WO2005090765A1 - 内燃機関の空燃比制御装置 - Google Patents

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WO2005090765A1 PCT/JP2005/005985 JP2005005985W WO2005090765A1 WO 2005090765 A1 WO2005090765 A1 WO 2005090765A1 JP 2005005985 W JP2005005985 W JP 2005005985W WO 2005090765 A1 WO2005090765 A1 WO 2005090765A1
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injection amount
amount
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Shuntaro Okazaki
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Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha
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Definitions

  • the present invention provides an air-fuel ratio sensor in each of an exhaust passage on an upstream side and a downstream side of a catalyst (three-way catalyst) disposed in an exhaust passage of an internal combustion engine, and detects an engine based on an output value of each air-fuel ratio sensor.
  • Control device for internal combustion engine that feedback controls air-fuel ratio of engine
  • such an apparatus includes an upstream air-fuel ratio sensor and a downstream air-fuel ratio sensor in an exhaust passage upstream and downstream of a catalyst disposed in an exhaust passage of an internal combustion engine, respectively. Based on the difference between the output value of the downstream air-fuel ratio sensor and a predetermined downstream target value (for example,
  • PI processing Calculates the sub-feedback correction amount by integrating and differentiating (PID processing), and based on the difference between the output value of the upstream air-fuel ratio sensor and a predetermined upstream target value (for example, proportionally integrates the difference)
  • Processing Calculates the main feedback correction amount. Then, such a device is used to obtain a target air-fuel ratio, which is obtained from a cylinder intake air amount estimated based on an operating state of the engine (for example, accelerator opening, engine rotation speed, etc.) Command basic fuel injection amount) based on the main feedback correction amount and the sub-feedback correction amount, to calculate a command final fuel injection amount, and to instruct a fuel injection of the same command final fuel injection amount.
  • the air-fuel ratio of the air-fuel mixture supplied to the engine is feedback-controlled by performing the control for the jetting.
  • the catalyst usually reduces nitrogen oxides (NO x) in the exhaust gas when the air-fuel ratio of the incoming exhaust gas is a lean air-fuel ratio and removes the oxygen deprived from the nitrogen oxides inside the exhaust gas.
  • NO x nitrogen oxides
  • the air-fuel ratio of exhaust gas flowing into the exhaust gas is the rich air-fuel ratio
  • unburned components such as HC and CO in the exhaust gas are oxidized by the stored oxygen. It has an oxygen storage function.
  • the high-frequency component with a relatively high frequency in the fluctuation of the air-fuel ratio of the exhaust gas upstream of the catalyst and the low-frequency component with a relatively low frequency and a relatively small amplitude have a solid medium Since it can be completely absorbed by the oxygen storage function, it does not appear as a change in the air-fuel ratio of the exhaust gas downstream of the catalyst.
  • the fluctuations in the air-fuel ratio of the exhaust gas upstream of the catalyst are not completely absorbed by the oxygen storage function of the catalyst, and the low-frequency component having a relatively low frequency and a relatively large amplitude is not completely absorbed by the catalyst. It appears as a change in the air-fuel ratio of J.
  • a case may occur in which the output value of the upstream air-fuel ratio sensor and the output value of the downstream air-fuel ratio sensor become values indicating air-fuel ratios that are deviated in opposite directions with respect to the stoichiometric air-fuel ratio.
  • the air-fuel ratio control of the engine based on the main feedback control (main feedpack correction amount) and the air-fuel ratio control of the engine based on the sub-feedback control (sub-feedback correction amount) interfere with each other. Cannot control the air-fuel ratio of various engines.
  • the frequency component that can appear as the fluctuation of the air-fuel ratio downstream of the catalyst that is, the low frequency component below a predetermined frequency
  • the output value of the upstream air-fuel ratio sensor after cutting is used for main feedback control, it is possible to avoid the occurrence of air-fuel ratio control interference of the engine.
  • an engine control device air-fuel ratio control device described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-187297 performs high-pass filtering on the output value of the upper E-side air-fuel ratio sensor.
  • the air-fuel ratio control is executed based on the subsequent value and the output value of the downstream air-fuel ratio sensor (in this example, the value after the same output value is subjected to the one-pass filter processing). According to this, it is possible to avoid the occurrence of the above-described interference of the air-fuel ratio control of the engine, and to control the air-fuel ratio control for the fluctuation of the air-fuel ratio below a predetermined frequency which can appear as the fluctuation of the air-fuel ratio downstream of the catalyst.
  • the difference between the in-cylinder intake air amount estimated to obtain the commanded basic fuel injection amount and the actual in-cylinder intake air amount, the command fuel injection amount for the injector that injects fuel, and the actual fuel injection amount Differences in the amounts (hereinafter, these are collectively referred to as “errors in the basic fuel injection amount”) inevitably occur.
  • the air-fuel ratio of the air-fuel mixture supplied to the engine is made to converge to the target air-fuel ratio while compensating for the error in the basic fuel injection amount (specifically, the steady-state between the output value of the air-fuel ratio sensor and the predetermined target value). To make the deviation "0")
  • a process of calculating a feedback correction amount based on a time integral value of a deviation between an output value of an air-fuel ratio sensor and the predetermined target value that is, an integration process ( I processing) must be executed.
  • high-pass filter processing achieves the same function as differentiation processing (D processing). Therefore, in the device described in the above-mentioned document, even if the main feedback control executes a process including the integration process (for example, a proportional or integration process (PI process)), the main feedback control does not perform the same process. In effect, the above integration process cannot be performed. Therefore, in this case, it is necessary to execute the integration process in the sub feedback control.
  • PI process proportional or integration process
  • an object of the present invention is to provide an upstream air-fuel ratio sensor and a downstream air-fuel ratio sensor (1 air-fuel ratio sensor) in an exhaust passage on an upstream side and a downstream side of a catalyst disposed in an exhaust passage of an internal combustion engine, respectively.
  • An object of the present invention is to provide an air-fuel ratio control device for an internal combustion engine capable of quickly compensating for errors in the basic fuel injection amount while controlling the air-fuel ratio of the air-fuel mixture supplied to the engine toward the target air-fuel ratio. is there.
  • an internal combustion engine includes a catalyst, an upstream air-fuel ratio sensor, a downstream air-fuel ratio sensor, and fuel injection means (for example, an injector) that injects fuel according to an instruction.
  • An air-fuel ratio control device for an internal combustion engine which is applied to an engine, obtains a target air-fuel ratio from an in-cylinder intake air amount estimated based on an operation state of the internal combustion engine (for example, an accelerator opening, an engine speed, etc.)
  • a main feed-back correction amount calculating means for calculating a main feedback correction amount based on the value obtained by performing the predetermined high-pass filtering on the output value of the upstream-side air-fuel ratio sensor.
  • a sub-feedback correction amount calculating means for calculating a sub-feedback correction amount based on the output value of the downstream air-fuel ratio sensor and a predetermined downstream target value, and receiving a fuel injection instruction of the command basic fuel injection amount At this time, the same basic fuel injection is performed so that the amount of fuel actually injected by the fuel injection means becomes an amount necessary for setting the actual air-fuel ratio of the mixture supplied to the engine to the target air-fuel ratio.
  • a command basic fuel injection amount correction means for correcting the amount, and a command final fuel injection amount by correcting the corrected command basic fuel injection amount with the main feedback correction amount and the sub feedback correction amount.
  • a command final fuel injection amount calculating means to be calculated, and an instruction to inject fuel of the command final fuel injection amount to the fuel injection means, thereby increasing an air-fuel ratio of an air-fuel mixture supplied to the engine.
  • the predetermined upstream target value and the predetermined downstream target value are both values corresponding to the target air-fuel ratio, and the target air-fuel ratio is the warm-up of the engine. It is preferable to set the stoichiometric air-fuel ratio except in special cases such as during operation. Yes.
  • the sub-feedback correction amount calculating means is configured to calculate a sub-feedback correction amount based on a value based on a difference between an output value of the downstream similar J air-fuel ratio sensor and the predetermined downstream target value. It is preferred that
  • the “value based on the difference between the sensor output value and the target value” is, for example, the difference between the sensor output value and the target value, the detected air-fuel ratio (actual air-fuel ratio) corresponding to the sensor output value, and the target value.
  • the difference between the target air-fuel ratio corresponding to the reference value and the actual cylinder fuel supply amount and the same cylinder intake air amount which is the value obtained by dividing the in-cylinder intake air amount by the detected air-fuel ratio corresponding to the sensor output value
  • This is a difference from the target in-cylinder fuel supply amount, which is a value obtained by dividing the target air-fuel ratio corresponding to the value, and is not limited thereto.
  • the fuel amount actually injected by the fuel injection means when receiving the fuel injection command of the command basic fuel injection amount is used to set the actual air-fuel ratio of the air-fuel mixture supplied to the engine to the target air-fuel ratio.
  • the basic fuel injection amount S is corrected so that the required amount is obtained. In other words, the error in the basic fuel injection amount can be immediately compensated without being affected by the values of the main feedback correction amount and the sub feedback correction amount.
  • the fuel injection instruction of the command final fuel injection amount calculated based on the corrected command basic fuel injection amount which is the value after the error of the basic fuel injection amount is compensated, is given as follows. This is performed on the fuel injection means. Therefore, for example, even when the error in the basic fuel injection amount suddenly increases, the error in the basic fuel injection amount rapidly increases while controlling the air-fuel ratio of the mixture supplied to the engine toward the target air-fuel ratio. As a result, it is possible to suppress an increase in emission due to an increase in the error of the basic fuel injection amount.
  • the command basic fuel injection amount correcting means may issue a command based on the output value of the upstream air-fuel ratio sensor, the command final fuel injection amount, the target air-fuel ratio, and the command basic fuel injection amount. It is preferable that a parameter value for correcting the basic fuel injection amount is calculated, and the command basic fuel injection amount is corrected using the parameter value.
  • the fuel injection amount and the air-fuel ratio of the air-fuel mixture supplied to the engine are assumed on the assumption that the amount of air taken into the cylinder (combustion chamber) is equal. Is constant. Therefore, the command final fuel injection amount and the upstream air-fuel ratio
  • the product of the air-fuel ratio (hereinafter sometimes referred to as the “detected air-fuel ratio”) corresponding to the output value of the air-fuel ratio is necessary to set the actual air-fuel ratio of the mixture supplied to the engine to the target air-fuel ratio.
  • the target air-fuel ratio is equal to the product of the command basic fuel injection amount (the injection command value to the fuel injection means; hereafter also referred to as the “target command basic fuel injection amount”).
  • the target command basic fuel injection amount can be calculated based on the known values of the command final fuel injection amount, the detected air-fuel ratio, and the target air-fuel ratio, and the above relationship. If the target command basic fuel injection amount can be calculated, the target command basic fuel injection amount is compared with a known command basic fuel injection amount (that is, the value itself obtained by the command basic fuel injection amount obtaining means). A parameter value (for example, a correction coefficient) for correcting the command basic fuel injection amount can be calculated based on the result.
  • a known command basic fuel injection amount that is, the value itself obtained by the command basic fuel injection amount obtaining means.
  • a parameter value for example, a correction coefficient
  • the parameter value for correcting the command basic fuel injection amount that can be calculated in this manner 3 ⁇ 4:
  • the fuel amount actually injected by the fuel injection means when receiving the fuel injection command of the command basic fuel injection amount is A value for correcting the commanded basic fuel injection amount so that the actual air-fuel ratio of the air-fuel mixture supplied to the engine becomes the amount required to achieve the target air-fuel ratio (that is, the commanded basic fuel injection amount is This is a value to match the target command basic fuel injection amount). Therefore, if the command basic fuel injection amount is corrected by using such a parameter value for correcting the command basic fuel injection amount as in the above configuration, simple calculation and high accuracy can be achieved.
  • the commanded basic fuel injection amount can be corrected to match the target commanded basic fuel injection amount.As a result, the air-fuel ratio of the air-fuel mixture supplied to the engine is fed fei- Can be quickly and accurately compensated.
  • the command basic fuel injection amount is corrected using the parameter value for correcting the command basic fuel injection amount
  • the amount is independent and can vary greatly at high frequencies above this predetermined frequency.
  • the positive parameter value may be calculated as a value different from the value for matching the command basic fuel injection amount to the target command basic fuel injection amount.
  • the influence of the high frequency fluctuation can be cut off.
  • the parameter value for correcting the command basic fuel injection amount is more accurately calculated as a value for matching the command basic fuel injection amount to the target command basic fuel injection amount. Can be done.
  • the command basic fuel injection amount is corrected using the command basic fuel injection amount correction parameter value
  • the fuel injection command is changed from the fuel injection command to the fuel injection command.
  • delay time acquisition means for acquiring a delay time until an air-fuel ratio of exhaust gas based on fuel combustion is taken as an output value of the upstream air-fuel ratio sensor
  • the command basic fuel injection amount correction means When calculating the parameter value for the command basic fuel injection amount correction, at least the command final fuel injection amount is configured to use a value related to the injection instruction at a point in time earlier by the delay time. Preferably.
  • fuel injection injection instruction
  • injection instruction injection instruction
  • the injected fuel is injected into the combustion chamber at a point near the compression top dead center that arrives thereafter. It is ignited (combusted) at.
  • the generated exhaust gas is discharged from the combustion chamber to the exhaust passage via the exhaust valve, and then travels in the exhaust passage to reach the upstream air-fuel ratio sensor (detection E).
  • detection E upstream air-fuel ratio sensor
  • the delay related to the combustion stroke (stroke) Delay) a delay related to the movement of exhaust gas in the exhaust passage (transport delay), and a delay related to the response of the upstream air-fuel ratio sensor (response delay) are required.
  • the output value of the upstream air-fuel ratio sensor is a value representing the air-fuel ratio of exhaust gas generated based on the fuel injection finger executed before the delay time.
  • the time related to the stroke delay and the transport delay described above is obtained based on, for example, the injection timing, the ignition timing, the specifications of the engine, the engine rotation speed, the in-cylinder intake air amount, the cross-sectional area of the exhaust passage, and the like. be able to. Further, the time related to the response delay can be obtained by previously acquiring the response characteristics of the upstream air-fuel ratio sensor through experiments and the like. Therefore, the delay time acquiring means can acquire the delay time due to the travel delay, the transport delay, and the response delay.
  • the parameter value for correcting the command basic fuel injection amount at least (using the current value as the output value of the upstream air-fuel ratio sensor) If the value related to the injection instruction at the point in time before the delay time is used as the command final fuel injection amount, generation of exhaust gas having the air-fuel ratio represented by the output value of the upstream air-fuel ratio sensor at the current time is generated.
  • the point at which the fuel injection command relating to the above is issued and the point at which the fuel injection command is based on the command final fuel injection quantity used for calculating the parameter value for correcting the command basic fuel injection quantity can be compared. Therefore, the parameter value can be more accurately calculated as a value for matching the command basic fuel injection amount to the target command basic fuel injection amount.
  • the delay time obtaining means is configured to change the delay time according to an operation state of the internal combustion engine.
  • the time related to the above-described stroke delay and transport delay changes according to the operating state of the engine, such as the engine speed and the in-cylinder intake air amount. Therefore, with the above configuration, the delay time can be accurately obtained regardless of the operation state of the internal combustion engine, so that the fuel related to the generation of exhaust gas having the air-fuel ratio represented by the output value of the upstream air-fuel ratio sensor at the present time can be obtained.
  • the time at which the fuel injection command is issued, the time at which the command final fuel injection is used to calculate the parameter value for correcting the command basic fuel injection amount, and the time at which the fuel injection command is based on the command basic fuel injection amount are more accurate. Matches. As a result, the parameter value can be more accurately calculated as a value for matching the command basic fuel injection amount to the target command basic fuel injection amount.
  • the command basic fuel injection amount correction unit calculates the command basic fuel injection amount.
  • Parameter for correcting the command basic fuel injection amount It is preferable to further include a storage unit for storing the meter value.
  • the output value of the upstream air-fuel ratio sensor Is not a normal value.
  • the output value of the upstream air-fuel ratio sensor does not accurately represent the air-fuel ratio of the exhaust gas.
  • the parameter value for correcting the commanded basic fuel injection amount calculated using the output value of the upstream air-fuel ratio sensor cannot be accurately calculated. Therefore, the above parameter value calculated in such a case should not be used for correcting the commanded basic fuel injection amount.
  • the error amount of the basic fuel injection amount does not change significantly within a certain period.
  • the storage unit that stores the parameter value for the commanded basic fuel injection amount correction, for example, the output value of the upstream air-fuel ratio sensor is set to a normal value.
  • the parameter value for the command basic fuel injection amount calculated using the same output value can be sequentially stored and updated in the storage means.
  • the command basic fuel injection amount is corrected using the above-mentioned parameter value stored in advance by the storage means.
  • FIG. 1 is a schematic diagram of an internal combustion engine to which an air-fuel ratio control device according to an embodiment of the present invention is applied.
  • FIG. 2 is a graph showing the relationship between the output voltage of the air flow meter shown in FIG. 1 and the measured intake air flow rate.
  • FIG. 3 is a graph showing the relationship between the output voltage of the upstream air-fuel ratio sensor shown in FIG. 1 and the air-fuel ratio.
  • FIG. 4 is a graph showing the relationship between the output voltage of the downstream air-fuel ratio sensor shown in FIG. 1 and the air-fuel ratio.
  • FIG. 5 is a functional block diagram when the air-fuel ratio control device shown in FIG. 1 executes the air-fuel ratio feedback control.
  • FIG. 6 is a graph showing a table that defines the relationship between the engine speed and the in-cylinder intake air amount and the number of strokes corresponding to the delay time, referred to by the CPU shown in FIG.
