JP5565269B2 - Exhaust gas sensor signal processing device - Google Patents

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Description

この発明は、排気ガスセンサの信号処理装置に関する。   The present invention relates to a signal processing device for an exhaust gas sensor.

従来、例えば、特開2010−38794号公報に開示されているように、排気脈動の影響度に応じて排気ガスセンサの出力を補正する排気ガスセンサの信号処理装置が知られている。上記公報にかかる排気ガスセンサの信号処理装置は、内燃機関の排気通路における排気脈動の影響度を判定し、その判定結果に基づいてセンサ出力のなまし演算の実施態様(具体的には、演算内容の変更や、なまし演算の実行と停止)を変更している。   2. Description of the Related Art Conventionally, as disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2010-38794, an exhaust gas sensor signal processing apparatus that corrects the output of an exhaust gas sensor in accordance with the degree of influence of exhaust pulsation is known. An exhaust gas sensor signal processing device according to the above publication determines an influence degree of exhaust pulsation in an exhaust passage of an internal combustion engine, and an embodiment of sensor output smoothing calculation based on the determination result (specifically, calculation contents) And the execution and stop of smoothing calculation).

排気通路内における排気圧力の変動(排気脈動)は、排気ガスセンサ(具体的には、例えば、空燃比センサ)の出力値の変動を生じさせる。このような排気脈動の影響に対して、いわゆる「なまし演算」を行う技術が知られている。なまし演算は、移動平均処理を求めるように時系列データを平均化する演算処理であり、出力変化を時間方向に平滑化することができる。   Variations in exhaust pressure (exhaust pulsation) in the exhaust passage cause variations in the output value of an exhaust gas sensor (specifically, for example, an air-fuel ratio sensor). A technique for performing so-called “smoothing calculation” against the influence of such exhaust pulsation is known. The annealing calculation is an arithmetic process that averages time-series data so as to obtain a moving average process, and the output change can be smoothed in the time direction.

なまし演算は、排気脈動の影響を抑制できる一方で、移動平均処理を行うことから実際のガス雰囲気の変化に対する応答性が低くなる。この点に関し、上記公報においては、排気通路内の圧力変動が排気ガスセンサ出力に及ぼす影響は一定でなく、ガス雰囲気や内燃機関の運転状態等に応じて大小変化することが着目されている。上記公報では、排気通路内の圧力変動による影響度が判定され、その判定結果に基づいてなまし演算の実施態様が変更されている。これにより、ガス雰囲気の圧力変動により生じるセンサ出力変動低減と同センサ出力の応答性確保の両立が図られている。   While the annealing calculation can suppress the influence of exhaust pulsation, since the moving average process is performed, the response to an actual change in the gas atmosphere is lowered. In this regard, in the above publication, attention is paid to the fact that the influence of the pressure fluctuation in the exhaust passage on the exhaust gas sensor output is not constant, but changes depending on the gas atmosphere, the operating state of the internal combustion engine, and the like. In the above publication, the degree of influence due to pressure fluctuation in the exhaust passage is determined, and the mode of the smoothing calculation is changed based on the determination result. As a result, both reduction of sensor output fluctuation caused by pressure fluctuation of the gas atmosphere and securing of responsiveness of the sensor output are achieved.

特開2010−38794号公報JP 2010-38794 A 特開2004−150379号公報JP 2004-150379 A

上記従来技術にかかる上記公報においては、センサ出力への排気通路内の圧力変動による影響度が、(1)排気通路内のガス雰囲気、(2)内燃機関の回転速度、(3)排気通路内の圧力変化率のそれぞれの事項により変動するという説明がなされている。上記従来技術にかかる排気ガスセンサの信号処理装置では、上記の(1)〜(3)の事項に基づいて、例えば当該公報の段落0017等にもあるように、脈動の影響度が小さいと判定したときはなまし演算を実施しない(若しくはなまし演算のなまし率を小さくする)という措置をとっている。   In the above-mentioned publication relating to the above-mentioned prior art, the degree of influence of pressure fluctuation in the exhaust passage on the sensor output is (1) the gas atmosphere in the exhaust passage, (2) the rotational speed of the internal combustion engine, and (3) the inside of the exhaust passage. It is explained that it fluctuates according to each item of the pressure change rate. In the signal processing device for an exhaust gas sensor according to the above-described conventional technology, it is determined that the influence degree of pulsation is small, as described in paragraph 0017 of the publication, based on the matters (1) to (3) above. Sometimes, measures are taken not to perform the annealing calculation (or to reduce the annealing rate of the annealing calculation).

しかしながら、上記従来の技術は、排気脈動が実際に排気ガスセンサ出力へと及ぼす影響度合(排気ガスセンサの出力変動への寄与)がどの程度に大きいのかや、内燃機関の運転状態によってその寄与がどれくらい変化するのかといった事項をセンサ出力の補正内容に正確に加味するまでには至っていない。この点に関し、排気脈動の影響を抑制して排気ガスのセンシングを正確に行う観点からいまだ改善の余地が残されていた。   However, in the above conventional technology, how much the exhaust pulsation actually affects the exhaust gas sensor output (contribution to exhaust gas sensor output fluctuation) and how much the contribution varies depending on the operating state of the internal combustion engine. It has not yet been possible to accurately add the matter of whether to do so to the correction contents of the sensor output. In this regard, there is still room for improvement from the viewpoint of accurately sensing exhaust gas while suppressing the influence of exhaust pulsation.

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、排気ガスセンサ出力に対する排気脈動の影響度を加味した上で排気ガスセンサの出力値の補正をすることができる排気ガスセンサの信号処理装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made in order to solve the above-described problems. The exhaust gas sensor signal processing is capable of correcting the output value of the exhaust gas sensor in consideration of the influence of exhaust pulsation on the exhaust gas sensor output. An object is to provide an apparatus.

第1の発明は、上記の目的を達成するため、排気ガスセンサの信号処理装置であって、
内燃機関の排気通路に備えられた排気ガスセンサの出力を取得する出力取得手段と、
排気の脈動による前記排気ガスセンサの前記出力の振動波形における振幅の大きさに基づいて求めた前記排気ガスセンサへの前記脈動の影響の大きさを表す値である脈動影響値に基づいて、前記排気ガスセンサの出力値の補正をする補正手段と、
を備え
前記内燃機関は、複数の気筒を有し、
前記排気ガスセンサの出力に基づいて、前記複数の気筒の間で空燃比のバラツキを検出する検出手段と、
前記検出手段による前記バラツキの検出の有無または前記バラツキの程度に基づいて、前記排気ガスセンサの前記出力値に対する前記補正手段の前記補正の量または内容を変更する補正内容変更手段と、
をさらに備えることを特徴とする。
In order to achieve the above object, a first invention is a signal processing device for an exhaust gas sensor,
Output acquisition means for acquiring an output of an exhaust gas sensor provided in an exhaust passage of the internal combustion engine;
The exhaust gas sensor based on a pulsation influence value, which is a value representing the magnitude of the influence of the pulsation on the exhaust gas sensor, obtained based on the magnitude of the amplitude in the vibration waveform of the output of the exhaust gas sensor due to exhaust pulsation Correction means for correcting the output value of
Equipped with a,
The internal combustion engine has a plurality of cylinders,
Detection means for detecting variations in the air-fuel ratio among the plurality of cylinders based on the output of the exhaust gas sensor;
Correction content changing means for changing the correction amount or content of the correction means for the output value of the exhaust gas sensor based on whether or not the variation is detected by the detection means or the degree of the variation;
Further comprising wherein the Rukoto a.

また、第2の発明は、第1の発明において、
前記内燃機関は、複数の気筒を有し、
前記補正手段は、
前記排気ガスセンサの前記出力の前記振動波形のなかの前記複数の気筒のそれぞれの燃焼に応じた前記排気ガスセンサの出力値である気筒別出力値を取得する気筒別出力値取得手段と、
前記排気ガスセンサの前記出力の前記振動波形の振幅の中心に対する前記複数の気筒それぞれの前記気筒別出力値の偏差の量を前記内燃機関の気筒の数に応じて平均した値を、前記振動波形の前記振幅として算出する振幅算出手段と、
前記振幅算出手段で前記振幅として算出した前記値を前記脈動影響値として扱って、前記排気ガスセンサの出力値の補正をする手段と、
を含むことを特徴とする。
The second invention is the first invention, wherein
The internal combustion engine has a plurality of cylinders,
The correction means includes
Cylinder output value acquisition means for acquiring a cylinder specific output value that is an output value of the exhaust gas sensor according to combustion of each of the plurality of cylinders in the vibration waveform of the output of the exhaust gas sensor;
A value obtained by averaging the deviation amount of the output value of each cylinder of the plurality of cylinders with respect to the center of the amplitude of the vibration waveform of the output of the exhaust gas sensor according to the number of cylinders of the internal combustion engine. An amplitude calculating means for calculating the amplitude;
Means for treating the value calculated as the amplitude by the amplitude calculating means as the pulsation influence value and correcting the output value of the exhaust gas sensor;
It is characterized by including.

また、第3の発明は、第1または第2の発明において、
前記補正手段は、
排気の脈動による前記排気ガスセンサの前記出力の前記振動波形における前記振幅の大きさを求める振幅取得手段と、
前記振幅取得手段で求めた前記振幅の前記大きさに基づいて所定の周期で前記脈動影響値または当該脈動影響値に基づいて補正を行う際の補正量を更新する学習手段と、
を含むことを特徴とする。
The third invention is the first or second invention, wherein
The correction means includes
Amplitude acquisition means for determining the amplitude of the vibration waveform of the output of the exhaust gas sensor due to exhaust pulsation;
Learning means for updating the pulsation influence value or a correction amount when performing correction based on the pulsation influence value at a predetermined period based on the magnitude of the amplitude obtained by the amplitude acquisition means;
It is characterized by including.

