JPH11210527A - Air-fuel ratio controller for engine - Google Patents

Air-fuel ratio controller for engine

Info

Publication number
JPH11210527A
JPH11210527A JP10009205A JP920598A JPH11210527A JP H11210527 A JPH11210527 A JP H11210527A JP 10009205 A JP10009205 A JP 10009205A JP 920598 A JP920598 A JP 920598A JP H11210527 A JPH11210527 A JP H11210527A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
air
fuel ratio
control
cylinder
engine
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
JP10009205A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hiroyuki Kisaka
浩幸 木坂
Hiroshi Takagi
宏 高木
Yasuyoshi Hori
保義 堀
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mazda Motor Corp
Original Assignee
Mazda Motor Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mazda Motor Corp filed Critical Mazda Motor Corp
Priority to JP10009205A priority Critical patent/JPH11210527A/en
Publication of JPH11210527A publication Critical patent/JPH11210527A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/40Engine management systems

Landscapes

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

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To prevent deterioration in controllability and exhaust emission by determining a predetermined deteriorating condition of exhaust flow rate on the basis of an engine operating condition and suppressing air-fuel feedback control if deterioration of estimation accuracy of an observer is predicted from rapid increase of unnecessary time accompanying reduction of the exhaust flow rate. SOLUTION: From a detection value of an air-fuel ratio detecting means 22, an air-fuel ratio (x) for each cylinder in an engine 1 is estimated by means of an estimating means 30b, and an air-fuel ratio is feedback controlled in each cylinder by means of a regulating mean 16 so that each air-fuel ratio estimation value (x) becomes a target air-fuel ratio. In this process, a basic regulation quantity, which corresponds to the target air-fuel ratio, of the regulating means 16 is set on the basis of an engine operating condition in a basic regulation quantity setting unit 30a, and by means of a feedback correction unit 30c, the basic regulation quantity is corrected so that the air-fuel ratio estimation value (x) for each cylinder becomes the target air-fuel ratio. If a determining means 30d determines that an exhaust flow rate of the engine 1 is dropped below a predetermined value, correction of the basic regulation quantity is suppressed by means of suppressing means 30e.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、多気筒エンジンに
供給する吸気の空燃比を各気筒毎にフィードバック制御
するようにした空燃比制御装置に関する技術分野に属す
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention belongs to the technical field of an air-fuel ratio control device which performs feedback control of the air-fuel ratio of intake air supplied to a multi-cylinder engine for each cylinder.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来より、この種のエンジンの空燃比制
御装置として、例えば特開平8−232719号公報や
特開平8−291736号公報に開示されるように、排
気管集合部に空燃比を検出するためのセンサを設け、こ
のセンサの検出値に基づいて現代制御理論により各気筒
毎の空燃比を推定するようにしたものが知られている。
2. Description of the Related Art Conventionally, as an air-fuel ratio control device for an engine of this type, as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open Nos. 8-232719 and 8-291736, an air-fuel ratio is set in an exhaust pipe assembly. There is known a sensor provided with a sensor for detecting the air-fuel ratio of each cylinder based on a detection value of the sensor by modern control theory.

【0003】このような空燃比制御装置では、一般に、
エンジンの排気系における空燃比の挙動を規定する理論
モデルを予め構築し、この理論モデルに基づいてエンジ
ンの各気筒毎の空燃比を観測するオブザーバを設定し
て、排気管集合部に設けたリニアO2センサによる検出
値から求められる集合部空燃比に基づいて、上記オブザ
ーバにより各気筒毎の空燃比を推定する。そして、推定
される各気筒毎の空燃比が目標空燃比に一致するように
例えばPID制御則に従ってフィードバック制御を行う
ことで、各気筒毎に吸気の空燃比を高精度に目標空燃比
に収束させることができるので、インジェクタの噴射量
のばらつき等に起因する空燃比の気筒間格差を解消する
ことができ、しかも、全気筒の空燃比を一括して制御す
る場合に比べて制御ゲインを格段に大きくかつ的確に設
定することができるので、極めて高応答な空燃比制御を
行うことができる。
In such an air-fuel ratio control device, generally,
A theoretical model that prescribes the behavior of the air-fuel ratio in the exhaust system of the engine is built in advance, and an observer that observes the air-fuel ratio of each cylinder of the engine is set based on this theoretical model. The observer estimates the air-fuel ratio of each cylinder based on the collective air-fuel ratio obtained from the value detected by the O2 sensor. Then, feedback control is performed according to, for example, a PID control rule so that the estimated air-fuel ratio of each cylinder matches the target air-fuel ratio, thereby converging the air-fuel ratio of the intake air to the target air-fuel ratio with high accuracy for each cylinder. Therefore, it is possible to eliminate a difference in air-fuel ratio between the cylinders due to a variation in the injection amount of the injector, etc., and further, to significantly reduce the control gain as compared with a case of controlling the air-fuel ratio of all the cylinders collectively. Since the value can be set large and accurately, it is possible to perform an extremely high response air-fuel ratio control.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】ところで、一般に、多
気筒エンジンの排気管集合部にリニアO2センサを設け
た場合には、各気筒から排出された燃焼ガスが上記リニ
アO2センサに至るまでの時間がフィードバック制御系
における無駄時間になり、この無駄時間が排気流速に依
存して変化することから、エンジンの運転状態の変化に
伴う排気流速の変化がオブザーバによる空燃比の推定精
度に少なからぬ影響を及ぼすことが知られている。
Generally, when a linear O2 sensor is provided in an exhaust pipe assembly of a multi-cylinder engine, the time required for the combustion gas discharged from each cylinder to reach the linear O2 sensor is reduced. Is a dead time in the feedback control system, and this dead time changes depending on the exhaust flow rate.Therefore, the change in the exhaust flow rate due to the change in the operating state of the engine has a considerable effect on the estimation accuracy of the air-fuel ratio by the observer. Is known to have an effect.

【0005】そして、図8に示すように、例えば車両の
減速時にエンジンへの吸入空気量が所定以下になると、
排気流速の低下に伴い無駄時間が急激に増大することが
本願の発明者により見出された。このような場合、上記
従来のエンジンの空燃比制御装置では、無駄時間の急増
によってオブザーバによる空燃比の推定誤差がかなり大
きくなり、制御ゲインが大きいことと相まってハンチン
グ等の制御性悪化やこれに伴う排気エミッションの悪化
を招くという不具合を生じる。
As shown in FIG. 8, for example, when the amount of air taken into the engine becomes less than a predetermined value when the vehicle is decelerated,
It has been found by the inventor of the present application that the dead time sharply increases as the exhaust flow velocity decreases. In such a case, in the above-described conventional air-fuel ratio control apparatus, the estimation error of the air-fuel ratio by the observer becomes considerably large due to a sudden increase in the dead time, and the controllability is deteriorated due to hunting and the like due to the large control gain. This causes a problem that exhaust emission is deteriorated.

【0006】特に、車両の減速時等に燃料の供給を停止
するいわゆるフューエルカット制御が行われたときに
は、上述の如き排気流速の低下に加えて各気筒毎の空燃
比が急激にリーン側に変化し、その後空燃比制御に移行
してもオブザーバの推定精度が極端に低くなってしま
い、問題がある。
In particular, when so-called fuel cut control for stopping the supply of fuel during deceleration of a vehicle or the like is performed, the air-fuel ratio of each cylinder suddenly changes to the lean side in addition to the decrease in the exhaust flow velocity as described above. However, even if the process shifts to the air-fuel ratio control thereafter, there is a problem that the estimation accuracy of the observer becomes extremely low.

【0007】本発明は斯かる諸点に鑑みてなされたもの
であり、その目的とするところは、上述の如く空燃比の
推定精度が低下するような場合にも、空燃比の制御手順
に工夫を凝らすことで、制御性の悪化やこれに伴う排気
エミッションの悪化を防止することにある。
[0007] The present invention has been made in view of the above points, and an object of the present invention is to devise an air-fuel ratio control procedure even when the air-fuel ratio estimation accuracy is reduced as described above. The purpose of the present invention is to prevent deterioration in controllability and the accompanying deterioration in exhaust emissions.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の解決手段では、エンジンの運転状態に基づ
いて排気流速の所定の低下状態を判定する判定手段を設
けて、排気流速の低下に伴う無駄時間の急増によってオ
ブザーバの推定精度の低下が予想される場合には、空燃
比のフィードバック制御を抑制するようにした。
In order to achieve the above object, the present invention provides a means for determining a predetermined decrease in the exhaust flow velocity based on the operating state of the engine. When the estimation accuracy of the observer is expected to decrease due to a sudden increase in the dead time accompanying the decrease, the feedback control of the air-fuel ratio is suppressed.

【0009】具体的には、請求項1記載の発明では、図
2に示すように、複数の気筒を有するエンジン1の排気
通路の集合部に設けられた空燃比検出手段22と、該空
燃比検出手段22による検出値y(k)に基づいてエンジ
ン1の各気筒毎の空燃比x(k+1)を推定する推定手段3
0bと、エンジン1への吸入空気量又は燃料供給量の調
整により各気筒毎に空燃比を調整する調整手段16と、
上記推定手段30bによる各気筒毎の空燃比推定値x(k
+1)が目標空燃比になるように、上記調整手段16によ
り各気筒毎に空燃比をフィードバック制御する制御手段
とを備えた空燃比制御装置を対象とする。そして、上記
制御手段は、上記目標空燃比に対応する調整手段16の
基本調整量Tbaseを上記エンジン1の運転状態に基づい
て設定する基本調整量設定部30aと、上記推定手段3
0bによる各気筒毎の空燃比推定値x(k+1)が目標空燃
比になるように上記基本調整量Tbaseを補正するフィー
ドバック補正部30cとを備えている。そして、上記エ
ンジン1の排気流速が所定以下に低下していることを判
定する判定手段30dと、該判定手段30dにより排気
流速の所定以下へのの低下状態が判定されたとき、上記
フィードバック補正部30cによる基本調整量Tbaseの
補正を抑制する抑制手段30eとを設ける構成とする。
More specifically, according to the first aspect of the present invention, as shown in FIG. 2, an air-fuel ratio detecting means 22 provided in a collection portion of an exhaust passage of an engine 1 having a plurality of cylinders, Estimating means 3 for estimating the air-fuel ratio x (k + 1) for each cylinder of the engine 1 based on the value y (k) detected by the detecting means 22
0b, adjusting means 16 for adjusting the air-fuel ratio for each cylinder by adjusting the intake air amount or the fuel supply amount to the engine 1,
The air-fuel ratio estimated value x (k
The present invention is directed to an air-fuel ratio control device including control means for feedback-controlling the air-fuel ratio for each cylinder by the adjusting means 16 so that +1) becomes the target air-fuel ratio. The control means includes: a basic adjustment amount setting section 30a for setting a basic adjustment amount Tbase of the adjustment means 16 corresponding to the target air-fuel ratio based on the operating state of the engine 1;
A feedback correction unit 30c for correcting the basic adjustment amount Tbase so that the air-fuel ratio estimated value x (k + 1) for each cylinder based on 0b becomes the target air-fuel ratio. A determination unit for determining that the exhaust flow velocity of the engine is reduced to a predetermined value or less; and a feedback correction unit when the determination unit determines that the exhaust flow velocity is reduced to a predetermined value or less. Suppression means 30e for suppressing the correction of the basic adjustment amount Tbase by 30c is provided.

【0010】この構成によれば、推定手段30bにより
推定される各気筒毎の空燃比推定値x(k+1)に基づい
て、各気筒毎に空燃比をフィードバック制御することが
できるので、空燃比の気筒間格差を解消することができ
る上、全ての気筒の空燃比を一括して制御する場合に比
べて制御ゲインを格段に大きく設定して、極めて高応答
な制御を行うことができる。
According to this configuration, the air-fuel ratio can be feedback-controlled for each cylinder based on the air-fuel ratio estimated value x (k + 1) for each cylinder estimated by the estimating means 30b. The difference in fuel ratio between cylinders can be eliminated, and the control gain can be set to be much larger than in the case where the air-fuel ratios of all cylinders are controlled collectively, so that extremely responsive control can be performed.