  • FIG. 7 is a functional block diagram when the basic fuel injection amount correction coefficient setting means shown in FIG. 5 sets the basic fuel injection amount correction coefficient.
  • FIG. 8 is a diagram showing a state where the calculated basic fuel injection amount correction coefficient is classified according to the in-cylinder intake air amount and stored in the memory of the backup RAM.
  • FIG. 9 is a flowchart showing a routine for calculating a command final fuel injection amount executed by the CPU shown in FIG. 1 and for giving an injection instruction.
  • FIG. 10 is a flowchart showing a routine for calculating a main feedback correction amount executed by the CPU shown in FIG.
  • FIG. 11 is a flowchart 11 showing a routine for calculating a sub-feed pack correction amount executed by the CPU shown in FIG.
  • FIG. 12 is a flowchart showing a routine for calculating a basic fuel injection amount correction coefficient executed by the CPU shown in FIG. BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
  • FIG. 1 shows a schematic configuration of a system in which the air-fuel ratio control device according to the first embodiment is applied to a spark ignition type multi-cylinder (four cylinder) internal combustion engine 10.
  • the internal combustion engine 10 includes a cylinder block 20 including a cylinder block, a cylinder block lower case, an oil pan and the like, and a cylinder head 30 fixed on the cylinder block 20.
  • the cylinder block 20 includes a cylinder 21, a piston 22, a connecting rod 23, and a crankshaft 24.
  • variable intake timing device 3 3 that continuously changes the phase angle of the engine, variable intake timing device 3 3
  • Exhaust camshaft 36 that drives 3 5, spark plug 37, igniter 38 that includes an ignition coil that generates high voltage applied to spark plug 37, and injects fuel into intake port 31 Inject injector (fuel injection means) 39 is provided.
  • the intake system 40 is provided at an end of the intake pipe 41 and the intake pipe 41 including an intake manifold which communicates with the intake port 31 and forms an intake passage together with the intake port 31.
  • the air filter 42, the throttle valve 43 in the intake pipe 41 and the opening cross-sectional area of the intake passage is variable, and the throttle valve actuator composed of a DC motor constituting the throttle valve driving means 43a, It has a style control valve (hereinafter referred to as “SCV”) 44 and an SCV actuator 44 a composed of a DC motor.
  • SCV style control valve
  • the exhaust system 50 is provided with an exhaust manifold 51 connected to the exhaust port 34, an exhaust manifold 51 (actually, each exhaust manifold 51 connected to each exhaust port 34).
  • the exhaust pipe (exhaust pipe) 52 connected to the exhaust pipe 52 and the three-way catalyst 53 (upstream catalytic converter or upstream) installed (interposed) in the exhaust pipe 52 Start ⁇ Characteristic ⁇ Compa
  • first catalyst 53 —Even in the evening, hereafter referred to as “first catalyst 53”.
  • second catalyst 54 a three-way catalyst 54 on the downstream side which is disposed (interposed) on the exhaust pipe 52 downstream of the first catalyst 53 (because it is disposed below the floor of the vehicle, the under-floor Cataritic Con Although it may be called overnight, it is referred to as “second catalyst 54” hereinafter.
  • the exhaust port 34, the exhaust manifold holder 51, and the exhaust pipe 52 constitute an exhaust passage.
  • this system consists of a hot-wire air flow meter 61, a slot position sensor 62, a cam position sensor 63, a crank position sensor 64, a water temperature sensor 65, and an exhaust passage upstream of the first catalyst 53 (this example).
  • the air-fuel ratio sensor 66 (hereinafter referred to as the “upstream air-fuel ratio sensor 66”) disposed in the above-mentioned exhaust manifold 51 is a gathering portion where the exhaust manifolds 51 are assembled.
  • An air-fuel ratio sensor 67 (hereinafter referred to as a “downstream air-fuel ratio sensor 67”) disposed in an exhaust passage downstream of the second catalyst 54 and upstream of the second catalyst 54, and an accelerator opening sensor 6 Has eight.
  • the hot wire air flow meter 61 outputs a voltage Vg according to a mass flow rate per unit time of intake air flowing through the intake pipe 41.
  • the relationship between the output Vg of the air flow 61 and the measured intake air amount (flow rate) G a is as shown in FIG.
  • the throttle position sensor 62 detects the opening of the throttle valve 43 and outputs a signal indicating the throttle valve opening TA.
  • the force position sensor 63 generates a signal (G 2 signal) having one pulse every time the intake camshaft rotates 90 ° (in other words, every time the crankshaft 24 rotates 180 °). It is supposed to.
  • the crank position sensor 64 outputs a signal having a narrow pulse each time the crankshaft 24 rotates 10 ° and a signal having a wide pulse each time the crankshaft 24 rotates 360 °.
  • Yo ⁇ It is.
  • This signal represents the engine speed NE.
  • the water temperature sensor 65 detects the temperature of the cooling water of the internal combustion engine 10 and outputs a signal indicating the cooling water temperature THW.
  • the upstream air-fuel ratio sensor 66 is a limiting current type oxygen concentration sensor, and outputs a current according to the air-fuel ratio AZF as shown in FIG. 3, and the output value vabyf is a voltage corresponding to this current. s is output, especially when the air-fuel ratio is stoichiometric!
  • the upstream-side air-fuel ratio sensor 66 can accurately detect the air-fuel ratio AZF over a wide range.
  • the downstream air-fuel ratio sensor 67 is an electromotive force type (concentration cell type) oxygen concentration As shown in Fig. 4, the output value Voxs, which is a sudden and fluctuating voltage near the stoichiometric air-fuel ratio, is output. More specifically, the downstream air-fuel ratio sensor 67 is approximately 0.1 (V) when the air-fuel ratio is leaner than the stoichiometric air-fuel ratio, and approximately 0 (V) when the air-fuel ratio is richer than the stoichiometric air-fuel ratio. 9 (V), and when the air-fuel ratio is the stoichiometric air-fuel ratio, a voltage of 0.5 (V) is output.
  • the accelerator opening sensor 68 detects the operation amount of the accelerator pedal 81 operated by the driver, and outputs a signal indicating the operation amount Accp of the accelerator pedal 81.
  • the electric control unit 70 includes a CPU 71 connected to the bus 71, a ROM 72 storing routines (programs) executed by the CPU 71, tables (lookup tables, maps), constants, and the like in advance.
  • 1 Power RAM 73 that temporarily stores the data as needed
  • backup RAM 74 that stores the data while the power is on, and retains the stored data even when the power is turned off.
  • It is a microcomputer consisting of an Inuichi Face 75 including an AD converter.
  • the interface 75 is connected to the sensors 61 to 68, supplies signals from the sensors 61 to 68 to the CPU 71, and operates the variable intake timing device 33 according to the instruction of the CPU 71.
  • the drive signal is sent to the 1st 33 a, the igniter 38, the injector 39, the throttle valve 43c, and the SCV actuator 44a.
  • the first catalyst 53 (the same applies to the second catalyst 54).
  • the air-fuel ratio of the gas flowing into the first catalyst 53 is the stoichiometric air-fuel ratio
  • HC and CO are oxidized and NOx is reduced.
  • these harmful components are purified with high efficiency.
  • the first catalyst 53 has a function of storing and releasing oxygen (oxygen storage and release functions), and the oxygen storage and release function allows the air-fuel ratio to fall from the stoichiometric air-fuel ratio to a certain level. Even if deviated, HC, C ⁇ , and NOx can be purified.
  • the air-fuel ratio of the air-fuel ratio of the air-fuel mixture supplied to the engine (hereinafter, also referred to as the “air-fuel ratio of the engine”) becomes lean, and a large amount of NO X is contained in the gas flowing into the first catalyst 53.
  • the air-fuel ratio of the engine becomes rich and the gas flowing into the first catalyst 53 contains a large amount of HC and CO, the three-way catalyst gives the stored oxygen molecules (they release the oxygen molecules). ) Oxidizes, thereby purifying HC and CO.
  • the first catalyst 53 in order for the first catalyst 53 to efficiently purify a large amount of HC and CO that flow continuously, the first catalyst 53 must store a large amount of oxygen. In order to efficiently purify a large amount of NOX that continuously flows in, the first catalyst 53 must be in a state where oxygen can be sufficiently stored. From the above, the purification ability of the first catalyst 53 depends on the maximum oxygen amount (maximum oxygen storage amount) that the first catalyst 53 can store.
  • a three-way catalyst such as the first catalyst 53 is poisoned by lead or sulfur contained in the fuel, or is deteriorated by heat applied to the catalyst, and accordingly, the maximum oxygen storage amount is gradually reduced. . Even if the maximum oxygen storage amount is reduced in this way, in order to continuously suppress the emission amount of the emission, the air-fuel ratio of the gas discharged from the first catalyst 53 (therefore, the first catalyst 5 It is necessary to control the average air-fuel ratio of the gas flowing into 3) to be very close to the stoichiometric air-fuel ratio.
  • the output value of the downstream air-fuel ratio sensor 67 is a downstream target value Voxs ref (0.5 (V)) corresponding to the stoichiometric air-fuel ratio as the downstream target air-fuel ratio.
  • the air-fuel ratio of the engine is controlled according to the output value Voxs of the downstream air-fuel ratio sensor 67 (that is, the air-fuel ratio downstream of the first catalyst).
  • the air-fuel ratio control device (hereinafter, also referred to as “this device”) includes (A 1 to A 17) (It is a part of the means, etc.).
  • this device includes (A 1 to A 17) (It is a part of the means, etc.).
  • the in-cylinder intake air amount calculating means A 1 calculates the intake air flow rate Ga measured by the air flow meter 61, the engine rotation speed NE obtained based on the output of the crank position sensor 64, and the ROM 7 2 table memorized now based on MAPMc
  • the in-cylinder intake air amount Mc (k) which is the intake air amount of the cylinder that reaches the intake stroke of each time, is obtained.
  • the suffix (k) indicates that it is a value for the current intake stroke (hereinafter, the same applies to other physical quantities).
  • the cylinder intake air amount Mc is stored in the RAM 73 while corresponding to the intake stroke of each cylinder.
  • the upstream target air-fuel ratio setting means A 2 is configured to calculate an upstream target air-fuel ratio corresponding to a predetermined upstream target value based on the engine speed NE, the throttle valve opening TA, and the like in the operating state of the internal combustion engine 10.
  • the upstream target air-fuel ratio abyfr (k) is set to, for example, the stoichiometric air-fuel ratio after the internal combustion engine 10 is warmed up, except in special cases.
  • the upstream target air-fuel ratio abyfr is stored in the RAM 73 while corresponding to the intake stroke of each cylinder.
  • the pre-correction command basic fuel injection amount calculating means A3 sets the in-cylinder intake air amount Mc (k) obtained by the in-cylinder intake air amount calculating means A1 by the upstream target air-fuel ratio setting means A2.
  • the target in-cylinder fuel supply amount Fcr and the pre-correction command basic fuel injection amount Fbaseb are stored in the RAM 73 while corresponding to the intake stroke of each cylinder.
  • the post-correction command basic fuel injection amount calculating means A4 performs the basic fuel injection amount correction described later on the current pre-correction command basic fuel injection amount Fbaseb (k) obtained by the pre-correction command basic fuel injection amount calculation means A3.
  • the corrected command basic fuel injection amount Fbase is obtained by multiplying the basic fuel injection amount correction coefficient KF obtained by the coefficient setting means A 17.
  • the basic fuel injection amount correction coefficient setting means A 17 will be described later in detail.
  • the present apparatus includes the in-cylinder intake air amount calculating means A1, the upstream target air-fuel ratio setting means A2, the pre-correction command basic fuel injection amount calculating means A3, and the post-correction command basic fuel injection amount calculating means A4.
  • the corrected command basic fuel injection amount Fbase is obtained.
  • the corrected command basic fuel injection amount Fbase is instructed to the injector 39 to set the actual air-fuel ratio of the air-fuel mixture supplied to the engine to the current target air-fuel ratio abyf r (k). This is the command fuel injection amount to be performed.
  • the command final fuel injection amount calculating means A5 calculates the corrected basic fuel injection amount Fbase (the main feedback correction amount DFimain and the sub-feedback correction amount DFisub described later in FIG. 10) by adding the following formula (1).
  • the command final fuel injection amount Fi (k) is obtained based on the command final fuel injection amount Fbase, which is stored in the RAM 73 while corresponding to the intake stroke of each cylinder.
  • the command basic fuel injection amount Fbase (k) The fuel injection instruction of the command final fuel injection amount Fi (k) obtained by correcting the fuel injection amount based on the main feedback correction amount DFimain and the sub feedback correction amount DFisub is the injector for the cylinder that enters the current intake stroke. Do for As a result, the fuel amount actually injected from the injector 39 includes the aforementioned “error of the basic fuel injection amount”.
  • the downstream target value setting means A6 is based on the engine speed NE, the throttle valve opening TA, etc., which is the operating state of the internal combustion engine 10, similarly to the above-mentioned upstream target air-fuel ratio setting means A2.
  • the downstream target value Voxsref is, for example, set to 0.5 (V), which is a value corresponding to the stoichiometric air-fuel ratio except in special cases, after the internal combustion engine 10 is shut down (see FIG. 4).
  • the downstream target value Vo xsrei is set such that the downstream target air-fuel ratio corresponding to the downstream target value Voxsref always coincides with the above-mentioned upstream target air-fuel ratio abyfr (k).
  • the output deviation amount calculation means A7 is based on the following equation (2), and is based on the present time set by the downstream target value setting means A6 (specifically, the start time of the present Fi (k) injection instruction).
  • the output deviation amount DVoxs is obtained by subtracting the output value V oxs of the downstream air-fuel ratio sensor 67 at the current time point from the downstream target value Voxsref at.
  • the low-pass filter A 8 is a first-order filter as shown in the following equation (3) whose characteristics are expressed using the Laplace operator s. In the following equation (3), 1 is a time constant.
  • the low-pass filter A8 substantially inhibits the passage of high-frequency components equal to or higher than the frequency (lZr l).
  • the low-pass filter # 8 inputs the value of the output deviation amount DVoxs obtained by the output deviation amount calculating means A7, and after the value of the output deviation amount DVoxs is subjected to a one-pass filter process according to the following equation (3). Outputs the output deviation DVoxs low after passing through the low-pass fill, which is the value of.
  • the PID controller A 9 performs proportional, integral, and differential processing (PID processing) on the output deviation DVoxslow after passing through the mouth-pass filter, which is the output value of the mouth-pass filter A 8, based on the following equation (4). To obtain the sub-feedback correction amount DFisub.
  • PID processing proportional, integral, and differential processing
  • Kp is a preset proportional gain (proportional constant)
  • Ki is a preset
  • the obtained integral gain (integral constant) and Kd are the preset differential gain (differential constant).
  • SDVoxslow is the time integral of the output deviation DVoxslow after passing through the one-pass filter
  • DDVoxslow is the time derivative of the output deviation DVoxslow after passing through the low-pass filter.
  • the present apparatus provides the output deviation DVoxs (actually, the output deviation DVoxs after passing through the mouth-to-pass filter), which is the deviation between the downstream target value Voxsref and the output value Voxs of the downstream air-fuel ratio sensor 67. low) to determine the sub-feedback correction amount DFisub
  • the post-correction command basic fuel injection amount Fbase By adding the sub-feedback correction amount DFisub to the post-correction command basic fuel injection amount Fbase (k), the post-correction command basic fuel injection amount Fbase (by the main feedback correction amount DFimain) to be described later.
  • the correction of k) independently corrects the post-correction command basic fuel injection amount Fbase (k). For example, if the output value Voxs of the downstream air-fuel ratio sensor 67 indicates a value corresponding to the air-fuel ratio leaner than the stoichiometric air-fuel ratio because the average air-fuel ratio of the engine is lean, the output deviation calculating means Since the output deviation amount DVoxs obtained by A7 is a positive value (see FIG.
  • the sub-feedback correction amount DFisub obtained by the PID controller A9 is a positive value.
  • the command final fuel injection amount Fi (k) obtained by the command final fuel injection amount calculation means A5 becomes larger than the corrected command basic fuel injection amount Fbase (k), and the air-fuel ratio of the engine becomes rich. Is controlled so that
  • the output value Voxs of the downstream air-fuel ratio sensor 67 shows a value corresponding to the air-fuel ratio that is richer than the stoichiometric air-fuel ratio because the average air-fuel ratio of the engine is rich
  • the output deviation amount Since the output deviation DVoxs obtained by the calculating means A7 has a negative value
  • the sub-feedback correction amount DFisub obtained by the PID controller A9 has a negative value.
  • the command final fuel injection amount F i (k) obtained by the command final fuel injection amount calculation means A 5 becomes smaller than the corrected command basic fuel injection amount Fbas e (k), and the air-fuel ratio of the engine is reduced. Is controlled to be lean.
  • the PID controller A9 since the PID controller A9 includes the integral term Ki'SDVoxslow, the output deviation DVoxs is guaranteed to be zero in a steady state. In other words, the steady-state deviation between the downstream target value Voxsref and the output value Voxs of the downstream air-fuel ratio sensor 67 becomes zero. In the steady state, when the output deviation DVoxs becomes zero, the proportional term Kp'DVoxslow and the derivative term Kd'DDVoxslow both become zero. Become. This value is based on the time integral of the deviation between the output value Voxs of the downstream air-fuel ratio sensor 67 and the downstream target value Voxsref.
  • the above-described error in the basic fuel injection amount can be compensated for, and the first catalyst 5 can be compensated for in the steady state.
  • the downstream air-fuel ratio (therefore, the engine air-fuel ratio) of 3 can converge to the downstream target air-fuel ratio (that is, the stoichiometric air-fuel ratio) corresponding to the downstream target value Voxsref.
