JP4305358B2 - Air-fuel ratio control device for internal combustion engine - Google Patents
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本発明は、内燃機関の排気通路に三元触媒(以下、単に「触媒」と云うこともある。)の上流側及び下流側の排気通路にそれぞれ配設された上流側空燃比センサ、及び下流側空燃比センサの各出力値に基づいて機関に供給される混合気の空燃比をフィードバック制御する内燃機関の空燃比制御装置に関する。なお、以下、内燃機関を、単に「機関」と云うこともある。 The present invention relates to an upstream air-fuel ratio sensor disposed in an exhaust passage on the upstream side and a downstream side of a three-way catalyst (hereinafter also simply referred to as “catalyst”) in an exhaust passage of an internal combustion engine, and a downstream The present invention relates to an air-fuel ratio control apparatus for an internal combustion engine that feedback-controls the air-fuel ratio of an air-fuel mixture supplied to the engine based on output values of a side air-fuel ratio sensor. Hereinafter, the internal combustion engine may be simply referred to as “engine”.
従来より、この種の空燃比制御装置が広く知られている(例えば、特許文献1を参照。)。この空燃比制御装置(排気浄化装置)は、吸気弁よりも上流の吸気ポートに燃料を噴射する燃料噴射弁(以下、「ポート噴射弁」と称呼する。)を備えた内燃機関に適用されていて、以下のように機関に供給される混合気の空燃比を制御する。 Conventionally, this type of air-fuel ratio control apparatus is widely known (see, for example, Patent Document 1). This air-fuel ratio control device (exhaust gas purification device) is applied to an internal combustion engine having a fuel injection valve (hereinafter referred to as “port injection valve”) that injects fuel into an intake port upstream of the intake valve. Thus, the air-fuel ratio of the air-fuel mixture supplied to the engine is controlled as follows.
即ち、この装置は、下流側空燃比センサの出力値と同センサの出力の目標値である下流側目標値との差に基づいて(具体的には、サブフィードバックコントローラで同差を比例・積分・微分処理(PID処理)して)サブフィードバック補正量を算出する。また、この装置は、上流側空燃比センサの出力値を上記算出したサブフィードバック補正量で補正した値と同上流側空燃比センサの出力の目標値である上流側目標値との差に基づいて(具体的には、メインフィードバックコントローラで同差を比例・積分処理(PI処理)して)メインフィードバック補正量を算出する。 That is, this device is based on the difference between the output value of the downstream air-fuel ratio sensor and the downstream target value that is the target value of the output of the sensor (specifically, the sub-feedback controller proportionally integrates the difference. A sub feedback correction amount is calculated by performing differentiation processing (PID processing). Further, this device is based on the difference between the value obtained by correcting the output value of the upstream air-fuel ratio sensor by the calculated sub feedback correction amount and the upstream target value that is the target value of the output of the upstream air-fuel ratio sensor. Specifically, the main feedback correction amount is calculated by performing proportional / integration processing (PI processing) on the difference with the main feedback controller.
そして、この装置は、ポート噴射弁から噴射される燃料量(以下、「ポート噴射量」と称呼する。)を上記算出したメインフィードバック補正量により補正することで機関に供給される混合気の空燃比をフィードバック制御するようになっている。
上記開示された装置は、サブフィードバック補正量の値に応じてメインフィード補正量を算出するための値(即ち、PI処理される値)が直接変更されるように構成されている。換言すれば、メインフィードバック補正量を算出するメインフィードバックコントローラとサブフィードバック補正量を算出するサブフィードバックコントローラとが直列に配置されている。 The disclosed apparatus is configured such that the value for calculating the main feed correction amount (that is, the value subjected to PI processing) is directly changed according to the value of the sub feedback correction amount. In other words, the main feedback controller that calculates the main feedback correction amount and the sub feedback controller that calculates the sub feedback correction amount are arranged in series.
従って、メインフィードバックコントローラに使用されるメインフィードバック制御定数(比例ゲイン、及び積分ゲイン)とサブフィードバックコントローラに使用されるサブフィードバック制御定数(比例ゲイン、積分ゲイン、及び微分ゲイン)のいずれか一方側の適合を行う際には他方側の値が強く影響する。 Therefore, one of the main feedback control constant (proportional gain and integral gain) used for the main feedback controller and the sub feedback control constant (proportional gain, integral gain and derivative gain) used for the sub-feedback controller. The value on the other side has a strong influence on the adaptation.
換言すれば、フィードバック制御ループ(閉ループ)毎にそれぞれのフィードバック制御定数の適合を互いに独立して実行することができない。従って、各フィードバック制御定数の適合が困難であって同適合を行う際の労力が多大であるという問題があった。 In other words, the respective feedback control constants cannot be matched independently for each feedback control loop (closed loop). Therefore, it is difficult to adapt the feedback control constants, and there is a problem that much labor is required when performing the adaptation.
係る問題に対処するためには、メインフィードバックコントローラとサブフィードバックコントローラとを燃料噴射量の補正に関して並列に配置することが好ましいと考えられる。この場合、具体的には、サブフィードバックコントローラにより下流側空燃比センサ出力値と上記下流側目標値との差に基づいてサブフィードバック補正量が算出されるとともに、メインフィードバックコントローラにより上流側空燃比センサ出力値と上記上流側目標値との差に基づいてメインフィードバック補正量が算出される。そして、上記算出されたメインフィードバック補正量と上記サブフィードバック補正量とによりそれぞれ独立にポート噴射量が直接補正されることで機関に供給される混合気の空燃比がフィードバック制御される。 In order to cope with such a problem, it is considered preferable to arrange the main feedback controller and the sub feedback controller in parallel with respect to correction of the fuel injection amount. In this case, specifically, the sub feedback correction amount is calculated based on the difference between the downstream air-fuel ratio sensor output value and the downstream target value by the sub-feedback controller, and the upstream air-fuel ratio sensor is calculated by the main feedback controller. A main feedback correction amount is calculated based on the difference between the output value and the upstream target value. Then, the port injection amount is directly corrected independently by the calculated main feedback correction amount and the sub feedback correction amount, whereby the air-fuel ratio of the air-fuel mixture supplied to the engine is feedback controlled.
これにより、フィードバック制御ループ毎にそれぞれのフィードバック制御定数の適合を互いに独立して実行することができるようになり、各フィードバック制御定数の適合を行う際の労力が低減され得る。 As a result, the feedback control constants can be matched independently of each other for each feedback control loop, and the labor for matching the feedback control constants can be reduced.
ところで、触媒は、通常、流入する排ガスの空燃比がリーン空燃比のとき同排ガス中の窒素酸化物(NOx)を還元して同窒素酸化物から奪った酸素を内部に貯蔵するとともに同流入する排ガスの空燃比がリッチ空燃比のとき同貯蔵している酸素により同排ガス中のHC,CO等の未燃成分を酸化する機能(以下、「酸素吸蔵機能」と称呼する。)を有している。係る酸素吸蔵機能により、触媒上流の排ガスの空燃比変動における比較的周波数の高い高周波数成分、及び同空燃比変動における比較的周波数が低くて振幅(理論空燃比からの偏移量)が比較的小さい低周波数成分は完全に吸収されることで触媒下流の排ガスの空燃比変動として現れ難い傾向がある。 By the way, normally, when the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas is a lean air-fuel ratio, the catalyst stores the oxygen depleted from the nitrogen oxide by reducing nitrogen oxide (NOx) in the exhaust gas and flows in the same. When the air-fuel ratio of the exhaust gas is a rich air-fuel ratio, it has a function of oxidizing unburned components such as HC and CO in the exhaust gas with the stored oxygen (hereinafter referred to as “oxygen storage function”). Yes. With such an oxygen storage function, a relatively high frequency component in the air-fuel ratio fluctuation of the exhaust gas upstream of the catalyst, and a relatively low frequency in the air-fuel ratio fluctuation have a relatively small amplitude (deviation from the theoretical air-fuel ratio). Small low-frequency components tend to be hardly absorbed and thus hardly appear as air-fuel ratio fluctuations in exhaust gas downstream of the catalyst.
一方、触媒上流の排ガスの空燃比変動における比較的周波数が低くて振幅が比較的大きい低周波数成分(以下、「触媒通過低周波数成分」と称呼する。)は上記触媒の酸素吸蔵機能では完全には吸収されずに触媒を通過し、この結果、少し遅れて触媒下流の排ガスの空燃比変動として現れ易い傾向がある。換言すれば、酸素吸蔵機能を有する触媒が触媒通過低周波数成分に対してフィードバック制御上の「むだ時間要素」として機能する。 On the other hand, a low-frequency component having a relatively low frequency and a relatively large amplitude in the air-fuel ratio fluctuation of the exhaust gas upstream of the catalyst (hereinafter referred to as a “catalyst-passing low-frequency component”) is completely in the oxygen storage function of the catalyst. Passes through the catalyst without being absorbed, and as a result, tends to appear as an air-fuel ratio fluctuation of exhaust gas downstream of the catalyst with a slight delay. In other words, the catalyst having an oxygen storage function functions as a “dead time element” in feedback control for the low-frequency component passing through the catalyst.
このように、触媒が触媒通過低周波数成分に対して「むだ時間要素」として機能することにより、上流側空燃比センサの出力値と下流側空燃比センサの出力値とが理論空燃比に対して互いに逆方向に偏移した空燃比を示す値となる場合が存在する。この場合、上記メインフィードバック補正量に基づく機関の空燃比制御(メインフィードバック制御)とサブフィードバック補正量に基づく機関の空燃比制御(サブフィードバック制御)とが互いに干渉することになるので良好な機関の空燃比制御を行うことができない。 In this way, the catalyst functions as a “dead time element” for the low-frequency component passing through the catalyst, whereby the output value of the upstream air-fuel ratio sensor and the output value of the downstream air-fuel ratio sensor are compared with the stoichiometric air-fuel ratio. There is a case in which the value indicates an air-fuel ratio shifted in opposite directions. In this case, the engine air-fuel ratio control (main feedback control) based on the main feedback correction amount and the engine air-fuel ratio control (sub feedback control) based on the sub feedback correction amount interfere with each other. Air-fuel ratio control cannot be performed.
係るメインフィードバック制御とサブフィードバック制御との干渉は、排ガスの空燃比変動に関するメインフィードバック制御の制御周波数帯域とサブフィードバック制御の制御周波数帯域とを互いに重複しないように設定することで回避され得る。このためには、上記触媒通過低周波数成分に係る周波数帯域をメインフィードバック制御の制御周波数帯域から外すことが有効であると考えられる。 Such interference between the main feedback control and the sub feedback control can be avoided by setting the control frequency band of the main feedback control and the control frequency band of the sub feedback control regarding the air-fuel ratio fluctuation of the exhaust gas so as not to overlap each other. For this purpose, it is considered effective to remove the frequency band related to the catalyst-passing low frequency component from the control frequency band of the main feedback control.
更には、この場合、下流側空燃比センサの出力値に不可避的に現れるノイズ等に起因する高周波数成分を除去することがメインフィードバック制御とサブフィードバック制御との間の制御周波数帯域の重複を確実に回避する上で好ましいと考えられる。 Furthermore, in this case, the removal of high frequency components due to noise inevitably appearing in the output value of the downstream air-fuel ratio sensor ensures the overlap of the control frequency band between the main feedback control and the sub feedback control. Therefore, it is considered preferable to avoid this problem.
以上のことから、本出願人は、特願2004−13225において、以下のような空燃比制御装置(排気浄化装置)を既に提案している。この装置は、図16にそれらの周波数−ゲイン特性を示した共通のカットオフ周波数ω1を有するハイパスフィルタとローパスフィルタとを使用する。このカットオフ周波数ω1は、例えば、上記触媒通過低周波数成分の周波数帯域の最大値(上限値)近傍に設定されている。
From the above, the present applicant has already proposed the following air-fuel ratio control device (exhaust gas purification device) in Japanese Patent Application No. 2004-13225. This device uses a high-pass filter and a low-pass filter having a common
この提案された装置は、下流側空燃比センサ出力値と上記下流側目標値との差の値をローパスフィルタ処理した後の値に基づいてサブフィードバックコントローラによりサブフィードバック補正量を算出する。これにより、下流側空燃比センサ出力値の変動におけるカットオフ周波数ω1以上の高周波数成分が減衰されるから、サブフィードバック制御の制御周波数帯域は同カットオフ周波数ω1以下の帯域となり得る。 The proposed apparatus calculates a sub feedback correction amount by a sub feedback controller based on a value obtained by low-pass filtering the difference between the downstream air-fuel ratio sensor output value and the downstream target value. As a result, the high frequency component equal to or higher than the cutoff frequency ω1 in the fluctuation of the downstream air-fuel ratio sensor output value is attenuated, so that the control frequency band of the sub feedback control can be equal to or lower than the cutoff frequency ω1.
また、この提案された装置は、上流側空燃比センサ出力値と上記上流側目標値との差の値をハイパスフィルタ処理した後の値に基づいてメインフィードバックコントローラによりメインフィードバック補正量を算出する。これにより、上流側空燃比センサ出力値の変動におけるカットオフ周波数ω1以下の低周波数成分が減衰されるから、メインフィードバック制御の制御周波数帯域は同カットオフ周波数ω1以上の帯域となり得る。 Further, the proposed apparatus calculates a main feedback correction amount by a main feedback controller based on a value obtained by subjecting a difference value between the upstream air-fuel ratio sensor output value and the upstream target value to a high-pass filter process. As a result, the low frequency component below the cut-off frequency ω1 in the fluctuation of the upstream air-fuel ratio sensor output value is attenuated, so the control frequency band of the main feedback control can be a band above the cut-off frequency ω1.
そして、この提案された装置は、上記算出されたメインフィードバック補正量と上記サブフィードバック補正量とによりそれぞれ独立にポート噴射量を直接補正することで機関に供給される混合気の空燃比をフィードバック制御する。 The proposed device feedback-controls the air-fuel ratio of the air-fuel mixture supplied to the engine by directly correcting the port injection amount independently of the calculated main feedback correction amount and sub-feedback correction amount. To do.
これにより、上述したように、各フィードバック制御定数の適合を行う際の労力が低減され得る。また、メインフィードバック制御の制御周波数帯域とサブフィードバック制御の制御周波数帯域とが互いに重複しないように設定され得るから、上述したメインフィードバック制御とサブフィードバック制御との干渉が回避でき、この結果、良好な機関の空燃比制御が達成され得る。 Thereby, as mentioned above, the labor at the time of adapting each feedback control constant can be reduced. In addition, since the control frequency band of the main feedback control and the control frequency band of the sub feedback control can be set so as not to overlap each other, the interference between the main feedback control and the sub feedback control described above can be avoided, and as a result, good Engine air-fuel ratio control can be achieved.
ところで、近年、燃焼効率の向上、低燃費化を達成するため、燃焼室内に燃料を直接噴射する燃料噴射弁(以下、「筒内噴射弁」と称呼する。)を主たる燃料噴射弁として備えるとともに、機関始動時の始動性の確保等のために上記ポート噴射弁をも従たる燃料噴射弁として備えた内燃機関が開発されてきている(例えば、特許文献2を参照。)。以下、このように筒内噴射弁とポート噴射弁の2つの燃料噴射弁を備えたシステムを「デュアルインジェクションシステム」と呼ぶ。また、筒内噴射弁から噴射される燃料量を「筒内噴射量」と呼ぶことにする。
このようなデュアルインジェクションシステムを備えた内燃機関に対して上記提案された空燃比制御装置を適用する場合、上記メインフィードバック補正量による燃料噴射量の補正対象及び上記サブフィードバック補正量による燃料噴射量の補正対象を、ポート噴射量及び筒内噴射量のうちからどのように設定すべきかが問題となる。上記特許文献2には、係る燃料噴射量の補正対象の設定の仕方については開示も示唆もされていない。 When the proposed air-fuel ratio control apparatus is applied to an internal combustion engine having such a dual injection system, the fuel injection amount correction target based on the main feedback correction amount and the fuel injection amount based on the sub feedback correction amount are controlled. The problem is how to set the correction target from among the port injection amount and the in-cylinder injection amount. The above Patent Document 2 neither discloses nor suggests how to set the correction target of the fuel injection amount.
そして、本出願人によるその後の更なる研究により、上記燃料噴射量の補正対象の設定の仕方によっては、機関に急激な出力変動(即ち、トルク変動)が発生し、(機関が車両の駆動源として使用されている場合)ドライバビリティが悪化する場合があることが判明した。 Further research by the present applicant revealed that depending on how the fuel injection amount correction target is set, a sudden output fluctuation (that is, torque fluctuation) occurs in the engine. It has been found that drivability may deteriorate.
従って、本発明は、上記問題を解決するためになされたものであって、その目的は、デュアルインジェクションシステムを備えた内燃機関に適用される空燃比制御装置であって、触媒の上流、及び下流の排気通路にそれぞれ配設された空燃比センサに基づくそれぞれの空燃比フィードバック制御間の相互干渉を回避し得るとともに、急激な機関のトルク変動の発生を抑制し得るものを提供することにある。 Accordingly, the present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is an air-fuel ratio control apparatus applied to an internal combustion engine having a dual injection system, which is upstream and downstream of a catalyst. Another object of the present invention is to provide a device capable of avoiding mutual interference between air-fuel ratio feedback controls based on air-fuel ratio sensors respectively disposed in the exhaust passages and suppressing abrupt engine torque fluctuations.
本発明に係る空燃比制御装置は、デュアルインジェクションシステムを備えた内燃機関に適用される。この装置は、上流側空燃比センサの出力値に基づく値であってハイパスフィルタ処理がなされている値に基づいて(上流側フィードバックコントローラにより)上流側フィードバック補正量を算出し、前記算出された上流側フィードバック補正量により前記ポート噴射手段(前記ポート噴射弁)により噴射される燃料の量(前記ポート噴射量)のみを補正することで前記内燃機関に供給される混合気の空燃比をフィードバック制御する上流側フィードバック制御手段と、下流側空燃比センサの出力値に基づく値に基づいて(下流側フィードバックコントローラにより)下流側フィードバック補正量を算出し、前記算出された下流側フィードバック補正量により、前記筒内噴射手段(前記筒内噴射弁)により噴射される燃料の量(前記筒内噴射量)のみ、又は、前記筒内噴射手段により噴射される燃料の量及び前記ポート噴射手段により噴射される燃料の量を補正することで、前記内燃機関に供給される混合気の空燃比をフィードバック制御する下流側フィードバック制御手段とを備えている。なお、以下、前記筒内噴射量と前記ポート噴射量とを「燃料噴射量」と総称することもある。 The air-fuel ratio control apparatus according to the present invention is applied to an internal combustion engine having a dual injection system. This device calculates an upstream feedback correction amount (by an upstream feedback controller) based on a value that is based on an output value of the upstream air-fuel ratio sensor and that has been subjected to a high-pass filter process. The air-fuel ratio of the air-fuel mixture supplied to the internal combustion engine is feedback-controlled by correcting only the amount of fuel (port injection amount) injected by the port injection means (port injection valve) by the side feedback correction amount. A downstream feedback correction amount is calculated (by the downstream feedback controller) based on the upstream feedback control means and a value based on the output value of the downstream air-fuel ratio sensor , and the cylinder is calculated based on the calculated downstream feedback correction amount. The amount of fuel injected by the internal injection means (the in-cylinder injection valve) (the in-cylinder injection) ) Alone, or by correcting the amount of fuel injected by the amount and the port injection means of fuel injected by the in-cylinder injection means, the feedback control of the air-fuel ratio of the mixture supplied to the internal combustion engine And downstream feedback control means. Hereinafter, the in-cylinder injection amount and the port injection amount may be collectively referred to as “fuel injection amount”.