【0011】そして、例えば車両の減速時等にエンジン
1からの排気流速が所定以下に低下したときには、エン
ジン1の運転状態に基づいて排気流速の所定の低下状態
が判定手段30dにより判定され、この判定結果に応じ
て、フィードバック補正部30cによる補正が抑制手段
30eにより抑制されることで、空燃比推定値x(k+1)
に基づく空燃比フィードバック制御が抑制される。つま
り、エンジン1からの排気流速が所定以下に低下してい
て、無駄時間の急変に伴い上記推定手段30bによる気
筒別空燃比x(k+1)の推定誤差が大きくなるような場合
には、空燃比フィードバック制御を抑制することで、上
述の如く制御ゲインが大きく設定されていても制御性悪
化や排気エミッションの悪化を防止することができる。
When the exhaust flow velocity from the engine 1 falls below a predetermined value, for example, when the vehicle decelerates, the predetermined decrease state of the exhaust flow velocity is determined by the determining means 30d based on the operating state of the engine 1. According to the determination result, the correction by the feedback correction unit 30c is suppressed by the suppression unit 30e, so that the estimated air-fuel ratio value x (k + 1)
The air-fuel ratio feedback control based on is controlled. That is, when the exhaust flow velocity from the engine 1 is reduced to a predetermined value or less, and the estimation error of the cylinder-by-cylinder air-fuel ratio x (k + 1) by the estimation unit 30b increases due to a sudden change in the dead time, By suppressing the air-fuel ratio feedback control, it is possible to prevent deterioration in controllability and exhaust emission even when the control gain is set large as described above.

【0012】請求項2記載の発明では、請求項1記載の
発明におけるフィードバック補正部は、空燃比推定値と
目標空燃比との偏差に基づいて、少なくとも比例制御動
作及び積分制御動作を有する制御則に従って基本調整量
を補正するものであり、抑制手段は、上記制御則におけ
る制御ゲインを減少させることで、上記フィードバック
補正部による補正を抑制するものとする。
According to a second aspect of the present invention, the feedback correction unit according to the first aspect of the present invention controls at least a proportional control operation and an integral control operation based on a deviation between the estimated air-fuel ratio value and the target air-fuel ratio. And the suppression means suppresses the correction by the feedback correction unit by reducing the control gain in the control law.

【0013】このことで、フィードバック制御の内容が
具体化され、少なくとも比例制御動作及び積分制御動作
を有する制御則に従って、フィードバック補正部により
基本調整量を補正することで、空燃比推定値を目標空燃
比に収束させることができる。また、抑制手段は、上記
制御則における制御ゲインを減少させることで、上記フ
ィードバック補正部による補正を抑制してフィードバッ
ク制御を抑制することができる。
With this, the content of the feedback control is embodied, and the basic adjustment amount is corrected by the feedback correction unit according to a control law having at least a proportional control operation and an integral control operation, so that the air-fuel ratio estimated value is set to the target air-fuel ratio. The fuel ratio can be converged. In addition, the suppression unit can suppress the feedback control by reducing the control gain in the control law, thereby suppressing the correction by the feedback correction unit.

【0014】請求項3記載の発明では、請求項1又は2
記載の発明における制御手段は、エンジンの所定の運転
条件に対応して該エンジンへの燃料供給を停止させるフ
ューエルカット制御を行うものであり、抑制手段は、フ
ューエルカット制御の終了後の所定期間、フィードバッ
ク補正部による補正を抑制するものとする。
According to the third aspect of the present invention, the first or second aspect is provided.
The control means in the invention described above performs fuel cut control for stopping the supply of fuel to the engine in accordance with a predetermined operating condition of the engine, and the suppression means performs a predetermined period after the end of the fuel cut control, It is assumed that the correction by the feedback correction unit is suppressed.

【0015】すなわち、一般に、フューエルカット制御
の間は排気流速の低下に伴い無駄時間が極めて大きくな
るため、フューエルカット制御から通常の空燃比制御に
復帰した直後は、排気管集合部の空燃比がフューエルカ
ット制御の影響によって実際の各気筒の空燃比とは異な
るリーン状態になっており、このため、上記集合部空燃
比に基づく各気筒毎の空燃比推定値も不確かなものにな
る。そこで、本発明では、フューエルカット制御後の所
定期間、フィードバック補正部による補正を抑制するこ
とで、不確かな空燃比推定値に基づく空燃比フィードバ
ック制御を抑制することができる。
That is, in general, during the fuel cut control, the dead time becomes extremely large due to the decrease in the exhaust flow velocity. Therefore, immediately after returning from the fuel cut control to the normal air / fuel ratio control, the air / fuel ratio of the exhaust pipe collecting portion is reduced. Due to the influence of the fuel cut control, a lean state different from the actual air-fuel ratio of each cylinder is obtained, and therefore, the estimated value of the air-fuel ratio of each cylinder based on the above-mentioned air-fuel ratio of the collecting portion becomes uncertain. Therefore, in the present invention, the air-fuel ratio feedback control based on the uncertain air-fuel ratio estimated value can be suppressed by suppressing the correction by the feedback correction unit for a predetermined period after the fuel cut control.

【0016】請求項4記載の発明では、請求項3記載の
発明におけるフィードバック補正部は、空燃比推定値と
目標空燃比との偏差に基づいて、比例制御動作、積分制
御動作及び微分制御動作を有するPID制御則に従って
基本調整量を補正するものであり、制御手段は、フュー
エルカット制御の終了後の所定期間、上記PID制御則
における制御ゲインを、積分制御動作の制御ゲインが他
の制御動作の制御ゲインよりも大きな値になるように補
正するゲイン補正部を備える構成とする。
According to a fourth aspect of the present invention, the feedback correction unit according to the third aspect of the invention performs a proportional control operation, an integral control operation, and a differential control operation based on a deviation between the estimated air-fuel ratio value and the target air-fuel ratio. The control means corrects the basic adjustment amount in accordance with the PID control rule, and the control means adjusts the control gain in the PID control rule for a predetermined period after the end of the fuel cut control, by changing the control gain of the integral control operation to that of another control operation. A configuration is provided that includes a gain correction unit that corrects to a value larger than the control gain.

【0017】すなわち、一般に、フューエルカット制御
の間は排気流速の低下に伴い無駄時間が極めて大きくな
るため、フューエルカット制御から通常の空燃比制御に
復帰した直後も、排気管集合部の空燃比がフューエルカ
ット制御の影響によって実際の各気筒の空燃比とは異な
るリーン状態になっており、このため、上記集合部空燃
比に基づく各気筒毎の空燃比推定値も不確かなものにな
る。したがって、該空燃比推定値と目標空燃比との現在
の偏差を直接的にフィードバック補正に反映する比例制
御動作や上記現在の偏差の変化度合いを直接的にフィー
ドバック補正に反映する微分制御動作もまた不確かなも
のになってしまう。
That is, in general, during the fuel cut control, the dead time becomes extremely large due to the decrease in the exhaust flow velocity. Therefore, immediately after returning from the fuel cut control to the normal air / fuel ratio control, the air / fuel ratio of the exhaust pipe collecting portion is maintained. Due to the influence of the fuel cut control, a lean state different from the actual air-fuel ratio of each cylinder is obtained, and therefore, the estimated value of the air-fuel ratio of each cylinder based on the above-mentioned air-fuel ratio of the collecting portion becomes uncertain. Therefore, a proportional control operation that directly reflects the current deviation between the air-fuel ratio estimated value and the target air-fuel ratio in feedback correction and a differential control operation that directly reflects the change degree of the current deviation in feedback correction are also performed. It becomes uncertain.

【0018】これに対し、積分制御動作には過去の偏差
の積分値が反映され、フューエルカット制御の影響は比
較的小さい。しかも、過去の偏差の積分値には、例えば
各気筒毎のインジェクタの機差ばらつきなどに起因する
空燃比のばらつきが反映されている。そこで、本発明で
は、積分制御動作の制御ゲインを他の制御動作の制御ゲ
インよりも高めて、積分制御動作の割合の高いPID制
御により不確かな空燃比フィードバック制御を抑制しつ
つ、空燃比の気筒間格差を有効に解消することができ
る。
On the other hand, the integral value of the past deviation is reflected in the integral control operation, and the influence of the fuel cut control is relatively small. In addition, the integrated value of the past deviation reflects a variation in the air-fuel ratio caused by, for example, a variation in the injectors of each cylinder. Thus, in the present invention, the control gain of the integral control operation is made higher than the control gains of the other control operations, and the uncertain air-fuel ratio feedback control is suppressed by the PID control having a high rate of the integral control operation, while the cylinder of the air-fuel ratio is controlled. The gap can be effectively eliminated.

【0019】請求項5記載の発明では、複数の気筒を有
するエンジンの排気通路の集合部に設けられた空燃比検
出手段と、該空燃比検出手段による検出値に基づいてエ
ンジンの各気筒毎の空燃比を推定する推定手段と、エン
ジンへの吸入空気量又は燃料供給量の調整により各気筒
毎に空燃比を調整する調整手段と、上記推定手段による
各気筒毎の空燃比推定値が目標空燃比になるように、上
記調整手段により各気筒毎に空燃比をフィードバック制
御する制御手段とを備えた空燃比制御装置を対象とす
る。そして、上記制御手段は、記目標空燃比に対応する
調整手段の基本調整量を上記エンジンの運転状態に基づ
いて設定する基本調整量設定部と、上記推定手段による
各気筒毎の空燃比推定値が目標空燃比になるように上記
基本調整量を補正するフィードバック補正部とを備えて
おり、エンジンの排気流速が所定以下に低下しているこ
とを判定する判定手段と、該判定手段により排気流速の
所定以下への低下状態が判定されたとき、上記空燃比検
出手段による検出感度を高める検出感度補正手段を設け
る構成とする。
According to a fifth aspect of the present invention, an air-fuel ratio detecting means provided in a collection portion of an exhaust passage of an engine having a plurality of cylinders, and each of the cylinders of the engine based on a value detected by the air-fuel ratio detecting means. Estimating means for estimating the air-fuel ratio, adjusting means for adjusting the air-fuel ratio for each cylinder by adjusting the amount of intake air or fuel supply to the engine, and the estimated value of the air-fuel ratio for each cylinder by the estimating means is the target air-fuel ratio. The present invention is directed to an air-fuel ratio control device including control means for feedback-controlling the air-fuel ratio for each cylinder by the adjusting means so as to obtain a fuel ratio. The control means includes a basic adjustment amount setting unit for setting a basic adjustment amount of the adjustment means corresponding to the target air-fuel ratio based on the operating state of the engine, and an air-fuel ratio estimated value for each cylinder by the estimation means. And a feedback correction unit that corrects the basic adjustment amount so that the target air-fuel ratio becomes the target air-fuel ratio. A determination unit that determines that the exhaust flow velocity of the engine has decreased to a predetermined value or less, and an exhaust flow velocity The detection sensitivity correction means for increasing the detection sensitivity of the air-fuel ratio detection means when it is determined that the air-fuel ratio falls below a predetermined value is determined.