  • the downstream target value setting means A6, the output deviation amount calculating means A7, the one-pass filter A8, and the PID controller A9 correspond to the sub-feedback correction amount calculating means.
  • the first catalyst 53 has the oxygen storage function. Therefore A relatively high frequency component (for example, the frequency (1/1/1) or more) in the fluctuation of the air-fuel ratio of the exhaust gas upstream of the first catalyst 53, and a relatively low frequency (for example, The low-frequency component having a relatively small amplitude (a deviation from the stoichiometric air-fuel ratio) which is equal to or lower than the frequency (1Z 1) is completely absorbed by the oxygen storage function of the first catalyst 53. It does not appear as a change in the air-fuel ratio of the exhaust gas downstream of the first catalyst 53.
  • a relatively high frequency component for example, the frequency (1/1/1) or more
  • a relatively low frequency for example, The low-frequency component having a relatively small amplitude (a deviation from the stoichiometric air-fuel ratio) which is equal to or lower than the frequency (1Z 1) is completely absorbed by the oxygen storage function of the first catalyst 53. It does not appear as a change in the air-fuel ratio of the exhaust gas downstream of the first catalyst 53.
  • the air-fuel ratio control ie, compensation for the sudden change of the air-fuel ratio in the transient operation state
  • the air-fuel ratio control for the fluctuation of the air-fuel ratio of the same frequency (l / ⁇ ) or more is sub-feedback. It cannot be executed by control.
  • main feedback control which is air-fuel ratio control based on the output value vabyfs of the upstream air-fuel ratio sensor 66.
  • a low frequency component having a relatively low frequency (for example, below the frequency (1 Z 1)) in the fluctuation of the air-fuel ratio of the exhaust gas upstream of the first catalyst 53 and having a relatively large amplitude is The oxygen is not completely absorbed by the oxygen storage function of the first catalyst 53, and appears as a change in the air-fuel ratio of the exhaust gas downstream of the first catalyst 53 with a slight delay.
  • the output value vabyfs of the upstream-side air-fuel ratio sensor 66 and the output value Voxs of the downstream-side air-fuel ratio sensor 67 become values indicating the air-fuel ratios deviated in opposite directions with respect to the stoichiometric air-fuel ratio. The case exists.
  • the air-fuel ratio control of the engine based on the main feedback control (main feedback correction amount DF imain described later) and the air-fuel ratio control of the engine based on the sub feedback control (accordingly, the sub feedback correction amount DFisub) are performed. If they are performed at the same time, the two air-fuel ratio controls interfere with each other, so that good engine air-fuel ratio control cannot be performed.
  • the predetermined frequency which is a frequency component that can appear as a fluctuation in the air-fuel ratio downstream of the first catalyst 53 out of the respective frequency components in the fluctuation of the output value vabyfs of the upstream air-fuel ratio sensor 66 (In this example, the output value vabyfs of the upstream air-fuel ratio sensor 66 after cutting the low frequency components below the frequency (1Z 1)) is used for the main feedback control. Avoid interference of fuel ratio control In addition to this, it is possible to surely compensate for a sudden change in the air-fuel ratio in the transient operation state.
  • the present device is configured to include the respective units of Al 0 to A 16 and the like.
  • each means will be described with reference to FIG. 5, and calculation of the main feedback correction amount will be described.
  • the table conversion means A 10 is a table defining the relationship between the output value vabyfs of the upstream air-fuel ratio sensor 66 and the output value vabyfs of the upstream air-fuel ratio sensor shown in FIG. 3 and the air-fuel ratio AZF described above. Based on this, the current detected air-fuel ratio abyfs (k) at the current time point detected by the upstream air-fuel ratio sensor 66 (specifically, at the current Fi (k) injection instruction start time point) is determined.
  • the in-cylinder intake air amount delay means A 11 is an N stroke from the current time of the in-cylinder intake air amount Mc obtained by the in-cylinder intake air amount calculation means A 1 for each intake stroke and stored in the RAM 73. (N intake strokes) The in-cylinder intake air amount Mc of the cylinder that has reached the intake stroke before is read from the RAM 73, and this is set as the in-cylinder intake air amount Mc (kN).
  • the in-cylinder fuel supply amount calculation means A 12 converts the in-cylinder intake air amount Mc (kN) obtained by the in-cylinder intake air amount delay means A 11 from the present time N strokes before to the table conversion means A.
  • the actual in-cylinder fuel supply amount Fc (kN) N strokes before the current time is obtained by dividing by the current detected air-fuel ratio abyis (k) obtained by 10.
  • the value N varies depending on the displacement of the internal combustion engine 10, the distance from the fuel chamber 25 to the upstream air-fuel ratio sensor 66, and the like.
  • the in-cylinder intake air amount Mc (kN) N strokes before the current time is calculated at the current time.
  • the reason for dividing by the detected air-fuel ratio abyfs (k) is that a time L1 corresponding to N strokes is required until the air-fuel mixture fueled in the combustion chamber 25 reaches the upstream air-fuel ratio sensor 66. Because.
  • the target in-cylinder fuel supply amount delay means A 13 is a pre-correction command basic fuel injection amount calculation means A
  • the target in-cylinder fuel supply amount Ncr before the current stroke is Fcr And set this as the target in-cylinder fuel supply amount Fcr (kN).
  • the in-cylinder fuel supply amount deviation calculating means A14 calculates the target cylinder internal combustion fuel supply amount Fcr (Ncr before N strokes from the current time set by the target in-cylinder fuel supply amount delay means A13 based on the following equation (5). By subtracting the actual in-cylinder fuel supply amount Fc (kN) N strokes from the current time obtained by the in-cylinder fuel supply amount calculation means A12 from (k-N), the cylinder internal combustion fuel supply amount deviation Find DFc.
  • This in-cylinder fuel supply amount deviation DFc is an amount that indicates the excess or deficiency of the fuel supplied into the cylinder at the point before the N stroke, and the output value vabyfs of the upstream air-fuel ratio sensor 66 and the upstream target The value is based on the deviation from the value (vstoich shown in Fig. 3 when the upstream target air-fuel ratio abyfr is the stoichiometric air-fuel ratio).
  • the high-pass filter A 15 is a first-order filter as shown in the following equation (6), whose characteristics are expressed using the Laplace operator s. is there. In the following equation (6), “1” is the same time constant as 1 for the low-pass filter A8.
  • the high-pass filter A 15 effectively prevents low-frequency components below the frequency (lZrl) from passing.
  • the high-pass filter A15 inputs the value of the in-cylinder fuel supply amount deviation DFc obtained by the in-cylinder fuel supply amount deviation calculation means A14, According to the above equation (6), the value of the in-cylinder fuel supply amount deviation DFc after the high-pass filter is output after the value of the in-cylinder fuel supply amount deviation DFc is subjected to the high-pass filter processing. Therefore, the in-cylinder fuel supply amount deviation DFchi after passing through the high-pass filter is a value obtained by subjecting a value based on the deviation between the output value vab yfs of the upstream air-fuel ratio sensor 66 and the upstream target value to high-pass filtering.
  • the PI controller A 16 performs proportional and integral processing (PI processing) on the in-cylinder fuel supply amount deviation DFchi after passing through the high-pass filter, which is the output value of the high-pass filter A 15. Then, the main feedback correction for compensating for the excess or deficiency of the fuel supply amount before N strokes (excess or deficiency of only the high-frequency components at or above the frequency (17-1)) based on the following equation (7) Determine the amount DFimain.
  • PI processing proportional and integral processing
  • DFimain (Gphi -DFchi + Gihi -SDFchi) -KFB (7)
  • Gphi is a preset proportional gain (proportional constant)
  • Gihi is a preset integral gain (integral constant) ).
  • SDFchi is the time integral of the in-cylinder fuel supply deviation DFchi after passing through the high-pass filter.
  • the coefficient KFB is preferably variable depending on the engine speed NE, the in-cylinder intake air amount Mc, and the like, but is set to “1” in this example.
  • the main feedback correction amount DFimain is used when the command final fuel injection amount calculation means A5 calculates the command final fuel injection amount Fi (k) as described above.
  • the present device performs a high-pass filter pass, which is a value obtained by subjecting a value based on a deviation between the upstream target value corresponding to the upstream target air-fuel ratio abyfr and the output value vabyfs of the upstream air-fuel ratio sensor 66 to high pass filter processing.
  • the sub-feedback control described above is obtained by calculating the main feedback correction amount DFimain based on the rear in-cylinder fuel supply deviation DFchi, and adding the main feedback correction amount DFimain to the corrected basic fuel injection amount Fbase.
  • the corrected basic fuel injection amount Fbase is corrected independently of the correction of the basic fuel injection amount Fbase after correction (by the sub feedpack correction amount DFisub).
  • the current detected air-fuel ratio abyfs (k) obtained by the table conversion means A10 will be the current value set by the upstream target air-fuel ratio setting means A2. It is determined as a value leaner (larger value) than the upstream target air-fuel ratio abyfr (kN) before N strokes. Therefore, the actual in-cylinder fuel supply amount Fc (kN) obtained by the in-cylinder fuel supply amount calculation means A 12 is the target in-cylinder fuel supply amount obtained by the target in-cylinder fuel supply amount delay means A 13. The value is smaller than Fcr (kN), and the in-cylinder fuel supply amount deviation DFc is obtained as a large positive value.
  • the detected air-fuel ratio abyfs (k) this time is richer than the target air-fuel ratio abyfr (KN) N strokes before the current time (more J, Value). Therefore, the actual in-cylinder fuel supply amount Fc (k-N) is larger than the target in-cylinder fuel supply amount Fcr (k-N), and the in-cylinder fuel supply amount deviation DFc is obtained as a negative value.
  • the signal indicating the in-cylinder fuel supply amount deviation DFc due to a sudden change in the air-fuel ratio of the engine contains a high frequency component equal to or higher than the frequency (1 / rl), / The quantity deviation DFchi is also negative.
  • the main feedback correction amount DFimain becomes a negative value.
  • the command final fuel injection amount Fi (k) is controlled to be smaller than the corrected command basic fuel injection amount Fbase so that the air-fuel ratio of the engine becomes lean.
  • the command final fuel injection amount calculation means A5, table conversion means A10, in-cylinder intake air amount delay means A11, in-cylinder fuel supply amount calculation means A12, target in-cylinder fuel supply amount delay means A 13, the in-cylinder fuel supply amount deviation calculating means A14, the high-pass filter A15, and the PI controller A16 correspond to a part of the main feedback control means.
  • the actual air-fuel ratio control for the air-fuel ratio fluctuation below the frequency (1 to 1) that can appear as a fluctuation in the air-fuel ratio downstream of the first catalyst 53 is reliably performed by the sub-feedback control.
  • low-frequency components below the same frequency (1Z to 1) cannot pass through the high-pass filter A15 and are not input to the PI controller A16, so the above-described interference in the air-fuel ratio control of the engine occurs. Can be avoided.
  • a high-frequency component above the frequency (( ⁇ ) in the fluctuation of the air-fuel ratio of the engine (accordingly, the fluctuation of the output value vabyfs of the upstream air-fuel ratio sensor 66) is a high-pass filter.
  • the feedback can be performed quickly and reliably by feedback control.
  • the above-described error in the basic fuel injection amount can be compensated for in the sub-feedback control.
  • the change in the air-fuel ratio of the engine appears as a change in the air-fuel ratio of the exhaust gas downstream of the first catalyst 53 with a slight delay due to the effect of the oxygen storage function of the first catalyst 53 described above.
  • the error of the fuel injection increases suddenly, the error of the basic fuel injection amount cannot be compensated immediately by the sub-feedback control alone. As a result, the emission amount of the emission may increase temporarily. There is a problem that occurs.
  • the high-pass filter processing achieves the same function as the differential processing (D processing)
  • the value after passing through the high-pass filter A15 is used as the input value of the PI controller A16.
  • the integration process cannot be executed substantially. Therefore, in the main feedback control, the error of the basic fuel injection amount cannot be compensated.
  • the corrected basic fuel injection amount Fbase which is a value other than the main feedback correction amount DF imai n and the sub feedback pack correction amount DF i sub among the values that determine the command final fuel injection amount Fi.
  • target command basic fuel injection the amount of fuel injection to be directed to the injector 39 of the cylinder entering the intake stroke (hereinafter referred to as “target command basic fuel injection”) It is called the quantity Fbase tj.) It needs to be corrected to match (approach).
  • the basic fuel injection amount set by the basic fuel injection amount correction coefficient setting means A 17 described above to the basic fuel injection amount before correction Fbas eb (k) described above.
  • the basic fuel injection amount correction coefficient KF needs to be set so that the value multiplied by the correction coefficient KF matches (approaches) the target command basic fuel injection amount Fbase t.
  • the product of the fuel injection amount and the air-fuel ratio of the air-fuel mixture supplied to the engine (and thus the air-fuel ratio of exhaust gas) is assumed to be constant, assuming that the amount of in-cylinder intake air drawn into the combustion chamber is equal. Become. Therefore, under this assumption, the product of the command final fuel injection amount Fi and the air-fuel ratio abyfs detected by the upstream air-fuel ratio sensor 66 is generally the actual air-fuel ratio of the air-fuel mixture supplied to the engine.
  • a relationship is established that is equal to the product of the target command basic fuel injection amount Fbaset necessary for obtaining the target air-fuel ratio abyfr (k) and the target air-fuel ratio abyfr (k). Therefore, the target command basic fuel injection amount Fbaset can be generally represented by the following equation (8).
  • the basic fuel injection amount correction coefficient KF is added to the current basic fuel injection amount before correction Fbaseb (k) as described above. Since the correction coefficient KF is set so that the multiplied value is equal to the target command basic fuel injection amount Fbaset obtained according to the above equation (8), the correction coefficient KF can be set according to the following equation (9). it can.
  • the air-fuel ratio of the exhaust gas based on the combustion of the fuel injected by the injection instruction is the output value of the upstream air-fuel ratio sensor 66.
  • a delay time L2 expressed as the sum of the above-described stroke delay, transport delay, and response delay is required.
  • the air-fuel ratio abyfs detected by the upstream-side air-fuel ratio sensor 66 is a value representing the air-fuel ratio of the exhaust gas generated based on the fuel injection instruction executed L2 before the delay time.
  • the target command basic fuel injection amount Fbaset is calculated according to the above equation (8)
  • the detected air-fuel ratio abyfs (1) is used as the detected air-fuel ratio abyfs
  • the command final fuel injection amount Fi is ,
  • Command final fuel injection amount which is the command final fuel injection amount related to the fuel injection instruction executed before the current stroke M strokes before the current stroke, F i (kM) is preferably used.
  • the detected air-fuel ratio abyfs, the command final fuel injection amount F i, and the pre-correction command basic fuel injection amount Fbaseb vary greatly independently at a high frequency above a predetermined frequency. I can do it. In such a case, there is a possibility that the relationships shown in the above equations (8) and (9) cannot be maintained.
  • the delay time L 2 (and thus the value M) is, for example, the engine speed, the cylinder intake air amount Mc 0, the engine speed NE and the cylinder intake air shown in the graph of FIG. It can be obtained based on the quantity Mc and the table MapM that defines the relationship between the number of strokes M and.
  • the basic fuel injection amount correction coefficient setting means A17 is configured to include the means A17a to A17f as shown in the functional block diagram of FIG. ing.
  • the low-pass filter A 17 a is a first-order filter as shown in the following equation (10), whose characteristics are expressed using the Laplace operator s. In the following equation (10), 2 is a time constant.
  • the low-pass filter A 17a substantially inhibits the passage of high-frequency components having a frequency (1/2) or higher.
  • the low-pass filter A17a inputs the value of the current detected air-fuel ratio abyfs (k) obtained by the table conversion means A10 and According to the above equation (10), the present detection air-fuel ratio abyfs s (k) is a one-pass filter which is a value obtained by performing a one-pass filter process. Outputs the detected air-fuel ratio abyf slow after passing.
  • the command final fuel injection amount delay means A 17 b is based on the above-described table MapM stored in the ROM 72, the current engine speed NE, and the current cylinder intake air amount Mc (k). To obtain the value M. Then, the command final fuel injection amount delay means A 17 b is the command final fuel injection amount Fi from the current time among the command final fuel injection amount Fi obtained by the command final fuel injection amount calculation means A 5 for each intake stroke and stored in the RAM 73. The value for the cylinder that has reached the intake stroke before the stroke (M intake strokes) is read from the RAM 73 and set as the commanded final fuel injection amount Fi (kM).
  • the low-pass filter A 17 c is the same filter as the mouth-pass filter A 17 a described above, and the command final fuel injection amount obtained by the command final fuel injection amount delay means A 17 b Enter the value of Fi (k-M), and instruct the final fuel injection amount Fi (kM) in accordance with the above formula (10) after the mouth-to-pass fill process. Outputs the final fuel injection amount Fi low.
  • the target command basic fuel injection amount calculating means A 17 d calculates the air-fuel ratio abyf slow after passing through the low-pass filter, which is the output of the mouth-to-pass filter A 17 a, according to the following equation (11) corresponding to the above (8). Multiply the value obtained by dividing the value by the current target air-fuel ratio abyf r (k) by the value of the commanded final fuel injection amount Fi low after passing through the mouth-pass filter, which is the output of the pass filter A 17 c. In this way, the target command basic fuel injection amount Fbaset is obtained.
  • the low-pass filter A17e is the same filter as the one-pass filter A17a described above,
  • the value of the current pre-correction command basic fuel injection amount Fbaseb (k) obtained by the basic fuel injection amount calculation means A3 is input, and the current pre-correction command basic fuel injection amount Fbaseb (k) is calculated according to the above equation (10). It outputs the pre-correction command basic fuel injection amount Fbaseblow after passing through the mouth-to-pass filter, which is the value obtained after low-pass filtering the value of k).
