JP5951068B1 - Air-fuel ratio control apparatus and air-fuel ratio control method for internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
【課題】ドライバビリティおよび排ガスの悪化を抑えるとともに、三元触媒の劣化を高精度に診断することができる内燃機関の空燃比制御装置を得る。【解決手段】上流側空燃比センサの出力値が設定電圧以上となるタイミングでフィードバック制御定数の増大量を小さくするとともに、上流側空燃比センサの出力値が設定電圧以下となるタイミングでフィードバック制御定数の減少量を小さくし、また、空燃比の振動がリーン方向からリッチ方向またはリッチ方向からリーン方向に移行した後、最初に上流側空燃比センサの出力値が設定電圧以上となるタイミングにおける空燃比フィードバック制御値を、リッチ学習値またはリーン学習値として学習するとともに、空燃比の振動がリーン方向からリッチ方向またはリッチ方向からリーン方向へと移行する2回目以降の移行時に、リッチ学習値またはリーン学習値を空燃比フィードバック制御値に設定する。【選択図】図2An air-fuel ratio control apparatus for an internal combustion engine that can suppress deterioration of drivability and exhaust gas and can diagnose deterioration of a three-way catalyst with high accuracy. The feedback control constant is reduced when the output value of the upstream air-fuel ratio sensor becomes equal to or higher than the set voltage, and the feedback control constant is decreased when the output value of the upstream air-fuel ratio sensor becomes equal to or lower than the set voltage. After the air-fuel ratio oscillation has shifted from the lean direction to the rich direction or from the rich direction to the lean direction, the air-fuel ratio at the timing when the output value of the upstream air-fuel ratio sensor first becomes equal to or higher than the set voltage is reduced. The feedback control value is learned as a rich learning value or lean learning value, and the rich learning value or lean learning is performed at the second or subsequent transition when the air-fuel ratio vibration shifts from the lean direction to the rich direction or from the rich direction to the lean direction. Set the value to the air-fuel ratio feedback control value. [Selection] Figure 2
Description
この発明は、車両等に搭載される内燃機関の空燃比制御装置および空燃比制御方法に関し、特に内燃機関に供給される空燃比を周期的にリッチ方向およびリーン方向に振動させる空燃比フィードバック制御を行うものに関する。 The present invention relates to an air-fuel ratio control apparatus and an air-fuel ratio control method for an internal combustion engine mounted on a vehicle or the like, and in particular, air-fuel ratio feedback control for periodically oscillating an air-fuel ratio supplied to the internal combustion engine in a rich direction and a lean direction. About what to do.
一般的に、内燃機関の排気通路には、排ガス中の有害成分HC、CO、NOxを同時に浄化する三元触媒が設置されている。以下、三元触媒を、単に触媒とも称する。この種の触媒においては、理論空燃比付近で有害成分HC、CO、NOxの何れについても浄化率が高くなる。したがって、内燃機関の空燃比制御装置においては、通常、触媒の上流側に上流側O2センサを設け、空燃比が理論空燃比付近となるように燃料噴射量を調整して、空燃比をフィードバック制御している。 Generally, a three-way catalyst that simultaneously purifies harmful components HC, CO, and NOx in exhaust gas is installed in an exhaust passage of an internal combustion engine. Hereinafter, the three-way catalyst is also simply referred to as a catalyst. In this type of catalyst, the purification rate is high for any of the harmful components HC, CO, and NOx in the vicinity of the theoretical air-fuel ratio. Therefore, in an air-fuel ratio control apparatus for an internal combustion engine, an upstream O2 sensor is usually provided upstream of the catalyst, the fuel injection amount is adjusted so that the air-fuel ratio is close to the theoretical air-fuel ratio, and the air-fuel ratio is feedback-controlled. doing.
また、触媒には、一次フィルタのように作用する酸素吸蔵能力が付加されており、上流側O2センサの出力値に対応する上流側空燃比の、理論空燃比からの一時的な変動を吸収するようになっている。すなわち、触媒は、上流側空燃比が理論空燃比よりもリーン側の場合には、排ガス中の酸素を取り込んで蓄積し、逆にリッチ側の場合には、触媒中に蓄積されている酸素を放出する。以下、上流側空燃比を上流側A/Fと称する。これにより、上流側A/Fの一時的な変動は、触媒内でフィルタ処理され、触媒下流側の空燃比には表れにくくなる。以下、触媒下流側の空燃比を下流側A/Fと称する。 Further, the catalyst has an oxygen storage capacity that acts like a primary filter, and absorbs a temporary fluctuation of the upstream air-fuel ratio corresponding to the output value of the upstream O2 sensor from the theoretical air-fuel ratio. It is like that. That is, the catalyst takes in and accumulates oxygen in the exhaust gas when the upstream air-fuel ratio is leaner than the stoichiometric air-fuel ratio, and conversely, when the upstream air-fuel ratio is rich, the catalyst accumulates oxygen accumulated in the catalyst. discharge. Hereinafter, the upstream air-fuel ratio is referred to as upstream A / F. As a result, the temporary fluctuation of the upstream A / F is filtered in the catalyst and hardly appears in the air-fuel ratio downstream of the catalyst. Hereinafter, the air-fuel ratio on the downstream side of the catalyst is referred to as downstream A / F.
また、触媒の酸素吸蔵量の最大値は、触媒の製造時に添付される触媒吸蔵能力を有する物質の量によって決定し、酸素吸蔵量が触媒の最大酸素吸蔵量または最小酸素吸蔵量(=0)に到達すると、もはや上流側A/Fの変動を吸収することができなくなるので、触媒内の空燃比が理論空燃比から外れて、触媒の浄化能力が低下する。このとき、触媒の下流側での空燃比が理論空燃比から大きく外れるので、触媒の酸素吸蔵量が最大値または最小値(=0)に到達したことを検出することができる。 Further, the maximum value of the oxygen storage amount of the catalyst is determined by the amount of the substance having the catalyst storage capacity attached at the time of production of the catalyst, and the oxygen storage amount is the maximum oxygen storage amount or the minimum oxygen storage amount (= 0) of the catalyst. When the value reaches, the fluctuation in the upstream A / F can no longer be absorbed, so the air-fuel ratio in the catalyst deviates from the stoichiometric air-fuel ratio, and the purification capacity of the catalyst decreases. At this time, since the air-fuel ratio on the downstream side of the catalyst greatly deviates from the stoichiometric air-fuel ratio, it can be detected that the oxygen storage amount of the catalyst has reached the maximum value or the minimum value (= 0).
また、触媒は、高温の排ガスにさらされることになるが、車両用の内燃機関において通常考えられる使用条件では、触媒の浄化機能が急激に低下しないように設計されている。しかしながら、例えば失火した場合に発生する触媒内燃焼等、使用中に何らかの原因により触媒の酸素吸蔵能力が著しく低下する場合がある。また、通常の使用条件下でも、例えば走行距離が数万キロにも達してくると、経年劣化により徐々に酸素吸蔵能力が低下していく。 In addition, the catalyst is exposed to high-temperature exhaust gas, but it is designed so that the purification function of the catalyst does not rapidly deteriorate under use conditions normally considered in an internal combustion engine for a vehicle. However, the oxygen storage capacity of the catalyst may be significantly reduced due to some cause during use, for example, in-catalyst combustion that occurs when a misfire occurs. Also, even under normal use conditions, for example, when the mileage reaches tens of thousands of kilometers, the oxygen storage capacity gradually decreases due to deterioration over time.
すなわち、触媒が劣化して酸素吸蔵量が減少してくると、上流側O2センサの出力値である上流側A/Fの変動を触媒で吸収できなくなり、触媒の下流側に設けられた下流側O2センサの出力値である下流側A/Fの変動が増加してくることが知られている。 That is, when the catalyst deteriorates and the oxygen storage amount decreases, the upstream A / F, which is the output value of the upstream O2 sensor, cannot be absorbed by the catalyst, and the downstream side provided downstream of the catalyst. It is known that the fluctuation of the downstream A / F, which is the output value of the O2 sensor, increases.
そこで、上流側O2センサの出力値の変動と、下流側O2センサの出力値の変動とを比較することにより、触媒の劣化を診断する内燃機関の空燃比制御装置が提案されている(例えば、特許文献1参照)。 Therefore, an air-fuel ratio control device for an internal combustion engine that diagnoses catalyst deterioration by comparing fluctuations in the output value of the upstream O2 sensor and fluctuations in the output value of the downstream O2 sensor has been proposed (for example, Patent Document 1).
なお、近年では、地球環境への意識の向上から排ガス規制が強化され、より軽微な触媒劣化、すなわち最大酸素吸蔵量の減少を検出することが求められている。また、年々、酸素吸蔵能力を持つ物質の耐熱性が向上しつつあるので、触媒への添加量を増加させることができるようになり、劣化診断が必要な触媒の最大酸素吸蔵量が増加している。 In recent years, exhaust gas regulations have been strengthened from the improvement of awareness of the global environment, and it has been demanded to detect a more slight catalyst deterioration, that is, a decrease in the maximum oxygen storage amount. In addition, since the heat resistance of substances with oxygen storage capacity is improving year by year, the amount added to the catalyst can be increased, and the maximum oxygen storage amount of the catalyst that requires deterioration diagnosis is increased. Yes.
そこで、上流側O2センサの出力値のリッチ方向、リーン方向への空燃比振動の周期および振動幅を増加させることにより、触媒の酸素吸蔵量の振動幅を増大させて、触媒の軽微な劣化を診断する内燃機関の空燃比制御装置が提案されている(例えば、特許文献2、3参照)。
Therefore, by increasing the period and width of the air-fuel ratio oscillation in the rich direction and lean direction of the output value of the upstream O2 sensor, the oscillation width of the oxygen storage amount of the catalyst is increased, thereby causing slight deterioration of the catalyst. An air-fuel ratio control apparatus for an internal combustion engine to be diagnosed has been proposed (see, for example,
しかしながら、特許文献1〜3に記載された内燃機関の空燃比制御装置では、最大酸素吸蔵量の変化に応じて、空燃比振動の周期や振動幅を大きく変化させる必要があることから、空燃比の制御性や排ガス性能、空燃比フィードバック性能、トルク変動の増加等の各種性能が悪化するという課題があった。
However, in the air-fuel ratio control apparatus for an internal combustion engine described in
そこで、この課題を解決する方法として、平均空燃比振動手段を備え、この平均空燃比振動手段が、空燃比フィードバック制御手段によって周期的に振動する空燃比の平均空燃比を所定周期でリッチ方向およびリーン方向に振動させるために、平均空燃比の所定のリッチ期間および所定のリーン期間を交互に設定する手段と、平均空燃比が、リッチ期間にリッチ方向に所定の振動幅を持ち、リーン期間にリーン方向に所定の振動幅を持つようにリッチ期間およびリーン期間に対応してフィードバック制御定数を設定する手段とを設け、空燃比フィードバック性能およびトルク変動を重視した空燃比振動の周期または振動幅の設定を変更することなく、酸素吸蔵量の振動幅を、触媒劣化に適応するために自由に変更することのできる内燃機関の空燃比制御装置が提案されている(例えば、特許文献4参照)。 Therefore, as a method for solving this problem, an average air-fuel ratio oscillating means is provided, and this average air-fuel ratio oscillating means changes the average air-fuel ratio of the air-fuel ratio periodically oscillated by the air-fuel ratio feedback control means to a rich direction and a predetermined period. In order to vibrate in the lean direction, the means for alternately setting the predetermined rich period and the predetermined lean period of the average air-fuel ratio, and the average air-fuel ratio have a predetermined vibration width in the rich direction in the rich period, and in the lean period Means for setting a feedback control constant corresponding to the rich period and the lean period so as to have a predetermined vibration width in the lean direction, and the period or vibration width of the air-fuel ratio vibration focusing on air-fuel ratio feedback performance and torque fluctuation Without changing the setting, the vibration range of the oxygen storage amount can be changed freely to adapt to catalyst deterioration. Ratio control apparatus has been proposed (e.g., see Patent Document 4).