これによれば、上流側フィードバック制御手段により算出された上流側フィードバック補正量と下流側フィードバック制御手段により算出された下流側フィードバック補正量とによりそれぞれ独立に燃料噴射量を直接補正するように構成することで、上記提案された装置と同様、各フィードバック制御定数の適合を行う際の労力が低減され得る。 According to this, the fuel injection amount is directly corrected independently by the upstream feedback correction amount calculated by the upstream feedback control unit and the downstream feedback correction amount calculated by the downstream feedback control unit. As a result, as in the proposed apparatus, the labor for adapting each feedback control constant can be reduced.
また、上流側フィードバックコントローラには上流側空燃比センサの出力値に基づく値であってハイパスフィルタ処理がなされている値が入力される。ここで、ハイパスフィルタ処理におけるハイパスフィルタのカットオフ周波数は、一般に、触媒の酸素吸蔵機能の程度に照らして決定されるべきであり、好ましくは、上述したように、上記触媒通過低周波数成分の周波数帯域の最大値(上限値)近傍に設定される。 Further, the upstream feedback controller is input with a value based on the output value of the upstream air-fuel ratio sensor and subjected to high-pass filter processing. Here, the cutoff frequency of the high-pass filter in the high-pass filter processing should generally be determined in light of the degree of the oxygen storage function of the catalyst, and preferably, as described above, the frequency of the low-frequency component passing through the catalyst. It is set near the maximum value (upper limit) of the band.
これにより、上述のように、上流側フィードバック制御の制御周波数帯域と下流側フィードバック制御の制御周波数帯域とが互いに重複しないように設定され得、上記提案された装置と同様、上流側フィードバック制御と下流側フィードバック制御との干渉が回避され得る。 Thereby, as described above, the control frequency band of the upstream feedback control and the control frequency band of the downstream feedback control can be set so as not to overlap each other. Interference with side feedback control can be avoided.
ここにおいて、「上流側空燃比センサの出力値に基づく値であってハイパスフィルタ処理がなされている値」は、例えば、前記上流側空燃比センサの出力値(或いは、検出空燃比)、又は前記上流側空燃比センサの出力値と同センサの出力の目標値である上流側目標値との相違の程度に応じた値、をハイパスフィルタ処理した後の値である。 Here, the “value based on the output value of the upstream air-fuel ratio sensor and subjected to high-pass filtering” is, for example, the output value (or detected air-fuel ratio) of the upstream air-fuel ratio sensor, or This is a value after high-pass filter processing is performed on a value corresponding to the degree of difference between the output value of the upstream air-fuel ratio sensor and the upstream target value that is the target value of the output of the sensor.
また、「下流側空燃比センサの出力値に基づく値」は、例えば、前記下流側空燃比センサの出力値と同センサの出力の目標値である下流側目標値との相違の程度に応じた値である。 The “value based on the output value of the downstream air-fuel ratio sensor” corresponds to, for example, the degree of difference between the output value of the downstream air-fuel ratio sensor and the downstream target value that is the target value of the output of the sensor. Value.
「上流側目標値」、及び「下流側目標値」は理論空燃比に相当する値に設定されることが好適であり、或いは、これらの値は対応する空燃比が互いに等しくなるように設定されることが好適である。 The “upstream target value” and the “downstream target value” are preferably set to values corresponding to the theoretical air-fuel ratio, or these values are set so that the corresponding air-fuel ratios are equal to each other. It is preferable.
また、「センサの出力値と目標値との相違の程度に応じた値」は、例えば、センサの出力値と目標値との偏差、センサの出力値に対応する検出空燃比(実空燃比)と目標値に対応する目標空燃比との偏差、筒内吸入空気量をセンサの出力値に対応する検出空燃比で除した値である実際の筒内燃料供給量と同筒内吸入空気量を目標値に対応する目標空燃比で除した値である目標筒内燃料供給量との偏差であって、これらに限定されない。 The “value according to the degree of difference between the sensor output value and the target value” is, for example, a deviation between the sensor output value and the target value, or a detected air-fuel ratio (actual air-fuel ratio) corresponding to the sensor output value. And the target air-fuel ratio corresponding to the target value, the cylinder intake air amount divided by the detected air-fuel ratio corresponding to the sensor output value, the actual cylinder fuel supply amount and the cylinder intake air amount It is a deviation from the target in-cylinder fuel supply amount that is a value divided by the target air-fuel ratio corresponding to the target value, and is not limited to these.
なお、上記構成によれば、機関が過渡運転状態にある場合等、排ガスの空燃比が上記ハイパスフィルタ処理におけるハイパスフィルタのカットオフ周波数以上の高周波数で急変・変動するような場合における空燃比制御(即ち、過渡運転状態における空燃比の急変に対する補償)は、上流側フィードバック制御により迅速に行われる。 According to the above configuration, the air-fuel ratio control when the air-fuel ratio of the exhaust gas suddenly changes or fluctuates at a high frequency equal to or higher than the cutoff frequency of the high-pass filter in the high-pass filter processing, such as when the engine is in a transient operation state. (In other words, compensation for a sudden change in the air-fuel ratio in the transient operation state) is quickly performed by upstream feedback control.
また、触媒下流の空燃比変動として現れ得る上記触媒通過低周波数成分の周波数帯域(一般には、比較的低い周波数帯域)の定常的な空燃比変動に対する空燃比制御は、下流側フィードバック制御により確実に達成され得る。 Further, the air-fuel ratio control for the steady air-fuel ratio fluctuation in the frequency band (generally, a relatively low frequency band) of the low-passage component passing through the catalyst that can appear as the air-fuel ratio fluctuation downstream of the catalyst is ensured by the downstream feedback control. Can be achieved.
更に、本発明に係る空燃比制御装置の特徴は、上記上流側フィードバック補正量により上記ポート噴射量のみが補正されること(即ち、上流側フィードバック補正量により筒内噴射量が補正されないこと)にある。 Further, the air-fuel ratio control apparatus according to the present invention is characterized in that only the port injection amount is corrected by the upstream feedback correction amount (that is, the in-cylinder injection amount is not corrected by the upstream feedback correction amount). is there.
筒内噴射弁により直接燃焼室内に噴射された燃料は、その全量が直後の燃焼に寄与し得る。従って、筒内噴射量が変動すると、その変動の影響の総てが機関の出力変動(即ち、トルク変動)として現れ得る。従って、フィードバック補正量により筒内噴射量を補正することで空燃比フィードバック制御を実行する場合において、フィードバック補正量が急激に変動すると、筒内噴射量が急激に変動することで機関に急激なトルク変動が発生し、この結果、ドライバビリティが悪化し易くなる。 The total amount of fuel directly injected into the combustion chamber by the in-cylinder injection valve can contribute to the immediately following combustion. Therefore, when the in-cylinder injection amount fluctuates, all the influences of the fluctuation can appear as engine output fluctuations (that is, torque fluctuations). Therefore, when the air-fuel ratio feedback control is executed by correcting the in-cylinder injection amount with the feedback correction amount, if the feedback correction amount fluctuates abruptly, the in-cylinder injection amount fluctuates abruptly, causing a sudden torque to the engine. Fluctuations occur, and as a result, drivability tends to deteriorate.
ここで、フィードバック補正量の変動周波数が高いほど、同一の振幅に対する変化速度が大きくなるから同フィードバック補正量の急激な変動が発生し易い。従って、少なくともハイパスフィルタのカットオフ周波数(例えば、上述した触媒通過低周波数成分の周波数帯域の最大値近傍)以上の高周波数で変動し得る上流側フィードバック補正量には急激な変動が発生し易い。よって上流側フィードバック補正量により筒内噴射量を補正することは、急激な機関のトルク変動が発生し易くなることに繋がるから好ましくない。 Here, the higher the fluctuation frequency of the feedback correction amount, the greater the change speed with respect to the same amplitude. Accordingly, abrupt fluctuations are likely to occur in the upstream feedback correction amount that can fluctuate at a high frequency that is at least equal to or higher than the cut-off frequency of the high-pass filter (for example, near the maximum value of the frequency band of the low-frequency component passing through the catalyst). Therefore, it is not preferable to correct the in-cylinder injection amount by the upstream feedback correction amount because it leads to a rapid torque fluctuation of the engine.
一方、上述のごとく、ポート噴射弁により吸気弁よりも上流の吸気通路(吸気ポート)に噴射された燃料は、その一部が吸気ポート、及び吸気弁(以下、「吸気ポート等」と称呼する。)に一旦付着する。従って、ポート噴射量が急激に変動しても、実際に燃焼室内に吸入される燃料の量(以下、「筒内吸入燃料量」と称呼する。)の変動は減衰され、その結果、機関に急激なトルク変動が発生し難い。よって、急激な変動が発生し易い上流側フィードバック補正量によりポート噴射量を補正しても急激な機関のトルク変動が発生し難い。 On the other hand, as described above, part of the fuel injected by the port injection valve into the intake passage (intake port) upstream of the intake valve is referred to as an intake port and an intake valve (hereinafter referred to as “intake port etc.”). Once). Therefore, even if the port injection amount fluctuates rapidly, the fluctuation of the amount of fuel actually sucked into the combustion chamber (hereinafter referred to as “in-cylinder intake fuel amount”) is attenuated. Sudden torque fluctuation is unlikely to occur. Therefore, even if the port injection amount is corrected by the upstream feedback correction amount in which sudden fluctuation is likely to occur, rapid engine torque fluctuation is unlikely to occur.
以上のことから、上記構成のように、上流側フィードバック補正量により、筒内噴射量を補正することなくポート噴射量のみを補正することで上流側フィードバック制御を行えば、上流側フィードバック制御に基づく急激な機関のトルク変動が発生することを抑制できる。 From the above, if the upstream feedback control is performed by correcting only the port injection amount without correcting the in-cylinder injection amount by the upstream feedback correction amount as in the above configuration, the upstream feedback control is performed. Sudden engine torque fluctuations can be suppressed.
一方、下流側フィードバック補正量は、触媒通過低周波数成分の周波数帯域内の周波数である比較的低い周波数でしか変動し得ないからその変化速度は比較的小さい。従って、下流側フィードバック補正量には急激な変動が発生し難い。よって、上記構成のように、下流側フィードバック補正量により、筒内噴射量のみ、或いは、ポート噴射量及び筒内噴射量を補正することで下流側フィードバック制御を行っても、下流側フィードバック制御に基づく急激な機関のトルク変動は発生し難い。 On the other hand, the downstream feedback correction amount can change only at a relatively low frequency, which is a frequency within the frequency band of the low-frequency component passing through the catalyst, so that the rate of change is relatively small. Therefore, it is difficult for a rapid fluctuation to occur in the downstream feedback correction amount. Therefore, even if the downstream feedback control is performed by correcting only the in-cylinder injection amount or the port injection amount and the in-cylinder injection amount by the downstream feedback correction amount as in the above configuration, the downstream feedback control is performed. Sudden engine torque fluctuations are less likely to occur.
この結果、上記本発明に係る空燃比制御装置によれば、上流側フィードバック制御に基づく急激な機関のトルク変動の発生、及び下流側フィードバック制御に基づく急激な機関のトルク変動の発生を共に抑制することができ、従って、ドライバビリティの悪化を抑制することができる。 As a result, the air-fuel ratio control apparatus according to the present invention suppresses both the sudden engine torque fluctuation based on the upstream feedback control and the sudden engine torque fluctuation based on the downstream feedback control. Therefore, deterioration of drivability can be suppressed.
このように、下流側フィードバック補正量により少なくとも筒内噴射量を補正することで下流側フィードバック制御が行われることが好適である。その理由は以下のとおりである。即ち、上述したように、筒内噴射弁により噴射された燃料は、その全量が直後の燃焼に寄与し得る。従って、フィードバック補正量により筒内噴射量を補正することで空燃比フィードバック制御を実行すると、同フィードバック補正量の影響の全てが直ちに排ガスの空燃比に反映され得るから、空燃比フィードバック制御において高い応答性が確保し得る。 As described above, it is preferable that the downstream feedback control is performed by correcting at least the in-cylinder injection amount by the downstream feedback correction amount. The reason is as follows. That is, as described above, the entire amount of the fuel injected by the in-cylinder injection valve can contribute to the combustion immediately after. Therefore, if the air-fuel ratio feedback control is executed by correcting the in-cylinder injection amount by the feedback correction amount, all of the influence of the feedback correction amount can be immediately reflected in the air-fuel ratio of the exhaust gas. Sex can be secured.
一方、上述のごとく、ポート噴射弁により噴射された燃料は、その一部が吸気ポートに一旦付着する。従って、フィードバック補正量によりポート噴射量を補正することで空燃比フィードバック制御を実行すると、同フィードバック補正量の影響の全てが直ちに排ガスの空燃比に反映されることはない。この結果、フィードバック補正量により筒内噴射量を補正する場合に比して空燃比フィードバック制御の応答性が低くなる。 On the other hand, as described above, part of the fuel injected by the port injection valve temporarily adheres to the intake port. Therefore, when the air-fuel ratio feedback control is executed by correcting the port injection amount with the feedback correction amount, not all of the influence of the feedback correction amount is immediately reflected in the air-fuel ratio of the exhaust gas. As a result, the responsiveness of the air-fuel ratio feedback control becomes lower than when the in-cylinder injection amount is corrected by the feedback correction amount.
以上のことから、上記のように、下流側フィードバック補正量により少なくとも筒内噴射量が補正されるように構成すると、下流側フィードバック制御において高い応答性が確保され得る。この結果、ドライバビリティの悪化を抑制しつつ、触媒から排出されるエミッションの排出量も一層抑制することができる。 From the above, as described above, when configured so that at least the in-cylinder injection amount is corrected by the downstream feedback correction amount, high responsiveness can be secured in the downstream feedback control. As a result, it is possible to further suppress the emission amount of emissions discharged from the catalyst while suppressing deterioration of drivability.
上記本発明に係る空燃比制御装置において、前記下流側フィードバック制御手段が、下流側空燃比センサの出力値に基づく値であってローパスフィルタ処理がなされている値に基づいて下流側フィードバック補正量を算出し、前記算出された下流側フィードバック補正量により少なくとも筒内噴射量を補正するように構成されている場合であって、筒内噴射量とポート噴射量の和に対する筒内噴射量の比率である筒内噴射割合を内燃機関の運転状態に応じて変更する筒内噴射割合変更手段が備えられている場合、前記筒内噴射割合に応じて前記下流側フィードバック制御手段による前記ローパスフィルタ処理におけるフィルタ特性を変更するローパスフィルタ特性変更手段を更に備えることが好適である。ここで、「フィルタ特性」としては、例えば、カットオフ周波数、ゲイン等が挙げられる。 In the air-fuel ratio control apparatus according to the present invention, the downstream feedback control means determines the downstream feedback correction amount based on a value that is based on an output value of the downstream air-fuel ratio sensor and is subjected to low-pass filter processing. Calculated and at least the in-cylinder injection amount is corrected by the calculated downstream feedback correction amount, and the ratio of the in-cylinder injection amount to the sum of the in-cylinder injection amount and the port injection amount. When a cylinder injection ratio changing means for changing a cylinder injection ratio according to the operating state of the internal combustion engine is provided, a filter in the low-pass filter processing by the downstream feedback control means according to the cylinder injection ratio It is preferable to further include low-pass filter characteristic changing means for changing the characteristic. Here, examples of the “filter characteristics” include a cut-off frequency and a gain.
デュアルインジェクションシステムを備えた内燃機関においては、一般に、上記筒内噴射割合が機関の運転状態(例えば、機関の回転速度、筒内吸入空気量、冷却水温等)に応じて変更せしめられるように構成される場合が多い。ここで、一般に、同一のフィードバック補正量の変動に対する、同フィードバック補正量により補正される燃料噴射量の変動における変化速度は、同燃料噴射量そのものが大きくなるほど大きくなる。換言すれば、フィードバック補正量に急激な変動が発生していなくても、同フィードバック補正量により補正される筒内噴射量そのものが大きくなるほど急激な機関のトルク変動が発生し易くなる。 In general, an internal combustion engine having a dual injection system is configured such that the in-cylinder injection ratio can be changed in accordance with the operating state of the engine (for example, engine speed, in-cylinder intake air amount, cooling water temperature, etc.). Often done. In general, the rate of change in the variation in the fuel injection amount corrected by the feedback correction amount with respect to the variation in the same feedback correction amount increases as the fuel injection amount itself increases. In other words, even if there is no sudden fluctuation in the feedback correction amount, a sudden engine torque fluctuation is more likely to occur as the in-cylinder injection amount itself corrected by the feedback correction quantity increases.
従って、上述のように急激な変動が発生し難い下流側フィードバック補正量により筒内噴射量が補正される場合においても、筒内噴射割合が大きくなることで筒内噴射量が大きくなるほど急激な機関のトルク変動が発生し易くなる。この場合、係る急激な機関のトルク変動の発生を抑制するため、筒内噴射割合の増大に応じて、下流側フィードバック補正量の変動における周波数をより低くすることでその変化速度をより小さくすることが考えられる。このためには、下流側フィードバック補正量の計算に使用される上記ローパスフィルタのカットオフ周波数を、(例えば、触媒通過低周波数成分の周波数帯域の最大値以下の値であって)筒内噴射割合が増大するほどより低い値に設定すればよい。 Therefore, even when the in-cylinder injection amount is corrected by the downstream feedback correction amount that is unlikely to cause rapid fluctuation as described above, the engine becomes more rapid as the in-cylinder injection amount increases due to the increase in the in-cylinder injection ratio. Torque fluctuations are likely to occur. In this case, in order to suppress the occurrence of such abrupt engine torque fluctuation, the change speed can be further reduced by lowering the frequency in the fluctuation of the downstream feedback correction amount as the in-cylinder injection ratio increases. Can be considered. For this purpose, the cutoff frequency of the low-pass filter used for calculation of the downstream feedback correction amount is set to the in-cylinder injection ratio (for example, a value equal to or lower than the maximum value of the frequency band of the catalyst-passing low frequency component). As the value increases, it may be set to a lower value.
本発明は係る知見に基づくものである。即ち、上記構成のように、筒内噴射割合に応じてローパスフィルタ処理におけるフィルタ特性を変更するように構成すれば、例えば、筒内噴射割合の増大に応じてローパスフィルタのカットオフ周波数をより低い値に設定することができる。この結果、筒内噴射割合にかかわらず安定して急激な機関のトルク変動の発生を抑制することができる。 The present invention is based on such knowledge. That is, if the filter characteristic in the low-pass filter process is changed according to the in-cylinder injection ratio as in the above configuration, for example, the cut-off frequency of the low-pass filter is lowered as the in-cylinder injection ratio increases. Can be set to a value. As a result, stable and rapid engine torque fluctuations can be suppressed regardless of the in-cylinder injection ratio.
この場合、筒内噴射割合の増大に応じてローパスフィルタのゲインをより低い値に設定するように構成してもよい。下流側フィードバック補正量の計算に使用されるローパスフィルタのゲインを小さくすると、同下流側フィードバック補正量の変動幅が小さくなるからその変化速度も小さくなる。従って、これによっても、筒内噴射割合にかかわらず安定して急激な機関のトルク変動の発生を抑制することができる。 In this case, the gain of the low-pass filter may be set to a lower value as the in-cylinder injection ratio increases. If the gain of the low-pass filter used for calculation of the downstream feedback correction amount is reduced, the fluctuation range of the downstream feedback correction amount is reduced, so that the changing speed is also reduced. Therefore, this also makes it possible to suppress the occurrence of stable and rapid engine torque fluctuations regardless of the in-cylinder injection ratio.
なお、ここにおいて、「下流側空燃比センサの出力値に基づく値であってローパスフィルタ処理がなされている値」は、例えば、下流側空燃比センサの出力値と上記下流側目標値との相違の程度に応じた値をローパスフィルタ処理した後の値、又は下流側空燃比センサの出力値(或いは、検出空燃比)をローパスフィルタ処理した後の値と下流側目標値(或いは、下流側目標空燃比)との相違の程度に応じた値である。 Here, the “value based on the output value of the downstream air-fuel ratio sensor and subjected to the low-pass filter process” is, for example, the difference between the output value of the downstream air-fuel ratio sensor and the downstream target value. The value after the low-pass filter processing is performed on the value corresponding to the degree, or the output value (or the detected air-fuel ratio) of the downstream air-fuel ratio sensor and the downstream target value (or the downstream target value). It is a value corresponding to the degree of difference from the air / fuel ratio.