  • the basic fuel injection amount correction coefficient setting means A 17 f calculates the target command obtained by the target command basic fuel injection amount calculating means A 17 d according to the following equation (12) corresponding to the above (9).
  • the basic fuel injection amount correction coefficient KF is obtained by dividing the basic fuel injection amount Fbaset by the low-pass filter A17e, which is the output of the low-pass filter, after-passing, the pre-correction command basic fuel injection amount Fbaseblow.
  • the basic fuel injection amount correction coefficient setting means A 17 sets the fuel injection time (more specifically, the time at which the injection instruction is started) every time.
  • the basic fuel injection amount correction coefficient KF is set by using the means of A17a to A17f.
  • the present device corrects the next pre-correction command basic fuel injection amount Fbaseb by multiplying the basic fuel injection amount correction coefficient KF thus set this time by the next pre-correction command basic fuel injection amount Fbaseb. (Ie, the next post-correction command basic fuel injection amount Fbase is determined).
  • the next corrected commanded basic fuel injection amount Fbase matches the fuel injection amount to be instructed to inject the actual air-fuel ratio of the air-fuel mixture supplied to the engine to the target air-fuel ratio abyfr (approaching)
  • the error in the basic fuel injection amount is quickly compensated while the air-fuel ratio of the mixture supplied to the engine is controlled toward the target air-fuel ratio abyfr.
  • the detected air-fuel ratio abyfs does not accurately represent the air-fuel ratio of exhaust gas.
  • the basic value calculated according to the above equation (11) (and the above equation (12)) is used.
  • the value of the fuel injection I amount correction coefficient KF is also not a value for accurately correcting the pre-correction command basic fuel injection amount Fbas eb (k) to the target command basic fuel injection amount Fbaset. Therefore, in such a case, the basic fuel injection amount correction coefficient KF calculated according to the above formulas (11) and (12) should not be used for correcting the pre-correction command basic fuel injection amount Fbaseb (k). . ''
  • the present device states that “the output value vabyfs of the upstream air-fuel ratio sensor 66 becomes a normal value. (Specifically, when the main feedback condition described later is satisfied) ”, the correction is performed using the basic fuel injection amount correction coefficient KF calculated according to the above equations (11) and (12). The basic fuel injection amount Fbaseb (k) is corrected and the value of the calculated basic fuel injection correction coefficient KF is sequentially stored and updated in the backup RAM 74.
  • the error amount of the basic fuel injection amount increases according to the cylinder intake air amount Mc (therefore, the value of the basic fuel injection amount correction coefficient KF increases according to the cylinder intake air amount Mc.
  • this device divides the range of intake air volume Mc into cylinders into multiple (four in this example) classifications as shown in Fig. 8. Then, every time a new basic fuel injection amount correction coefficient KF is calculated, the present device selects the class to which the current cylinder intake air amount Mc (k) belongs, and also selects the basic fuel injection amount corresponding to the selected class.
  • the value of the fuel injection amount correction coefficient KF (m) (m: l, 2,3,4) is updated and stored with the calculated value of the new basic fuel injection amount correction coefficient KF.
  • the present apparatus uses the current cylinder Select the class to which the internal intake air amount Mc (k) belongs and select the basic fuel injection amount correction coefficient KF (in) (m: l, 2,3,4) stored in the backup RAM 74 The value corresponding to the classification is set as the basic fuel injection amount correction coefficient storage value KFmo mery.
  • the pre-correction command basic fuel injection amount Fbaseb is obtained by using the basic fuel injection amount correction coefficient KFmomery instead of the basic fuel injection amount correction coefficient KF calculated according to the above formulas (11) and (12). (k) is corrected. As a result, even in the case where the output value of the upstream air-fuel ratio sensor 66 vabyfs; ⁇ is not a normal value, the pre-correction command basic fuel injection amount Fbaseb (k) can be accurately corrected to some extent by the target command basic fuel injection amount. FbaseU can be made to match, and as a result, the error in the basic fuel injection amount is compensated to some extent.
  • the above is the outline of the air-fuel ratio feedback control of the engine by the present device.
  • Air-fuel ratio feed pack control> The CPU 71 executes a routine for calculating the fuel injection amount Fi and instructing the fuel injection shown in the flow chart 09, by setting the crank angle of each cylinder to a predetermined crank angle before each intake top dead center (for example, BTDC Each time it reaches 90 ° CA), it is executed repeatedly. Therefore, when the crank angle of an arbitrary cylinder reaches the predetermined crank angle, the CPU 71 starts processing from step 900 and proceeds to step 905, where the intake air flow rate Ga measured by the air flow meter 61 and , Based on the engine speed NE and the above-described table MapMc, the cylinder intake air amount Mc (hereinafter, also referred to as “fuel injection cylinder”) which enters the current intake stroke. Estimate and determine k).
  • step 910 the value obtained by dividing the estimated in-cylinder intake air amount Mc (k) by the current target air-fuel ratio abyfr (k) is calculated by the current pre-correction command basic fuel.
  • the injection amount is determined as Fbaseb (k).
  • step 915 the CPU 71 proceeds to step 915 to determine whether the main feedback condition is satisfied.
  • the main feedback condition for example, when the cooling water temperature THW of the engine is equal to or higher than the first predetermined temperature, and the upstream air-fuel ratio sensor 66 is normal (including that it is in an active state), This holds when the intake air amount (load) per one revolution of the engine is equal to or less than a predetermined value. That is, the satisfaction of the main feedback condition corresponds to the above-mentioned "when the output value vabyfs of the upstream air-fuel ratio sensor 66 becomes a normal value".
  • the CPU 71 determines “Yes” in step 910 and proceeds to step 920, where the pre-correction command basic fuel injection amount Fbaseb (k) is The value multiplied by the latest basic fuel injection amount correction coefficient KF obtained at the time of the previous fuel injection (at the time of the previous fuel injection) is set as the corrected command basic fuel injection amount Fbase.
  • step 915 determines “No” in step 915 and proceeds to step 925, where the pre-correction command basic fuel injection amount Fbaseb (k)
  • the basic fuel injection amount correction coefficient KF On) (m: 1, 2, 3, 4) stored in the backup RAM 74
  • the in-cylinder intake air amount determined in the previous step 905 The value of the in-cylinder intake air amount KF (in) selected from the value of Mc (k) is set as the basic fuel injection amount correction coefficient storage value KFfflomery.
  • step 930 a value obtained by multiplying the pre-correction command basic fuel injection amount Fbaseb (k) by the basic fuel injection amount correction coefficient storage value KFmomey set in step 925 is set as the corrected command basic fuel injection amount Fbase.
  • the CPU 71 proceeds to step 935 and obtains the corrected command basic fuel injection amount Fbase obtained above (at the time of the previous fuel injection) in accordance with the above equation (1) using the corrected basic fuel injection amount Fbase obtained above.
  • the value obtained by adding the latest main feedback correction amount DFimain and the latest sub feedback correction amount DFisub obtained (at the time of the previous fuel injection) in the routine described later It is calculated as the injection amount Fi (k).
  • the CPU 71 proceeds to step 940, and issues a fuel injection instruction of the command final fuel injection amount Fi (k). Specifically, when the fuel injection opening timing calculated separately by a routine (not shown) arrives, the CPU 71 sets the fuel injection cylinder for a time corresponding to the command final fuel injection amount F i (k). By instructing the injector 39 to open the injector 39, fuel is injected. Then, the CPU 71 proceeds to step 995 to temporarily end this routine.
  • the pre-correction command basic fuel injection amount Fbaseb (k) is corrected to match the target command basic fuel injection amount Fbaset described above, and the corrected pre-correction command basic fuel injection amount Fbaseb (k) (I.e., after the corrected command basic fuel injection amount Fbase) has been subjected to main feedback correction and sub feedback correction, a fuel injection instruction of the command final fuel injection amount Fi (k) is injected into the fuel injection cylinder. .
  • the CPU 71 executes the routine shown by the flowchart in FIG. 10 to start fuel injection for the fuel injection cylinder. Timing (injection instruction start time) Each time the force s arrives, it is executed repeatedly. Therefore, when the fuel injection start timing arrives for the fuel injection cylinder, the CPU 71 starts processing from step 1000 and proceeds to step 1005 to determine whether the main feedback condition is satisfied. I do. This main feedback condition is the same as the main feedback condition in the previous step 915. Now, assuming that the main feedback condition is satisfied,
  • the CPU 71 determines “Yes” in step 1005, proceeds to step 11010, and changes the output value vaby fs of the upstream air-fuel ratio sensor 66 at the present time (ie, at the start of the injection instruction).
  • the conversion based on the table shown in Fig. 3 determines the current detected air-fuel ratio abyfs (k).
  • step 1015 in-cylinder intake air amount Mc (kN), which is the intake air amount of the cylinder that has reached the intake stroke N strokes (N intake strokes) before the present time. Is divided by the detected air-fuel ratio abyfs (k) to obtain the actual in-cylinder fuel supply amount Fc (kN) N strokes before the current time.
  • step 12020 the CPU 71 proceeds to step 12020 and divides the in-cylinder intake air amount Mc (kN) N strokes before the current time by the target air-fuel ratio abyfr (kN) N strokes before the current time. Then, the target in-cylinder fuel supply amount Fc r (kN) N strokes before the current time is obtained.
  • the CPU 71 proceeds to step 10 25, and calculates a value obtained by subtracting the in-cylinder fuel supply amount Fc (k ⁇ N) from the target in-cylinder fuel supply amount Fcr (kN) according to the above equation (5).
  • the in-cylinder fuel supply amount deviation DFc is an amount representing the excess or deficiency of the fuel supplied into the cylinder at the time before the N stroke.
  • the CPU 71 proceeds to step 11030, in which the in-cylinder fuel supply amount deviation DFc is subjected to high-pass filtering by the high-pass filter A15 to obtain the in-cylinder fuel supply amount deviation DFchi after passing through the high-pass filter.
  • step 1035 the CPU 71 proceeds to step 1035 to obtain the main feedback correction amount DFimain according to the equation shown in step 1035 based on the above equation (7).
  • the process proceeds to step 109 to terminate the routine temporarily.
  • the main feedback correction amount DFimain is obtained, and the main feedback correction amount DFimain is determined by the above-described step 935 in FIG.
  • the air-fuel ratio control of the engine based on the main feedback control described above is executed by being reflected on the fuel injection amount F i (k).
  • step 1005 the CPU 71 makes a “No” determination at step 1005 and proceeds to step 10045 to proceed to the main feedback correction amount DFimain Is set to “0”, and then the process proceeds to step 1095 to end this routine once.
  • the main feedback condition is not satisfied, the air-fuel ratio of the engine is not corrected based on the main feedback control by setting the main feedback correction amount DFim ain to “0”.
  • the CPU 71 executes the routine shown by the flowchart in FIG. 11 to start the fuel injection for the fuel injection cylinder. Each time the timing (at the start of injection instruction) arrives, it is executed repeatedly. Therefore, when the fuel injection opening timing arrives for the fuel injection cylinder, the CPU 71 starts processing from step 1100 and proceeds to step 1105 to determine whether the sub feedback control condition is satisfied. Is determined.
  • the sub-feedback control condition is, for example, in addition to the main feedback condition in step 915 (and step 1005) described above, the engine cooling water temperature THW; ⁇ the second cooling temperature higher than the first predetermined temperature. It is established when the temperature is higher than the predetermined temperature.
  • the CPU 71 determines that ⁇ e s J in step 1105, proceeds to step 110, and proceeds to step 1110.
  • the output deviation amount DVoxs is obtained.
  • step 1 1 15 the differential value DDVoxs low of the output deviation amount DVoxs low after passing through the low-pass filter is calculated based on the following equation (13).
  • DDVoxslow (DVoxslow-DVoxslo D / ⁇ t... (13)
  • DVoxs lowl is the output after passing through the low-pass filter set (updated) in step 1 135 described later in the previous execution of this routine.
  • the deviation value DV oxslow is the previous value, and ⁇ t is the time from the last execution of this routine to the time this routine was executed.
  • step 1 125 the CPU 71 proceeds to step 1 125 to obtain the sub-feedback correction amount DFisub according to the above equation (4), and then proceeds to step 1 130 to output the signal after passing through the low-pass filter at that time.
  • step 1 1 35 after setting the output deviation DVoxs low after passing through the low-pass filter calculated in step 1 1 1 5 above as the previous value DVoxs lowl of the output deviation DVoxs low after passing through the low-pass filter, step 1 1 Go to 95 to end this routine.
  • the sub-feedback correction amount DFisub is obtained, and the sub-feedback correction amount DFisub is reflected in the command final fuel injection amount Fi (k) in step 935 in FIG. 9 described above.
  • the air-fuel ratio control of the engine based on the sub-feedback control is executed.
  • the CPU 71 determines “No” in the same step 1105, proceeds to step 1140, and proceeds to step 1140.
  • the value of the feedback correction amount DFisub is set to “0”, and then, the process proceeds to step 1 195 to temporarily end the routine.
  • the sub-feedback correction amount DFisub is set to “0”, and the air-fuel ratio correction of the engine based on the sub-feedback control is not performed.
  • PU 71 repeatedly executes the routine shown by the flowchart in FIG. 12 every time the fuel injection start timing (injection f indication start time) arrives for the fuel injection cylinder. It is like that. Therefore, when the fuel injection start timing arrives for the fuel injection cylinder, the CPU 71 starts the process from step 1200, proceeds to step 1205, and determines whether or not the main feedback condition force S is satisfied. If the determination is “No,” the process immediately proceeds to step 1295 and the routine is temporarily terminated. In this case, the calculation of the basic fuel injection amount correction coefficient KF and the process of storing the value of the correction coefficient KF in the backup RAM 74 are not executed. This main feedback condition is the same as the main feedback condition in the previous step 915 (and step 1005).
  • the CPU 71 determines “Yes” in step 1205 and proceeds to step 1 210, and proceeds to step 1 210.
  • the current detected air-fuel ratio abyfs (k) obtained in step 105 of this step is low-pass filtered by the low-pass filter A 17a to obtain the detected air-fuel ratio abyf slow after passing through the low-pass filter.
  • the CPU 71 proceeds to the step 1 2 15 to obtain the current engine rotational speed NE and the current cylinder intake air amount Mc ( k) and the table MapM shown in Fig. 6 to obtain the value M. From the current time, the command final fuel injection amount Fi (kM) before the M stroke is processed by the low-pass filter A17c. To obtain the command final fuel injection amount Fi low after passing through the low / ° filter.
  • the CPU 71 proceeds to step 1220, and calculates the current pre-correction command basic fuel injection amount Fbaseb (k) obtained in step 910 in FIG. 9 above using the low-pass filter A17e.
  • a mouth-pass filter process is performed to obtain a pre-correction command basic fuel injection amount Fbaseblow after passing the mouth-pass filter.
  • step 1225 in which the acquired air-fuel ratio after passing through the low-pass filter obtained above, abyfslow, the above-mentioned acquired post-passing low-pass filter command final fuel injection amount Filow, and the previous 09
  • the target command basic fuel injection amount Fbaset is obtained based on the target air-fuel ratio abyfr (k) used in step 910 and equation (11), and in step 1 230, the target command
  • the basic fuel injection amount correction coefficient KF is obtained based on the equation.
  • step 1 2 35 the CPU 71 proceeds to step 1 2 35, and KF (m) selected according to the value of the in-cylinder intake air amount Mc (k) determined in step 9 05 of FIG. (in: 1 to 4) is updated to the value of the basic fuel injection amount correction coefficient KF obtained above, and the updated KF On value is stored in the corresponding memory of the backup RAM 74. Proceed to 295 to temporarily end this routine.
  • the basic fuel injection correction coefficient is calculated (updated) and the value of the correction coefficient KF is calculated every time the fuel injection start timing arrives for the fuel injection cylinder.
  • the storage process to the backup RAM 74 is executed.
  • the basic fuel injection amount correction coefficient KF is used in step 920 of the above-described routine of FIG. 9 executed for the next fuel injection cylinder, so that the next pre-correction command basic fuel injection amount Fbaseb is obtained. It is corrected according to the basic fuel injection amount correction coefficient KF calculated this time.
  • the command final fuel injection amount Fi ( Actually, the product of Fi (K-M)) and the detected air-fuel ratio abyfs (k) detected by the upstream air-fuel ratio sensor 66 is the actual air-fuel ratio of the mixture supplied to the engine as the target air-fuel ratio.
  • the next pre-correction command basic fuel injection amount Fbaseb is corrected (in other words, the next corrected command The basic fuel injection amount Fbase is determined). Therefore, the next corrected basic fuel injection amount Fbase after the correction must be equal to (close to) the fuel injection amount to be instructed to inject the actual air-fuel ratio of the mixture supplied to the engine to the target air-fuel ratio abyfr. As a result, the air-fuel ratio of the mixture supplied to the engine becomes the target air-fuel ratio. The error of the basic fuel injection amount is quickly compensated while being controlled toward the ratio abyfr.
  • the present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications can be adopted within the scope of the present invention. For example, in each of the above embodiments, FIG.
  • the detected air-fuel ratio abyfs (k), the command final fuel injection amount Fi (kM), and the pre-correction command basic fuel injection amount Fbaseb (k) The basic fuel injection amount correction coefficient KF is calculated using the values after the mouth-to-mouth filter processing by the mouth-to-pass filter.
  • KFb the basic fuel injection amount correction coefficient KFb before the low-pass filter processing is obtained.