しかしながら、特許文献4に記載された内燃機関の空燃比制御装置では、リッチ期間においてリッチ方向にて所定の振動幅で制御し、リーン期間においてリーン方向にて所定の振動幅で制御する際に、所定期間に到達するまで、空燃比補正係数が加算または減算され続けることから、上流側A/Fが理論空燃比から大きく外れた領域での空燃比制御となり、ドライバビリティおよび排ガスの悪化を抑えることができないという課題があった。 However, in the air-fuel ratio control apparatus for an internal combustion engine described in Patent Document 4, when controlling with a predetermined vibration width in the rich direction in the rich period and controlling with a predetermined vibration width in the lean direction during the lean period, Since the air-fuel ratio correction coefficient continues to be added or subtracted until the predetermined period is reached, air-fuel ratio control is performed in a region where the upstream A / F greatly deviates from the stoichiometric air-fuel ratio, and drivability and exhaust gas deterioration are suppressed. There was a problem that it was not possible.
そこで、空燃比の振動時において、空燃比が理論空燃比に相当する電圧以上となるタイミングでフィードバック制御定数の増大量を小さくし、空燃比が理論空燃比に相当する電圧以下となるタイミングでフィードバック制御定数の減少量を小さくすることにより、ドライバビリティおよび排ガスの悪化を抑えることが考えられる。 Therefore, when the air-fuel ratio oscillates, the increase amount of the feedback control constant is reduced when the air-fuel ratio becomes equal to or higher than the voltage corresponding to the theoretical air-fuel ratio, and feedback is performed when the air-fuel ratio becomes equal to or lower than the voltage corresponding to the theoretical air-fuel ratio. It is conceivable to suppress drivability and deterioration of exhaust gas by reducing the amount of decrease in the control constant.
従来の内燃機関の空燃比制御装置において、空燃比が理論空燃比に相当する電圧を横切るタイミングで、フィードバック制御定数の制御ゲインを小さくすることにより、上流側A/Fが理論空燃比から外れない領域での空燃比制御を行うことができる。しかしながら、この場合であっても、内燃機関の燃焼状態のばらつきによって、フィードバック制御定数に基づいて演算されるフィードバック制御量が変化するので、三元触媒の劣化を精度よく診断することができないという問題がある。 In a conventional air-fuel ratio control apparatus for an internal combustion engine, the upstream A / F does not deviate from the stoichiometric air-fuel ratio by reducing the control gain of the feedback control constant at the timing when the air-fuel ratio crosses the voltage corresponding to the stoichiometric air-fuel ratio. Air-fuel ratio control in the region can be performed. However, even in this case, the feedback control amount calculated based on the feedback control constant changes due to variations in the combustion state of the internal combustion engine, so that the deterioration of the three-way catalyst cannot be accurately diagnosed. There is.
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あり、上流側A/Fが理論空燃比から外れない領域での空燃比制御を行うことで、ドライバビリティおよび排ガスの悪化を抑えるとともに、三元触媒の劣化を高精度に診断することができる内燃機関の空燃比制御装置および空燃比制御方法を得ることを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems. By performing air-fuel ratio control in a region where the upstream A / F does not deviate from the theoretical air-fuel ratio, drivability and exhaust gas deterioration are reduced. An object of the present invention is to obtain an air-fuel ratio control device and an air-fuel ratio control method for an internal combustion engine that can suppress the deterioration of the three-way catalyst with high accuracy.
この発明に係る内燃機関の空燃比制御装置は、内燃機関の排気系に設置されて内燃機関からの排ガスを浄化する触媒と、触媒の上流側に設けられて上流側排ガス中の空燃比を検出する上流側空燃比センサと、内燃機関の運転状態を検出する各種センサと、上流側空燃比センサの出力値、および運転状態に係るフィードバック制御定数に応じて、内燃機関に供給する空燃比を調整して、空燃比を周期的にリッチ方向およびリーン方向に振動させる空燃比フィードバック制御部と、を備え、空燃比フィードバック制御部は、上流側空燃比センサの出力値が設定電圧以上となるタイミングでフィードバック制御定数の増大量を小さくし、上流側空燃比センサの出力値が設定電圧以下となるタイミングでフィードバック制御定数の減少量を小さくする制御ゲイン変更部と、空燃比の振動がリーン方向からリッチ方向に移行した後、最初に上流側空燃比センサの出力値が設定電圧以上となるタイミングにおける空燃比フィードバック制御値をリッチ学習値として学習するとともに、空燃比の振動がリッチ方向からリーン方向に移行した後、最初に上流側空燃比センサの出力値が設定電圧以下となるタイミングにおける空燃比フィードバック制御値をリーン学習値として学習するフィードバック制御値学習部と、を有し、フィードバック制御値学習部は、空燃比の振動がリーン方向からリッチ方向へと移行する2回目以降の移行時に、上流側空燃比センサの出力値が設定電圧以上となるタイミングにおける空燃比フィードバック制御値をリッチ学習値に設定するとともに、空燃比の振動がリッチ方向からリーン方向へと移行する2回目以降の移行時に、上流側空燃比センサの出力値が設定電圧以下となるタイミングにおける空燃比フィードバック制御値をリーン学習値に設定するものである。 An air-fuel ratio control apparatus for an internal combustion engine according to the present invention is installed in an exhaust system of an internal combustion engine to purify exhaust gas from the internal combustion engine, and is provided upstream of the catalyst to detect an air-fuel ratio in upstream exhaust gas The air-fuel ratio supplied to the internal combustion engine is adjusted according to the upstream air-fuel ratio sensor, the various sensors that detect the operating state of the internal combustion engine, the output value of the upstream air-fuel ratio sensor, and the feedback control constant related to the operating state And an air-fuel ratio feedback control unit that periodically oscillates the air-fuel ratio in the rich direction and the lean direction, and the air-fuel ratio feedback control unit is configured so that the output value of the upstream air-fuel ratio sensor becomes equal to or higher than the set voltage. Decrease the increase amount of the feedback control constant and decrease the decrease amount of the feedback control constant at the timing when the output value of the upstream air-fuel ratio sensor falls below the set voltage. After the control gain change unit and the air-fuel ratio oscillation shift from the lean direction to the rich direction, the air-fuel ratio feedback control value at the timing when the output value of the upstream air-fuel ratio sensor first becomes equal to or higher than the set voltage is learned as the rich learning value In addition, after the air-fuel ratio oscillation shifts from the rich direction to the lean direction, the feedback control that first learns the air-fuel ratio feedback control value at the timing when the output value of the upstream air-fuel ratio sensor is equal to or lower than the set voltage as the lean learning value. And a feedback control value learning unit, wherein the output value of the upstream air-fuel ratio sensor is greater than or equal to a set voltage at the second and subsequent transitions when the air-fuel ratio oscillation transitions from the lean direction to the rich direction. The air-fuel ratio feedback control value at the timing becomes a rich learning value, and the air-fuel ratio oscillation is rich. At the transition second and subsequent shifts to the lean direction from direction, and sets the air-fuel ratio feedback control value at the time when the output value of the upstream air-fuel ratio sensor becomes equal to or lower than a set voltage to the lean learning value.
また、この発明に係る内燃機関の空燃比制御方法は、内燃機関の排気系に設置されて内燃機関からの排ガスを浄化する触媒と、触媒の上流側に設けられて上流側排ガス中の空燃比を検出する上流側空燃比センサと、内燃機関の運転状態を検出する各種センサと、上流側空燃比センサの出力値、および運転状態に係るフィードバック制御定数に応じて、内燃機関に供給する空燃比を調整して、空燃比を周期的にリッチ方向およびリーン方向に振動させる空燃比フィードバック制御部と、を備え、上流側空燃比センサの出力値が設定電圧以上となるタイミングでフィードバック制御定数の増大量を小さくし、上流側空燃比センサの出力値が設定電圧以下となるタイミングでフィードバック制御定数の減少量を小さくする内燃機関の空燃比制御装置で実行される空燃比制御方法であって、空燃比フィードバック制御部により、空燃比の振動がリーン方向からリッチ方向に移行した後、最初に上流側空燃比センサの出力値が設定電圧以上となるタイミングにおける空燃比フィードバック制御値をリッチ学習値として学習するリッチ学習値学習ステップと、空燃比の振動がリッチ方向からリーン方向に移行した後、最初に上流側空燃比センサの出力値が設定電圧以下となるタイミングにおける空燃比フィードバック制御値をリーン学習値として学習するリーン学習値学習ステップと、空燃比の振動がリーン方向からリッチ方向へと移行する2回目以降の移行時に、上流側空燃比センサの出力値が設定電圧以上となるタイミングにおける空燃比フィードバック制御値をリッチ学習値に設定するリッチ学習値設定ステップと、空燃比の振動がリッチ方向からリーン方向へと移行する2回目以降の移行時に、上流側空燃比センサの出力値が設定電圧以下となるタイミングにおける空燃比フィードバック制御値をリーン学習値に設定するリーン学習値設定ステップと、を有するものである。 An air-fuel ratio control method for an internal combustion engine according to the present invention includes a catalyst installed in an exhaust system of the internal combustion engine to purify exhaust gas from the internal combustion engine, and an air-fuel ratio in the upstream exhaust gas provided upstream of the catalyst. The air-fuel ratio supplied to the internal combustion engine according to the upstream air-fuel ratio sensor for detecting the engine, various sensors for detecting the operating state of the internal combustion engine, the output value of the upstream air-fuel ratio sensor, and the feedback control constant related to the operating state And an air-fuel ratio feedback control section that periodically oscillates the air-fuel ratio in the rich direction and the lean direction, and increases the feedback control constant at the timing when the output value of the upstream air-fuel ratio sensor becomes equal to or higher than the set voltage. An air-fuel ratio control device for an internal combustion engine that reduces the amount of feedback control constant at a timing when the output value of the upstream air-fuel ratio sensor becomes equal to or lower than the set voltage, with a large amount being reduced An air-fuel ratio control method to be executed, wherein after the air-fuel ratio oscillation shifts from the lean direction to the rich direction by the air-fuel ratio feedback control unit, the output value of the upstream air-fuel ratio sensor first becomes equal to or higher than the set voltage. A rich learning value learning step that learns the air-fuel ratio feedback control value as a rich learning value, and after the air-fuel ratio vibration has shifted from the rich direction to the lean direction, the output value of the upstream air-fuel ratio sensor is The lean learning value learning step for learning the air-fuel ratio feedback control value at the timing as the lean learning value, and the output of the upstream air-fuel ratio sensor at the second and subsequent transitions when the vibration of the air-fuel ratio shifts from the lean direction to the rich direction The air-fuel ratio feedback control value at the timing when the value exceeds the set voltage is set to the rich learning value. The air-fuel ratio feedback control value at the timing when the output value of the upstream air-fuel ratio sensor becomes lower than the set voltage at the learning value setting step and the second and subsequent transitions when the air-fuel ratio vibration shifts from the rich direction to the lean direction. And a lean learning value setting step for setting the lean learning value.
