JP4807359B2 - Air-fuel ratio control device for internal combustion engine - Google Patents

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

Description

本発明は、内燃機関の排気通路であって同排気通路に設けられた触媒(排気浄化触媒、三元触媒)の上流側及び下流側にそれぞれ配設された上流側空燃比センサ及び下流側空燃比センサの出力値に基づき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」と称呼することもある。)を制御する内燃機関の空燃比制御装置に関する。   The present invention relates to an upstream air-fuel ratio sensor and a downstream air-space sensor disposed on the upstream side and the downstream side of a catalyst (exhaust purification catalyst, three-way catalyst) provided in the exhaust passage of the internal combustion engine. The present invention relates to an air-fuel ratio control apparatus for an internal combustion engine that controls an air-fuel ratio of an air-fuel mixture supplied to an engine based on an output value of a fuel ratio sensor (hereinafter sometimes simply referred to as “engine air-fuel ratio”).

従来から、内燃機関の排気通路の上流から下流に向け上流側空燃比センサ、触媒及び下流側空燃比センサを備えるとともに、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に基づいて機関の空燃比を制御する空燃比制御装置が広く採用されている。   Conventionally, an upstream air-fuel ratio sensor, a catalyst, and a downstream air-fuel ratio sensor are provided from upstream to downstream of the exhaust passage of the internal combustion engine, and the output value of the upstream air-fuel ratio sensor and the output value of the downstream air-fuel ratio sensor are An air-fuel ratio control device that controls the air-fuel ratio of an engine based on the above is widely used.

より具体的に述べると、従来の空燃比制御装置は、前記下流側空燃比センサの出力値を下流側目標値に一致させるためのサブフィードバック量を算出する。更に、従来の空燃比制御装置は、「前記算出されたサブフィードバック量に含まれる定常成分に応じた値」に基づいて学習値を更新する「学習」を行うとともに、そのサブフィードバック量を「更新した学習値」に応じて補正する学習制御を実行する。そして、従来の空燃比制御装置は、前記上流側空燃比センサの出力値と、サブフィードバック量と、学習値と、に基づいてメインフィードバック量を算出し、その算出したメインフィードバック量に基づき前記機関の空燃比(例えば、燃料噴射量)をフィードバック制御するようになっている。   More specifically, the conventional air-fuel ratio control apparatus calculates a sub-feedback amount for making the output value of the downstream air-fuel ratio sensor coincide with the downstream target value. Further, the conventional air-fuel ratio control apparatus performs “learning” for updating the learning value based on “a value corresponding to the steady component included in the calculated sub feedback amount” and “updates the sub feedback amount”. Learning control to be corrected in accordance with “the learned value”. Then, the conventional air-fuel ratio control device calculates a main feedback amount based on the output value of the upstream air-fuel ratio sensor, the sub-feedback amount, and the learned value, and based on the calculated main feedback amount, the engine The air-fuel ratio (for example, fuel injection amount) is feedback controlled.

なお、本明細書において、メインフィードバック量を新たに算出(更新)し、そのメインフィードバック量を機関の空燃比の制御に使用することをメインフィードバック制御を実行するとも言う。同様に、サブフィードバック量を新たに算出(更新)し、そのサブフィードバック量を機関の空燃比の制御に使用することをサブフィードバック制御を実行するとも言う。   In the present specification, the calculation of the main feedback amount is newly calculated (updated) and the use of the main feedback amount for the control of the air-fuel ratio of the engine is also referred to as executing the main feedback control. Similarly, sub-feedback control is performed by newly calculating (updating) a sub-feedback amount and using the sub-feedback amount for controlling the air-fuel ratio of the engine.

上記学習値は、サブフィードバック量の定常成分に応じた値である。その学習値は、空燃比制御装置が備えるバックアップRAM(スタンバイRAM)に格納される。バックアップRAMには機関が搭載された車両のイグニッション・キー・スイッチの位置に拘らずバッテリから電力が供給される。バックアップRAMはバッテリから電力が供給されている限り「格納した値(データ)」を保持することができる。従って、例えば、下流側空燃比センサが活性化することに伴ってサブフィードバック制御が開始された時点からサブフィードバック量が定常値近傍に至る時点までの間、サブフィードバック量の定常値からのズレを学習値によって補償することができる。その結果、サブフィードバック制御の開始直後において、機関の空燃比が適正値近傍の空燃比となるように制御され得る。なお、学習値はEEPROM等の不揮発性メモリに記憶されてもよい。   The learning value is a value corresponding to the steady component of the sub feedback amount. The learned value is stored in a backup RAM (standby RAM) provided in the air-fuel ratio control device. The backup RAM is supplied with power from the battery regardless of the position of the ignition key switch of the vehicle on which the engine is mounted. The backup RAM can hold the “stored value (data)” as long as power is supplied from the battery. Therefore, for example, the deviation of the sub feedback amount from the steady value from the time when the sub feedback control starts when the downstream air-fuel ratio sensor is activated until the time when the sub feedback amount reaches near the steady value. It can be compensated by the learning value. As a result, immediately after the start of the sub-feedback control, the engine air-fuel ratio can be controlled to be an air-fuel ratio in the vicinity of the appropriate value. Note that the learning value may be stored in a nonvolatile memory such as an EEPROM.

ところが、例えば、バッテリが車両から取り外された場合及びバッテリが放電してしまった場合等において「バッテリからバックアップRAM」への給電が停止すると、バックアップRAMに格納されている学習値は消滅する(破壊される)。また、何らかの電気ノイズ等によりバックアップRAM内又は不揮発性メモリ内の学習値が破壊される場合もある。このような場合、学習値は初期値(デフォルト値)に戻されるから、学習値を早期に適正値に近づける(即ち、学習を早期に完了させる)ことが好ましい。   However, for example, when the power supply from the battery to the backup RAM is stopped when the battery is removed from the vehicle or when the battery is discharged, the learning value stored in the backup RAM disappears (destroyed). ) Further, the learning value in the backup RAM or the nonvolatile memory may be destroyed due to some electric noise or the like. In such a case, since the learning value is returned to the initial value (default value), it is preferable that the learning value is brought close to the appropriate value early (that is, learning is completed early).

他方、従来の空燃比制御装置は、サブフィードバック制御中に「下流側空燃比センサの出力値が理論空燃比に相当する値を横切るように変化する回数」である「反転回数」が所定の閾値回数以上となったか否かを判定するとともに、その反転回数がその閾値回数以上となったと判定したとき前記学習が完了したと判定するようになっている。   On the other hand, in the conventional air-fuel ratio control device, during the sub-feedback control, the “number of times of inversion” that is “the number of times the output value of the downstream air-fuel ratio sensor changes so as to cross the value corresponding to the theoretical air-fuel ratio” is a predetermined threshold value. It is determined whether or not the learning has been completed when it is determined whether or not the number of times has been exceeded, and when it has been determined that the number of inversions has exceeded the threshold number.

即ち、従来の空燃比制御装置は、下流側空燃比センサの出力値が下流側目標値に相当する下流側目標空燃比(例えば、理論空燃比)よりもリーン側の空燃比に相当する値から下流側目標空燃比よりもリッチ側の空燃比に相当する値に変化する回数(以下、「リッチ反転の回数」とも称呼する。)、及び、下流側空燃比センサの出力値が下流側目標空燃比よりもリッチ側の空燃比に相当する値から下流側目標空燃比よりもリーン側の空燃比に相当する値に変化する回数(以下、「リーン反転の回数」とも称呼する。)、の和を反転回数としてカウントし、その反転回数が閾値回数以上となったときに、学習が完了したと判定している。反転回数は、学習値の更新回数に応じた回数であり、従って、学習値が適正値に近づいている程度、即ち、学習値の収束の程度を示すからである。   That is, in the conventional air-fuel ratio control device, the output value of the downstream air-fuel ratio sensor is from a value corresponding to the air-fuel ratio leaner than the downstream target air-fuel ratio (for example, the theoretical air-fuel ratio) corresponding to the downstream target value. The number of times of changing to a value corresponding to the air-fuel ratio richer than the downstream target air-fuel ratio (hereinafter also referred to as “the number of times of rich inversion”), and the output value of the downstream air-fuel ratio sensor are the downstream target air-fuel ratio. The sum of the number of changes from the value corresponding to the air-fuel ratio richer than the fuel ratio to the value corresponding to the air-fuel ratio leaner than the downstream target air-fuel ratio (hereinafter also referred to as “the number of lean reversals”). Is counted as the number of inversions, and when the number of inversions exceeds the threshold number, it is determined that learning is completed. This is because the number of inversions is a number corresponding to the number of updates of the learning value, and therefore indicates the degree to which the learning value approaches the appropriate value, that is, the degree of convergence of the learning value.

以上のことから、従来の空燃比制御装置は、学習が完了していないと判定される場合、サブフィードバック制御が実行される機会をできるだけ多くし、それにより、学習機会が増大するように(換言すると、上記反転回数が短期間内に閾値回数に到達するように)、例えば、燃料噴射を停止するフューエルカット制御を禁止している(特許文献1を参照。)。
特開2007−162626号公報
From the above, when it is determined that the learning is not completed, the conventional air-fuel ratio control apparatus increases the opportunities for executing the sub-feedback control as much as possible, thereby increasing the learning opportunities (in other words, Then, for example, fuel cut control for stopping fuel injection is prohibited (see Patent Document 1) so that the number of inversions reaches the threshold number within a short period of time.
JP 2007-162626 A

ところで、触媒の浄化性能を考慮し且つ窒素酸化物(NOx)の排出量を一層低減することを目的として、上記サブフィードバック制御に用いられる下流側目標値が理論空燃比よりもリッチ側の空燃比である目標リッチ空燃比に相当する値に設定される場合がある。この目標リッチ空燃比は、触媒の所謂「ウインドゥ」の範囲内の空燃比であって理論空燃比よりも僅かにリッチ側の空燃比である。目標リッチ空燃比は、理論空燃比とは相違する空燃比であって、本明細書において「目標非理論空燃比」とも称呼される。   By the way, for the purpose of further reducing the emission amount of nitrogen oxide (NOx) in consideration of the purification performance of the catalyst, the downstream target value used for the sub-feedback control is an air-fuel ratio richer than the stoichiometric air-fuel ratio. May be set to a value corresponding to the target rich air-fuel ratio. This target rich air-fuel ratio is an air-fuel ratio within a so-called “window” range of the catalyst and is slightly richer than the stoichiometric air-fuel ratio. The target rich air-fuel ratio is an air-fuel ratio different from the stoichiometric air-fuel ratio, and is also referred to as “target non-stoichiometric air-fuel ratio” in this specification.

このように下流側目標空燃値が目標リッチ空燃比に相当する値に設定されると、触媒に流入するガスの時間的平均値が理論空燃比よりも僅かにリッチ側の空燃比に制御される。このため、上記反転回数が減少するので学習が完了するまでの時間が長くなる。その結果、学習値によるサブフィードバック量の補償が適正に実行されない機会が増大し、更に、フューエルカット制御の機会が減少するので、エミッションが悪化する虞がある。   As described above, when the downstream target air-fuel value is set to a value corresponding to the target rich air-fuel ratio, the temporal average value of the gas flowing into the catalyst is controlled to be slightly richer than the stoichiometric air-fuel ratio. The For this reason, since the number of inversions decreases, the time until learning is completed becomes longer. As a result, the chance that the sub feedback amount is not properly compensated by the learning value is increased, and further, the chance of fuel cut control is reduced, so that the emission may be deteriorated.

また、触媒の排気浄化特性及び機関から排出されるガスの排気臭等を低減すること等を目的として、上記サブフィードバック制御に用いられる下流側目標値が理論空燃比よりもリーン側の空燃比である目標リーン空燃比に相当する値に設定される場合がある。この目標リーン空燃比も、理論空燃比とは相違する空燃比であって、本明細書において「目標非理論空燃比」とも称呼される。このように下流側目標空燃値が目標リーン空燃比に相当する値に設定されると、下流側目標空燃値が目標リッチ空燃比に相当する値に設定された場合と同様、上記反転回数が減少するので学習が完了するまでの時間が長くなる。その結果、学習値によるサブフィードバック量の補償が適正に実行されない機会が増大し、更に、フューエルカット制御の機会が減少するので、エミッションが悪化する虞がある。   Further, for the purpose of reducing the exhaust purification characteristics of the catalyst and the exhaust odor of the gas discharged from the engine, etc., the downstream target value used for the sub-feedback control is an air-fuel ratio leaner than the stoichiometric air-fuel ratio. The value may be set to a value corresponding to a certain target lean air-fuel ratio. This target lean air-fuel ratio is also an air-fuel ratio different from the stoichiometric air-fuel ratio, and is also referred to as “target non-stoichiometric air-fuel ratio” in this specification. Thus, when the downstream target air-fuel value is set to a value corresponding to the target lean air-fuel ratio, the number of inversions is the same as when the downstream target air-fuel ratio is set to a value corresponding to the target rich air-fuel ratio. Decreases, and the time until learning is completed becomes longer. As a result, the chance that the sub feedback amount is not properly compensated by the learning value is increased, and further, the chance of fuel cut control is reduced, so that the emission may be deteriorated.

本発明は、上記課題に対処するためになされたものである。本発明の目的は、下流側目標値を目標リッチ空燃比及び目標リーン空燃比等の「目標非理論空燃比」に相当する値に設定してサブフィードバック制御を行う内燃機関の空燃比制御装置であって、サブフィードバック量の学習を短期間に完了させることが可能であり、それにより、エミッションをより改善することが可能な空燃比制御装置を提供することにある。   The present invention has been made to address the above problems. An object of the present invention is an air-fuel ratio control apparatus for an internal combustion engine that performs sub-feedback control by setting a downstream target value to a value corresponding to a “target non-stoichiometric air-fuel ratio” such as a target rich air-fuel ratio and a target lean air-fuel ratio. Therefore, an object of the present invention is to provide an air-fuel ratio control device that can complete the learning of the sub-feedback amount in a short period of time and thereby can further improve the emission.

具体的に述べると、本発明による内燃機関の空燃比制御装置は、
前記内燃機関の排気通路に配設され、酸素を吸蔵する酸素吸蔵機能を備えた触媒と、
前記排気通路であって前記触媒よりも上流側の部位に配設されるとともに同配設された部位を流れるガスの空燃比に応じた出力値を出力する上流側空燃比センサと、
前記排気通路であって前記触媒よりも下流側の部位に配設されるとともに同配設された部位を流れるガスの空燃比に応じた出力値を出力する下流側空燃比センサと、
前記下流側空燃比センサの出力値をその目標値である下流側目標値に一致させるためのサブフィードバック量を算出するサブフィードバック量算出手段と、
を備える。
Specifically, the air-fuel ratio control apparatus for an internal combustion engine according to the present invention is:
A catalyst provided in the exhaust passage of the internal combustion engine and having an oxygen storage function for storing oxygen ;
An upstream air-fuel ratio sensor that is disposed in a portion upstream of the catalyst in the exhaust passage and outputs an output value corresponding to the air-fuel ratio of the gas flowing through the disposed portion;
A downstream air-fuel ratio sensor that is disposed in a portion downstream of the catalyst in the exhaust passage and outputs an output value corresponding to the air-fuel ratio of the gas flowing through the disposed portion;
Sub-feedback amount calculating means for calculating a sub-feedback amount for matching the output value of the downstream air-fuel ratio sensor with the downstream target value that is the target value;
Is provided.

更に、この空燃比制御装置は、
前記下流側空燃比センサの出力値が前記下流側目標値を横切るように変化する毎に前記サブフィードバック量に含まれる定常成分に応じた値に基づいてサブフィードバック量の学習値を更新する学習を行うとともに同サブフィードバック量を同更新した学習値(学習値の変化分等)に応じて補正する学習手段と、
前記学習値の収束の程度を表す学習完了指標値を取得するとともに同学習完了指標値に基づいて前記学習が完了したか否かを判定する学習完了判定手段と、
前記上流側空燃比センサの出力値と前記補正されたサブフィードバック量と前記更新された学習値とに基づき基づいて得られる空燃比をその目標値である上流側目標空燃比に一致させるように内燃機関に供給される混合気の空燃比を制御する空燃比フィードバック制御を実行する空燃比制御手段と、
を備える。
Furthermore, this air-fuel ratio control device
Learning to update the learning value of the sub-feedback amount based on the value corresponding to the steady component included in the sub-feedback amount every time the output value of the downstream air-fuel ratio sensor changes so as to cross the downstream target value. Learning means for performing and correcting the sub-feedback amount according to the updated learning value (change in learning value, etc.);
Learning completion determination means for acquiring a learning completion index value representing a degree of convergence of the learning value and determining whether the learning is completed based on the learning completion index value;
The internal combustion engine is configured so that the air-fuel ratio obtained based on the output value of the upstream-side air-fuel ratio sensor, the corrected sub-feedback amount, and the updated learning value matches the upstream-side target air-fuel ratio that is the target value. Air-fuel ratio control means for performing air-fuel ratio feedback control for controlling the air-fuel ratio of the air-fuel mixture supplied to the engine ;
Is provided.