また、上記本発明に係る空燃比制御装置においては、前記下流側フィードバック制御手段は、下流側空燃比センサの出力値に基づく値であってローパスフィルタ処理がなされている値に基づいてローパスフィルタ処理後下流側フィードバック補正量を算出するとともに、下流側空燃比センサの出力値に基づく値であってバンドパスフィルタ処理がなされている値に基づいてバンドパスフィルタ処理後下流側フィードバック補正量を算出し、前記算出されたローパスフィルタ処理後下流側フィードバック補正量により筒内噴射量のみを補正するとともに、前記算出されたバンドパスフィルタ処理後下流側フィードバック補正量によりポート噴射量のみを補正することで前記内燃機関に供給される混合気の空燃比をフィードバック制御するように構成されてもよい。 In the air-fuel ratio control apparatus according to the present invention, the downstream feedback control means is a low-pass filter process based on a value that is based on an output value of the downstream air-fuel ratio sensor and that has undergone a low-pass filter process. Calculates the downstream downstream feedback correction amount and calculates the downstream feedback correction amount after the bandpass filter processing based on the value that is based on the output value of the downstream air-fuel ratio sensor and is subjected to the bandpass filter processing. By correcting only the in-cylinder injection amount by the calculated downstream feedback correction amount after the low-pass filter processing, and correcting only the port injection amount by the calculated downstream feedback correction amount after the band-pass filter processing. Feedback control of the air-fuel ratio of the air-fuel mixture supplied to the internal combustion engine It may be made.
上述したように、筒内噴射割合の増大に応じて下流側フィードバック補正量の計算に使用されるローパスフィルタのカットオフ周波数を小さくするように構成される場合において、上流側フィードバック補正量の計算に使用されるハイパスフィルタのカットオフ周波数を常に一定(例えば、上記触媒通過低周波数成分の周波数帯域の最大値)に維持する場合について考える。なお、ローパスフィルタのカットオフ周波数の変動範囲は、最小値ωmin〜最大値ωmaxとする(最大値ωmaxは、例えば、上記触媒通過低周波数成分の周波数帯域の最大値に設定される)。 As described above, in the case where the cutoff frequency of the low-pass filter used for calculation of the downstream feedback correction amount is reduced in accordance with the increase of the in-cylinder injection ratio, the upstream feedback correction amount is calculated. Consider a case where the cutoff frequency of the high-pass filter used is always kept constant (for example, the maximum value of the frequency band of the low-frequency component passing through the catalyst). Note that the variation range of the cut-off frequency of the low-pass filter is a minimum value ωmin to a maximum value ωmax (the maximum value ωmax is set to the maximum value of the frequency band of the catalyst-passing low frequency component, for example).
この場合、筒内噴射割合が大きくなると、ローパスフィルタのカットオフ周波数がハイパスフィルタのカットオフ周波数よりも低い値となることで、何れの空燃比フィードバック制御の制御周波数帯域にも含まれない周波数帯域(以下、「制御対象外周波数帯域」と称呼する。)が下流側フィードバック制御の制御周波数帯域において発生し得る。係る制御対象外周波数帯域が発生することは、確実な空燃比制御を維持する上で、一般に好ましくないと考えられる。 In this case, when the in-cylinder injection ratio increases, the cut-off frequency of the low-pass filter becomes lower than the cut-off frequency of the high-pass filter, so that the frequency band that is not included in any control frequency band of the air-fuel ratio feedback control (Hereinafter referred to as “non-controlled frequency band”) may occur in the control frequency band of the downstream feedback control. The occurrence of such a non-control-target frequency band is generally considered undesirable for maintaining reliable air-fuel ratio control.
ここで、「下流側空燃比センサの出力値に基づく値」の変動における上記ローパスフィルタのカットオフ周波数の変動範囲内(ωmin〜ωmax)の周波数成分に基づいて計算される下流側フィードバック補正量により筒内噴射量を補正するように構成すると、上述したように、筒内噴射割合の増大により急激な機関のトルク変動が発生し易くなる。これに対し、「下流側空燃比センサの出力値に基づく値」の変動における上記(ωmin〜ωmax)の周波数成分に基づいて計算される下流側フィードバック補正量によりポート噴射量を補正するように構成すると、筒内噴射割合にかかわらず、上述したように、燃料の吸気ポート等への付着に起因して急激な機関のトルク変動が発生し難い。 Here, the downstream feedback correction amount calculated based on the frequency component within the fluctuation range (ωmin to ωmax) of the cutoff frequency of the low-pass filter in the fluctuation of “value based on the output value of the downstream air-fuel ratio sensor”. If the configuration is such that the in-cylinder injection amount is corrected, as described above, an abrupt engine torque fluctuation is likely to occur due to an increase in the in-cylinder injection ratio. On the other hand, the port injection amount is corrected by the downstream feedback correction amount calculated based on the frequency component (ωmin to ωmax) in the fluctuation of the “value based on the output value of the downstream air-fuel ratio sensor”. Then, regardless of the in-cylinder injection ratio, as described above, sudden torque fluctuations of the engine are unlikely to occur due to the fuel adhering to the intake port or the like.
従って、例えば、上記最小値ωminを低周波数側カットオフ周波数とし、上記最大値ωmaxを高周波数側カットオフ周波数とするバンドパスフィルタを新たに準備し、上記構成のように、「下流側空燃比センサの出力値に基づく値」であって同準備したバンドパスフィルタによるフィルタ処理がなされている値に基づく下流側フィードバック補正量(即ち、上記バンドパスフィルタ処理後下流側フィードバック補正量)によりポート噴射量を補正するように構成すれば、下流側フィードバック制御の制御周波数帯域において制御対象外周波数帯域を発生させることなく、且つ急激な機関のトルク変動の発生を確実に抑制することができる。 Therefore, for example, a bandpass filter is newly prepared in which the minimum value ωmin is set to the low frequency side cutoff frequency and the maximum value ωmax is set to the high frequency side cutoff frequency. Port injection based on the downstream feedback correction amount (ie, downstream feedback correction amount after the bandpass filter processing) based on the value that is “the value based on the output value of the sensor” and that has been filtered by the bandpass filter prepared in the same manner By configuring so as to correct the amount, it is possible to surely suppress the occurrence of a sudden engine torque fluctuation without generating an uncontrolled frequency band in the control frequency band of the downstream feedback control.
また、「下流側空燃比センサの出力値に基づく値」の変動における上記最小値ωmin未満の周波数成分は、その変化速度が十分に小さい。換言すれば、「下流側空燃比センサの出力値に基づく値」の変動における上記最小値ωmin未満の周波数成分に基づいて計算される下流側フィードバック補正量により筒内噴射量を補正するように構成しても、筒内噴射割合の増大により急激な機関のトルク変動が発生し易くなることはない。 Further, the change rate of the frequency component less than the minimum value ωmin in the fluctuation of the “value based on the output value of the downstream air-fuel ratio sensor” is sufficiently small. In other words, the in-cylinder injection amount is corrected by the downstream feedback correction amount calculated based on the frequency component less than the minimum value ωmin in the variation of the “value based on the output value of the downstream air-fuel ratio sensor”. Even in this case, an increase in the in-cylinder injection ratio does not easily cause a sudden engine torque fluctuation.
従って、ローパスフィルタのカットオフ周波数を上記最小値ωminに設定するとともに、上記構成のように、「下流側空燃比センサの出力値に基づく値」であって同ローパスフィルタによるフィルタ処理がなされている値に基づく下流側フィードバック補正量(即ち、上記ローパスフィルタ処理後下流側フィードバック補正量)により筒内噴射量を補正するように構成すれば、急激な機関のトルク変動の発生を抑制しつつ、上記最小値ωmin未満の周波数成分に基づく下流側フィードバック制御において高い応答性が確保され得る。 Accordingly, the cut-off frequency of the low-pass filter is set to the minimum value ωmin, and the “low-pass air-fuel ratio sensor output value” as in the above-described configuration, which is filtered by the low-pass filter. If the configuration is such that the in-cylinder injection amount is corrected by the downstream feedback correction amount based on the value (that is, the downstream feedback correction amount after the low-pass filter processing), the occurrence of abrupt engine torque fluctuation is suppressed, and High responsiveness can be secured in downstream feedback control based on frequency components less than the minimum value ωmin.
以上のように、下流側フィードバック制御の制御周波数帯域を、ポート噴射量の補正に係わる高周波数側の帯域と筒内噴射量の補正に係わる低周波数側の帯域とに分けることにより、下流側フィードバック制御において或る程度の高い応答性を確保しつつ、下流側フィードバック制御の制御周波数帯域において制御対象外周波数帯域を発生させることなく急激な機関のトルク変動の発生を確実に抑制することができる。 As described above, by dividing the control frequency band of the downstream feedback control into the high frequency band related to the correction of the port injection amount and the low frequency band related to the correction of the in-cylinder injection amount, the downstream feedback control is performed. While ensuring a certain level of high responsiveness in the control, it is possible to reliably suppress the occurrence of abrupt engine torque fluctuations without generating an uncontrolled frequency band in the control frequency band of the downstream feedback control.
この場合、ハイパスフィルタ処理のカットオフ周波数とバンドパスフィルタ処理の高周波数側のカットオフ周波数とが同一であるとともに、バンドパスフィルタ処理の低周波数側のカットオフ周波数とローパスフィルタ処理のカットオフ周波数とが同一であることが好適である。 In this case, the cutoff frequency of the high-pass filter processing and the cutoff frequency of the high-frequency side of the band-pass filter processing are the same, and the cutoff frequency of the low-frequency side of the band-pass filter processing and the cutoff frequency of the low-pass filter processing Are preferably the same.
これによれば、ポート噴射量の補正に係わる上流側フィードバック制御の制御周波数帯域と、ポート噴射量の補正に係わる下流側フィードバック制御の制御周波数帯域と、筒内噴射量の補正に係わる下流側フィードバック制御の制御周波数帯域とが連続することになり、制御対象外周波数帯域が完全になくなる。即ち、あらゆる周波数の空燃比変動に対して何れかの空燃比フィードバック制御により確実に空燃比制御が実行され得るようになり、この結果、触媒から排出されるエミッションの排出量をより一層安定して抑制することができる。 According to this, the control frequency band of the upstream feedback control related to the correction of the port injection amount, the control frequency band of the downstream feedback control related to the correction of the port injection amount, and the downstream feedback related to the correction of the in-cylinder injection amount. The control frequency band of control is continuous, and the non-control target frequency band is completely eliminated. That is, the air-fuel ratio control can be reliably executed by any one of the air-fuel ratio feedback control with respect to the fluctuation of the air-fuel ratio at any frequency, and as a result, the emission amount of emissions discharged from the catalyst can be further stabilized. Can be suppressed.
以下、本発明による内燃機関の空燃比制御装置の各実施形態について図面を参照しつつ説明する。 Hereinafter, embodiments of an air-fuel ratio control apparatus for an internal combustion engine according to the present invention will be described with reference to the drawings.
(第1実施形態)
図1は、第1実施形態による空燃比制御装置をデュアルインジェクションシステムを備えた火花点火式多気筒(4気筒)内燃機関10に適用したシステムの概略構成を示している。この内燃機関10は、シリンダブロック、シリンダブロックロワーケース、及びオイルパン等を含むシリンダブロック部20と、シリンダブロック部20の上に固定されるシリンダヘッド部30と、シリンダブロック部20にガソリン混合気を供給するための吸気系統40と、シリンダブロック部20からの排気ガスを外部に放出するための排気系統50とを含んでいる。
(First embodiment)
FIG. 1 shows a schematic configuration of a system in which the air-fuel ratio control apparatus according to the first embodiment is applied to a spark ignition type multi-cylinder (four-cylinder)
シリンダブロック部20は、シリンダ21、ピストン22、コンロッド23、及びクランク軸24を含んでいる。ピストン22はシリンダ21内を往復動し、ピストン22の往復動がコンロッド23を介してクランク軸24に伝達され、これにより同クランク軸24が回転するようになっている。シリンダ21とピストン22のヘッドは、シリンダヘッド部30とともに燃焼室25を形成している。
The
シリンダヘッド部30は、燃焼室25に連通した吸気ポート31、吸気ポート31を開閉する吸気弁32、吸気弁32を駆動するインテークカムシャフトを含むとともに同インテークカムシャフトの位相角を連続的に変更する可変吸気タイミング装置33、可変吸気タイミング装置33のアクチュエータ33a、燃焼室25に連通した排気ポート34、排気ポート34を開閉する排気弁35、排気弁35を駆動するエキゾーストカムシャフト36、点火プラグ37、点火プラグ37に与える高電圧を発生するイグニッションコイルを含むイグナイタ38、燃料を吸気ポート31内に噴射するポート噴射弁39P、燃料を燃焼室25内に直接噴射する筒内噴射弁39Cを備えている。
The
吸気系統40は、吸気ポート31に連通し同吸気ポート31とともに吸気通路を形成するインテークマニホールドを含む吸気管41、吸気管41の端部に設けられたエアフィルタ42、吸気管41内にあって吸気通路の開口断面積を可変とするスロットル弁43、及びスロットル弁駆動手段を構成するDCモータからなるスロットル弁アクチュエータ43aを備えている。
The
排気系統50は、排気ポート34に連通したエキゾーストマニホールド51、エキゾーストマニホールド51(実際には、各排気ポート34に連通したそれぞれのエキゾーストマニホールド51が集合した集合部)に接続されたエキゾーストパイプ(排気管)52、エキゾーストパイプ52に配設(介装)された上流側の三元触媒53(上流側触媒コンバータ、又はスタート・キャタリティック・コンバータとも云うが、以下「第1触媒53」と称呼する。)、及びこの第1触媒53の下流のエキゾーストパイプ52に配設(介装)された下流側の三元触媒54(車両のフロア下方に配設されるため、アンダ・フロア・キャタリティック・コンバータとも云うが、以下「第2触媒54」と称呼する。)を備えている。排気ポート34、エキゾーストマニホールド51、及びエキゾーストパイプ52は、排気通路を構成している。
The
一方、このシステムは、熱線式エアフローメータ61、スロットルポジションセンサ62、カムポジションセンサ63、クランクポジションセンサ64、水温センサ65、第1触媒53の上流の排気通路(本例では、上記各々のエキゾーストマニホールド51が集合した集合部)に配設された空燃比センサ66(以下、「上流側空燃比センサ66」と称呼する。)、第1触媒53の下流であって第2触媒54の上流の排気通路に配設された空燃比センサ67(以下、「下流側空燃比センサ67」と称呼する。)、及びアクセル開度センサ68を備えている。
On the other hand, this system includes a hot-wire
熱線式エアフローメータ61は、吸気管41内を流れる吸入空気の単位時間あたりの質量流量に応じた電圧Vgを出力するようになっている。かかるエアフローメータ61の出力Vgと、計測された吸入空気量(流量)Gaとの関係は、図2に示したとおりである。スロットルポジションセンサ62は、スロットル弁43の開度を検出し、スロットル弁開度TAを表す信号を出力するようになっている。カムポジションセンサ63は、インテークカムシャフトが90°回転する毎に(即ち、クランク軸24が180°回転する毎に)一つのパルスを有する信号(G2信号)を発生するようになっている。クランクポジションセンサ64は、クランク軸24が10°回転する毎に幅狭のパルスを有するとともに同クランク軸24が360°回転する毎に幅広のパルスを有する信号を出力するようになっている。この信号は、エンジン回転速度NEを表す。水温センサ65は、内燃機関10の冷却水の温度を検出し、冷却水温THWを表す信号を出力するようになっている。
The hot-wire
上流側空燃比センサ66は、限界電流式の酸素濃度センサであり、図3に示したように、空燃比A/Fに応じた電流を出力し、この電流に応じた電圧である出力値vabyfsを出力するようになっていて、特に、空燃比が理論空燃比であるときには出力値vabyfsは値vstoichになる。図3から明らかなように、上流側空燃比センサ66によれば、広範囲にわたる空燃比A/Fを精度良く検出することができる。
The upstream air-
下流側空燃比センサ67は、起電力式(濃淡電池式)の酸素濃度センサであり、図4に示したように、理論空燃比近傍において急変する電圧である出力値Voxsを出力するようになっている。より具体的に述べると、下流側空燃比センサ67は、空燃比が理論空燃比よりもリーンのときは略0.1(V)、空燃比が理論空燃比よりもリッチのときは略0.9(V)、及び空燃比が理論空燃比のときは0.5(V)の電圧を出力するようになっている。アクセル開度センサ68は、運転者によって操作されるアクセルペダル81の操作量を検出し、同アクセルペダル81の操作量Accpを表す信号を出力するようになっている。
The downstream air-
電気制御装置70は、互いにバスで接続されたCPU71、CPU71が実行するルーチン(プログラム)、テーブル(ルックアップテーブル、マップ)、及び定数等を予め記憶したROM72、CPU71が必要に応じてデータを一時的に格納するRAM73、電源が投入された状態でデータを格納するとともに同格納したデータを電源が遮断されている間も保持するバックアップRAM74、並びにADコンバータを含むインターフェース75等からなるマイクロコンピュータである。インターフェース75は、前記センサ61〜68接続され、CPU71にセンサ61〜68からの信号を供給するとともに、同CPU71の指示に応じて可変吸気タイミング装置33のアクチュエータ33a、イグナイタ38、ポート噴射弁39P、筒内噴射弁39C、及びスロットル弁アクチュエータ43aに駆動信号を送出するようになっている。
The
(空燃比フィードバック制御の概要)
次に、上記のように構成された空燃比制御装置が行う機関に供給される混合気の空燃比(以下、単に「機関の空燃比」と云うこともある。)のフィードバック制御の概要について説明する。
(Outline of air-fuel ratio feedback control)
Next, an outline of feedback control of the air-fuel ratio of the air-fuel mixture supplied to the engine (hereinafter sometimes simply referred to as “engine air-fuel ratio”) performed by the air-fuel ratio control apparatus configured as described above will be described. To do.
第1、第2触媒53,54のような三元触媒(以下、単に「触媒」と云うこともある。)は、触媒に流入するガスの空燃比が理論空燃比であるときに、HC,COを酸化するとともにNOxを還元し、これらの有害成分を高い効率で浄化する。また、触媒は、酸素を吸蔵・放出する上述した酸素吸蔵機能(酸素吸蔵・放出機能)を有し、この酸素吸蔵・放出機能により、空燃比が理論空燃比からある程度まで偏移したとしても、HC,CO、及びNOxを浄化することができる。即ち、機関の空燃比がリーンとなって触媒に流入するガスにNOxが多量に含まれると、触媒はNOxから酸素分子を奪って同酸素分子を吸蔵するとともに同NOxを還元し、これによりNOxを浄化する。また、機関の空燃比がリッチになって触媒に流入するガスにHC,COが多量に含まれると、触媒はこれらに吸蔵している酸素分子を与えて(放出して)酸化し、これによりHC,COを浄化する。
A three-way catalyst such as the first and
従って、触媒が連続的に流入する多量のHC,COを効率的に浄化するためには、同触媒が酸素を多量に貯蔵していなければならず、逆に連続的に流入する多量のNOxを効率的に浄化するためには、同触媒が酸素を十分に貯蔵し得る状態になければならないことになる。以上のことから、触媒の浄化能力は、同触媒が貯蔵し得る最大の酸素量(最大酸素吸蔵量)に依存する。 Therefore, in order to efficiently purify a large amount of HC and CO into which the catalyst flows continuously, the catalyst must store a large amount of oxygen, and conversely, a large amount of NOx that flows in continuously. In order to purify efficiently, the catalyst must be in a state where it can sufficiently store oxygen. From the above, the purification capacity of the catalyst depends on the maximum oxygen amount (maximum oxygen storage amount) that the catalyst can store.