また、第の発明は、第1〜3の発明のいずれか1つにおいて、
前記補正手段は、
前記脈動影響値に応じて前記排気ガスセンサの出力変化を時間方向に平滑化することにより求めた値を、今回の補正後出力値として算出する第1補正手段と、
前記第1補正手段による平滑化の程度よりも前記脈動影響値に応じた平滑化の程度を小さくするように前記排気ガスセンサの出力変化を時間方向に平滑化することにより求めた値を、今回の補正後出力値として算出する第2補正手段と、
を含み、
前記補正内容変更手段は、
前記検出手段による前記バラツキの検出の有無または前記バラツキの程度に基づいて、前記バラツキが相対的に小さい場合には前記第1補正手段によって前記排気ガスセンサの前記出力値の補正をし、前記バラツキが相対的に大きい場合には前記第2補正手段によって前記排気ガスセンサの前記出力値の補正をするように、前記第1補正手段と前記第2補正手段を選択的に実行する手段を、含むことを特徴とする。
Moreover, 4th invention is any one of 1st- 3rd invention,
The correction means includes
A first correction means for calculating a value obtained by smoothing an output change of the exhaust gas sensor in a time direction according to the pulsation influence value as a current output value after correction;
The value obtained by smoothing the output change of the exhaust gas sensor in the time direction so as to make the degree of smoothing according to the pulsation influence value smaller than the degree of smoothing by the first correcting means is Second correcting means for calculating the corrected output value;
Including
The correction content changing means includes
If the variation is relatively small based on whether or not the variation is detected by the detection unit, the output value of the exhaust gas sensor is corrected by the first correction unit when the variation is relatively small. Means for selectively executing the first correction means and the second correction means so that the output value of the exhaust gas sensor is corrected by the second correction means when the second correction means is relatively large. Features.

また、第の発明は、第1〜4の発明のいずれか1つにおいて、
前記補正内容変更手段は、前記検出手段による前記バラツキの検出の有無または前記バラツキの程度に基づいて、前記補正手段の前記補正の実行と停止を切り換える切換手段を含むことを特徴とする。
Moreover, 5th invention is based on any one of 1st- 4th invention,
The correction content changing means includes switching means for switching execution and stop of the correction of the correction means based on whether or not the variation is detected by the detection means or the degree of the variation.

また、第の発明は、第1〜5の発明のいずれか1つにおいて、
前記検出手段は、
前記排気ガスセンサの前記振動波形における最大値または/および最小値の発現順序に基づいて、前記複数の気筒の間での空燃比のバラツキ異常の有無を判定する第1判定手段と、
前記排気ガスセンサの前記振動波形における最大値または/および最小値と、前記脈動影響値により決まる前記排気ガスセンサの脈動の大きさと、の比較に基づいて、前記複数の気筒の間での空燃比のバラツキ異常の有無を判定する第2判定手段と、
前記排気ガスセンサの出力値が所定の正常時波形の特性に従っているか否かに基づいて、前記複数の気筒の間での空燃比のバラツキ異常の有無を判定する第3判定手段と、
前記排気ガスセンサの前記振動波形における最大値、最小値のバラツキに基づいて、前記複数の気筒の間での空燃比のバラツキ異常の有無を判定する第4判定手段と、
のうち少なくとも1つの手段を含むことを特徴とする。
Moreover, 6th invention in any one of 1-5 invention,
The detection means includes
First determination means for determining presence / absence of abnormality in air-fuel ratio variation among the plurality of cylinders based on the order of expression of the maximum value and / or minimum value in the vibration waveform of the exhaust gas sensor;
Based on a comparison between the maximum value or / and minimum value of the vibration waveform of the exhaust gas sensor and the magnitude of pulsation of the exhaust gas sensor determined by the pulsation influence value, variations in the air-fuel ratio among the plurality of cylinders Second determination means for determining presence or absence of abnormality;
Third determination means for determining whether there is an abnormality in air-fuel ratio variation among the plurality of cylinders based on whether an output value of the exhaust gas sensor is in accordance with a characteristic of a predetermined normal waveform;
Fourth determination means for determining presence / absence of an abnormality in air-fuel ratio variation among the plurality of cylinders based on variations in maximum and minimum values in the vibration waveform of the exhaust gas sensor;
Including at least one means.

第1の発明によれば、排気の脈動による排気ガスセンサ出力の振動波形における振幅の大きさを排気ガスセンサが受ける脈動の影響の大きさとして取り扱うことにより、排気ガスセンサ出力に対する排気脈動の影響度を加味した上で排気ガスセンサの出力値の補正をすることができる。さらに、複数気筒内燃機関において気筒間での空燃比のバラツキの程度に応じて、排気ガスセンサの出力値の補正の度合を変更することができる。気筒間空燃比のバラツキ異常(いわゆるインバランス)が生じると、正常時とは排気ガスセンサの出力の表れ方が異なってくる。第1の発明によれば、正常時と同じ補正をすることで却って排気ガスセンサによる検出精度が低下してしまうことを、抑制することができる。 According to the first aspect of the invention, the magnitude of the amplitude in the vibration waveform of the exhaust gas sensor output due to the exhaust pulsation is handled as the magnitude of the influence of the pulsation received by the exhaust gas sensor, thereby taking into account the degree of influence of the exhaust pulsation on the exhaust gas sensor output. In addition, the output value of the exhaust gas sensor can be corrected. Furthermore, in the multiple cylinder internal combustion engine, the degree of correction of the output value of the exhaust gas sensor can be changed according to the degree of variation in the air-fuel ratio between the cylinders. When the variation in the air-fuel ratio between cylinders (so-called imbalance) occurs, the output of the exhaust gas sensor differs from the normal state. According to the first invention, it is possible to prevent the detection accuracy of the exhaust gas sensor from deteriorating by making the same correction as in the normal state.

第2の発明によれば、複数気筒内燃機関における気筒ごとの空燃比の違いから排気ガスセンサ出力値の振幅が変化することを考慮に入れることにより、複数気筒内燃機関において、第1の発明における排気ガスセンサへの排気脈動の影響の補正を正確に行うことができる。   According to the second invention, the exhaust gas sensor output value in the multi-cylinder internal combustion engine is taken into account in the multi-cylinder internal combustion engine by taking into account that the amplitude of the exhaust gas sensor output value changes due to the difference in air-fuel ratio among the cylinders in the multi-cylinder internal combustion engine. It is possible to accurately correct the influence of exhaust pulsation on the gas sensor.

第3の発明によれば、学習手段により内燃機関の状態にあわせて脈動影響値を更新することができるので、現在の内燃機関の状態に即して排気ガスセンサ出力に対する排気脈動の影響度を加味することができる。   According to the third invention, since the pulsation influence value can be updated by the learning means in accordance with the state of the internal combustion engine, the degree of influence of the exhaust pulsation on the exhaust gas sensor output is considered in accordance with the current state of the internal combustion engine. can do.

の発明によれば、排気ガスセンサの出力値の補正を行うにあたり、複数気筒内燃機関において気筒間での空燃比のバラツキの程度に応じて、相対的に大きな度合の補正と相対的に小さな度合の補正とを選択的に実行することができる。 According to the fourth aspect of the invention, when correcting the output value of the exhaust gas sensor, the correction of the relatively large degree and the relatively small value are performed in accordance with the degree of variation of the air-fuel ratio among the cylinders in the multiple cylinder internal combustion engine. The degree correction can be selectively executed.

の発明によれば、複数気筒内燃機関において気筒間での空燃比のバラツキの程度に応じて、排気ガスセンサの出力値の補正の実行と停止を切り換えることができる。これにより、気筒間空燃比バラツキが問題となるような状況下では、補正自体を禁止し、排気ガスセンサによる検出精度が低下してしまうことを確実に抑制することができる。 According to the fifth aspect of the present invention, it is possible to switch between execution and stop of correction of the output value of the exhaust gas sensor in accordance with the degree of variation in the air-fuel ratio between the cylinders in the multi-cylinder internal combustion engine. Thereby, under the situation where the variation in the air-fuel ratio between the cylinders becomes a problem, the correction itself can be prohibited, and the detection accuracy by the exhaust gas sensor can be surely suppressed.

の発明によれば、排気ガスセンサの出力を利用して、気筒間空燃比バラツキ異常を精度良く判定することができる。 According to the sixth aspect of the invention, it is possible to accurately determine an abnormality in the air-fuel ratio variation between the cylinders using the output of the exhaust gas sensor.

本発明の実施の形態1にかかる排気ガスセンサの信号処理装置およびこれが適用される内燃機関システムを説明するための全体構成図である。1 is an overall configuration diagram for explaining an exhaust gas sensor signal processing device according to a first embodiment of the present invention and an internal combustion engine system to which the signal processing device is applied; FIG. 本発明の実施の形態1にかかる排気ガスセンサの信号処理装置の動作について説明するための図である。It is a figure for demonstrating operation | movement of the signal processing apparatus of the exhaust gas sensor concerning Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1にかかる排気ガスセンサの信号処理装置の動作について説明するための図である。It is a figure for demonstrating operation | movement of the signal processing apparatus of the exhaust gas sensor concerning Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1においてECUが実行するルーチンのフローチャートである。It is a flowchart of the routine which ECU performs in Embodiment 1 of this invention. 実施の形態2にかかる排気ガスセンサの信号処理装置の動作について説明するための図である。FIG. 10 is a diagram for explaining the operation of the signal processing device for the exhaust gas sensor according to the second embodiment. 本発明の実施の形態2においてECUが実行するルーチンのフローチャートである。It is a flowchart of the routine which ECU performs in Embodiment 2 of this invention.

実施の形態1.
[実施の形態1の構成]
図1は、本発明の実施の形態1にかかる排気ガスセンサの信号処理装置およびこれが適用される内燃機関システムを説明するための全体構成図である。本実施形態にかかる排気ガスセンサの信号処理装置は、例えば車両等の移動体が有する内燃機関に搭載される。この車両等の種類は特に限定は無く、FFV(Flexible Fuel Vehicle)やハイブリッド車両における内燃機関に対して本実施形態にかかる排気ガスセンサの信号処理装置を適用しても良い。
Embodiment 1 FIG.
[Configuration of Embodiment 1]
FIG. 1 is an overall configuration diagram for explaining an exhaust gas sensor signal processing device according to a first embodiment of the present invention and an internal combustion engine system to which the signal processing device is applied. The exhaust gas sensor signal processing apparatus according to this embodiment is mounted on an internal combustion engine of a moving body such as a vehicle. The type of the vehicle or the like is not particularly limited, and the signal processing apparatus for the exhaust gas sensor according to the present embodiment may be applied to an internal combustion engine in an FFV (Flexible Fuel Vehicle) or a hybrid vehicle.