加えて、この空燃比制御装置は、
前記学習完了判定手段によって前記学習が完了したと判定される前の期間において前記下流側目標値を理論空燃比に相当する値に設定するとともに、前記学習完了判定手段によって前記学習が完了したと判定された後の期間において前記下流側目標値を理論空燃比以外の空燃比である目標非理論空燃比に相当する値に設定する下流側目標値設定手段を備える。目標非理論空燃比は、理論空燃比よりもリッチ側の空燃比である目標リッチ空燃比、及び、理論空燃比よりもリーン側の空燃比である目標リーン空燃比の何れかである。
In addition, this air-fuel ratio control device
The downstream target value is set to a value corresponding to the theoretical air-fuel ratio in a period before the learning completion determination unit determines that the learning is completed, and the learning completion determination unit determines that the learning is completed. And a downstream target value setting means for setting the downstream target value to a value corresponding to a target non-stoichiometric air / fuel ratio that is an air / fuel ratio other than the stoichiometric air / fuel ratio. The target non-stoichiometric air / fuel ratio is either a target rich air / fuel ratio that is richer than the stoichiometric air / fuel ratio or a target lean air / fuel ratio that is leaner than the stoichiometric air / fuel ratio.

これによれば、サブフィードバック量の学習値が比較的大きく変化していて学習値の収束の程度が小さいとき、即ち、前記学習完了判定手段によって前記学習が完了したと判定される前の期間、下流側目標値は理論空燃比に相当する値に設定される。従って、機関の空燃比の時間的平均値が略理論空燃比となるので、上流側触媒から流出するガスの空燃比は理論空燃比を中心に振動する。この結果、下流側目標値を目標非理論空燃比に相当する値に設定した場合よりも「リーン反転及びリッチ反転が発生する頻度」が増大する。即ち、反転回数が早期に増加することに伴って学習値の更新機会が増大するから、学習を早期に完了することができる。   According to this, when the learning value of the sub-feedback amount has changed relatively greatly and the degree of convergence of the learning value is small, that is, a period before the learning completion determining unit determines that the learning is completed, The downstream target value is set to a value corresponding to the theoretical air-fuel ratio. Therefore, since the temporal average value of the air-fuel ratio of the engine is substantially the stoichiometric air-fuel ratio, the air-fuel ratio of the gas flowing out from the upstream catalyst oscillates around the stoichiometric air-fuel ratio. As a result, the “frequency with which lean inversion and rich inversion occur” increases more than when the downstream target value is set to a value corresponding to the target non-stoichiometric air-fuel ratio. That is, the learning value update opportunity increases as the number of inversions increases early, so that learning can be completed early.

この場合、
前記学習完了判定手段は、
前記下流側空燃比センサの出力値が理論空燃比に相当する値を横切るように変化する回数である反転回数を前記学習完了指標値として取得するとともに、同取得した反転回数が所定の閾値回数以上となったと判定したとき前記学習が完了したと判定するように構成されることが好適である。
in this case,
The learning completion judging means
The number of inversions, which is the number of times the output value of the downstream air-fuel ratio sensor changes so as to cross a value corresponding to the theoretical air-fuel ratio, is acquired as the learning completion index value, and the acquired number of inversions is equal to or greater than a predetermined threshold number of times. It is preferable to be configured to determine that the learning is completed when it is determined that the learning has been completed.

上記反転回数は学習値の更新回数に応じて増大する。従って、上記構成によれば、学習値の収束の程度を表す学習完了指標値を精度良く且つ簡単に取得することができる。   The number of inversions increases in accordance with the number of learning value updates. Therefore, according to the above configuration, the learning completion index value indicating the degree of convergence of the learning value can be obtained accurately and easily.

更に、前記サブフィードバック量算出手段は、
前記学習完了判定手段によって前記学習が完了したと判定されたとき前記学習値を理論空燃比と前記目標非理論空燃比との差に応じた量だけ補正するように構成されることが好適である。
Further, the sub-feedback amount calculating means includes
It is preferable that the learning value is corrected by an amount corresponding to a difference between the theoretical air-fuel ratio and the target non-stoichiometric air-fuel ratio when the learning completion determining unit determines that the learning is completed. .

学習完了判定前において得られた学習値は、下流側目標値が理論空燃比に相当する値に設定された状態下で算出されたサブフィードバック量に基づく値である。一方、学習完了判定後においては下流側目標値が「目標リッチ空燃比及び目標リーン空燃比の何れかである目標非理論空燃比」に相当する値に設定された状態下でサブフィードバック制御が実行される。従って、学習完了判定前において得られた学習値そのものは「学習完了判定後の学習値」としては適切でない。そこで、上記構成のように、前記学習完了判定手段によって前記学習が完了したと判定されたとき、前記学習値を理論空燃比と前記目標非理論空燃比との差に応じた量だけ補正する。これによれば、学習完了判定前において得られた学習値を、学習完了判定後として適切な値を有する学習値へと変換することができる。   The learning value obtained before the learning completion determination is a value based on the sub-feedback amount calculated under the state where the downstream target value is set to a value corresponding to the theoretical air-fuel ratio. On the other hand, after the learning completion determination, the sub-feedback control is executed in a state where the downstream target value is set to a value corresponding to “the target non-stoichiometric air / fuel ratio that is either the target rich air / fuel ratio or the target lean air / fuel ratio”. Is done. Therefore, the learning value itself obtained before the learning completion determination is not appropriate as the “learning value after the learning completion determination”. Therefore, as described above, when the learning completion determination unit determines that the learning is completed, the learning value is corrected by an amount corresponding to the difference between the theoretical air-fuel ratio and the target non-stoichiometric air-fuel ratio. According to this, the learning value obtained before the learning completion determination can be converted into a learning value having an appropriate value after the learning completion determination.

(好ましい態様)
なお、この内燃機関の空燃比制御装置であって、
前記学習が完了したと判定される前にはサブフィードバック制御条件として第1条件を設定し、前記学習が完了したと判定された後には前記第1条件に更に条件が付加された第2条件を前記サブフィードバック制御条件として設定するサブフィードバック制御条件設定手段を備えるとともに、
前記サブフィードバック量算出手段は、前記サブフィードバック制御条件が成立しているときにのみサブフィードバック量を算出するように構成され、
前記学習手段は、前記サブフィードバック制御条件が成立しているときにのみ「前記学習及び前記サブフィードバック量の前記学習値に応じた補正」を行うように構成されていることが好適である。
(Preferred embodiment)
An air-fuel ratio control apparatus for this internal combustion engine,
A first condition is set as a sub-feedback control condition before it is determined that the learning is completed, and a second condition in which a further condition is added to the first condition is determined after the learning is determined to be completed. With sub feedback control condition setting means for setting as the sub feedback control condition,
The sub feedback amount calculating means is configured to calculate the sub feedback amount only when the sub feedback control condition is satisfied,
It is preferable that the learning unit is configured to perform “correction according to the learning value of the learning and the sub feedback amount” only when the sub feedback control condition is satisfied.

これによれば、学習が完了するまでは学習完了後よりも緩和されたサブフィードバック制御条件(第1条件)が設定されるから、サブフィードバック制御が実行され易くなる。その結果、学習機会が増大するから、学習完了時期を早期化することができる。   According to this, until the learning is completed, the sub feedback control condition (first condition) that is relaxed than after the learning is completed is set, so that the sub feedback control is easily performed. As a result, learning opportunities increase, and the learning completion time can be advanced.

更に、この内燃機関の空燃比制御装置は、
前記学習完了判定手段によって前記学習が完了したと判定される前の期間においては所定のフューエルカット条件が成立した場合であっても前記機関への燃料の供給を停止するフューエルカット制御を実行せず、前記学習完了判定手段によって前記学習が完了したと判定された後の期間においては同フューエルカット条件が成立した場合に同フューエルカット制御を実行するフューエルカット制御手段を備えることが好適である。
Furthermore, the air-fuel ratio control apparatus for the internal combustion engine is
The fuel cut control for stopping the fuel supply to the engine is not executed even if a predetermined fuel cut condition is satisfied in a period before the learning completion determining means determines that the learning is completed. It is preferable that fuel cut control means for executing the fuel cut control when the fuel cut condition is satisfied in the period after the learning completion determination means determines that the learning is completed is preferable.

これによれば、学習が完了するまでフューエルカット制御が実行されないので、学習の機会を増大することができる。また、学習が完了した後はフューエルカット制御が実行されるので触媒の保護及びエミッションの改善を図ることができる。なお、この場合、サブフィードバック制御条件にはフューエルカット制御中でないことが含まれる。   According to this, since the fuel cut control is not executed until learning is completed, opportunities for learning can be increased. Further, after the learning is completed, fuel cut control is executed, so that it is possible to protect the catalyst and improve the emission. In this case, the sub-feedback control condition includes not being in fuel cut control.

以下、本発明による内燃機関の空燃比制御装置(以下、単に「制御装置」と称呼する。)の実施形態について図面を参照しながら説明する。この制御装置は、内燃機関の空燃比を制御するために燃料噴射量を制御する燃料噴射量制御装置でもある。   Embodiments of an air-fuel ratio control device for an internal combustion engine (hereinafter simply referred to as “control device”) according to the present invention will be described below with reference to the drawings. This control device is also a fuel injection amount control device that controls the fuel injection amount in order to control the air-fuel ratio of the internal combustion engine.

(構成)
図1は、この制御装置を4サイクル火花点火式多気筒(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。なお、図1は、特定気筒の断面のみを示しているが、他の気筒も同様な構成を備えている。
(Constitution)
FIG. 1 shows a schematic configuration of a system in which this control device is applied to a four-cycle spark ignition multi-cylinder (four-cylinder) internal combustion engine 10. FIG. 1 shows only a cross section of a specific cylinder, but the other cylinders have the same configuration.

この内燃機関10は、シリンダブロック、シリンダブロックロワーケース及びオイルパン等を含むシリンダブロック部20と、シリンダブロック部20の上に固定されるシリンダヘッド部30と、シリンダブロック部20にガソリン混合気を供給するための吸気系統40と、シリンダブロック部20からの排ガスを外部に放出するための排気系統50と、を含んでいる。   The internal combustion engine 10 includes a cylinder block portion 20 including a cylinder block, a cylinder block lower case, an oil pan, and the like, a cylinder head portion 30 fixed on the cylinder block portion 20, and a gasoline mixture to the cylinder block portion 20. An intake system 40 for supplying and an exhaust system 50 for releasing exhaust gas from the cylinder block unit 20 to the outside are included.

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の壁面及びピストン22の上面は、シリンダヘッド部30の下面とともに燃焼室25を形成している。   The cylinder block unit 20 includes a cylinder 21, a piston 22, a connecting rod 23, and a crankshaft 24. The piston 22 reciprocates in the cylinder 21, and the reciprocating motion of the piston 22 is transmitted to the crankshaft 24 through the connecting rod 23, whereby the crankshaft 24 rotates. The wall surface of the cylinder 21 and the upper surface of the piston 22 form a combustion chamber 25 together with the lower surface of the cylinder head portion 30.

シリンダヘッド部30は、燃焼室25に連通した吸気ポート31、吸気ポート31を開閉する吸気弁32、吸気弁32を駆動するインテークカムシャフトを含むとともに同インテークカムシャフトの位相角及びリフト量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及び燃料を吸気ポート31内に噴射するインジェクタ(燃料噴射手段)39を備えている。   The cylinder head portion 30 includes an intake port 31 communicating with the combustion chamber 25, an intake valve 32 that opens and closes the intake port 31, an intake camshaft that drives the intake valve 32, and a phase angle and lift amount of the intake camshaft are continuously provided. Variable intake timing device 33 to be changed, actuator 33a of variable intake timing device 33, exhaust port 34 communicating with combustion chamber 25, exhaust valve 35 for opening and closing exhaust port 34, exhaust camshaft 36 for driving exhaust valve 35, An ignition plug 37, an igniter 38 including an ignition coil that generates a high voltage to be applied to the ignition plug 37, and an injector (fuel injection means) 39 for injecting fuel into the intake port 31 are provided.

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及び吸気管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バルブ43を備えている。スロットルバルブ43は、DCモータからなるスロットルバルブアクチュエータ43aにより吸気管41内で回転駆動されるようになっている。   The intake system 40 is provided in an intake pipe 41 including an intake manifold that communicates with the intake port 31 and forms an intake passage together with the intake port 31, an air filter 42 provided at an end of the intake pipe 41, and the intake pipe 41. A throttle valve 43 is provided which makes the opening cross-sectional area of the intake passage variable. The throttle valve 43 is rotationally driven in the intake pipe 41 by a throttle valve actuator 43a made of a DC motor.

排気系統50は、各気筒の排気ポート34に一端が接続された複数の枝部を含むエキゾーストマニホールド51、各エキゾーストマニホールド51の枝部の他端であって総ての枝部が集合している集合部に接続されたエキゾーストパイプ52、エキゾーストパイプ52に配設された上流側触媒53、及び、上流側触媒53よりも下流のエキゾーストパイプ52に配設された下流側触媒54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 exhaust system 50 includes an exhaust manifold 51 including a plurality of branches connected at one end to the exhaust port 34 of each cylinder, and the other ends of the branches of each exhaust manifold 51 and all branches are assembled. An exhaust pipe 52 connected to the collecting portion, an upstream catalyst 53 disposed in the exhaust pipe 52, and a downstream catalyst 54 disposed in the exhaust pipe 52 downstream of the upstream catalyst 53 are provided. The exhaust port 34, the exhaust manifold 51, and the exhaust pipe 52 constitute an exhaust passage.

上流側触媒53及び下流側触媒54のそれぞれは、所謂、白金等の貴金属からなる活性成分を担持する三元触媒装置(排気浄化触媒)である。各触媒は、各触媒に流入するガスの空燃比が理論空燃比であるとき、HC,COなどの未燃成分を酸化するとともに窒素酸化物(NOx)を還元する機能を有する。この機能は触媒機能とも称呼される。更に、各触媒は、酸素を吸蔵(貯蔵)する酸素吸蔵機能を有し、この酸素吸蔵機能により空燃比が理論空燃比から偏移したとしても未燃成分及び窒素酸化物を浄化することができる。この酸素吸蔵機能は、触媒に担持されているセリア(CeO)によってもたらされる。 Each of the upstream catalyst 53 and the downstream catalyst 54 is a so-called three-way catalyst device (exhaust gas purification catalyst) carrying an active component made of a noble metal such as platinum. Each catalyst has a function of oxidizing unburned components such as HC and CO and reducing nitrogen oxides (NOx) when the air-fuel ratio of the gas flowing into each catalyst is the stoichiometric air-fuel ratio. This function is also called a catalyst function. Furthermore, each catalyst has an oxygen storage function for storing (storing) oxygen, and even if the air-fuel ratio shifts from the stoichiometric air-fuel ratio by this oxygen storage function, unburned components and nitrogen oxides can be purified. . This oxygen storage function is provided by ceria (CeO 2 ) supported on the catalyst.

一方、このシステムは、熱線式エアフローメータ61、スロットルポジションセンサ62、カムポジションセンサ63、クランクポジションセンサ64、水温センサ65、上流側空燃比センサ66、下流側空燃比センサ67及びアクセル開度センサ68を備えている。   On the other hand, this system includes a hot-wire air flow meter 61, a throttle position sensor 62, a cam position sensor 63, a crank position sensor 64, a water temperature sensor 65, an upstream air-fuel ratio sensor 66, a downstream air-fuel ratio sensor 67, and an accelerator opening sensor 68. It has.

エアフローメータ61は、吸気管41内を流れる吸入空気の質量流量Gaに応じた信号を出力するようになっている。
スロットルポジションセンサ62は、スロットルバルブ43の開度(スロットルバルブ開度)を検出し、スロットルバルブ開度TAを表す信号を出力するようになっている。
The air flow meter 61 outputs a signal corresponding to the mass flow rate Ga of the intake air flowing through the intake pipe 41.
The throttle position sensor 62 detects the opening (throttle valve opening) of the throttle valve 43 and outputs a signal representing the throttle valve opening TA.

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、後述する電気制御装置70によって機関回転速度NEに変換される。
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 cam position sensor 63 generates a signal (G2 signal) having one pulse every time the intake camshaft rotates 90 ° (that is, every time the crankshaft 24 rotates 180 °).
The crank position sensor 64 outputs a signal having a narrow pulse every time the crankshaft 24 rotates 10 °, and a wide pulse every time the crankshaft 24 rotates 360 °. This signal is converted into an engine speed NE by an electric control device 70 described later.
The water temperature sensor 65 detects the temperature of the cooling water of the internal combustion engine 10 and outputs a signal representing the cooling water temperature THW.