【0020】この構成によれば、請求項1記載の発明と
同様、極めて高応答な空燃比制御を行うことができる。
また、例えば車両の減速時等にエンジンからの排気流速
が所定以下に低下したときには、判定手段による判定結
果に応じて、検出感度補正手段により空燃比検出手段に
よる検出感度が高められる。すなわち、例えば空燃比検
出手段による検出のサンプリング時間を縮めて検出感度
を高めるようにし、このことで、エンジンからの排気流
速が所定以下に低下していて無駄時間が急激に変化する
ような場合でも、その変化に遅れずに排気管集合部の空
燃比を正確に検出することができるので、制御性悪化や
排気エミッションの悪化を防止することができる。
According to this configuration, an air-fuel ratio control with extremely high response can be performed as in the first aspect of the invention.
Further, for example, when the exhaust flow velocity from the engine drops below a predetermined value during deceleration of the vehicle or the like, the detection sensitivity of the air-fuel ratio detection unit is increased by the detection sensitivity correction unit according to the result of the determination by the determination unit. In other words, for example, the sampling time for detection by the air-fuel ratio detecting means is shortened to increase the detection sensitivity, so that even when the exhaust flow rate from the engine drops below a predetermined value and the dead time changes rapidly, Since the air-fuel ratio of the exhaust pipe collecting portion can be accurately detected without being delayed by the change, deterioration of controllability and deterioration of exhaust emission can be prevented.

【0021】尚、空燃比検出手段による検出感度を高め
るために、検出のサンプリングタイムを縮めるほかにフ
ィルタゲインを高めるようにしてもよい。
Incidentally, in order to increase the detection sensitivity of the air-fuel ratio detection means, the filter gain may be increased in addition to shortening the detection sampling time.

【0022】[0022]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
基いて説明する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0023】図1は、本発明の空燃比制御装置を直列4
気筒4サイクルガソリンエンジン1に適用した実施形態
を示し、このエンジン1は第1〜第4の4つの気筒2,
2,…(1つのみ図示する)を有するシリンダブロック
3と、該シリンダブロック3の上面に組付けられたシリ
ンダヘッド4と、各気筒2内に往復動可能に嵌装された
ピストン5とを備え、上記各気筒2内にはピストン5及
びシリンダヘッド3により囲まれる燃焼室6が区画形成
されている。この燃焼室6の上部には点火プラグ7が臨
設され、該点火プラグ7はイグナイタ等を含む点火回路
8に接続されている。
FIG. 1 shows an air-fuel ratio control apparatus according to the present invention
1 shows an embodiment in which the present invention is applied to a four-cylinder four-stroke gasoline engine 1.
(Only one is shown), a cylinder head 4 mounted on the upper surface of the cylinder block 3, and a piston 5 fitted reciprocally in each cylinder 2. A combustion chamber 6 surrounded by a piston 5 and a cylinder head 3 is formed in each of the cylinders 2. An ignition plug 7 is provided at an upper portion of the combustion chamber 6, and the ignition plug 7 is connected to an ignition circuit 8 including an igniter and the like.

【0024】さらに、10は上記各気筒2の燃焼室6に
吸気(空気)を供給する吸気通路で、この吸気通路10
の上流端はエアクリーナ11に接続される一方、下流端
は、吸気弁12を介して燃焼室6に連通されている。上
記吸気通路10には、エンジン1に吸入される吸入空気
量を検出する感熱式エアフローセンサ13と、吸気通路
10を絞るスロットル弁14と、サージタンク15と、
各気筒毎に燃料を噴射供給する4つのインジェクタ(調
整手段)16,16,…(図には1つのみ示す)とが上
流側から順に配設されている。上記スロットル弁14
は、アクセルペダルとの機械的な連結が切り離されてい
て、後述のECU30からの制御信号の入力を受けて動
作するアクチュエータ14aにより、アクセル開度等に
基づいてスロットル開度が制御されるようになってい
る。
Reference numeral 10 denotes an intake passage for supplying intake air (air) to the combustion chamber 6 of each cylinder 2.
The upstream end is connected to the air cleaner 11, while the downstream end is connected to the combustion chamber 6 via the intake valve 12. In the intake passage 10, a thermal airflow sensor 13 for detecting an amount of intake air to be taken into the engine 1, a throttle valve 14 for restricting the intake passage 10, a surge tank 15,
Four injectors (adjustment means) 16, 16,... (Only one is shown in the figure) for injecting fuel for each cylinder are arranged in order from the upstream side. The throttle valve 14
The throttle opening is controlled based on the accelerator opening and the like by an actuator 14a which is mechanically disconnected from the accelerator pedal and operates by receiving a control signal from the ECU 30 described later. Has become.

【0025】一方、20は上記燃焼室6から排気ガスを
排出する排気通路で、その上流端は排気弁21を介して
燃焼室6に連通されている。この排気通路20の上流側
は、各気筒2の燃焼室6に個別に連通される4本の排気
管からなる排気マニホルド20aにより構成され、該排
気マニホルド20aの排気管集合部には、排気ガス中の
酸素濃度を基に空燃比を検出する空燃比検出手段として
のリニアO2 センサ22が設けられている。また、上記
リニアO2センサ22の下流側には、排気ガスを浄化す
るための三元触媒からなる触媒コンバータ23が配設さ
れている。
On the other hand, reference numeral 20 denotes an exhaust passage for discharging exhaust gas from the combustion chamber 6, the upstream end of which is connected to the combustion chamber 6 via an exhaust valve 21. The upstream side of the exhaust passage 20 is constituted by an exhaust manifold 20a composed of four exhaust pipes which are individually communicated with the combustion chamber 6 of each cylinder 2, and the exhaust manifold of the exhaust manifold 20a has an exhaust gas collecting section. A linear O2 sensor 22 is provided as air-fuel ratio detecting means for detecting the air-fuel ratio based on the oxygen concentration in the inside. A catalytic converter 23 composed of a three-way catalyst for purifying exhaust gas is provided downstream of the linear O2 sensor 22.

【0026】さらに、上記エンジン1には、クランクシ
ャフト25の回転角を検出する電磁ピックアップ等から
なるクランク角センサ26が設けられていて、このクラ
ンク角センサから出力されるパルス信号に基づいてエン
ジン回転数が検出されるようになっている。尚、図示し
ないが、エンジン1のウォータジャケットに臨設して冷
却水温を検出する水温センサが設けられている。
Further, the engine 1 is provided with a crank angle sensor 26 such as an electromagnetic pickup for detecting the rotation angle of the crankshaft 25. The engine 1 is rotated based on a pulse signal output from the crank angle sensor. The number is to be detected. Although not shown, a water temperature sensor is provided adjacent to the water jacket of the engine 1 and detects a cooling water temperature.

【0027】図1において、30はマイクロコンピュー
タ等により構成されたECU(Electronic Control Uni
t)である。このECU30には、エアフローセンサ1
3、リニアO2 センサ22、クランク角センサ26、ア
クセルセンサ28等からの各出力信号が入力される。一
方、上記ECU30からは、スロットル弁14のアクチ
ュエータ14aに対してスロットル開度を制御する信号
が出力され、また、点火回路8に対して点火制御信号が
出力されるとともに、各気筒毎のインジェクタ16に対
して燃料噴射を制御するパルス信号が出力されて、4つ
の気筒2,2,…が、第1気筒、第3気筒,第4気筒,
第2気筒の順序で点火される。
In FIG. 1, reference numeral 30 denotes an ECU (Electronic Control Uniform) constituted by a microcomputer or the like.
t). The ECU 30 includes an airflow sensor 1
3. Each output signal from the linear O2 sensor 22, the crank angle sensor 26, the accelerator sensor 28 and the like is input. On the other hand, from the ECU 30, a signal for controlling the throttle opening is output to the actuator 14a of the throttle valve 14, an ignition control signal is output to the ignition circuit 8, and the injector 16a for each cylinder is output. , A pulse signal for controlling fuel injection is output to the four cylinders 2, 2,..., The first cylinder, the third cylinder, the fourth cylinder,.
The ignition is performed in the order of the second cylinder.

【0028】また、上記ECU30にあっては、図2の
ブロック図に示すように、目標空燃比に対応するインジ
ェクタ16の基本噴射量(基本調整量)Tbaseが基本調
整量設定部30aにより設定される一方、リニアO2セ
ンサ22により検出された排気管集合部の空燃比y(k)
に基づいて後述のオブザーバ(推定手段)30bにより
エンジン1の各気筒毎の空燃比x(k+1)を推定し、この
気筒別空燃比の推定値x(k+1)が目標空燃比に収束する
ようにPIDコントローラ(フィードバック補正部)3
0cにより上記基本噴射量Tbaseを補正する。そして、
補正後の噴射量Toutをインジェクタ16に入力して燃
料噴射量を調整することで、各気筒毎に空燃比を高精度
にフィードバック制御することができる。上記PIDコ
ントローラ30bは、周知の如く空燃比推定値x(k+1)
と目標空燃比との偏差に基づいて、比例制御動作、積分
制御動作及び微分制御動作を有するPID制御則に従っ
て基本噴射量Tbaseを補正するものであり、このPID
コントローラ30c及び上記基本調整量設定部30aに
より制御手段が構成される。
In the ECU 30, as shown in the block diagram of FIG. 2, the basic injection amount (basic adjustment amount) Tbase of the injector 16 corresponding to the target air-fuel ratio is set by the basic adjustment amount setting section 30a. On the other hand, the air-fuel ratio y (k) of the exhaust pipe assembly detected by the linear O2 sensor 22
The air-fuel ratio x (k + 1) of each cylinder of the engine 1 is estimated by an observer (estimating means) 30b described later based on the estimated air-fuel ratio x (k + 1). PID controller (feedback correction unit) 3 so as to converge
The basic injection amount Tbase is corrected by 0c. And
By inputting the corrected injection amount Tout to the injector 16 and adjusting the fuel injection amount, the air-fuel ratio for each cylinder can be feedback-controlled with high accuracy. As is well known, the PID controller 30b calculates an air-fuel ratio estimated value x (k + 1)
The basic injection amount Tbase is corrected in accordance with a PID control law having a proportional control operation, an integral control operation, and a differential control operation based on a deviation between the PID and the target air-fuel ratio.
Control means is constituted by the controller 30c and the basic adjustment amount setting section 30a.

【0029】次に、上記ECU30による空燃比制御の
具体的な手順を図3及び図4に示すフローチャート図に
基づいて説明する。
Next, a specific procedure of the air-fuel ratio control by the ECU 30 will be described with reference to flowcharts shown in FIGS.

【0030】まず、図3に示す空燃比制御のメインフロ
ーにおいて、ステップSA1では、エアフローセンサ1
3等の各センサからの出力信号を入力してRAMに記憶
し、続くステップSA2で目標空燃比を設定する。この
目標空燃比は、エンジン始動時等の特定の場合を除い
て、理論空燃比A/F=14.7を中心として所定周期で変
化するように設定される。ステップSA3では、上記目
標空燃比に対応する燃料の基本噴射量Tbaseが、エンジ
ン回転数及び吸気充填効率に基づいて予め設定されたマ
ップから読み込まれて設定される。尚、エンジン1の吸
気充填効率は、吸入空気量及びエンジン回転数に基づい
て演算される。
First, in the main flow of the air-fuel ratio control shown in FIG.
An output signal from each sensor such as 3 is input and stored in the RAM, and a target air-fuel ratio is set in a subsequent step SA2. The target air-fuel ratio is set to change at a predetermined cycle around the stoichiometric air-fuel ratio A / F = 14.7 except for a specific case such as when the engine is started. In step SA3, the basic injection amount Tbase of the fuel corresponding to the target air-fuel ratio is read from a map set in advance based on the engine speed and the intake charging efficiency and set. The intake charging efficiency of the engine 1 is calculated based on the intake air amount and the engine speed.