図1には、符号10が指し示すように、内燃機関(以下、エンジン10)が示されている。エンジン10の各気筒には、ピストン12により燃焼室14が形成されており、ピストン12は、エンジンのクランク軸16に連結されている。また、エンジン10は、各気筒に吸入空気を吸込む吸気通路18と、各気筒から排気ガスが排出される排気通路20とを備えている。なお、図1ではエンジン10の1つの気筒のみを示しているが、本実施形態ではエンジン10は複数の気筒を有するものとする。   In FIG. 1, an internal combustion engine (hereinafter, engine 10) is shown as indicated by reference numeral 10. In each cylinder of the engine 10, a combustion chamber 14 is formed by a piston 12, and the piston 12 is connected to a crankshaft 16 of the engine. The engine 10 also includes an intake passage 18 that sucks intake air into each cylinder, and an exhaust passage 20 through which exhaust gas is discharged from each cylinder. In FIG. 1, only one cylinder of the engine 10 is shown, but in this embodiment, the engine 10 has a plurality of cylinders.

吸気通路18には、アクセル開度等に基いて吸入空気量を調整する電子制御式のスロットルバルブ22が設けられている。一方、排気通路20には、排気ガスを浄化する触媒24が設けられている。また、各気筒には、吸気ポートに燃料を噴射する吸気ポート噴射弁26と、筒内の混合気に点火する点火プラグ30と、吸気ポートを筒内に対して開,閉する吸気バルブ32と、排気ポートを筒内に対して開,閉する排気バルブ34とが設けられている。   The intake passage 18 is provided with an electronically controlled throttle valve 22 that adjusts the intake air amount based on the accelerator opening and the like. On the other hand, the exhaust passage 20 is provided with a catalyst 24 for purifying the exhaust gas. Each cylinder has an intake port injection valve 26 for injecting fuel into the intake port, an ignition plug 30 for igniting an air-fuel mixture in the cylinder, and an intake valve 32 for opening and closing the intake port with respect to the cylinder. An exhaust valve 34 that opens and closes the exhaust port with respect to the inside of the cylinder is provided.

さらに、本実施の形態のシステムは、クランク角センサ36、エアフローセンサ38、空燃比センサ40等を含むセンサ系統と、エンジン10の運転状態を制御するECU(Electronic Control Unit)50とを備えている。まず、センサ系統について説明すると、クランク角センサ36は、クランク軸16の回転に同期した信号を出力するもので、エアフローセンサ38は吸入空気量を検出する。空燃比センサ40は、触媒24の上流側で排気空燃比を検出する排気ガスセンサである。本実施形態では、空燃比センサ40は、所定気孔率を有する所定厚さの拡散層を備えた限界電流式の空燃比センサである。   Furthermore, the system according to the present embodiment includes a sensor system including a crank angle sensor 36, an air flow sensor 38, an air-fuel ratio sensor 40, and the like, and an ECU (Electronic Control Unit) 50 that controls the operating state of the engine 10. . First, the sensor system will be described. The crank angle sensor 36 outputs a signal synchronized with the rotation of the crankshaft 16, and the air flow sensor 38 detects the intake air amount. The air-fuel ratio sensor 40 is an exhaust gas sensor that detects the exhaust air-fuel ratio upstream of the catalyst 24. In the present embodiment, the air-fuel ratio sensor 40 is a limiting current type air-fuel ratio sensor including a diffusion layer having a predetermined thickness and having a predetermined porosity.

センサ系統には、上述したセンサ36〜44に加えて、エンジン10及びこれを搭載した車両の制御に必要な各種のセンサ(例えばエンジンの冷却水温を検出する水温センサ、アクセル開度を検出するアクセル開度センサ等)が含まれており、これらのセンサはECU50の入力側に接続されている。また、ECU50の出力側には、スロットルバルブ22、噴射弁26、点火プラグ30等を含む各種のアクチュエータが接続されている。   In the sensor system, in addition to the sensors 36 to 44 described above, various sensors (for example, a water temperature sensor for detecting the cooling water temperature of the engine, an accelerator for detecting the accelerator opening degree) required for controlling the engine 10 and the vehicle on which the engine 10 is mounted. Opening sensors, etc.), and these sensors are connected to the input side of the ECU 50. Various actuators including a throttle valve 22, an injection valve 26, a spark plug 30, and the like are connected to the output side of the ECU 50.

ECU50は、エンジンの運転情報をセンサ系統により検出しつつ、各アクチュエータを駆動し、運転制御を実行する。具体的には、クランク角センサ36の出力に基いてエンジン回転数とクランク角とを検出し、エアフローセンサ38の出力に基いて吸入空気量を算出する。また、吸入空気量、エンジン回転数等に基いてエンジンの負荷を算出し、クランク角に基いて燃料噴射時期等を決定する。さらに、吸入空気量、負荷等に基いて燃料噴射量を算出する。そして、燃料噴射時期が到来したときに噴射弁26を駆動し、点火プラグ30を駆動する。このようにしてEFI(Electronic Fuel Injection)制御を実行することにより、筒内で混合気を燃焼させエンジンを運転することができる。また、ECU50は、空燃比センサ40の出力に基いて空燃比を目標空燃比に制御する空燃比フィードバック制御を実行する。   The ECU 50 detects the engine operation information by the sensor system and drives each actuator to execute the operation control. Specifically, the engine speed and the crank angle are detected based on the output of the crank angle sensor 36, and the intake air amount is calculated based on the output of the air flow sensor 38. Further, the engine load is calculated based on the intake air amount, the engine speed, and the like, and the fuel injection timing is determined based on the crank angle. Further, the fuel injection amount is calculated based on the intake air amount, the load, and the like. When the fuel injection timing comes, the injection valve 26 is driven, and the spark plug 30 is driven. By executing EFI (Electronic Fuel Injection) control in this way, the engine can be operated by burning the air-fuel mixture in the cylinder. Further, the ECU 50 executes air-fuel ratio feedback control for controlling the air-fuel ratio to the target air-fuel ratio based on the output of the air-fuel ratio sensor 40.

[実施の形態1の動作]
図2および図3は、本発明の実施の形態1にかかる排気ガスセンサの信号処理装置の動作について説明するための図である。
[Operation of Embodiment 1]
2 and 3 are diagrams for explaining the operation of the signal processing apparatus for the exhaust gas sensor according to the first embodiment of the present invention.

(脈動影響補正後の補正A/Fの算出)
図2は、1サイクル内において、空燃比センサ40の出力がクランク角CAの増大に伴って経時的に振動する様子を示す図である。なお、クランク角CAは、720°で一周期を迎えるものとする。図2において矢印で示すように、本実施形態では、空燃比センサ40の振動波形における振幅を脈動影響値Aと考える。
実施の形態1では、各運転条件での脈動に応じて、脈動の影響を補正する。すなわち、内燃機関の運転領域が低回転高負荷であるほど、サイクル内の脈動影響が大きくなる。そこで、回転数および吸入空気量(負荷)に基づいて、脈動影響を排除するように空燃比センサ40の出力値を補正する。
(Calculation of correction A / F after pulsation effect correction)
FIG. 2 is a diagram showing how the output of the air-fuel ratio sensor 40 oscillates with time as the crank angle CA increases within one cycle. It is assumed that the crank angle CA reaches one cycle at 720 °. In the present embodiment, the amplitude in the vibration waveform of the air-fuel ratio sensor 40 is considered as a pulsation influence value A as indicated by an arrow in FIG.
In the first embodiment, the influence of pulsation is corrected according to the pulsation under each operating condition. That is, the pulsation effect in the cycle becomes larger as the operating range of the internal combustion engine is lower and the higher the load. Therefore, the output value of the air-fuel ratio sensor 40 is corrected based on the rotational speed and the intake air amount (load) so as to eliminate the pulsation effect.

実施の形態1では、ECU50が、下記の式(1)に従って、空燃比センサ40に基づく脈動影響補正後の空燃比である補正A/F(n)を算出する。
補正A/F(n) = output(n−1) + (1/A´)×(output(n)−output(n−1)) ・・・(1)
ECU50は、この補正A/F(n)を用いて、EFI制御を行う。
ここで、output(n)とは、nサイクルつまり今回のサイクルにおける出力値であり、output(n−1)とは、n−1サイクルつまり前回のサイクルにおける出力値であるものとする。上記の式において、A´は、脈動影響値Aをセンサ出力の補正に反映させるために導入した値(以下、「脈動影響補正量」)である。このA´はエンジン10の運転条件に応じて与えられる数値である。A´は、例えば、内燃機関の運転領域が低回転高負荷であるほどサイクル内の脈動影響が大きくなることに対応させて、エンジン10が低回転高負荷であるほど大きな値としてマップや数式で規定しておくことができる。そして、ECU50が、クランク角センサ36やエアフローセンサ38の出力に基づき回転数や負荷を検出して、現在の運転条件に応じたA´を取得しても良い。
In the first embodiment, the ECU 50 calculates a correction A / F (n), which is an air-fuel ratio after pulsation effect correction based on the air-fuel ratio sensor 40, according to the following equation (1).
Correction A / F (n) = output (n−1) + (1 / A ′) × (output (n) −output (n−1)) (1)
The ECU 50 performs EFI control using the correction A / F (n).
Here, output (n) is an output value in n cycles, that is, the current cycle, and output (n−1) is an output value in n−1 cycles, that is, the previous cycle. In the above equation, A ′ is a value introduced to reflect the pulsation influence value A in the correction of the sensor output (hereinafter, “pulsation influence correction amount”). This A ′ is a numerical value given according to the operating conditions of the engine 10. For example, A ′ corresponds to the fact that the pulsation effect in the cycle becomes larger as the operating range of the internal combustion engine is lower and the load is higher. It can be prescribed. Then, the ECU 50 may detect the rotational speed and the load based on the outputs of the crank angle sensor 36 and the air flow sensor 38 and acquire A ′ according to the current operating conditions.