一方、第1、第2触媒53,54のような三元触媒は燃料中に含まれる鉛や硫黄等による被毒、或いは触媒に加わる熱により劣化し、これに伴い最大酸素吸蔵量が次第に低下してくる。このように最大酸素吸蔵量が低下した場合であっても、エミッションの排出量を継続的に抑制するには、触媒から排出されるガスの空燃比(従って、触媒に流入するガスの空燃比)が、理論空燃比に極めて近い状態となるように制御する必要がある。
On the other hand, three-way catalysts such as the first and
そこで、本実施形態の空燃比制御装置は、上流側、及び下流側空燃比センサ66,67の出力値が対応するセンサ目標値(原則的に理論空燃比に対応する値)にそれぞれ一致するように、上流側空燃比センサ出力値vabyfs(即ち、第1触媒上流の空燃比)、及び下流空燃比センサ出力値Voxs(即ち、第1触媒下流、且つ第2触媒上流の空燃比)に応じて機関の空燃比をフィードバック制御する。
Therefore, in the air-fuel ratio control apparatus of the present embodiment, the output values of the upstream and downstream air-
より具体的に述べると、この空燃比制御装置(以下、「本装置」と云うこともある。)は、その機能ブロック図である図5に示したように、A1〜A17の各要素を含んで構成されている。以下、図5を参照しながら各要素について説明していく。 More specifically, this air-fuel ratio control device (hereinafter also referred to as “this device”) includes each of elements A1 to A17 as shown in FIG. 5 which is a functional block diagram thereof. It consists of Hereinafter, each element will be described with reference to FIG.
<基本燃料噴射量の決定>
先ず、基本燃料噴射量Fbaseの決定について説明する。上流側目標空燃比設定手段A1は、内燃機関10の運転状態であるエンジン回転速度NE、及びスロットル弁開度TA等に基づいて上流側空燃比センサ出力の目標値(上流側目標値)に対応する上流側目標空燃比abyfr(k)を決定する。ここで、添え字の(k)は、今回の吸気行程に対する値であることを示している(以下、他の物理量についても同様。)。この上流側目標空燃比abyfr(k)は、例えば、内燃機関10の暖機終了後においては、特殊な場合を除き理論空燃比に設定されている。また、上流側目標空燃比abyfrは、各気筒の吸気行程に対応されながらRAM73に記憶されていく。
<Determination of basic fuel injection amount>
First, the determination of the basic fuel injection amount Fbase will be described. The upstream target air-fuel ratio setting means A1 corresponds to the target value (upstream target value) of the upstream air-fuel ratio sensor output based on the engine speed NE that is the operating state of the
基本燃料噴射量決定手段A2は、エアフローメータ61が計測している吸入空気流量Gaと、クランクポジションセンサ63の出力に基づいて得られるエンジン回転速度NEとを引数とする所定のテーブルに基づいて求められる今回の吸気行程を迎える気筒の吸入空気量である筒内吸入空気量Mc(k)を上流側目標空燃比設定手段A1により設定された上流側目標空燃比abyfr(k)で除することにより、基本燃料噴射量Fbaseを求める。即ち、基本燃料噴射量Fbaseは、機関の空燃比を上流側目標空燃比abyfr(k)とするために必要な今回の吸気行程に対するポート噴射弁39P及び筒内噴射弁39Cからの燃料噴射量の合計量である。このように、本装置は、上流側目標空燃比設定手段A1、及び基本燃料噴射量決定手段A2を利用して基本燃料噴射量Fbaseを求める。
The basic fuel injection amount determining means A2 is obtained based on a predetermined table using as arguments the intake air flow rate Ga measured by the
<筒内噴射量、及びポート噴射量の算出>
次に、筒内噴射量Fic、及びポート噴射量Fipの算出について説明する。筒内噴射割合決定手段(筒内噴射割合変更手段)A3は、内燃機関10の運転状態であるエンジン回転速度NEと、上記筒内吸入空気量Mcと、冷却水温THWとを引数とする所定のテーブルに基づいて、筒内噴射量Ficとポート噴射量Fipの和に対する筒内噴射量Ficの比率(より正確には、後述する基本筒内噴射量Fbasecと後述する基本ポート噴射量Fbasepの和に対する基本筒内噴射量Fbasecの比率)である筒内噴射割合Rを決定する。これにより、機関の運転状態に応じて筒内噴射割合Rが変更せしめられる。
<Calculation of in-cylinder injection amount and port injection amount>
Next, calculation of the in-cylinder injection amount Fic and the port injection amount Fip will be described. The in-cylinder injection ratio determining means (in-cylinder injection ratio changing means) A3 is a predetermined parameter that uses as arguments the engine speed NE that is the operating state of the
基本筒内噴射量決定手段A4は、基本燃料噴射量決定手段A2により求められた基本燃料噴射量Fbaseに上記決定された筒内噴射割合Rを乗算することで、下記(1)式に従って基本筒内噴射量Fbasecを決定する。 The basic in-cylinder injection amount determination means A4 multiplies the basic fuel injection amount Fbase obtained by the basic fuel injection amount determination means A2 by the determined in-cylinder injection ratio R, so that the basic cylinder injection amount Fbase is determined according to the following equation (1). The internal injection amount Fbasec is determined.
Fbasec=Fbase・R ・・・(1) Fbasec = Fbase ・ R (1)
同様に、基本ポート噴射量決定手段A5は、上記基本燃料噴射量Fbaseに値(1−R)を乗算することで、下記(2)式に従って基本ポート噴射量Fbasepを決定する。 Similarly, the basic port injection amount determination means A5 determines the basic port injection amount Fbasep according to the following equation (2) by multiplying the basic fuel injection amount Fbase by a value (1-R).
Fbasep=Fbase・(1−R) ・・・(2) Fbasep = Fbase · (1−R) (2)
筒内噴射量算出手段A6は、基本筒内噴射量決定手段A4により求められた基本筒内噴射量Fbasecに、後述するサブフィードバック補正係数KFisub(下流側フィードバック補正量)を乗算することで、下記(3)式に基づいて、(最終)筒内噴射量Ficを求める。 The in-cylinder injection amount calculation unit A6 multiplies the basic in-cylinder injection amount Fbasec obtained by the basic in-cylinder injection amount determination unit A4 by a sub-feedback correction coefficient KFisub (downstream feedback correction amount) to be described later. Based on the equation (3), the (final) in-cylinder injection amount Fic is obtained.
Fic=Fbasec・KFisub ・・・(3) Fic = Fbasec ・ KFisub (3)
同様に、ポート噴射量算出手段A7は、基本ポート噴射量決定手段A5により求められた基本ポート噴射量Fbasepに、上記サブフィードバック補正係数KFisub(下流側フィードバック補正量)と後述するメインフィードバック補正係数KFimain(上流側フィードバック補正量)を乗算することで、下記(4)式に基づいて、(最終)ポート噴射量Fipを求める。 Similarly, the port injection amount calculation means A7 adds the sub-feedback correction coefficient KFisub (downstream feedback correction amount) and a main feedback correction coefficient KFimain described later to the basic port injection amount Fbasep obtained by the basic port injection amount determination means A5. By multiplying (upstream feedback correction amount), the (final) port injection amount Fip is obtained based on the following equation (4).
Fip=Fbasep・KFisub・KFimain ・・・(4) Fip = Fbasep / KFisub / KFimain (4)
本装置は、このようにして、筒内噴射量算出手段A6により基本筒内噴射量Fbasecをサブフィードバック補正係数KFisubにより補正することにより得られる筒内噴射量Ficの燃料を今回の吸気行程を迎える気筒に対して筒内噴射弁39Cにより噴射する。また、ポート噴射量算出手段A7により基本ポート噴射量Fbasepをメインフィードバック補正係数KFimainとサブフィードバック補正係数KFisubとによりそれぞれ独立に補正することにより得られるポート噴射量Fipの燃料を今回の吸気行程を迎える気筒に対してポート噴射弁39Pにより噴射する。
In this way, the present apparatus reaches the intake stroke of the fuel of the in-cylinder injection amount Fic obtained by correcting the basic in-cylinder injection amount Fbasec by the sub-feedback correction coefficient KFisub by the in-cylinder injection amount calculation means A6. The cylinder is injected by a
<サブフィードバック制御>
続いて、下流側フィードバック制御としてのサブフィードバック制御について説明する。下流側目標値設定手段A8は、上述した上流側目標空燃比設定手段A1と同様、内燃機関10の運転状態であるエンジン回転速度NE、及びスロットル弁開度TA等に基づいて下流側空燃比センサ出力の目標値である下流側目標値Voxsrefを決定する。この下流側目標値Voxsrefは、例えば、内燃機関10の暖機終了後においては、特殊な場合を除き理論空燃比に対応する値である0.5(V)に設定されている(図4を参照。)。また、本例では、下流側目標値Voxsrefは、同下流側目標値Voxsrefに対応する下流側目標空燃比が上述した上流側目標空燃比abyfr(k)と常時一致するように設定される。
<Sub feedback control>
Next, sub feedback control as downstream feedback control will be described. The downstream target value setting means A8 is similar to the upstream target air-fuel ratio setting means A1 described above, and is based on the engine speed NE, which is the operating state of the
出力偏差量算出手段A9は、下記(5)式に基づいて、下流側目標値設定手段A8により設定されている現時点での下流側目標値Voxsrefから現時点での下流側空燃比センサ67の出力値Voxsを減じることにより、出力偏差量DVoxsを求める。この出力偏差量DVoxsは、「下流側空燃比センサ67の出力値Voxsと下流側目標値Voxsrefとの相違の程度に応じた値」に相当する。
Based on the following equation (5), the output deviation amount calculation means A9 calculates the current output value of the downstream air-
DVoxs=Voxsref-Voxs ・・・(5) DVoxs = Voxsref-Voxs (5)
ローパスフィルタA10(LPF)は、その特性をラプラス演算子sを用いて表した下記(6)式に示すように、一次のフィルタ(ソフトフィルタ、デジタルフィルタ)である。下記(6)式において、τlpfはローパスフィルタA10の時定数、GlpfはローパスフィルタA10の入力信号周波数「0」でのゲイン(以下、単に「ゲイン」と称呼する。本例では、Glpf=1)である。このローパスフィルタA10の周波数−ゲイン特性は図6に示したとおりである。図6に示したように、ローパスフィルタA10は、入力値(入力信号)の変動におけるカットオフ周波数ωlpf(=1/τlpf)以上の高周波数成分を減衰することで同高周波数成分が通過することを実質的に禁止する。なお、ローパスフィルタA10のカットオフ周波数ωlpfは、後述するLPF特性変更手段A17により変更されるようになっている。 The low-pass filter A10 (LPF) is a primary filter (soft filter, digital filter) as shown in the following formula (6) in which the characteristics are expressed using the Laplace operator s. In the following formula (6), τlpf is a time constant of the low-pass filter A10, and Glpf is a gain at the input signal frequency “0” of the low-pass filter A10 (hereinafter simply referred to as “gain”. In this example, Glpf = 1). It is. The frequency-gain characteristic of the low-pass filter A10 is as shown in FIG. As shown in FIG. 6, the low-pass filter A10 passes the high-frequency component by attenuating the high-frequency component equal to or higher than the cutoff frequency ωlpf (= 1 / τlpf) in the fluctuation of the input value (input signal). Is substantially prohibited. The cut-off frequency ωlpf of the low-pass filter A10 is changed by LPF characteristic changing means A17 described later.
Glpf・(1/(1+τlpf・s)) ・・・(6) Glpf ・ (1 / (1 + τlpf ・ s)) (6)
ローパスフィルタA10は、出力偏差量算出手段A9により求められた前記出力偏差量DVoxsの値を入力するとともに、上記(6)式に従って同出力偏差量DVoxsの値をローパスフィルタ処理した後の値であるローパスフィルタ通過後出力偏差量DVoxslowを出力する。従って、ローパスフィルタ通過後出力偏差量DVoxslowは、「下流側空燃比センサ67の出力値Voxsと下流側目標値Voxsrefとの相違の程度に応じた値をローパスフィルタ処理した後の値」である。
The low-pass filter A10 is a value after the value of the output deviation amount DVoxs obtained by the output deviation amount calculating means A9 is input and the value of the output deviation amount DVoxs is subjected to low-pass filter processing according to the above equation (6). Output the output deviation DVoxslow after passing the low-pass filter. Therefore, the output deviation amount DVoxslow after passing through the low-pass filter is “a value after low-pass filter processing of a value corresponding to the degree of difference between the output value Voxs of the downstream air-
PIDコントローラA11(下流側フィードバックコントローラ)は、ローパスフィルタA10の出力値であるローパスフィルタ通過後出力偏差量DVoxslowを比例・積分・微分処理(PID処理)することで、下記(7)式に基づいて下流側フィードバック補正量としてのサブフィードバック補正係数KFisub(>0)を求める。 The PID controller A11 (downstream feedback controller) performs proportional / integral / differential processing (PID processing) on the output deviation amount DVoxslow after passing through the low-pass filter, which is an output value of the low-pass filter A10, based on the following equation (7). A sub feedback correction coefficient KFisub (> 0) is obtained as a downstream feedback correction amount.
KFisub=(Kp・DVoxslow+Ki・SDVoxslow+Kd・DDVoxslow)+1 ・・・(7) KFisub = (Kp · DVoxslow + Ki · SDVoxslow + Kd · DDVoxslow) + 1 (7)
上記(7)式において、Kpは予め設定された比例ゲイン(比例定数)、Kiは予め設定された積分ゲイン(積分定数)、Kdは予め設定された微分ゲイン(微分定数)である。また、SDVoxslowはローパスフィルタ通過後出力偏差量DVoxslowの時間積分値であり、DDVoxslowはローパスフィルタ通過後出力偏差量DVoxslowの時間微分値である。 In the above equation (7), Kp is a preset proportional gain (proportional constant), Ki is a preset integral gain (integral constant), and Kd is a preset differential gain (differential constant). SDVoxslow is a time integral value of the output deviation amount DVoxslow after passing through the low-pass filter, and DDVoxslow is a time differential value of the output deviation amount DVoxslow after passing through the low-pass filter.
このようにして、本装置は、下流側空燃比センサ67の出力値Voxsと下流側目標値Voxsrefとの相違の程度に応じた値をローパスフィルタ処理した後の値であるローパスフィルタ通過後出力偏差量DVoxslow(下流側フィードバック入力値)をPIDコントローラA11に入力することでサブフィードバック補正係数KFisubを求める。そして、本装置は、前記基本筒内噴射量Fbasec、及び前記基本ポート噴射量Fbasepに同サブフィードバック補正係数KFisubをそれぞれ乗算することで、後述するメインフィードバック制御による(前記メインフィードバック補正係数KFimainによる)基本ポート噴射量Fbasepの補正とは独立に同基本筒内噴射量Fbasec、及び基本ポート噴射量Fbasepを補正してサブフィードバック制御を実行する。
In this way, the present apparatus outputs the output deviation after passing through the low-pass filter, which is a value after low-pass filtering the value corresponding to the degree of difference between the output value Voxs of the downstream air-
例えば、機関の平均的(定常的)な空燃比がリーンであるために下流側空燃比センサ67の出力値Voxsが理論空燃比よりもリーンである空燃比に対応した値を定常的に示すと、出力偏差量算出手段A9により求められる出力偏差量DVoxsの値が定常的に正の値となる(図4を参照)。従って、ローパスフィルタ通過後出力偏差量DVoxslowも正の値となり、PIDコントローラA11にて求められるサブフィードバック補正係数KFisubは「1」より大きい値となる。これにより、筒内噴射量算出手段A6、及びポート噴射量算出手段A7にてそれぞれ求められる筒内噴射量Fic、及びポート噴射量Fipの合計量は基本燃料噴射量Fbaseよりも大きくなって、機関の空燃比がリッチとなるように制御される。
For example, when the average (steady) air-fuel ratio of the engine is lean, the output value Voxs of the downstream-side air-
反対に、機関の定常的な空燃比がリッチであるために下流側空燃比センサ出力値Voxsが理論空燃比よりもリッチである空燃比に対応した値を定常的に示すと、出力偏差量DVoxs(従って、ローパスフィルタ通過後出力偏差量DVoxslow)が負の値となるので、サブフィードバック補正係数KFisubは「1」より小さい値(>0)となる。これにより、筒内噴射量Fic、及びポート噴射量Fipの合計量は基本燃料噴射量Fbaseよりも小さくなって、機関の空燃比がリーンとなるように制御される。 On the contrary, when the steady air-fuel ratio of the engine is rich, the downstream air-fuel ratio sensor output value Voxs constantly shows a value corresponding to the air-fuel ratio that is richer than the theoretical air-fuel ratio, and the output deviation amount DVoxs (Therefore, since the output deviation amount DVoxslow after passing through the low-pass filter) becomes a negative value, the sub feedback correction coefficient KFisub becomes a value (> 0) smaller than “1”. Thus, the total amount of the in-cylinder injection amount Fic and the port injection amount Fip is controlled to be smaller than the basic fuel injection amount Fbase, and the air-fuel ratio of the engine becomes lean.
