JPWO2013073036A1 - 内燃機関の制御装置 - Google Patents
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Abstract
排気経路に設置された三元触媒と、前記三元触媒の上流側に設けられた空燃比センサと、前記三元触媒の下流側に設けられた酸素濃度センサとを備えた内燃機関を制御する、内燃機関の制御装置は、前記空燃比センサの出力値に基づいて前記三元触媒に流入するガスの空燃比を目標空燃比に収束させる第1のF/B制御を実行する第1F/B制御手段と、前記酸素濃度センサの出力値が目標出力値に一致するように前記目標空燃比又は前記空燃比センサの出力値を補正する第2のF/B制御を実行する第2F/B制御手段と、前記酸素濃度センサの出力特性を学習する学習手段と、前記出力特性の学習値に応じて前記目標出力値を設定する目標値設定手段とを具備する。
Description
以下、図面を参照して、本発明の各種実施形態について説明する。
<実施形態の構成>
始めに、図1を参照し、本発明の一実施形態に係るエンジンシステム10の構成について説明する。ここに、図1は、エンジンシステム10の構成を概念的に表してなる概略構成図である。
<空燃比F/B制御の概要>
エンジン200において、吸気ポートインジェクタ211の燃料噴射量Qは、ECU100によりエンジン200の稼動期間について常時実行される空燃比F/B制御により制御される。
以下に、メインF/B制御の詳細について説明する。
F/B制御用出力電圧値Vafcが求まると、ECU100は、予めROMに記憶された換算用マップを参照し、F/B制御用出力電圧値VafcをF/B制御用空燃比A/Fcに変換する。
ここで、式中FAFは、メインF/B制御により適宜更新されるメインF/B制御量であり、KGはメインF/B学習値(FAFに関する学習値)である。
ここで、式中のGpは比例ゲイン、Giは積分ゲインである。また式中の係数KFBは設計値であり、ここでは「1」に設定される。但し、係数KFBは、エンジン回転数NE及び筒内吸入空気量Mc等に応じて可変であってもよい。また式中のSDFcは、筒内燃料供給量偏差DFcの積分値である。即ち、メインF/B値DFは、公知のフィードバック制御の一種であるPI制御により求められる構成となっている。
上記(4)式におけるQbnは、Nサイクル前の基本燃料噴射量である。即ち、メインF/B制御量FAFは、Nサイクル前の基本燃料噴射量QbnとメインF/B値DFとの和をNサイクル前の基本燃料噴射量Qbにより除した値である。
ECU100は、この加重平均値FAFAVが、1+α(尚、αは0以上1未満の設計値である)以上である場合に、メインF/B学習値KGを予め設定された補正量Xだけ増加させ、反対に、加重平均値FAFAVが1+α以下である場合に、メインF/B学習値KGを補正量Xだけ減少させる。また、これらに挟まれた範囲にある場合には、メインF/B学習値を更新しない。
次に、上記(1)式において使用されるサブF/B制御量Vfbsの算出方法について説明する。
このように、ECU100は、所定の更新タイミング毎に、O2センサ217の出力電圧値Voxsを目標出力電圧値Voxstgに一致させるため、公知のフィードバック制御の一種であるPID制御を実行する。
このように、サブF/B学習値Vfbsgは、サブF/B制御量Vfbsの積分項Ki・SDVoxsにノイズ除去のためのフィルタ処理を施した値であり、更新タイミング毎に、サブF/B制御量Vfbsの定常成分に応じた量となるように更新される。
上述したように、エンジンシステム10において、空燃比F/B制御の目標空燃比A/Ftgが採り得る範囲は、三元触媒215の下流側に設置されたO2センサ217の目標出力電圧値Voxstgに依存する。
ここで、図3を参照し、学習制御の詳細について説明する。ここに、図3は、学習制御のフローチャートである。
次に、図5を参照し、サブF/B補償制御の詳細について説明する。ここに、図5は、サブF/B補償制御のフローチャートである。
次に、図7を参照し、本発明の第2実施形態に係るサブF/B補償制御ついて説明する。ここに、図7は、第2実施形態におけるサブF/B制御のフローチャートである。
上記(8)式によれば、O2センサ217の目標出力電圧値Voxstgが基準目標出力電圧値Voxstgbである間は、サブF/BゲインGleanは基本サブF/BゲインGleanbに維持される。また、最大出力電圧値Voxsmaxの学習の過程で目標出力電圧値Voxstgが基準目標出力電圧値Voxstgb未満にまで低下すると、サブF/BゲインGleanは、その低下の度合いに応じて基本サブF/BゲインGleanbよりも大きくなる側に補正される。