【0031】ステップSA4では、リニアO2センサ2
2からの出力信号に基づいて排気管集合部の空燃比y
(k)を演算する。この集合部空燃比y(k)の演算の詳細を
図4に基づいて説明すると、まず同図のステップSB1
で、エンジン回転数及び吸入空気量に基づいて予め設定
されたマップから無駄時間Dを算出する。すなわち、こ
の無駄時間Dは、ある気筒から排出された排気ガスが排
気マニホルド20aの排気管内を流通してリニアO2セ
ンサ22に到着するまでの時間であって、排気流速に直
接的に依存するものである。そこで、排気管の容積等の
諸条件を実車と同様に設定した実験車両を用いた試験に
より、上述の如くエンジン回転数及び吸気充填効率に対
応づけて無駄時間Dを設定したマップを予めROMに格
納しておき、上記ステップB1では、このマップからエ
ンジン回転数及び吸気充填効率に基づいて読み込むこと
で無駄時間Dを算出する。
At Step SA4, the linear O2 sensor 2
2 based on the output signal from the air-fuel ratio y
Calculate (k). The details of the calculation of the air / fuel ratio y (k) will be described with reference to FIG.
Then, the dead time D is calculated from a map set in advance based on the engine speed and the intake air amount. That is, the dead time D is the time required for exhaust gas discharged from a certain cylinder to flow through the exhaust pipe of the exhaust manifold 20a and arrive at the linear O2 sensor 22, and is directly dependent on the exhaust flow rate. It is. Therefore, a test using an experimental vehicle in which various conditions such as the volume of the exhaust pipe were set in the same way as the actual vehicle was used to previously store a map in which the dead time D was set in association with the engine speed and the intake charging efficiency as described above in the ROM. In step B1, the dead time D is calculated by reading from the map based on the engine speed and the intake charging efficiency.

【0032】続いて、ステップSB2ではエンジン回転
数に基づいてエンジン1の点火周期Tを算出し、ステッ
プSB3では上記無駄時間D及び点火周期Tに基づい
て、現在リニアO2センサ22のところに到達している
排気ガスが主に何番目の気筒2から排出されたものであ
るかを識別する。すなわち、まず、現在リニアO2セン
サ22のところに到達している排気ガスが燃料噴射サイ
クルで何回前に排出されたものであるかを示す気筒識別
係数csgt(k)を定義する。このcsgt(k)は、現在の燃料噴
射サイクルkにおいて演算した無駄時間Dを点火周期T
で除算して余りを切り上げたもので、例えば図5に示す
ように、9回前の燃料噴射サイクルで排出された排気ガ
スが、前回の燃料噴射サイクルk-1から現在の燃料噴射
サイクルkまでの間の第1領域に到達している場合に
は、csgt(k) = 9となる。
Subsequently, in step SB2, the ignition cycle T of the engine 1 is calculated based on the engine speed. In step SB3, based on the dead time D and the ignition cycle T, the ignition timing T reaches the current linear O2 sensor 22. The number of the cylinder 2 from which the exhaust gas is mainly discharged is identified. That is, first, the cylinder identification coefficient csgt (k) indicating how many times the exhaust gas currently reaching the linear O2 sensor 22 has been discharged in the fuel injection cycle is defined. This csgt (k) is obtained by calculating the dead time D calculated in the current fuel injection cycle k by the ignition cycle T
, And the remainder is rounded up. For example, as shown in FIG. 5, the exhaust gas discharged in the 9th previous fuel injection cycle changes from the previous fuel injection cycle k-1 to the current fuel injection cycle k. Csgt (k) = 9 when the first area between the two has been reached.

【0033】ここで、エンジン1の各気筒2の点火順序
は第1気筒、第3気筒、第4気筒、第2気筒、…と決ま
っているので、現在時刻kの燃料噴射サイクルが例えば
第1気筒の燃料噴射サイクルであるとすれば、9回前の
燃料噴射サイクルは第2気筒の燃料噴射サイクルすなわ
ち第1気筒の排気弁21の開弁時期に対応する。このこ
とで、現在リニアO2センサ22のところに到達してい
る排気ガスは主に第1気筒から排出されたものであるこ
とが識別される。
Here, since the ignition order of each cylinder 2 of the engine 1 is determined to be the first cylinder, the third cylinder, the fourth cylinder, the second cylinder,..., The fuel injection cycle at the current time k is, for example, the first cylinder. Assuming that this is a cylinder fuel injection cycle, the fuel injection cycle nine times before corresponds to the fuel injection cycle of the second cylinder, that is, the opening timing of the exhaust valve 21 of the first cylinder. Thus, it is identified that the exhaust gas currently reaching the linear O2 sensor 22 is mainly discharged from the first cylinder.

【0034】上記ステップSB3に続くステップSB4
では、気筒識別係数csgt(k)の今回値と前回値とを比較
して、csgt(k) = csgt(k-1)で等しいYESであれば
ステップSB5に進む一方、等しくないNOであればス
テップSB8に進む。そして、上記ステップSB5で
は、図5に示す第1領域の中でちょうど排気ガスが到達
する時刻に対応するリニアO2センサ22の検出番地n
を算出する。この検出番地nは、無駄時間Dを点火周期
Tで除算した余りをリニアO2センサ22のサンプリン
グタイム(例えば数ミリ秒)で除算して求める。
Step SB4 following step SB3
Then, the current value and the previous value of the cylinder identification coefficient csgt (k) are compared, and if csgt (k) = csgt (k−1) is equal to YES, the process proceeds to step SB5, while if not equal, NO Proceed to step SB8. In step SB5, the detection address n of the linear O2 sensor 22 corresponding to the time when the exhaust gas arrives in the first area shown in FIG.
Is calculated. The detection address n is obtained by dividing the remainder obtained by dividing the dead time D by the ignition cycle T by the sampling time (for example, several milliseconds) of the linear O2 sensor 22.

【0035】続いて、ステップSB6では、ECU30
のRAMに記憶されているリニアO2センサ22の検出
値の中から上記検出番地nのものを採用して、この検出
値に基づいて集合部空燃比y(k)を算出する。すなわ
ち、各気筒2から排出されて排気管集合部に到達する排
気ガスのガスボリュームは、それぞれ図6に示すように
周期的に増減するが、上記検出番地nの検出値を採用す
ることで、同図に点Mとして示すようにある気筒から排
出された排気ガスボリュームが最大となるときのリニア
O2センサ22の検出値を採用することができるので、
該気筒に対応する集合部空燃比y(k)を高精度に検出す
ることができる。
Subsequently, at step SB6, the ECU 30
Of the linear O2 sensor 22 stored in the RAM is used, and the air-fuel ratio y (k) of the collecting portion is calculated based on this detected value. That is, the gas volume of the exhaust gas discharged from each cylinder 2 and reaching the exhaust pipe collecting portion periodically increases and decreases as shown in FIG. 6, but by employing the detection value of the detection address n, As shown by the point M in the figure, the detection value of the linear O2 sensor 22 when the exhaust gas volume discharged from a certain cylinder becomes the maximum can be adopted.
The air-fuel ratio y (k) of the collecting section corresponding to the cylinder can be detected with high accuracy.

【0036】そして、ステップSB7では、算出した集
合部空燃比y(k)を上述の如く識別した第1気筒に対応
する集合部空燃比y(k)#1としてECU30のRAM
に記憶する。このように、前回の燃料噴射サイクルk-1
から現在の燃料噴射サイクルkまでの間の第1領域にお
いて、ちょうど排気管集合部に到達してガスボリューム
が最大になる気筒を識別した上で、この識別気筒に対応
する集合部空燃比y(k)を高精度に検出することができ
るので、後述の如く集合部空燃比に基づいてオブザーバ
30bにより気筒別空燃比を推定するときの推定精度を
高めることができる。
In step SB7, the calculated collective air-fuel ratio y (k) is set as the collective air-fuel ratio y (k) # 1 corresponding to the first cylinder identified as described above, and is stored in the RAM of the ECU 30.
To memorize. Thus, the previous fuel injection cycle k-1
In the first region from to the current fuel injection cycle k, the cylinder that has just reached the exhaust pipe collection section and has the maximum gas volume is identified, and the collection section air-fuel ratio y ( Since k) can be detected with high accuracy, it is possible to increase the estimation accuracy when estimating the cylinder-by-cylinder air-fuel ratio by the observer 30b based on the collective air-fuel ratio as described later.

【0037】一方、上記ステップSB3で気筒識別係数
csgt(k)の今回値と前回値とが等しくないNOで進んだ
ステップSB8では、上記csgt(k)の今回値と前回値と
を大小比較して、csgt(k) > csgt(k-1)で今回値の方
が大きいYESであればリターンする一方、今回値が前
回値以下であれば、続くステップSB9及びステップS
B10に進む。すなわち、気筒識別係数csgt(k)の今回
値が前回値よりも大きい場合とは、例えばエンジン1が
減速運転状態になって排気流速が減少していて、無駄時
間Dが増大しているような場合であり、この場合には、
排気ガスボリュームのピークは今回の燃料噴射サイクル
kの第1領域には現れず、次回の燃料噴射サイクルk+1
における第1領域に現れることになるので、今回の燃料
噴射サイクルkでは集合部空燃比y(k)の演算を行わな
い。
On the other hand, in step SB3, the cylinder identification coefficient
In step SB8, in which the current value of csgt (k) is not equal to the previous value and the result is NO, the current value and the previous value of csgt (k) are compared in magnitude and csgt (k)> csgt (k-1 If the current value is larger than YES in step), the process returns. If the current value is smaller than the previous value, the process returns to step SB9 and step S9.
Proceed to B10. That is, the case where the current value of the cylinder identification coefficient csgt (k) is larger than the previous value means that, for example, the engine 1 is in a deceleration operation state, the exhaust flow velocity is decreasing, and the dead time D is increasing. And in this case,
The peak of the exhaust gas volume does not appear in the first region of the current fuel injection cycle k, and the next fuel injection cycle k + 1
Therefore, in the current fuel injection cycle k, the calculation of the collective air-fuel ratio y (k) is not performed.

【0038】これに対し、気筒識別係数csgt(k)の今回
値が前回値以下の場合とは、例えばエンジン1が加速運
転状態になって排気流速が増大していて、無駄時間Dが
減少しているような場合であり、この場合には、前々回
の燃料噴射サイクルk-2から前回の燃料噴射サイクルk-1
までの間の第2領域(図5参照)に、第1気筒からの排
気ガスボリュームのピークが現れるとともに、第1領域
には、第1気筒の次に燃焼ガスを排出した第3気筒から
の排気ガスボリュームのピークが現れる。
On the other hand, the case where the current value of the cylinder identification coefficient csgt (k) is equal to or less than the previous value means that, for example, the engine 1 is in an accelerating operation state and the exhaust flow velocity increases, and the dead time D decreases. In this case, in this case, the fuel injection cycle k-2 from the previous fuel injection cycle k-2 to the previous fuel injection cycle k-1
The peak of the exhaust gas volume from the first cylinder appears in a second region (see FIG. 5) until the first region, and in the first region, the peak of the exhaust gas from the third cylinder discharged from the third cylinder after the first cylinder. Exhaust gas volume peaks appear.

【0039】そこで、上記ステップSB8で気筒識別係
数の今回値が前回値以下と判定されて進んだステップS
B9及びステップSB10では、上記ステップSB5及
びステップSB6と同様にして、第1領域において排気
ガスボリュームがピークとなるときの検出値に基づいて
集合部空燃比y(k)を算出し、続くステップSB11で
この集合部空燃比y(k)を第3気筒に対応する集合部空
燃比y(k)#3としてECU30のRAMに記憶する。
続いて、ステップSB12では、第2領域において上記
同様に排気ガスボリュームがピークとなるときの検出値
に基づいて集合部空燃比y(k)を算出し、ステップSB
13でこの集合部空燃比y(k)を第1気筒に対応する集
合部空燃比y(k)#1としてECU30のRAMに記憶
する。
Therefore, in step SB8, the current value of the cylinder identification coefficient is determined to be less than or equal to the previous value, and the process proceeds to step S8.
In step B9 and step SB10, in the same manner as in step SB5 and step SB6, the collecting unit air-fuel ratio y (k) is calculated based on the detection value when the exhaust gas volume reaches a peak in the first region, and the subsequent step SB11 Then, the collective unit air-fuel ratio y (k) is stored in the RAM of the ECU 30 as the collective unit air-fuel ratio y (k) # 3 corresponding to the third cylinder.
Subsequently, in step SB12, the air-fuel ratio y (k) of the collecting portion is calculated based on the detected value when the exhaust gas volume reaches the peak in the second region in the same manner as described above.
At 13, this collective air-fuel ratio y (k) is stored in the RAM of the ECU 30 as a collective air-fuel ratio y (k) # 1 corresponding to the first cylinder.