また、PIDコントローラA11は積分処理を実行する(即ち、積分(I)項「Ki・SDVoxslow」が使用されている)から、機関が定常運転状態にある場合、出力偏差量DVoxsが「0」になることが保証される。換言すれば、下流側空燃比センサ67の出力値Voxsの下流側目標値Voxsrefからの定常偏差がゼロになる。そして、定常運転状態では、出力偏差量DVoxsが「0」になることで比例項Kp・DVoxslow、及び微分項Kd・DDVoxslowが「0」となるから、サブフィードバック補正係数KFisubは積分項Ki・SDVoxslowの値に「1」を加えた値となる。この値が基本筒内噴射量Fbasec、及び基本ポート噴射量Fbasepにそれぞれ乗算されることにより、筒内噴射弁39C、及びポート噴射弁39Pの誤差(指令される燃料噴射量と実際の燃料噴射量の差)、エアフローメータ61の誤差(吸入空気流量計測値Gaと実際の吸入空気流量の差)が補償されつつ、定常運転状態において第1触媒53の下流の空燃比(従って、機関の空燃比)が下流側目標値Voxsrefに対応する目標空燃比(即ち、原則的に理論空燃比)に収束する。以上、筒内噴射量算出手段A6、ポート噴射量算出手段A7、下流側目標値設定手段A8、出力偏差量算出手段A9、ローパスフィルタA10、及びPIDコントローラA11が下流側フィードバック制御手段に相当する。
Further, since the PID controller A11 executes the integration process (that is, the integral (I) term “Ki · SDVoxslow” is used), the output deviation amount DVoxs is set to “0” when the engine is in the steady operation state. Guaranteed to be. In other words, the steady deviation of the output value Voxs of the downstream air-
<メインフィードバック制御>
続いて、上流側フィードバック制御としてのメインフィードバック制御について説明する。テーブル変換手段A12は、上流側空燃比センサ66の出力値vabyfsと、先に説明した図3に示した上流側空燃比センサ出力値vabyfsと空燃比A/Fとの関係を規定したテーブルとに基づいて、上流側空燃比センサ66による現時点における検出空燃比abyfsを求める。
<Main feedback control>
Next, main feedback control as upstream feedback control will be described. The table conversion means A12 converts the output value vabyfs of the upstream air-
目標空燃比遅延手段A13は、上流側目標空燃比設定手段A1により吸気行程毎に求められRAM73に記憶されている上流側目標空燃比abyfrのうち、現時点からNストローク(N回の吸気行程)前に吸気行程を迎えた気筒についての上流側目標空燃比abyfrをRAM73から読み出し、これを上流側目標空燃比abyfr(k-N)として設定する。ここで、前記値Nは、内燃機関10の排気量、及び燃焼室25から上流側空燃比センサ66までの距離等により異なる値である。
The target air-fuel ratio delay unit A13 is N strokes before the N stroke (N intake strokes) from the present time among the upstream target air-fuel ratio abyfr obtained for each intake stroke by the upstream target air-fuel ratio setting unit A1 and stored in the
このように、現時点からNストローク前の上流側目標空燃比abyfr(k-N)が使用されるのは、燃焼室25内で燃焼された混合気が上流側空燃比センサ66に到達するまでには、Nストロークに相当する時間Lを要しているからである。
As described above, the upstream target air-fuel ratio abyfr (kN) N strokes before the current stroke is used until the air-fuel mixture burned in the
上流側空燃比偏差算出手段A14は、下記(8)式に基づいて、テーブル変換手段A12により求められた現時点での上記検出空燃比abyfsから、目標空燃比遅延手段A13により設定された現時点からNストローク前の上流側目標空燃比abyfr(k-N)を減じることにより、上流側空燃比偏差Dabyfを求める。この上流側空燃比偏差Dabyfは、Nストローク前の時点での実際の空燃比と目標空燃比との差を表す量であって、「上流側空燃比センサ66の出力値vabyfsと上流側目標値との相違の程度に応じた値」に相当する。
The upstream air-fuel ratio deviation calculating means A14 calculates the current air-fuel ratio abyfs obtained by the table conversion means A12 based on the following equation (8) from the present time set by the target air-fuel ratio delay means A13 to N The upstream air-fuel ratio deviation Dabyf is obtained by subtracting the upstream target air-fuel ratio abyfr (kN) before the stroke. The upstream air-fuel ratio deviation Dabyf is an amount that represents the difference between the actual air-fuel ratio and the target air-fuel ratio at the time point before N strokes, and is “the output value vabyfs of the upstream air-
Dabyf=abyfs−abyfr(k-N) ・・・(8) Dabyf = abyfs−abyfr (k-N) (8)
ハイパスフィルタA15(HPF)は、その特性をラプラス演算子sを用いて表した下記(9)式に示すように、一次のフィルタ(ソフトフィルタ、デジタルフィルタ)である。下記(9)式において、τhpfはハイパスフィルタA15の時定数、GhpfはハイパスフィルタA15の入力信号周波数「∞」でのゲイン(以下、単に「ゲイン」と称呼する。本例では、Ghpf=1)である。このハイパスフィルタA15の周波数−ゲイン特性は図6に示したとおりである。図6に示したように、ハイパスフィルタA15は、入力値(入力信号)の変動におけるカットオフ周波数ωhpf(=1/τhpf)以下の低周波数成分を減衰することで同低周波数成分が通過することを実質的に禁止する。なお、ハイパスフィルタA15のカットオフ周波数ωhpfは、本例では、触媒通過低周波数成分の周波数帯域の最大値(後述する値ωcut)に設定されている。 The high-pass filter A15 (HPF) is a primary filter (soft filter, digital filter) as shown in the following equation (9) in which the characteristics are expressed using the Laplace operator s. In the following equation (9), τhpf is a time constant of the high-pass filter A15, and Ghpf is a gain at the input signal frequency “∞” of the high-pass filter A15 (hereinafter simply referred to as “gain”. In this example, Ghpf = 1) It is. The frequency-gain characteristic of the high-pass filter A15 is as shown in FIG. As shown in FIG. 6, the high-pass filter A15 passes the low-frequency component by attenuating the low-frequency component below the cutoff frequency ωhpf (= 1 / τhpf) in the fluctuation of the input value (input signal). Is substantially prohibited. In this example, the cutoff frequency ωhpf of the high-pass filter A15 is set to the maximum value (value ωcut described later) of the frequency band of the catalyst-passing low frequency component.
Ghpf・(1−1/(1+τhpf・s)) ・・・(9) Ghpf ・ (1-1 / (1 + τhpf ・ s)) (9)
ハイパスフィルタA15は、前記上流側空燃比偏差算出手段A14により求められた前記上流側空燃比偏差Dabyfの値を入力するとともに、上記(9)式に従って同上流側空燃比偏差Dabyfの値をハイパスフィルタ処理した後の値であるハイパスフィルタ通過後上流側空燃比偏差Dabyfhiを出力する。従って、ハイパスフィルタ通過後上流側空燃比偏差Dabyfhiは、「上流側空燃比センサ66の出力値vabyfsと上流側目標値との相違の程度に応じた値をハイパスフィルタ処理した後の値」である。
The high-pass filter A15 receives the value of the upstream air-fuel ratio deviation Dabyf obtained by the upstream air-fuel ratio deviation calculating means A14, and calculates the value of the upstream air-fuel ratio deviation Dabyf according to the above equation (9). An upstream air-fuel ratio deviation Dabyfhi after passing the high-pass filter, which is a value after processing, is output. Therefore, the upstream air-fuel ratio deviation Dabyfhi after passing through the high-pass filter is “a value after high-pass filter processing is performed on a value corresponding to the degree of difference between the output value vabyfs of the upstream air-
PIコントローラA16(上流側フィードバックコントローラ)は、ハイパスフィルタA15の出力値であるハイパスフィルタ通過後上流側空燃比偏差Dabyfhiを比例・積分処理(PI処理)することで、下記(10)式に基づいてメインフィードバック補正係数KFimain(>0)を求める。 The PI controller A16 (upstream feedback controller) performs proportional / integration processing (PI processing) on the upstream air-fuel ratio deviation Dabyfhi after passing through the highpass filter, which is the output value of the highpass filter A15, based on the following equation (10). A main feedback correction coefficient KFimain (> 0) is obtained.
KFimain=(Gp・Dabyfhi+Gi・SDabyfhi)+1 ・・・(10) KFimain = (Gp / Dabyfhi + Gi / SDabyfhi) +1 (10)
上記(10)式において、Gpは予め設定された比例ゲイン(比例定数)、Giは積分ゲイン(積分定数)である。また、SDabyfhiはハイパスフィルタ通過後上流側空燃比偏差Dabyfhiの時間積分値である。 In the above equation (10), Gp is a preset proportional gain (proportional constant), and Gi is an integral gain (integral constant). SDabyfhi is a time integral value of the upstream air-fuel ratio deviation Dabyfhi after passing through the high-pass filter.
このようにして、本装置は、メインフィードバック制御回路とサブフィードバック制御回路とを基本燃料噴射量Fbaseの補正(より正確には、基本ポート噴射量Fbasepの補正)に関して並列に接続している。また、本装置は、上流側空燃比センサ66の出力値vabyfsと上流側目標空燃比abyfrに対応する上流側目標値との相違の程度に応じた値をハイパスフィルタ処理した後の値であるハイパスフィルタ通過後上流側空燃比偏差Dabyfhi(上流側フィードバック入力値)をPIコントローラA16に入力することでメインフィードバック補正係数KFimainを求め、前記基本ポート噴射量Fbasepに同メインフィードバック補正係数KFimainを乗算することで、前記サブフィードバック制御による基本筒内噴射量Fbasec及び基本ポート噴射量Fbasepの補正とは独立に同基本ポート噴射量Fbasepを補正してメインフィードバック制御を実行する。
In this way, the present apparatus connects the main feedback control circuit and the sub feedback control circuit in parallel with respect to the correction of the basic fuel injection amount Fbase (more precisely, the correction of the basic port injection amount Fbasep). In addition, the present apparatus is a high-pass filter that is a value obtained by performing high-pass filtering on a value corresponding to the degree of difference between the output value vabyfs of the upstream air-
例えば、機関の空燃比が急変してリーンとなると、図3から理解できるように、上流空燃比センサ出力値に基づく検出空燃比abyfsは上流側目標空燃比設定手段A1により設定されている上流側目標空燃比abyfrも大きな値となる。このため、上流側空燃比偏差算出手段A14により求められた上流側空燃比偏差Dabyfは正の値となる。ここで、機関の空燃比の急変によりこの上流側空燃比偏差Dabyfを示す信号には前記カットオフ周波数ωhpf以上の高周波数成分が含まれている。係る高周波数成分は、ハイパスフィルタA15を通過し得る。従って、ハイパスフィルタ通過後上流側空燃比偏差Dabyfhiも正の値となる。この結果、PIコントローラA16により算出されるメインフィードバック補正係数KFimainが「1」より大きい値となる。これにより、筒内噴射量算出手段A6、及びポート噴射量算出手段A7にてそれぞれ求められる筒内噴射量Fic、及びポート噴射量Fipの合計量は、基本燃料噴射量Fbaseよりも大きくなって、機関の空燃比がリッチとなるように制御される。 For example, when the air-fuel ratio of the engine suddenly changes and becomes lean, as can be understood from FIG. 3, the detected air-fuel ratio abyfs based on the upstream air-fuel ratio sensor output value is the upstream side set by the upstream target air-fuel ratio setting means A1. The target air-fuel ratio abyfr is also a large value. For this reason, the upstream air-fuel ratio deviation Dabyf obtained by the upstream air-fuel ratio deviation calculating means A14 has a positive value. Here, the signal indicating the upstream air-fuel ratio deviation Dabyf due to a sudden change in the air-fuel ratio of the engine includes a high frequency component equal to or higher than the cut-off frequency ωhpf. Such a high frequency component can pass through the high pass filter A15. Therefore, the upstream air-fuel ratio deviation Dabyfhi after passing through the high-pass filter is also a positive value. As a result, the main feedback correction coefficient KFimain calculated by the PI controller A16 becomes a value larger than “1”. Thus, the total amount of the in-cylinder injection amount Fic and the port injection amount Fip obtained by the in-cylinder injection amount calculation means A6 and the port injection amount calculation means A7 is larger than the basic fuel injection amount Fbase, The engine air / fuel ratio is controlled to be rich.
反対に、機関の空燃比が急変してリッチとなると、検出空燃比abyfsは上流側目標空燃比abyfrよりも小さい値となる。このため、上流側空燃比偏差Dabyfは負の値となる。この場合も、上流側空燃比偏差Dabyfを示す信号にはハイパスフィルタA15を通過し得る前記カットオフ周波数ωhpf以上の高周波数成分が含まれている。従って、ハイパスフィルタ通過後上流側空燃比偏差Dabyfhiも負の値となる。この結果、メインフィードバック補正係数KFimainが「1」より小さい値(>0)となる。これにより、筒内噴射量Fic、及びポート噴射量Fipの合計量は、基本燃料噴射量Fbaseよりも小さくなって、機関の空燃比がリーンとなるように制御される。 On the contrary, when the air-fuel ratio of the engine suddenly changes and becomes rich, the detected air-fuel ratio abyfs becomes a value smaller than the upstream target air-fuel ratio abyfr. For this reason, the upstream air-fuel ratio deviation Dabyf is a negative value. Also in this case, the signal indicating the upstream side air-fuel ratio deviation Dabyf includes a high frequency component equal to or higher than the cutoff frequency ωhpf that can pass through the high pass filter A15. Accordingly, the upstream air-fuel ratio deviation Dabyfhi after passing through the high-pass filter also takes a negative value. As a result, the main feedback correction coefficient KFimain becomes a value (> 0) smaller than “1”. Thus, the total amount of the in-cylinder injection amount Fic and the port injection amount Fip is controlled to be smaller than the basic fuel injection amount Fbase and the engine air-fuel ratio becomes lean.
以上、ポート噴射量算出手段A7、テーブル変換手段A12、目標空燃比遅延手段A13、上流側空燃比偏差算出手段A14、ハイパスフィルタA15、及びPIコントローラA16は上流側フィードバック制御手段に相当する。 The port injection amount calculation means A7, table conversion means A12, target air-fuel ratio delay means A13, upstream air-fuel ratio deviation calculation means A14, high-pass filter A15, and PI controller A16 correspond to upstream feedback control means.
<空燃比フィードバック制御間の相互干渉の回避>
一般に、ハイパスフィルタへの入力信号が定常状態から過渡状態に移行する場合(例えば、入力信号がステップ状に変化するような場合)、ハイパスフィルタは、入力信号が過渡状態に移行した時点から同ハイパスフィルタの時定数に相当する期間に亘って、同入力信号におけるあらゆる周波数成分を実質的に通過させてしまう。換言すれば、ハイパスフィルタのカットオフ周波数より低い周波数成分をも実質的に通過させてしまう。
<Avoidance of mutual interference between air-fuel ratio feedback control>
Generally, when the input signal to the high-pass filter shifts from a steady state to a transient state (for example, when the input signal changes in a stepped manner), the high-pass filter is the same as the high-pass filter when the input signal shifts to the transient state. All frequency components in the input signal are substantially passed over a period corresponding to the time constant of the filter. In other words, a frequency component lower than the cut-off frequency of the high pass filter is substantially passed.
従って、カットオフ周波数より低い周波数成分の通過をできるだけ禁止するという観点からはハイパスフィルタの時定数はなるべく小さい方が好ましい。ここで、ハイパスフィルタの時定数は同ハイパスフィルタのカットオフ周波数と反比例する関係にある。以上のことから、係る観点からすれば、ハイパスフィルタA15のカットオフ周波数ωhpfはなるべく大きい方が好ましい。 Therefore, it is preferable that the time constant of the high-pass filter is as small as possible from the viewpoint of prohibiting the passage of frequency components lower than the cutoff frequency as much as possible. Here, the time constant of the high pass filter is inversely proportional to the cutoff frequency of the high pass filter. From the above point of view, it is preferable that the cutoff frequency ωhpf of the high-pass filter A15 is as large as possible.
他方、上述したように、第1触媒53のような三元触媒を通過し得る前記触媒通過低周波数成分の周波数帯域には上限がある。即ち、排ガスの空燃比変動における、触媒通過低周波数成分の周波数帯域の最大値を超える周波数成分は、触媒を通過し得ない。従って、ハイパスフィルタA15のカットオフ周波数ωhpfを第1触媒53に関する触媒通過低周波数成分の周波数帯域の最大値を超える値に設定すると、上述した制御対象外周波数帯域が実質的に発生してしまう。
On the other hand, as described above, there is an upper limit in the frequency band of the catalyst-passing low frequency component that can pass through the three-way catalyst such as the
よって、ハイパスフィルタA15のカットオフ周波数ωhpfは第1触媒53に関する触媒通過低周波数成分の周波数帯域の最大値(以下、「値ωcut」と称呼する。)に設定されることが好ましいと考えられる。以上のことから、本例では、ハイパスフィルタA15のカットオフ周波数ωhpfは上記値ωcut(一定)に設定されている。なお、値ωcutは、第1触媒53を用いた実験等を通して取得され得る。
Therefore, it is considered that the cut-off frequency ωhpf of the high-pass filter A15 is preferably set to the maximum value (hereinafter referred to as “value ωcut”) of the low-frequency component passing through the catalyst with respect to the
そして、上流側フィードバックコントローラであるPIコントローラA16に入力される値Dabyfhiには、ハイパスフィルタA15のカットオフ周波数ωhpf(=ωcut)以上の高周波数成分のみが含まれているから、メインフィードバック制御の制御周波数帯域はωhpf以上の帯域となる。 Since the value Dabyfhi input to the PI controller A16, which is the upstream feedback controller, contains only a high frequency component equal to or higher than the cut-off frequency ωhpf (= ωcut) of the high-pass filter A15, the main feedback control is controlled. The frequency band is a band higher than ωhpf.
一方、下流側フィードバックコントローラであるPIDコントローラA11に入力される値DVoxslowには、ローパスフィルタA10のカットオフ周波数ωlpf以下の低周波数成分のみが含まれているから、サブフィードバック制御の制御周波数帯域はωlpf以下の帯域となる。 On the other hand, the value DVoxslow input to the PID controller A11 which is the downstream feedback controller includes only a low frequency component equal to or lower than the cut-off frequency ωlpf of the low-pass filter A10. Therefore, the control frequency band of the sub feedback control is ωlpf The bandwidth is as follows.
ここで、本装置は、後述するようにカットオフ周波数ωlpfを値ωcut以下の値に設定する。これにより、メインフィードバック制御、及びサブフィードバック制御の制御周波数帯域が互いに重複しないように設定されることで上記2つの空燃比フィードバック制御間の相互の干渉が回避される。 Here, the apparatus sets the cutoff frequency ωlpf to a value equal to or less than the value ωcut as will be described later. Thereby, the control frequency bands of the main feedback control and the sub feedback control are set so as not to overlap each other, thereby avoiding mutual interference between the two air-fuel ratio feedback controls.
更には、機関が過渡運転状態にある場合等、排ガスの空燃比がハイパスフィルタA15のカットオフ周波数ωhpf以上の高周波数で急変・変動するような場合、係る空燃比変動により、上流側空燃比センサ出力値に基づく検出空燃比abyfsにはカットオフ周波数ωhpf以上の高周波数成分が含まれる。この高周波数成分はハイパスフィルタA15を通過する。従って、本装置においては、過渡運転状態における空燃比の急変に対する空燃比制御(補償)はメインフィードバック制御により迅速、且つ確実に行われ得る。 Further, when the air-fuel ratio of the exhaust gas suddenly changes or fluctuates at a high frequency equal to or higher than the cut-off frequency ωhpf of the high-pass filter A15, such as when the engine is in a transient operation state, the upstream-side air-fuel ratio sensor The detected air-fuel ratio abyfs based on the output value includes a high frequency component having a cutoff frequency ωhpf or higher. This high frequency component passes through the high pass filter A15. Therefore, in the present apparatus, the air-fuel ratio control (compensation) for the sudden change of the air-fuel ratio in the transient operation state can be performed quickly and reliably by the main feedback control.
また、第1触媒53の下流の空燃比変動として現れ得る程度の、ローパスフィルタA10のカットオフ周波数ωlpf以下の比較的低周波数での定常的な空燃比変動が発生するような場合、係る定常的な空燃比変動により、下流側空燃比センサ67の出力値Voxsにはカットオフ周波数ωlpf以下の低周波数成分が含まれる。この低周波数成分はローパスフィルタA10を通過する。従って、本装置においては、このような定常的な空燃比変動に対する空燃比制御は、サブフィードバック制御により確実に達成され得る。
Further, when a steady air-fuel ratio fluctuation occurs at a relatively low frequency equal to or lower than the cut-off frequency ωlpf of the low-pass filter A10 that can appear as an air-fuel ratio fluctuation downstream of the
<メインフィードバック制御に起因する急激な機関のトルク変動の発生の抑制>
PIコントローラA16の出力であるメインフィードバック補正係数KFimainは、ハイパスフィルタA15のカットオフ周波数ωhpf(=ωcut)以上の高周波数で変動し得るから、その変化速度は大きくなり得る。従って、メインフィードバック補正係数KFimainには急激な変動が発生し得る。ここで、上述したように、係る急激な変動が発生し得るメインフィードバック補正係数KFimainにより筒内噴射量Fic(正確には、基本筒内噴射量Fbasec)を補正するように構成すると、機関に急激なトルク変動が発生し得る。
<Suppression of sudden engine torque fluctuation caused by main feedback control>
Since the main feedback correction coefficient KFimain, which is the output of the PI controller A16, can fluctuate at a high frequency equal to or higher than the cut-off frequency ωhpf (= ωcut) of the high-pass filter A15, the rate of change can be large. Accordingly, the main feedback correction coefficient KFimain may change rapidly. Here, as described above, if the configuration is such that the in-cylinder injection amount Fic (more precisely, the basic in-cylinder injection amount Fbasec) is corrected by the main feedback correction coefficient KFimain that can cause such a rapid fluctuation, the engine suddenly increases. Torque fluctuations can occur.
これに対し、本例では、メインフィードバック補正係数KFimainに急激な変動が発生しても機関に急激なトルク変動が発生しないように、メインフィードバック補正係数KFimainによりポート噴射量Fip(正確には、基本ポート噴射量Fbasep)のみを補正することでメインフィードバック制御が実行される。これにより、メインフィードバック制御に起因する急激な機関のトルク変動の発生が抑制される。 On the other hand, in this example, the port feedback amount Fip (to be precise, the basics) is controlled by the main feedback correction coefficient KFimain so that sudden torque fluctuation does not occur in the engine even if the main feedback correction coefficient KFimain suddenly changes. Main feedback control is executed by correcting only the port injection amount Fbasep). As a result, sudden torque fluctuations of the engine due to the main feedback control are suppressed.