この発明に係る内燃機関の空燃比制御装置および空燃比制御方法によれば、上流側空燃比センサの出力値が設定電圧以上となるタイミングでフィードバック制御定数の増大量を小さくするとともに、上流側空燃比センサの出力値が設定電圧以下となるタイミングでフィードバック制御定数の減少量を小さくし、また、空燃比の振動がリーン方向からリッチ方向またはリッチ方向からリーン方向に移行した後、最初に上流側空燃比センサの出力値が設定電圧以上となるタイミングにおける空燃比フィードバック制御値を、リッチ学習値またはリーン学習値として学習するとともに、空燃比の振動がリーン方向からリッチ方向またはリッチ方向からリーン方向へと移行する2回目以降の移行時に、リッチ学習値またはリーン学習値を空燃比フィードバック制御値に設定する。
そのため、上流側A/Fが理論空燃比から外れない領域での空燃比制御を行うことで、ドライバビリティおよび排ガスの悪化を抑えるとともに、三元触媒の劣化を高精度に診断することができる。
According to the air-fuel ratio control apparatus and the air-fuel ratio control method for an internal combustion engine according to the present invention, the increase amount of the feedback control constant is reduced at the timing when the output value of the upstream air-fuel ratio sensor becomes equal to or higher than the set voltage, Decrease the feedback control constant decrease at the timing when the output value of the fuel ratio sensor falls below the set voltage, and after the air-fuel ratio oscillation shifts from lean to rich or from rich to lean, first upstream The air-fuel ratio feedback control value at the timing when the output value of the air-fuel ratio sensor becomes equal to or higher than the set voltage is learned as the rich learning value or the lean learning value, and the air-fuel ratio oscillation changes from the lean direction to the rich direction or from the rich direction to the lean direction. At the time of the second and subsequent transitions, the rich learning value or lean learning value is set to the air-fuel ratio Set to back control value.
Therefore, by performing air-fuel ratio control in a region where the upstream A / F does not deviate from the stoichiometric air-fuel ratio, drivability and exhaust gas deterioration can be suppressed and deterioration of the three-way catalyst can be diagnosed with high accuracy.
以下、この発明に係る内燃機関の空燃比制御装置および空燃比制御方法の好適な実施の形態につき図面を用いて説明するが、各図において同一、または相当する部分については、同一符号を付して説明する。 Hereinafter, preferred embodiments of an air-fuel ratio control apparatus and an air-fuel ratio control method for an internal combustion engine according to the present invention will be described with reference to the drawings. In the drawings, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals. I will explain.
実施の形態1.
図1は、この発明の実施の形態1に係る内燃機関の空燃比制御装置の全体を周辺装置とともに示す構成図である。図1において、内燃機関101には、吸気系として、エアクリーナ102、スロットルバルブ103およびサージタンク104を有する吸気管105が設けられている。
FIG. 1 is a block diagram showing the entire air-fuel ratio control apparatus for an internal combustion engine according to
吸気管105には、吸入空気量Qaを検出するエアフローセンサ106と、燃料を噴射するインジェクタ107と、スロットルバルブ103のスロットル開度θを検出するスロットルセンサ117と、アイドリング時を検出するアイドルスイッチ118とが設けられている。アイドルスイッチ118は、アイドリング開度時、すなわちスロットル開度θが全閉状態であるときにオンとなるアイドル信号DLを生成する。
The
また、内燃機関101には、排気系として、排気管108が設けられている。排気管108内には、排ガス中の有害成分を浄化するための三元触媒109が配置されるとともに、三元触媒109の上流側に配置されて空燃比を検出する上流側O2センサ110と、三元触媒109の下流側に配置されて空燃比を検出するλO2センサである下流側O2センサ111とが設けられている。なお、ここでは、上流側O2センサ110もλO2センサである場合を例に挙げて説明する。
The internal combustion engine 101 is provided with an
内燃機関制御ユニット(ECU:Engine Control Unit)112は、マイクロコンピュータにより構成されており、中央処理装置(CPU:Central Processing Unit)113と、リードオンリメモリ(ROM:Read Only Memory)114と、ランダムアクセスメモリ(RAM:Random Access Memory)115と、入出力インタフェース116と、駆動回路122と、バックアップRAM124とを有する。以下、入出力インタフェース116をI/O116と称し、バックアップRAM124をB−RAM124と称する。 An internal combustion engine control unit (ECU: Engine Control Unit) 112 includes a microcomputer, a central processing unit (CPU: Central Processing Unit) 113, a read only memory (ROM) 114, and a random access. It has a memory (RAM: Random Access Memory) 115, an input / output interface 116, a drive circuit 122, and a backup RAM 124. Hereinafter, the input / output interface 116 is referred to as I / O 116, and the backup RAM 124 is referred to as B-RAM 124.
また、内燃機関101には、冷却水温WTを検出する水温センサ119と、クランク角位置に対応したクランク角信号CAを生成するクランク角センサ120と、カム角位置に対応したカム角信号を生成するカム角センサ121とが設けられている。また、I/O116には、警告ランプ123が接続されている。 The internal combustion engine 101 also generates a water temperature sensor 119 for detecting the coolant temperature WT, a crank angle sensor 120 for generating a crank angle signal CA corresponding to the crank angle position, and a cam angle signal corresponding to the cam angle position. A cam angle sensor 121 is provided. A warning lamp 123 is connected to the I / O 116.
なお、水温センサ119、クランク角センサ120およびカム角センサ121は、他のセンサ手段、すなわちエアフローセンサ106、上流側O2センサ110、下流側O2センサ111、スロットルセンサ117、アイドルスイッチ118等とともに、内燃機関101の運転状態を検出する各種センサを構成しており、それぞれの検出信号は、運転状態情報としてECU112に入力されている。
The water temperature sensor 119, the crank angle sensor 120, and the cam angle sensor 121 are combined with other sensor means, that is, the
図1に示す内燃機関101において、エアクリーナ102により清浄化された吸気は、スロットルバルブ103により負荷に応じた吸気量に制御され、サージタンク104および吸気管105を介して内燃機関101の各気筒に吸入される。このとき、内燃機関101への吸入空気量Qaは、エアフローセンサ106により検出される。また、内燃機関101の各気筒に対する燃料は、インジェクタ107を介して吸気管105内に噴射される。なお、吸入空気量Qaは、エアフローセンサ106で検出する代わりに、内燃機関101の動作点およびサージタンク104内の圧力に基づいて推定してもかまわない。
In the internal combustion engine 101 shown in FIG. 1, the intake air cleaned by the
内燃機関101の各気筒に吸入された空気と燃料との混合気は、燃焼行程を経て排ガスとなり、排ガスは、排気管108中に配置された三元触媒109を通過することにより、有害成分が浄化されて大気中に排気される。
The mixture of air and fuel sucked into each cylinder of the internal combustion engine 101 becomes exhaust gas through a combustion stroke, and the exhaust gas passes through the three-
このとき、上流側O2センサ110は、触媒上流における排ガス中の酸素濃度λO2を検出して排ガスの雰囲気がリッチであるかリーンであるかを検出する。また、下流側O2センサ111は、触媒下流における排ガス中の酸素濃度λO2を検出する。上流側O2センサ110および下流側O2センサ111は、排ガス中の空燃比に応じた電圧を有する電気信号として、出力値V1、V2を生成する。
At this time, the
ECU112において、各種センサからの運転状態情報、すなわち吸入空気量Qa、スロットル開度θ、アイドル信号DL、冷却水温WT、上流側O2センサ110からの出力値V1、下流側O2センサ111からの出力値V2、クランク角信号CA、カム角センサ121からのカム角信号等は、I/O116を介して、CPU113に取り込まれる。
In the
ECU112は、空燃比フィードバック制御系を構成しており、三元触媒109の上流側および下流側に配設された上流側O2センサ110および下流側O2センサ111からの出力値V1、V2に基づいて、インジェクタ107の駆動信号を生成し、所要量の燃料を噴射させるようになっている。
なお、ECU112は、内燃機関101を最適に制御させる装置とともに、三元触媒109の劣化検出装置としても機能する。また、ECU112内の駆動回路122は、インジェクタ107のみならず、内燃機関101に関連する各種アクチュエータ、例えば図示しないISCバルブ等を駆動している。
The
すなわち、ECU112は、空燃比制御の他に、点火時期制御、アイドル回転数制御等の各種制御を行うとともに、自己診断機能として、排ガス悪化の要因となる各種コンポーネントの故障等を検出する。また、検出した情報に応じて、I/O116を介して、警告ランプ123を点灯させる。
That is, the
また、ROM114には、三元触媒109の酸素変化量の制御ルーチンのみならず、三元触媒109の劣化検出ルーチン等の制御プログラムが格納されており、さらに、これらの制御処理に必要なマップ等も格納されている。
The
図2は、図1内のECU112の基本構成を示す機能ブロック図であり、図2内の各部は、主としてCPU113により構成されている。前述のように、ECU112には、三元触媒109の上流側排ガス中の空燃比である上流側O2センサ110の出力値V1と、三元触媒109の下流側排ガス中の空燃比である下流側O2センサ111の出力値V2と、他の各種センサからの検出情報が入力されている。
FIG. 2 is a functional block diagram showing a basic configuration of the
図2において、ECU112は、空燃比フィードバック制御部201と、触媒劣化診断部202とを備えており、空燃比フィードバック制御部201および触媒劣化診断部202には、上流側O2センサ110の出力値V1が入力されている。また、触媒劣化診断部202には、下流側O2センサ111の出力値V2、および他の各種センサからの検出情報が入力されている。
In FIG. 2, the
空燃比フィードバック制御部201は、上流側O2センサ110の出力値V1、および運転状態に係るフィードバック制御定数に応じて、インジェクタ107の駆動回路122を制御することにより、内燃機関101に供給する空燃比を調整して、空燃比を周期的にリッチ方向およびリーン方向に振動させる。以下、フィードバック制御定数を、単に制御定数とも称する。
The air-fuel ratio
また、空燃比フィードバック制御部201は、上流側O2センサ110の出力値V1に応じて空燃比フィードバック制御部201の制御ゲインを変更する制御ゲイン変更部203、空燃比フィードバック制御部201の制御期間を計測する制御期間計測部204、および空燃比フィードバック制御部201の空燃比フィードバック制御値を学習するフィードバック制御値学習部205を有している。
In addition, the air-fuel ratio
制御ゲイン変更部203は、上流側O2センサ110の出力値V1が設定電圧である理論空燃比に相当する電圧以上となるタイミングで制御定数の増大量を小さくし、上流側O2センサ110の出力値V1が理論空燃比に相当する電圧以下となるタイミングで制御定数の減少量を小さくする。以下、設定電圧と記載した場合には、理論空燃比に相当する電圧を指すものとする。
The control