【0040】したがって、エンジン1の運転状態の変化
に伴い無駄時間Dが変化していても、排気管集合部での
ガスボリュームがピークとなる気筒を識別して、この識
別気筒に対応する集合部空燃比y(k)を高精度に検出す
ることができる。そして、燃料噴射サイクル毎に、点火
の順番に入れ替わる識別気筒に対応する集合部空燃比を
算出して、それぞれy(k)#1,y(k)#2,y(k)#
3,y(k)#4として対応する気筒別にRAMに記憶更
新する。このように、燃料噴射サイクル毎にそのときち
ょうど排気管集合部でガスボリュームがピークになる気
筒を識別し、この識別気筒に対応する集合部空燃比y
(k)をRAMに記憶更新するようにしているので、上記
リニアO2センサ22からの信号入力は図6の第1領域
及び第2領域のように燃料噴射サイクルの2サイクル分
だけ記憶しておけばよい。つまり、各燃料噴射サイクル
毎にそのとき燃料噴射を実行する気筒に対応する集合部
空燃比(k)を算出するようにする場合に比べれば、リニ
アO2センサ22からの信号入力の記憶量は約半分でよ
いことになり、このことで、ECU30のRAM容量を
節約することができる。
Therefore, even if the dead time D changes due to a change in the operating state of the engine 1, the cylinder in which the gas volume at the exhaust pipe collecting section is peaked is identified, and the collecting section corresponding to the identified cylinder is identified. The air-fuel ratio y (k) can be detected with high accuracy. Then, for each fuel injection cycle, the collective unit air-fuel ratio corresponding to the discriminating cylinder replaced in the order of ignition is calculated, and y (k) # 1, y (k) # 2, y (k) #
3, and y (k) # 4 is stored and updated in the RAM for each corresponding cylinder. In this way, the cylinder at which the gas volume peaks at the exhaust pipe collecting section at that time is identified for each fuel injection cycle, and the collecting section air-fuel ratio y corresponding to the identified cylinder is identified.
Since (k) is stored and updated in the RAM, the signal input from the linear O2 sensor 22 can be stored for only two fuel injection cycles as shown in the first and second areas in FIG. I just need. In other words, the storage amount of the signal input from the linear O2 sensor 22 is smaller than that in the case where the collective air-fuel ratio (k) corresponding to the cylinder in which the fuel injection is performed at that time is calculated for each fuel injection cycle. This suffices to reduce the RAM capacity by half, so that the RAM capacity of the ECU 30 can be saved.

【0041】次に、図3のメインフローに戻って、上述
のステップSA4に続くステップSA5では、オブザー
バ30bにより各気筒毎の空燃比x(k+1)を推定する。
ここで、上記オブザーバ30bによる各気筒毎の空燃比
の推定について以下に説明する。
Next, returning to the main flow of FIG. 3, in step SA5 following step SA4 described above, the air-fuel ratio x (k + 1) of each cylinder is estimated by the observer 30b.
Here, the estimation of the air-fuel ratio for each cylinder by the observer 30b will be described below.

【0042】一般に、オブザーバを用いた状態変数の観
測を各気筒毎の空燃比の推定に適用する場合、まず、各
気筒の空燃比がどのようにして集合部の空燃比に反映さ
れるかを考え、この集合部空燃比の挙動を表す理論モデ
ルを構築する。具体的には、エンジン1の4つの気筒
2,2,…は、上述の如く第1気筒、第3気筒、第4気
筒、第2気筒、…のように予め決められた順序で点火さ
れるので、これらの各気筒2から排出された排気ガスは
それぞれ排気マニホルド20aの各排気管を流通して順
番に集合部に到達する。従って、排気管集合部における
排気ガスボリュームの割合は、図7に示すように各気筒
2からの排気ガスが混合されたものと考えられ、ある時
刻kにおける集合部空燃比は、各気筒毎の空燃比及びガ
スボリュームの割合によって決定されると考えてよいの
で、現在時刻kにおける集合部空燃比y(k)は次式で表
される。
In general, when the observation of the state variables using the observer is applied to the estimation of the air-fuel ratio of each cylinder, first, how the air-fuel ratio of each cylinder is reflected in the air-fuel ratio of the collecting portion is described. Considering this, a theoretical model that represents the behavior of the air-fuel ratio at the junction is constructed. Specifically, the four cylinders 2, 2,... Of the engine 1 are ignited in a predetermined order such as the first cylinder, the third cylinder, the fourth cylinder, the second cylinder,. Therefore, the exhaust gas discharged from each of the cylinders 2 flows through each of the exhaust pipes of the exhaust manifold 20a and reaches the collecting portion in order. Therefore, it is considered that the ratio of the exhaust gas volume in the exhaust pipe collecting portion is that the exhaust gas from each cylinder 2 is mixed as shown in FIG. 7, and the collecting portion air-fuel ratio at a certain time k is different for each cylinder. Since it may be considered that the air-fuel ratio is determined by the air-fuel ratio and the ratio of the gas volume, the aggregate air-fuel ratio y (k) at the current time k is represented by the following equation.

【0043】[0043]

【数1】 (Equation 1)

【0044】但し、x(k),x(k-1),x(k-2),x(k-3)
は各気筒毎の空燃比である。尚、このx(k),x(k-1),
x(k-2),x(k-3)及び集合部空燃比y(k)としては、い
ずれも等量比すなわち空気過剰率λの逆数を用いてい
る。
Where x (k), x (k-1), x (k-2), x (k-3)
Is the air-fuel ratio for each cylinder. Note that x (k), x (k-1),
As the x (k-2), x (k-3) and the air-fuel ratio y (k) of the collecting portion, the equivalence ratio, that is, the reciprocal of the excess air ratio λ is used.

【0045】また、上記c1,c2,c3,c4は、各気筒
毎のガスボリュームを加重平均として表したもので、集
合部空燃比y(k)に対する各気筒毎の寄与率を表してい
る。このc1,c2,c3,c4の値は、エンジン回転数及
び吸気充填効率の変化に伴う排気流速の変化に対応して
変化するものであり、実験的に特定することができる。
例えば、各気筒毎にリニアO2センサを取り付けて、そ
れらの出力値を排気管集合部に設けたリニアO2センサ
からの出力値と比較して重回帰分析により同定した結果
を表1に示す。
The above c1, c2, c3, and c4 represent the gas volume of each cylinder as a weighted average, and represent the contribution ratio of each cylinder to the air-fuel ratio y (k) of the collecting section. The values of c1, c2, c3, and c4 change in response to changes in the exhaust flow speed due to changes in the engine speed and the intake charging efficiency, and can be specified experimentally.
For example, Table 1 shows the results obtained by attaching a linear O2 sensor to each cylinder, comparing the output values thereof with the output values from the linear O2 sensor provided in the exhaust pipe assembly, and performing multiple regression analysis.

【0046】[0046]

【表1】 [Table 1]

【0047】ところで、上記(数1)を行列式として表
すと、次に示す(数2)のようになり、これは、x
(k),x(k-1),x(k-2),x(k-3)を状態変数とし、y
(k)を出力とした場合の集合部空燃比の挙動を表す出力
方程式である。
By the way, when the above (Equation 1) is expressed as a determinant, the following (Equation 2) is obtained.
(k), x (k-1), x (k-2), x (k-3) are state variables, and y
It is an output equation showing the behavior of the air-fuel ratio of the collecting part when (k) is output.

【0048】[0048]

【数2】 (Equation 2)

【0049】一方、上記集合部空燃比の挙動を表す状態
方程式は次に示す(数3)により表される。
On the other hand, a state equation representing the behavior of the air-fuel ratio at the collecting portion is represented by the following (Equation 3).

【0050】[0050]

【数3】 (Equation 3)

【0051】上記(数3)において、入力に未来値であ
るx(k+1)を与えることはできないので、同一の気筒に
おける前回の空燃比はほぼ変わらないものとみなすこと
で、x(k+1) = x(k-3) であるから、上記(数3)
は次に示す(数4)のようになる。
In the above (Equation 3), x (k + 1), which is the future value, cannot be given to the input. Therefore, it is assumed that the previous air-fuel ratio in the same cylinder is almost unchanged, and x (k +1) = x (k-3), so that
Is as shown in the following (Equation 4).

【0052】[0052]

【数4】 (Equation 4)

【0053】以上により、オブザーバ30bによる各気
筒毎の空燃比の推定は、上記(数4)の状態方程式及び
(数2)の出力方程式により表現されるシステムにおい
て状態変数x(k)を観測する周知のカルマンフィルタの
問題に帰着する。すなわち、
As described above, the estimation of the air-fuel ratio for each cylinder by the observer 30b observes the state variable x (k) in the system expressed by the above-described equation (4) and the output equation (2). This results in the problem of the well-known Kalman filter. That is,

【0054】[0054]

【数5】 (Equation 5)

【0055】上記(数5)から、X(k)は次に示す漸化
式で表される。
From the above (Equation 5), X (k) is represented by the following recurrence formula.

【0056】[0056]

【数6】 (Equation 6)

【0057】ここで、Pはリカッチ方程式を満たす正定
解であり、係数行列が定数の時、次に示す漸化式が収束
してPが求まる。尚、CTは、行列Cの転置行列であ
る。
Here, P is a positive definite solution satisfying the Riccati equation. When the coefficient matrix is a constant, the following recurrence formula converges to obtain P. Note that C T is the transposed matrix of the matrix C.

【0058】[0058]

【数7】 (Equation 7)

【0059】上記(数6)及び(数7)において、R,
Qはそれぞれ設計仕様として与える重み行列であり、フ
ィルタの収束スピードや外乱に対する安定性を決定する
要素となる。一般に,Rに対するQの値が大きいほど収
束スピードは速くなるが、ノイズ等の外乱に対する安定
性は低下する。尚、ATは、行列Aの転置行列である。
In the above (Equation 6) and (Equation 7), R,
Q is a weight matrix given as a design specification, and is an element that determines the convergence speed of the filter and stability against disturbance. In general, the larger the value of Q with respect to R, the faster the convergence speed, but the lower the stability against disturbances such as noise. AT is the transposed matrix of the matrix A.

【0060】上記(数6)及び(数7)により、集合部
空燃比y(k)に基づいて次式のように状態変数x(k+1)を
推定することができる。
From the above (Equation 6) and (Equation 7), the state variable x (k + 1) can be estimated based on the air-fuel ratio y (k) of the collecting section as in the following equation.

【0061】[0061]

【数8】 (Equation 8)

【0062】したがって、図3のメインフローにおける
ステップSA5では、エンジン回転数及び吸気充填効率
に基づいて上記表1の如く予め設定されたマップからc
1,c2,c3,c4の値をそれぞれ読み込み、集合部空燃
比y(k)に基づいて空燃比x(k+1)を推定する。
Therefore, in step SA5 in the main flow of FIG. 3, c is obtained from a map set in advance as shown in Table 1 based on the engine speed and the intake charging efficiency.
The values of 1, c2, c3, and c4 are read, and the air-fuel ratio x (k + 1) is estimated based on the air-fuel ratio y (k) of the collecting section.

【0063】上述の如く、ステップSA5においてオブ
ザーバ30bにより気筒別空燃比を推定することができ
たので、続くステップSA6以降のフローで、各気筒2
毎に空燃比をフィードバック制御することが可能にな
る。
As described above, the cylinder-by-cylinder air-fuel ratio could be estimated by the observer 30b at step SA5.
It becomes possible to feedback control the air-fuel ratio every time.