上流側空燃比センサ66は排気通路に配設されている。上流側空燃比センサ66の配設位置は、エキゾーストマニホールド51の枝部の集合部又はその集合部よりも下流側である。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る。上流側空燃比センサ66は、図2に示したように、「被検出ガス」の空燃比A/F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る。従って、本例において、上流側空燃比センサ66は、排気通路であって上流側空燃比センサ66が配設されている部位を流れるガスの空燃比(従って、上流側触媒53に流入するガスの空燃比、及び、機関に供給される混合気の空燃比)に応じた出力値Vabyfsを発生するようになっている。   The upstream air-fuel ratio sensor 66 is disposed in the exhaust passage. The upstream air-fuel ratio sensor 66 is disposed at the downstream side of the collection portion of the branches of the exhaust manifold 51 or the collection portion thereof. The upstream air-fuel ratio sensor 66 is a limiting current type oxygen concentration sensor. As shown in FIG. 2, the upstream air-fuel ratio sensor 66 outputs an output value Vabyfs that is a voltage corresponding to the air-fuel ratio A / F of the “detected gas”. Therefore, in this example, the upstream air-fuel ratio sensor 66 is the air-fuel ratio of the gas flowing through the exhaust passage and the portion where the upstream air-fuel ratio sensor 66 is disposed (and therefore the gas flowing into the upstream catalyst 53). An output value Vabyfs corresponding to the air-fuel ratio and the air-fuel ratio of the air-fuel mixture supplied to the engine is generated.

この出力値Vabyfsは、被検出ガスの空燃比が理論空燃比であるときに値Vstoichに一致する。出力値Vabyfsは、被検出ガスの空燃比が大きくなる(リーンとなる)ほど増大する。即ち、上流側空燃比センサ66は、被検出ガスの空燃比の変化に対して出力が連続的に変化する広域空燃比センサである。   This output value Vabyfs matches the value Vstoich when the air-fuel ratio of the detected gas is the stoichiometric air-fuel ratio. The output value Vabyfs increases as the air-fuel ratio of the gas to be detected increases (lean). That is, the upstream air-fuel ratio sensor 66 is a wide-area air-fuel ratio sensor whose output continuously changes in response to changes in the air-fuel ratio of the gas to be detected.

後述する電気制御装置70は、図2に示したテーブル(マップ)Mapabyfsを記憶していて、そのテーブルMapabyfsに実際の出力値Vabyfsを適用することによって空燃比を検出する(検出空燃比abyfsを取得する)ようになっている。以下、上流側空燃比センサの出力値VabyfsとテーブルMapabyfsとによって取得される空燃比を、上流側空燃比abyfsとも称呼する。   The electric control device 70 described later stores the table (map) Mapabyfs shown in FIG. 2, and detects the air-fuel ratio by applying the actual output value Vabyfs to the table Mapabyfs (acquires the detected air-fuel ratio abyfs). To do). Hereinafter, the air-fuel ratio acquired from the output value Vabyfs of the upstream air-fuel ratio sensor and the table Mapabyfs is also referred to as upstream air-fuel ratio abyfs.

下流側空燃比センサ67は、排気通路であって上流側触媒53よりも下流側であり且つ下流側触媒54よりも上流側(即ち、上流側触媒53と下流側触媒54との間の排気通路)に配設されている。下流側空燃比センサ67は、周知の起電力式の酸素濃度センサ(安定化ジルコニアを用いた周知の濃淡電池型の酸素濃度センサ)である。下流側空燃比センサ67は、排気通路であって下流側空燃比センサ67が配設されている部位を流れるガスである被検出ガスの空燃比(従って、下流側触媒54に流入するガスの空燃比、及び、機関に供給される混合気の空燃比の時間的平均値)に応じた出力値Voxsを発生するようになっている。   The downstream air-fuel ratio sensor 67 is an exhaust passage that is downstream of the upstream catalyst 53 and upstream of the downstream catalyst 54 (that is, an exhaust passage between the upstream catalyst 53 and the downstream catalyst 54). ). The downstream air-fuel ratio sensor 67 is a known electromotive force type oxygen concentration sensor (a known concentration cell type oxygen concentration sensor using stabilized zirconia). The downstream air-fuel ratio sensor 67 is an air-fuel ratio of a gas to be detected that is a gas that flows through a portion of the exhaust passage where the downstream air-fuel ratio sensor 67 is disposed (accordingly, an empty of the gas flowing into the downstream catalyst 54). An output value Voxs corresponding to the fuel ratio and the time average value of the air-fuel ratio of the air-fuel mixture supplied to the engine is generated.

この出力値Voxsは、図3に示したように、被検出ガスの空燃比が理論空燃比よりもリッチのとき最大出力値max(例えば、約0.9V)となり、被検出ガスの空燃比が理論空燃比よりもリーンのとき最小出力値min(例えば、約0.1V)となり、被検出ガスの空燃比が理論空燃比であるとき最大出力値maxと最小出力値minの略中間の電圧Vst(中間電圧Vst、例えば、約0.5V)となる。更に、この出力値Voxsは、被検出ガスの空燃比が理論空燃比よりもリッチな空燃比からリーンな空燃比へと変化する際に最大出力値maxから最小出力値minへと急変し、被検出ガスの空燃比が理論空燃比よりもリーンな空燃比からリッチな空燃比へと変化する際に最小出力値minから最大出力値maxへと急変する。   As shown in FIG. 3, the output value Voxs becomes the maximum output value max (for example, about 0.9 V) when the air-fuel ratio of the detected gas is richer than the stoichiometric air-fuel ratio, and the air-fuel ratio of the detected gas is When the air-fuel ratio is leaner than the stoichiometric air-fuel ratio, the minimum output value min (for example, about 0.1 V) is obtained. When the air-fuel ratio of the gas to be detected is the stoichiometric air-fuel ratio, the voltage Vst approximately halfway between the maximum output value max and the minimum output value min. (Intermediate voltage Vst, for example, about 0.5 V). Further, this output value Voxs suddenly changes from the maximum output value max to the minimum output value min when the air-fuel ratio of the gas to be detected changes from an air-fuel ratio richer than the stoichiometric air-fuel ratio to a lean air-fuel ratio. When the air-fuel ratio of the detection gas changes from an air-fuel ratio leaner than the stoichiometric air-fuel ratio to a rich air-fuel ratio, it suddenly changes from the minimum output value min to the maximum output value max.

再び、図1を参照すると、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APの操作量Accpを表す信号を出力するようになっている。   Referring to FIG. 1 again, the accelerator opening sensor 68 outputs a signal representing the operation amount Accp of the accelerator pedal AP operated by the driver.

電気制御装置70は、互いにバスで接続されたCPU71、CPU71が実行するプログラム、テーブル(マップ、関数)及び定数等を予め記憶したROM72、CPU71が必要に応じてデータを一時的に格納するRAM73、及び、バックアップRAM74並びにADコンバータを含むインターフェース75等からなるマイクロコンピュータである。   The electric control device 70 includes a CPU 71 connected to each other by a bus, a ROM 72 in which programs executed by the CPU 71, tables (maps, functions), constants, and the like are stored in advance, a RAM 73 in which the CPU 71 temporarily stores data as necessary, And a microcomputer including an interface 75 including a backup RAM 74 and an AD converter.

バックアップRAM74は、機関10を搭載した車両の図示しないイグニッション・キー・スイッチの位置(オフ位置、始動位置及びオン位置等の何れか)に関わらず、車両に搭載されたバッテリから電力の供給を受けるようになっている。バックアップRAM74は、バッテリから電力の供給を受けている場合、CPU71の指示に応じてデータを格納する(データが書き込まれる)とともに、そのデータを読み出し可能となるように保持(記憶)する。バックアップRAM74は、バッテリが車両から取り外される等によりバッテリからの電力供給が遮断されると、データを保持することができない。そこで、CPU71は、バックアップRAM74への電力供給が再開されたとき、バックアップRAM74に保持されるべきデータを初期化(デフォルト値に設定)するようになっている。   The backup RAM 74 is supplied with electric power from a battery mounted on the vehicle regardless of the position of an ignition key switch (not shown) of the vehicle on which the engine 10 is mounted (any one of an off position, a start position, an on position, etc.). It is like that. When receiving power from the battery, the backup RAM 74 stores data (data is written) in accordance with an instruction from the CPU 71 and holds (stores) the data so that the data can be read. The backup RAM 74 cannot retain data when power supply from the battery is interrupted, for example, when the battery is removed from the vehicle. Therefore, when the power supply to the backup RAM 74 is resumed, the CPU 71 initializes (sets to a default value) data to be held in the backup RAM 74.

インターフェース75は、前記センサ61〜68と接続され、CPU71にセンサ61〜68からの信号を供給するようになっている。更に、インターフェース75は、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、インジェクタ39及びスロットルバルブアクチュエータ43a等に駆動信号(指示信号)を送出するようになっている。   The interface 75 is connected to the sensors 61 to 68 and supplies signals from the sensors 61 to 68 to the CPU 71. Further, the interface 75 sends drive signals (instruction signals) to the actuator 33a, the igniter 38, the injector 39, the throttle valve actuator 43a, etc. of the variable intake timing device 33 in accordance with instructions from the CPU 71.

(制御概要)
次に、上記のように構成された制御装置の作動の概要について説明する。
この制御装置は、上流側空燃比センサ66の出力値Vabyfsに基づいて得られる上流側空燃比abyfsを上流側目標空燃比abyfrに一致させるメインフィードバック制御と、下流側空燃比センサ67の出力値Voxsを下流側目標値Voxsrefに一致させるサブフィードバック制御と、を含む空燃比フィードバック制御を実行する。実際には、制御装置は「上流側空燃比abyfs」を「下流側空燃比センサ67の出力値Voxsと下流側目標値Voxsrefとの出力偏差量Dvoxsを小さくするように算出されたサブフィードバック量Vafsfb及びその学習値Vafsfbg」により補正し、それによって「フィードバック制御用空燃比(補正検出空燃比)abyfsc」を算出し、そのフィードバック制御用空燃比abyfscを上流側目標空燃比abyfrに一致させる空燃比フィードバック制御を行う。
(Control outline)
Next, an outline of the operation of the control device configured as described above will be described.
This control device includes main feedback control for matching the upstream air-fuel ratio abyfs obtained based on the output value Vabyfs of the upstream air-fuel ratio sensor 66 with the upstream target air-fuel ratio abyfr, and the output value Voxs of the downstream air-fuel ratio sensor 67. And air-fuel ratio feedback control including sub-feedback control that matches the downstream target value Voxsref. Actually, the control device sets “upstream air-fuel ratio abyfs” to “sub-feedback amount Vafsfb calculated so as to reduce the output deviation amount Dvoxs between the output value Voxs of the downstream air-fuel ratio sensor 67 and the downstream target value Voxsref. And its learning value Vafsfbg ”, thereby calculating“ feedback control air-fuel ratio (corrected detected air-fuel ratio) abyfsc ”and making the feedback control air-fuel ratio abyfsc coincide with the upstream target air-fuel ratio abyfr Take control.

<メインフィードバック制御>
より具体的に述べると、制御装置は、フィードバック制御用出力値Vabyfcを下記(1)式に従って算出する。(1)式において、Vabyfsは上流側空燃比センサ66の出力値、Vafsfbは下流側空燃比センサ67の出力値Voxsに基づいて算出されるサブフィードバック量、Vafsfbgはサブフィードバック量の学習値である。これらの値は、何れも現時点において得られている値である。サブフィードバック量Vafsfb及び学習値Vafsfbgの算出方法は後述される。
Vabyfc=Vabyfs+Vafsfb+Vafsfbg …(1)
<Main feedback control>
More specifically, the control device calculates the feedback control output value Vabyfc according to the following equation (1). In equation (1), Vabyfs is the output value of the upstream air-fuel ratio sensor 66, Vafsfb is a sub-feedback amount calculated based on the output value Voxs of the downstream air-fuel ratio sensor 67, and Vafsfbg is a learning value of the sub-feedback amount. . These values are all values obtained at the present time. A method of calculating the sub feedback amount Vafsfb and the learning value Vafsfbg will be described later.
Vabyfc = Vabyfs + Vafsfb + Vafsfbg (1)

制御装置は、下記(2)式に示したように、フィードバック制御用出力値Vabyfcを図2に示したテーブルMapabyfsに適用することによりフィードバック制御用空燃比abyfscを得る。
abyfsc=Mapabyfs(Vabyfc) …(2)
As shown in the following equation (2), the control device obtains the feedback control air-fuel ratio abyfsc by applying the feedback control output value Vabyfc to the table Mapabyfs shown in FIG.
abyfsc = Mapabyfs (Vabyfc) (2)

一方、制御装置は、現時点にて気筒内に吸入される空気量である筒内吸入空気量Mc(k)を求める。筒内吸入空気量Mc(k)は、各気筒の吸気行程毎に、その時点のエアフローメータ61の出力Gaと機関回転速度NEとに基いて求められ(例えば、エアフローメータ61の出力Gaに対して一次遅れ処理を施した値を機関回転速度NEで除することにより求められ)、各吸気行程に対応されながらRAM73内に記憶される。筒内吸入空気量Mc(k)は、周知の空気モデル(吸気通路における空気の挙動を模した物理法則に従って構築されたモデル)により算出されてもよい。   On the other hand, the control device obtains the in-cylinder intake air amount Mc (k) that is the amount of air sucked into the cylinder at the present time. The in-cylinder intake air amount Mc (k) is obtained on the basis of the output Ga of the air flow meter 61 and the engine rotational speed NE for each intake stroke of each cylinder (for example, with respect to the output Ga of the air flow meter 61) The value obtained by dividing the first-order lag process by the engine speed NE) is stored in the RAM 73 while corresponding to each intake stroke. The in-cylinder intake air amount Mc (k) may be calculated by a well-known air model (a model constructed according to a physical law simulating the behavior of air in the intake passage).

制御装置は、下記(3)式に示したように、その筒内吸入空気量Mc(k)を現時点における上流側目標空燃比abyfr(k)によって除すことにより基本燃料噴射量Fbaseを求める。上流側目標空燃比abyfr(k)は、機関暖機中、フューエルカット復帰後増量中及び触媒過熱防止増量中等の特殊な場合を除き、理論空燃比に設定される。フューエルカット復帰後増量は、後述する燃料噴射停止(フューエルカット)が終了して燃料噴射が再開されてから所定期間(例えば、上流側触媒53の酸素吸蔵量が上流側触媒53の最大酸素吸蔵量Cmax1の半分程度以下にまで低下するまでの期間)、上流側目標空燃比abyfr(k)を理論空燃比よりもリッチ側の空燃比に設定することにより行われる。なお、上流側目標空燃比abyfr(k)も、各吸気行程に対応されながらRAM73内に記憶される。
Fbase=Mc(k)/abyfr(k) …(3)
As shown in the following equation (3), the control device obtains the basic fuel injection amount Fbase by dividing the in-cylinder intake air amount Mc (k) by the current upstream target air-fuel ratio abyfr (k). The upstream target air-fuel ratio abyfr (k) is set to the stoichiometric air-fuel ratio except for special cases such as during engine warm-up, during fuel cut recovery, and during catalyst overheat prevention. The increase after returning from the fuel cut is a predetermined period after the fuel injection stop (fuel cut), which will be described later, is completed and the fuel injection is restarted (for example, the oxygen storage amount of the upstream catalyst 53 is the maximum oxygen storage amount of the upstream catalyst 53). This is carried out by setting the upstream target air-fuel ratio abyfr (k) to a richer air-fuel ratio than the stoichiometric air-fuel ratio during the period until it drops below about half of Cmax1). The upstream target air-fuel ratio abyfr (k) is also stored in the RAM 73 while corresponding to each intake stroke.
Fbase = Mc (k) / abyfr (k) (3)

制御装置は、下記(4)式に示したように、基本燃料噴射量Fbaseをメインフィードバック量DFiにより補正する(基本燃料噴射量Fbaseにメインフィードバック量DFiを加える)ことにより、最終燃料噴射量Fiを算出する。そして、制御装置は、最終燃料噴射量Fiの燃料を吸気行程を迎えている気筒のインジェクタ39から噴射する。
Fi=Fbase+DFi …(4)
As shown in the following equation (4), the control device corrects the basic fuel injection amount Fbase with the main feedback amount DFi (adds the main feedback amount DFi to the basic fuel injection amount Fbase) to thereby obtain the final fuel injection amount Fi. Is calculated. Then, the control device injects the fuel of the final fuel injection amount Fi from the injector 39 of the cylinder that is in the intake stroke.
Fi = Fbase + DFi (4)

上記(4)式におけるメインフィードバック量DFiは、以下のようにして求められる。制御装置は、下記(5)式に示したように、現時点よりもNサイクル(即ち、N・720°クランク角)前の時点における筒内吸入空気量Mc(k−N)を、上記フィードバック制御用空燃比abyfscにより除すことにより、現時点よりもNサイクル前の時点において燃焼室25に実際に供給された燃料の量である「筒内供給燃料量Fc(k−N)」を求める。
Fc(k−N)=Mc(k−N)/abyfsc …(5)
The main feedback amount DFi in the above equation (4) is obtained as follows. As shown in the following equation (5), the control device feedback-controls the in-cylinder intake air amount Mc (k−N) at a time point N cycles (that is, N · 720 ° crank angle) before the current time point. By dividing by the air-fuel ratio abyfsc, “in-cylinder supplied fuel amount Fc (k−N)”, which is the amount of fuel actually supplied to the combustion chamber 25 at the time N cycles before the current time, is obtained.
Fc (k−N) = Mc (k−N) / abyfsc (5)

このように、現時点からNサイクル前の筒内燃料供給量Fc(k−N)を求めるために、現時点からNストローク前の筒内吸入空気量Mc(k−N)をフィードバック制御用空燃比abyfscで除すのは、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Nストロークに相当する時間を要しているからである。   Thus, in order to obtain the in-cylinder fuel supply amount Fc (k−N) N cycles before the present time, the in-cylinder intake air amount Mc (k−N) N strokes before the present time is used as the feedback control air-fuel ratio abyfsc. This is because it takes a time corresponding to the N stroke until the air-fuel mixture combusted in the combustion chamber 25 reaches the upstream air-fuel ratio sensor 66.