<サブフィードバック制御に起因する急激な機関のトルク変動の発生の抑制>
PIDコントローラA11の出力であるサブフィードバック補正係数KFisubは、上記値ωcut以下の周波数である比較的低い周波数でしか変動し得ないからその変化速度は比較的小さい。従って、サブフィードバック補正係数KFisubには急激な変動が発生し難い。よって、本例では、サブフィードバック補正係数KFisubにより、ポート噴射量Fip(正確には、基本ポート噴射量Fbasep)のみならず筒内噴射量Fic(正確には、基本筒内噴射量Fbasec)をも補正することでサブフィードバック制御が実行される。
<Suppression of sudden engine torque fluctuation caused by sub-feedback control>
The sub feedback correction coefficient KFisub, which is the output of the PID controller A11, can change only at a relatively low frequency that is a frequency equal to or lower than the value ωcut, so that the rate of change is relatively small. Accordingly, the sub feedback correction coefficient KFisub is unlikely to change rapidly. Therefore, in this example, not only the port injection amount Fip (more precisely, the basic port injection amount Fbasep) but also the in-cylinder injection amount Fic (more precisely, the basic in-cylinder injection amount Fbasec) is obtained by the sub feedback correction coefficient KFisub. Sub-feedback control is performed by correcting.
しかしながら、上述したように、急激な変動が発生し難いサブフィードバック補正係数KFisubにより筒内噴射量Ficが補正される場合においても、筒内噴射割合Rが大きくなることで筒内噴射量Ficが大きくなるほど急激な機関のトルク変動が発生し易くなる傾向がある。 However, as described above, even when the in-cylinder injection amount Fic is corrected by the sub-feedback correction coefficient KFisub that is unlikely to cause rapid fluctuations, the in-cylinder injection amount Ric increases to increase the in-cylinder injection amount Fic. There is a tendency that sudden torque fluctuations of the engine are likely to occur.
この場合、筒内噴射割合Rが大きくなるほど、サブフィードバック補正係数KFisubの変動における最大周波数(即ち、カットオフ周波数ωlpf)をより低くすることでサブフィードバック補正係数KFisubの変化速度をより小さくすれば、係るサブフィードバック制御に起因する急激な機関のトルク変動の発生を抑制することができると考えられる。 In this case, as the in-cylinder injection ratio R increases, the change rate of the sub feedback correction coefficient KFisub can be further reduced by lowering the maximum frequency (that is, the cutoff frequency ωlpf) in the fluctuation of the sub feedback correction coefficient KFisub. It is thought that sudden torque fluctuations due to such sub-feedback control can be suppressed.
以上のことから、本装置(具体的には、LPF特性変更手段A17)は、図7に示す筒内噴射割合Rとカットオフ周波数ωlpfとの関係に従って、筒内噴射割合決定手段A3により逐次決定・変更されていく筒内噴射割合Rに応じてローパスフィルタA10のカットオフ周波数ωlpfを逐次変更していく。これにより、カットオフ周波数ωlpfは、値ω0〜上記値ωcutの範囲内において、筒内噴射割合Rが大きくなるほどより小さい値に設定される(図6を参照)。 From the above, this apparatus (specifically, the LPF characteristic changing means A17) is sequentially determined by the in-cylinder injection ratio determining means A3 according to the relationship between the in-cylinder injection ratio R and the cutoff frequency ωlpf shown in FIG. The cut-off frequency ωlpf of the low-pass filter A10 is sequentially changed according to the in-cylinder injection ratio R being changed. Thereby, the cutoff frequency ωlpf is set to a smaller value within the range of the value ω0 to the value ωcut as the in-cylinder injection ratio R increases (see FIG. 6).
なお、図7に示す筒内噴射割合Rとカットオフ周波数ωlpfとの関係は、例えば、筒内噴射割合Rを或る値に固定した場合において急激な機関のトルク変動が発生しなくなるカットオフ周波数ωlpfの最大値を取得する実験を、筒内噴射割合Rを「0」〜「1」の範囲内で徐々に変更しながら繰り返し行うことで取得できる。 The relationship between the in-cylinder injection ratio R and the cut-off frequency ωlpf shown in FIG. 7 is, for example, a cut-off frequency at which rapid engine torque fluctuations do not occur when the in-cylinder injection ratio R is fixed to a certain value. The experiment for obtaining the maximum value of ωlpf can be obtained by repeatedly performing the in-cylinder injection ratio R while gradually changing it within the range of “0” to “1”.
このようにして、LPF特性変更手段A17によりローパスフィルタA10のカットオフ周波数ωlpfが変更されることでサブフィードバック制御に起因する急激な機関のトルク変動の発生が抑制される。以上、LPF特性変更手段A17はローパスフィルタ特性変更手段に相当する。以上が、本装置が行う機関の空燃比のフィードバック制御の概要である。 As described above, the cut-off frequency ωlpf of the low-pass filter A10 is changed by the LPF characteristic changing unit A17, so that sudden engine torque fluctuation caused by the sub-feedback control is suppressed. As described above, the LPF characteristic changing unit A17 corresponds to the low-pass filter characteristic changing unit. The above is the outline of the feedback control of the air-fuel ratio of the engine performed by this apparatus.
(実際の作動)
次に、上記第1実施形態に係る空燃比制御装置の実際の作動について説明する。
<空燃比フィードバック制御>
CPU71は、図8にフローチャートにより示した筒内噴射量Fic、ポート噴射量Fipの計算、及び燃料噴射の指示を行うルーチンを、各気筒のクランク角が吸気上死点前の所定クランク角度(例えば、BTDC90°CA)となる毎に、繰り返し実行するようになっている。
(Actual operation)
Next, the actual operation of the air / fuel ratio control apparatus according to the first embodiment will be described.
<Air-fuel ratio feedback control>
The
従って、任意の気筒のクランク角度が前記所定クランク角度になると、CPU71はステップ800から処理を開始してステップ805に進み、エアフローメータ61が計測している吸入空気流量Gaと、クランクポジションセンサ64の出力に基づいて得られるエンジン回転速度NEと、Ga,NEを引数とするテーブルMapMcとに基づいて今回の吸気行程を迎える気筒の吸入空気量である筒内吸入空気量Mcを求める。
Therefore, when the crank angle of an arbitrary cylinder reaches the predetermined crank angle, the
次に、CPU71はステップ810に進み、上記求めた筒内吸入空気流量Mcを現時点での上流側目標空燃比abyfr(k)で除することで、機関の空燃比を同上流側目標空燃比abyfr(k)とするための基本燃料噴射量Fbaseを求める。
Next, the
次いで、CPU71はステップ815に進み、エンジン回転速度NEと、上記求めた筒内吸入空気量Mcと、水温センサ65から得られる冷却水温THWと、NE,Mc,THWを引数とするテーブルMapRとに基づいて筒内噴射割合Rを求める。
Next, the
続いて、CPU71はステップ820に進んで、上記求めた基本燃料噴射量Fbaseと、上記求めた筒内噴射割合Rと、上記(1),(2)式とに基づいて、基本筒内噴射量Fbasec、及び基本ポート噴射量Fbasepを求める。
Subsequently, the
次に、CPU71はステップ825に進み、上記求めた基本筒内噴射量Fbasecに、後述するルーチンで計算されているサブフィードバック補正係数KFisubを乗じることで上記(3)式に従って筒内噴射量Ficを算出する。
Next, the
そして、CPU71はステップ830に進んで、上記求めた基本ポート噴射量Fbasepに、上記サブフィードバック補正係数KFisubと後述するルーチンで計算されているメインフィードバック補正係数KFimainとをそれぞれ乗じることで上記(4)式に従ってポート噴射量Fipを算出する。
Then, the
そして、CPU71はステップ835に進み、筒内噴射量Ficの燃料を所定の時期に噴射するための指示を今回の吸気行程を迎える気筒の筒内噴射弁39Cに対して行い、且つポート噴射量Fipの燃料を所定の時期に噴射するための指示を今回の吸気行程を迎える気筒のポート噴射弁39Pに対して行った後、ステップ895に進み、本ルーチンを一旦終了する。
Then, the
以上により、メインフィードバック制御、及びサブフィードバック制御によりそれぞれ独立に補正された後の燃料噴射量、即ち、筒内噴射量Fic、及びポート噴射量Fipの燃料が吸気行程を迎える気筒に対してそれぞれ噴射される。 As described above, the fuel injection amount after being independently corrected by the main feedback control and the sub feedback control, that is, the fuel of the in-cylinder injection amount Fic and the port injection amount Fip, respectively, is injected into the cylinders that reach the intake stroke. Is done.
<メインフィードバック補正係数の計算>
次に、メインフィードバック制御においてメインフィードバック補正係数KFiupを算出する際の作動について説明すると、CPU71は図9にフローチャートにより示した(上流側フィードバック制御手段に相当する)ルーチンを所定時間(例えば、8msec)の経過毎に繰り返し実行している。従って、所定のタイミングになると、CPU71はステップ900から処理を開始し、ステップ905に進んでメインフィードバック制御条件が成立しているか否かを判定する。
<Calculation of main feedback correction factor>
Next, the operation when calculating the main feedback correction coefficient KFiup in the main feedback control will be described. The
このメインフィードバック制御条件は、例えば、機関の冷却水温THWが第1所定温度以上であって、機関の一回転当りの吸入空気量(負荷)が所定値以下であって、上流側空燃比センサ66が完全活性状態にあるときに成立する。
The main feedback control condition is, for example, that the engine coolant temperature THW is equal to or higher than a first predetermined temperature, the intake air amount (load) per one rotation of the engine is equal to or lower than a predetermined value, and the upstream air-
いま、メインフィードバック制御条件が成立しているものとして説明を続けると、CPU71はステップ905にて「Yes」と判定してステップ910に進み、現時点の上流側空燃比センサ66の出力値vabyfsを図3に示したテーブルに基づいて変換することにより、現時点における検出空燃比abyfsを求める。
Now, assuming that the main feedback control condition is satisfied, the
続いて、CPU71はステップ915に進んで、上記求めた検出空燃比abyfsから、現時点からNストローク前の上流側目標空燃比abyfr(k−N)を減じることで上記(8)式に従って、現時点からNストローク前の実際の空燃比と目標空燃比との差を表す上流側空燃比偏差Dabyfを求める。
Subsequently, the
次いで、CPU71はステップ920に進み、前記上流側空燃比偏差Dabyfを、カットオフ周波数ωhpf(=ωcut一定)のハイパスフィルタA15によりハイパスフィルタ処理してハイパスフィルタ通過後上流側空燃比偏差Dabyfhiを取得し、続くステップ925にて上記(10)式に従ってメインフィードバック補正係数KFimainを求める。ここで、SDabyfhiとしてはステップ930にて前回の本ルーチン実行時において求められている最新値が使用される。
Next, the
即ち、CPU71はステップ930に進むと、その時点におけるハイパスフィルタ通過後上流側空燃比偏差の積分値SDabyfhiに上記ステップ920にて求めたハイパスフィルタ通過後上流側空燃比偏差Dabyfhiを加えて、新たなハイパスフィルタ通過後上流側空燃比偏差の積分値SDabyfhiを求める。
That is, when the
そして、CPU71はステップ995に進んで本ルーチンを一旦終了する。以上により、メインフィードバック補正係数KFimainが求められ、このメインフィードバック補正係数KFimainが前述した図8のステップ830によりポート噴射量Fipのみに反映されることで上述したメインフィードバック制御に基づく機関の空燃比制御が実行される。
Then, the
一方、ステップ905の判定時において、メインフィードバック制御条件が不成立であると、CPU71は同ステップ905にて「No」と判定してステップ935に進んでメインフィードバック補正係数KFimainの値を「1」に設定し、続くステップ940にてハイパスフィルタ通過後上流側空燃比偏差の積分値SDabyfhiの値を「0」にリセットした後、ステップ995に進んで本ルーチンを一旦終了する。このように、メインフィードバック制御条件が不成立であるときは、メインフィードバック補正係数KFimainの値を「1」としてメインフィードバック制御に基づく機関の空燃比の補正を行わない。
On the other hand, if the main feedback control condition is not satisfied at the time of determination in
<サブフィードバック補正係数の計算>
次に、サブフィードバック制御においてサブフィードバック補正係数KFisubを算出する際の作動について説明すると、CPU71は図10にフローチャートにより示した(下流側フィードバック制御手段に相当する)ルーチンを所定時間(例えば、8msec)の経過毎に繰り返し実行している。従って、所定のタイミングになると、CPU71はステップ1000から処理を開始し、ステップ1005に進んでサブフィードバック制御条件が成立しているか否かを判定する。
<Calculation of sub feedback correction factor>
Next, the operation for calculating the sub-feedback correction coefficient KFisub in the sub-feedback control will be described. The
サブフィードバック制御条件は、例えば、機関の冷却水温THWが前記第1所定温度よりも高い第2所定温度以上であって、機関の一回転当りの吸入空気量(負荷)が所定値以下であって、下流側空燃比センサ67が完全活性状態にあるときに成立する。
The sub feedback control condition is, for example, that the cooling water temperature THW of the engine is equal to or higher than a second predetermined temperature higher than the first predetermined temperature, and the intake air amount (load) per one rotation of the engine is equal to or lower than a predetermined value. This is established when the downstream air-
いま、サブフィードバック制御条件が成立しているものとして説明を続けると、CPU71はステップ1005にて「Yes」と判定してステップ1010に進み、上記(5)式に従って、現時点での下流側目標値Voxsrefから現時点での下流側空燃比センサ67の出力値Voxsを減じることにより、出力偏差量DVoxsを求める。
Now, assuming that the sub-feedback control condition is satisfied, the
次に、CPU71はステップ1015に進んで、図7に示す筒内噴射割合Rとカットオフ周波数ωlpfとの関係を表す関数funcωlpf(R)と、先のステップ815にて求められている現時点での筒内噴射割合Rとに基づいて現時点で設定すべきローパスフィルタA10のカットオフ周波数ωlpfを求める。
Next, the
続いて、CPU71はステップ1020に進み、前記出力偏差量DVoxsを、上記求めたカットオフ周波数ωlpfのローパスフィルタA10によりローパスフィルタ処理してローパスフィルタ通過後出力偏差量DVoxslowを取得する。
Subsequently, the
次いで、CPU71はステップ1025に進み、下記(11)式に基づきローパスフィルタ通過後出力偏差量DVoxslowの微分値DDVoxslowを求める。
Next, the
DDVoxslow=(DVoxslow-DVoxslow1)/Δt ・・・(11) DDVoxslow = (DVoxslow-DVoxslow1) / Δt (11)
上記(11)式において、DVoxslow1は前回の本ルーチン実行時において後述するステップ1040にて設定(更新)されたローパスフィルタ通過後出力偏差量DVoxslowの前回値である。また、Δtは本ルーチンの実行間隔時間(所定時間)である。
In the above equation (11), DVoxslow1 is the previous value of the output deviation amount DVoxslow after passing through the low-pass filter set (updated) in
次いで、CPU71はステップ1030に進み、上記(7)式に従って、サブフィードバック制御係数KFisubを求めた後、ステップ1035に進んで、その時点におけるローパスフィルタ通過後出力偏差量の積分値SDVoxslowに上記ステップ1020にて求めたローパスフィルタ通過後出力偏差量DVoxslowを加えて、新たなローパスフィルタ通過後出力偏差量の積分値SDVoxslowを求め、続くステップ1040にて、上記ステップ1020にて求めたローパスフィルタ通過後出力偏差量DVoxslowをローパスフィルタ通過後出力偏差量DVoxslowの前回値DVoxslow1として設定した後、ステップ1095に進んで本ルーチンを一旦終了する。
Next, the
以上により、サブフィードバック制御係数KFisubが求められ、このサブフィードバック制御係数KFisubが前述した図8のステップ825,830により筒内噴射量Fic、及びポート噴射量Fipに反映されることで上述したサブフィードバック制御に基づく機関の空燃比制御が実行される。
Thus, the sub feedback control coefficient KFisub is obtained, and the sub feedback control coefficient KFisub is reflected in the in-cylinder injection amount Fic and the port injection amount Fip in
一方、ステップ1005の判定時において、サブフィードバック制御条件が不成立であると、CPU71は同ステップ1005にて「No」と判定してステップ1045に進んでサブフィードバック制御係数KFisubの値を「1」に設定し、続くステップ1050にてローパスフィルタ通過後出力偏差量の積分値SDVoxslowを「0」にリセットした後、ステップ1095に進んで本ルーチンを一旦終了する。このように、サブフィードバック制御条件が不成立であるときは、サブフィードバック制御係数KFisubを「1」としてサブフィードバック制御に基づく機関の空燃比の補正を行わない。
On the other hand, if the sub-feedback control condition is not satisfied at the time of determination in
以上、説明したように、本発明による内燃機関の空燃比制御装置の第1実施形態によれば、第1触媒53の上流に配設された上流側空燃比センサ66の出力値vabyfsに基づく空燃比制御である上流側フィードバック制御(メインフィードバック制御)において、上流側空燃比センサ出力値vabyfsに基づく値(上流側空燃比偏差Dabyf)をハイパスフィルタA15(カットオフ周波数:ωhpf=ωcut一定)によりハイパスフィルタ処理した後の値を上流側フィードバックコントローラ(PIコントローラA16)で比例・積分処理(PI処理)することでメインフィードバック補正係数KFimainが求められる。
As described above, according to the first embodiment of the air-fuel ratio control device for an internal combustion engine according to the present invention, the air-fuel ratio based on the output value vabyfs of the upstream-side air-
また、第1触媒53の下流であって第2触媒54の上流に配設された下流側空燃比センサ67の出力値Voxsに基づく空燃比制御である下流側フィードバック制御(サブフィードバック制御)において、下流側空燃比センサ出力値Voxsに基づく値(出力偏差量DVoxs)をローパスフィルタA10(カットオフ周波数:ω0≦ωlpf≦ωcut)によりローパスフィルタ処理した後の値を下流側フィードバックコントローラ(PIDコントローラA11)で比例・積分・微分処理(PID処理)することでサブフィードバック補正係数KFisubが求められる。
In downstream feedback control (sub-feedback control), which is air-fuel ratio control based on the output value Voxs of the downstream air-
そして、メインフィードバック補正係数KFimain、及びサブフィードバック補正係数KFisubで互いに独立に筒内噴射量Fic、ポート噴射量Fipを補正することにより、メインフィードバック制御、及びサブフィードバック制御がそれぞれ実行される。 Then, the main feedback control and the sub feedback control are executed by correcting the in-cylinder injection amount Fic and the port injection amount Fip independently of each other by the main feedback correction coefficient KFimain and the sub feedback correction coefficient KFisub.
これにより、メインフィードバック制御、及びサブフィードバック制御の制御周波数帯域はそれぞれ、高周波数帯域(ωcut以上)、低周波数帯域(ωcut以下)となり、それぞれが互いに重複しないように設定され得る。これにより、メインフィードバック制御、及びサブフィードバック制御の間の相互干渉が回避されるから、良好な空燃比制御が達成され得、この結果、エミッションの排出量を安定して抑制することができる。 Thereby, the control frequency bands of the main feedback control and the sub feedback control are respectively a high frequency band (ωcut or more) and a low frequency band (ωcut or less), and can be set so as not to overlap each other. Thereby, since mutual interference between the main feedback control and the sub feedback control is avoided, good air-fuel ratio control can be achieved, and as a result, emission emission can be stably suppressed.