(補正量学習)
図4は、実施の形態1にかかる排気ガスセンサの信号処理装置における脈動影響補正量の学習動作を説明するための図である。
同じ仕様の空燃比センサであっても、厳密にはその特性が完全に同一ではなく、個体ごとに特性に若干のずれを含んでいる。このため、実際にエンジン10に適用するにあたっては、個体ごとに脈動影響を把握、学習することが好ましい。そこで、実施の形態1では、脈動が既知である運転条件において、各空燃比センサ40の脈動影響を把握し、学習することにした。なお、ここでいう各空燃比センサ40の意義は、1つの内燃機関に複数の空燃比センサ40が搭載される際の個々の空燃比センサ40を対比する意味や、1つの内燃機関に1つの空燃比センサ40が搭載される際における異なる内燃機関の間でそれぞれの空燃比センサ40を対比する意味を含む。
(Correction amount learning)
FIG. 4 is a diagram for explaining the learning operation of the pulsation effect correction amount in the signal processing apparatus for the exhaust gas sensor according to the first embodiment.
Strictly speaking, even if the air-fuel ratio sensors have the same specifications, the characteristics are not completely the same, and there is a slight deviation in the characteristics for each individual. For this reason, when actually applying to the engine 10, it is preferable to grasp and learn the pulsation effect for each individual. Therefore, in the first embodiment, the pulsation effect of each air-fuel ratio sensor 40 is grasped and learned under the operating condition where the pulsation is known. The significance of each air-fuel ratio sensor 40 here is to compare the individual air-fuel ratio sensors 40 when a plurality of air-fuel ratio sensors 40 are mounted on one internal combustion engine, or to one internal combustion engine. It includes the meaning of comparing each air-fuel ratio sensor 40 between different internal combustion engines when the air-fuel ratio sensor 40 is mounted.

実施の形態1では、フューエルカット(F/C)に代表される安定した運転条件におけるセンサ出力に基づいて、センサ個体間の脈動影響を把握する。なお、アイドル運転時などの運転条件や、排気バルブタイミング変更、気筒停止、圧縮比変更などの措置により、強制的に所望の脈動変化を与えても良い。   In the first embodiment, the influence of pulsation between individual sensors is grasped based on the sensor output under stable operating conditions represented by fuel cut (F / C). It should be noted that a desired pulsation change may be forcibly given by operating conditions such as idle operation, or by measures such as changing the exhaust valve timing, stopping the cylinder, or changing the compression ratio.

実施の形態1では、ECU50が、下記の式(2)に従って、脈動影響値Aを算出する。
A = Σ|(取得値−平均値)|/2m ・・・(2)
ただし、上記の式の右辺の書く文字、記号は、下記の意味である。
mは、空燃比センサ40あたりの気筒数を示す値である。
「取得値」とは、クランクアングル720°/m毎に、空燃比センサ40の出力の最大値と最小値を取得することにより得たその最大値と最小値である。具体的には、図3における黒丸が最大値、白抜き丸が最小値を模式的に示している。この最大値と最小値の取得は、所定周期でECU50が空燃比センサ40の出力をサンプリングすることにより行えばよい。
「平均値」とは、空燃比センサ40の出力の平均値であり、空燃比センサ40の振動波形の中点に相当する。図3では、空燃比センサ40の出力の振動波形をその中央で横切る破線でこの平均値を模式的に示している。
上記の式により、平均値に対する最大値と最小値のそれぞれの偏差を気筒数×2で除して、平均を求めた値が、脈動影響値Aとして算出される。
こうして求めた脈動影響値Aに基づいて、脈動影響補正量A´の値を更新(例えば、所定の演算を施したうえで或いはそのままの値で、最新のAの値により現在のA´を上書きするなどの学習処理)を行うことができる。
In the first embodiment, the ECU 50 calculates the pulsation influence value A according to the following equation (2).
A = Σ | (acquired value−average value) | / 2 m (2)
However, the characters and symbols written on the right side of the above expression have the following meanings.
m is a value indicating the number of cylinders per air-fuel ratio sensor 40.
The “acquired value” is the maximum value and the minimum value obtained by acquiring the maximum value and the minimum value of the output of the air-fuel ratio sensor 40 at every crank angle of 720 ° / m. Specifically, the black circle in FIG. 3 schematically shows the maximum value and the white circle shows the minimum value. The acquisition of the maximum value and the minimum value may be performed by the ECU 50 sampling the output of the air-fuel ratio sensor 40 at a predetermined cycle.
The “average value” is an average value of the output of the air-fuel ratio sensor 40 and corresponds to the midpoint of the vibration waveform of the air-fuel ratio sensor 40. In FIG. 3, the average value is schematically shown by a broken line that crosses the vibration waveform of the output of the air-fuel ratio sensor 40 at the center thereof.
A value obtained by dividing the deviation between the maximum value and the minimum value with respect to the average value by the number of cylinders × 2 according to the above formula is calculated as the pulsation effect value A.
Based on the pulsation influence value A thus obtained, the value of the pulsation influence correction amount A ′ is updated (for example, the current A ′ is overwritten with the latest A value after performing a predetermined calculation or as it is. Learning process).

[実施の形態1の具体的処理]
以下、図4を用いて、本発明の実施の形態1にかかる排気ガスセンサの信号処理装置が行う具体的処理を説明する。図4は、実施の形態1においてECU50が実行するルーチンのフローチャートである。
[Specific Processing in First Embodiment]
Hereinafter, a specific process performed by the exhaust gas sensor signal processing apparatus according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 4 is a flowchart of a routine executed by ECU 50 in the first embodiment.

図4に示すルーチンでは、先ず、ECU50が、エンジン10の始動および空燃比センサ40がセンサ活性状態にあるか否かを判定する処理を実行する(ステップS100)。このステップの条件の成立が認められない場合には、今回のルーチンは終了する。   In the routine shown in FIG. 4, first, the ECU 50 executes a process of starting the engine 10 and determining whether or not the air-fuel ratio sensor 40 is in a sensor active state (step S100). If the establishment of the conditions for this step is not recognized, the current routine is terminated.

ステップS100の条件の成立が認められた場合には、続いて、ECU50が、空燃比センサ40の出力を取得する(ステップS102)。ここで取得された出力に対して、排気脈動の補正が施される。なお、実施の形態1においては、ECU50が、エンジン10の運転中に、空燃比センサ40の出力を所定周期でサンプリングして記憶する処理を実行しているものとする。   If the establishment of the condition in step S100 is confirmed, then the ECU 50 acquires the output of the air-fuel ratio sensor 40 (step S102). The exhaust pulsation is corrected with respect to the output acquired here. In the first embodiment, it is assumed that the ECU 50 performs a process of sampling and storing the output of the air-fuel ratio sensor 40 at a predetermined period while the engine 10 is operating.

次に、ECU50が、学習可能領域か否かを判定する処理を実行する(ステップS104)。このステップでは、具体的には、エンジン10が、脈動が既知である所定運転条件において運転されているか否かが判定される。この所定運転条件としては、例えば、フューエルカット(F/C)やアイドル運転時に代表される安定した運転条件を設定しておく。
なお、これに代えて、エンジン10の運転条件について、排気バルブタイミング変更、気筒停止、圧縮比変更などの運転条件変更を加えることにより、強制的に所望の脈動変化(但し、予めその運転条件変更によりどのような脈動が生ずるのかを特定しておくこととする)を与えても良い。この場合には、ステップS104の処理内容は、例えば、「当該運転条件変更を加えることが可能かどうかの判定処理」→「可能と判定された場合に、当該運転条件変更を実行する処理」と変更してもよい。
Next, the ECU 50 executes a process for determining whether or not it is a learnable region (step S104). In this step, specifically, it is determined whether or not the engine 10 is operated under a predetermined operating condition in which pulsation is known. As the predetermined operation condition, for example, a stable operation condition represented by fuel cut (F / C) or idle operation is set.
Instead of this, the operating conditions of the engine 10 are forcibly changed to the desired pulsation by changing the operating conditions such as exhaust valve timing change, cylinder stop, compression ratio change, etc. May specify what kind of pulsation occurs). In this case, the processing content of step S104 is, for example, “determination process of whether or not the operation condition change can be added” → “process for executing the operation condition change when it is determined to be possible”. It may be changed.

ステップS104の条件の成立が認められた場合、次に、ECU50が、脈動影響補正量を算出する処理を実行する(ステップS106)。具体的には、ECU50が、前述した式(2)に従って脈動影響値Aを算出し、このAの値に基づいて、数式(1)で用いるための脈動影響補正量A´が更新される。   If the establishment of the condition of step S104 is confirmed, the ECU 50 next executes a process of calculating a pulsation effect correction amount (step S106). Specifically, the ECU 50 calculates the pulsation effect value A according to the above-described equation (2), and the pulsation effect correction amount A ′ for use in the equation (1) is updated based on the value of A.

次に、ECU50が、補正量学習判定の処理を実行する(ステップS108)。このステップでは、補正量学習が完了したかが判定される。   Next, the ECU 50 executes a correction amount learning determination process (step S108). In this step, it is determined whether the correction amount learning is completed.

ステップS108の補正量学習判定による学習完了成立後、或いは、ステップS104における学習可能領域ではないとの判定の後、続いて、ECU50は、脈動影響補正の処理を実行する(ステップS110)。このステップでは、前述した数式(1)を用いて、補正A/F(n)が算出される。   After completion of learning based on the correction amount learning determination in step S108, or after determination that the region is not a learnable region in step S104, the ECU 50 subsequently performs pulsation effect correction processing (step S110). In this step, the correction A / F (n) is calculated using the above-described equation (1).

続いて、ECU50が、ステップS104で算出された補正出力つまり補正A/F(n)を用いたEFI制御を実行する(ステップS112)。その後、今回のルーチンが終了する。   Subsequently, the ECU 50 executes EFI control using the correction output calculated in step S104, that is, the correction A / F (n) (step S112). Thereafter, the current routine ends.

以上の処理によれば、排気の脈動による空燃比センサ出力の振動波形における振幅の大きさを空燃比センサ40が受ける脈動の影響の大きさ(脈動影響値A)として取り扱うことにより、空燃比センサ40出力に対する排気脈動の影響度を加味した上で空燃比センサ40の出力値の補正をすることができる。   According to the above processing, by treating the magnitude of the amplitude in the vibration waveform of the air-fuel ratio sensor output due to the pulsation of the exhaust gas as the magnitude of the influence of the pulsation that the air-fuel ratio sensor 40 receives (pulsation influence value A), the air-fuel ratio sensor The output value of the air-fuel ratio sensor 40 can be corrected in consideration of the degree of influence of exhaust pulsation on the 40 output.