制御期間計測部204は、空燃比の振動がリーン方向からリッチ方向に移行した後、制御定数の増大量を小さくするまでの制御期間、または空燃比の振動がリッチ方向からリーン方向に移行した後、制御定数の減少量を小さくするまでの制御期間を計測する。なお、空燃比フィードバック制御部201は、制御期間があらかじめ定められた設定期間よりも長い場合において、空燃比の振動処理の実行を中止する。
After the air-fuel ratio oscillation has shifted from the lean direction to the rich direction, the control
フィードバック制御値学習部205は、空燃比の振動がリーン方向からリッチ方向に移行した後、最初に上流側O2センサ110の出力値V1が設定電圧以上となるタイミングにおける空燃比フィードバック制御値をリッチ学習値として学習する。また、フィードバック制御値学習部205は、空燃比の振動がリッチ方向からリーン方向に移行した後、最初に上流側O2センサ110の出力値V1が設定電圧以下となるタイミングにおける空燃比フィードバック制御値をリーン学習値として学習する。
The feedback control
また、フィードバック制御値学習部205は、空燃比の振動がリーン方向からリッチ方向へと移行する2回目以降の移行時に、上流側O2センサ110の出力値V1が設定電圧以上となるタイミングにおける空燃比フィードバック制御値をリッチ学習値に設定する。また、フィードバック制御値学習部205は、空燃比の振動がリッチ方向からリーン方向へと移行する2回目以降の移行時に、上流側O2センサ110の出力値V1が設定電圧以下となるタイミングにおける空燃比フィードバック制御値をリーン学習値に設定する。
Further, the feedback control
触媒劣化診断部202は、各種センサからの検出情報に基づいて、触媒劣化診断を実施可能と判断した場合に、三元触媒109の上流側の空燃比をリッチ方向およびリーン方向に振動させて、三元触媒109の下流側の空燃比がリッチ方向およびリーン方向に振動するように、空燃比フィードバック制御部201内で用いられる制御定数や振動周期を操作する。このとき、触媒劣化診断部202は、事前に試験的に決定しておいた振動周期を、内燃機関101の運転状態に応じて設定してもよい。
When the catalyst
また、触媒劣化診断部202は、三元触媒109の劣化指標値を演算する劣化指標値演算部206を有している。劣化指標値演算部206は、上流側O2センサ110の出力値V1と下流側O2センサ111の出力値V2の近似度から、三元触媒109の劣化度合いを劣化指標値として演算する。また、触媒劣化診断部202は、劣化指標値演算部206で演算された劣化指標値に基づいて、三元触媒109の劣化を診断し、診断結果を警告ランプ123等の警報駆動部に出力する。
Further, the catalyst
次に、図3のフローチャートを参照しながら、図2内の空燃比フィードバック制御部201による演算処理動作と、図2内の空燃比フィードバック制御部201の制御ゲイン変更部203による演算処理動作と、図2内の空燃比フィードバック制御部201の制御期間計測部204による演算処理動作について説明する。図3の演算処理ルーチンは、上流側O2センサ110の出力値V1に基づく燃料補正係数FAFの演算制御手順を示しており、例えば5msec等の所定期間毎に空燃比フィードバック制御部201により実行される。
Next, referring to the flowchart of FIG. 3, the arithmetic processing operation by the air-fuel ratio
図3において、各判定処理からの分岐部の符号「Y」、「N」は、それぞれ「YES」、「NO」を示している。まず、上流側O2センサ110の出力値V1をA/D変換して取り込み(ステップS401)、上流側O2センサ110による空燃比のフィードバックF/B条件、すなわち閉ループ条件が成立しているか否かを判定する(ステップS402)。
In FIG. 3, the symbols “Y” and “N” of the branch portions from the respective determination processes indicate “YES” and “NO”, respectively. First, the output value V1 of the
このとき、例えば、機関始動中、低水温時のリッチ化制御中、高負荷パワー増量のリッチ化制御中、燃費向上のためのリーン化制御中、始動後のリーン化制御中、燃料カット中等、理論空燃比制御以外の空燃比制御条件の成立時や、上流側O2センサ110の不活性状態時または故障時等の場合は、何れも閉ループ条件が不成立状態と判定され、その他の場合は、閉ループ条件が成立状態と判定される。
At this time, for example, during engine starting, during enrichment control at low water temperature, during enrichment control with high load power increase, during lean control for fuel efficiency improvement, during lean control after start, during fuel cut, etc. When an air-fuel ratio control condition other than the stoichiometric air-fuel ratio control is satisfied, or when the
ステップS402において、閉ループ条件が不成立(すなわち、NO)と判定されれば、燃料補正係数FAFを「1.0」に設定して(ステップS441)、ディレイカウンタCDLYを「0」にリセットし(ステップS442)、遅延後空燃比フラグF1が反転してから上流側O2センサ110の出力値V1が設定電圧以上または設定電圧以下になるまでの制御期間を計測するカウンタTAFを「0」にリセットする(ステップS443)。なお、燃料補正係数FAFは、ECU112内のバックアップRAM124に記憶された閉ループ制御の終了直前の値または学習値としてもよい。
If it is determined in step S402 that the closed loop condition is not satisfied (ie, NO), the fuel correction coefficient FAF is set to “1.0” (step S441), and the delay counter CDLY is reset to “0” (step S441). S442), the counter TAF for measuring the control period from when the delayed air-fuel ratio flag F1 is inverted until the output value V1 of the
続いて、上流側O2センサ110の出力値V1が比較電圧VR1以下、すなわちリーン状態であるか否かを判定し(ステップS444)、V1≦VR1で上流側A/Fがリーン状態(すなわち、YES)と判定されれば、遅延前空燃比フラグF0をリーン状態の「0」に設定するとともに(ステップS445)、遅延後空燃比フラグF1をリーン状態の「0」に設定して(ステップS446)、図3の処理ルーチンを抜け出る(ステップS449)。なお、比較電圧VR1は、リーン判定用の基準電圧、例えば、0.45V程度に設定される。
Subsequently, it is determined whether or not the output value V1 of the
また、ステップS444においてV1>VR1(すなわち、NO)と判定されれば、上流側A/Fがリッチ状態なので、遅延前空燃比フラグF0をリッチ状態の「1」に設定するとともに(ステップS447)、遅延後空燃比フラグF1をリッチ状態の「1」に設定して(ステップS448)、図3の処理ルーチンを抜け出る(ステップS449)。以上のステップS441〜448により、空燃比の閉ループ条件が不成立時での初期値が設定される。 If it is determined in step S444 that V1> VR1 (that is, NO), the upstream A / F is in the rich state, so the pre-delay air-fuel ratio flag F0 is set to “1” in the rich state (step S447). Then, the delayed air-fuel ratio flag F1 is set to “1” in the rich state (step S448), and the process routine of FIG. 3 is exited (step S449). By the above steps S441 to 448, the initial value when the air-fuel ratio closed loop condition is not established is set.
一方、ステップS402において、閉ループ条件が成立(すなわち、YES)と判定されれば、続いて、上流側O2センサ110の出力値V1が比較電圧VR1、例えば、0.45V以下か否か、つまり、三元触媒109の上流側A/Fが比較電圧VR1に対してリッチ状態かリーン状態かを判定する(ステップS403)。
On the other hand, if it is determined in step S402 that the closed loop condition is satisfied (that is, YES), then, whether or not the output value V1 of the
ステップS403において、V1≦VR1(すなわち、YES)と判定されれば、上流側A/Fがリーン状態であると見なし、続いて、ディレイカウンタCDLYが最大値TDR以上であるか否かを判定する(ステップS404)。なお、最大値TDRは、上流側O2センサ110の出力値V1がリーンからリッチに変化しても、リーン状態であるとの判定を保持するための「リッチ遅延期間」に対応し、正の値で定義される。
If it is determined in step S403 that V1 ≦ VR1 (that is, YES), it is determined that the upstream A / F is in the lean state, and subsequently, it is determined whether or not the delay counter CDLY is equal to or greater than the maximum value TDR. (Step S404). The maximum value TDR corresponds to a “rich delay period” for holding a determination that the engine is in the lean state even if the output value V1 of the
ステップS404において、CDLY≧TDR(すなわち、YES)と判定されれば、ディレイカウンタCDLYを「0」にリセットするとともに(ステップS405)、遅延前空燃比フラグF0をリーン状態の「0」に設定して(ステップS406)、後述するステップS416に進む。 If it is determined in step S404 that CDLY ≧ TDR (ie, YES), the delay counter CDLY is reset to “0” (step S405), and the pre-delay air-fuel ratio flag F0 is set to “0” in the lean state. (Step S406), the process proceeds to step S416, which will be described later.
また、ステップS404において、CDLY<TDR(すなわち、NO)と判定されれば、続いて、遅延前空燃比フラグF0がリーン状態の「0」であるか否かを判定し(ステップS407)、リーン状態でF0=0(すなわち、YES)と判定されれば、ディレイカウンタCDLYを「1」だけ減算して(ステップS408)、ステップS416に進む。 If it is determined in step S404 that CDLY <TDR (that is, NO), it is subsequently determined whether or not the pre-delay air-fuel ratio flag F0 is “0” in the lean state (step S407). If it is determined that F0 = 0 (ie, YES), the delay counter CDLY is decremented by “1” (step S408), and the process proceeds to step S416.
また、ステップS407において、リッチ状態でF0=1(すなわち、NO)と判定されれば、ディレイカウンタCDLYを「1」だけ加算して(ステップS409)、ステップS416に進む。 If it is determined in step S407 that F0 = 1 (ie, NO) in the rich state, the delay counter CDLY is incremented by “1” (step S409), and the process proceeds to step S416.
一方、ステップS403において、V1>VR1(すなわち、NO)と判定されれば、上流側A/Fがリッチ状態であると見なし、続いて、ディレイカウンタCDLYが最小値TDL以下であるか否かを判定する(ステップS410)。なお、最小値TDLは、上流側O2センサ110の出力値V1がリッチからリーンに変化しても、リッチ状態であるとの判定を保持するための「リーン遅延期間」に対応し、負の値で定義される。
On the other hand, if it is determined in step S403 that V1> VR1 (that is, NO), it is considered that the upstream A / F is in a rich state, and then whether or not the delay counter CDLY is equal to or smaller than the minimum value TDL is determined. Determination is made (step S410). Note that the minimum value TDL corresponds to a “lean delay period” for maintaining a determination that the upstream
ステップS410において、CDLY≦TDL(すなわち、YES)と判定されれば、ディレイカウンタCDLYを「0」にリセットするとともに(ステップS411)、遅延前空燃比フラグF0をリッチ状態の「1」に設定して(ステップS412)、ステップS416に進む。 If it is determined in step S410 that CDLY ≦ TDL (ie, YES), the delay counter CDLY is reset to “0” (step S411), and the pre-delay air-fuel ratio flag F0 is set to “1” in the rich state. (Step S412), the process proceeds to step S416.