また、これにより、メインフィードバック制御は、機関が過渡運転状態にある場合等における高周波数の空燃比変動(外乱等による高周波数の変動を含む。)に対する空燃比制御を達成し得る。サブフィードバック制御は、第1触媒53の下流の空燃比変動として現れ得る程度の比較的低周波数での定常的な空燃比変動に対する空燃比制御を達成し得る。また、サブフィードバック制御では、PIDコントローラA11にて積分処理が実行されるから、第1触媒下流の空燃比の目標空燃比(理論空燃比)からの定常偏差が「0」になることが保証される。この結果、定常運転状態でのエミッションの排出量を効果的に低減することができる。
Thereby, the main feedback control can achieve air-fuel ratio control for high-frequency air-fuel ratio fluctuations (including high-frequency fluctuations due to disturbances, etc.) when the engine is in a transient operation state. The sub-feedback control can achieve air-fuel ratio control with respect to steady air-fuel ratio fluctuation at a relatively low frequency that can appear as air-fuel ratio fluctuation downstream of the
また、急激な変動が発生し易い上記メインフィードバック補正係数KFimainに急激な変動が発生しても機関に急激なトルク変動が発生しないように、メインフィードバック補正係数KFimainによりポート噴射量Fip(正確には、基本ポート噴射量Fbasep)のみを補正することでメインフィードバック制御が実行される。換言すれば、メインフィードバック補正係数KFimainにより筒内噴射量Ficが補正されない。これにより、メインフィードバック制御に起因する急激な機関のトルク変動の発生が抑制される。 In addition, the main feedback correction coefficient KFimain allows the port injection amount Fip (to be precise, so that sudden torque fluctuation does not occur in the engine even if the main feedback correction coefficient KFimain is subject to sudden fluctuations. The main feedback control is executed by correcting only the basic port injection amount Fbasep). In other words, the in-cylinder injection amount Fic is not corrected by the main feedback correction coefficient KFimain. As a result, sudden torque fluctuations of the engine due to the main feedback control are suppressed.
更には、急激な変動が発生し難いサブフィードバック補正係数KFisubにより筒内噴射量Fic、及びポート噴射量Fipを共に補正することでサブフィードバック制御が実行される。このとき、筒内噴射割合Rが大きくなって筒内噴射量Ficが大きくなることに起因する急激な機関のトルク変動の発生を抑制するため、ローパスフィルタA10のカットオフ周波数ωlpfが、ω0≦ωlpf≦ωcutの範囲内で、筒内噴射割合Rが大きくなるほどより小さくなるように設定される。これにより、筒内噴射割合Rにかかわらずサブフィードバック制御に起因する急激な機関のトルク変動の発生が抑制される。 Furthermore, sub-feedback control is executed by correcting both the in-cylinder injection amount Fic and the port injection amount Fip with a sub-feedback correction coefficient KFisub that is less likely to cause rapid fluctuations. At this time, the cutoff frequency ωlpf of the low-pass filter A10 is set to ω0 ≦ ωlpf in order to suppress the rapid engine torque fluctuation caused by the increase of the in-cylinder injection ratio R and the in-cylinder injection amount Fic. Within the range of ≦ ωcut, the in-cylinder injection ratio R is set so as to become smaller. As a result, regardless of the in-cylinder injection ratio R, the occurrence of a sudden engine torque fluctuation caused by the sub feedback control is suppressed.
本発明は上記第1実施形態に限定されることはなく、本発明の範囲内において種々の変形例を採用することができる。例えば、上記第1実施形態においては、サブフィードバック補正係数KFisubにより筒内噴射量Fic、及びポート噴射量Fipを共に補正することでサブフィードバック制御が実行されているが、サブフィードバック補正係数KFisubにより筒内噴射量Ficのみを補正することでサブフィードバック制御が実行されてもよい。 The present invention is not limited to the first embodiment, and various modifications can be employed within the scope of the present invention. For example, in the first embodiment, sub-feedback control is executed by correcting both the in-cylinder injection amount Fic and the port injection amount Fip using the sub-feedback correction coefficient KFisub. The sub feedback control may be executed by correcting only the internal injection amount Fic.
また、サブフィードバック補正係数KFisubによりポート噴射量Fipのみを補正することでサブフィードバック制御が実行されてもよい。この場合、ローパスフィルタA10のカットオフ周波数ωlpfは上記値ωcut一定に維持されることが好ましい。筒内噴射割合Rにかかわらずサブフィードバック制御に起因する急激な機関のトルク変動は発生し難く、カットオフ周波数ωlpfを変更する必要がないからである。これにより、上記制御対象外周波数帯域が完全になくなるから、触媒から排出されるエミッションの排出量をより一層安定して抑制することができる。 Further, the sub feedback control may be executed by correcting only the port injection amount Fip with the sub feedback correction coefficient KFisub. In this case, the cut-off frequency ωlpf of the low-pass filter A10 is preferably maintained constant at the value ωcut. This is because abrupt engine torque fluctuation caused by the sub-feedback control hardly occurs regardless of the in-cylinder injection ratio R, and it is not necessary to change the cutoff frequency ωlpf. As a result, the non-control-target frequency band is completely eliminated, and the emission amount of emissions discharged from the catalyst can be suppressed more stably.
また、上記第1実施形態においては、ローパスフィルタA10のカットオフ周波数ωlpfを、筒内噴射割合Rが大きくなるほどより小さくなるように設定しているが、カットオフ周波数ωlpfを一定(例えば、上記値ωcut)に維持するとともに、ローパスフィルタA10のゲインGlpfを、筒内噴射割合Rが大きくなるほどより小さくなるように設定してもよい。これにより、筒内噴射割合Rが大きくなるほどサブフィードバック補正係数KFisubの変動幅が小さくなることで、筒内噴射割合Rにかかわらずサブフィードバック制御に起因する急激な機関のトルク変動の発生が抑制される。 In the first embodiment, the cutoff frequency ωlpf of the low-pass filter A10 is set so as to decrease as the in-cylinder injection ratio R increases. However, the cutoff frequency ωlpf is constant (for example, the above value). ωcut), and the gain Glpf of the low-pass filter A10 may be set so as to decrease as the in-cylinder injection ratio R increases. As a result, the fluctuation range of the sub feedback correction coefficient KFisub becomes smaller as the in-cylinder injection ratio R becomes larger, so that sudden engine torque fluctuation caused by the sub feedback control is suppressed regardless of the in-cylinder injection ratio R. The
(第2実施形態)
次に、第2実施形態に係る空燃比制御装置について説明する。この第2実施形態は、その機能ブロック図である図11に示したように、図5に機能ブロック図が示される上記第1実施形態に対して、LPF特性変更手段A17を省略した点、バンドパスフィルタA18、及びPIDコントローラA19を新たに加えた点で、第1実施形態と主として異なる。以下、係る相違点を中心として説明する。
(Second Embodiment)
Next, an air-fuel ratio control apparatus according to the second embodiment will be described. In the second embodiment, as shown in FIG. 11 which is a functional block diagram thereof, the point that the LPF characteristic changing means A17 is omitted from the first embodiment whose functional block diagram is shown in FIG. This is mainly different from the first embodiment in that a pass filter A18 and a PID controller A19 are newly added. Hereinafter, the description will be focused on the difference.
この第2実施形態では、LPF特性変更手段A17が省略されていて、図12に示すように、ローパスフィルタA10のカットオフ周波数ωlpfが、第1実施形態におけるカットオフ周波数ωlpfの変動範囲の最小値(即ち、図6,7に示した値ω0)に固定される。また、ハイパスフィルタA15のカットオフ周波数ωhpfは、図12に示すように、第1実施形態と同様、値ωcutに固定される。 In the second embodiment, the LPF characteristic changing means A17 is omitted, and as shown in FIG. 12, the cutoff frequency ωlpf of the low-pass filter A10 is the minimum value of the fluctuation range of the cutoff frequency ωlpf in the first embodiment. (Ie, the value ω0 shown in FIGS. 6 and 7). Further, as shown in FIG. 12, the cutoff frequency ωhpf of the high-pass filter A15 is fixed to the value ωcut as in the first embodiment.
一方、第2実施形態は、バンドパスフィルタA18(BPF)を備えている。バンドパスフィルタA18は、その特性をラプラス演算子sを用いて表した下記(12)式に示すように、一次のフィルタ(ソフトフィルタ、デジタルフィルタ)である。このバンドパスフィルタA18の周波数−ゲイン特性は図12に示したとおりである。図12に示したように、バンドパスフィルタA18は、入力値(入力信号)の変動における、ローパスフィルタA10のカットオフ周波数ωlpfと等しい低周波数側のカットオフ周波数ω0(=1/τlpf)以下の低周波数成分を減衰するとともにハイパスフィルタA15のカットオフ周波数ωhpfと等しい高周波数側のカットオフ周波数ωcut(=1/τhpf)以上の高周波数成分を減衰する。これにより、バンドパスフィルタA18は、上記低周波数側のカットオフ周波数ω0以上、上記高周波数側のカットオフ周波数ωcut以下の中周波数成分(即ち、第1実施形態におけるカットオフ周波数ωlpfの変動範囲内の周波数成分)のみが通過することを実質的に許容する。 On the other hand, the second embodiment includes a bandpass filter A18 (BPF). The bandpass filter A18 is a primary filter (soft filter, digital filter) as shown in the following equation (12) in which the characteristics are expressed using the Laplace operator s. The frequency-gain characteristic of the bandpass filter A18 is as shown in FIG. As shown in FIG. 12, the band-pass filter A18 has a lower cutoff frequency ω0 (= 1 / τlpf) equal to or lower than the cutoff frequency ωlpf of the low-pass filter A10 in the fluctuation of the input value (input signal). The low frequency component is attenuated and the high frequency component equal to or higher than the cutoff frequency ωcut (= 1 / τhpf) on the high frequency side equal to the cutoff frequency ωhpf of the high-pass filter A15 is attenuated. As a result, the bandpass filter A18 has a medium frequency component not lower than the cut-off frequency ω0 on the low frequency side and not higher than the cut-off frequency ωcut on the high frequency side (that is, within the fluctuation range of the cut-off frequency ωlpf in the first embodiment). Only the frequency component) is allowed to pass.
1/(1+τhpf・s)+(1−1/(1+τlpf・s)) ・・・(12) 1 / (1 + τhpf · s) + (1-1 / (1 + τlpf · s)) (12)
バンドパスフィルタA18は、出力偏差量算出手段A9により求められた前記出力偏差量DVoxsの値を入力するとともに、上記(12)式に従って同出力偏差量DVoxsの値をバンドパスフィルタ処理した後の値であるバンドパスフィルタ通過後出力偏差量DVoxsbaを出力する。従って、バンドパスフィルタ通過後出力偏差量DVoxsbaは、「下流側空燃比センサ67の出力値に基づく値であってバンドパスフィルタ処理がなされている値」であって、「下流側空燃比センサ67の出力値Voxsと下流側目標値Voxsrefとの相違の程度に応じた値をバンドパスフィルタ処理した後の値」である。
The bandpass filter A18 receives the value of the output deviation amount DVoxs obtained by the output deviation amount calculation means A9, and is a value after bandpass filtering the value of the output deviation amount DVoxs according to the above equation (12). The output deviation amount DVoxsba after passing through the band pass filter is output. Accordingly, the output deviation amount DVoxsba after passing through the bandpass filter is “a value based on the output value of the downstream air-
また、第2実施形態は、PIDコントローラA19を備えている。PIDコントローラA19は、バンドパスフィルタA18の出力値であるバンドパスフィルタ通過後出力偏差量DVoxsbaを比例・積分・微分処理(PID処理)することで、上記(7)式と同じ式に基づいてバンドパスフィルタ処理後下流側フィードバック補正量としてのバンドパスフィルタ処理後サブフィードバック補正係数KFisubba(>0)を求める。なお、上記第1実施形態では、PIDコントローラA11の出力値を単に「サブフィードバック補正係数KFisub」と呼んでいたが、この第2実施形態では、PIDコントローラA11の出力値を、上記「バンドパスフィルタ処理後サブフィードバック補正係数KFisubba」と区別するため、「ローパスフィルタ処理後サブフィードバック補正係数KFisublow」と呼ぶことにする。 The second embodiment also includes a PID controller A19. The PID controller A19 performs proportional / integral / differential processing (PID processing) on the output deviation amount DVoxsba after passing through the bandpass filter, which is an output value of the bandpass filter A18, based on the same formula as the above formula (7). Sub-feedback correction coefficient KFisubba (> 0) after band-pass filter processing as a downstream feedback correction amount after pass filter processing is obtained. In the first embodiment, the output value of the PID controller A11 is simply referred to as “sub-feedback correction coefficient KFisub”. However, in the second embodiment, the output value of the PID controller A11 is referred to as the “bandpass filter”. In order to distinguish it from the “sub-feedback correction coefficient KFisubba after processing”, it will be called “sub-feedback correction coefficient KFisublow after low-pass filter processing”.
更に、上記第1実施形態では、ローパスフィルタ処理後サブフィードバック補正係数KFisublowにより筒内噴射量Fic(正確には、基本筒内噴射量Fbasec)及びポート噴射量Fip(正確には、基本ポート噴射量Fbasep)が共に補正されているが、この第2実施形態では、図11に示すように、ローパスフィルタ処理後サブフィードバック補正係数KFisublowにより筒内噴射量Fic(正確には、基本筒内噴射量Fbasec)のみが補正され、バンドパスフィルタ処理後サブフィードバック補正係数KFisubbaによりポート噴射量Fic(正確には、基本ポート噴射量Fbasep)のみが補正される。 Further, in the first embodiment, the in-cylinder injection amount Fic (more precisely, the basic in-cylinder injection amount Fbasec) and the port injection amount Fip (more precisely, the basic port injection amount) are obtained by the sub-feedback correction coefficient KFisublow after low-pass filter processing. In this second embodiment, as shown in FIG. 11, the in-cylinder injection amount Fic (more precisely, the basic in-cylinder injection amount Fbasec) is obtained by the sub-feedback correction coefficient KFisublow after the low-pass filter processing, as shown in FIG. ) Is corrected, and only the port injection amount Fic (more precisely, the basic port injection amount Fbasep) is corrected by the sub-feedback correction coefficient KFisubba after the band-pass filter processing.
また、この第2実施形態では、図11に示すように、第1実施形態と同様、メインフィードバック補正係数KFimainによりポート噴射量Fip(正確には、基本ポート噴射量Fbasep)のみが補正される。 In the second embodiment, as shown in FIG. 11, only the port injection amount Fip (more precisely, the basic port injection amount Fbasep) is corrected by the main feedback correction coefficient KFimain, as in the first embodiment.
即ち、第2実施形態では、図12に示すように、サブフィードバック制御の制御周波数帯域(ωcut以下)が、ポート噴射量Fipの補正に係わる高周波数側の帯域(ω0以上ωcut以下。BPF分担帯域)と筒内噴射量Ficの補正に係わる低周波数側の帯域(ω0以下。LPF分担帯域)とに分けられている。 That is, in the second embodiment, as shown in FIG. 12, the control frequency band of sub-feedback control (ωcut or less) is a high frequency band (ω0 or more and ωcut or less; BPF sharing band) related to the correction of the port injection amount Fip. ) And a low frequency side band (less than ω0, LPF sharing band) related to the correction of the in-cylinder injection amount Fic.
そして、メインフィードバック制御の制御周波数帯域であるωcut以上の全帯域(HPF分担帯域)とサブフィードバック制御における上記BPF分担帯域(即ち、ω0以上の周波数帯域)がポート噴射量Fipの補正に係わり、サブフィードバック制御における上記LPF分担帯域のみ(即ち、ω0以下の周波数帯域)が筒内噴射量Ficの補正に係わる。 The entire frequency band (HPF shared band) equal to or higher than ωcut which is the control frequency band of the main feedback control and the BPF shared band (namely, frequency band equal to or higher than ω0) in the sub feedback control are related to the correction of the port injection amount Fip. Only the LPF sharing band in the feedback control (that is, the frequency band equal to or less than ω0) is related to the correction of the in-cylinder injection amount Fic.
この相違点に基づき、第2実施形態のCPU71は、第1実施形態のCPU71が実行する図8〜図10に示したルーチンのうち、図9に示したメインフィードバック補正係数KFimainを計算するルーチンのみを実行するとともに、図8のルーチンに代えて図8のルーチンに対応する図13にフローチャートにより示した筒内噴射量Fic及びポート噴射量Fipを計算するルーチン、図10のルーチンに代えて図10のルーチンに対応する図14にフローチャートにより示したローパスフィルタ処理後サブフィードバック補正係数KFisublowを計算するルーチンをそれぞれ実行する。更には、第2実施形態のCPU71は、図15にフローチャートにより示したバンドパスフィルタ処理後サブフィードバック補正係数KFisubbaを計算するルーチンを追加的に実行する。
Based on this difference, the
図13に示したルーチンに含まれるステップのうち、図8に示したルーチンと同一のステップについては図8におけるステップ番号と同一のステップ番号が付されている。同様に、図14、及び図15に示したルーチンに含まれるステップのうち、図10に示したルーチンと同一のステップについては図10におけるステップ番号と同一のステップ番号が付されている。 Of the steps included in the routine shown in FIG. 13, the same steps as those in FIG. 8 are given the same step numbers as those in FIG. Similarly, among the steps included in the routines shown in FIGS. 14 and 15, the same steps as those in FIG. 10 are given the same step numbers as those in FIG.
図13、及び図14に示したルーチンは、図8、及び図10に示したルーチンとそれぞれ酷似し、また、図15に示したルーチンは、図14に示したルーチンと酷似しているから、図13〜図15に示したそれぞれのルーチンの詳細についての説明は省略する。 The routines shown in FIG. 13 and FIG. 14 are very similar to the routines shown in FIG. 8 and FIG. 10, respectively, and the routine shown in FIG. 15 is very similar to the routine shown in FIG. The detailed description of each routine shown in FIGS. 13 to 15 is omitted.
以上、第2実施形態によれば、ポート噴射量Fipの補正に係わる制御周波数帯域である、図12に示したHPF分担帯域とBPF分担帯域(即ち、ω0以上の周波数帯域)の空燃比変動は、ポート噴射量Fipの変動として現れる。従って、急激な空燃比変動によりポート噴射量Fipが急激に変動しても、上述したように、燃料の吸気ポート等への付着に起因して前記筒内吸入燃料量の変動は減衰され、この結果、機関に急激なトルク変動が発生し難い。
As described above, according to the second embodiment, the fluctuation of the air-fuel ratio in the HPF sharing band and the BPF sharing band (that is, the frequency band of
更には、筒内噴射量Ficの補正に係わる制御周波数帯域である、図12に示したLPF分担帯域(即ち、ω0以下の周波数帯域)の空燃比変動は、その変化速度が十分に小さいから急激に変動し得ない。従って、LPF分担帯域の空燃比変動に起因して機関に急激なトルク変動が発生することはない。以上のことから、急激な機関のトルク変動の発生を確実に抑制することができる。 Furthermore, the air-fuel ratio fluctuation in the LPF sharing band (that is, the frequency band below ω 0) shown in FIG. 12, which is a control frequency band for correcting the in-cylinder injection amount Fic, is abrupt because the rate of change is sufficiently small. It cannot be changed. Therefore, a sudden torque fluctuation does not occur in the engine due to the air-fuel ratio fluctuation in the LPF sharing band. From the above, it is possible to reliably suppress the occurrence of sudden torque fluctuations in the engine.
更には、図12に示したように、HPF分担帯域とBPF分担帯域とLPF分担帯域とがそれぞれ連続することになり、制御対象外周波数帯域が完全になくなる。即ち、あらゆる周波数の空燃比変動に対して何れかの空燃比フィードバック制御により確実に空燃比制御が実行され得るようになり、この結果、触媒から排出されるエミッションの排出量をより一層安定して抑制することができる。 Furthermore, as shown in FIG. 12, the HPF shared band, the BPF shared band, and the LPF shared band are continuous, and the non-controlled frequency band is completely eliminated. That is, the air-fuel ratio control can be reliably executed by any one of the air-fuel ratio feedback control with respect to the fluctuation of the air-fuel ratio at any frequency, and as a result, the emission amount of emissions discharged from the catalyst can be further stabilized. Can be suppressed.