また、上記の処理によれば、複数の気筒を有するエンジン10における気筒ごとの空燃比の違いから空燃比センサ40出力値の振幅が変化することを考慮に入れることにより、複数の気筒を有するエンジン10において、上述の空燃比センサ40への排気脈動の影響の補正を正確に行うことができる。   Further, according to the above processing, an engine having a plurality of cylinders is taken into account by changing the amplitude of the output value of the air-fuel ratio sensor 40 from the difference in air-fuel ratio of each cylinder in the engine 10 having a plurality of cylinders. 10, the influence of the exhaust pulsation on the air-fuel ratio sensor 40 can be accurately corrected.

また、上記の処理によれば、ステップS106の学習処理によりエンジン10の状態にあわせて脈動影響補正量A´を更新することができるので、現在のエンジン10の状態に即して空燃比センサ40出力に対する排気脈動の影響度(最新の脈動影響値A)を加味することができる。   Further, according to the above processing, the pulsation effect correction amount A ′ can be updated in accordance with the state of the engine 10 by the learning processing in step S106, so that the air-fuel ratio sensor 40 is adapted to the current state of the engine 10. The degree of influence of exhaust pulsation on the output (latest pulsation influence value A) can be taken into account.

なお、上述した実施の形態1においては、脈動影響値Aが、前記第1の発明における「脈動影響値」に相当し、ECU50が図4のフローチャートにおけるステップS110の処理を実行することにより、前記第1の発明における「補正手段」が実現されている。
また、上述した実施の形態1においては、ECU50が図4のフローチャートにおけるステップ106において前述の式(2)の演算処理を実行することにより、前記第2の発明における「気筒別出力値取得手段」および「振幅算出手段」が実現されている。
また、上述した実施の形態1においては、ECU50が図4のフローチャートにおけるステップ106を実行することにより、前記第3の発明における「振幅取得手段」および「学習手段」が実現されている。
In the first embodiment described above, the pulsation influence value A corresponds to the “pulsation influence value” in the first invention, and the ECU 50 executes the process of step S110 in the flowchart of FIG. The “correction means” in the first invention is realized.
Further, in the above-described first embodiment, the ECU 50 executes the arithmetic processing of the above-described formula (2) in step 106 in the flowchart of FIG. And “amplitude calculation means” are realized.
Further, in the first embodiment described above, the “amplitude acquisition means” and the “learning means” in the third aspect of the present invention are realized by the ECU 50 executing step 106 in the flowchart of FIG.

[実施の形態1の効果、背景]
以下、実施の形態1にかかる排気ガスセンサの信号処理装置の効果を説明するために、その背景となる技術説明をする。実施の形態1にかかる排気ガスセンサの信号処理装置の背景として、下記の事項が挙げられる。
[Effects and background of the first embodiment]
Hereinafter, in order to explain the effect of the signal processing apparatus for the exhaust gas sensor according to the first embodiment, a technical explanation as the background will be given. As the background of the exhaust gas sensor signal processing apparatus according to the first embodiment, the following matters are mentioned.

・エミッション低減、OBD検出性向上に向けて、A/Fセンサ出力の高応答、高精度化が求められている。しかしながら、サイクル内の実空燃比をより高精度に検出しようとすると、脈動影響により出力ずれが大きくなってしまう。
・個々の排気ガスセンサはそれぞれ脈動による受ける影響が同一ではないため、バラツキが発生してしまい、精度が低い。
・サイクル内の挙動を把握するに拡散層の気孔率を上げたいという要請が有るが、その一方、気孔率が上がるほど脈動影響が大きくなり之に起因してセンシングの精度が低下する。ガス拡散速度差により出力がずれてしまうという問題もある。
・ To reduce emissions and improve OBD detectability, high response and high accuracy of A / F sensor output are required. However, if the actual air-fuel ratio in the cycle is to be detected with higher accuracy, the output deviation increases due to the pulsation effect.
・ Each exhaust gas sensor does not have the same effect due to pulsation, so variations occur and accuracy is low.
・ In order to understand the behavior in the cycle, there is a request to increase the porosity of the diffusion layer. On the other hand, the higher the porosity, the greater the influence of pulsation and the lower the sensing accuracy. There is also a problem that the output shifts due to a difference in gas diffusion rate.

・検出性を向上させるセンサ構造について
限界電流式のA/Fセンサでのインバランス検出性向上(サイクル内追従性向上)のためには、センサ応答性の向上が必要である。センサ応答性向上の措置としてはカバー改良等の措置もあるものの、「拡散抵抗の低減」すなわち拡散層の気孔率増加および拡散距離短縮が基本的には有用である。しかしながら、この技術には脈動の影響を増加させるという背反がある。拡散抵抗の低減を追及するとこれに伴う脈動影響増加によりセンサの出力精度が低下するため、排ガスの制御性が悪化してエミッションが悪化するおそれがある。
・カバー改良について
カバー改良による応答性向上を図ろうとすると、耐被水性能を犠牲にしなければならず、信頼性を確保できない。したがって、拡散抵抗の低減による素子自身の応答性向上が必要となる。
以上のように、拡散抵抗の低減の追及にも脈動影響の面から限度があり、かつ、カバー改良に頼ることにも耐被水性能の面から限度がある。
-About sensor structure which improves detectability In order to improve imbalance detectability (improvement of in-cycle followability) with a limit current type A / F sensor, it is necessary to improve sensor response. Although measures to improve sensor response include measures such as cover improvement, “reducing diffusion resistance”, that is, increasing the porosity of the diffusion layer and shortening the diffusion distance are basically useful. However, this technique has the tradeoff of increasing the effects of pulsation. When the reduction of the diffusion resistance is pursued, the output accuracy of the sensor is lowered due to the accompanying increase in pulsation effect, so that the controllability of the exhaust gas is deteriorated and the emission may be deteriorated.
・ About cover improvement When trying to improve responsiveness by improving the cover, water resistance must be sacrificed and reliability cannot be ensured. Therefore, it is necessary to improve the response of the element itself by reducing the diffusion resistance.
As described above, there is a limit in pursuing the reduction of the diffusion resistance from the viewpoint of the pulsation effect, and there is a limit from the viewpoint of the water resistance performance depending on the cover improvement.

この点、本発明の実施の形態1にかかる排気ガスセンサの信号処理装置は、各センサにおける脈動影響を特定条件で取得し、かつその脈動影響率に基づいて空燃比センサ出力を補正し、サイクル内での空燃比検出性を向上させることができる。従って、実施の形態1にかかる排気ガスセンサの信号処理装置は、上記列挙した種々の技術的背景に照らして、拡散抵抗の低減やカバー改良以外の手法を用いて個々の排気ガスセンサの各環境について脈動影響を把握、補正することができるという有利な効果を発揮することができる。   In this regard, the exhaust gas sensor signal processing apparatus according to the first embodiment of the present invention acquires the pulsation effect in each sensor under a specific condition, corrects the air-fuel ratio sensor output based on the pulsation effect rate, and It is possible to improve the air-fuel ratio detectability at. Therefore, in the exhaust gas sensor signal processing apparatus according to the first embodiment, in light of the various technical backgrounds listed above, the pulsation of each environment of each exhaust gas sensor is performed using a technique other than reduction of diffusion resistance and cover improvement. An advantageous effect that the influence can be grasped and corrected can be exhibited.

[実施の形態1の変形例]
実施の形態1では、限界電流式の空燃比センサ40に対して、本発明にかかる排気ガスセンサの信号処理装置を適用した。しかしながら、本発明はこれに限られるものではない。限界電流式以外の空燃比センサや、排気通路に設けられる酸素センサ、NOxやHCなど他の特定の排気ガス濃度成分を検出するためのガスセンサに対して、本発明を適用してもよい。
[Modification of Embodiment 1]
In the first embodiment, the exhaust gas sensor signal processing apparatus according to the present invention is applied to the limit current type air-fuel ratio sensor 40. However, the present invention is not limited to this. The present invention may be applied to an air-fuel ratio sensor other than the limit current type, an oxygen sensor provided in the exhaust passage, and a gas sensor for detecting other specific exhaust gas concentration components such as NOx and HC.

実施の形態1では、数式(1)を用いて、脈動影響の補正を行った。この数式(1)では、「空燃比センサ40の前回の出力値output(n−1)と、空燃比センサ40の今回の出力変化分output(n)−output(n−1)に脈動影響値Aに応じた係数である脈動影響補正量A´を乗じた値と、を合算した値を、今回の補正後出力値である補正A/Fとして算出している。この演算は、脈動影響補正量A´を平滑化係数として用いて、空燃比センサ40の出力変化を時間方向に平滑化することにより求めた値を、今回の補正後出力値として算出するものである。
本発明において脈動影響の補正の際に実行される具体的数式は、実施の形態1における数式(1)のみ限られるものではない。空燃比センサ等の出力変化を時間方向に平滑化するための公知の各種数式を用いることができる。すなわち、その数式において平滑化の程度を左右する係数(平滑化係数)を、脈動影響値Aに応じて定めるようにすればよい。そして、その平滑化係数に応じて空燃比センサ等の出力変化を時間方向に平滑化することにより求めた値を、補正A/F等として算出すればよい。
In the first embodiment, the pulsation effect is corrected using Equation (1). In this mathematical expression (1), “the pulsation effect value is calculated based on the previous output value output (n−1) of the air / fuel ratio sensor 40 and the current output change output (n) −output (n−1) of the air / fuel ratio sensor 40. A value obtained by multiplying the value obtained by multiplying the pulsation effect correction amount A ′, which is a coefficient corresponding to A, is calculated as a correction A / F that is the current corrected output value. A value obtained by smoothing the output change of the air-fuel ratio sensor 40 in the time direction using the amount A ′ as a smoothing coefficient is calculated as the current corrected output value.
In the present invention, the specific mathematical formula executed when correcting the pulsation effect is not limited to the mathematical formula (1) in the first embodiment. Various publicly known mathematical formulas for smoothing the output change of the air-fuel ratio sensor or the like in the time direction can be used. That is, a coefficient (smoothing coefficient) that affects the degree of smoothing in the mathematical formula may be determined according to the pulsation influence value A. Then, a value obtained by smoothing the output change of the air-fuel ratio sensor or the like in the time direction according to the smoothing coefficient may be calculated as a correction A / F or the like.