  • a value corresponding to the delay time is obtained based on the engine speed NE, the in-cylinder intake air amount Mc (k), and the table MapMc shown in FIG. 6, where the value M is a predetermined constant value. May be.
  • the current detected air-fuel ratio abyfs (k), the command final fuel injection amount Fi (k-M) M strokes before the present time the current target air-fuel ratio
  • the basic fuel injection amount correction coefficient KF is calculated based on abyf r (k) and the current pre-correction command basic fuel injection amount Fbaseb (k)
  • the current detected air-fuel ratio abyfs (k) is M Basic fuel based on the commanded final fuel injection amount Fi (kM) before the stroke, the target air-fuel ratio abyfr (kM) before the stroke ⁇ from the current time, and the commanded basic fuel injection amount Fbaseb (kM) before the M stroke before the current stroke
  • the injection amount correction coefficient KF may be determined.
  • the main feedback correction amount DFimain is calculated based on the in-cylinder fuel supply amount deviation DFc, which is a value obtained by subtracting
  • the main feedback correction amount DFimain is obtained based on the value obtained by subtracting the target air-fuel ratio abyfr (kN) N strokes before the current stroke from the current air-fuel ratio abyfs (k) detected by the air conditioner. Is also good.

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Abstract

この空燃比制御装置は、燃焼室内に吸入される筒内吸入空気量が等しいとの仮定のもと、指令最終燃料噴射量Fi(Fi(K-M))と検出空燃比abyfs(k)の積は、機関の実際の空燃比を目標空燃比abyfr(k)とするための目標指令基本燃料噴射量Fbasetと目標空燃比abyfr(k)の積に等しくなる、という関係からFbaset(=(abyfs(k)/abyfr(k))･Fi(k-M))を求め、同Fbasetを補正前指令基本燃料噴射量Fbaseb(k)で除することで基本燃料噴射量補正係数KF(=Fbaset/Fbaseb(k))を求める。このKFを次回の補正前指令基本燃料噴射量Fbasebに乗じることで次回の補正前指令基本燃料噴射量Fbasebを補正していく。

Description

内燃機関の空燃比制御装置 技 術 分 野
本発明は、 内燃機関の排気通路に配設された触媒 （三元触媒） の上流側及び下 流側の排気通路にそれぞれ空燃比センサを備え、 各空燃比センサの出力値に基づ いて機関の空燃比をフィードバック制御する内燃機関の空燃比制御装置に関する
背 景 技 術
従来より、 この種の空燃比制御装置が広く知られている。 一般に、 係る装置は 、 内燃機関の排気通路に配設された触媒よりも上流側及び下流側の排気通路にそ れぞれ上流側空燃比センサ、 及び下流側空燃比センサを介装していて、 下流側空 燃比センサの出力値と所定の下流側目標値との差に基づいて （例えば、 差を比例
•積分 ·微分処理 （P I D処理） して） サブフィードバック補正量を算出すると ともに、 上流側空燃比センサの出力値と所定の上流側目標値との差に基づいて （ 例えば、 差を比例 ·積分処理 （P I処理） して） メインフィードバック補正量を 算出する。 そして、 係る装置は、 機関の運転状態 （例えば、 アクセル開度、 ェン ジン回転速度等） に基づいて推定される筒内吸入空気量から取得される、 目標空 燃比を得るための燃料量 （指令基本燃料噴射量） を、 上記メインフィードバック 補正量と上記サブフィ一ドバック補正量とに基づいて補正して得られる指令最終 燃料噴射量を計算するとともに、 同指令最終燃料噴射量の燃料の噴射指示をィン ジェク夕に対して行うことで機関に供給される混合気の空燃比をフィードバック 制御するようになっている。
ところで、 触媒 （三元触媒） は、 通常、 流入する排ガスの空燃比がリーン空燃 比のとき同排ガス中の窒素酸化物 （N O x ) を還元して同窒素酸化物から奪った 酸素を内部に貯蔵するとともに同流入する排ガスの空燃比がリツチ空燃比のとき 同貯蔵している酸素により同排ガス中の H C， C O等の未燃成分を酸化する所謂 酸素吸蔵機能を有している。 従って、 触媒上流の排ガスの空燃比の変動における 比較的周波数の高い高周波成分、 及び比較的周波数が低くて振幅 （理論空燃比か らの偏移量） が比較的小さい低周波成分は独媒が有する酸素吸蔵機能により完全 に吸収され得ることにより触媒下流の排ガスの空燃比の変動として現れることは ない。
一方、 触媒上流の排ガスの空燃比の変動 ίこおける比較的周波数が低くて振幅が 比較的大きい低周波数成分は前記触媒の酸素吸蔵機能では完全には吸収されず、 少し遅れて触媒下流の排ガスの空燃比の変 ¾Jとして現れる。 この結果、 上流側空 燃比センサの出力値と下流側空燃比センサの出力値とが理論空燃比に対して互い に逆方向に偏移した空燃比を示す値となる場合が発生する。 この場合、 メインフ イードバック制御 （メインフィードパック捕正量） に基づく機関の空燃比制御と サブフィードバック制御 （サブフィードバック補正量） に基づく機関の空燃比制 御とが互いに干渉することになるので良好な機関の空燃比制御を行うことができ ない。
以上のことから、 上流側空燃比センサの ¾力値の変動における各周波数成分の うち触媒下流の空燃比の変動として現れ得る程度の周波数成分 （即ち、 所定の周 波数以下の低周波数成分） をカツトした後の同上流側空燃比センサの出力値をメ インフィードバック制御に使用すれば、 前記機関の空燃比制御の干渉が発生する ことを回避することができる。
このような知見に基づき、 例えば、 特開平 5— 1 8 7 2 9 7号公報に記載のェ ンジン制御装置 （空燃比制御装置） は、 上 E側空燃比センサの出力値をハイパス フィルタ処理した後の値と、 下流側空燃比センサの出力値 （この例では、 同出力 値を口一パスフィルタ処理した後の値） とに基づいて空燃比制御を実行するよう になっている。 これによれば、 上述した機関の空燃比制御の干渉が発生すること を回避できるとともに、 触媒下流の空燃比の変動として現れ得る程度の所定の周 波数以下の空燃比の変動に対する空燃比制 ί卸 （実質的な空燃比制御） はサブフィ ードバック制御により確実に行われ得る。 また、 上流側空燃比センサの出力値の 変動における前記所定の周波数以上の高周波数成分はハイパスフィルタを通過す るからハイパスフィルタ処理した後の値として現れる。 従って、 内燃機関が過渡 運転状態にあって排ガスの空燃比が上記所定の周波数以上の高周波数で大きく変 動するような場合、 同所定の周波数以上の空燃比の変動に対する空燃比制御 （即 ち、 過渡運転状態における空燃比の急変に対する補償） はメインフィードバック 制御により迅速、 且つ確実に行われ得る。
ところで、 一般に、 指令基本燃料噴射量を取得するために推定される筒内吸入 空気量と実際の筒内吸入空気量との差、 燃料を噴射するィンジェクタに対する指 令燃料噴射量と実際の燃料噴射量の差 （以下、 これらを 「基本燃料噴射量の誤差 」 と総称する。 ) が不可避的に発生する。 係る基本燃料噴射量の誤差を補償しつ つ機関に供給される混合気の空燃比を目標空燃比に収束させる （具体的には、 空 燃比センサの出力値と前記所定の目標値との定常偏差を 「0」 にする） ためには
、 上記メインフィードバック制御及び前記サブフィードバック制御の少なくとも 一方において、 空燃比センサの出力値と前記所定の目標値との偏差の時間積分値 に基づいてフィードバック補正量を算出する処理 （即ち、 積分処理 （ I処理） ） が実行される必要がある。
ところが、 ハイパスフィルタ処理は微分処理 （D処理） と同等の機能を達成す る処理である。 従って、 上記文献に記載の装置においては、 メインフィードバッ ク制御が上記積分処理を含んだ処理 （例えば、 比例，積分処理 （P I処理） ） を 実行するものであっても、 同メインフィードバック制御において実質的に上記積 分処理が実行され得ない。 従って、 この場合、 サブフィードバック制御において 上記積分処理が実行される必要がある。
しかしながら、 上述した触媒の酸素吸蔵機能の影響により機関に供給される混 合気の空燃比の変化は少し遅れて触媒下流の排ガスの空燃比の変化として現れる 。 よって、 上記基本燃料噴射量の誤差が急に増大する場合においては、 サブフィ 一ドバック制御のみでは同基本燃料噴射量の誤差を直ちに補償することができず 、 その結果、 一時的にェミッションの排出量が増大する場合が発生するという問 題がある。 従って、 本発明の目的は、 内燃機関の排気通路に配設された触媒の上流側及び 下流側の排気通路にそれぞれ上流側空燃比センサ及び下流值 (1空燃比センサを備え
、 上流側空燃比センサの出力値をハイパスフィル夕処理し fe:後の値と、 下流側空 燃比センサの出力値とに基づいて機関に供給される混合気の空燃比をフィードバ ック制御する内燃機関の空燃比制御装置において、 機関に 給される混合気の空 燃比を目標空燃比に向けて制御しつつ基本燃料噴射量の誤差を迅速に補償するこ とができるものを提供することにある。
本発明の特徴は、 触媒と、 上流側空燃比センサと、 下流假《空燃比センサと、 指 示に応じて燃料を噴射する燃料噴射手段 （例えば、 インジ: クタ） とを備えた内 燃機関に適用される内燃機関の空燃比制御装置が、 前記内燃機関の運転状態 （例 えば、 アクセル開度、 エンジン回転速度等） に基づいて推定される筒内吸入空気 量から目標空燃比を得るための燃料量を指令基本燃料噴射量として取得する指令 基本燃料噴射量取得手段と、 前記上流側空燃比センサの出力値と所定の上流側目 標値との差に基づく値を所定のハイパスフィルタ処理した後の値、 又は、 前記上 流側空燃比センサの出力値を所定のハイパスフィルタ処理した後の値、 に基づい てメインフィードバック補正量を算出するメインフィード/ ック補正量算出手段 と、 前記下流側空燃比センサの出力値と所定の下流側目標値とに基づいてサブフ イードバック補正量を算出するサブフィードバック補正量算出手段と、 前記指令 基本燃料噴射量の燃料の噴射指示を受けたときに前記燃料噴射手段が実際に噴射 する燃料量が前記機関に供給される混合気の実際の空燃比を前記目標空燃比とす るために必要な量となるように、 同指令基本燃料噴射量を捕正する指令基本燃料 噴射量補正手段と、 前記補正された指令基本燃料噴射量を前記メインフィードバ ック補正量と前記サブフィードバック補正量とで補正することで指令最終燃料噴 射量を算出する指令最終燃料噴射量算出手段と、 前記指令最終燃料噴射量の燃料 の噴射指示を前記燃料噴射手段に対して行うことで前記機関に供給される混合気 の空燃比をフィードバック制御する空燃比制御手段とを備 たことにある。 ここにおいて、 前記所定の上流側目標値、 及び前記所定の下流側目標値は、 共 に前記目標空燃比に相当する値であることが好適であり、 また、 目標空燃比は、 機関の暖機運転中等の特殊な場合を除いて理論空燃比に設定されることが好まし い。 また、 前記サブフィードバック補正量算出手段は、 前記下流似 J空燃比センサ の出力値と前記所定の下流側目標値との差に基づく値に基づいてサブフィードバ ック補正量を算出するように構成されることが好適である。
ここで、 「センサの出力値と目標値との差に基づく値」 は、 例えば、 センサの 出力値と目標値との差、 センサの出力値に相当する検出空燃比 （実空燃比） と目 標値に相当する目標空燃比との差、 筒内吸入空気量をセンサの出力値に相当する 検出空燃比で除した値である実際の筒内燃料供給量と同筒内吸入空気量を目標値 に相当する目標空燃比で除した値である目標筒内燃料供給量との差であって、 こ れらに限定されない。
これによれば、 指令基本燃料噴射量の燃料の噴射指示を受けたときに燃料噴射 手段が実際に噴射する燃料量が機関に供給される混合気の実際の空燃比を目標空 燃比とするために必要な量となるように、 同指令基本燃料噴射量力 S補正される。 換言すれば、 メインフィードバック補正量、 及びサブフィードバック補正量の各 値に影響されることなく上記基本燃料噴射量の誤差が直ちに補償ざれ得る。
そして、 このように基本燃料噴射量の誤差が補償された後の値となっている上 記補正された指令基本燃料噴射量に基づいて算出された指令最終燃料噴射量の燃 料の噴射指示が上記燃料噴射手段に対して行われる。 従って、 例えば、 上記基本 燃料噴射量の誤差が急に増大するような場合においても、 機関に 給される混合 気の空燃比を目標空燃比に向けて制御しつつ基本燃料噴射量の誤差が迅速に補償 され得、 この結果、 基本燃料噴射量の誤差の増大によるェミッショ ンの増大を抑 制することができる。
この場合、 前記指令基本燃料噴射量補正手段は、 前記上流側空燃比センサの出 力値と、 前記指令最終燃料噴射量と、 前記目標空燃比と、 前記指令基本燃料噴射 量とに基づいて指令基本燃料噴射量補正用のパラメ一夕値を算出するとともに、 同パラメータ値を用いて同指令基本燃料噴射量を補正するように構成されること が好適である。
一般に、 筒内 （燃焼室内） に吸入される筒内吸入空気量が等し という仮定の もと、 燃料噴射量と、 機関に供給される混合気の空燃比 （従って、 排ガスの空燃 比） の積は一定となる。 従って、 上記指令最終燃料噴射量と、 上流側空燃比セン サの出力値に相当する空燃比 （以下、 「検出空燃比」 と云うこともある。 ） の積 は、 機関に供給される混合気の実際の空燃比を目標空燃比とするために必要な指 令基本燃料噴射量 （燃料噴射手段への噴射指令値。 以下、 「目標指令基本燃料噴 射量」 と云うこともある。 ） と、 目標空燃比の積に等しい、 という関係が成立す る。
従って、 既知である指令最終燃料噴射量、 検出空燃比、 及び目標空燃比の各値 と、 上記関係とに基づいて上記目標指令基本燃料噴射量を算出することができる 。 上記目標指令基本燃料噴射量が算出できれば、 この目標指令基本燃料噴衬量と 、 既知である指令基本燃料噴射量 （即ち、 指令基本燃料噴射量取得手段により取 得された値そのもの） との比較結果に基づいて指令基本燃料噴射量補正用のパラ メータ値 （例えば、 補正係数） を算出することができる。
このようにして算出され得る指令基本燃料噴射量補正用のパラメ一夕値 ¾：、 指 令基本燃料噴射量の燃料の噴射指示を受けたときに燃料噴射手段が実際に噴射す る燃料量が機関に供給される混合気の実際の空燃比を目標空燃比とするために必 要な量となるように指令基本燃料噴射量を補正するための値 （即ち、 指令基本燃 料噴射量を上記目標指令基本燃料噴射量に一致させるための値） となる。 従って 、 上記構成のように、 係る指令基本燃料噴射量補正用のパラメ一夕値を用レ ^て指 令基本燃料噴射量を補正するように構成すれば、 簡易な計算で、 且つ精度良く、 指令基本燃料噴射量を目標指令基本燃料噴射量に一致するように補正することが でき、 この結果、 機関に供給される混合気の空燃比を目標空燃比に向けて fei 卸し つつ基本燃料噴射量の誤差を迅速、 且つ精度良く補償することができる。
上記指令基本燃料噴射量補正用のパラメ一夕値を用いて指令基本燃料噴射量が 補正される場合、 前記指令基本燃料噴射量補正手段により算出される前記 1=旨令基 本燃料噴射量補正用のパラメ一タ値には所定の口一パスフィル夕処理がなされて いることが好ましい。 機関が過渡運転状態にある場合、 排ガスの空燃比、 前記指 令基本燃料噴射量取得手段により取得される指令基本燃料噴射量、 及び前記指令 最終燃料噴射量算出手段により算出される指令最終燃料噴射量が別個独立【こ所定 の周波数以上の高周波数で大きく変動し得る。