また、ステップS410において、CDLY>TDL(すなわち、NO)と判定されれば、続いて、遅延前空燃比フラグF0がリーン状態の「0」であるか否かを判定し(ステップS413)、リーン状態でF0=0(すなわち、YES)と判定されれば、ディレイカウンタCDLYを「1」だけ減算して(ステップS414)、ステップS416に進む。 If it is determined in step S410 that CDLY> TDL (that is, NO), it is subsequently determined whether or not the pre-delay air-fuel ratio flag F0 is “0” in the lean state (step S413). If it is determined that F0 = 0 (ie, YES), the delay counter CDLY is decremented by “1” (step S414), and the process proceeds to step S416.
また、ステップS413において、リッチ状態でF0=1(すなわち、NO)と判定されれば、ディレイカウンタCDLYを「1」だけ加算して(ステップS415)、ステップS416に進む。 If it is determined in step S413 that F0 = 1 (ie, NO) in the rich state, the delay counter CDLY is incremented by “1” (step S415), and the process proceeds to step S416.
ステップS416においては、ディレイカウンタCDLYが最小値TDL以下であるか否かを判定し、CDLY>TDL(すなわち、NO)と判定されれば、後述するステップS419に進む。 In step S416, it is determined whether or not the delay counter CDLY is equal to or smaller than the minimum value TDL. If it is determined that CDLY> TDL (that is, NO), the process proceeds to step S419 described later.
また、ステップS416において、CDLY≦TDL(すなわち、YES)と判定されれば、ディレイカウンタCDLYを最小値TDLに設定し(ステップS417)、遅延後空燃比フラグF1をリーン状態の「0」に設定する(ステップS418)。つまり、ディレイカウンタCDLYが最小値TDLに到達した場合には、最小値TDLでガードするとともに、遅延後空燃比フラグF1をリーン状態の「0」とする。 If it is determined in step S416 that CDLY ≦ TDL (that is, YES), the delay counter CDLY is set to the minimum value TDL (step S417), and the post-delay air-fuel ratio flag F1 is set to “0” in the lean state. (Step S418). That is, when the delay counter CDLY reaches the minimum value TDL, the delay counter CDLY is guarded with the minimum value TDL, and the delayed air-fuel ratio flag F1 is set to “0” in the lean state.
続いて、ディレイカウンタCDLYが最大値TDR以上であるか否かを判定し(ステップS419)、CDLY<TDR(すなわち、NO)と判定されれば、後述するステップS422に進む。 Subsequently, it is determined whether or not the delay counter CDLY is equal to or greater than the maximum value TDR (step S419). If it is determined that CDLY <TDR (that is, NO), the process proceeds to step S422 described later.
また、ステップS419において、CDLY≧TDR(すなわち、YES)と判定されれば、ディレイカウンタCDLYを最大値TDRに設定するとともに(ステップS420)、遅延後空燃比フラグF1をリッチ状態の「1」に設定して(ステップS421)、ステップS422に進む。つまり、ディレイカウンタCDLYが最大値TDRに到達した場合には、ディレイカウンタCDLYを最大値TDRでガードするとともに、遅延後空燃比フラグF1をリッチ状態の「1」とする。 If it is determined in step S419 that CDLY ≧ TDR (that is, YES), the delay counter CDLY is set to the maximum value TDR (step S420), and the post-delay air-fuel ratio flag F1 is set to “1” in the rich state. After setting (step S421), the process proceeds to step S422. That is, when the delay counter CDLY reaches the maximum value TDR, the delay counter CDLY is guarded with the maximum value TDR, and the delayed air-fuel ratio flag F1 is set to “1” in the rich state.
ステップS422においては、燃料補正係数FAFのスキップ増減処理、または積分処理の実行に先だって、まず、遅延処理後の空燃比が反転したか否かを、遅延後空燃比フラグF1の符号が反転したか否かにより判定する。 In step S422, prior to execution of the skip increase / decrease process of the fuel correction coefficient FAF or the integration process, it is first determined whether or not the post-delay air-fuel ratio flag F1 has been reversed. Judge by whether or not.
ステップS422において、遅延後空燃比フラグF1の符号、すなわち空燃比が反転している(すなわち、YES)と判定されれば、続いて、カウンタTAFを「0」にリセットし(ステップS423)、リッチからリーンへの反転か、またはリーンからリッチへの反転かを、遅延後空燃比フラグF1の値が「0」であるか否かにより判定する(ステップS424)。 In step S422, if it is determined that the sign of the post-delay air-fuel ratio flag F1, that is, the air-fuel ratio is inverted (that is, YES), then the counter TAF is reset to “0” (step S423), and the rich It is determined whether the inversion from lean to lean or the inversion from lean to rich is based on whether the value of the post-delay air-fuel ratio flag F1 is “0” (step S424).
ステップS424において、F1=0(すなわち、YES)と判定されれば、リッチからリーンへの反転であるので、燃料補正係数FAFを「FAF+RSR」として、定数RSRだけスキップ的に増大させ(ステップS425)、後述するステップS436に進む。 If it is determined in step S424 that F1 = 0 (that is, YES), it is the reverse from rich to lean, so the fuel correction coefficient FAF is set to “FAF + RSR” and is increased by a constant RSR in a skipping manner (step S425). Then, the process proceeds to step S436 described later.
また、ステップS424において、F1=1(すなわち、NO)と判定されれば、リーンからリッチへの反転であるので、燃料補正係数FAFを「FAF−RSL」として、定数RSLだけスキップ的に減少させ(ステップS426)、ステップS436に進む。 If it is determined in step S424 that F1 = 1 (that is, NO), it is an inversion from lean to rich. Therefore, the fuel correction coefficient FAF is set to “FAF-RSL” and is decreased by a constant RSL in a skipping manner. (Step S426), the process proceeds to Step S436.
一方、ステップS422において、遅延後空燃比フラグF1の符号、すなわち空燃比が反転していない(すなわち、NO)と判定されれば、続いて、遅延後空燃比フラグF1がリーン状態の「0」であるか否かを判定し(ステップS427)、F1=0(すなわち、YES)と判定されれば、リーン状態であるので、ステップS428に進む。 On the other hand, in step S422, if it is determined that the sign of the post-delay air-fuel ratio flag F1, that is, the air-fuel ratio is not reversed (that is, NO), then the post-delay air-fuel ratio flag F1 is “0” in the lean state. (Step S427), and if it is determined that F1 = 0 (that is, YES), it is in a lean state, and the process proceeds to step S428.
ステップS428においては、上流側O2センサ110の出力値V1が設定電圧VR以下であるか否かを判定し、V1≦VR(すなわち、YES)と判定されれば、燃料補正係数FAFを「FAF+KIR」として、定数KIR(<RSR)だけ増大させるとともに(ステップS429)、カウンタTAFに「1」だけ加算して(ステップS430)、ステップS436に進む。
In step S428, it is determined whether or not the output value V1 of the
一方、ステップS428において、V1>VR(すなわち、NO)と判定されれば、ステップS451に進み、空燃比の振動が1回目であるか否かを判定し、1回目(すなわち、Yes)と判定されれば、定数KIR2(<KIR)を用いて燃料補正係数FAFを「FAF+KIR2」として増大させるとともに(ステップS431)、ステップS436に進む。 On the other hand, if it is determined in step S428 that V1> VR (that is, NO), the process proceeds to step S451, where it is determined whether or not the vibration of the air-fuel ratio is the first time, and the first time (that is, Yes) is determined. If so, the fuel correction coefficient FAF is increased to “FAF + KIR2” using the constant KIR2 (<KIR) (step S431), and the process proceeds to step S436.
一方、ステップS451において、空燃比の振動が2回目以降(すなわち、No)と判定されれば、燃料補正係数FAFにフィードバック制御値学習部205で学習したリッチ学習値を設定し(ステップS452)、ステップS436に進む。
On the other hand, if it is determined in step S451 that the air-fuel ratio oscillation is the second or later (that is, No), the rich learning value learned by the feedback control
つまり、ステップS431において、燃料補正係数FAFの増大量に、定数KIRより小さい定数KIR2を使用することにより、燃料補正係数FAFがリッチ方向にある程度進んだ後のA/F制御幅を抑えることができ、それに伴うドライバビリティおよび排ガスの悪化を抑えることができる。なお、ステップS431で使用する増大量「KIR2」を「0」とし、燃料補正係数FAFがリッチ方向にある程度進んだ後の燃料補正係数FAFを増大させない設定にさせても構わない。 That is, in step S431, by using the constant KIR2 smaller than the constant KIR as the increase amount of the fuel correction coefficient FAF, the A / F control width after the fuel correction coefficient FAF has advanced to some extent in the rich direction can be suppressed. In addition, drivability and exhaust gas deterioration associated therewith can be suppressed. Note that the increase amount “KIR2” used in step S431 may be set to “0” so that the fuel correction coefficient FAF after the fuel correction coefficient FAF has advanced to some extent in the rich direction is not increased.
また、ステップS428において、燃料補正係数FAFの増大量の切り替えを行う設定電圧VRを、上流側O2センサ110の理論空燃比に相当する電圧に設定することで、触媒上流雰囲気がリーン状態の場合は、大きい増大量「KIR」とし、触媒上流雰囲気がリッチ状態の場合は、小さい増大量「KIR2」とすることができる。後述するステップS432におけるリーン状態での操作と組み合わせることで、空燃比の振動を確実にリッチ状態とリーン状態の間で実施することが可能となり、加減速等でA/F制御幅が大きくなる傾向となった場合や、劣化触媒時の酸素吸蔵量低下時に排ガス悪化を抑える効果が得られる。
Further, in step S428, when the setting voltage VR for switching the increase amount of the fuel correction coefficient FAF is set to a voltage corresponding to the theoretical air-fuel ratio of the
一方、ステップS427において、F1=1(すなわち、NO)と判定されれば、リッチ状態であるので、ステップS432に進む。 On the other hand, if it is determined in step S427 that F1 = 1 (that is, NO), the rich state is set, and the process proceeds to step S432.