上記(9)式によれば、O2センサ217に経時変化が生じていない状態では、基準最大出力電圧値Voxsmaxbと最大出力電圧学習値Voxsmaxgkとが略一致することから、式中右辺において基本サブF/BゲインGrichに乗じられる補正項における分母と分子が略一致する。即ち、サブF/BゲインGrichは基本サブF/BゲインGrichbに維持される。
O2センサ217に生じる感度低下の影響を補正する手法は、第2実施形態のものに限定されない。ここで、このような趣旨に基づいた本発明の第3実施形態について、図8を参照して説明する。ここに、図8は、本発明の第3実施形態に係るサブF/B補償制御のフローチャートである。
ステップS405では、ステップS403における判定結果に応じて、制御用出力電圧値Voxscor2が算出される(ステップS405)。制御用出力電圧値Voxscor2は、O2センサ217に生じた感度の低下を補正した、O2センサ217の仮想の出力電圧値である。
即ち、O2センサ217に感度の低下が生じていると、出力電圧値Voxsは増量側に補正される。出力電圧値Voxsは、定性的には、センサに感度低下が生じる以前であれば出力されたであろう値に補正される。
また、本発明に係る内燃機関の制御装置は、出力特性を学習する際の酸素濃度センサの端子温度に基づいて学習値を補正する学習値補正手段を更に具備している。酸素濃度センサの出力特性の学習値は、学習時におけるセンサの端子温度により変化する。従って、当該端子温度に基づいて適宜学習値を補正することにより、学習の信頼性をより高めることが出来る。
尚、酸素濃度センサは排気経路に設置されるから、当該端子温度は、排気温と高い相関を有する。この点に鑑みれば、排気温を規定し得る内燃機関の状態値、例えば機関回転数や負荷等に基づいて端子温度を推定することも可能である。このような構成とすれば、当該端子温度の検出に特化したセンサ等の検出手段を設置する必要が無くなるため、コスト面において有利である。
ECU100は、この加重平均値FAFAVが、1+α(尚、αは0以上1未満の設計値である)以上である場合に、メインF/B学習値KGを予め設定された補正量Xだけ増加させ、反対に、加重平均値FAFAVが1−α以下である場合に、メインF/B学習値KGを補正量Xだけ減少させる。また、これらに挟まれた範囲にある場合には、メインF/B学習値を更新しない。
上記(9)式によれば、O2センサ217に経時変化が生じていない状態では、基準最大出力電圧値Voxsmaxbと最大出力電圧学習値Voxsmaxgkとが略一致することから、式中右辺において基本サブF/BゲインGrichbに乗じられる補正項における分母と分子が略一致する。即ち、サブF/BゲインGrichは基本サブF/BゲインGrichbに維持される。
Claims (6)
- 排気経路に設置された三元触媒と、
前記三元触媒の上流側に設けられた空燃比センサと、
前記三元触媒の下流側に設けられた酸素濃度センサと
を備えた内燃機関を制御する、内燃機関の制御装置であって、
前記空燃比センサの出力値に基づいて前記三元触媒に流入するガスの空燃比を目標空燃比に収束させる第1のF/B制御を実行する第1F/B制御手段と、
前記酸素濃度センサの出力値が目標出力値に一致するように前記目標空燃比又は前記空燃比センサの出力値を補正する第2のF/B制御を実行する第2F/B制御手段と、
前記酸素濃度センサの出力特性を学習する学習手段と、
前記出力特性の学習値に応じて前記目標出力値を設定する目標値設定手段と
を具備することを特徴とする内燃機関の制御装置。 - 前記学習値に応じて前記目標出力値の上限値を設定する上限値設定手段を更に具備し、
前記目標値設定手段は、該設定された上限値以下の範囲で前記目標出力値を設定する
ことを特徴とする請求の範囲第1項に記載の内燃機関の制御装置。 - 前記出力特性は、前記酸素濃度センサの最大出力値及び最小出力値のうち少なくとも一つを含む
ことを特徴とする請求の範囲第1項又は第2項に記載の内燃機関の制御装置。 - 前記出力特性を学習する際の前記酸素濃度センサの端子温度に基づいて前記学習値を補正する学習値補正手段を更に具備する
ことを特徴とする請求の範囲第1項又は第3項に記載の内燃機関の制御装置。 - 前記学習値に応じて前記第2のF/B制御に係るF/Bゲインを補正するゲイン補正手段を更に具備する
ことを特徴とする請求の範囲第1項に記載の内燃機関の制御装置。 - 前記学習値に応じて前記出力値を補正する出力値補正手段を更に具備する
ことを特徴とする請求の範囲第1項に記載の内燃機関の制御装置。
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