実施の形態1では、図4のフローチャートにおけるステップS106、S108により、脈動影響補正量A´を学習した。しかしながら、本発明はこれに限られず、学習をしなくともよい。その場合には、脈動影響Aに基づいて、運転条件に応じた脈動影響補正量A´の特性をマップや数式としてECU50に記憶させておき、エンジン10の運転条件に応じて脈動影響補正量A´を変更することが好ましい。   In the first embodiment, the pulsation effect correction amount A ′ is learned in steps S106 and S108 in the flowchart of FIG. However, the present invention is not limited to this, and learning may not be performed. In that case, based on the pulsation effect A, the characteristics of the pulsation effect correction amount A ′ according to the driving condition are stored in the ECU 50 as a map or a mathematical formula, and the pulsation effect correction amount A according to the driving condition of the engine 10 is stored. It is preferable to change '.

実施の形態1では、上記の数式(2)を用いて、脈動影響補正量A´を学習した。しかしながら、本発明はこれに限られるものではない。次の手順に従うことにより、補正を行えばよい。
第1の段階として、ECU50が、排気の脈動による排気ガスセンサの出力の振動波形における振幅の大きさを算出する処理を実行する。
第2の段階として、ECU50が、求めた振幅の大きさに基づいて所定の周期で脈動影響値Aまたは脈動影響補正量A´を更新する処理を実行する。
上記第1の段階について、数式(2)においては、空燃比センサ40の出力の最大値と最小値の平均偏差を求めることにより、クランクアングル720°における振幅の大きさを求めている。しかしながら、必ずしもクランクアングル720°分の平均を求めなくとも良く(それよりも少なくとも良く)、あるいは、その反対に、クランクアングル720°よりも広いクランク角に渡って平均した振幅を求めても良い。また、数式(2)では、最大値と最小値の両方について偏差をとるように、取得値と平均値の差分の絶対値を取ったが、必ずしもこれに限られるものではない。最大値のみや最小値のみについて偏差を取っても良い(例えば、平均値(振動中心)を基準として振動波形が十分に対称と認める場合など)。
また、振幅を求めるに当たっては、必ずしも最大値、最小値についての平均偏差を求める手法に限られない。例えば、排気ガスセンサの出力サンプリング値を用いた振動波形のフィッティングその他の波形特定手法により、図2にも例示したような振動波形を特定したうえで、振幅を算出しても良い。
上記第2の段階について、上記各種計算手法を用いて求めた振幅の値に応じて、実施の形態1の脈動影響補正量A´或いは前述の変形例として述べた各種平滑化係数の値を、そのまま代入できる準備があるならばその値自体を用いて、そのまま代入できない場合には所定の変換式を用いるなどして、増加または減少させればよい。
In the first embodiment, the pulsation effect correction amount A ′ is learned using the above mathematical formula (2). However, the present invention is not limited to this. Correction may be performed by following the following procedure.
As a first stage, the ECU 50 executes a process of calculating the magnitude of the amplitude in the vibration waveform of the output of the exhaust gas sensor due to exhaust pulsation.
As a second stage, the ECU 50 executes a process of updating the pulsation influence value A or the pulsation influence correction amount A ′ at a predetermined period based on the obtained amplitude.
With respect to the first stage, in Equation (2), the magnitude of the amplitude at the crank angle of 720 ° is obtained by obtaining the average deviation between the maximum value and the minimum value of the output of the air-fuel ratio sensor 40. However, the average for the crank angle of 720 ° does not necessarily have to be obtained (at least better), or conversely, the average amplitude over a crank angle wider than the crank angle of 720 ° may be obtained. Further, in Equation (2), the absolute value of the difference between the acquired value and the average value is taken so as to take a deviation with respect to both the maximum value and the minimum value, but this is not necessarily limited to this. Deviations may be taken for only the maximum value or only the minimum value (for example, when the vibration waveform is sufficiently symmetrical with respect to the average value (vibration center)).
Further, when obtaining the amplitude, the method is not necessarily limited to the method of obtaining the average deviation for the maximum value and the minimum value. For example, the amplitude may be calculated after specifying the vibration waveform as exemplified in FIG. 2 by fitting the vibration waveform using the output sampling value of the exhaust gas sensor or other waveform specifying methods.
For the second stage, depending on the amplitude value obtained using the various calculation methods, the pulsation effect correction amount A ′ of the first embodiment or the values of various smoothing coefficients described as the above-described modification examples are as follows: If there is a preparation that can be substituted as it is, the value itself can be used, and if it cannot be substituted as it is, it can be increased or decreased by using a predetermined conversion formula.

実施の形態2.
本発明の実施の形態2にかかる排気ガスセンサの信号処理装置およびその周辺システムのハードウェア構成は、図1で示した実施の形態1におけるシステムと同じである。重複説明を避けるため、以下、ハードウェア構成については図示を省略する。
Embodiment 2. FIG.
The hardware configuration of the exhaust gas sensor signal processing apparatus and its peripheral system according to the second embodiment of the present invention is the same as that of the system according to the first embodiment shown in FIG. In order to avoid redundant description, the hardware configuration is not shown below.

[実施の形態2の動作]
図5(a)(b)は、実施の形態2にかかる排気ガスセンサの信号処理装置の動作について説明するための図である。図5(a)は、正常時のセンサ出力波形の一例を示す図である。一方、噴射系故障などの空燃比に関する異常状態が発生している場合、図5(b)のように、空燃比センサ40の出力の最大値および最小値が交互に発現しなくなる。このような場合に正常時と同様の補正をすると、実空燃比にずれが生じる。そこで、実施の形態2では、気筒間空燃比バラツキの異常判定(いわゆるインバランス判定)を行うとともに異常時には補正方法の変更を行う。
[Operation of Embodiment 2]
FIGS. 5A and 5B are diagrams for explaining the operation of the signal processing apparatus for the exhaust gas sensor according to the second embodiment. FIG. 5A is a diagram illustrating an example of a sensor output waveform in a normal state. On the other hand, when an abnormal state relating to the air-fuel ratio such as an injection system failure occurs, the maximum value and the minimum value of the output of the air-fuel ratio sensor 40 do not appear alternately as shown in FIG. In such a case, if the same correction as in the normal state is performed, a deviation occurs in the actual air-fuel ratio. Therefore, in the second embodiment, abnormality determination (so-called imbalance determination) of the air-fuel ratio variation between cylinders is performed, and the correction method is changed at the time of abnormality.

(異常判定)
実施の形態2では、先ず、気筒間空燃比バラツキ異常判定を、下記(i)〜(iv)の少なくとも1つの判定手法を用いて実行する。
(i)第1の判定手法は、720/m(°)毎の、最大値、最小値の発現順序に基づいて異常判定を行う。図5(a)のように、正常時であれば運転条件(回転数)で定まる一定周期で、最大値と最小値が交互に表れるはずである。一方、図5(b)のごとき出力波形が表れた場合には、正常時と同様に一定周期でサンプリングを行ったときに、正常時とは異なり、最大値と最小値の交互に発現しなくなる。そこで、この手法(i)では、最大値、最小値の発現順序が交互の場合は正常であると判定し、そうでない場合を異常であると判定する。
(ii)第2の判定手法は、振動波形の平均値(振動の中心)に対し、最大値、最小値が、脈動影響率(実施の形態1における脈動影響値A)以上に乖離している場合に異常と判定する。
(iii)第3の判定手法は、本来は最大値(または平均値よりリーン側の値)をとるべき時期の出力値に平均値よりリッチの値が発生していたり、あるいは、本来は最小値(または平均値よりリッチ側の値)を取るべき時期の出力値に平均値よりリーンの値が発生していたりする場合には、異常であると判定する。図5(b)に示すS1、S2の白抜き丸の時点は、本来最小値または少なくとも平均値より紙面下方側の値が表れているべき時点である。しかし、そのような規則に反して、S2は平均値より紙面上方に位置している。また、反対に、図5(b)に示すS3、S4の黒丸の時点は、本来最大値または平均値より紙面上方側の値が表れているべき時点である。しかし、そのような規則に反して、S3およびS4は平均値より紙面下方に位置している。このように、本来従うべき正常時の特性に反する場合に、気筒間空燃比バラツキ異常であると判定する。
(iv) 第4の判定手法は、最大値、最小値のバラツキが所定値より大きくなった場合に、異常が発生していると判定する。すなわち、図5(a)に示すように、正常時には、出力の最大値(図中の黒丸)や最小値(図中の白抜き丸)は、実質的に一定の値を示すはずである。このバラツキが過度に(所定範囲を逸脱するほどに)大きくなった場合に、異常が発生していると判定する。
これにより、空燃比センサ40の出力の振動波形に基づいて、気筒間空燃比バラツキ異常判定を行うことができる。
(Abnormality judgment)
In the second embodiment, first, the cylinder air-fuel ratio variation abnormality determination is executed using at least one of the following determination methods (i) to (iv).
(I) A 1st determination method performs abnormality determination based on the order of expression of the maximum value and the minimum value for every 720 / m (°). As shown in FIG. 5A, when normal, the maximum value and the minimum value should appear alternately at a constant cycle determined by the operating condition (rotation speed). On the other hand, when the output waveform as shown in FIG. 5B appears, when sampling is performed at a constant cycle as in the normal state, the maximum value and the minimum value do not appear alternately, unlike in the normal state. . Therefore, in this method (i), when the order of expression of the maximum value and the minimum value is alternate, it is determined as normal, and when it is not, it is determined as abnormal.
(Ii) In the second determination method, the maximum value and the minimum value are more than the pulsation influence rate (the pulsation influence value A in the first embodiment) with respect to the average value (vibration center) of the vibration waveform. If it is determined to be abnormal.
(Iii) In the third determination method, the output value at the time when the maximum value (or a value on the lean side of the average value) should be taken is a value that is richer than the average value, or is originally the minimum value. If the output value at the time when it should be taken (or a value on the richer side than the average value) has a lean value from the average value, it is determined to be abnormal. The time points of the white circles of S1 and S2 shown in FIG. 5B are the time points when the value on the lower side of the paper surface should appear from the minimum value or at least the average value. However, contrary to such rules, S2 is located above the average value in the drawing. On the other hand, the time points indicated by black circles S3 and S4 shown in FIG. 5B are the time points when the value on the upper side of the paper should appear from the maximum value or the average value. However, contrary to such a rule, S3 and S4 are positioned below the paper surface from the average value. In this way, when it is contrary to the normal characteristics that should be followed, it is determined that the inter-cylinder air-fuel ratio variation is abnormal.
(iv) The fourth determination method determines that an abnormality has occurred when the variation between the maximum value and the minimum value is greater than a predetermined value. That is, as shown in FIG. 5A, at the normal time, the maximum value (black circle in the figure) and the minimum value (white circle in the figure) of the output should show a substantially constant value. If this variation becomes excessively large (so as to deviate from the predetermined range), it is determined that an abnormality has occurred.
As a result, it is possible to determine the air-fuel ratio variation abnormality between cylinders based on the vibration waveform of the output of the air-fuel ratio sensor 40.