このような場合、 上記関係が維持され得なくなって上記指令基本燃料噴射量補 正用のパラメータ値が、 指令基本燃料噴 量を目標指令基本燃料噴射量に一致さ せるための値と異なる値として算出され 可能性がある。 これに対し、 上記のよ うに、 指令基本燃料噴射量補正用のパラ^ー夕値に所定の口一パスフィルタ処理 を施すことにより、 上記高周波数の変動による影響がカットされ得、 この結果、 機関が過渡運転状態にある場合において、 指令基本燃料噴射量補正用のパラメ一 夕値が、 指令基本燃料噴射量を目標指令基本燃料噴射量に一致させるための値と してより一層精度良く算出され得る。
また、 上記本発明に係る空燃比制御装置においては、 上記指令基本燃料噴射量 補正用のパラメータ値を用いて指令基本然料噴射量が補正される場合、 燃料の噴 射指示から、 同噴射指示により噴射され≥：燃料の燃焼に基づく排ガスの空燃比が 前記上流側空燃比センサの出力値として れるまでの遅れ時間を取得する遅れ時 間取得手段を更に備え、 前記指令基本燃 噴射量補正手段は、 前記指令基本燃料 噴射量補正用のパラメ一タ値を算出する際、 少なくとも前記指令最終燃料噴射量 として前記遅れ時間だけ前の時点での噴衬指示に係わる値を使用するように構成 されることが好適である。
一般に、 燃料の噴射 （噴射指示） は、 吸気行程中 （或いは吸気行程よりも前の 時点） にて実行され、 噴射された燃料は、 その後に到来する圧縮上死点近傍の時 点で燃焼室内にて着火 （燃焼） せしめられる。 この結果、 発生する排ガスは、 排 気弁を介して燃焼室から排気通路へと排おされ、 その後、 排気通路内を移動して いくことで上流側空燃比センサ （の検出き E) に到達する。 更に、 上流側空燃比セ ンサの検出部に到達した排ガスの空燃比 o変化が同センサの出力値の変化として 現れるまでには所定の時間を要する。
以上のことから、 燃料の噴射指示から、 同噴射指示により噴射された燃料の燃 焼に基づく排ガスの空燃比が前記上流側 燃比センサの出力値として現れるまで には、 燃焼行程に係わる遅れ （行程遅れ） 、 排気通路内での排ガスの移動に係わ る遅れ （輸送遅れ） 、 及び上流側空燃比 ンサの応答に係わる遅れ （応答遅れ） による遅れ時間が必要である。 換言すれ ίま、 上流側空燃比センサの出力値は、 上 記遅れ時間前に実行された燃料の噴射指^に基づいて発生した排ガスの空燃比を 表す値となる。 一方、 上述した行程遅れ、 及び輸送遅れに係る時間は、 例えば、 噴射時期、 点 火時期、 機関の諸元、 エンジン回転速度、 筒内吸入空気量、 排気通路の断面積等 に基づいて取得することができる。 また、 応答遅れに係る時間は、 上流側空燃比 センサの応答特性を予め実験等を通して取得しておくことにより取得することが できる。 従って、 上記遅れ時間取得手段は、 上記行程遅れ、 輸送遅れ、 及び応答 遅れによる上記遅れ時間を取得することができる。
以上のことから、 上記のように、 指令基本燃料噴射量補正用のパラメ一夕値を 算出する際、 （上流側空燃比センサの出力値として現時点での値を使用するとと もに、 ） 少なくとも指令最終燃料噴射量として前記遅れ時間だけ前の時点での噴 射指示に係わる値を使用するように構成すれば、 現時点での上流側空燃比センサ の出力値が表す空燃比を有する排ガスの発生に係わる燃料噴射指示がなされた時 点と、 指令基本燃料噴射量補正用のパラメ一夕値の算出に使用される指令最終燃 料噴射量に基づく燃料噴射指示の時点とがー致し得る。 従って、 上記パラメータ 値が、 指令基本燃料噴射量を目標指令基本燃料噴射量に一致させるための値とし てより一層精度良く算出され得る。
この場合、 前記遅れ時間取得手段は、 前記内燃機関の運転状態に応じて前記遅 れ時間を変更するように構成されることが好適である。 上述したように、 上記行 程遅れ、 及び輸送遅れに係る時間は、 例えば、 エンジン回転速度、 筒内吸入空気 量等、 機関の運転状態に応じて変化する。 従って、 上記構成により、 内燃機関の 運転状態にかかわらず上記遅れ時間を正確に取得することができるから、 現時点 での上流側空燃比センサの出力値が表す空燃比を有する排ガスの発生に係わる燃 料噴射指示がなされた時点と、 指令基本燃料噴射量補正用のパラメータ値の算出 に使用される指令最終燃料噴射量、 及び指令基本燃料噴射量に基づく燃料噴射指 示の時点とがより精度良く一致する。 この結果、 上記パラメータ値が、 指令基本 燃料噴射量を目標指令基本燃料噴射量に一致させるための値としてより一層精度 良く算出され得る。
また、 上記本発明に係る空燃比制御装置においては、 上記指令基本燃料噴射量 補正用のパラメータ値を用いて指令基本燃料噴射量が補正される場合、 前記指令 基本燃料噴射量補正手段により算出された前記指令基本燃料噴射量補正用のパラ メータ値を記憶する記憶手段を更に備えることが好適である 。
一般に、 機関の暖機運転中であって上流側空燃比センサが十分に活性化されて いない場合、 上流側空燃比センサが故障している場合等 （以下、 「上流側空燃比 センサの出力値が正常な値とならない場合」 と総称する。 ） においては、 同上流 側空燃比センサの出力値は排ガスの空燃比を精度良く表す値とならない。 このよ うな場合、 上流側空燃比センサの出力値を用いて計算される指令基本燃料噴射量 補正用のパラメータ値も正確に計算され得ない。 従って、 こ のような場合におい て計算される上記パラメ一夕値は指令基本燃料噴射量の補正に使用されるべきで ない。
他方、 基本燃料噴射量の誤差量は或る程度の期間内においては大きく変化する ことはないと考えることができる。 以上のことから、 上記のように、 指令基本燃 料噴射量補正用のパラメータ値を記憶する記憶手段を更に備えるように構成すれ ば、 例えば、 上流側空燃比センサの出力値が正常な値となる場合における同出力 値を使用して計算された指令基本燃料噴射量補正用のパラメ 一夕値を逐次、 記憶 手段に記憶 ·更新していくことができる。
そうすると、 上流側空燃比センサの出力値が正常な値とな らない場合であって も、 上記記憶手段により予め記憶されている上記パラメ一夕値を使用して指令基 本燃料噴射量の補正を実行することにより、 同指令基本燃粆噴射量を或る程度正 確に目標指令基本燃料噴射量に一致させることができる。 図 面 の 簡 単 な 説 明
図 1は、 本発明の実施形態に係る空燃比制御装置を適用した内燃機関の概略図 である。
図 2は、 図 1に示したエアフローメータの出力電圧と計測された吸入空気流量 との関係を示したグラフである。
図 3は、 図 1に示した上流側空燃比センサの出力電圧と空燃比との関係を示し たグラフである。
図 4は、 図 1に示した下流側空燃比センサの出力電圧と空燃比との関係を示し たグラフである。 図 5は、 図 1に示した空燃比制御装置が空燃比フィードバック制御を実行する 際の機能ブロック図である。
図 6は、 図 1に示した C P Uが参照する、 エンジン回転速度及び筒内吸入空気 量と、 遅れ時間に相当するストローク数との関係を規定するテーブルを示したグ ラフである。
図 7は、 図 5に示した基本燃料噴射量補正係数設定手段が基本燃料噴射量補正 係数を設定する際の機能ブロック図である。
図 8は、 計算された基本燃料噴射量補正係数が筒内吸入空気量に応じて分類さ れてバックアップ R AMのメモリに記憶されている様子を示した図である。 図 9は、 図 1に示した C P Uが実行する指令最終燃料噴射量の計算、 及び噴射 指示を行うためのルーチンを示したフローチャートである。
図 1 0は、 図 1に示した C P Uが実行するメインフィードバック補正量を計算 するためのルーチンを示したフローチヤ一トである。
図 1 1は、 図 1に示した C P Uが実行するサブフィードパック補正量を計算す るためのル一チンを示したフロ一チヤ一 1、である。
図 1 2は、 図 1に示した C P Uが実行する基本燃料噴射量補正係数を計算する ためのルーチンを示したフローチヤ一トである。 発明の実施するための最良の形態
以下、 本発明による内燃機関の空燃比制御装置の各実施形態について図面を参 照しつつ説明する。
(第 1実施形態）
図 1は、 第 1実施形態による空燃比制御装置を火花点火式多気筒 （4気筒） 内 燃機関 1 0に適用したシステムの概略構成を示している。 この内燃機関 1 0は、 シリンダブロック、 シリンダブロックロワ一ケース、 及びオイルパン等を含むシ リンダブロック部 2 0と、 シリンダブ口ック部 2 0の上に固定されるシリンダへ ッド部 3 0と、 シリンダブロック部 2 0にガソリン混合気を供給するための吸気 系統 4 0と、 シリンダブロック部 2 0からの排気ガスを外部に放出するための排 気系統 5 0とを含んでいる。 シリンダブ口ック部 2 0は、 シリンダ 2 1、 ピストン 2 2、 コンロッド 2 3、 及びクランク軸 2 4を含んでいる。 ピストン 2 2はシリンダ 2 1内を往復動し、 ピストン 2 2の往復動がコンロッド 2 3を介してクランク軸 2 に伝達され、 こ れにより同クランク軸 2 4が回転するようになっている。 シリンダ 2 1とピスト ン 2 2のへッドは、 シリンダへッド部 3 0とともに燃焼室 2 5を形成している。 シリンダヘッド部 3 0は、 燃焼室 2 5に連通した吸気ポート 3 1、 吸気ポート 3 1を開閉する吸気弁 3 2、 吸気弁 3 2を駆動するインテークカムシャフトを含 むとともに同ィンテークカムシャフトの位相角を連続的に変更する可変吸気タイ ミング装置 3 3、 可変吸気タイミング装置 3 3のァクチユエ一タ 3 3 a、 燃焼室
2 5に連通した排気ポート 3 4、 排気ポート 3 4を開閉する排気弁 3 5、 排気弁
3 5を駆動するェキゾ一ストカムシャフト 3 6、 点火プラグ 3 7、 点火プラグ 3 7に与える高電圧を発生するィグニッションコイルを含むィグナイタ 3 8、 及び 燃料を吸気ポート 3 1内に噴射するインジェク夕 （燃料噴射手段） 3 9を備えて いる。
吸気系統 4 0は、 吸気ポ一ト 3 1に連通し同吸気ポ一ト 3 1とともに吸気通路 を形成するインテ一クマ二ホールドを含む吸気管 4 1、 吸気管 4 1の端部に設け られたエアフィルタ 4 2、 吸気管 4 1内にあって吸気通路の開口断面積を可変と するスロットル弁 4 3、 スロットル弁駆動手段を構成する D Cモータからなるス ロットル弁ァクチユエ一夕 4 3 a、 スヮ一ルコントロールバルブ （以下、 「S C V」 と称呼する。 ） 4 4、 及び D Cモータからなる S C Vァクチユエ一夕 4 4 a を備えている。
排気系統 5 0は、 排気ポート 3 4に連通したェキゾ一ストマ二ホールド 5 1、 ェキゾ一ストマ二ホールド 5 1 (実際には、 各排気ポート 3 4に連通した各々の ェキゾ一ストマ二ホールド 5 1が集合した集合部） に接続されたェキゾ一ストパ イブ （排気管） 5 2、 ェキゾ一ストパイプ 5 2に配設 （介装） された上流側の三 元触媒 5 3 (上流側触媒コンバータ、 又はスタート ·キヤタリティック · コンパ
—夕とも云うが、 以下 「第 1触媒 5 3」 と称呼する。 ） 、 及びこの第 1触媒 5 3 の下流のェキゾ一ストパイプ 5 2に配設 （介装） された下流側の三元触媒 5 4 ( 車両のフロア下方に配設されるため、 アンダ ' フロア ·キヤタリティック · コン バ一夕とも云うが、 以下 「第 2触媒 5 4」 と称呼する。 ） を備えてレ る。 排気ポ ート 3 4、 ェキゾ一ストマ二ホールド 5 1、 及びェキゾ一ストパイプ 5 2は、 排 気通路を構成している。
一方、 このシステムは、 熱線式エアフローメータ 6 1、 スロット レポジション センサ 6 2、 カムポジションセンサ 6 3、 クランクポジションセンサ 6 4、 水温 センサ 6 5、 第 1触媒 5 3の上流の排気通路 （本例では、 上記各々のェキゾース トマ二ホールド 5 1が集合した集合部） に配設された空燃比センサ 6 6 (以下、 「上流側空燃比センサ 6 6」 と称呼する。 ） 、 第 1触媒 5 3の下流であって第 2 触媒 5 4の上流の排気通路に配設された空燃比センサ 6 7 (以下、 「下流側空燃 比センサ 6 7」 と称呼する。 ） 、 及びアクセル開度センサ 6 8を備えている。 熱線式エアフローメータ 6 1は、 吸気管 4 1内を流れる吸入空気の単位時間あ たりの質量流量に応じた電圧 Vgを出力するようになっている。 かかるェアフロ一 メ一夕 6 1の出力 Vgと、 計測された吸入空気量 （流量） G aとの関係は、 図 2に 示したとおりである。 スロットルポジションセンサ 6 2は、 スロッ ル弁 4 3の 開度を検出し、 スロットル弁開度 TAを表す信号を出力するようになっている。 力 ムポジションセンサ 6 3は、 インテ一クカムシャフトが 9 0 ° 回転する毎に （即 ち、 クランク軸 2 4が 1 8 0 ° 回転する毎に） 一つのパルスを有する信号 （G 2 信号） を発生するようになっている。 クランクポジションセンサ 6 4は、 クラン ク軸 2 4が 1 0 ° 回転する毎に幅狭のパルスを有するとともに同クランク軸 2 4 が 3 6 0 ° 回転する毎に幅広のパルスを有する信号を出力するよう^:なっている 。 この信号は、 エンジン回転速度 NEを表す。 水温センサ 6 5は、 内燃機関 1 0の 冷却水の温度を検出し、 冷却水温 THWを表す信号を出力するように; ¾ つている。 上流側空燃比センサ 6 6は、 限界電流式の酸素濃度センサであり 図 3に示し たように、 空燃比 AZ Fに応じた電流を出力し、 この電流に応じた電圧である出 力値 vabyf sを出力するようになっていて、 特に、 空燃比が理論空燃！：ヒであるとき には出力値 vabyf sは上流側目標値 vs t o i chになる。 図 3から明らか; ¾ように、 上 流側空燃比センサ 6 6によれば、 広範囲にわたる空燃比 AZ Fを精接良く検出す ることができる。
下流側空燃比センサ 6 7は、 起電力式 （濃淡電池式） の酸素濃度 ~feンサであり 、 図 4に示したように、 理論空燃比近傍において急、変する電圧である出力値 Voxs を出力するようになっている。 より具体的に述べる と、 下流側空燃比センサ 6 7 は、 空燃比が理論空燃比よりもリーンのときは略 0 . 1 (V) 、 空燃比が理論空 燃比よりもリッチのときは略 0. 9 (V) 、 及び空燃比が理論空燃比のときは 0 . 5 (V) の電圧を出力するようになっている。 アクセル開度センサ 6 8は、 運 転者によって操作されるアクセルペダル 8 1の操 量を検出し、 同アクセルぺダ ル 8 1の操作量 Accpを表す信号を出力するようになつている。
電気制御装置 70は、 互いにバスで接続された C PU7 1、 C PU 7 1が実行 するルーチン (プログラム) 、 テーブル (ルックァ ップテーブル、 マップ） 、 及 び定数等を予め記憶した ROM 72、 C PU 7 1力 必要に応じてデ一夕を一時的 に格納する RAM73、 電源が投入された状態でデ一夕を格納するとともに同格 納したデータを電源が遮断されている間も保持するバックアップ RAM74、 並 びに ADコンバータを含むィン夕一フェース 75等からなるマイクロコンピュー タである。 インターフェース 7 5は、 前記センサ 6 1〜68と接続され、 CPU 7 1にセンサ 6 1〜68からの信号を供給するとと もに、 同 CPU 7 1の指示に 応じて可変吸気タイミング装置 33のァクチユエ一タ 3 3 a、 ィグナイタ 38、 インジェク夕 3 9、 スロットル弁ァクチユエ一夕 4 3 a、 及び S CVァクチユエ —夕 44 aに駆動信号を送出するようになっている。
(空燃比フィードバック制御の概要）
次に、 上記のように構成された空燃比制御装置力 行う機関の空燃比のフィード バック制御の概要について説明する。
第 1触媒 5 3 (第 2触媒 54も同様である。 ） 、 同第 1触媒 53に流入する ガスの空燃比が理論空燃比であるときに、 HC， C Oを酸化するとともに NO X を還元し、 これらの有害成分を高い効率で浄化する。 また、 第 1触媒 5 3は、 酸 素を吸蔵 ·放出する機能 （酸素吸蔵機能、 酸素吸蔵 ·放出機能） を有し、 この酸 素吸蔵 ·放出機能により、 空燃比が理論空燃比から ある程度まで偏移したとして も、 HC， C〇、 及び NOxを浄化することができる。 即ち、 機関に供給される 混合気の空燃比 （以下、 「機関の空燃比」 と云うこ ともある。 ） の空燃比がリ一 ンとなって第 1触媒 53に流入するガスに NO X 多量に含まれると、 第 1触媒 5 3は N O xから酸素分子を奪って同酸素分子を吸蔵するとともに同 N O xを還 元し、 これにより N〇xを浄化する。 また、 機関の空燃比がリッチになって第 1 触媒 5 3に流入するガスに H C , C Oが多量に含まれると、 三元触媒はこれらに 吸蔵している酸素分子を与えて （放出して） 酸化し、 これにより H C , C Oを浄 化する。
従って、 第 1触媒 5 3が連続的に流入する多量の H C， C Oを効率的に浄化す るためには、 同第 1触媒 5 3が酸素を多量に貯蔵していなければならず、 逆に連 続的に流入する多量の N O Xを効率的に浄化するためには、 同第 1触媒 5 3が酸 素を十分に貯蔵し得る状態になければならないことになる。 以上のことから、 第 1触媒 5 3の浄化能力は、 同第 1触媒 5 3が貯蔵し得る最大の酸素量 （最大酸素 吸蔵量） に依存する。