ステップS432においては、上流側O2センサ110の出力値V1が設定電圧VL以上であるか否かを判定し、V1≧VL(すなわち、YES)と判定されれば、燃料補正係数FAFを「FAF−KIL」として、定数KIL(<RSL)だけ減少させるとともに(ステップS433)、カウンタTAFに「1」だけ加算して(ステップS434)、ステップS436に進む。
In step S432, it is determined whether or not the output value V1 of the
一方、ステップS432において、V1<VL(すなわち、NO)と判定されれば、ステップS453に進み、空燃比の振動が1回目であるか否かを判定し、1回目(すなわち、Yes)と判定されれば、定数KIL2(<KIL)を用いて燃料補正係数FAFを「FAF−KIL2」として減少させるとともに(ステップS435)、ステップS436に進む。 On the other hand, if it is determined in step S432 that V1 <VL (that is, NO), the process proceeds to step S453, where it is determined whether or not the vibration of the air-fuel ratio is the first time, and the first time (that is, Yes) is determined. If so, the fuel correction coefficient FAF is reduced to “FAF−KIL2” using the constant KIL2 (<KIL) (step S435), and the process proceeds to step S436.
一方、ステップS453において、空燃比の振動が2回目以降(すなわち、No)と判定されれば、燃料補正係数FAFにフィードバック制御値学習部205で学習したリーン学習値を設定し(ステップS454)、ステップS436に進む。
On the other hand, if it is determined in step S453 that the air-fuel ratio oscillation is the second or later (that is, No), the lean learning value learned by the feedback control
つまり、ステップS435において、燃料補正係数FAFの減少量に、定数KILより小さい定数KIL2を使用することにより、燃料補正係数FAFがリーン方向にある程度進んだ後のA/F制御幅を抑えることができ、それに伴うドライバビリティおよび排ガスの悪化を抑えることができる。なお、ステップS435で使用する減少量「KIL2」を「0」とし、燃料補正係数FAFがリーン方向にある程度進んだ後の燃料補正係数FAFを減少させない設定にさせても構わない。 That is, in step S435, by using the constant KIL2 smaller than the constant KIL as the amount of decrease in the fuel correction coefficient FAF, the A / F control range after the fuel correction coefficient FAF has advanced to some extent in the lean direction can be suppressed. In addition, drivability and exhaust gas deterioration associated therewith can be suppressed. Note that the reduction amount “KIL2” used in step S435 may be set to “0” so that the fuel correction coefficient FAF after the fuel correction coefficient FAF has advanced to some extent in the lean direction is not reduced.
また、ステップS432において、燃料補正係数FAFの減少量の切り替えを行う設定電圧VLを、上流側O2センサ110の理論空燃比に相当する電圧に設定することで、触媒上流雰囲気がリッチ状態の場合は、大きい減少量「KIL」とし、触媒上流雰囲気がリーン状態の場合は、小さい減少量「KIL2」とすることができる。ステップS428におけるリッチ状態での操作と組み合わせることで、空燃比の振動を確実にリッチ状態とリーン状態の間で実施することが可能となり、加減速等でA/F制御幅が大きくなる傾向となった場合や、劣化触媒時酸素吸蔵量の低下時に排ガス悪化を抑える効果が得られる。
Further, in step S432, when the setting voltage VL for switching the reduction amount of the fuel correction coefficient FAF is set to a voltage corresponding to the theoretical air-fuel ratio of the
なお、積分定数KIR、KIR2、KIL、KIL2は、スキップ定数RSR、RSLと比べて、十分小さい値に設定されている。したがって、ステップS429、431においては、リーン状態、すなわちF1=0での燃料噴射量を徐々に増大させ、ステップS433、435においては、リッチ状態、すなわちF1=1での燃料噴射量を徐々に減少させることになる。 The integral constants KIR, KIR2, KIL, and KIL2 are set to sufficiently small values compared to the skip constants RSR and RSL. Therefore, in steps S429 and 431, the fuel injection amount in the lean state, that is, F1 = 0 is gradually increased, and in steps S433 and 435, the fuel injection amount in the rich state, that is, F1 = 1 is gradually decreased. I will let you.
ステップS436においては、カウンタTAFがカウンタ上限TAFHよりも小さいか否かを判定し、TAF<TAFH(すなわち、YES)と判定されれば、ステップS449に進む。 In step S436, it is determined whether or not the counter TAF is smaller than the counter upper limit TAFH. If it is determined that TAF <TAFH (that is, YES), the process proceeds to step S449.
一方、ステップS436において、TAF≧TAFH(すなわち、NO)と判定されれば、ステップS441に進むことで、空燃比の振動処理の実行を中止する。 On the other hand, if it is determined in step S436 that TAF ≧ TAFH (that is, NO), the process proceeds to step S441 to stop the air-fuel ratio vibration process.
つまり、O2センサの劣化による応答遅れ等の原因で上流側O2センサ110の挙動が遅延し、ステップS428においてV1>VRとなる期間、またはステップS432においてV1<VLとなる期間が長くなった場合は、燃料補正係数FAFのA/F制御幅が大きくなりすぎたと判断し、空燃比の振動処理の実行を中止する。その効果として、劣化触媒の診断時における正常触媒を劣化触媒と誤検出する可能性を低減させることができる。
In other words, when the behavior of the
以上で図3の演算処理は終了し、ステップS401〜454により演算された燃料補正係数FAFは、ECU112内のRAM115に格納される。
The calculation process in FIG. 3 is completed as described above, and the fuel correction coefficient FAF calculated in steps S401 to S454 is stored in the
次に、図4のタイミングチャートを参照しながら、図3に示した演算処理動作について補足説明する。図4(a)のタイミングチャートは、従来の内燃機関の空燃比制御装置における燃料補正係数FAFの増加量をKIR2に、減少量をKIL2に切り替えるタイミングを、上流側O2センサ110の出力値V1が設定電圧VR1となるタイミングとし、さらにKIR2、KIL2の値を共に「0」とした場合であり、図4(b)のタイミングチャートは、この発明の実施の形態1に係る内燃機関の空燃比制御装置における空燃比フィードバック制御値を学習し、燃料補正係数FAFに学習値を設定した場合である。
Next, the arithmetic processing operation shown in FIG. 3 will be supplementarily described with reference to the timing chart of FIG. In the timing chart of FIG. 4A, the output value V1 of the
図4(a)、(b)において、上流側O2センサ110の出力値V1に基づいて遅延処理前の空燃比信号、すなわちリッチ、リーン判定の比較結果が得られると、遅延処理前の空燃比信号に応答する遅延前空燃比フラグF0は、リッチ状態またはリーン状態に変化する。
4A and 4B, when the comparison result of the rich / lean determination is obtained based on the output value V1 of the
ディレイカウンタCDLYは、最大値TDRと最小値TDLとの間の範囲内で、遅延処理前の空燃比信号に対応する遅延前空燃比フラグF0のリッチ状態に応答してカウントアップされ、逆に、リーン状態に応答してカウントダウンされる。これにより、遅延後空燃比フラグF1は、遅延処理された空燃比信号を示すようになる。 The delay counter CDLY is counted up in response to the rich state of the pre-delay air-fuel ratio flag F0 corresponding to the pre-delay air-fuel ratio signal within the range between the maximum value TDR and the minimum value TDL. Counts down in response to a lean condition. As a result, the post-delay air-fuel ratio flag F1 indicates the delayed air-fuel ratio signal.
例えば、時刻t1において、遅延処理前の空燃比信号、すなわち出力値V1の比較結果がリーンからリッチに反転しても、遅延処理された空燃比信号、すなわち遅延後空燃比フラグF1は、リッチ遅延期間τDRだけリーンに保持された後の時刻t2において、リッチに変化する。 For example, even when the comparison result of the air-fuel ratio signal before delay processing, that is, the output value V1, is inverted from lean to rich at time t1, the air-fuel ratio signal subjected to delay processing, that is, the post-delay air-fuel ratio flag F1 is It changes to rich at time t2 after being held lean for the period τDR.
このとき、時刻t1、またはt5までの時間、そのタイミングのディレイカウンタCDLYの値は、燃焼に依存して毎回異なるため、時刻t1以降に固定される燃料補正係数FAFの値も振動毎に異なる。 At this time, since the time up to time t1 or t5 and the value of the delay counter CDLY at that timing differ each time depending on the combustion, the value of the fuel correction coefficient FAF that is fixed after time t1 also differs for each vibration.
同様に、時刻t3において、遅延処理前の空燃比信号、すなわち上流側A/Fがリッチからリーンに変化しても、遅延処理後の空燃比信号、すなわち遅延後空燃比フラグF1は、リーン遅延期間τDLだけリッチに保持された後の時刻t4において、リーンに変化する。 Similarly, even at time t3, even if the air-fuel ratio signal before delay processing, that is, the upstream A / F changes from rich to lean, the air-fuel ratio signal after delay processing, that is, the post-delay air-fuel ratio flag F1, At time t4 after the period τDL is kept rich, it changes to lean.
このとき、時刻t3、またはt7までの時間、そのタイミングのディレイカウンタCDLYの値は、燃焼に依存して毎回異なるため、時刻t3以降に固定される燃料補正係数FAFの値も振動毎に異なる。 At this time, since the time until time t3 or t7 and the value of the delay counter CDLY at that timing differ each time depending on the combustion, the value of the fuel correction coefficient FAF fixed after time t3 also differs for each vibration.
また、図4の燃料補正係数FAFの波形において、上流側O2センサ110の出力値V1がVR1となったタイミングまでの増大方向の傾きは、積分定数KIRに相当し、上流側O2センサ110の出力値V1がVR1となったタイミング以降の増大方向の傾きは、積分定数KIR2、すなわち図4(a)(b)では「0」に相当する。
In the waveform of the fuel correction coefficient FAF in FIG. 4, the gradient in the increasing direction until the timing when the output value V1 of the
また、上流側O2センサ110の出力値V1がVR1となったタイミングまでの減少方向の傾きは、積分定数KILに相当し、上流側O2センサ110の出力値V1がVR1となったタイミング以降の減少方向の傾きは、積分定数KIL2、すなわち図4(a)(b)では「0」に相当する。
The inclination in the decreasing direction until the timing when the output value V1 of the
ここで、図4(a)、(b)において、燃料補正係数FAFと振動周期との積、すなわち燃料補正係数FAFと図4(a)、(b)における燃料補正係数FAFの中心線とで形成される面積として、触媒診断時に使用するO2操作量が定義される。このとき、燃焼のばらつきによってフィードバック制御量に差が生じると、O2操作量もばらつくため、下流側O2センサ111の出力がばらつき、三元触媒109の劣化を精度よく診断することができないという問題があった。
4 (a) and 4 (b), the product of the fuel correction coefficient FAF and the vibration period, that is, the fuel correction coefficient FAF and the center line of the fuel correction coefficient FAF in FIGS. 4 (a) and 4 (b). As the area to be formed, the O2 manipulated variable used at the time of catalyst diagnosis is defined. At this time, if there is a difference in the feedback control amount due to variations in combustion, the O2 manipulated variable also varies, so that the output of the downstream O2 sensor 111 varies, and the deterioration of the three-
そこで、図4(b)の燃料補正係数FAFの波形において、空燃比の振動がリーン方向からリッチ方向に移行した後、最初に上流側O2センサ110からの出力値V1が設定電圧VR1以上となるタイミングt1における空燃比フィードバック制御値FAFをリッチ学習値として学習し、空燃比の振動がリーン方向からリッチ方向へと移行する2回目以降の移行時に、上流側O2センサ110からの出力値V1が設定電圧VR1以上となるタイミングt5における空燃比フィードバック制御値をリッチ学習値に設定する。
Therefore, in the waveform of the fuel correction coefficient FAF in FIG. 4B, after the air-fuel ratio oscillation shifts from the lean direction to the rich direction, the output value V1 from the
また、図4(b)の燃料補正係数FAFの波形において、空燃比の振動がリッチ方向からリーン方向に移行した後、最初に上流側O2センサ110からの出力値V1が設定電圧VR1以下となるタイミングt3における空燃比フィードバック制御値FAFをリーン学習値として学習し、空燃比の振動がリッチ方向からリーン方向へと移行する2回目以降の移行時に、上流側O2センサ110からの出力値V1が設定電圧VR1以上となるタイミングt7における空燃比フィードバック制御値をリーン学習値に設定する。
Further, in the waveform of the fuel correction coefficient FAF in FIG. 4B, after the air-fuel ratio oscillation shifts from the rich direction to the lean direction, the output value V1 from the
また、燃料補正係数FAFに積分定数KIRおよびKILが使用される期間は、カウンタTAFの積算が実施され、カウンタTAFがTAFH以上となった場合は、空燃比の振動処理の実行を中止する。 Further, during the period in which the integration constants KIR and KIL are used for the fuel correction coefficient FAF, the counter TAF is integrated. When the counter TAF becomes equal to or greater than TAFH, the execution of the air-fuel ratio oscillation process is stopped.