(補正方法の変更)
実施の形態2にかかる排気ガスセンサの信号処理装置は、上記の異常判定の結果、気筒間空燃比バラツキ異常が認められた場合には、実施の形態1における式(1)に代えて、下記の式(3)を用いて空燃比センサ40の出力の補正を行う。
補正A/F(n) = output(n−1) + (1/3A´)×(output(n)−output(n−l)) ・・・(3)
この式(3)で算出した補正A/Fを、EFI制御に用いる。
この式(3)の演算によれば、式(1)の場合に比して、今回の空燃比センサ出力変化分の寄与を小さくしつつ補正A/Fを算出することができる。
(Change of correction method)
In the exhaust gas sensor signal processing apparatus according to the second embodiment, when an abnormality in the air-fuel ratio variation between cylinders is recognized as a result of the abnormality determination, instead of the expression (1) in the first embodiment, The output of the air-fuel ratio sensor 40 is corrected using Expression (3).
Correction A / F (n) = output (n−1) + (1 / 3A ′) × (output (n) −output (n−1)) (3)
The correction A / F calculated by this equation (3) is used for EFI control.
According to the calculation of the equation (3), the correction A / F can be calculated while reducing the contribution of the current change in the air-fuel ratio sensor output as compared with the case of the equation (1).

特に、上記の(3)と実施の形態1で述べた式(1)とを比較すると、式(3)においては、右辺第2項の(output(n)−output(n−l))に対する係数が式(1)に比して1/3ほど小さい。この「1/3」という値を用いた理由は、下記の通りである。
限界電流式の空燃比センサにおける空燃比計測は、基本的に、酸素(O)の拡散速度を基準としてなされる。一方、水素と酸素の拡散速度が水素:酸素=3:1という比率であり、水素のほうが3倍程度大きな拡散速度を有している。そこで、実施の形態2においては、インバランス異常の影響を精度良く排除するために、リッチ雰囲気における水素(H)の影響で空燃比センサが本来の酸素に基づく出力変化に比べて3倍程度に過剰な出力変化を示してしまうことに鑑みて1/3という係数を導入している。
In particular, when the above (3) is compared with the expression (1) described in the first embodiment, in the expression (3), the second term on the right side (output (n) −output (n−1)) The coefficient is about 1/3 smaller than that of the equation (1). The reason why the value “1/3” is used is as follows.
The air-fuel ratio measurement in the limit current type air-fuel ratio sensor is basically performed based on the diffusion rate of oxygen (O 2 ). On the other hand, the diffusion rate of hydrogen and oxygen is a ratio of hydrogen: oxygen = 3: 1, and hydrogen has a diffusion rate about three times larger. Therefore, in the second embodiment, in order to accurately eliminate the influence of the imbalance abnormality, the air-fuel ratio sensor is about three times as large as the output change based on the original oxygen due to the influence of hydrogen (H 2 ) in the rich atmosphere. In view of the fact that an excessive output change is shown in FIG.

[実施の形態2の具体的処理]
以下、図6を用いて、本発明の実施の形態2にかかる排気ガスセンサの信号処理装置が行う具体的処理を説明する。図6は、実施の形態2においてECU50が実行するルーチンのフローチャートである。
[Specific Processing of Embodiment 2]
Hereinafter, a specific process performed by the exhaust gas sensor signal processing apparatus according to the second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 6 is a flowchart of a routine executed by ECU 50 in the second embodiment.

図6に示すルーチンでは、先ず、ECU50が、実施の形態1と同様に、ステップS100、S102、S104の処理を実行する。ステップS104の条件の成立が認められた場合には、実施の形態1と同様にステップS106、S108の処理が実行される。   In the routine shown in FIG. 6, first, the ECU 50 executes the processes of steps S100, S102, and S104 as in the first embodiment. If the establishment of the condition in step S104 is confirmed, the processes in steps S106 and S108 are executed as in the first embodiment.

ステップS104の条件成立が認められなかった場合、或いは、ステップS108の処理が完了した場合には、続いて、ECU50が、インバランス状態(気筒間空燃比バラツキ異常状態)か否かの判定処理を実行する(ステップS200)。本ステップでは、ECU50が、予め記憶された、前述した(i)〜(iv)の少なくとも1つの判定手法に従った判定処理を実行する。ここでは、一例として、ECU50が前述した(i)の判定手法に従った判定処理を実行するものとする。   If the conditions in step S104 are not satisfied, or if the process in step S108 is completed, the ECU 50 subsequently determines whether or not the engine is in an imbalance state (inter-cylinder air-fuel ratio variation abnormality state). Execute (Step S200). In this step, the ECU 50 executes a determination process according to at least one determination method (i) to (iv) described above, which is stored in advance. Here, as an example, it is assumed that the ECU 50 executes the determination process according to the determination method (i) described above.

ステップS104においてインバランス状態であることが認められた場合には、ECU50が、インバランス時脈動影響補正のための処理を実行する(ステップS202)。このステップでは、前述した式(3)を用いて、補正A/F(n)が算出される。   If it is determined in step S104 that the vehicle is in the imbalance state, the ECU 50 executes a process for correcting the imbalance pulsation effect (step S202). In this step, the correction A / F (n) is calculated using the above-described equation (3).

続いて、ECU50が、ステップS202で算出された補正出力つまり補正A/F(n)を用いたEFI制御を実行する(ステップS204)。その後、今回のルーチンが終了する。   Subsequently, the ECU 50 executes EFI control using the correction output calculated in step S202, that is, the correction A / F (n) (step S204). Thereafter, the current routine ends.

一方、ステップS200においてインバランス状態であることが認められなかった場合には、ECU50は、実施の形態1における図4のルーチンと同様に、ステップS110およびS112を実行する。その後、今回のルーチンが終了する。   On the other hand, when it is not recognized in step S200 that the vehicle is in the imbalanced state, ECU 50 executes steps S110 and S112, similarly to the routine of FIG. 4 in the first embodiment. Thereafter, the current routine ends.

以上の処理によれば、エンジン10において気筒間での空燃比のバラツキの程度に応じて、空燃比センサ40の出力値の補正の度合を変更することができる。気筒間空燃比のバラツキ異常(いわゆるインバランス状態)が生じると、正常時とは空燃比センサ40の出力の表れ方が異なってくる。この点、上記の処理によれば、正常時と同じ補正をすることで却って空燃比センサ40による検出精度が低下してしまうことを、抑制することができる。   According to the above processing, the degree of correction of the output value of the air-fuel ratio sensor 40 can be changed in accordance with the degree of variation in the air-fuel ratio between the cylinders in the engine 10. When variation in the air-fuel ratio between cylinders (so-called imbalance state) occurs, the output of the air-fuel ratio sensor 40 differs from the normal state. In this regard, according to the above-described processing, it is possible to prevent the detection accuracy of the air-fuel ratio sensor 40 from being lowered by performing the same correction as that in the normal state.

また、実施の形態2にかかる排気ガスセンサの信号処理装置によれば、空燃比センサ40の出力値の補正を行うにあたり、エンジン10において複数の気筒間での空燃比のバラツキの程度に応じて、相対的に大きな度合の補正(式(1)による補正)と相対的に小さな度合の補正(式(3)による補正)とを選択的に実行することができる。   Further, according to the exhaust gas sensor signal processing apparatus according to the second embodiment, when correcting the output value of the air-fuel ratio sensor 40, according to the degree of variation in the air-fuel ratio among the plurality of cylinders in the engine 10, A relatively large degree of correction (correction according to Expression (1)) and a relatively small degree of correction (correction according to Expression (3)) can be selectively executed.

なお、上述した実施の形態2においては、ECU50が図6のルーチンのステップS200の処理を実行することにより、前記第の発明における「検出手段」が、ECU50が図6のルーチンのステップS110とS202の処理を択一的に実行することにより、前記第の発明における「補正内容変更手段」が、それぞれ実現されている。また、上述した実施の形態2においては、式(1)を使用して行われるS110の補正処理をECU50が実行することにより、前記第の発明における「第1補正手段」が、式(3)を使用して行われるS110の補正処理をECU50が実行することにより、前記第の発明における「第2補正手段」が、それぞれ実現されている。

In the second embodiment described above, the ECU 50 executes the process of step S200 of the routine of FIG. 6 so that the “detection means” in the first invention is the same as step S110 of the routine of FIG. By selectively executing the processing of S202, the “correction content changing means” in the first aspect of the present invention is realized. In the second embodiment described above, the ECU 50 executes the correction process of S110 performed using the expression (1), so that the “first correction means” in the fourth invention is expressed by the expression (3). When the ECU 50 executes the correction process of S110 performed using (), the “second correction means” in the fourth aspect of the present invention is realized.

[実施の形態2の変形例]
実施の形態2では、前述の(i)〜(iv)の判定手法を用いて、気筒間空燃比バラツキ異常の判定を行った。しかしながら、本発明はこれに限られるものではない。空燃比センサ以外のセンサを用いる公知の他の判定手法を用いても良い。
[Modification of Embodiment 2]
In the second embodiment, the abnormality determination of the air-fuel ratio variation between cylinders is performed using the determination methods (i) to (iv) described above. However, the present invention is not limited to this. Other known determination methods using sensors other than the air-fuel ratio sensor may be used.

なお、実施の形態2においては、ステップS200の判定結果に応じて、式(1)による補正処理であるステップS110の処理と、式(3)による補正処理であるステップS202の処理とを選択的に実行した。しかしながら、本発明はこれに限られるものではない。気筒エンジン10において気筒間での空燃比のバラツキの程度に応じて、空燃比センサ40の出力値の補正の実行と停止を切り換えてもよい。これにより、気筒間空燃比バラツキが問題となるような状況下では、補正自体を禁止し、空燃比センサ40による検出精度が低下してしまうことを確実に抑制することができる。   In the second embodiment, depending on the determination result of step S200, the process of step S110, which is a correction process according to equation (1), and the process of step S202, which is a correction process according to equation (3), are selectively performed. Executed. However, the present invention is not limited to this. In the cylinder engine 10, execution and stop of the correction of the output value of the air-fuel ratio sensor 40 may be switched according to the degree of variation in the air-fuel ratio between the cylinders. Thereby, under the situation where the variation in the air-fuel ratio between the cylinders becomes a problem, the correction itself can be prohibited and the detection accuracy by the air-fuel ratio sensor 40 can be surely suppressed.