次に、制御装置は、下記(6)式に示したように、現時点からNストローク前の筒内吸入空気量Mc(k−N)を現時点からNストローク前の上流側目標空燃比abyfr(k−N)で除すことにより現時点からNストローク前の目標筒内燃料供給量Fcr(k−N)を求める。
Fcr(k−N)=Mc(k−N)/abyfr(k−N) …(6)
Next, as shown in the following equation (6), the control device calculates the in-cylinder intake air amount Mc (k−N) N strokes before the current stroke to the upstream target air-fuel ratio abyfr (k The target in-cylinder fuel supply amount Fcr (k−N) N strokes before the current stroke is obtained by dividing by −N).
Fcr (k−N) = Mc (k−N) / abyfr (k−N) (6)

制御装置は、下記(7)式に示したように、目標筒内燃料供給量Fcr(k−N)から筒内燃料供給量Fc(k−N)を減じた値を筒内燃料供給量偏差DFcとして設定する。この筒内燃料供給量偏差DFcは、Nストローク前の時点で筒内に供給された燃料の過不足分を表す量となる。
DFc=Fcr(k−N)−Fc(k−N) …(7)
As shown in the following equation (7), the control device obtains the in-cylinder fuel supply amount deviation by subtracting the in-cylinder fuel supply amount Fc (k−N) from the target in-cylinder fuel supply amount Fcr (k−N). Set as DFc. This in-cylinder fuel supply amount deviation DFc is an amount representing the excess or deficiency of the fuel supplied into the cylinder at the time point before the N stroke.
DFc = Fcr (kN) -Fc (kN) (7)

その後、制御装置は、下記(8)式に基いてメインフィードバック量DFiを求める。この(8)式において、Gpは予め設定された比例ゲイン、Giは予め設定された積分ゲインである。なお、(8)式の係数KFBは機関回転速度NE及び筒内吸入空気量Mc等により可変とすることが好適であるが、ここでは「1」としている。また、(8)式の値SDFcは筒内燃料供給量偏差DFcの積分値である。つまり、制御装置は、フィードバック制御用空燃比abyfscと上流側目標空燃比abyfrとに基づく比例積分制御によりメインフィードバック量DFiを算出する。このメインフィードバック量DFiは上記(4)式に示したように基本燃料噴射量Fbaseに加えられ、それにより、最終的な燃料噴射量Fiが算出される。
DFi=(Gp・DFc+Gi・SDFc)・KFB …(8)
Thereafter, the control device obtains the main feedback amount DFi based on the following equation (8). In this equation (8), Gp is a preset proportional gain, and Gi is a preset integral gain. The coefficient KFB in the equation (8) is preferably variable depending on the engine speed NE, the in-cylinder intake air amount Mc, and the like, but is set to “1” here. Further, the value SDFc in the equation (8) is an integral value of the in-cylinder fuel supply amount deviation DFc. That is, the control device calculates the main feedback amount DFi by proportional-integral control based on the feedback control air-fuel ratio abyfsc and the upstream target air-fuel ratio abyfr. The main feedback amount DFi is added to the basic fuel injection amount Fbase as shown in the above equation (4), thereby calculating the final fuel injection amount Fi.
DFi = (Gp · DFc + Gi · SDFc) · KFB (8)

<サブフィードバック制御>
制御装置は上述したサブフィードバック量Vafsfbを次のように算出する。
即ち、制御装置は、下記(9)式に示したように、下流側目標値Voxsrefから現時点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。
DVoxs=Voxsref−Voxs …(9)
<Sub feedback control>
The control device calculates the sub feedback amount Vafsfb described above as follows.
That is, the control device obtains the output deviation amount DVoxs by subtracting the current output value Voxs of the downstream air-fuel ratio sensor 67 from the downstream target value Voxsref as shown in the following equation (9).
DVoxs = Voxsref−Voxs (9)

(9)式における下流側目標値Voxsrefは、上流側触媒53の浄化効率が良好となるように定められる。下流側目標値Voxsrefは、後述するように、学習制御によるサブフィードバック量Vafsfbの学習が完了してないと判定されている場合(以下、「学習完了判定前」、「学習完了前」又は「学習未完了時」とも表現する。)と、学習制御によるサブフィードバック量Vafsfbの学習が完了したと判定されている場合(以下、「学習完了判定後」又は「学習完了後」とも表現する。)と、において異なる値に設定される。   The downstream target value Voxsref in the equation (9) is determined so that the purification efficiency of the upstream catalyst 53 is good. As described later, the downstream target value Voxsref is determined that learning of the sub feedback amount Vafsfb by learning control is not completed (hereinafter referred to as “before learning completion determination”, “before learning completion” or “learning”). And also when it is determined that learning of the sub-feedback amount Vafsfb by learning control has been completed (hereinafter also referred to as “after learning completion determination” or “after learning completion”). , Are set to different values.

即ち、下流側目標値Voxsrefは、学習完了判定前、「下流側空燃比センサ67に理論空燃比のガスが定常的に到達している場合」に下流側空燃比センサ67が出力するであろう値(図3に示した理論空燃比相当値Vst)に設定される。これに対し、下流側目標値Voxsrefは、学習完了判定後、下流側空燃比センサ67に「触媒(上流側触媒53及び下流側触媒54)のウインドゥWの範囲内(理論空燃比を含む所定の空燃比幅内)であって理論空燃比よりも僅かにリッチ側の空燃比である目標リッチ空燃比のガス」が定常的に到達している場合に下流側空燃比センサ67が出力するであろう値(図3に示した目標リッチ空燃比相当値Vrich)に設定される。   That is, the downstream target value Voxsref will be output by the downstream air-fuel ratio sensor 67 before “learning completion determination” when “the theoretical air-fuel ratio gas reaches the downstream air-fuel ratio sensor 67 constantly”. The value (the stoichiometric air-fuel ratio equivalent value Vst shown in FIG. 3) is set. On the other hand, the downstream target value Voxsref is determined by the downstream air-fuel ratio sensor 67 after “learning completion determination” within a window W of the catalyst (upstream catalyst 53 and downstream catalyst 54) (a predetermined value including the theoretical air-fuel ratio). The downstream air-fuel ratio sensor 67 outputs when the “target rich air-fuel ratio gas that is within the air-fuel ratio range) and is slightly richer than the stoichiometric air-fuel ratio is steadily reached. The wax value is set to the target rich air-fuel ratio equivalent value Vrich shown in FIG.

制御装置は、下記(10)式に基いてサブフィードバック量Vafsfbを求める。(10)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)である。また、SDVoxsは、出力偏差量DVoxsの積分値である。積分ゲインKiは、後述するように、学習完了判定前において比較的大きい第1積分ゲインKiLargeに設定され、学習完了判定後において第1積分ゲインより小さい第2積分ゲインKiSmallに設定される(図4の(D)を参照。)。
Vafsfb=Kp・DVoxs+Ki・SDVoxs …(10)
The control device obtains the sub feedback amount Vafsfb based on the following equation (10). In equation (10), Kp is a preset proportional gain (proportional constant), and Ki is a preset integral gain (integral constant). SDVoxs is an integral value of the output deviation amount DVoxs. As will be described later, the integral gain Ki is set to a relatively large first integral gain KiLarge before the learning completion determination, and is set to a second integral gain KiSmall smaller than the first integral gain after the learning completion determination (FIG. 4). (See (D) of).
Vafsfb = Kp · DVoxs + Ki · SDVoxs (10)

このように、制御装置は、下流側空燃比センサ67の出力値Voxsと下流側目標値Voxsrefとに基づく比例積分制御によりサブフィードバック量Vafsfbを算出する。このサブフィードバック量Vafsfbは、上述した(1)式に示したように、フィードバック制御用出力値Vabyfcを算出するために使用される。   As described above, the control device calculates the sub feedback amount Vafsfb by proportional-integral control based on the output value Voxs of the downstream air-fuel ratio sensor 67 and the downstream target value Voxsref. The sub feedback amount Vafsfb is used to calculate the feedback control output value Vabyfc, as shown in the above-described equation (1).

<サブフィードバック制御の学習>
制御装置は、学習完了判定前、下記(11)式に基づいてサブフィードバック量Vafsfbの学習値Vafsfbgを更新する。この学習値Vafsfbgの更新は、リッチ反転時及びリーン反転時に実行される。なお、(11)式の左辺Vafsfbgnewは更新後の学習値Vafsbfbgを表す。
<Learning sub-feedback control>
The control device updates the learning value Vafsfbg of the sub feedback amount Vafsfb based on the following equation (11) before the learning completion determination. The learning value Vafsfbg is updated at the time of rich inversion and lean inversion. Note that the left side Vafsfbgnew in the equation (11) represents the updated learning value Vafsbfbg.

(11)式から明らかなように、学習値Vafsfbgはサブフィードバック量Vafsfbの積分項Ki・SDVoxsにノイズ除去のためのフィルタ処理を施した値である。(11)式において、値αは0以上1未満の任意の値である。値αを「0」に設定することにより、積分項Ki・SDVoxsを学習値Vafsfbgとしてそのまま取り込んでも良い。学習値VafsfbgはバックアップRAM74に格納される。
Vafsfbgnew=α・Vafsfbg+(1−α)・Ki・SDVoxs …(11)
As is clear from the equation (11), the learning value Vafsfbg is a value obtained by applying a filter process for noise removal to the integral term Ki · SDVoxs of the sub feedback amount Vafsfb. In the formula (11), the value α is an arbitrary value of 0 or more and less than 1. By setting the value α to “0”, the integral term Ki · SDVoxs may be taken in as it is as the learning value Vafsfbg. The learning value Vafsfbg is stored in the backup RAM 74.
Vafsfbgnew = α · Vafsfbg + (1-α) · Ki · SDVoxs (11)

リーン反転とは、前述したように、下流側空燃比センサ67の出力値Voxsが下流側目標値Voxsrefよりも大きい値から下流側目標値Voxsrefよりも小さい値に変化することを言う。リッチ反転とは、下流側空燃比センサ67の出力値Voxsが下流側目標値Voxsrefよりも小さい値から下流側目標値Voxsrefよりも大きい値に変化することを言う。   As described above, lean inversion means that the output value Voxs of the downstream air-fuel ratio sensor 67 changes from a value larger than the downstream target value Voxsref to a value smaller than the downstream target value Voxsref. The rich inversion means that the output value Voxs of the downstream air-fuel ratio sensor 67 changes from a value smaller than the downstream target value Voxsref to a value larger than the downstream target value Voxsref.

<サブフィードバック制御の学習に伴うサブフィードバック量の補正>
上記(1)式に示したように、制御装置は、サブフィードバック量Vafsfb及び学習値Vafsfbgを上流側空燃比センサ66の出力値Vabyfsに加えることにより、フィードバック制御用出力値Vabyfcを得る。学習値Vafsfbgはサブフィードバック量Vafsfbの積分項Ki・SDVoxs(定常成分)の全部又は一部を取り込んだ値である。従って、学習値Vafsfbgを更新した場合、サブフィードバック量Vafsfbをその更新分に応じて補正しないと、更新後の学習値Vafsfbgとサブフィードバック量Vafsfbとにより二重の補正が行われる。従って、学習値Vafsfbgを更新した場合、サブフィードバック量Vafsfbをその学習値Vafsbfbgの更新分に応じて補正する必要がある。
<Correction of sub-feedback amount accompanying learning of sub-feedback control>
As shown in the above equation (1), the control device obtains the feedback control output value Vabyfc by adding the sub feedback amount Vafsfb and the learned value Vafsfbg to the output value Vabyfs of the upstream air-fuel ratio sensor 66. The learning value Vafsfbg is a value obtained by incorporating all or part of the integral term Ki · SDVoxs (stationary component) of the sub feedback amount Vafsfb. Therefore, when the learning value Vafsfbg is updated, if the sub feedback amount Vafsfb is not corrected according to the updated amount, double correction is performed by the updated learning value Vafsfbg and the sub feedback amount Vafsfb. Therefore, when the learning value Vafsfbg is updated, it is necessary to correct the sub feedback amount Vafsfb according to the updated amount of the learning value Vafsbfbg.

そこで、制御装置は下記(12)及び下記(13)式に示したように、学習値Vafsfbgを変更量ΔGだけ増加するように更新したとき、サブフィードバック量Vafsfbを変更量ΔGだけ減少させる。(12)式において、Vafsfbg0は更新直前の学習値Vafsfbgである。従って、変更量ΔGは正の値及び負の値の何れともなる。
ΔG=Vafsfbg−Vafsfbg0 …(12)
Vafsfb=Vafsfb−ΔG …(13)
Therefore, as shown in the following equations (12) and (13), when the learning value Vafsfbg is updated so as to increase by the change amount ΔG, the control device decreases the sub feedback amount Vafsfb by the change amount ΔG. In the equation (12), Vafsfbg0 is the learning value Vafsfbg immediately before the update. Accordingly, the change amount ΔG is a positive value or a negative value.
ΔG = Vafsfbg−Vafsfbg0 (12)
Vafsfb = Vafsfb−ΔG (13)

以上、説明したように、制御装置は、サブフィードバック量Vafsfbと学習値Vafsfbgとの和だけ上流側空燃比センサ66の出力値Vabyfsを補正し、その補正によって得られたフィードバック制御用出力値Vabyfcに基づいてフィードバック制御用空燃比abyfscを取得する。そして、制御装置は、取得したフィードバック制御用空燃比abyfscを上流側目標空燃比abyfrに一致させるように燃料噴射量Fiを制御する。その結果、上流側空燃比センサ66の出力値Vabyfsに相当する上流側空燃比abyfsは上流側目標空燃比abyfrに近づき、同時に、下流側空燃比センサ67の出力値Voxsは下流側目標値Voxsrefに近づく。即ち、制御装置は、上流側空燃比センサ66の出力値Vabyfsとサブフィードバック量Vafsfbと学習値Vafsfbgとに基づき機関の混合気の空燃比を上流側目標空燃比abyfrに一致させる空燃比フィードバック制御手段を備えている。   As described above, the control device corrects the output value Vabyfs of the upstream air-fuel ratio sensor 66 by the sum of the sub-feedback amount Vafsfb and the learning value Vafsfbg, and obtains the feedback control output value Vabyfc obtained by the correction. Based on this, the feedback control air-fuel ratio abyfsc is acquired. Then, the control device controls the fuel injection amount Fi so that the acquired feedback control air-fuel ratio abyfsc matches the upstream target air-fuel ratio abyfr. As a result, the upstream air-fuel ratio abyfs corresponding to the output value Vabyfs of the upstream air-fuel ratio sensor 66 approaches the upstream target air-fuel ratio abyfr, and at the same time, the output value Voxs of the downstream air-fuel ratio sensor 67 becomes the downstream target value Voxsref. Get closer. That is, the control device is an air-fuel ratio feedback control means for matching the air-fuel ratio of the engine mixture to the upstream target air-fuel ratio abyfr based on the output value Vabyfs of the upstream air-fuel ratio sensor 66, the sub-feedback amount Vafsfb, and the learned value Vafsfbg. It has.

<サブフィードバック制御の学習完了判定>
上述したように、制御装置は、リッチ反転毎及びリーン反転毎に学習値Vafsfbgを更新する。従って、リッチ反転回数及びリーン反転回数の和(単に「反転回数C」とも称呼する。)は、学習値Vafsfbgが適正値にどの程度近づいているかを示す値、即ち、学習値Vafsfbgの収束の程度を表す学習完了指標値である。
<Sub feedback feedback learning completion determination>
As described above, the control device updates the learning value Vafsfbg for each rich inversion and each lean inversion. Therefore, the sum of the rich inversion number and the lean inversion number (also simply referred to as “inversion number C”) is a value indicating how close the learning value Vafsfbg is to the appropriate value, that is, the degree of convergence of the learning value Vafsfbg. Is a learning completion index value representing

そこで、制御装置は、図4のタイムチャートに示したように、学習完了判定前、サブフィードバック制御中の反転回数Cをカウントし、そのカウントされた反転回数Cが閾値回数Cth以上となったか否かを判定する。そして、制御装置は、反転回数Cが閾値回数Cth以上となったと判定したとき、学習が完了した(学習値Vafsfbgが適正値に到達した)と判定する(図4の時刻t1を参照。)。このとき、制御装置は学習完了フラグXGKの値を「0」から「1」へと変更する。即ち、学習完了フラグXGKは、その値が「0」のとき学習が完了したと判定される前であることを示し、その値が「1」であるとき学習が完了したと判定された後であることを示す。なお、バックアップRAM74への電力供給が再開されたとき、即ち、バックアップRAM74に保持されるべき学習値Vafsfbgを含むデータが初期化されたとき、学習完了フラグXGKの値は「0」に設定される。   Therefore, as shown in the time chart of FIG. 4, the control device counts the number of inversions C during the sub-feedback control before the learning completion determination, and whether or not the counted number of inversions C is equal to or greater than the threshold number of times Cth. Determine whether. When the controller determines that the number of inversions C is equal to or greater than the threshold number of times Cth, the control device determines that learning has been completed (the learning value Vafsfbg has reached an appropriate value) (see time t1 in FIG. 4). At this time, the control device changes the value of the learning completion flag XGK from “0” to “1”. That is, the learning completion flag XGK indicates that the learning is completed when the value is “0”, and after the learning is completed when the value is “1”. Indicates that there is. When power supply to the backup RAM 74 is resumed, that is, when data including the learning value Vafsfbg to be held in the backup RAM 74 is initialized, the value of the learning completion flag XGK is set to “0”. .