一方、 第 1触媒 5 3のような三元触媒は燃料中に含まれる鉛や硫黄等による被 毒、 或いは触媒に加わる熱により劣化し、 これに伴い最大酸素吸蔵量が次第に低 下してくる。 このように最大酸素吸蔵量が低下した場合であっても、 エミッショ ンの排出量を継続的に抑制するには、 第 1触媒 5 3から排出されるガスの空燃比 (従って、 第 1触媒 5 3に流入するガスの平均空燃比） が、 理論空燃比に極めて 近い状態となるように制御する必要がある。
そこで、 本実施形態の空燃比制御装置は、 下流側空燃比センサ 6 7の出力値が 下流側目標空燃比としての理論空燃比に対応する下流側目標値 Voxs re f ( 0 . 5 ( V) ) となるように、 下流側空燃比センサ 6 7の出力値 Voxs (即ち、 第 1触媒 下流の空燃比） に応じて機関の空燃比を制御する。
より具体的に述べると、 この空燃比制御装置 （以下、 「本装置」 と云うことも ある。 ） は、 機能ブロック図である図 5に示したように、 （A 1〜A 1 7の各手 段等の一部である） A 1〜A 9の各手段等を含んで構成されている。 以下、 図 5 を参照しながら各手段について説明していく。
く補正後指令基本燃料噴射量の算出〉
先ず、 筒内吸入空気量算出手段 A 1は、 エアフローメ一夕 6 1が計測している 吸入空気流量 G aと、 クランクポジションセンサ 6 4の出力に基づいて得られる エンジン回転速度 NEと、 R O M 7 2が記憶しているテーブル MAPMcとに基づき今 回の吸気行程を迎える気筒の吸入空気量である筒内吸入空気量 Mc(k)を求める。 ここで、 添え字の （k) は、 今回の吸気行程に対する値であることを示している (以下、 他の物理量についても同様。 ） 。 筒内吸入空気量 Mcは、 各気筒の吸気行 程に対応されながら R A M 7 3に記憶されていく。
上流側目標空燃比設定手段 A 2は、 内燃機関 1 0の運転状態であるエンジン回 転速度 NE、 及びスロットル弁開度 TA等に基づいて所定の上流側目標値に相当する 上流側目標空燃比 abyfr(k)を決定する。 この上流側目標空燃比 abyfr(k)は、 例え ば、 内燃機関 1 0の暖機終了後においては、 特殊な場合を除き理論空燃比に設定 されている。 また、 上流側目標空燃比 abyfrは、 各気筒の吸気行程に対応されな がら RAM 7 3に記憶されていく。
補正前指令基本燃料噴射量算出手段 A 3は、 筒内吸入空気量算出手段 A 1によ り求められた筒内吸入空気量 Mc (k)を上流側目標空燃比設定手段 A 2により設定 された上流側目標空燃比 abyfr(k)で除することにより、 機関の空燃比を同上流側 目標空燃比 abyfr(k)とするための今回の吸気行程に対する目標筒内燃料供給量 Fc r(k) (即ち、 今回の補正前指令基本燃料噴射量 Fbaseb(k)) を求める。 目標筒内 燃料供給量 Fcr、 及び補正前指令基本燃料噴射量 Fbasebは、 各気筒の吸気行程に 対応されながら RAM 7 3に記憶されていく。
補正後指令基本燃料噴射量算出手段 A 4は、 補正前指令基本燃料噴射量算出手 段 A 3により求められた今回の補正前指令基本燃料噴射量 Fbaseb (k)に後述する 基本燃料噴射量補正係数設定手段 A 1 7により求められている基本燃料噴射量補 正係数 KFを乗じることで補正後指令基本燃料噴射量 Fbaseを求める。 基本燃料噴 射量補正係数設定手段 A 1 7については後に詳述する。
このように、 本装置は、 筒内吸入空気量算出手段 A 1、 上流側目標空燃比設定 手段 A 2、 補正前指令基本燃料噴射量算出手段 A 3、 補正後指令基本燃料噴射量 算出手段 A4、 及び基本燃料噴射量補正係数設定手段 A 1 7を利用して、 補正後 指令基本燃料噴射量 Fbaseを求める。 この補正後指令基本燃料噴射量 Fbaseは、 後 述するように、 機関に供給される混合気の実際の空燃比を今回の目標空燃比 abyf r(k)とするためにィンジェクタ 3 9に指示すべき指令燃料噴射量である。
く指令最終燃料噴射量の算出〉 指令最終燃料噴射量算出手段 A 5は、 上記補正後指令基本燃料噴射量 Fbase (10 に後述するメインフィ一ドバック補正量 DFimain、 及びサブフィ一ドバック補正 量 DFisubを加えることで、 下記（1)式に基づいて今回の指令最終燃料噴射量 Fi(k) を求める。 指令最終燃料噴射量 Fbaseは、 各気筒の吸気行程に対応されながら R AM 7 3に記憶されていく。
Fi (k) =Fbase(k) +DFimain + DFisub · · · (1) 本装置は、 このようにして、 指令最終燃料噴射量算出手段 A 5により、 補正後 指令基本燃料噴射量 Fbase(k)をメインフィードバック補正量 DFimainとサブフィ 一ドバック補正量 DFisubとに基づいて補正することにより得られる指令最終燃料 噴射量 Fi (k)の燃料の噴射指示を今回の吸気行程を迎える気筒についてのィンジ ェクタ 39に対して行う。 この結果、 係るインジェクタ 39から実際に噴射され る燃料量には、 上述した 「基本燃料噴射量の誤差」 が含まれている。
くサブフィードバック補正量の算出〉
先ず、 下流側目標値設定手段 A 6は、 上述した上流側目標空燃比設定手段 A 2 と同様、 内燃機関 1 0の運転状態であるエンジン回転速度 NE、 及びスロットル弁 開度 TA等に基づいて下流側目標空燃比に対応する下流側目標値 （所定の下流側目 標値） Voxsrefを決定する。 この下流側目標値 Voxsrefは、 例えば、 内燃機関 1 0 の暧機終了後においては、 特殊な場合を除き理論空燃比に対応する値である 0. 5 (V) に設定されている （図 4を参照。 ） 。 また、 本例では、 下流側目標値 Vo xsreiは、 同下流側目標値 Voxsrefに対応する下流側目標空燃比が上述した上流側 目標空燃比 abyfr(k)と常時一致するように設定される。
出力偏差量算出手段 A 7は、 下記（2)式に基づいて、 下流側目標値設定手段 A 6により設定されている現時点 （具体的には、 今回の Fi(k)の噴射指示開始時点 ) での下流側目標値 Voxsrefから同現時点での下流側空燃比センサ 67の出力値 V oxsを減じることにより、 出力偏差量 DVoxsを求める。
DVoxs = Voxsref-Voxs … (2) ローパスフィルタ A 8は、 その特性をラプラス演算子 sを用いて表した下記（3) 式に示すように、 一次のフィルタである。 下記（3)式において、 て 1は時定数であ る。 ローパスフィルタ A 8は、 周波数 （lZr l) 以上の高周波数成分が通過す ることを実質的に禁止する。 ローパスフィルタ Α8は、 前記出力偏差量算出手段 A 7により求められた前記出力偏差量 DVoxsの値を入力するとともに、 下記（3)式 に従って同出力偏差量 DVoxsの値を口一パスフィルタ処理した後の値であるロー パスフィル夕通過後出力偏差量 DVoxs lowを出力する。
1/ (1 + rl-s) · · · (3)
P I Dコントローラ A 9は、 口一パスフィルタ A 8の出力値である口一パスフ ィルタ通過後出力偏差量 DVoxslowを比例 ·積分 ·微分処理 （P I D処理） するこ とで、 下記（4)式に基づいてサブフィードバック補正量 DFisubを求める。
DF i sub = K -DVoxs 1 o +Ki - SDVoxs 1 ow+ Kd -DDVoxs 1 ow · · · (4) 上記（4)式において、 Kpは予め設定された比例ゲイン （比例定数） 、 Kiは予め 設定された積分ゲイン （積分定数） 、 Kdは予め設定された微分ゲイン （微分定数 ) である。 また、 SDVoxslowは口一パスフィルタ通過後出力偏差量 DVoxslowの時 間積分値であり、 DDVoxslowはローパスフィルタ通過後出力偏差量 DVoxslowの時 間微分値である。
このようにして、 本装置は、 下流側目標値 Voxsrefと下流側空燃比センサ 6 7 の出力値 Voxsとの偏差である出力偏差量 DVoxs (実際には、 口一パスフィルタ通 過後出力偏差量 DVoxs low) に基づいて、 サブフィードバック補正量 DFisubを求め
、 上記補正後指令基本燃料噴射量 Fbase(k)に同サブフィードバック補正量 DFisub を加えることで、 後述するメインフィードバック制御による（前記メインフィー ドバック補正量 DFimainによる）補正後指令基本燃料噴射量 Fbase(k)の補正とは独 立に同補正後指令基本燃料噴射量 Fbase(k)を補正する。 例えば、 機関の平均的な空燃比がリーンであるために下流側空燃比センサ 67 の出力値 Voxsが理論空燃比よりもリーンである空燃比に対応した値を示すと、 出 力偏差量算出手段 A 7により求められる出力偏差量 DVoxsが正の値となるので （ 図 4を参照。 ） 、 P I Dコントローラ A 9にて求められるサブフィ一ドバック補 正量 DFisubは正の値となる。 これにより、 指令最終燃料噴射量算出手段 A 5にて 求められる指令最終燃料噴射量 Fi (k)は補正後指令基本燃料噴射量 Fbase (k)より も大きくなつて、 機関の空燃比がリツチとなるように制御される。
反対に、 機関の平均的な空燃比がリッチであるために下流側空燃比センサ 6 7 の出力値 Voxsが理論空燃比よりもリツチである空燃比に対応した値を示すと、 出 力偏差量算出手段 A 7により求められる出力偏差量 DVoxsが負の値となるので、 P I Dコントローラ A 9にて求められるサブフィードバック補正量 DFisubは負の 値となる。 これにより、 指令最終燃料噴射量算出手段 A 5にて求められる指令最 終燃料噴射量 F i (k)は補正後指令基本燃料噴射量 Fbas e (k)よりも小さくなつて、 機関の空燃比がリーンとなるように制御される。
また、 P I Dコントローラ A9は積分項 Ki'SDVoxslowを含んでいるので、 定常 状態では出力偏差量 DVoxsがゼロになることが保証される。 換言すれば、 下流側 目標値 Voxsrefと下流側空燃比センサ 6 7の出力値 Voxsとの定常偏差がゼロにな る。 また、 定常状態では、 出力偏差量 DVoxsがゼロになることで比例項 Kp'DVoxsl ow、 微分項 Kd'DDVoxslowが共にゼロとなるから、 サブフィードバック補正量 DFi は積分項 Ki'SDVoxslowの値と等しくなる。 この値は、 下流側空燃比センサ 6 7の 出力値 Voxsと下流側目標値 Voxsrefとの偏差の時間積分値に基づく値である。
P I Dコントローラ A 9においてかかる積分処理が実行されることにより、 上 述した基本燃料噴射量の誤差が補償され得、 且つ、 定常状態において第 1触媒 5
3の下流の空燃比 （従って、 機関の空燃比） が前記下流側目標値 Voxsrefに対応 する下流側目標空燃比 （即ち、 理論空燃比） に収束し得る。 以上、 下流側目標値 設定手段 A6、 出力偏差量算出手段 A7、 口一パスフィルタ A8、 及び P I Dコ ントローラ A 9がサブフィードバック補正量算出手段に相当する。
くメインフィードバック制御〉
先に説明したように、 第 1触媒 53は上記酸素吸蔵機能を有している。 従って 、 第 1触媒 5 3の上流の排ガスの空燃比の変動における比較的周波数の高い （例 えば、 前記周波数 ( 1 / て 1 ) 以上の） 高周波数成分、 及び比較的周波数が低く て （例えば、 前記周波数 ( 1 Z て 1) 以下であって) 振幅 （理論空燃比からの偏 移量） が比較的小さい低周波数成分は第 1触媒 5 3が有する酸素吸蔵機能により 完全に吸収されることにより第 1触媒 5 3の下流の排ガスの空燃比の変動として 現れることはない。 従って、 例えば、 内燃機関 1 0が過渡運転状態にあって排ガ スの空燃比が前記周波数 （ l Z r l) 以上の高周波数で大きく変動するような場 合、 同空燃比の変動が下流側空燃比センサ 6 7の出力値 Voxsに現れないから、 同 周波数 （ l / τ ΐ) 以上の空燃比の変動に対する空燃比制御 （即ち、 過渡運転状 態における空燃比の急変に対する補償） はサブフィードバック制御により実行す ることができない。 従って、 過渡運転状態における空燃比の急変に対する補償を 確実に行うためには、 上流側空燃比センサ 6 6の出力値 vabyfsに基づいた空燃比 制御であるメインフィードバック制御を行う必要がある。
一方、 第 1触媒 5 3の上流の排ガスの空燃比の変動における比較的周波数が低 くて （例えば、 前記周波数 （1 Z て 1 ) 以下であって） 振幅が比較的大きい低周 波数成分は第 1触媒 5 3の酸素吸蔵機能では完全には吸収されず、 少し遅れて第 1触媒 5 3の下流の排ガスの空燃比の変動として現れる。 この結果、 上流側空燃 比センサ 6 6の出力値 vabyf sと下流側空燃比センサ 6 7の出力値 Voxsとが理論空 燃比に対して互いに逆方向に偏移した空燃比を示す値となる場合が存在する。 従 つて、 この場合、 メインフィードバック制御 （後述するメインフィードバック補 正量 DF imain) に基づく機関の空燃比制御とサブフィードバック制御 （従って、 前記サブフィードバック補正量 DFisub) に基づく機関の空燃比制御とを同時に行 うと、 2つの空燃比制御が互いに干渉することになるので良好な機関の空燃比制 御を行うことができない。
以上のことから、 上流側空燃比センサ 6 6の出力値 vabyf sの変動における各周 波数成分のうち第 1触媒 5 3の下流の空燃比の変動として現れ得る程度の周波数 成分である所定の周波数 （本例では、 周波数 （ 1 Z て 1) ) 以下の低周波数成分 をカットした後の同上流側空燃比センサ 6 6の出力値 vabyfsをメインフィードバ ック制御に使用すれば、 前記機関の空燃比制御の干渉が発生することを回避する ことができるとともに、 過渡運転状態における空燃比の急変に対する補償を確実 に行うことができる。
そこで、 本装置は、 前述の図 5に示したように、 Al 0〜A 1 6の各手段等を 含んで構成されている。 以下、 図 5を参照しながら各手段について説明していく くメインフィ一ドバック補正量の算出〉
先ず、 テーブル変換手段 A 1 0は、 上流側空燃比センサ 66の出力値 vabyfsと 、 先に説明した図 3に示した上流側空燃比センサ出力値 vabyfsと空燃比 AZFと の関係を規定したテーブルとに基づいて、 上流側空燃比センサ 66が検出する現 時点 （具体的には、 今回の Fi(k)の噴射指示開始時点） における今回の検出空燃 比 abyfs(k)を求める。
筒内吸入空気量遅延手段 A 1 1は、 筒内吸入空気量算出手段 A 1により吸気行 程毎に求められ RAM 73に記憶されている筒内吸入空気量 Mcのうち、 現時点か ら Nストローク （N回の吸気行程） 前に吸気行程を迎えた気筒の筒内吸入空気量 McをRAM73から読み出し、 これを筒内吸入空気量 Mc(k-N)として設定する。 筒内燃料供給量算出手段 A 1 2は、 筒内吸入空気量遅延手段 A 1 1により求め られた現時点から Nストロ一ク前の筒内吸入空気量 Mc(k-N)をテ一ブル変換手段 A 1 0により求められた今回の検出空燃比 abyis(k)で除することで、 現時点から Nストローク前の実際の筒内燃料供給量 Fc(k-N)を求める。 ここで、 前記値 Nは 、 内燃機関 1 0の排気量、 及び燃料室 2 5から上流側空燃比センサ 66までの距 離等により異なる値である。
このように、 現時点から Nストローク前の実際の筒内燃料供給量 Fc(k-N)を求 めるために、 現時点から Nストローク前の筒内吸入吸気量 Mc(k-N)を現時点にお ける今回の検出空燃比 abyfs(k)で除するのは、 燃焼室 25内で燃料された混合気 が上流側空燃比センサ 66に到達するまでには、 Nストロークに相当する時間 L 1を要しているからである。
目標筒内燃料供給量遅延手段 A 1 3は、 補正前指令基本燃料噴射量算出手段 A
3により吸気行程毎に求められ RAM 73に記憶されている目標筒内燃料供給量
Fcrのうち、 現時点から Nストローク前の目標筒内燃料供給量 Fcrを RAM 7 3か ら読み出し、 これを目標筒内燃料供給量 Fcr(k-N)として設定する。
筒内燃料供給量偏差算出手段 A 14は、 下記（5)式に基づいて、 目標筒内燃料 供給量遅延手段 A 1 3により設定された現時点から Nストローク前の目標筒内燃 料供給量 Fcr(k - N)から筒内燃料供給量算出手段 A 1 2により求められた現時点か ら Nストロ一ク前の実際の筒内燃料供給量 Fc(k-N)を減じることにより、 筒内燃 料供給量偏差 DFcを求める。 この筒内燃料供給量偏差 DFcは、 Nストローク前の時 点で筒内に供給された燃料の過不足分を表す量であって、 上流側空燃比センサ 6 6の出力値 vabyfsと上流側目標値 （上流側目標空燃比 abyfrが理論空燃比のとき は図 3に示す vstoich) との偏差に基づく値である。