本発明は上記各実施形態に限定されることはなく、本発明の範囲内において種々の変形例を採用することができる。例えば、上記各実施形態においては、「上流側空燃比センサの出力値に基づく値」である「上流側空燃比センサの出力値と上流側目標値との相違の程度に応じた値」として、上流側空燃比センサ66の検出空燃比abyfsと上流側目標空燃比abyfrとの差が使用されているが、上流側空燃比センサ出力値vabyfsそのものと上流側目標空燃比abyfrに対応する上流側目標値との差、或いは、筒内吸入空気量Mcを検出空燃比abyfsで除した値である実際の筒内燃料供給量と同筒内吸入空気量Mcを目標空燃比abyfrで除した値である目標筒内燃料供給量との差を使用してもよい。
The present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications can be adopted within the scope of the present invention. For example, in each of the above embodiments, as “a value based on the degree of difference between the output value of the upstream air-fuel ratio sensor and the upstream target value” which is “a value based on the output value of the upstream air-fuel ratio sensor”, The difference between the detected air-fuel ratio abyfs of the upstream air-
同様に、上記各実施形態においては、「下流側空燃比センサの出力値に基づく値」である「下流側空燃比センサの出力値と下流側目標値との相違の程度に応じた値」として、下流側空燃比センサ出力値Voxsそのものと下流側目標値Voxsrefとの差が使用されているが、下流側空燃比センサ67の検出空燃比(図4を参照。)と目標空燃比abyfrとの差を使用してもよい。 Similarly, in each of the above embodiments, “a value based on the degree of difference between the output value of the downstream air-fuel ratio sensor and the downstream target value”, which is “a value based on the output value of the downstream air-fuel ratio sensor”. The difference between the downstream air-fuel ratio sensor output value Voxs itself and the downstream target value Voxsref is used. The difference between the detected air-fuel ratio of the downstream air-fuel ratio sensor 67 (see FIG. 4) and the target air-fuel ratio abyfr is used. Differences may be used.
また、上記各実施形態においては、上流側フィードバック補正量としてのメインフィードバック補正係数KFimain(>0)を基本ポート噴射量Fbasepに乗じることでメインフィードバック制御を実行しているが、同メインフィードバック補正係数KFimainに相当する正負の値を採りえるメインフィードバック補正量を基本ポート噴射量Fbasepに加算することによりメインフィードバック制御を実行してもよい。 In each of the above embodiments, the main feedback control is executed by multiplying the basic port injection amount Fbasep by the main feedback correction coefficient KFimain (> 0) as the upstream feedback correction amount. The main feedback control may be executed by adding a main feedback correction amount that can take positive and negative values corresponding to KFimain to the basic port injection amount Fbasep.
同様に、上記各実施形態においては、下流側フィードバック補正量としてのサブフィードバック補正係数KFisub(或いは、KFisublow,KFisubba)(>0)を基本筒内噴射量Fbasec、或いは基本ポート噴射量Fbasepに乗じることでサブフィードバック制御を実行しているが、同サブフィードバック補正係数KFisubに相当する正負の値を採りえるサブフィードバック補正量を基本筒内噴射量Fbasec、或いは基本ポート噴射量Fbasepに加算することによりサブフィードバック制御を実行してもよい。 Similarly, in each of the above embodiments, the basic in-cylinder injection amount Fbasec or the basic port injection amount Fbasep is multiplied by the sub feedback correction coefficient KFisub (or KFisublow, KFisubba) (> 0) as the downstream feedback correction amount. The sub-feedback control is executed at the same time, but the sub-feedback correction amount that can take a positive or negative value corresponding to the sub-feedback correction coefficient KFisub is added to the basic in-cylinder injection amount Fbasec or the basic port injection amount Fbasep. Feedback control may be executed.
また、上記各実施形態においては、下流側空燃比センサ67の出力値Voxsと下流側目標値Voxsrefとの差DVoxsをローパスフィルタ処理した後の値DVoxslowに基づいてサブフィードバック補正係数KFisub(或いは、KFisublow,KFisubba)を算出しているが、同下流側空燃比センサ67の出力値Voxsをローパスフィルタ処理した後の値と同下流側目標値Voxsrefとの差に基づいて同サブフィードバック補正係数KFisub(或いは、KFisublow,KFisubba)を算出するように構成してもよい。
In each of the above embodiments, the sub-feedback correction coefficient KFisub (or KFisublow) is based on the value DVoxslow after low-pass filtering the difference DVoxs between the output value Voxs of the downstream air-
また、上記各実施形態においては、フィルタ(ハイパスフィルタA15、ローパスフィルタA10)として、1次フィルタを使用しているが、各フィルタが分担するそれぞれの帯域をさらに明白に分ける必要がある場合、これらのフィルタとして2次以上のフィルタを使用してもよい。 In each of the above embodiments, a primary filter is used as the filter (high-pass filter A15, low-pass filter A10). However, when it is necessary to more clearly divide each band shared by each filter, these filters are used. A second or higher order filter may be used as the filter.
また、上記各実施形態においては、「上流側空燃比センサの出力値と上流側目標値との相違の程度に応じた値」としての上流側空燃比偏差DabyfをハイパスフィルタA15に入力してメインフィードバック補正係数KFimainを算出するようになっているが(図5、及び図11を参照)、前記上流側空燃比偏差Dabyfの代わりに上流空燃比センサ66の検出空燃比abyfsを直接ハイパスフィルタA15に入力してメインフィードバック補正係数KFimainを算出するように構成してもよい。
Further, in each of the above embodiments, the upstream air-fuel ratio deviation Dabyf as “a value corresponding to the degree of difference between the output value of the upstream air-fuel ratio sensor and the upstream target value” is input to the high-pass filter A15. Although the feedback correction coefficient KFimain is calculated (see FIGS. 5 and 11), the detected air-fuel ratio abyfs of the upstream air-
上記各実施形態においてハイパスフィルタA15に入力される上流側空燃比偏差Dabyfは、上流空燃比センサ66の検出空燃比abyfsから上流側目標空燃比abyfr(原則的に、理論空燃比で一定)を減じた値である。従って、上流側空燃比偏差Dabyfを示す信号は、検出空燃比abyfsを示す信号と、変動の中心値が異なる一方で同じタイミング、同じ振幅で増減する同一の波形を有する信号となる。
In each of the above embodiments, the upstream air-fuel ratio deviation Dabyf inputted to the high-pass filter A15 subtracts the upstream target air-fuel ratio abyfr (in principle, constant at the theoretical air-fuel ratio) from the detected air-fuel ratio abyfs of the upstream air-
よって、ハイパスフィルタA15を通過した後のカットオフ周波数ωhpf以上の高周波数成分からなる上記ハイパスフィルタ通過後上流側空燃比偏差Dabyfhiを示す信号は、検出空燃比abyfsをハイパスフィルタA15に入力した場合の同ハイパスフィルタA15の出力値を示す信号と、全く同一の値をとる信号となる。以上のことから、これによっても、上記各実施形態と全く同一の作用・効果が得られる。 Therefore, the signal indicating the upstream air-fuel ratio deviation Dabyfhi after passing through the high-pass filter and having the high frequency component equal to or higher than the cut-off frequency ωhpf after passing through the high-pass filter A15 is obtained when the detected air-fuel ratio abyfs is input to the high-pass filter A15. It becomes a signal having exactly the same value as the signal indicating the output value of the high-pass filter A15. From the above, it is possible to obtain the same operation and effect as the above embodiments.
10…内燃機関、25…燃焼室、39C…筒内噴射弁、39P…ポート噴射弁、52…エキゾーストパイプ(排気管)、53…三元触媒(第1触媒)、66…上流側空燃比センサ、67…下流側空燃比センサ、70…電気制御装置、71…CPU、A10…ローパスフィルタ、A15…ハイパスフィルタ、A17…LPF特性変更手段、A18…バンドパスフィルタ
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記触媒よりも上流の前記排気通路に配設された上流側空燃比センサと、
前記触媒よりも下流の前記排気通路に配設された下流側空燃比センサと、
吸気弁よりも上流の吸気通路に燃料を噴射するポート噴射手段と、
燃焼室内に燃料を噴射する筒内噴射手段と、
を備えた内燃機関に適用される内燃機関の空燃比制御装置であって、
前記上流側空燃比センサの出力値に基づく値であってハイパスフィルタ処理がなされている値に基づいて上流側フィードバック補正量を算出し、前記算出された上流側フィードバック補正量により前記ポート噴射手段により噴射される燃料の量のみを補正することで前記内燃機関に供給される混合気の空燃比をフィードバック制御する上流側フィードバック制御手段と、
前記下流側空燃比センサの出力値に基づく値に基づいて下流側フィードバック補正量を算出し、前記算出された下流側フィードバック補正量により、前記筒内噴射手段により噴射される燃料の量のみ、又は、前記筒内噴射手段により噴射される燃料の量及び前記ポート噴射手段により噴射される燃料の量を補正することで、前記内燃機関に供給される混合気の空燃比をフィードバック制御する下流側フィードバック制御手段と、
を備えた内燃機関の空燃比制御装置。 A catalyst disposed in an exhaust passage of the internal combustion engine;
An upstream air-fuel ratio sensor disposed in the exhaust passage upstream of the catalyst;
A downstream air-fuel ratio sensor disposed in the exhaust passage downstream of the catalyst;
Port injection means for injecting fuel into the intake passage upstream of the intake valve;
In-cylinder injection means for injecting fuel into the combustion chamber;
An air-fuel ratio control device for an internal combustion engine applied to an internal combustion engine comprising:
An upstream feedback correction amount is calculated based on a value based on the output value of the upstream air-fuel ratio sensor and subjected to high-pass filtering, and is calculated by the port injection means based on the calculated upstream feedback correction amount. Upstream-side feedback control means for feedback-controlling the air-fuel ratio of the air-fuel mixture supplied to the internal combustion engine by correcting only the amount of injected fuel;
Wherein calculating the downstream-side feedback correction amount based on a value based on the output value of the downstream air-fuel ratio sensor, the downstream-side feedback correction amount the calculated, only the amount of fuel injected by the in-cylinder injection means, or , Downstream feedback for feedback control of the air-fuel ratio of the air-fuel mixture supplied to the internal combustion engine by correcting the amount of fuel injected by the in-cylinder injection unit and the amount of fuel injected by the port injection unit Control means;
An air-fuel ratio control apparatus for an internal combustion engine comprising:
前記触媒よりも上流の前記排気通路に配設された上流側空燃比センサと、
前記触媒よりも下流の前記排気通路に配設された下流側空燃比センサと、
吸気弁よりも上流の吸気通路に燃料を噴射するポート噴射手段と、
燃焼室内に燃料を噴射する筒内噴射手段と、
を備えた内燃機関に適用される内燃機関の空燃比制御装置であって、
前記上流側空燃比センサの出力値に基づく値であってハイパスフィルタ処理がなされている値に基づいて上流側フィードバック補正量を算出し、前記算出された上流側フィードバック補正量により前記ポート噴射手段により噴射される燃料の量のみを補正することで前記内燃機関に供給される混合気の空燃比をフィードバック制御する上流側フィードバック制御手段と、
前記下流側空燃比センサの出力値に基づく値に基づいて下流側フィードバック補正量を算出し、前記算出された下流側フィードバック補正量により前記筒内噴射手段により噴射される燃料の量、及び/又は前記ポート噴射手段により噴射される燃料の量を補正することで前記内燃機関に供給される混合気の空燃比をフィードバック制御する下流側フィードバック制御手段と、
を備えた内燃機関の空燃比制御装置において、
前記下流側フィードバック制御手段は、
前記下流側空燃比センサの出力値に基づく値であってローパスフィルタ処理がなされている値に基づいて下流側フィードバック補正量を算出し、前記算出された下流側フィードバック補正量により少なくとも前記筒内噴射手段により噴射される燃料の量を補正するように構成されていて、
前記筒内噴射手段により噴射される燃料の量と前記ポート噴射手段により噴射される燃料の量の和に対する同筒内噴射手段により噴射される燃料の量の比率である筒内噴射割合を前記内燃機関の運転状態に応じて変更する筒内噴射割合変更手段と、
前記筒内噴射割合に応じて前記下流側フィードバック制御手段による前記ローパスフィルタ処理におけるフィルタ特性を変更するローパスフィルタ特性変更手段と、
を更に備えた内燃機関の空燃比制御装置。 A catalyst disposed in an exhaust passage of the internal combustion engine;
An upstream air-fuel ratio sensor disposed in the exhaust passage upstream of the catalyst;
A downstream air-fuel ratio sensor disposed in the exhaust passage downstream of the catalyst;
Port injection means for injecting fuel into the intake passage upstream of the intake valve;
In-cylinder injection means for injecting fuel into the combustion chamber;
An air-fuel ratio control device for an internal combustion engine applied to an internal combustion engine comprising:
An upstream feedback correction amount is calculated based on a value based on the output value of the upstream air-fuel ratio sensor and subjected to high-pass filtering, and is calculated by the port injection means based on the calculated upstream feedback correction amount. Upstream-side feedback control means for feedback-controlling the air-fuel ratio of the air-fuel mixture supplied to the internal combustion engine by correcting only the amount of injected fuel;
A downstream feedback correction amount is calculated based on a value based on the output value of the downstream air-fuel ratio sensor, and the amount of fuel injected by the in-cylinder injection means by the calculated downstream feedback correction amount, and / or Downstream feedback control means for feedback controlling the air-fuel ratio of the air-fuel mixture supplied to the internal combustion engine by correcting the amount of fuel injected by the port injection means;
In an air-fuel ratio control apparatus for an internal combustion engine comprising:
The downstream feedback control means includes
A downstream feedback correction amount is calculated based on a value based on an output value of the downstream air-fuel ratio sensor and subjected to low-pass filter processing, and at least the in-cylinder injection is performed based on the calculated downstream feedback correction amount. Configured to correct the amount of fuel injected by the means,
The in-cylinder injection ratio, which is the ratio of the amount of fuel injected by the in-cylinder injection unit to the sum of the amount of fuel injected by the in-cylinder injection unit and the amount of fuel injected by the port injection unit, In-cylinder injection ratio changing means for changing according to the operating state of the engine,
Low-pass filter characteristic changing means for changing filter characteristics in the low-pass filter processing by the downstream feedback control means according to the in-cylinder injection ratio;
An air-fuel ratio control apparatus for an internal combustion engine, further comprising:
前記ローパスフィルタ特性変更手段は、
前記フィルタ特性としてのローパスフィルタのゲイン、及び/又はカットオフ周波数を変更するように構成された内燃機関の空燃比制御装置。 The air-fuel ratio control apparatus for an internal combustion engine according to claim 2,
The low-pass filter characteristic changing means is
An air-fuel ratio control apparatus for an internal combustion engine configured to change a gain of a low-pass filter and / or a cutoff frequency as the filter characteristic.
前記触媒よりも上流の前記排気通路に配設された上流側空燃比センサと、
前記触媒よりも下流の前記排気通路に配設された下流側空燃比センサと、
吸気弁よりも上流の吸気通路に燃料を噴射するポート噴射手段と、
燃焼室内に燃料を噴射する筒内噴射手段と、
を備えた内燃機関に適用される内燃機関の空燃比制御装置であって、
前記上流側空燃比センサの出力値に基づく値であってハイパスフィルタ処理がなされている値に基づいて上流側フィードバック補正量を算出し、前記算出された上流側フィードバック補正量により前記ポート噴射手段により噴射される燃料の量のみを補正することで前記内燃機関に供給される混合気の空燃比をフィードバック制御する上流側フィードバック制御手段と、
前記下流側空燃比センサの出力値に基づく値に基づいて下流側フィードバック補正量を算出し、前記算出された下流側フィードバック補正量により前記筒内噴射手段により噴射される燃料の量、及び/又は前記ポート噴射手段により噴射される燃料の量を補正することで前記内燃機関に供給される混合気の空燃比をフィードバック制御する下流側フィードバック制御手段と、
を備えた内燃機関の空燃比制御装置において、
前記下流側フィードバック制御手段は、
前記下流側空燃比センサの出力値に基づく値であってローパスフィルタ処理がなされている値に基づいてローパスフィルタ処理後下流側フィードバック補正量を算出するとともに、前記下流側空燃比センサの出力値に基づく値であってバンドパスフィルタ処理がなされている値に基づいてバンドパスフィルタ処理後下流側フィードバック補正量を算出し、
前記算出されたローパスフィルタ処理後下流側フィードバック補正量により前記筒内噴射手段により噴射される燃料の量のみを補正するとともに、前記算出されたバンドパスフィルタ処理後下流側フィードバック補正量により前記ポート噴射手段により噴射される燃料の量のみを補正することで前記内燃機関に供給される混合気の空燃比をフィードバック制御するように構成された内燃機関の空燃比制御装置。 A catalyst disposed in an exhaust passage of the internal combustion engine;
An upstream air-fuel ratio sensor disposed in the exhaust passage upstream of the catalyst;
A downstream air-fuel ratio sensor disposed in the exhaust passage downstream of the catalyst;
Port injection means for injecting fuel into the intake passage upstream of the intake valve;
In-cylinder injection means for injecting fuel into the combustion chamber;
An air-fuel ratio control device for an internal combustion engine applied to an internal combustion engine comprising:
An upstream feedback correction amount is calculated based on a value based on the output value of the upstream air-fuel ratio sensor and subjected to high-pass filtering, and is calculated by the port injection means based on the calculated upstream feedback correction amount. Upstream-side feedback control means for feedback-controlling the air-fuel ratio of the air-fuel mixture supplied to the internal combustion engine by correcting only the amount of injected fuel;
A downstream feedback correction amount is calculated based on a value based on the output value of the downstream air-fuel ratio sensor, and the amount of fuel injected by the in-cylinder injection means by the calculated downstream feedback correction amount, and / or Downstream feedback control means for feedback controlling the air-fuel ratio of the air-fuel mixture supplied to the internal combustion engine by correcting the amount of fuel injected by the port injection means;
In an air-fuel ratio control apparatus for an internal combustion engine comprising:
The downstream feedback control means includes
A downstream feedback correction amount after low-pass filter processing is calculated based on a value based on an output value of the downstream air-fuel ratio sensor and subjected to low-pass filter processing, and an output value of the downstream air-fuel ratio sensor is calculated. A downstream feedback correction amount after the bandpass filter processing is calculated based on the value based on the bandpass filter processing,
Only the amount of fuel injected by the in-cylinder injection unit is corrected by the calculated downstream feedback correction amount after the low-pass filter processing, and the port injection is corrected by the calculated downstream feedback correction amount after the band-pass filter processing. An air-fuel ratio control apparatus for an internal combustion engine configured to feedback control the air-fuel ratio of an air-fuel mixture supplied to the internal combustion engine by correcting only the amount of fuel injected by the means.
前記上流側フィードバック制御手段による前記ハイパスフィルタ処理のカットオフ周波数と前記下流側フィードバック制御手段による前記バンドパスフィルタ処理の高周波数側のカットオフ周波数とが同一であるとともに、
前記下流側フィードバック制御手段による前記バンドパスフィルタ処理の低周波数側のカットオフ周波数と前記下流側フィードバック制御手段による前記ローパスフィルタ処理のカットオフ周波数とが同一である内燃機関の空燃比制御装置。 An air-fuel ratio control apparatus for an internal combustion engine according to claim 4,
The cutoff frequency of the high-pass filter processing by the upstream feedback control means is the same as the cutoff frequency of the high-frequency side of the bandpass filter processing by the downstream feedback control means,
An air-fuel ratio control apparatus for an internal combustion engine, wherein a cut-off frequency on a low frequency side of the band-pass filter processing by the downstream feedback control means is the same as a cut-off frequency of the low-pass filter processing by the downstream feedback control means.
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