<サブフィードバック制御の学習完了判定に伴う処理>
<<下流側目標値の変更>>
図4に示したように、学習完了判定前(図4の時刻t1以前)において、制御装置は下流側目標値Voxsrefを理論空燃比に相当する値Vstに設定する。これにより、機関の空燃比の時間的平均値が略理論空燃比となるので、上流側触媒53から流出するガスの空燃比は理論空燃比を中心に振動する。従って、下流側目標値Voxsrefを目標リッチ空燃比に相当する値Vrichに設定した場合よりも「リーン反転及びリッチ反転が発生する頻度」が増大する。即ち、反転回数が早期に増加し、学習値Vafsfbgの更新が速やかに行われる。
<Process associated with learning completion determination of sub feedback control>
<< Change of downstream target value >>
As shown in FIG. 4, before the learning completion determination (before time t1 in FIG. 4), the control device sets the downstream target value Voxsref to a value Vst corresponding to the theoretical air-fuel ratio. As a result, since the temporal average value of the air-fuel ratio of the engine becomes substantially the stoichiometric air-fuel ratio, the air-fuel ratio of the gas flowing out from the upstream side catalyst 53 oscillates around the stoichiometric air-fuel ratio. Therefore, “the frequency with which lean inversion and rich inversion occur” increases more than when the downstream target value Voxsref is set to a value Vrich corresponding to the target rich air-fuel ratio. That is, the number of inversions increases early, and the learning value Vafsfbg is updated quickly.

ところで、上流側触媒53及び下流側触媒54等の三元触媒の「未燃物の浄化率」は機関の空燃比がウインドゥWより僅かにリッチ側に偏移しても比較的緩やかに低下するのに対し、三元触媒の「窒素酸化物の浄化率」は機関の空燃比がウインドゥWより僅かにリーン側に偏移すると急激に低下する。従って、制御装置は、学習完了判定後(図4の時刻t1以降)において、下流側目標値Voxsrefを理論空燃比よりもリッチな空燃比である「目標リッチ空燃比」に相当する値Vrichに変更する。これにより、機関の空燃比の時間的平均値が理論空燃比よりも僅かにリッチ側の空燃比(目標リッチ空燃比)となる。従って、機関の空燃比がリーン側に変位したとしても三元触媒の窒素酸化物の浄化率が低下し難くなるので、窒素酸化物の排出量が増大することを回避することができる。但し、三元触媒によっては、下流側目標値Voxsrefを理論空燃比よりもリーンな空燃比である「目標リーン空燃比」に相当する値に設定したほうが、排気浄化性能及び/又は排気臭等の観点から有利な場合もある。   By the way, the “purification rate of unburned matter” of the three-way catalyst such as the upstream catalyst 53 and the downstream catalyst 54 decreases relatively slowly even if the air-fuel ratio of the engine shifts slightly to the rich side from the window W. On the other hand, the “nitrogen oxide purification rate” of the three-way catalyst rapidly decreases when the air-fuel ratio of the engine shifts slightly leaner than the window W. Accordingly, after the learning completion determination (after time t1 in FIG. 4), the control device changes the downstream target value Voxsref to a value Vrich corresponding to the “target rich air-fuel ratio” that is an air-fuel ratio richer than the stoichiometric air-fuel ratio. To do. As a result, the temporal average value of the air-fuel ratio of the engine becomes slightly richer than the stoichiometric air-fuel ratio (target rich air-fuel ratio). Therefore, even if the air-fuel ratio of the engine is displaced to the lean side, the nitrogen oxide purification rate of the three-way catalyst is difficult to decrease, so that it is possible to avoid an increase in the emission amount of nitrogen oxides. However, depending on the three-way catalyst, setting the downstream target value Voxsref to a value corresponding to the “target lean air-fuel ratio”, which is an air-fuel ratio leaner than the stoichiometric air-fuel ratio, causes exhaust purification performance and / or exhaust odor, etc. It may be advantageous from a viewpoint.

<<学習値Vafsfbgの補正>>
更に、制御装置は、学習完了判定時(図4の時刻t1)、下記(14)式に示したように、学習値Vafsfbgを理論空燃比と目標リッチ空燃比(目標非理論空燃比)との差に応じた量βだけ補正(増大)する。
Vafsfb=Vafsfb+β …(14)
<< Correction of learning value Vafsfbg >>
Further, at the time of learning completion determination (time t1 in FIG. 4), the control device sets the learning value Vafsfbg between the theoretical air-fuel ratio and the target rich air-fuel ratio (target non-theoretical air-fuel ratio) as shown in the following equation (14). It is corrected (increased) by an amount β corresponding to the difference.
Vafsfb = Vafsfb + β (14)

これは、学習完了判定前においては下流側目標値Voxsrefが理論空燃比に相当する値Vstに設定された状態にてサブフィードバック制御が実行され、その状態で学習値Vafsfbgが取得され、一方、学習完了判定後においては下流側目標値Voxsrefが目標リッチ空燃比に相当する値Vrichに設定された状態にてサブフィードバック制御が実行されるとともに学習値Vafsfbgが燃料噴射量Fiの決定に使用されるからである。即ち、制御装置は、学習完了判定時、その時点までに得られた学習値Vafsfbgに補正量βを加えることにより、その時点までに得られた学習値Vafsfbgをその時点以降の空燃比制御に適切な学習値へと変換する。   This is because before the learning completion determination, the sub-feedback control is executed in a state where the downstream target value Voxsref is set to a value Vst corresponding to the theoretical air-fuel ratio, and the learning value Vafsfbg is acquired in that state, while learning After the completion determination, the sub-feedback control is executed in a state where the downstream target value Voxsref is set to a value Vrich corresponding to the target rich air-fuel ratio, and the learning value Vafsfbg is used for determining the fuel injection amount Fi. It is. That is, at the time of learning completion determination, the control device adds the correction amount β to the learning value Vafsfbg obtained up to that time, so that the learning value Vafsfbg obtained up to that time is appropriate for air-fuel ratio control after that time. To the learning value.

<<積分ゲインの変更>>
加えて、制御装置は、学習完了判定前(図4の時刻t1以前)において、サブフィードバック量Vafsfbの積分項Ki・SDVoxsを求める際の積分ゲインKiを比較的大きい値(第1積分ゲインKiLarge)に設定している。これにより、機関の空燃比が振動し易くなるので、リーン反転及びリッチ反転が発生する頻度が増大する。即ち、反転回数が早期に増加し、学習値Vafsfbgの更新が速やかに行われ、従って、学習の完了時期を早めることができる。
<< Change of integral gain >>
In addition, before the learning completion determination (before time t1 in FIG. 4), the control device has a relatively large value (first integral gain KiLarge) for the integral gain Ki when obtaining the integral term Ki · SDVoxs of the sub feedback amount Vafsfb. Is set. As a result, the air-fuel ratio of the engine is likely to vibrate, so that the frequency of occurrence of lean inversion and rich inversion increases. That is, the number of inversions increases early, and the learning value Vafsfbg is updated quickly, so that the learning completion time can be advanced.

更に、制御装置は、学習完了判定後(図4の時刻t1以降)、積分ゲインKiを第1積分ゲインKiLargeより小さい第2積分ゲインKiSmallに設定する。これにより、学習完了判定後において機関の空燃比の変動が穏やかになるので、更新される学習値Vafsfbgがより安定する。その結果、エミッションをより改善することができる。   Furthermore, after the learning completion determination (after time t1 in FIG. 4), the control device sets the integral gain Ki to a second integral gain KiSmall that is smaller than the first integral gain KiLarge. Thereby, the fluctuation of the air-fuel ratio of the engine becomes gentle after the learning completion determination, so that the updated learning value Vafsfbg becomes more stable. As a result, emissions can be further improved.

(実際の作動)
次に、上記のように構成された空燃比制御装置の実際の作動について説明する。
(Actual operation)
Next, actual operation of the air-fuel ratio control apparatus configured as described above will be described.

<燃料噴射量制御>
CPU71は、図5に示した最終燃料噴射量Fiの計算及び燃料噴射の指示を行うルーチンを、所定の気筒のクランク角が吸気上死点前の所定クランク角度(例えば、BTDC90°CA)となる毎に、その気筒(以下、「燃料噴射気筒」とも称呼する。)に対して繰り返し実行するようになっている。従って、所定のタイミングになると、CPU71はステップ500から処理を開始し、ステップ510に進んでフューエルカット制御条件が成立しているか否かを判定する。フューエルカット制御条件が成立しているとは、以下に述べるフューエルカット開始条件が成立した後にフューエルカット復帰条件が未成立であることを言う。
<Fuel injection amount control>
The CPU 71 performs the routine for calculating the final fuel injection amount Fi and instructing the fuel injection shown in FIG. 5, and the crank angle of a predetermined cylinder becomes a predetermined crank angle before the intake top dead center (for example, BTDC 90 ° CA). Each time, it is repeatedly executed for that cylinder (hereinafter also referred to as “fuel injection cylinder”). Therefore, when the predetermined timing is reached, the CPU 71 starts the process from step 500 and proceeds to step 510 to determine whether or not the fuel cut control condition is satisfied. The fact that the fuel cut control condition is satisfied means that the fuel cut return condition is not satisfied after the fuel cut start condition described below is satisfied.

フューエルカット開始条件は、以下に述べる条件1及び条件2が共に成立したときにのみ成立する。
(条件1)スロットルバルブ開度TAが「0(又は所定開度以下)」である。即ち、スロットルバルブ43が全閉である。なお、CPU71は、スロットルバルブ43の開度を、アクセルペダルの操作量Accpが大きくなるほど大きくなるように制御している。
(条件2)機関回転速度NEがフューエルカット回転速度NEFC以上である。
The fuel cut start condition is satisfied only when both condition 1 and condition 2 described below are satisfied.
(Condition 1) The throttle valve opening TA is “0 (or a predetermined opening or less)”. That is, the throttle valve 43 is fully closed. The CPU 71 controls the opening degree of the throttle valve 43 so as to increase as the accelerator pedal operation amount Accp increases.
(Condition 2) The engine speed NE is equal to or higher than the fuel cut speed NEFC.

フューエルカット復帰条件は以下に述べる条件3及び条件4の何れかが成立したときに成立し、条件3及び条件4の双方が不成立のとき不成立となる。
(条件3)スロットルバルブ開度TAが「0(前記所定開度)」より大きい。
(条件4)機関回転速度NEが、フューエルカット回転速度NEFCよりも所定回転数ΔNだけ小さいフューエルカット復帰回転速度NEFK(NEFK=NEFC−ΔN)より小さい。
The fuel cut return condition is satisfied when either of the conditions 3 and 4 described below is satisfied, and is not satisfied when both of the conditions 3 and 4 are not satisfied.
(Condition 3) The throttle valve opening TA is larger than “0 (the predetermined opening)”.
(Condition 4) The engine rotational speed NE is smaller than the fuel cut return rotational speed NEFK (NEFK = NEFC−ΔN) which is smaller than the fuel cut rotational speed NEFC by a predetermined rotational speed ΔN.

いま、フューエルカット制御条件が成立していないと仮定する。この場合、CPU71はステップ510にて「No」と判定し、以下に述べるステップ520乃至ステップ550の処理を順に行い、ステップ595に進んで本ルーチンを一旦終了する。   Assume that the fuel cut control condition is not satisfied. In this case, the CPU 71 makes a “No” determination at step 510, sequentially performs the processing from step 520 to step 550 described below, proceeds to step 595, and ends this routine once.

ステップ520:CPU71は、エアフローメータ61により計測された吸入空気量Gaと機関回転速度NEとマップfとに基いて燃料噴射気筒に吸入される空気量である筒内吸入空気量Mc(k)を取得する。
ステップ530:CPU71は、上記(3)式に従って基本燃料噴射量Fbaseを求める。
ステップ540:CPU71は、上記(4)式に従って最終燃料噴射量Fiを求める。
ステップ550:CPU71は、最終燃料噴射量Fiの燃料を燃料噴射気筒に対応して設けられているインジェクタ39から噴射する。
Step 520: The CPU 71 determines an in-cylinder intake air amount Mc (k), which is the amount of air taken into the fuel injection cylinder, based on the intake air amount Ga measured by the air flow meter 61, the engine speed NE, and the map f. get.
Step 530: The CPU 71 obtains the basic fuel injection amount Fbase according to the above equation (3).
Step 540: The CPU 71 obtains the final fuel injection amount Fi according to the above equation (4).
Step 550: The CPU 71 injects the fuel of the final fuel injection amount Fi from the injector 39 provided corresponding to the fuel injection cylinder.

以上により、メインフィードバック量DFiによりフィードバック補正された基本燃料噴射量Fbaseである最終燃料噴射量Fiの燃料が燃料噴射気筒に対して噴射される。   Thus, the fuel of the final fuel injection amount Fi, which is the basic fuel injection amount Fbase that is feedback-corrected by the main feedback amount DFi, is injected into the fuel injection cylinder.

一方、フューエルカット制御条件が成立している場合、CPU71はステップ510にて「Yes」と判定してステップ560に進み、学習完了フラグXGKの値が「1」であるか否かを判定する。   On the other hand, if the fuel cut control condition is satisfied, the CPU 71 determines “Yes” in step 510 and proceeds to step 560 to determine whether or not the value of the learning completion flag XGK is “1”.

いま、学習完了判定前であって学習完了フラグXGKの値が「0」であるとすると、CPU71はステップ560にて「No」と判定し、上述したステップ520乃至ステップ550の処理を順に行い、ステップ595に進んで本ルーチンを一旦終了する。この結果、ステップ550の処理が実行されるので、フューエルカット制御条件が成立している場合であっても学習完了判定前であれば、フューエルカット(燃料噴射の停止)は実行されない。   Now, if the learning completion flag XGK is “0” before the learning completion determination, the CPU 71 determines “No” in step 560 and sequentially performs the processing from step 520 to step 550 described above. Proceeding to step 595, the present routine is temporarily terminated. As a result, since the process of step 550 is executed, even if the fuel cut control condition is satisfied, the fuel cut (stop of fuel injection) is not executed if it is before the learning completion determination.

これに対し、CPU71がステップ560に進んだとき学習完了判定後であって学習完了フラグXGKの値が「1」であると、CPU71はそのステップ560にて「Yes」と判定し、ステップ595に直接進んで本ルーチンを一旦終了する。この結果、ステップ550の処理が実行されないので、フューエルカットが実行される。   On the other hand, if the CPU 71 proceeds to step 560 after the learning completion determination and the value of the learning completion flag XGK is “1”, the CPU 71 determines “Yes” in step 560 and then proceeds to step 595. Proceed directly to end this routine. As a result, since the process of step 550 is not executed, fuel cut is executed.

<メインフィードバック量の算出>
CPU71は図6にフローチャートにより示したメインフィードバック量算出ルーチンを所定時間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600から処理を開始し、ステップ605に進んでメインフィードバック制御条件(上流側空燃比フィードバック制御条件)が成立しているか否かを判定する。メインフィードバック制御条件は、例えば、フューエルカット中でなく、機関の冷却水温THWが第1所定温度以上であり、機関の一回転当りの吸入空気量(負荷)が所定値以下であり、且つ、上流側空燃比センサ66が活性化しているときに成立する。
<Calculation of main feedback amount>
The CPU 71 repeatedly executes the main feedback amount calculation routine shown in the flowchart of FIG. 6 every elapse of a predetermined time. Therefore, when the predetermined timing is reached, the CPU 71 starts the process from step 600 and proceeds to step 605 to determine whether or not the main feedback control condition (upstream air-fuel ratio feedback control condition) is satisfied. The main feedback control condition is, for example, that fuel cut is not being performed, the engine coolant temperature THW is equal to or higher than a first predetermined temperature, the intake air amount (load) per rotation of the engine is equal to or lower than a predetermined value, and upstream This is established when the side air-fuel ratio sensor 66 is activated.

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605にて「Yes」と判定して以下に述べるステップ610乃至ステップ640の処理を順に行い、ステップ695に進んで本ルーチンを一旦終了する。   Now, if the description is continued assuming that the main feedback control condition is satisfied, the CPU 71 determines “Yes” in step 605, performs the processing of step 610 to step 640 described below in order, and proceeds to step 695. This routine is temporarily terminated.