このように、最初の空燃比フィードバック制御値を学習値として、2回目以降の空燃比フィードバック制御値に設定することで、燃焼のばらつきによるフィードバック制御量の差をなくして、O2操作量のばらつきを小さくできるので、下流側O2センサ111の出力を確実に振ることができ、劣化指標値のばらつきを抑えることができる。 In this way, by setting the first air-fuel ratio feedback control value as the learned value to the second and subsequent air-fuel ratio feedback control values, the difference in feedback control amount due to combustion variation is eliminated, and the variation in O2 manipulated variable is reduced. Since the output can be reduced, the output of the downstream O2 sensor 111 can be reliably shaken, and variations in the deterioration index value can be suppressed.
すなわち、O2操作量を精度よく操作することによって、上流側O2センサ110および下流側O2センサ111の出力を確実に振ることにより、触媒劣化診断時の劣化指標値のばらつきを抑えて、劣化触媒の診断性を向上させることができる。
That is, by accurately manipulating the O2 manipulated variable, the outputs of the
次に、図5のフローチャートを参照しながら、図2内のフィードバック制御値学習部205による演算処理動作について説明する。
Next, the calculation processing operation by the feedback control
まず、触媒診断中であるか否かを判定し(ステップS501)、触媒診断中でない(すなわち、No)と判定されれば、図5のフローチャートを終了する。一方、触媒診断中である(すなわち、Yes)と判定されれば、ステップS502に進む。 First, it is determined whether or not the catalyst is being diagnosed (step S501). If it is determined that the catalyst is not being diagnosed (ie, No), the flowchart of FIG. 5 is terminated. On the other hand, if it is determined that the catalyst is being diagnosed (ie, Yes), the process proceeds to step S502.
ステップS502においては、空燃比の振動の方向がリーン方向かリッチ方向であるか否かを判定する。ステップS502において、空燃比の振動がリーン方向からリッチ方向である(すなわち、Yes)と判定された場合には、ステップS503に進み、空燃比の振動がリッチ方向からリーン方向である(すなわち、No)と判定された場合には、ステップS507に進む。 In step S502, it is determined whether the direction of air-fuel ratio oscillation is the lean direction or the rich direction. If it is determined in step S502 that the air-fuel ratio oscillation is from the lean direction to the rich direction (ie, Yes), the process proceeds to step S503, where the air-fuel ratio oscillation is from the rich direction to the lean direction (ie, No). ), The process proceeds to step S507.
ステップS503においては、リッチ方向への振動回数が1回目であるか否かを判定する。ステップS503において、1回目である(すなわち、Yes)と判定された場合には、ステップS504に進み、下流側O2センサ111からの出力値V1の前回値V1(n−1)がVR1未満であるか否かを判定する。 In step S503, it is determined whether the number of vibrations in the rich direction is the first time. If it is determined in step S503 that it is the first time (that is, Yes), the process proceeds to step S504, and the previous value V1 (n−1) of the output value V1 from the downstream O2 sensor 111 is less than VR1. It is determined whether or not.
ステップS504において、V1(n−1)がVR1未満である(すなわち、Yes)と判定された場合には、下流側O2センサ111からの出力値V1の今回値V1(n)がVR1以上であるか否かを判定し(ステップS505)、V1(n)がVR1以上である(すなわち、Yes)と判定された場合には、リッチ学習値に燃料補正係数FAFを記憶して(ステップS506)、図5のフローチャートを終了する。 If it is determined in step S504 that V1 (n−1) is less than VR1 (ie, Yes), the current value V1 (n) of the output value V1 from the downstream O2 sensor 111 is equal to or greater than VR1. Whether or not V1 (n) is equal to or higher than VR1 (ie, Yes), the fuel correction coefficient FAF is stored in the rich learning value (step S506). The flowchart of FIG. 5 ends.
一方、ステップS503において、1回目でない(すなわち、No)と判定された場合、ステップS504において、V1(n−1)がVR1以上である(すなわち、No)と判定された場合、およびステップS505において、V1(n)がVR1未満である(すなわち、No)と判定された場合には、そのまま図5のフローチャートを終了する。 On the other hand, if it is determined in step S503 that it is not the first time (that is, No), if it is determined in step S504 that V1 (n-1) is equal to or higher than VR1 (that is, No), and in step S505. , V1 (n) is determined to be less than VR1 (that is, No), the flowchart of FIG.
ステップS507においては、リーン方向への振動回数が1回目であるか否かを判定する。ステップS507において、1回目である(すなわち、Yes)と判定された場合には、ステップS508に進み、下流側O2センサ111からの出力値V1の前回値V1(n−1)がVR1よりも大きいか否かを判定する。 In step S507, it is determined whether or not the number of vibrations in the lean direction is the first time. If it is determined in step S507 that the current time is the first time (that is, Yes), the process proceeds to step S508, and the previous value V1 (n−1) of the output value V1 from the downstream O2 sensor 111 is larger than VR1. It is determined whether or not.
ステップS508において、V1(n−1)がVR1よりも大きい(すなわち、Yes)と判定された場合には、下流側O2センサ111からの出力値V1の今回値V1(n)がVR1以下であるか否かを判定し(ステップS509)、V1(n)がVR1以下である(すなわち、Yes)と判定された場合には、リーン学習値に燃料補正係数FAFを記憶して(ステップS510)、図5のフローチャートを終了する。 If it is determined in step S508 that V1 (n-1) is greater than VR1 (ie, Yes), the current value V1 (n) of the output value V1 from the downstream O2 sensor 111 is equal to or less than VR1. Whether or not V1 (n) is equal to or lower than VR1 (ie, Yes), the fuel correction coefficient FAF is stored in the lean learning value (step S510). The flowchart of FIG. 5 ends.
一方、ステップS507において、1回目でない(すなわち、No)と判定された場合、ステップS508において、V1(n−1)がVR1以下である(すなわち、No)と判定された場合、およびステップS509において、V1(n)がVR1よりも大きい(すなわち、No)と判定された場合には、そのまま図5のフローチャートを終了する。 On the other hand, if it is determined in step S507 that it is not the first time (that is, No), if it is determined in step S508 that V1 (n−1) is equal to or lower than VR1 (that is, No), and in step S509. , V1 (n) is determined to be larger than VR1 (ie, No), the flowchart of FIG.
なお、三元触媒109の劣化診断周期は、内燃機関101の運転状態、例えばエンジン回転速度Ne、負荷、吸入空気量Qa、触媒温度等に基づき、定常状態での診断周期を試験的に計測して設定する。
The deterioration diagnosis cycle of the three-
このように、上流側A/Fの空燃比振動に使用する燃料補正係数FAFについて、上流側O2センサ110の出力値V1に応じて増加量または減少量を小さくすることで、理論空燃比から大きく外れることはなくなる。そのため、下流側O2センサ111の出力値V2の挙動に見られるように、実空燃比の振動幅が小さくなることから、排ガス変動が抑えられ、排ガスの悪化を抑制できる。また、エンジン回転の挙動に見られるように、実空燃比の振動幅が小さくなることから、回転変動が抑えられ、ドライバビリティの悪化を抑制できる。また同時に、劣化指標値のばらつきを抑えることができる。
As described above, the fuel correction coefficient FAF used for the upstream A / F air-fuel ratio oscillation is increased from the theoretical air-fuel ratio by decreasing the increase or decrease according to the output value V1 of the
以上のように、実施の形態1によれば、上流側空燃比センサの出力値が設定電圧以上となるタイミングでフィードバック制御定数の増大量を小さくするとともに、上流側空燃比センサの出力値が設定電圧以下となるタイミングでフィードバック制御定数の減少量を小さくし、また、空燃比の振動がリーン方向からリッチ方向またはリッチ方向からリーン方向に移行した後、最初に上流側空燃比センサの出力値が設定電圧以上となるタイミングにおける空燃比フィードバック制御値を、リッチ学習値またはリーン学習値として学習するとともに、空燃比の振動がリーン方向からリッチ方向またはリッチ方向からリーン方向へと移行する2回目以降の移行時に、リッチ学習値またはリーン学習値を空燃比フィードバック制御値に設定する。
そのため、上流側A/Fが理論空燃比から外れない領域での空燃比制御を行うことで、ドライバビリティおよび排ガスの悪化を抑えるとともに、三元触媒の劣化を高精度に診断することができる。
As described above, according to the first embodiment, the increase amount of the feedback control constant is reduced at the timing when the output value of the upstream air-fuel ratio sensor becomes equal to or higher than the set voltage, and the output value of the upstream air-fuel ratio sensor is set. The amount of decrease in the feedback control constant is reduced at the timing when the voltage becomes lower than the voltage, and after the air-fuel ratio oscillation shifts from the lean direction to the rich direction or from the rich direction to the lean direction, the output value of the upstream air-fuel ratio sensor is first The air-fuel ratio feedback control value at the timing when it becomes the set voltage or higher is learned as a rich learning value or lean learning value, and the air-fuel ratio oscillation changes from the lean direction to the rich direction or from the rich direction to the lean direction for the second and subsequent times. At the time of transition, the rich learning value or the lean learning value is set as the air-fuel ratio feedback control value.
Therefore, by performing air-fuel ratio control in a region where the upstream A / F does not deviate from the stoichiometric air-fuel ratio, drivability and exhaust gas deterioration can be suppressed and deterioration of the three-way catalyst can be diagnosed with high accuracy.