【0064】具体的には、上記ステップSA5に続くス
テップSA6において、車両の減速時などに燃料供給を
停止させるフューエルカット制御の実行中であるか否か
をエンジン回転数等に基づいて判定し、フューエルカッ
ト中であるYESと判定されればステップSA13に進
む一方、フューエルカット中でないNOと判定されれば
ステップSA7に進んで、エンジン1の吸入空気量が所
定値以上であるか否かを判定する。ここで、上記所定値
とは、図8に示すように無駄時間Dの変化の度合いが急
激に変化するような所定の吸入空気量のことである。
Specifically, in step SA6 following step SA5, it is determined based on the engine speed or the like whether or not the fuel cut control for stopping the fuel supply at the time of deceleration of the vehicle or the like is being executed. If it is determined that the fuel cut is being performed, the process proceeds to step SA13. If it is determined that the fuel cut is not performed, the process proceeds to step SA7 to determine whether the intake air amount of the engine 1 is equal to or more than a predetermined value. I do. Here, the predetermined value is a predetermined intake air amount such that the degree of change of the dead time D sharply changes as shown in FIG.

【0065】上記ステップSA7において、エンジン1
の吸入空気量が所定値よりも小さいNOと判定されれば
ステップSA12に進む一方、所定値以上であるYES
と判定されればステップSA8に進んで、今度は、フュ
ールカット制御の終了から所定時間が経過しているか否
かを判定する。そして、所定時間が経過していないNO
であればステップSA11に進む一方、所定時間が経過
しているYESであればステップSA9に進んで通常の
PIDゲイン設定を行う。続いて、ステップSA10で
は、上記通常のPIDゲイン設定に基づいてPIDコン
トローラ30cによりフィードバック補正量Tf/bを算
出し、このフィードバック補正量Tf/bにより基本噴射
量Tbaseを補正して、しかる後にリターンする。
In step SA7, the engine 1
If it is determined that the intake air amount is smaller than the predetermined value, the process proceeds to step SA12, while YES
Is determined, the process proceeds to step SA8, and it is determined whether a predetermined time has elapsed since the end of the fuel cut control. Then, if the predetermined time has not elapsed, NO
If so, the process proceeds to step SA11. If the predetermined time has elapsed, the process proceeds to step SA9 to perform normal PID gain setting. Subsequently, in step SA10, the feedback correction amount Tf / b is calculated by the PID controller 30c based on the normal PID gain setting, and the basic injection amount Tbase is corrected by the feedback correction amount Tf / b. I do.

【0066】Tf/b = PID{目標空燃比−気筒別
空燃比x(k+1)} Tout = Tbase + Tf/b すなわち、オブザーバ30bにより推定された各気筒毎
の空燃比推定値x(k+1)と目標空燃比との偏差に比例制
御動作の制御ゲイン(Pゲイン)を積算した比例制御項
と、上記偏差の積分値に積分制御動作の制御ゲイン(I
ゲイン)を積算した積分制御項と、上記偏差の微分値に
微分制御動作の制御ゲイン(Dゲイン)を積算した微分
制御項とを合算して、フィードバック補正量Tf/bを算
出し、このフィードバック補正量Tf/bにより基本噴射
量Tbaseを補正して、各気筒毎に燃料噴射量を決定す
る。
Tf / b = PID {target air-fuel ratio-air-fuel ratio for each cylinder x (k + 1)} Tout = Tbase + Tf / b That is, an estimated air-fuel ratio x (k) for each cylinder estimated by the observer 30b. +1) and the target air-fuel ratio are multiplied by the control gain (P gain) of the proportional control operation and the control gain of the integral control operation (I
Gain) and the differential control term obtained by integrating the control gain (D gain) of the differential control operation with the differential value of the deviation to calculate a feedback correction amount Tf / b. The basic injection amount Tbase is corrected by the correction amount Tf / b, and the fuel injection amount is determined for each cylinder.

【0067】ここで、上述の如くオブザーバ30bによ
り気筒別空燃比x(k+1)を高精度に推定することができ
ることから、Pゲイン、Iゲイン及びDゲインをそれぞ
れ極めて大きな値に設定することができ、このことで、
各気筒毎の空燃比のフィードバック制御を極めて高応答
なものにすることができる。
Here, since the cylinder-by-cylinder air-fuel ratio x (k + 1) can be estimated with high accuracy by the observer 30b as described above, it is necessary to set the P gain, I gain and D gain to extremely large values, respectively. And with this,
The feedback control of the air-fuel ratio for each cylinder can be made extremely responsive.

【0068】一方、上記ステップSA8でフューエルカ
ット制御の終了から所定時間経過していないと判定され
て進んだステップSA11では、上記通常のPIDゲイ
ン設定のうちのPゲイン及びDゲインを減少させて、該
Pゲイン及びDゲインよりもIゲインが高くなるように
PIDコントローラ30cの制御ゲインを補正し、続い
て上記ステップSA10に進んでフィードバック制御を
実行して、しかる後にリターンする。
On the other hand, in step SA11 where it is determined that the predetermined time has not elapsed since the end of the fuel cut control in step SA8, the P gain and the D gain in the normal PID gain setting are reduced, and The control gain of the PID controller 30c is corrected so that the I gain becomes higher than the P gain and the D gain. Then, the process proceeds to step SA10 to execute feedback control, and thereafter returns.

【0069】すなわち、フューエルカット制御の間は排
気流速の低下に伴い無駄時間Dが極めて大きくなるた
め、フューエルカット制御から通常の制御に復帰した直
後は、集合部空燃比y(k)がフューエルカット制御の影
響によって実際の各気筒の空燃比とは異なるリーン状態
になっている。このため、この集合部空燃比y(k)に基
づく各気筒毎の空燃比推定値x(k+1)も不確かなものに
なってしまい、したがって、該空燃比推定値x(k+1)と
目標空燃比との間の現在の偏差を直接的に反映する比例
制御動作や微分制御動作もまた不確かなものになってし
まう。
That is, during the fuel cut control, the dead time D becomes extremely large due to the decrease in the exhaust flow velocity. Therefore, immediately after returning from the fuel cut control to the normal control, the air-fuel ratio y (k) of the collecting portion is reduced. Due to the influence of the control, a lean state different from the actual air-fuel ratio of each cylinder is established. For this reason, the air-fuel ratio estimated value x (k + 1) for each cylinder based on the gathering portion air-fuel ratio y (k) is also uncertain, and accordingly, the air-fuel ratio estimated value x (k + 1) The proportional control operation and the differential control operation which directly reflect the current deviation between the target and the target air-fuel ratio also become uncertain.

【0070】これに対し、積分制御動作には過去の偏差
の積分値が反映されるので、フューエルカット制御の影
響は比較的小さく、しかも、過去の偏差の積分値には例
えば各気筒毎のインジェクタの機差ばらつきなどに起因
する空燃比のばらつきが反映されている。そこで、上記
ステップSA11では、PID制御における積分制御動
作の割合を高めるように、IゲインをPゲイン及びDゲ
インよりも高めるようにする。
On the other hand, since the integral value of the past deviation is reflected in the integral control operation, the influence of the fuel cut control is relatively small, and the integral value of the past deviation is, for example, an injector for each cylinder. The variation in the air-fuel ratio resulting from the variation in the machine difference is reflected. Therefore, in step SA11, the I gain is made higher than the P gain and the D gain so as to increase the ratio of the integral control operation in the PID control.

【0071】また、上記ステップSA7でエンジン1の
吸入空気量が所定値よりも小さいNOと判定されて進ん
だステップSA12では、通常のPIDゲイン設定に対
しPゲイン、Iゲイン及びDゲインの全てを減少させた
設定とし、上記ステップSA10に進む。すなわち、エ
ンジン1の吸入空気量が所定値よりも小さい場合には、
図8に示すように、排気流速の低下に伴い無駄時間Dが
急激に増大して、オブザーバ30bによる気筒別空燃比
x(k)の推定誤差が増大するので、この気筒別空燃比x
(k)に基づくフィードバック補正も不確かなものになっ
てしまう。そこで、この場合には、PIDコントローラ
30cにおけるP,I,Dの各制御ゲインを全て減少さ
せて、フィードバック補正を抑制するようにしている。
Further, in step SA12 where it is determined that the intake air amount of the engine 1 is smaller than the predetermined value in step SA7 and the process proceeds to step SA12, all of the P gain, the I gain and the D gain are set with respect to the normal PID gain setting. The reduced setting is set, and the process proceeds to step SA10. That is, when the intake air amount of the engine 1 is smaller than a predetermined value,
As shown in FIG. 8, the dead time D sharply increases with a decrease in the exhaust flow velocity, and the estimation error of the cylinder-by-cylinder air-fuel ratio x (k) by the observer 30b increases.
The feedback correction based on (k) also becomes uncertain. Thus, in this case, the P, I, and D control gains in the PID controller 30c are all reduced to suppress feedback correction.

【0072】さらに、上記ステップSA6でフューエル
カット中であるYESと判定されて進んだステップSA
13では、PIDコントローラ30cによるフィードバ
ック補正を禁止して、基本操作部30aによるオープン
ループ制御とし、しかる後にリターンする。これは、フ
ューエルカット制御においては、インジェクタ16,1
6,…からの燃料供給を停止すれば十分であり、空燃比
のフィードバック補正をする必要がないからである。
尚、フューエルカット制御の間は、上記ステップSA5
における気筒別空燃比の推定を行わないようにしてもよ
い。
Further, step SA6 is followed by step SA6 in which it is determined that the fuel is being cut and YES.
In step 13, the feedback correction by the PID controller 30c is prohibited, the open loop control is performed by the basic operation unit 30a, and then the process returns. This is because in the fuel cut control, the injectors 16, 1
It is sufficient to stop the fuel supply from 6, 6,..., And it is not necessary to perform feedback correction of the air-fuel ratio.
Note that during the fuel cut control, the above step SA5
The estimation of the cylinder-by-cylinder air-fuel ratio may be omitted.

【0073】上記図3のフローチャート図において、ス
テップSA3が、目標空燃比に対応するインジェクタ1
6,16,…の基本噴射量Tbaseを設定する基本調整量
設定部30aに、また、ステップSA5が、リニアO2
センサ22により検出される集合部空燃比y(k)に基づ
いて各気筒毎の空燃比x(k+1)を推定するオブザーバ3
0bに、さらに、ステップSA10が、上記オブザーバ
30bによる空燃比推定値x(k+1)に基づいて上記各イ
ンジェクタ16の基本噴射量を補正するPIDコントロ
ーラ30cに対応している。
In the flowchart shown in FIG. 3, step SA3 is performed when the injector 1 corresponding to the target air-fuel ratio
The basic adjustment amount setting unit 30a for setting the basic injection amount Tbase of 6, 16,...
An observer 3 for estimating an air-fuel ratio x (k + 1) for each cylinder based on the collective air-fuel ratio y (k) detected by the sensor 22;
0b corresponds to the PID controller 30c that corrects the basic injection amount of each injector 16 based on the air-fuel ratio estimated value x (k + 1) by the observer 30b.

【0074】また、ステップSA7が、エンジン1の運
転状態に基づいて排気流速が所定以下に低下しているこ
とを判定する判定手段30dに、また、ステップSA1
1,SA12,SA13が、上記判定手段30dにより
排気流速の所定の低下状態が判定されたとき、PIDコ
ントローラ30cによる基本噴射量Tbaseの補正を抑制
する抑制手段30eに対応しており、特に、上記ステッ
プSA11は、フューエルカット制御後の所定期間、上
記PIDコントローラ30cにおいて、IゲインをPゲ
イン及びDゲインよりも大きくなるように補正するゲイ
ン補正部30fに対応している。
In step SA7, the determination means 30d for determining that the exhaust gas flow rate has decreased to a predetermined value or less based on the operating state of the engine 1, and in step SA1
1, SA12, and SA13 correspond to the suppression means 30e that suppresses the correction of the basic injection amount Tbase by the PID controller 30c when the determination means 30d determines that the exhaust flow velocity is in the predetermined reduced state. Step SA11 corresponds to the gain correction unit 30f that corrects the I gain to be larger than the P gain and the D gain in the PID controller 30c for a predetermined period after the fuel cut control.