ステップ610:CPU71は、上記(1)式に従ってフィードバック制御用出力値Vabyfcを取得する。
ステップ615:CPU71は、上記(2)式に従ってフィードバック制御用空燃比abyfscを取得する。
ステップ620:CPU71は、上記(5)式に従って筒内燃料供給量Fc(k−N)を取得する。
ステップ625:CPU71は、上記(6)式に従って目標筒内燃料供給量Fcr(k−N)を取得する。
Step 610: The CPU 71 acquires the feedback control output value Vabyfc according to the above equation (1).
Step 615: The CPU 71 obtains the feedback control air-fuel ratio abyfsc according to the above equation (2).
Step 620: The CPU 71 acquires the in-cylinder fuel supply amount Fc (k−N) according to the above equation (5).
Step 625: The CPU 71 acquires the target in-cylinder fuel supply amount Fcr (k−N) according to the above equation (6).

ステップ630:CPU71は、上記(7)式に従って筒内燃料供給量偏差DFcを取得する。
ステップ635:CPU71は、上記(8)式に従ってメインフィードバック量DFiを取得する。なお、本例において、係数KFBは「1」に設定されている。筒内燃料供給量偏差DFcの積分値SDFcは次のステップ640にて求められる。
ステップ640:CPU71は、その時点における筒内燃料供給量偏差DFcの積分値SDFcに上記ステップ630にて求められた筒内燃料供給量偏差DFcを加えることにより、新たな筒内燃料供給量偏差の積分値SDFcを取得する。
Step 630: The CPU 71 acquires the in-cylinder fuel supply amount deviation DFc according to the above equation (7).
Step 635: The CPU 71 acquires the main feedback amount DFi according to the above equation (8). In this example, the coefficient KFB is set to “1”. The integrated value SDFc of the in-cylinder fuel supply amount deviation DFc is obtained in the next step 640.
Step 640: The CPU 71 adds the in-cylinder fuel supply amount deviation DFc obtained in the above step 630 to the integral value SDFc of the in-cylinder fuel supply amount deviation DFc at that time, so that a new in-cylinder fuel supply amount deviation is obtained. An integral value SDFc is obtained.

以上により、メインフィードバック量DFiが比例積分制御により求められ、このメインフィードバック量DFiが前述した図5のステップ540により最終燃料噴射量Fiに反映される。この結果、現時点からNストローク前の燃料供給量の過不足が補償されるので、機関の空燃比(従って、上流側触媒53に流入するガスの空燃比)の平均値が上流側目標空燃比abyfr(特殊な場合を除き、理論空燃比)と略一致せしめられる。   Thus, the main feedback amount DFi is obtained by the proportional integral control, and this main feedback amount DFi is reflected in the final fuel injection amount Fi by step 540 of FIG. As a result, since the excess or deficiency of the fuel supply amount before the N stroke from the present time is compensated, the average value of the air / fuel ratio of the engine (therefore, the air / fuel ratio of the gas flowing into the upstream catalyst 53) becomes the upstream target air / fuel ratio abyfr. (Stoichiometric air-fuel ratio except for special cases)

一方、ステップ605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605にて「No」と判定してステップ645に進み、メインフィードバック量DFiの値を「0」に設定する。次いで、CPU71は、ステップ650にて筒内燃料供給量偏差の積分値SDFcに「0」を格納する。その後、CPU71は、ステップ695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、メインフィードバック量DFiは「0」に設定される。従って、基本燃料噴射量Fbaseのメインフィードバック量DFiによる補正は行わない。   On the other hand, if the main feedback control condition is not satisfied at the time of determination in step 605, the CPU 71 determines “No” in step 605 and proceeds to step 645 to set the value of the main feedback amount DFi to “0”. To do. Next, in step 650, the CPU 71 stores “0” in the integral value SDFc of the in-cylinder fuel supply amount deviation. Thereafter, the CPU 71 proceeds to step 695 to end the present routine tentatively. Thus, when the main feedback control condition is not satisfied, the main feedback amount DFi is set to “0”. Accordingly, the basic fuel injection amount Fbase is not corrected by the main feedback amount DFi.

<サブフィードバック量及び学習値の算出>
CPU71は、サブフィードバック量Vafsfb及びサブフィードバック量Vafsfbの学習値Vafsfbgを算出するために、図7に示したルーチンを所定時間の経過毎に実行している。従って、所定のタイミングになると、CPU71はステップ700から処理を開始し、ステップ705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。サブフィードバック制御条件は、例えば、前述したステップ605でのメインフィードバック制御条件が成立し、上流側目標空燃比abyfrが理論空燃比に設定され、機関の冷却水温THWが前記第1所定温度よりも高い第2所定温度以上であり、且つ、下流側空燃比センサ67が活性化しているときに成立する。従って、フューエルカット中及びフューエルカット復帰増量中において、サブフィードバック制御は成立しない。
<Calculation of sub feedback amount and learning value>
The CPU 71 executes the routine shown in FIG. 7 every elapse of a predetermined time in order to calculate the sub feedback amount Vafsfb and the learning value Vafsfbg of the sub feedback amount Vafsfb. Accordingly, when the predetermined timing is reached, the CPU 71 starts processing from step 700 and proceeds to step 705 to determine whether or not the sub feedback control condition is satisfied. As the sub feedback control condition, for example, the main feedback control condition in step 605 described above is satisfied, the upstream target air-fuel ratio abyfr is set to the stoichiometric air-fuel ratio, and the engine coolant temperature THW is higher than the first predetermined temperature. This is established when the temperature is equal to or higher than the second predetermined temperature and the downstream air-fuel ratio sensor 67 is activated. Accordingly, the sub feedback control is not established during the fuel cut and during the fuel cut return increase.

いま、サブフィードバック制御条件が成立していると仮定して説明を続ける。更に、機関10が搭載された車両のバッテリが車両から取り外される等の理由により、バッテリからバックアップRAM74への電力供給が一旦遮断され且つその後に電力供給が再開され、それにより、学習値Vafsfbgが初期値に戻された直後であると仮定して説明を続ける。なお、CPU71は、バッテリからバックアップRAM74への電力供給が再開されたとき、学習値Vafsfbg、学習完了フラグXGKの値及び反転回数を示すカウンタ(反転回数カウンタ)Cの値を何れも「0」に設定するようになっている。これらの値は何れもバックアップRAM74内に格納されるようになっている。   The description will be continued assuming that the sub-feedback control condition is satisfied. Further, the power supply from the battery to the backup RAM 74 is temporarily cut off and the power supply is resumed after that because the battery of the vehicle on which the engine 10 is mounted is removed from the vehicle, and the learning value Vafsfbg is initialized. The description will be continued assuming that the value has just been returned. When the power supply from the battery to the backup RAM 74 is resumed, the CPU 71 sets the learning value Vafsfbg, the value of the learning completion flag XGK, and the value of the counter (inversion number counter) C indicating the number of inversions to “0”. It is supposed to be set. These values are all stored in the backup RAM 74.

この場合、CPU71はステップ705にて「Yes」と判定し、以下に述べるステップ710乃至ステップ720の処理を順に行い、ステップ725に進む。
ステップ710:CPU71は、上記(9)式に従って下流側目標値Voxsrefと下流側空燃比センサ67の出力値Voxsとの差である出力偏差量DVoxsを取得する。なお、この時点における下流側目標値Voxsrefは、後述する図8のステップ810の処理により理論空燃比相当値Vstに設定されている。
ステップ715:CPU71は、上記(10)式に従ってサブフィードバック量Vafsfbを取得する。なお、この時点における積分ゲインKiは、後述する図8のステップ815の処理により第1積分ゲインKiLargeに設定されている。
ステップ720:CPU71は、その時点における出力偏差量の積分値SDVoxsに上記ステップ715にて求めた出力偏差量DVoxsを加えて、新たな出力偏差量の積分値SDVoxsを取得する。
In this case, the CPU 71 makes a “Yes” determination at step 705, sequentially performs the processing from step 710 to step 720 described below, and proceeds to step 725.
Step 710: The CPU 71 acquires an output deviation amount DVoxs that is a difference between the downstream target value Voxsref and the output value Voxs of the downstream air-fuel ratio sensor 67 according to the above equation (9). Note that the downstream target value Voxsref at this time point is set to the stoichiometric air-fuel ratio equivalent value Vst by the processing in step 810 of FIG. 8 described later.
Step 715: The CPU 71 acquires the sub feedback amount Vafsfb according to the above equation (10). Note that the integral gain Ki at this time point is set to the first integral gain KiLarge by the process of step 815 in FIG. 8 described later.
Step 720: The CPU 71 obtains a new output deviation amount integrated value SDVoxs by adding the output deviation amount DVoxs obtained in step 715 to the integrated value SDVoxs of the output deviation amount at that time.

CPU71は、ステップ725において、現時点が前述したリーン反転の直後又は前述したリッチ反転の直後であるか否かを判定する。即ち、CPU71は、現時点が「下流側空燃比センサ67の出力値Voxsが理論空燃比相当値Vstに設定されている下流側目標値Voxsrefを横切った直後の時点」であるか否かを判定する。そして、現時点が前述したリーン反転の直後又は前述したリッチ反転の直後でなければ、CPU71はステップ725にて「No」と判定し、ステップ795に直接進んで本ルーチンを一旦終了する。   In step 725, the CPU 71 determines whether or not the current time is immediately after the above-described lean inversion or immediately after the above-described rich inversion. That is, the CPU 71 determines whether or not the current time is “a time immediately after the output value Voxs of the downstream air-fuel ratio sensor 67 crosses the downstream target value Voxsref set to the stoichiometric air-fuel ratio equivalent value Vst”. . If the current time point is not immediately after the above-described lean inversion or immediately after the above-described rich inversion, the CPU 71 makes a “No” determination at step 725 to directly proceed to step 795 to end the present routine tentatively.

これに対し、現時点が前述したリーン反転の直後又は前述したリッチ反転の直後であると、CPU71はステップ725にて「Yes」と判定して以下に述べるステップ730乃至ステップ745の処理を順に行い、その後、ステップ795に進んで本ルーチンを一旦終了する。   On the other hand, if the current time is immediately after the above-described lean inversion or immediately after the above-described rich inversion, the CPU 71 determines “Yes” in step 725 and sequentially performs the processing from step 730 to step 745 described below. Thereafter, the routine proceeds to step 795 to end the present routine tentatively.

ステップ730:CPU71は、その時点の学習値Vafsfbgを更新前学習値Vafsfbg0として格納する。
ステップ735:CPU71は、上記(11)式に従って学習値Vafsfbgを更新する。
ステップ740:CPU71は、上記(12)式に従って学習値Vafsfbgの変更量(更新量)ΔGを算出する。
ステップ745:CPU71は、上記(13)式に従ってサブフィードバック量Vafsfbを変更量ΔGにより補正する。
Step 730: The CPU 71 stores the learning value Vafsfbg at that time as the pre-update learning value Vafsfbg0.
Step 735: The CPU 71 updates the learning value Vafsfbg according to the above equation (11).
Step 740: The CPU 71 calculates a change amount (update amount) ΔG of the learning value Vafsfbg according to the above equation (12).
Step 745: The CPU 71 corrects the sub feedback amount Vafsfb with the change amount ΔG according to the above equation (13).

以上の処理により、所定時間の経過毎にサブフィードバック量Vafsfbが更新される。更に、リーン反転毎及びリッチ反転毎にサブフィードバック量の学習値Vafsfbgが更新され、サブフィードバック量Vafsfbが補正される。   With the above processing, the sub feedback amount Vafsfb is updated every time a predetermined time elapses. Further, the learning value Vafsfbg of the sub feedback amount is updated every lean inversion and rich inversion, and the sub feedback amount Vafsfb is corrected.

ところで、CPU71は図8にフローチャートにより示した学習完了判定ルーチンを所定時間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800から処理を開始し、ステップ805に進んで学習完了フラグXGKの値が「0」であるか否かを判定する。即ち、CPU71は学習制御が未完了であるか否か(完了されたと判定されていないか否か)を判定する。   By the way, the CPU 71 repeatedly executes the learning completion determination routine shown in the flowchart of FIG. 8 every elapse of a predetermined time. Accordingly, when the predetermined timing is reached, the CPU 71 starts processing from step 800 and proceeds to step 805 to determine whether or not the value of the learning completion flag XGK is “0”. That is, the CPU 71 determines whether or not the learning control is incomplete (whether or not it is determined that the learning control has been completed).

前述の仮定に従うと学習制御は未完了であるから、学習完了フラグXGKの値は「0」である。従って、CPU71はステップ805にて「Yes」と判定し、ステップ810に進んで下流側目標値Voxsrefに理論空燃比相当値Vstを格納・設定する。次に、CPU71はステップ815に進み、積分ゲインKiに第1積分ゲインKiLargeを格納・設定する。   If the above assumption is followed, the learning control is incomplete, so the value of the learning completion flag XGK is “0”. Accordingly, the CPU 71 makes a “Yes” determination at step 805 to proceed to step 810 to store / set the stoichiometric air / fuel ratio equivalent value Vst in the downstream target value Voxsref. Next, the CPU 71 proceeds to step 815 to store / set the first integral gain KiLarge as the integral gain Ki.

この結果、学習完了判定がなされるまで、下流側目標値Voxsrefが理論空燃比相当値Vstに設定されるとともに積分ゲインKiが第1積分ゲインKiLargeに設定された状態にてサブフィードバック量Vafsfbが算出され且つ学習値Vafsfbgが更新されて行く。   As a result, the sub-feedback amount Vafsfb is calculated in a state where the downstream target value Voxsref is set to the stoichiometric air-fuel ratio equivalent value Vst and the integral gain Ki is set to the first integral gain KiLarge until the learning completion determination is made. The learning value Vafsfbg is updated.

次に、CPU71はステップ820に進み、現時点が前述したリーン反転の直後又は前述したリッチ反転の直後であるか否かを判定する。そして、現時点が前述したリーン反転の直後又は前述したリッチ反転の直後でなければ、CPU71はステップ820にて「No」と判定し、ステップ895に直接進んで本ルーチンを一旦終了する。   Next, the CPU 71 proceeds to step 820, and determines whether or not the current time is immediately after the above-described lean inversion or immediately after the above-described rich inversion. If the current time is not immediately after the above-described lean inversion or immediately after the above-described rich inversion, the CPU 71 makes a “No” determination at step 820 to directly proceed to step 895 to end the present routine tentatively.

これに対し、現時点が前述したリーン反転の直後又は前述したリッチ反転の直後であると、CPU71はステップ820にて「Yes」と判定してステップ825に進み、反転回数カウンタCを「1」だけ増大する。次に、CPU71はステップ830に進み、反転回数カウンタCの値が閾値回数Cth以上であるか否かを判定する。本例においては、学習値Vafsfbgは反転回数と同じ回数だけ更新される。従って、閾値回数Cthは「反転回数Cが閾値回数Cthに到達すれば学習値Vafsfbgが十分に更新されていて適値に到達している(学習値Vafsfbgが収束している)値」に設定されている。   On the other hand, if the current time is immediately after the above-described lean inversion or immediately after the above-described rich inversion, the CPU 71 determines “Yes” in step 820 and proceeds to step 825 to set the inversion number counter C by “1”. Increase. Next, the CPU 71 proceeds to step 830 and determines whether or not the value of the inversion number counter C is equal to or greater than the threshold number Cth. In this example, the learning value Vafsfbg is updated as many times as the number of inversions. Accordingly, the threshold number Cth is set to “a value where the learning value Vafsfbg is sufficiently updated and reaches an appropriate value (the learning value Vafsfbg converges) if the inversion number C reaches the threshold number Cth”. ing.

いま、学習の開始直後であるとすると、反転回数カウンタCの値は閾値回数Cthより小さい。この場合、CPU71は学習は未だ完了していないと判定し、ステップ830からステップ895に直接進んで本ルーチンを一旦終了する。   If it is immediately after the start of learning, the value of the inversion number counter C is smaller than the threshold number Cth. In this case, the CPU 71 determines that learning has not yet been completed, and proceeds directly from step 830 to step 895 to end the present routine tentatively.

所定の時間が経過すると、図7のルーチンのステップ730乃至ステップ745の処理が繰り返し行われるから、学習値Vafsfbgが適値へと近づき、次第に収束する。また、図8のステップ825の処理が繰り返し行われるから、反転回数カウンタCの値は次第に増大して閾値回数Cthに到達する。   When the predetermined time elapses, the processing from step 730 to step 745 of the routine of FIG. 7 is repeated, so that the learning value Vafsfbg approaches an appropriate value and gradually converges. Further, since the process of step 825 in FIG. 8 is repeatedly performed, the value of the inversion number counter C gradually increases and reaches the threshold number Cth.

このとき、CPU71が図8のステップ830の処理を実行すると、CPU71はそのステップ830にて「Yes」と判定し(即ち、学習が完了したと判定し)、以下に述べるステップ835及びステップ840の処理を順に行った後、ステップ895に進んで本ルーチンを一旦終了する。   At this time, when the CPU 71 executes the process of step 830 in FIG. 8, the CPU 71 determines “Yes” in the step 830 (that is, determines that learning is completed), and performs steps 835 and 840 described below. After performing the processing in order, the routine proceeds to step 895, and this routine is temporarily terminated.