なお、上記実施の形態1では、下流側O2センサ111としてλ型センサを用いたが、下流側O2センサ111は、上流側に位置する三元触媒109の浄化状態を検出可能なセンサであれば他のセンサでもよく、例えばリニアO2センサ、NOxセンサ、HCセンサ、COセンサ等を用いても、三元触媒109の浄化状態を制御することができるので、同様の作用効果を得ることができる。
In the first embodiment, a λ-type sensor is used as the downstream O2 sensor 111. However, the downstream O2 sensor 111 may be any sensor that can detect the purification state of the three-
101 内燃機関、102 エアクリーナ、103 スロットルバルブ、104 サージタンク、105 吸気管、106 エアフローセンサ、107 インジェクタ、108 排気管(排気系)、109 三元触媒、110 上流側O2センサ(上流側空燃比センサ)、111 下流側O2センサ、112 ECU、113 CPU、114 ROM、115 RAM、116 I/O、117 スロットルセンサ、118 アイドルスイッチ、119 水温センサ、120 クランク角センサ、121 カム角センサ、122 駆動回路、123 警告ランプ、124 B−RAM、201 空燃比フィードバック制御部、202 触媒劣化診断部、203 制御ゲイン変更部、204 制御期間計測部、205 フィードバック制御値学習部、206 劣化指標値演算部、V1 上流側O2センサの出力値、V2 下流側O2センサの出力値、WT 冷却水温、CA クランク角、DL アイドル信号、θ スロットル開度、Qa 吸入空気量。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 101 Internal combustion engine, 102 Air cleaner, 103 Throttle valve, 104 Surge tank, 105 Intake pipe, 106 Air flow sensor, 107 Injector, 108 Exhaust pipe (exhaust system), 109 Three-way catalyst, 110 Upstream O2 sensor (Upstream air-fuel ratio sensor ), 111 downstream O2 sensor, 112 ECU, 113 CPU, 114 ROM, 115 RAM, 116 I / O, 117 throttle sensor, 118 idle switch, 119 water temperature sensor, 120 crank angle sensor, 121 cam angle sensor, 122 drive circuit , 123 warning lamp, 124 B-RAM, 201 air-fuel ratio feedback control unit, 202 catalyst deterioration diagnosis unit, 203 control gain change unit, 204 control period measurement unit, 205 feedback control value learning unit, 206 deterioration Target value calculation unit, the output value of V1 upstream O2 sensor output value V2 downstream O2 sensor, WT coolant temperature, CA crank angle, DL idle signal, theta throttle opening, Qa intake air amount.
Claims (4)
前記触媒の上流側に設けられて上流側排ガス中の空燃比を検出する上流側空燃比センサと、
前記内燃機関の運転状態を検出する各種センサと、
前記上流側空燃比センサの出力値、および前記運転状態に係るフィードバック制御定数に応じて、前記内燃機関に供給する空燃比を調整して、前記空燃比を周期的にリッチ方向およびリーン方向に振動させる空燃比フィードバック制御部と、を備え、
前記空燃比フィードバック制御部は、
前記上流側空燃比センサの出力値が設定電圧以上となるタイミングで前記フィードバック制御定数の増大量を小さくし、前記上流側空燃比センサの出力値が前記設定電圧以下となるタイミングで前記フィードバック制御定数の減少量を小さくする制御ゲイン変更部と、
空燃比の振動がリーン方向からリッチ方向に移行した後、最初に前記上流側空燃比センサの出力値が前記設定電圧以上となるタイミングにおける空燃比フィードバック制御値をリッチ学習値として学習するとともに、空燃比の振動がリッチ方向からリーン方向に移行した後、最初に前記上流側空燃比センサの出力値が前記設定電圧以下となるタイミングにおける空燃比フィードバック制御値をリーン学習値として学習するフィードバック制御値学習部と、を有し、
前記フィードバック制御値学習部は、
空燃比の振動がリーン方向からリッチ方向へと移行する2回目以降の移行時に、前記上流側空燃比センサの出力値が前記設定電圧以上となるタイミングにおける空燃比フィードバック制御値を前記リッチ学習値に設定するとともに、
空燃比の振動がリッチ方向からリーン方向へと移行する2回目以降の移行時に、前記上流側空燃比センサの出力値が前記設定電圧以下となるタイミングにおける空燃比フィードバック制御値を前記リーン学習値に設定する
内燃機関の空燃比制御装置。 A catalyst installed in an exhaust system of the internal combustion engine to purify exhaust gas from the internal combustion engine;
An upstream air-fuel ratio sensor that is provided upstream of the catalyst and detects an air-fuel ratio in the upstream exhaust gas;
Various sensors for detecting the operating state of the internal combustion engine;
The air-fuel ratio supplied to the internal combustion engine is adjusted according to the output value of the upstream air-fuel ratio sensor and the feedback control constant related to the operating state, and the air-fuel ratio is periodically oscillated in the rich direction and the lean direction. An air-fuel ratio feedback control unit
The air-fuel ratio feedback control unit
The feedback control constant is decreased at a timing when the output value of the upstream air-fuel ratio sensor becomes equal to or higher than a set voltage, and the feedback control constant is decreased at a timing when the output value of the upstream air-fuel ratio sensor becomes equal to or lower than the set voltage. A control gain changing unit for reducing the decrease amount of
After the air-fuel ratio oscillation shifts from the lean direction to the rich direction, the air-fuel ratio feedback control value at the timing when the output value of the upstream air-fuel ratio sensor becomes equal to or higher than the set voltage is first learned as the rich learning value, Feedback control value learning that first learns, as a lean learning value, an air-fuel ratio feedback control value at a timing when the output value of the upstream air-fuel ratio sensor becomes equal to or lower than the set voltage after the oscillation of the fuel ratio shifts from the rich direction to the lean direction. And
The feedback control value learning unit
The air-fuel ratio feedback control value at the timing when the output value of the upstream air-fuel ratio sensor becomes equal to or higher than the set voltage at the second and subsequent transitions when the air-fuel ratio vibration shifts from the lean direction to the rich direction is set to the rich learning value. As well as setting
The air-fuel ratio feedback control value at the timing when the output value of the upstream-side air-fuel ratio sensor becomes equal to or lower than the set voltage at the second and subsequent transitions when the air-fuel ratio vibration shifts from the rich direction to the lean direction becomes the lean learning value. Set an air-fuel ratio control device for an internal combustion engine.
請求項1に記載の内燃機関の空燃比制御装置。 The air-fuel ratio control apparatus for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the set voltage is a voltage corresponding to a theoretical air-fuel ratio.
前記空燃比フィードバック制御部は、前記制御期間が設定期間よりも長い場合において、前記空燃比フィードバック制御部による空燃比の振動処理の実行を中止する
請求項1または請求項2に記載の内燃機関の空燃比制御装置。 After the air-fuel ratio oscillation shifts from the lean direction to the rich direction, the control period until the increase amount of the feedback control constant is reduced, or after the air-fuel ratio oscillation shifts from the rich direction to the lean direction, the feedback control constant A control period measuring unit that measures the control period until the decrease amount of
3. The internal combustion engine according to claim 1, wherein the air-fuel ratio feedback control unit stops executing the air-fuel ratio oscillation process by the air-fuel ratio feedback control unit when the control period is longer than a set period. Air-fuel ratio control device.
前記触媒の上流側に設けられて上流側排ガス中の空燃比を検出する上流側空燃比センサと、
前記内燃機関の運転状態を検出する各種センサと、
前記上流側空燃比センサの出力値、および前記運転状態に係るフィードバック制御定数に応じて、前記内燃機関に供給する空燃比を調整して、前記空燃比を周期的にリッチ方向およびリーン方向に振動させる空燃比フィードバック制御部と、を備え、
前記上流側空燃比センサの出力値が設定電圧以上となるタイミングで前記フィードバック制御定数の増大量を小さくし、前記上流側空燃比センサの出力値が設定電圧以下となるタイミングで前記フィードバック制御定数の減少量を小さくする内燃機関の空燃比制御装置で実行される空燃比制御方法であって、
前記空燃比フィードバック制御部により、
空燃比の振動がリーン方向からリッチ方向に移行した後、最初に前記上流側空燃比センサの出力値が前記設定電圧以上となるタイミングにおける空燃比フィードバック制御値をリッチ学習値として学習するリッチ学習値学習ステップと、
空燃比の振動がリッチ方向からリーン方向に移行した後、最初に前記上流側空燃比センサの出力値が前記設定電圧以下となるタイミングにおける空燃比フィードバック制御値をリーン学習値として学習するリーン学習値学習ステップと、
空燃比の振動がリーン方向からリッチ方向へと移行する2回目以降の移行時に、前記上流側空燃比センサの出力値が前記設定電圧以上となるタイミングにおける空燃比フィードバック制御値を前記リッチ学習値に設定するリッチ学習値設定ステップと、
空燃比の振動がリッチ方向からリーン方向へと移行する2回目以降の移行時に、前記上流側空燃比センサの出力値が前記設定電圧以下となるタイミングにおける空燃比フィードバック制御値を前記リーン学習値に設定するリーン学習値設定ステップと、を有する
内燃機関の空燃比制御方法。 A catalyst installed in an exhaust system of the internal combustion engine to purify exhaust gas from the internal combustion engine;
An upstream air-fuel ratio sensor that is provided upstream of the catalyst and detects an air-fuel ratio in the upstream exhaust gas;
Various sensors for detecting the operating state of the internal combustion engine;
The air-fuel ratio supplied to the internal combustion engine is adjusted according to the output value of the upstream air-fuel ratio sensor and the feedback control constant related to the operating state, and the air-fuel ratio is periodically oscillated in the rich direction and the lean direction. An air-fuel ratio feedback control unit
When the output value of the upstream air-fuel ratio sensor becomes equal to or higher than a set voltage, the increase amount of the feedback control constant is reduced, and when the output value of the upstream air-fuel ratio sensor becomes equal to or lower than the set voltage, the feedback control constant An air-fuel ratio control method executed by an air-fuel ratio control device for an internal combustion engine that reduces an amount of decrease,
By the air-fuel ratio feedback control unit,
A rich learning value that first learns an air-fuel ratio feedback control value as a rich learning value at a timing when the output value of the upstream air-fuel ratio sensor becomes equal to or higher than the set voltage after the air-fuel ratio oscillation shifts from the lean direction to the rich direction. Learning steps,
A lean learning value that first learns an air-fuel ratio feedback control value as a lean learning value at a timing when the output value of the upstream air-fuel ratio sensor becomes equal to or lower than the set voltage after the air-fuel ratio oscillation has shifted from the rich direction to the lean direction. Learning steps,
The air-fuel ratio feedback control value at the timing when the output value of the upstream air-fuel ratio sensor becomes equal to or higher than the set voltage at the second and subsequent transitions when the air-fuel ratio vibration shifts from the lean direction to the rich direction is set to the rich learning value. A rich learning value setting step to be set;
The air-fuel ratio feedback control value at the timing when the output value of the upstream-side air-fuel ratio sensor becomes equal to or lower than the set voltage at the second and subsequent transitions when the air-fuel ratio vibration shifts from the rich direction to the lean direction becomes the lean learning value. A lean learning value setting step for setting an air-fuel ratio control method for an internal combustion engine.
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