【0075】したがって、この実施形態では、オブザー
バ30bにより推定される各気筒毎の空燃比推定値x(k
+1)に基づいて、各気筒毎に空燃比をフィードバック制
御することができるので、空燃比の気筒間格差を解消す
ることができる上、全ての気筒の空燃比を一括して制御
する場合に比べてPIDコントローラ30cのP,I,
Dの各制御ゲインを格段に大きく設定することができ、
これにより、極めて高応答なフィードバック制御を行う
ことができる。
Accordingly, in this embodiment, the air-fuel ratio estimated value x (k) for each cylinder estimated by the observer 30b
+1), it is possible to perform feedback control of the air-fuel ratio for each cylinder, so that it is possible to eliminate the difference in air-fuel ratio between cylinders and to control the air-fuel ratio of all cylinders collectively. In comparison, P, I,
Each control gain of D can be set extremely large,
Thereby, feedback control with extremely high response can be performed.

【0076】そして、エンジン1の吸入空気量が所定値
よりも小さくなって排気流速が所定以下に低下している
ときには、排気流速の低下に伴う無駄時間Dの急変によ
ってオブザーバ30bによる空燃比x(k+1)の推定誤差
がかなり大きくなるので、PIDコントローラ30cの
各制御ゲインを減少させて、燃料の基本噴射量Tbaseの
フィードバック補正を抑制する。このことで、上述の如
くP,I,Dの各制御ゲインが大きく設定されていて
も、空燃比x(k+1)の推定精度の低下に伴うハンチング
等の制御性悪化やこれに伴う排気エミッションの悪化を
防止することができる。
When the intake air amount of the engine 1 is smaller than a predetermined value and the exhaust flow rate is lower than a predetermined value, the dead time D accompanying the decrease in the exhaust flow rate causes a sudden change in the dead time D, so that the air-fuel ratio x ( Since the estimation error of (k + 1) becomes considerably large, each control gain of the PID controller 30c is reduced to suppress the feedback correction of the basic fuel injection amount Tbase. As a result, even if the control gains of P, I, and D are set large as described above, the controllability such as hunting is deteriorated due to the decrease in the estimation accuracy of the air-fuel ratio x (k + 1), and the exhaust gas associated therewith is deteriorated. Emission deterioration can be prevented.

【0077】また、フューエルカット制御の間は、PI
Dコントローラ30cによるフィードバック補正を禁止
することで、フューエルカット制御に伴う空燃比及び排
気流速の急激な変化によってオブザーバ30bの推定精
度が極端に低くなっていても、制御性の悪化や排気エミ
ッションの悪化を防止することができる。
During fuel cut control, PI
By prohibiting the feedback correction by the D controller 30c, even if the estimation accuracy of the observer 30b is extremely low due to the rapid change of the air-fuel ratio and the exhaust flow speed accompanying the fuel cut control, the controllability is deteriorated and the exhaust emission is deteriorated. Can be prevented.

【0078】さらに、フューエルカット制御から通常の
制御に復帰した後の所定期間、Pゲイン及びDゲインを
減少させて、該Pゲイン及びDゲインよりもIゲインが
高くなるようにPIDコントローラ30cの制御ゲイン
を補正することで、フューエルカット制御に伴う空燃比
推定値の不確かさを直接的に反映する比例制御動作や微
分制御動作を抑制する一方、上記フューエルカット制御
の影響が比較的小さくしかも各気筒毎の空燃比のばらつ
きをよく反映する積分制御動作の割合を高めることがで
き、このことで、不確かな空燃比フィードバック制御を
抑制しつつ、空燃比の気筒間格差を有効に解消すること
ができる。
Further, for a predetermined period after returning from the fuel cut control to the normal control, the P gain and the D gain are reduced, and the PID controller 30c is controlled so that the I gain becomes higher than the P gain and the D gain. By correcting the gain, the proportional control operation and the differential control operation that directly reflect the uncertainty of the air-fuel ratio estimated value due to the fuel cut control are suppressed, while the influence of the fuel cut control is relatively small and each cylinder is controlled. It is possible to increase the ratio of the integral control operation that well reflects the variation in the air-fuel ratio for each cylinder, thereby effectively eliminating the cylinder-to-cylinder difference in the air-fuel ratio while suppressing uncertain air-fuel ratio feedback control. .

【0079】(他の実施形態)尚、本発明は上記実施形
態に限定されるものではなく、その他種々の実施形態を
包含するものである。すなわち、上記実施形態では、図
4に示す排気管集合部における空燃比y(k)の算出を燃
料噴射のサイクル毎に実行するようにしているが、これ
に限らず、例えば点火サイクル毎に実行するようにして
もよい。
(Other Embodiments) The present invention is not limited to the above embodiment, but includes various other embodiments. That is, in the above-described embodiment, the calculation of the air-fuel ratio y (k) in the exhaust pipe assembly shown in FIG. 4 is performed for each fuel injection cycle. However, the present invention is not limited to this. You may make it.

【0080】また、本発明の空燃比制御装置は、気筒内
に直接燃料を噴射するいわゆる筒内直噴式エンジンにも
適用可能である。
The air-fuel ratio control device of the present invention is also applicable to a so-called in-cylinder direct injection engine in which fuel is directly injected into a cylinder.

【0081】さらに、上記実施形態では、エンジン1の
吸入空気量に基づいて排気流速が所定以下に低下してい
ることを判定するようにしているが、これに限らず、エ
ンジン回転数及び吸気充填効率に基づいて判定するよう
にしてもよい。
Further, in the above-described embodiment, it is determined that the exhaust flow velocity has decreased to a predetermined value or less based on the intake air amount of the engine 1. However, the present invention is not limited to this. The determination may be made based on the efficiency.

【0082】さらにまた、上記実施形態では、排気流速
の低下に伴う無駄時間Dの増大が予想されるとき、PI
Dコントローラ30cによるフィードバック補正を抑制
するようにしているが、これに限らず、例えば、リニア
O2センサ22による検出のサンプリング時間を縮めて
検出感度を高める検出感度補正手段を設けることも可能
である。このようにすれば、エンジン1からの排気流速
が所定以下に低下していて無駄時間Dが急激に変化する
ような場合でも、その変化に遅れずに排気管集合部の空
燃比y(k)を正確に検出することができ、これにより、
制御性悪化や排気エミッションの悪化を防止することが
できる。
Furthermore, in the above embodiment, when it is expected that the dead time D increases due to the decrease in the exhaust flow velocity, the PI
Although the feedback correction by the D controller 30c is suppressed, the present invention is not limited to this. For example, it is also possible to provide detection sensitivity correction means for shortening the sampling time of detection by the linear O2 sensor 22 and increasing the detection sensitivity. In this way, even when the exhaust flow velocity from the engine 1 drops below a predetermined value and the dead time D suddenly changes, the air-fuel ratio y (k) of the exhaust pipe collecting portion is maintained without delay. Can be accurately detected,
Deterioration of controllability and deterioration of exhaust emission can be prevented.

【0083】また、上記実施形態において、積分制御動
作は個々のエンジン1の空燃比の気筒ばらつきを補正す
るものであるため、フューエルカット制御を行う前にそ
れまでの積分制御動作のフィードバック補正量を記憶し
ておいて、フューエルカット制御の終了後は上記の記憶
しておいたフィードバック補正量により基本操作量Tba
seを補正するようにすれば、制御性の向上が図られる。
In the above embodiment, since the integral control operation is for correcting the cylinder variation of the air-fuel ratio of each engine 1, the feedback correction amount of the integral control operation before the fuel cut control is performed before the fuel cut control is performed. After the fuel cut control is completed, the basic operation amount Tba is stored based on the stored feedback correction amount.
If se is corrected, controllability is improved.

【0084】[0084]

【発明の効果】以上説明したように、請求項1記載の発
明におけるエンジンの空燃比制御装置によれば、推定手
段による各気筒毎の空燃比の推定値に基づいて気筒別に
空燃比をフィードバック制御して、空燃比の気筒間格差
の解消及び制御の高応答化を実現することができる上、
エンジンからの排気流速の低下に伴い無駄時間が急激に
変化して推定手段による各気筒毎の空燃比の推定誤差が
大きくなるような場合には、空燃比フィードバック制御
を抑制することで、上述の如く制御ゲインを大きく設定
していても制御性悪化や排気エミッションの悪化を防止
することができる。
As described above, according to the air-fuel ratio control apparatus for an engine according to the first aspect of the present invention, the air-fuel ratio is feedback-controlled for each cylinder based on the estimated value of the air-fuel ratio for each cylinder by the estimating means. As a result, it is possible to eliminate the cylinder-to-cylinder difference in the air-fuel ratio and to increase the response of the control.
In the case where the dead time changes drastically as the exhaust flow velocity from the engine decreases and the estimation error of the air-fuel ratio of each cylinder by the estimation means becomes large, the above-described air-fuel ratio feedback control is suppressed by suppressing the air-fuel ratio feedback control. Even if the control gain is set large as described above, it is possible to prevent deterioration of controllability and deterioration of exhaust emission.

【0085】請求項3記載の発明によれば、フューエル
カット制御から通常の制御に復帰した直後に空燃比の推
定精度が低下していても、不確かな空燃比フィードバッ
ク制御を抑制することができる。
According to the third aspect of the present invention, uncertain air-fuel ratio feedback control can be suppressed even if the accuracy of estimating the air-fuel ratio decreases immediately after returning from the fuel cut control to the normal control.

【0086】請求項4記載の発明によれば、フューエル
カット制御から通常の空燃比制御に復帰した直後に空燃
比の推定精度が低下していても、不確かな空燃比フィー
ドバック制御を抑制しつつ空燃比の気筒間格差を有効に
解消することができる。
According to the fourth aspect of the present invention, even if the estimation accuracy of the air-fuel ratio is lowered immediately after returning from the fuel cut control to the normal air-fuel ratio control, the air-fuel ratio feedback control is suppressed while the uncertain air-fuel ratio feedback control is suppressed. The difference in fuel ratio between cylinders can be effectively eliminated.

【0087】請求項5記載の発明によれば、請求項1記
載の発明と同様、空燃比の気筒間格差を解消することが
でき、また極めて高応答な制御を行うことができる上、
無駄時間の急変に伴い空燃比の推定誤差が大きくなって
も、検出感度補正手段により空燃比検出手段の検出感度
を高めることで、制御性悪化や排気エミッションの悪化
を防止することができる。
According to the fifth aspect of the present invention, similarly to the first aspect of the present invention, it is possible to eliminate a difference in air-fuel ratio between cylinders, and it is possible to perform extremely responsive control.
Even if the estimation error of the air-fuel ratio increases due to a sudden change in the dead time, the control sensitivity and the exhaust emission can be prevented from being deteriorated by increasing the detection sensitivity of the air-fuel ratio detection unit by the detection sensitivity correction unit.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明に係る空燃比制御装置の実施形態を示す
全体構成図である。
FIG. 1 is an overall configuration diagram showing an embodiment of an air-fuel ratio control device according to the present invention.

【図2】空燃比制御装置の機能ブロック図である。FIG. 2 is a functional block diagram of the air-fuel ratio control device.

【図3】空燃比のフィードバック制御手順を示すフロー
チャート図である。
FIG. 3 is a flowchart illustrating a feedback control procedure of an air-fuel ratio.

【図4】無駄時間から排気気筒を識別して、この識別気
筒に対応する集合部空燃比を算出する手順を示すフロー
チャート図である。
FIG. 4 is a flowchart illustrating a procedure for identifying an exhaust cylinder from a dead time and calculating a collective air-fuel ratio corresponding to the identified cylinder.