ステップ835:CPU71は、学習完了フラグXGKの値を「1」に設定する。
ステップ840:CPU71は、上記(14)式に従ってサブフィードバック量Vafsfbを上述した補正量βだけ補正(増大)する。
Step 835: The CPU 71 sets the value of the learning completion flag XGK to “1”.
Step 840: The CPU 71 corrects (increases) the sub feedback amount Vafsfb by the above-described correction amount β according to the above equation (14).

以上により、学習完了フラグXGKの値は「1」に設定されるので、CPU71は図8のステップ805にて「No」と判定するようになる。この場合、CPU71は以下に述べるステップ845及びステップ850の処理を順に行い、ステップ895に進んで本ルーチンを一旦終了する。   Thus, the value of the learning completion flag XGK is set to “1”, so that the CPU 71 determines “No” in step 805 of FIG. In this case, the CPU 71 sequentially performs the processing of step 845 and step 850 described below, proceeds to step 895, and once ends this routine.

ステップ845:CPU71は、下流側目標値Voxsrefに目標リッチ空燃比相当値Vrich(目標非理論空燃比に対応する値)を格納・設定する。
ステップ850:CPU71は、積分ゲインKiに第2積分ゲインKiSmallを格納・設定する。
Step 845: The CPU 71 stores and sets a target rich air-fuel ratio equivalent value Vrich (a value corresponding to the target non-stoichiometric air-fuel ratio) in the downstream target value Voxsref.
Step 850: The CPU 71 stores and sets the second integral gain KiSmall as the integral gain Ki.

この結果、学習完了判定がなされた時点以降、下流側目標値Voxsrefが目標リッチ空燃比相当値Vrichに設定されるとともに積分ゲインKiが第2積分ゲインKiSmallに設定された状態にてサブフィードバック量Vafsfbが算出されるとともに学習値Vafsfbgが更新されて行く(図7のステップ710乃至ステップ745を参照。)。   As a result, after the learning completion determination is made, the sub-feedback amount Vafsfb with the downstream target value Voxsref set to the target rich air-fuel ratio equivalent value Vrich and the integral gain Ki set to the second integral gain KiSmall. Is calculated and the learning value Vafsfbg is updated (see step 710 to step 745 in FIG. 7).

なお、サブフィードバック制御条件が成立していない場合、CPU71は図7のステップ705にて「No」と判定し、以下に述べるステップ750及びステップ755の処理を順に行い、ステップ795に進んで本ルーチンを一旦終了する。
ステップ750:CPU71はサブフィードバック量Vafsfbの値を「0」に設定する。
ステップ755:CPU71は出力偏差量の積分値SDVoxsの値を「0」に設定する。
If the sub-feedback control condition is not satisfied, the CPU 71 makes a “No” determination at step 705 in FIG. 7, performs the processing of step 750 and step 755 described below in order, and proceeds to step 795 to execute this routine. Is temporarily terminated.
Step 750: The CPU 71 sets the value of the sub feedback amount Vafsfb to “0”.
Step 755: The CPU 71 sets the value of the integrated value SDVoxs of the output deviation amount to “0”.

これにより、上記(1)式から明らかなように、フィードバック制御用出力値Vabyfcは、上流側空燃比センサ66の出力値Vabyfs及び学習値Vafsfbgの和となる。即ち、この場合、サブフィードバック量Vafsfbの更新及び最終燃料噴射量Fiへの反映は停止される。但し、少なくとも、サブフィードバック量Vafsfbの積分項に対応する学習値Vafsfbgは最終燃料噴射量Fiに反映される。   Thereby, as is apparent from the above equation (1), the feedback control output value Vabyfc is the sum of the output value Vabyfs of the upstream air-fuel ratio sensor 66 and the learning value Vafsfbg. That is, in this case, the update of the sub feedback amount Vafsfb and the reflection to the final fuel injection amount Fi are stopped. However, at least the learning value Vafsfbg corresponding to the integral term of the sub feedback amount Vafsfb is reflected in the final fuel injection amount Fi.

以上、説明したように、本発明よる内燃機関の空燃比制御装置の実施形態は、
内燃機関の排気通路に配設され、酸素を吸蔵する酸素吸蔵機能を備えた触媒(53)と、
上流側空燃比センサ(66)と、
下流側空燃比センサ(67)と、
前記下流側空燃比センサの出力値をその目標値である下流側目標値に一致させるためのサブフィードバック量を算出するサブフィードバック量算出手段(図7のステップ710乃至ステップ720)と、
前記下流側空燃比センサの出力値が前記下流側目標値を横切るように変化する毎に前記サブフィードバック量に含まれる定常成分に応じた値に基づいてサブフィードバック量の学習値を更新する学習を行う(図7のステップ725及びステップ735)とともに同サブフィードバック量を同更新した学習値に応じて補正する(図7のステップ730、ステップ740及びステップ745)学習手段と、
前記学習値の収束の程度を表す学習完了指標値を取得するとともに同学習完了指標値に基づいて前記学習が完了したか否かを判定する学習完了判定手段(図8のステップ820乃至ステップ835)と、
前記上流側空燃比センサの出力値Vabyfsと前記補正されたサブフィードバック量Vafsfbと前記更新された学習値Vafsfbgとに基づいて得られる空燃比をその目標値である上流側目標空燃比abyfrに一致させるように内燃機関に供給される混合気の空燃比を制御する空燃比フィードバック制御を実行する空燃比制御手段と(図6のステップ610乃至ステップ640、図5のステップ520乃至ステップ550)、
を備えた空燃比制御装置である。
As described above, the embodiment of the air-fuel ratio control apparatus for an internal combustion engine according to the present invention is
A catalyst (53) disposed in an exhaust passage of the internal combustion engine and having an oxygen storage function for storing oxygen ;
An upstream air-fuel ratio sensor (66);
A downstream air-fuel ratio sensor (67);
Sub-feedback amount calculation means (steps 710 to 720 in FIG. 7) for calculating a sub-feedback amount for matching the output value of the downstream air-fuel ratio sensor with the downstream target value that is the target value;
Learning to update the learning value of the sub-feedback amount based on the value corresponding to the steady component included in the sub-feedback amount every time the output value of the downstream air-fuel ratio sensor changes so as to cross the downstream target value. Performing (step 725 and step 735 in FIG. 7) and correcting the sub feedback amount according to the updated learning value (step 730, step 740 and step 745 in FIG. 7), learning means;
Learning completion determination means for acquiring a learning completion index value representing the degree of convergence of the learning value and determining whether the learning has been completed based on the learning completion index value (steps 820 to 835 in FIG. 8) When,
The air-fuel ratio obtained based on the output value Vabyfs of the upstream air-fuel ratio sensor, the corrected sub-feedback amount Vafsfb, and the updated learned value Vafsfbg is matched with the upstream target air-fuel ratio abyfr that is the target value. Air-fuel ratio control means for executing air-fuel ratio feedback control for controlling the air-fuel ratio of the air-fuel mixture supplied to the internal combustion engine (steps 610 to 640 in FIG. 6, steps 520 to 550 in FIG. 5),
Is an air-fuel ratio control device.

また、前記空燃比制御手段は、
前記上流側空燃比センサの出力値Vabyfsと、前記補正されたサブフィードバック量Vafsfbと、前記更新された学習値Vafsfbgと、に基づいて機関の空燃比を上流側目標空燃比abyfrに一致させるためのメインフィードバック量DFiを算出し、そのメインフィードバック量DFiに基づいて前記機関に供給される混合気の空燃比を制御する手段(図6のステップ610乃至ステップ640、図5のステップ520乃至ステップ550)であると表現することもできる。
The air-fuel ratio control means includes
Based on the output value Vabyfs of the upstream air-fuel ratio sensor, the corrected sub-feedback amount Vafsfb, and the updated learned value Vafsfbg, the air-fuel ratio of the engine is made to coincide with the upstream target air-fuel ratio abyfr. Means for calculating the main feedback amount DFi and controlling the air-fuel ratio of the air-fuel mixture supplied to the engine based on the main feedback amount DFi (steps 610 to 640 in FIG. 6 and steps 520 to 550 in FIG. 5) It can also be expressed as

更に、上記制御装置は、
前記上流側空燃比センサの出力値Vabyfsに基づいて得られるフィードバック制御用空燃比abyfscを上流側目標空燃比abyfrに一致させるためのメインフィードバック量DFiを算出するメインフィードバック量算出手段(図6のステップ610乃至ステップ640)と、
前記下流側空燃比センサの出力値を下流側目標値に一致させるためのサブフィードバック量を算出するサブフィードバック量算出手段(図7のステップ710乃至ステップ720)と、
上記学習手段(図7のステップ725乃至ステップ735、図7のステップ740及びステップ745)と、
上記学習完了判定手段(図8のステップ820乃至ステップ835)と、
前記算出されたメインフィードバック量と前記補正されたサブフィードバック量と前記更新された学習値とに基づき前記機関に供給される混合気の空燃比を制御する空燃比制御手段(図6のステップ610、図5のステップ520乃至ステップ550)と、
前記学習完了判定手段によって前記学習が完了したと判定される前の期間において前記下流側目標値を理論空燃比に相当する値Vstに設定するとともに、前記学習完了判定手段によって前記学習が完了したと判定された後の期間において前記下流側目標値を理論空燃比とは相違する空燃比である目標非理論空燃比(例えば、目標リッチ空燃比Vrich)に相当する値に設定する下流側目標値設定手段(図8のステップ805、ステップ810及びステップ845)と、
を備えた空燃比制御装置であると言うこともできる。
Furthermore, the control device
Main feedback amount calculation means for calculating a main feedback amount DFi for making the feedback control air-fuel ratio abyfsc obtained based on the output value Vabyfs of the upstream air-fuel ratio sensor coincide with the upstream target air-fuel ratio abyfr (step of FIG. 6) 610 to step 640),
Sub feedback amount calculating means (steps 710 to 720 in FIG. 7) for calculating a sub feedback amount for making the output value of the downstream air-fuel ratio sensor coincide with the downstream target value;
The learning means (steps 725 to 735 in FIG. 7, steps 740 and 745 in FIG. 7);
The learning completion determining means (steps 820 to 835 in FIG. 8);
Air-fuel ratio control means for controlling the air-fuel ratio of the air-fuel mixture supplied to the engine based on the calculated main feedback amount, the corrected sub-feedback amount, and the updated learned value (step 610 in FIG. 6). Steps 520 to 550 in FIG.
The downstream target value is set to a value Vst corresponding to a theoretical air-fuel ratio in a period before the learning completion determination unit determines that the learning is completed, and the learning is completed by the learning completion determination unit. A downstream target value setting that sets the downstream target value to a value corresponding to a target non-stoichiometric air-fuel ratio (for example, target rich air-fuel ratio Vrich) that is an air-fuel ratio different from the stoichiometric air-fuel ratio in the period after the determination. Means (step 805, step 810 and step 845 in FIG. 8);
It can also be said that the air-fuel ratio control device is provided with

このように構成された制御装置によれば、学習値Vafsfbgの学習が完了したと判定される前の期間、下流側目標値Voxsrefは理論空燃比に相当する値Vstに設定される。従って、機関の空燃比の時間的平均値が略理論空燃比となるので、上流側触媒53から流出するガスの空燃比は理論空燃比を中心に振動する。この結果、下流側目標値を目標リッチ空燃比に相当する値Vrich(目標非理論空燃比に相当する値)に設定した場合よりも「リーン反転及びリッチ反転が発生する頻度」が増大する。即ち、反転回数Cが早期に増加することに伴って学習値の更新機会が増大するから、学習を早期に完了することができる。   According to the control device configured as described above, the downstream target value Voxsref is set to the value Vst corresponding to the theoretical air-fuel ratio before the learning value Vafsfbg is determined to be completed. Therefore, since the temporal average value of the air-fuel ratio of the engine is substantially the stoichiometric air-fuel ratio, the air-fuel ratio of the gas flowing out from the upstream side catalyst 53 oscillates around the stoichiometric air-fuel ratio. As a result, “the frequency with which lean inversion and rich inversion occur” increases more than when the downstream target value is set to a value Vrich corresponding to the target rich air-fuel ratio (a value corresponding to the target non-stoichiometric air-fuel ratio). That is, the learning value update opportunity increases as the number of inversions C increases early, so that learning can be completed early.

また、前記学習完了判定手段は、
前記下流側空燃比センサの出力値が理論空燃比に相当する値を横切るように変化する回数である反転回数Cを前記学習完了指標値として取得するとともに、同取得した反転回数Cが所定の閾値回数Cth以上となったと判定したとき前記学習が完了したと判定するように構成されている(図8のステップ820乃至ステップ835)。
Further, the learning completion determining means includes
The number of inversions C, which is the number of times the output value of the downstream air-fuel ratio sensor changes so as to cross the value corresponding to the theoretical air-fuel ratio, is acquired as the learning completion index value, and the acquired number of inversions C is a predetermined threshold value. When it is determined that the number of times Cth or more has been reached, it is determined that the learning has been completed (steps 820 to 835 in FIG. 8).

上記反転回数Cは学習値Vafsfbgの更新回数に応じて増大する。従って、上記制御装置によれば、学習値の収束の程度を表す学習完了指標値を精度良く且つ簡単に取得することができる。   The inversion number C increases according to the number of updates of the learning value Vafsfbg. Therefore, according to the control device, the learning completion index value indicating the degree of convergence of the learning value can be obtained accurately and easily.

更に、前記サブフィードバック量算出手段は、
前記学習完了判定手段によって前記学習が完了したと判定されたとき前記学習値を理論空燃比と前記目標非理論空燃比(本例において、目標リッチ空燃比)との差に応じた量βだけ補正するように構成されている(図8のステップ830及びステップ840)。
Further, the sub-feedback amount calculating means includes
When the learning completion determination means determines that the learning is completed, the learning value is corrected by an amount β corresponding to the difference between the theoretical air-fuel ratio and the target non-stoichiometric air-fuel ratio (target rich air-fuel ratio in this example). (Steps 830 and 840 in FIG. 8).

従って、下流側目標値Voxsrefが理論空燃比相当値Vstである学習完了判定前において得られた学習値を、下流側目標値Voxsrefが目標非理論空燃比相当値としての目標リッチ空燃比相当値Vrichである学習完了判定後において適切な値を有する学習値へと変換することができる。   Therefore, the learning value obtained before the learning completion determination in which the downstream target value Voxsref is the theoretical air-fuel ratio equivalent value Vst is used as the target rich air-fuel ratio equivalent value Vrich where the downstream target value Voxsref is the target non-stoichiometric air-fuel ratio equivalent value. After the learning completion determination, it can be converted into a learning value having an appropriate value.

更に、上記制御装置は、前記学習が完了したと判定される前にはサブフィードバック制御条件として第1条件を設定し、前記学習が完了したと判定された後には前記第1条件に更に条件(本例では、フューエルカット制御条件が成立していないという条件)が付加された第2条件を前記サブフィードバック制御条件として設定するサブフィードバック制御条件設定手段を備えている。   Further, the control device sets a first condition as a sub-feedback control condition before it is determined that the learning is completed, and after the determination that the learning is completed, a condition ( In this example, there is provided sub-feedback control condition setting means for setting, as the sub-feedback control condition, a second condition to which a fuel cut control condition is not satisfied.

即ち、上記制御装置においては、学習完了判定前のフューエルカット制御条件は、事実上、学習完了判定後のフューエルカット制御条件に学習が完了したという条件を付加してなる条件であり(図5のステップ510及びステップ560を参照。)、サブフィードバック制御条件はフューエルカット中でないという条件を含んでいる。従って、学習完了判定後のサブフィードバック制御条件は、学習完了判定前のサブフィードバック制御条件に事実上フューエルカット制御条件が成立していないという条件を付加したものとなっている。   In other words, in the above control device, the fuel cut control condition before the learning completion determination is actually a condition obtained by adding the condition that the learning is completed to the fuel cut control condition after the learning completion determination (FIG. 5). (See Step 510 and Step 560.) The sub-feedback control condition includes a condition that fuel cut is not being performed. Accordingly, the sub feedback control condition after the learning completion determination is obtained by adding a condition that the fuel cut control condition is not actually established to the sub feedback control condition before the learning completion determination.

そして、前記サブフィードバック量算出手段は、前記サブフィードバック制御条件が成立しているときにのみサブフィードバック量を算出するように構成され(図7のステップ705を参照。)、
前記学習手段は、前記サブフィードバック制御条件が成立しているときにのみ「前記学習及び前記サブフィードバック量の前記学習値に応じた補正」を行うように構成されている(図7のステップ705を参照。)。
The sub feedback amount calculating means is configured to calculate the sub feedback amount only when the sub feedback control condition is satisfied (see step 705 in FIG. 7).
The learning means is configured to perform “correction according to the learning value of the learning and the sub feedback amount” only when the sub feedback control condition is satisfied (step 705 in FIG. 7 is performed). reference.).

これによれば、学習完了前においては学習完了後のサブフィードバック制御条件(第2条件)よりも緩和されたサブフィードバック制御条件(第1条件)が事実上設定されるから、サブフィードバック制御が実行され易くなる。その結果、学習機会が増大するから、学習完了時期を早期化することができる。   According to this, the sub-feedback control is executed because the sub-feedback control condition (first condition) that is more relaxed than the sub-feedback control condition (second condition) after completion of learning is effectively set before learning is completed. It becomes easy to be done. As a result, learning opportunities increase, and the learning completion time can be advanced.