なお、実施の形態2において、実施の形態1の変形例の欄で述べた各種変形を適宜に用いてもよい。例えば、実施の形態1において補正の具体的演算処理が式(1)に限られない旨を説明したが、この点と同様に、実施の形態2も式(3)に代えて公知の各種の平滑化演算手法を利用してもよい。また、ステップS110とS202で異なる平滑化式を用いるようにしても良い。   In the second embodiment, various modifications described in the column of modifications of the first embodiment may be used as appropriate. For example, in the first embodiment, it has been described that the specific calculation processing of correction is not limited to the equation (1). Similarly to this point, the second embodiment also replaces the equation (3) with various known types. A smoothing calculation method may be used. Further, different smoothing expressions may be used in steps S110 and S202.

10 エンジン
12 ピストン
14 燃焼室
16 クランク軸
18 吸気通路
20 排気通路
22 スロットルバルブ
24 触媒
26 吸気ポート噴射弁
30 点火プラグ
32 吸気バルブ
34 排気バルブ
36 クランク角センサ
38 エアフローセンサ
40 空燃比センサ
50 ECU(Electronic Control Unit)
10 Engine 12 Piston 14 Combustion chamber 16 Crankshaft 18 Intake passage 20 Exhaust passage 22 Throttle valve 24 Catalyst 26 Intake port injection valve 30 Spark plug 32 Intake valve 34 Exhaust valve 36 Crank angle sensor 38 Air flow sensor 40 Air fuel ratio sensor 50 ECU (Electronic Control Unit)

Claims (6)

内燃機関の排気通路に備えられた排気ガスセンサの出力を取得する出力取得手段と、
排気の脈動による前記排気ガスセンサの前記出力の振動波形における振幅の大きさに基づいて求めた前記排気ガスセンサへの前記脈動の影響の大きさを表す値である脈動影響値に基づいて、前記排気ガスセンサの出力値の補正をする補正手段と、
を備え
前記内燃機関は、複数の気筒を有し、
前記排気ガスセンサの出力に基づいて、前記複数の気筒の間で空燃比のバラツキを検出する検出手段と、
前記検出手段による前記バラツキの検出の有無または前記バラツキの程度に基づいて、前記排気ガスセンサの前記出力値に対する前記補正手段の前記補正の量または内容を変更する補正内容変更手段と、
をさらに備えることを特徴とする排気ガスセンサの信号処理装置。
Output acquisition means for acquiring an output of an exhaust gas sensor provided in an exhaust passage of the internal combustion engine;
The exhaust gas sensor based on a pulsation influence value, which is a value representing the magnitude of the influence of the pulsation on the exhaust gas sensor, obtained based on the magnitude of the amplitude in the vibration waveform of the output of the exhaust gas sensor due to exhaust pulsation Correction means for correcting the output value of
Equipped with a,
The internal combustion engine has a plurality of cylinders,
Detection means for detecting variations in the air-fuel ratio among the plurality of cylinders based on the output of the exhaust gas sensor;
Correction content changing means for changing the correction amount or content of the correction means for the output value of the exhaust gas sensor based on whether or not the variation is detected by the detection means or the degree of the variation;
Further comprising signal processing device of an exhaust gas sensor, wherein Rukoto a.
前記内燃機関は、複数の気筒を有し、
前記補正手段は、
前記排気ガスセンサの前記出力の前記振動波形のなかの前記複数の気筒のそれぞれの燃焼に応じた前記排気ガスセンサの出力値である気筒別出力値を取得する気筒別出力値取得手段と、
前記排気ガスセンサの前記出力の前記振動波形の振幅の中心に対する前記複数の気筒それぞれの前記気筒別出力値の偏差の量を前記内燃機関の気筒の数に応じて平均した値を、前記振動波形の前記振幅として算出する振幅算出手段と、
前記振幅算出手段で前記振幅として算出した前記値を前記脈動影響値として扱って、前記排気ガスセンサの出力値の補正をする手段と、
を含むことを特徴とする請求項1に記載の排気ガスセンサの信号処理装置。
The internal combustion engine has a plurality of cylinders,
The correction means includes
Cylinder output value acquisition means for acquiring a cylinder specific output value that is an output value of the exhaust gas sensor according to combustion of each of the plurality of cylinders in the vibration waveform of the output of the exhaust gas sensor;
A value obtained by averaging the deviation amount of the output value of each cylinder of the plurality of cylinders with respect to the center of the amplitude of the vibration waveform of the output of the exhaust gas sensor according to the number of cylinders of the internal combustion engine. An amplitude calculating means for calculating the amplitude;
Means for treating the value calculated as the amplitude by the amplitude calculating means as the pulsation influence value and correcting the output value of the exhaust gas sensor;
The exhaust gas sensor signal processing device according to claim 1, wherein
前記補正手段は、
排気の脈動による前記排気ガスセンサの前記出力の前記振動波形における前記振幅の大きさを求める振幅取得手段と、
前記振幅取得手段で求めた前記振幅の前記大きさに基づいて所定の周期で前記脈動影響値または当該脈動影響値に基づいて補正を行う際の補正量を更新する学習手段と、
を含むことを特徴とする請求項1または2記載の排気ガスセンサの信号処理装置
The correction means includes
Amplitude acquisition means for determining the amplitude of the vibration waveform of the output of the exhaust gas sensor due to exhaust pulsation;
Learning means for updating the pulsation influence value or a correction amount when performing correction based on the pulsation influence value at a predetermined period based on the magnitude of the amplitude obtained by the amplitude acquisition means;
Signal processing device for an exhaust gas sensor according to claim 1 or 2, characterized in that it comprises a.
記補正手段は、
前記脈動影響値に応じて前記排気ガスセンサの出力変化を時間方向に平滑化することにより求めた値を、今回の補正後出力値として算出する第1補正手段と、
前記第1補正手段による平滑化の程度よりも前記脈動影響値に応じた平滑化の程度を小さくするように前記排気ガスセンサの出力変化を時間方向に平滑化することにより求めた値を、今回の補正後出力値として算出する第2補正手段と、
を含み、
前記補正内容変更手段は、
前記検出手段による前記バラツキの検出の有無または前記バラツキの程度に基づいて、前記バラツキが相対的に小さい場合には前記第1補正手段によって前記排気ガスセンサの前記出力値の補正をし、前記バラツキが相対的に大きい場合には前記第2補正手段によって前記排気ガスセンサの前記出力値の補正をするように、前記第1補正手段と前記第2補正手段を選択的に実行する手段を、含むことを特徴とする請求項1〜3の何れか1項に記載の排気ガスセンサの信号処理装置。
Before Symbol correction means,
A first correction means for calculating a value obtained by smoothing an output change of the exhaust gas sensor in a time direction according to the pulsation influence value as a current output value after correction;
The value obtained by smoothing the output change of the exhaust gas sensor in the time direction so as to make the degree of smoothing according to the pulsation influence value smaller than the degree of smoothing by the first correcting means is Second correcting means for calculating the corrected output value;
Including
The correction content changing means includes
If the variation is relatively small based on whether or not the variation is detected by the detection unit, the output value of the exhaust gas sensor is corrected by the first correction unit when the variation is relatively small. Means for selectively executing the first correction means and the second correction means so that the output value of the exhaust gas sensor is corrected by the second correction means when the second correction means is relatively large. The signal processing apparatus for an exhaust gas sensor according to any one of claims 1 to 3 .
前記補正内容変更手段は、前記検出手段による前記バラツキの検出の有無または前記バラツキの程度に基づいて、前記補正手段の前記補正の実行と停止を切り換える切換手段を含むことを特徴とする請求項1〜4の何れか1項に記載の排気ガスセンサの信号処理装置。 Wherein the correction changing means, based on the degree of presence or the variation of the detection of the variation by the detection means, according to claim 1, characterized in that it comprises switching means for switching the execution and stop of the correction of the correcting means The signal processing apparatus of the exhaust gas sensor according to any one of? 前記検出手段は、
前記排気ガスセンサの前記振動波形における最大値または/および最小値の発現順序に基づいて、前記複数の気筒の間での空燃比のバラツキ異常の有無を判定する第1判定手段と、
前記排気ガスセンサの前記振動波形における最大値または/および最小値と、前記脈動影響値により決まる前記排気ガスセンサの脈動の大きさと、の比較に基づいて、前記複数の気筒の間での空燃比のバラツキ異常の有無を判定する第2判定手段と、
前記排気ガスセンサの出力値が所定の正常時波形の特性に従っているか否かに基づいて、前記複数の気筒の間での空燃比のバラツキ異常の有無を判定する第3判定手段と、
前記排気ガスセンサの前記振動波形における最大値、最小値のバラツキに基づいて、前記複数の気筒の間での空燃比のバラツキ異常の有無を判定する第4判定手段と、
のうち少なくとも1つの手段を含むことを特徴とする請求項1〜5の何れか1項に記載の排気ガスセンサの信号処理装置。
The detection means includes
First determination means for determining presence / absence of abnormality in air-fuel ratio variation among the plurality of cylinders based on the order of expression of the maximum value and / or minimum value in the vibration waveform of the exhaust gas sensor;
Based on a comparison between the maximum value or / and minimum value of the vibration waveform of the exhaust gas sensor and the magnitude of pulsation of the exhaust gas sensor determined by the pulsation influence value, variations in the air-fuel ratio among the plurality of cylinders Second determination means for determining presence or absence of abnormality;
Third determination means for determining whether there is an abnormality in air-fuel ratio variation among the plurality of cylinders based on whether an output value of the exhaust gas sensor is in accordance with a characteristic of a predetermined normal waveform;
Fourth determination means for determining presence / absence of an abnormality in air-fuel ratio variation among the plurality of cylinders based on variations in maximum and minimum values in the vibration waveform of the exhaust gas sensor;
Signal processing device for an exhaust gas sensor according to any one of claims 1 to 5, characterized in that it comprises at least one means among.
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