【図5】算出した無駄時間に基づく排気気筒の識別方法
の説明図である。
FIG. 5 is an explanatory diagram of a method of identifying an exhaust cylinder based on a calculated dead time.

【図6】ある気筒から排出された排気ガスボリュームの
排気管集合部における増減特性を示した説明図である。
FIG. 6 is an explanatory diagram showing an increase / decrease characteristic of an exhaust gas volume discharged from a certain cylinder in an exhaust pipe collecting part.

【図7】排気管集合部における各気筒からの排気ガスボ
リュームの割合の変化を示した説明図である。
FIG. 7 is an explanatory diagram showing a change in a ratio of an exhaust gas volume from each cylinder in an exhaust pipe assembly.

【図8】エンジンの吸入空気量と空燃比フィードバック
制御における無駄時間との関係を示した説明図である。
FIG. 8 is an explanatory diagram showing a relationship between an intake air amount of an engine and a dead time in air-fuel ratio feedback control.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

Tbase 基本噴射量(基本調整量) x(k+1) 各気筒毎の空燃比推定値 1 エンジン 2 気筒 16 インジェクタ(調整手段) 22 リニアO2センサ(空燃比検出手
段) 30a 基本調整量設定部 30b オブザーバ(推定手段) 30c PIDコントローラ(フィードバッ
ク補正部) 30d 判定手段 30e 抑制手段 30f ゲイン補正部
Tbase Basic injection amount (basic adjustment amount) x (k + 1) Air-fuel ratio estimated value for each cylinder 1 engine 2 cylinder 16 injector (adjustment means) 22 linear O2 sensor (air-fuel ratio detection means) 30a basic adjustment amount setting unit 30b Observer (estimating means) 30c PID controller (feedback correcting section) 30d determining means 30e suppressing means 30f gain correcting section

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 複数の気筒を有するエンジンの排気通路
の集合部に設けられた空燃比検出手段と、 上記空燃比検出手段による検出値に基づいてエンジンの
各気筒毎の空燃比を推定する推定手段と、 エンジンへの吸入空気量又は燃料供給量の調整により各
気筒毎に空燃比を調整する調整手段と、 上記推定手段による各気筒毎の空燃比推定値が目標空燃
比になるように、上記調整手段により各気筒毎に空燃比
をフィードバック制御する制御手段とを備えた空燃比制
御装置において、 上記制御手段は、 上記目標空燃比に対応する調整手段の基本調整量を上記
エンジンの運転状態に基づいて設定する基本調整量設定
部と、 上記推定手段による各気筒毎の空燃比推定値が目標空燃
比になるように上記基本調整量を補正するフィードバッ
ク補正部とを備えており、 上記エンジンの排気流速が所定以下に低下していること
を判定する判定手段と、 上記判定手段により排気流速の所定以下への低下状態が
判定されたとき、上記フィードバック補正部による基本
調整量の補正を抑制する抑制手段とを設けたことを特徴
とするエンジンの空燃比制御装置。
1. An air-fuel ratio detecting means provided in a collection portion of an exhaust passage of an engine having a plurality of cylinders, and an estimation for estimating an air-fuel ratio for each cylinder of the engine based on a value detected by the air-fuel ratio detecting means. Means, adjusting means for adjusting the air-fuel ratio for each cylinder by adjusting the amount of intake air or fuel supply to the engine, and the estimated air-fuel ratio for each cylinder by the estimating means becomes the target air-fuel ratio. A control means for performing feedback control of an air-fuel ratio for each cylinder by the adjusting means, wherein the control means sets a basic adjustment amount of the adjusting means corresponding to the target air-fuel ratio to an operating state of the engine. And a feedback correction unit that corrects the basic adjustment amount such that the estimated value of the air-fuel ratio of each cylinder by the estimation unit becomes the target air-fuel ratio. Determining means for determining that the exhaust flow velocity of the engine has decreased to a predetermined value or less; and performing basic adjustment by the feedback correction unit when the determination means determines that the exhaust flow velocity has decreased to a predetermined value or less. An air-fuel ratio control device for an engine, further comprising suppression means for suppressing correction of an amount.
【請求項2】 請求項1において、 フィードバック補正部は、空燃比推定値と目標空燃比と
の偏差に基づいて、少なくとも比例制御動作及び積分制
御動作を有する制御則に従って基本調整量を補正するも
のであり、 抑制手段は、上記制御則における制御ゲインを減少させ
ることで、上記フィードバック補正部による補正を抑制
するように構成されていることを特徴とするエンジンの
空燃比制御装置。
2. The apparatus according to claim 1, wherein the feedback correction unit corrects the basic adjustment amount based on a deviation between the estimated air-fuel ratio and the target air-fuel ratio according to a control law having at least a proportional control operation and an integral control operation. An air-fuel ratio control device for an engine, wherein the suppression means is configured to reduce a control gain in the control law, thereby suppressing correction by the feedback correction unit.
【請求項3】 請求項1又は2において、 制御手段は、エンジンの所定の運転条件に対応して該エ
ンジンへの燃料供給を停止させるフューエルカット制御
を行うように構成されており、 抑制手段は、上記フューエルカット制御の終了後の所定
期間、フィードバック補正部による補正を抑制するよう
に構成されていることを特徴とするエンジンの空燃比制
御装置。
3. The control unit according to claim 1, wherein the control unit is configured to perform fuel cut control for stopping fuel supply to the engine in accordance with a predetermined operating condition of the engine. An air-fuel ratio control device for an engine, wherein the correction by the feedback correction unit is suppressed for a predetermined period after the end of the fuel cut control.
【請求項4】 請求項3において、 フィードバック補正部は、空燃比推定値と目標空燃比と
の偏差に基づいて、比例制御動作、積分制御動作及び微
分制御動作を有するPID制御則に従って基本調整量を
補正するものであり、 制御手段は、フューエルカット制御の終了後の所定期
間、上記PID制御則における制御ゲインを、積分制御
動作の制御ゲインが他の制御動作の制御ゲインよりも大
きな値になるように補正するゲイン補正部を備えている
ことを特徴とするエンジンの空燃比制御装置。
4. The feedback correction unit according to claim 3, wherein the feedback correction unit is configured to perform a basic adjustment amount based on a deviation between the estimated air-fuel ratio and the target air-fuel ratio according to a PID control law having a proportional control operation, an integral control operation, and a differential control operation. The control means adjusts the control gain in the PID control law for a predetermined period after the end of the fuel cut control so that the control gain of the integral control operation is larger than the control gains of the other control operations. An air-fuel ratio control device for an engine, comprising a gain correction unit for correcting the air-fuel ratio.
【請求項5】 複数の気筒を有するエンジンの排気通路
の集合部に設けられた空燃比検出手段と、 上記空燃比検出手段による検出値に基づいてエンジンの
各気筒毎の空燃比を推定する推定手段と、 エンジンへの吸入空気量又は燃料供給量の調整により各
気筒毎に空燃比を調整する調整手段と、 上記推定手段による各気筒毎の空燃比推定値が目標空燃
比になるように、上記調整手段により各気筒毎に空燃比
をフィードバック制御する制御手段とを備えた空燃比制
御装置において、 上記制御手段は、 上記目標空燃比に対応する調整手段の基本調整量を上記
エンジンの運転状態に基づいて設定する基本調整量設定
部と、 上記推定手段による各気筒毎の空燃比推定値が目標空燃
比になるように上記基本調整量を補正するフィードバッ
ク補正部とを備えており、 上記エンジンの排気流速が所定以下に低下していること
を判定する判定手段と、 上記判定手段により排気流速の所定以下への低下状態が
判定されたとき、上記空燃比検出手段による検出感度を
高める検出感度補正手段を設けたことを特徴とするエン
ジンの空燃比制御装置。
5. An air-fuel ratio detecting means provided in a collective portion of an exhaust passage of an engine having a plurality of cylinders, and an estimation for estimating an air-fuel ratio for each cylinder of the engine based on a value detected by the air-fuel ratio detecting means. Means, adjusting means for adjusting the air-fuel ratio for each cylinder by adjusting the amount of intake air or fuel supply to the engine, and the estimated air-fuel ratio for each cylinder by the estimating means becomes the target air-fuel ratio. A control means for performing feedback control of an air-fuel ratio for each cylinder by the adjusting means, wherein the control means sets a basic adjustment amount of the adjusting means corresponding to the target air-fuel ratio to an operating state of the engine. And a feedback correction unit that corrects the basic adjustment amount such that the estimated value of the air-fuel ratio of each cylinder by the estimation unit becomes the target air-fuel ratio. Determining means for determining that the exhaust flow velocity of the engine has dropped below a predetermined value; and detecting the air-fuel ratio detecting means when the determining means determines that the exhaust flow velocity has dropped to a predetermined value or less. An air-fuel ratio control device for an engine, comprising detection sensitivity correction means for increasing sensitivity.
JP10009205A 1998-01-21 1998-01-21 Air-fuel ratio controller for engine Withdrawn JPH11210527A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP10009205A JPH11210527A (en) 1998-01-21 1998-01-21 Air-fuel ratio controller for engine

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP10009205A JPH11210527A (en) 1998-01-21 1998-01-21 Air-fuel ratio controller for engine

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH11210527A true JPH11210527A (en) 1999-08-03

Family

ID=11713984

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP10009205A Withdrawn JPH11210527A (en) 1998-01-21 1998-01-21 Air-fuel ratio controller for engine

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH11210527A (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010230016A (en) * 2003-12-04 2010-10-14 Denso Corp Cylinder-by-cylinder air-fuel ratio controller for internal combustion engine
JP2012219683A (en) * 2011-04-07 2012-11-12 Denso Corp Controller for internal combustion engine
JP2012229663A (en) * 2011-04-27 2012-11-22 Honda Motor Co Ltd Air fuel ratio control device for internal combustion engine

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010230016A (en) * 2003-12-04 2010-10-14 Denso Corp Cylinder-by-cylinder air-fuel ratio controller for internal combustion engine
JP2012219683A (en) * 2011-04-07 2012-11-12 Denso Corp Controller for internal combustion engine
JP2012229663A (en) * 2011-04-27 2012-11-22 Honda Motor Co Ltd Air fuel ratio control device for internal combustion engine

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5531208A (en) Air-fuel ratio feedback control system for internal combustion engine
US7278394B2 (en) Air-fuel-ratio control apparatus for internal combustion engine
JP4315179B2 (en) Air-fuel ratio control device for internal combustion engine
US7720591B2 (en) Intake air control of an internal combustion engine
JPH109022A (en) Air-fuel ratio control device of internal combustion engine
US6609059B2 (en) Control system for internal combustion engine
CN107002573B (en) Controller for internal combustion engine
JP5644291B2 (en) Fuel injection amount control device for internal combustion engine
JP3064346B2 (en) Engine speed control device
US5569847A (en) Air-fuel ratio estimator for internal combustion engine
US20130184973A1 (en) Fuel injection amount control apparatus for an internal combustion engine
US6550465B2 (en) Cylinder air/fuel ratio estimation system of internal combustion engine
JPH08232745A (en) Control device for internal combustion engine
JPS5839306A (en) Learning control method for electronic control engine
JPH11210527A (en) Air-fuel ratio controller for engine
US6536414B2 (en) Fuel injection control system for internal combustion engine
US4951635A (en) Fuel injection control system for internal combustion engine with compensation of overshooting in monitoring of engine load
JPH0979071A (en) Air-fuel ratio learning control device for internal combustion engine
JP4986895B2 (en) Engine fuel injection control device
JP4710716B2 (en) Air-fuel ratio control device for internal combustion engine
JPH06185396A (en) Basic fuel injection method
JP2009197683A (en) Air-fuel ratio controller of internal combustion engine
JP4770589B2 (en) Air-fuel ratio control device for internal combustion engine
JP2684012B2 (en) Air-fuel ratio control device for internal combustion engine
JPH08128348A (en) Control device of engine

Legal Events

Date Code Title Description
A300 Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300

Effective date: 20050405