更に、この内燃機関の空燃比制御装置は、
前記学習完了判定手段によって前記学習が完了したと判定される前の期間においては所定のフューエルカット条件が成立した場合であっても前記機関への燃料の供給を停止するフューエルカット制御を実行せず、前記学習完了判定手段によって前記学習が完了したと判定された後の期間においては同フューエルカット条件が成立した場合に同フューエルカット制御を実行するフューエルカット制御手段を備える(図5のステップ510及びステップ560を参照。)。
Furthermore, the air-fuel ratio control apparatus for the internal combustion engine is
The fuel cut control for stopping the fuel supply to the engine is not executed even if a predetermined fuel cut condition is satisfied in a period before the learning completion determining means determines that the learning is completed. The fuel cut control means for executing the fuel cut control when the fuel cut condition is satisfied in a period after the learning completion determination means determines that the learning is completed (step 510 and FIG. 5). (See step 560.)

これによれば、学習完了前の期間においてフューエルカット制御が実行されず、更には、フューエルカット復帰後増量制御も実行されない。従って、学習の機会を増大することができる。また、学習完了後においてはフューエルカット制御が実行されるので触媒の保護及びエミッションの改善を図ることができる。   According to this, the fuel cut control is not executed in the period before the learning is completed, and further, the increase control after returning from the fuel cut is not executed. Accordingly, learning opportunities can be increased. Moreover, since fuel cut control is performed after completion of learning, it is possible to protect the catalyst and improve emissions.

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、上記制御装置は、目標筒内燃料供給量Fcr(k−N)から筒内燃料供給量Fc(k−N)を減じた値である筒内燃料供給量偏差DFcに基づいて基本燃料噴射量Fbaseを補正するメインフィードバック量DFiを算出していた。これに対し、フィードバック制御用空燃比abyfscと上流側目標空燃比abyfrとの空燃比差から基本燃料噴射量Fbaseを補正するメインフィードバック量を算出してもよい。   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, the control device performs basic fuel injection based on the in-cylinder fuel supply amount deviation DFc, which is a value obtained by subtracting the in-cylinder fuel supply amount Fc (k−N) from the target in-cylinder fuel supply amount Fcr (k−N). The main feedback amount DFi for correcting the amount Fbase has been calculated. On the other hand, the main feedback amount for correcting the basic fuel injection amount Fbase may be calculated from the air-fuel ratio difference between the feedback control air-fuel ratio abyfsc and the upstream target air-fuel ratio abyfr.

更に、上記制御装置のサブフィードバック制御は、下流側空燃比センサ67の出力値Voxsが下流側目標値Voxsrefに一致するように、上流側空燃比センサ66によって検出される空燃比abyfsを見かけ上補正するような態様であった(上記(1)式を参照。)。これに対し、サブフィードバック制御は、特開平6−010738号公報に開示されているように、上流側空燃比センサ66の出力値に基づいて作成される空燃比補正係数を下流側空燃比センサ67の出力値Voxsを比例積分して求めたサブフィードバック量に基づいて変更する態様であってもよい。   Further, the sub-feedback control of the control device apparently corrects the air-fuel ratio abyfs detected by the upstream air-fuel ratio sensor 66 so that the output value Voxs of the downstream air-fuel ratio sensor 67 matches the downstream target value Voxsref. (Refer to the above formula (1).) On the other hand, in the sub feedback control, as disclosed in JP-A-6-010738, the air-fuel ratio correction coefficient created based on the output value of the upstream air-fuel ratio sensor 66 is changed to the downstream air-fuel ratio sensor 67. The output value Voxs may be changed based on the sub-feedback amount obtained by proportional integration.

また、本発明による空燃比制御装置は、特開2007−77869号公報、特開2007−146661号公報及び特開2007−162565号公報等に開示されているように、上流側空燃比センサ66の出力値Vabyfsに基づいて得られる上流側空燃比abyfsと上流側目標空燃比abyfrとの差をハイパスフィルタ処理してメインフィードバック量KFmainを算出するとともに、下流側空燃比センサ67の出力値Voxsと下流側目標値Voxsrefとの偏差に対してローパスフィルタ処理を施した値を比例積分処理することによりサブフィードバック量Fisubを求めてもよい。この場合、下記(15)式に示したように、それらのフィードバック量を互いに独立させた形態にて基本燃料噴射量Fbaseの補正に用い、それにより、最終燃料噴射量Fiを求めるように構成されていても良い。
Fi=KFmain・Fbase+Fisub …(15)
In addition, the air-fuel ratio control apparatus according to the present invention includes an upstream air-fuel ratio sensor 66 as disclosed in JP 2007-77869 A, JP 2007-146661 A, JP 2007-162565 A, and the like. The difference between the upstream air-fuel ratio abyfs obtained based on the output value Vabyfs and the upstream target air-fuel ratio abyfr is high-pass filtered to calculate the main feedback amount KFmain, and the downstream air-fuel ratio sensor 67 output value Voxs and downstream The sub feedback amount Fisub may be obtained by performing proportional integration processing on a value obtained by performing low-pass filter processing on the deviation from the side target value Voxsref. In this case, as shown in the following equation (15), these feedback amounts are used to correct the basic fuel injection amount Fbase in a form independent of each other, thereby obtaining the final fuel injection amount Fi. May be.
Fi = KFmain · Fbase + Fisub (15)

更に、図8に示したルーチンは、サブフィードバック制御条件成立中(サブフィードバック量Vafsfbが更新されるサブフィードバック制御中)にのみ実行されるように構成されてもよい。また、図7のルーチンにおいて、ステップ720とステップ725との間に「学習完了フラグXGKの値が「0」であるか否か」を判定するステップを挿入し、学習完了フラグXGKの値が「0」である場合にのみステップ730乃至ステップ745に進んで学習値Vafsfbgの更新を行うように構成することもできる。即ち、学習完了フラグXGKの値が「1」に設定された時点以降、次に学習完了フラグXGKの値が「0」に設定されるまで、学習値Vafsfbgの更新は停止されてもよい。   Furthermore, the routine shown in FIG. 8 may be configured to be executed only when the sub feedback control condition is satisfied (during the sub feedback control in which the sub feedback amount Vafsfb is updated). Further, in the routine of FIG. 7, a step of determining whether “the value of the learning completion flag XGK is“ 0 ”” is inserted between step 720 and step 725, and the value of the learning completion flag XGK is “ It is also possible to configure so that the learning value Vafsfbg is updated by proceeding to Step 730 to Step 745 only when it is “0”. That is, after the time when the value of the learning completion flag XGK is set to “1”, the update of the learning value Vafsfbg may be stopped until the value of the learning completion flag XGK is next set to “0”.

加えて、上記実施形態に係る制御装置は、学習が完了したと判定された後の期間において下流側目標値Voxsrefを目標リッチ空燃比に相当する値Vrichに設定していた。これに代え、本発明は、触媒の排気浄化特性及び機関から排出されるガスの排気臭等を低減すること等を目的として、学習が完了したと判定された後の期間において、下流側目標値Voxsrefを理論空燃比よりもリーン側の目標リーン空燃比に相当する値に設定する装置にも適用され得る。即ち、本発明は、学習が完了したと判定された後の期間において下流側目標値Voxsrefを理論空燃比以外の空燃比である目標非理論空燃比に対応する値に設定する装置に適用される。   In addition, the control device according to the above embodiment sets the downstream target value Voxsref to a value Vrich corresponding to the target rich air-fuel ratio in a period after it is determined that learning is completed. Instead, the present invention aims to reduce the downstream target value in a period after the learning is determined to be complete for the purpose of reducing the exhaust gas purification characteristics of the catalyst and the exhaust odor of the gas discharged from the engine. The present invention can also be applied to a device that sets Voxsref to a value corresponding to a target lean air-fuel ratio that is leaner than the stoichiometric air-fuel ratio. That is, the present invention is applied to an apparatus that sets the downstream target value Voxsref to a value corresponding to a target non-stoichiometric air-fuel ratio that is an air-fuel ratio other than the stoichiometric air-fuel ratio in a period after it is determined that learning has been completed. .

また、本発明による制御装置は、例えば、図7のステップ725乃至ステップ745による学習値Vafsbfbgの変更及びサブフィードバック量Vafsfbの補正(即ち、学習)を、サブフィードバック制御条件が所定遅延時間Ta以上継続して成立している時点以降において行うように構成されることもできる。この場合、学習が完了したと判定される前には、学習が完了したと判定された後よりも、前記所定遅延時間Taを短い時間に設定することにより、学習機会(学習値Vafsbfbgを変更する機会)を増大することが望ましい。   Further, the control device according to the present invention, for example, continues the change of the learning value Vafsbfbg and the correction of the sub-feedback amount Vafsfb (that is, learning) in steps 725 to 745 in FIG. It is also possible to configure to be performed after the established time point. In this case, the learning opportunity (the learning value Vafsbfbg is changed by setting the predetermined delay time Ta to a time shorter than after the learning is determined to be completed before the learning is determined to be completed. It is desirable to increase opportunities.

本発明の実施形態に係る空燃比制御装置を適用した内燃機関の概略図である。1 is a schematic view of an internal combustion engine to which an air-fuel ratio control apparatus according to an embodiment of the present invention is applied. 空燃比と図1に示した上流側空燃比センサの出力値の関係を示したグラフである。2 is a graph showing a relationship between an air-fuel ratio and an output value of an upstream air-fuel ratio sensor shown in FIG. 空燃比と図1に示した下流側空燃比センサの出力値の関係を示したグラフである。2 is a graph showing a relationship between an air-fuel ratio and an output value of a downstream air-fuel ratio sensor shown in FIG. 図1に示した制御装置の作動を示すタイムチャートである。It is a time chart which shows the action | operation of the control apparatus shown in FIG. 図1に示したCPUが実行する燃料噴射制御ルーチンを示したフローチャートである。2 is a flowchart showing a fuel injection control routine executed by a CPU shown in FIG. 図1に示したCPUがメインフィードバック量を算出するために実行するルーチンを示したフローチャートである。2 is a flowchart showing a routine executed by the CPU shown in FIG. 1 to calculate a main feedback amount. 図1に示したCPUがサブフィードバック量及び学習値を算出するために実行するルーチンを示したフローチャートである。2 is a flowchart showing a routine executed by the CPU shown in FIG. 1 to calculate a sub feedback amount and a learning value. 図1に示したCPUが学習完了判定を行うために実行するルーチンを示したフローチャートである。It is the flowchart which showed the routine which CPU shown in FIG. 1 performs in order to perform learning completion determination.

符号の説明Explanation of symbols

10…内燃機関、20…シリンダブロック部、21…シリンダ、22…ピストン、25…燃焼室、30…シリンダヘッド部、31…吸気ポート、32…吸気弁、34…排気ポート、35…排気弁、37…点火プラグ、39…インジェクタ、40…吸気系統、41…吸気管、43…スロットルバルブ、50…排気系統、51…エキゾーストマニホールド、52…エキゾーストパイプ、53…上流側触媒、54…下流側触媒、61…熱線式エアフローメータ、66…上流側空燃比センサ、67…下流側空燃比センサ、70…電気制御装置、71…CPU、74…バックアップRAM。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Internal combustion engine, 20 ... Cylinder block part, 21 ... Cylinder, 22 ... Piston, 25 ... Combustion chamber, 30 ... Cylinder head part, 31 ... Intake port, 32 ... Intake valve, 34 ... Exhaust port, 35 ... Exhaust valve, 37 ... Spark plug, 39 ... Injector, 40 ... Intake system, 41 ... Intake pipe, 43 ... Throttle valve, 50 ... Exhaust system, 51 ... Exhaust manifold, 52 ... Exhaust pipe, 53 ... Upstream catalyst, 54 ... Downstream catalyst , 61 ... hot-wire air flow meter, 66 ... upstream air-fuel ratio sensor, 67 ... downstream air-fuel ratio sensor, 70 ... electric control device, 71 ... CPU, 74 ... backup RAM.

Claims (3)

内燃機関の排気通路に配設され、酸素を吸蔵する酸素吸蔵機能を備えた触媒と、
前記排気通路であって前記触媒よりも上流側の部位に配設されるとともに同配設された部位を流れるガスの空燃比に応じた出力値を出力する上流側空燃比センサと、
前記排気通路であって前記触媒よりも下流側の部位に配設されるとともに同配設された部位を流れるガスの空燃比に応じた出力値を出力する下流側空燃比センサと、
前記下流側空燃比センサの出力値をその目標値である下流側目標値に一致させるためのサブフィードバック量を算出するサブフィードバック量算出手段と、
前記下流側空燃比センサの出力値が前記下流側目標値を横切るように変化する毎に前記サブフィードバック量に含まれる定常成分に応じた値に基づいてサブフィードバック量の学習値を更新する学習を行うとともに同サブフィードバック量を同更新した学習値に応じて補正する学習手段と、
前記学習値の収束の程度を表す学習完了指標値を取得するとともに同学習完了指標値に基づいて前記学習が完了したか否かを判定する学習完了判定手段と、
前記上流側空燃比センサの出力値と前記補正されたサブフィードバック量と前記更新された学習値とに基づいて得られる空燃比をその目標値である上流側目標空燃比に一致させるように内燃機関に供給される混合気の空燃比を制御する空燃比フィードバック制御を実行する空燃比制御手段と、
を備えた内燃機関の空燃比制御装置であって、
前記学習完了判定手段によって前記学習が完了したと判定される前の期間において前記下流側目標値を理論空燃比に相当する値に設定するとともに、前記学習完了判定手段によって前記学習が完了したと判定された後の期間において前記下流側目標値を理論空燃比とは相違する空燃比である目標非理論空燃比に相当する値に設定する下流側目標値設定手段を備えた空燃比制御装置。
A catalyst provided in the exhaust passage of the internal combustion engine and having an oxygen storage function for storing oxygen ;
An upstream air-fuel ratio sensor that is disposed in a portion upstream of the catalyst in the exhaust passage and outputs an output value corresponding to the air-fuel ratio of the gas flowing through the disposed portion;
A downstream air-fuel ratio sensor that is disposed in a portion downstream of the catalyst in the exhaust passage and outputs an output value corresponding to the air-fuel ratio of the gas flowing through the disposed portion;
Sub-feedback amount calculating means for calculating a sub-feedback amount for matching the output value of the downstream air-fuel ratio sensor with the downstream target value that is the target value;
Learning to update the learning value of the sub-feedback amount based on the value corresponding to the steady component included in the sub-feedback amount every time the output value of the downstream air-fuel ratio sensor changes so as to cross the downstream target value. Learning means for performing and correcting the sub feedback amount according to the updated learning value,
Learning completion determination means for acquiring a learning completion index value representing a degree of convergence of the learning value and determining whether the learning is completed based on the learning completion index value;
The internal combustion engine so that the air-fuel ratio obtained based on the output value of the upstream air-fuel ratio sensor, the corrected sub-feedback amount, and the updated learned value matches the upstream target air-fuel ratio that is the target value. Air-fuel ratio control means for performing air-fuel ratio feedback control for controlling the air-fuel ratio of the air-fuel mixture supplied to
An air-fuel ratio control apparatus for an internal combustion engine comprising:
The downstream target value is set to a value corresponding to the theoretical air-fuel ratio in a period before the learning completion determination unit determines that the learning is completed, and the learning completion determination unit determines that the learning is completed. An air-fuel ratio control device comprising downstream target value setting means for setting the downstream target value to a value corresponding to a target non-stoichiometric air-fuel ratio that is an air-fuel ratio different from the stoichiometric air-fuel ratio in a period after the operation.
請求項1に記載の内燃機関の空燃比制御装置において、
前記学習完了判定手段は、
前記下流側空燃比センサの出力値が理論空燃比に相当する値を横切るように変化する回数である反転回数を前記学習完了指標値として取得するとともに、同取得した反転回数が所定の閾値回数以上となったと判定したとき前記学習が完了したと判定するように構成された空燃比制御装置。
The air-fuel ratio control apparatus for an internal combustion engine according to claim 1,
The learning completion judging means
The number of inversions, which is the number of times the output value of the downstream air-fuel ratio sensor changes so as to cross a value corresponding to the theoretical air-fuel ratio, is acquired as the learning completion index value, and the acquired number of inversions is equal to or greater than a predetermined threshold number of times. An air-fuel ratio control apparatus configured to determine that the learning has been completed when it is determined that the learning is completed.
請求項1又は請求項2に記載の内燃機関の空燃比制御装置において、
前記サブフィードバック量算出手段は、
前記学習完了判定手段によって前記学習が完了したと判定されたとき前記学習値を理論空燃比と前記目標非理論空燃比との差に応じた量だけ補正するように構成された空燃比制御装置。
The air-fuel ratio control apparatus for an internal combustion engine according to claim 1 or 2,
The sub feedback amount calculating means includes
An air-fuel ratio control apparatus configured to correct the learning value by an amount corresponding to a difference between the theoretical air-fuel ratio and the target non-stoichiometric air-fuel ratio when the learning completion determining means determines that the learning is completed.
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