DFc = Fcr(k-N)-Fc(k-N) · · · (5) ハイパスフィルタ A 1 5は、 その特性をラプラス演算子 sを用いて表した下記（ 6)式に示すように、 一次のフィルタである。 下記（6)式において、 て 1は上記ロー パスフィルタ A 8の時定数て 1と同一の時定数である。 ハイパスフィルタ A 1 5 は、 周波数 （ l Z r l) 以下の低周波数成分が通過することを実質的に禁止する
( 1 + r 1-s) •(6) ハイパスフィルタ A 1 5は、 前記筒内燃料供給量偏差算出手段 A 14により求 められた前記筒内燃料供給量偏差 DFcの値を入力するとともに、 上記（6)式に従つ て同筒内燃料供給量偏差 DFcの値をハイパスフィルタ処理した後の値であるハイ パスフィルタ通過後筒内燃料供給量偏差 DFchiを出力する。 従って、 ハイパスフ ィルタ通過後筒内燃料供給量偏差 DFchiは、 上流側空燃比センサ 66の出力値 vab yfsと上流側目標値との偏差に基づく値をハイパスフィルタ処理した後の値であ る。
P Iコントローラ A 1 6は、 ハイパスフィルタ A 1 5の出力値であるハイパス フィルタ通過後筒内燃料供給量偏差 DFchiを比例，積分処理 （P I処理） するこ とで、 下記（7)式に基づいて Nストローク前の燃料供給量の過不足 （における周 波数 （17て 1) 以上の高周波数成分のみの過不足） を補償するためのメインフ ィ一ドバック補正量 DFimainを求める。
DFimain= (Gphi -DFchi+Gihi -SDFchi) -KFB · · · (7) 上記（7)式において、 Gphiは予め設定された比例ゲイン （比例定数） 、 Gihiは 予め設定された積分ゲイン （積分定数） である。 SDFchiはハイパスフィルタ通過 後筒内燃料供給量偏差 DFchiの時間積分値である。 また、 係数 KFBは、 エンジン回 転速度 NE、 及び筒内吸入空気量 Mc等により可変とすることが好適であるが、 本例 では 「1」 としている。 係るメインフィードバック補正量 DFimainは、 先に述べ たように指令最終燃料噴射量算出手段 A 5により指令最終燃料噴射量 Fi (k)を求 める際に使用される。
このようにして、 本装置は、 メインフィードパック制御回路とサブフィードバ ック制御回路とを内燃機関 1 0に対して並列に接続している。 そして、 本装置は 、 上流側目標空燃比 abyfrに対応する上流側目標値と上流側空燃比センサ 66の 出力値 vabyfsとの偏差に基づく値をハイパスフィルタ処理した後の値であるハイ パスフィルタ通過後筒内燃料供給量偏差 DFchiに基づいて、 メインフィードバッ ク補正量 DFimainを求め、 上記補正後指令基本燃料噴射量 Fbaseに同メインフィー ドバック補正量 DFimainを加えることで、 上述したサブフィ一ドバック制御によ る（サブフィードパック補正量 DFisubによる）補正後指令基本燃料噴射量 Fbaseの 補正とは独立に同補正後指令基本燃料噴射量 Fbaseを補正する。
例えば、 機関の空燃比が急変してリーンとなると、 テーブル変換手段 A 1 0に て求められる今回の検出空燃比 abyfs(k)は上流側目標空燃比設定手段 A 2により 設定されている現時点から Nストローク前の上流側目標空燃比 abyfr (k-N)よりも リーンな値 （より大きな値） として求められる。 このため、 筒内燃料供給量算出 手段 A 1 2にて求められる実際の筒内燃料供給量 Fc(k-N)は目標筒内燃料供給量 遅延手段 A 1 3にて求められる目標筒内燃料供給量 Fcr(k- N)よりも小さい値とな り、 筒内燃料供給量偏差 DFcは大きい正の値として求められる。 また、 機関の空 燃比の急変によりこの筒内燃料供給量偏差 DFcを示す信号には前記周波数 （ 1 / τ 1) 以上の高周波数成分が存在するから、 ハイパスフィルタ A 1 5を通過した 後のノ、ィパスフィルタ通過後筒内燃料供給量偏差 DFchiも大きい正の値となる。 従って、 メインフィードバック補正量 DFimainが大きい正の値となる。 これによ り、 f旨令最終燃料噴射量算出手段 A 5にて求められる指令最終燃料噴射量 Fi (k) は、 補正後指令基本燃料噴射量 Fbaseよりも大きくなつて、 機関の空燃比がリツ チとなるように制御される。
反対に、 機関の空燃比が急変してリッチとなると、 今回の検出空燃比 abyfs(k) は現時点から Nストローク前の上流側目標空燃比 abyfr(K-N)よりもリツチな値 （ より J、さな値） として求められる。 このため、 実際の筒内燃料供給量 Fc(k- N)は 目標筒内燃料供給量 Fcr(k- N)よりも大きい値となり、 筒内燃料供給量偏差 DFcは 負の値として求められる。 また、 機関の空燃比の急変によりこの筒内燃料供給量 偏差 DFcを示す信号には前記周波数 ( 1/rl) 以上の高周波数成分が存在するか ら、 /、ィパスフィル夕通過後筒内燃料供給量偏差 DFchiも負の値となる。 従って 、 メインフィードバック補正量 DFimainが負の値となる。 これにより、 指令最終 燃料噴射量 Fi(k)は、 補正後指令基本燃料噴射量 Fbaseよりも小さくなつて、 機関 の空燃比がリーンとなるように制御される。 以上、 指令最終燃料噴射量算出手段 A 5、 テーブル変換手段 A 1 0、 筒内吸入空気量遅延手段 A 1 1、 筒内燃料供給 量算出手段 A 1 2、 目標筒内燃料供給量遅延手段 A 1 3、 筒内燃料供給量偏差算 出手段 A 14、 ハイパスフィルタ A 1 5、 及び P Iコントローラ A 1 6はメイン フィードバック制御手段の一部に相当する。
このようにして、 第 1触媒 5 3の下流の空燃比の変動として現れ得る程度の周 波数 （ 1 て 1) 以下の空燃比の変動に対する実質的な空燃比制御はサブフィー ドバック制御により確実に行われ得るとともに、 同周波数 （ 1Zて 1) 以下の低 周波数成分はハイパスフィル夕 A 1 5を通過し得ず P Iコントローラ A 16に入 力されないから前述した機関の空燃比制御の干渉が発生することを回避できる。 また、 機関の空燃比の変動 （従って、 上流側空燃比センサ 66の出力値 vabyfsの 変動） における前記周波数 （ ΙΖτΙ) 以上の高周波数成分はハイパスフィルタ
A 1 5を通過するから、 過渡運転状態における空燃比の急変に対する補償はメイ ンフィ一ドバック制御により迅速、 且つ確実に行われ得る。
く基本燃料噴射量補正係数の設定〉
先に説明したように、 前記 P I Dコントローラ A 9において積分処理が実行さ れることにより、 サブフィードバック制御において上述した基本燃料噴射量の誤 差力補償され得る。 しかしながら、 上述した第 1触媒 5 3の酸素吸蔵機能の影響 により機関の空燃比の変化は少し遅れて同第 1触媒 5 3の下流の排ガスの空燃比 の変化として現れるから、 上記基本燃料噴射量の誤差が急に増大する場合におい ては、 サブフィードバック制御のみでは同基本燃料噴射量の誤差を直ちに補償す ることができず、 その結果、 一時的にェミッションの排出量が増大する場合が発 生するという問題がある。
従って、 前記酸素吸蔵機能による遅れの影響がないメインフィードバック制御 においても上記基本燃料噴射量の誤差を直ちに補償できるように構成することが 必要である。 しかしながら、 ハイパスフィル夕処理は微分処理 （D処理） と同等 の機能を達成する処理であるから、 ハイパスフィルタ A 1 5通過後の値が P Iコ ントロ一ラ A 1 6の入力値とされている上記メインフィードバック制御において は、 実質的に積分処理が実行され得ない。 よって、 上記メインフィードバック制 御においては上記基本燃料噴射量の誤差が補償され得ない。
以上のことから、 メインフィードバック制御、 及びサブフィードバック制御に よる積分処理によることなく上記基本燃料噴射量の誤差を直ちに補償する必要が ある。 このためには、 指令最終燃料噴射量 Fiを決定する値のうちメインフィード バック補正量 DF imai n、 及びサブフィードパック補正量 DF i sub以外の値である補 正後指令基本燃料噴射量 Fbaseが、 機関に供給される混合気の実際の空燃比を目 標空燃比 abyf rとするために吸気行程を迎える気筒のィンジェクタ 3 9に噴射指 示すべき燃料噴射量 （以下、 「目標指令基本燃料噴射量 Fbase tj と称呼する。 ） と一致する （近づく） ように補正される必要がある。
そのためには、 図 5から理解できるように、 今回の上記補正前指令基本燃料噴 射量 Fbas eb (k)に上述した基本燃料噴射量補正係数設定手段 A 1 7により設定さ れる基本燃料噴射量補正係数 KFを乗じた値が上記目標指令基本燃料噴射量 Fbase t と一致する （近づく） ように同基本燃料噴射量補正係数 KFが設定される必要があ る。 以下、 基本燃料噴射量補正係数設定手段 A 1 7による係る基本燃料噴射量補 正係数 KFの設定方法について説明する。
一般に、 燃焼室内に吸入される筒内吸入空気量が等しいという仮定のもと、 燃 料噴射量と、 機関に供給される混合気の空燃比 （従って、 排ガスの空燃比） の積 は一定となる。 従って、 係る仮定のもとでは、 一般に、 上記指令最終燃料噴射量 Fiと、 上流側空燃比センサ 6 6による検出空燃比 abyfsの積は、 機関に供給され る混合気の実際の空燃比を今回の目標空燃比 abyfr(k)とするために必要な上記目 標指令基本燃料噴射量 Fbasetと、 目標空燃比 abyf r (k)の積に等しい、 という関係 が成立する。 従って、 目標指令基本燃料噴射量 Fbasetは、 一般に、 下記（8)式に 従って表すことができる。
Fbaset= (abyf s I abyfr (k)) · Fi · · · (8) ここで、 上述したように、 今回の補正前指令基本燃料噴射量 Fbaseb(k)に基本 燃料噴射量捕正係数 KFを乗じた値が上記（8)式に従って求められる目標指令基本 燃料噴射量 Fbasetと等しくなるように同補正係数 KFが設定されるから、 同補正係 数 KFは下記（9)式に従って設定することができる。
KF = Fbaset / Fbaseb(k) · · · (9) ところで、 燃料の噴射指示から、 同噴射指示により噴射された燃料の燃焼に基 づく排ガスの空燃比が上流側空燃比センサ 6 6の出力値 vabyfsとして現れるまで には、 上述した行程遅れ、 輸送遅れ、 及び応答遅れの和として表される遅れ時間 L 2が必要である。 換言すれば、 上流側空燃比センサ 6 6による検出空燃比 abyf sは、 遅れ時 Γ曰 L 2前に実行された燃料の噴射指示に基づいて発生した排ガスの 空燃比を表す値となる。
従って、 上記（8)式に従って目標指令基本燃料噴射量 Fbasetが計算される際、 検出空燃比 abyfsとして今回の検出空燃比 abyfs (1 が使用される一方で、 指令最 終燃料噴射量 Fiとしては、 現時点 （具体的には、 今回の Fi(k)の噴射指示開始時 点） から遅れ時間] L 2に相当する Mストローク （M回の吸気行程） 前に実行され た燃料の噴射指示に係わる指令最終燃料噴射量である現時点から Mストローク前 の指令最終燃料噴射量 F i (k-M)が使用されることが好ましい。
更には、 機関が過渡運転状態にある場合、 検出空燃比 abyf s、 指令最終燃料噴 射量 F i、 及び補正前指令基本燃料噴射量 Fbasebが別個独立に所定の周波数以上の 高周波数で大きく変動し得る。 このような場合、 上記（8)式、 及び上記（9)式に示 した関係が維持され得なくなる可能性がある。 従って、 係る高周波数の変動によ る影響をカットするためには、 今回の検出空燃比 abyf s (k)の値、 Mストローク前 の指令最終燃料噴射量 F i (K-M)の値、 及び今回の補正後指令基本燃料噴射量 Fbase b (k)の値にそれぞれ所定の口一パスフィルタ処理を施した後の各値を上記（8)式 、 或いは上記（9)式の計算に使用することが好適である。
また、 上述した行程遅れ、 及び輸送遅れに係る時間は、 エンジン回転速度 の 上昇に応じて短くなるとともに、 輸送遅れに係る時間は、 筒内吸入空気量 Mcの増 加に応じて短くなる傾向がある。 従って、 上記遅れ時間 L 2 (従って、 値 M) は 、 例えば、 エンジン回転速度 と、 筒内吸入空気量 Mc 0 と、 図 6にグラフによ り示した、 エンジン回転速度 NE及び筒内吸入空気量 Mcと、 ストローク数 Mとの関 係を規定するテーブル MapMと、 に基づいて求めることができる。
以上のことから、 基本燃料噴射量補正係数設定手段 A 1 7は、 その機能ブロッ ク図である図 7に示したように A 1 7 a〜A l 7 f の各手段等を含んで構成され ている。 ローバスフィルタ A 1 7 aは、 その特性をラプラス演算子 sを用いて表 した下記（10)式に示すように、 一次のフィルタである。 下記（10)式において、 て 2は時定数である。 ローパスフィルタ A 1 7 aは、 周波数 （1 / て 2) 以上の高周 波数成分が通過することを実質的に禁止する。
1 / ( 1 +て 2 ' s) · ' · (10) ローパスフィルタ A 1 7 aは、 テーブル変換手段 A 1 0により求められた今回 の検出空燃比 abyf s (k)の値を入力するとともに、 上記（10)式に従つて今回の検出 空燃比 abyf s (k)の値を口一パスフィルタ処理した後の値である口一パスフィルタ 通過後検出空燃比 abyf slowを出力する。
指令最終燃料噴射量遅延手段 A 1 7 bは、 ROM72に記憶されている上述し たテーブル MapMと、 現時点でのエンジン回転速度 NEと、 今回の筒内吸入空気量 Mc (k)と、 に基づいて値 Mを求める。 そして、 指令最終燃料噴射量遅延手段 A 1 7 bは、 指令最終燃料噴射量算出手段 A 5により吸気行程毎に求められ RAM 73 に記憶されている指令最終燃料噴射量 Fiのうち、 現時点から Mストローク （M回 の吸気行程） 前に吸気行程を迎えた気筒についての値を RAM 73から読み出し 、 これを指令最終燃料噴射量 Fi(k-M)として設定する。
ローパスフィルタ A 1 7 cは、 上述した口一パスフィルタ A 1 7 aと同一のフ ィル夕であって、 指令最終燃料噴射量遅延手段 A 1 7 bにより求められた指令最 終燃料噴射量 Fi(k- M)の値を入力するとともに、 上記（10)式に従って指令最終燃 料噴射量 Fi (k-M)の値を口一パスフィル夕処理した後の値である口一パスフィル 夕通過後指令最終燃料噴射量 Fi lowを出力する。
目標指令基本燃料噴射量算出手段 A 1 7 dは、 上記（8)に相当する下記（11)式 に従って、 口一パスフィルタ A 1 7 aの出力であるローパスフィルタ通過後検出 空燃比 abyf slowの値を今回の目標空燃比 abyf r(k)で除することで得られる値に口 —パスフィルタ A 1 7 cの出力である口一パスフィル夕通過後指令最終燃料噴射 量 Fi lowの値を乗じることで目標指令基本燃料噴射量 Fbasetを求める。
Fbaset= (abyfslow / abyf r (k)) · Fi low · · · (11) ローパスフィルタ A 1 7 eは、 上述した口一パスフィルタ A 1 7 aと同一のフ ィルタであって、 補正前指令基本燃料噴射量算出手段 A 3により求められた今回 の補正前指令基本燃料噴射量 Fbaseb(k)の値を入力するとともに、 上記（10)式に 従って今回の補正前指令基本燃料噴射量 Fbaseb(k)の値をローパスフィルタ処理 した後の値である口一パスフィルタ通過後補正前指令基本燃料噴射量 Fbaseblow を出力する。
基本燃料噴射量補正係数設定手段 A 1 7 f は、 上記（9)に相当する下記（12)式 に従って、 目標指令基本燃料噴射量算出手段 A 1 7 dにより求められた目標指令 基本燃料噴射量 Fbasetをローパスフ ルタ A 1 7 eの出力であるローパスフィル 夕通過後補正前指令基本燃料噴射量 Fbaseblowで除することで基本燃料噴射量補 正係数 KFを求める。
KF = Fbaset I Fbaseblow · · · (12) 以上、 基本燃料噴射量補正係数設定手段 A 1 7は、 燃料の噴射時点 （より具体 的には、 噴射指示が開始される時点） が到来する毎に、 A 1 7 a〜A l 7 f の各 手段等を利用して基本燃料噴射量補正係数 KFを設定する。 そして、 本装置は、 こ のようにして今回設定された基本燃料噴射量補正係数 KFを次回の補正前指令基本 燃料噴射量 Fbasebに乗じることで次回の補正前指令基本燃料噴射量 Fbasebを補正 していく （即ち、 次回の捕正後指令基本燃料噴射量 Fbaseを決定していく） 。 従 つて、 次回の補正後指令基本燃料噴射量 Fbaseが、 機関に供給される混合気の実 際の空燃比を目標空燃比 abyfrとするために噴射指示すべき燃料噴射量と一致す る （近づく） ように決定されていき、 この結果、 機関に供給される混合気の空燃 比が目標空燃比 abyfrに向けて制御されつつ基本燃料噴射量の誤差が迅速に補償 されていく。
く基本燃料噴射量補正係数の記憶処理〉
先に説明したように、 機関の暖機運転中、 及び上流側空燃比センサが故障して いる場合等、 即ち、 「上流側空燃比センサ 6 6の出力値 vabyfsが正常な値となら ない場合」 においては、 検出空燃比 abyfsが排ガスの空燃比を精度良く表す値と ならない。 このような場合、 検出空燃比 abyfsに基づく上記口一パスフィルタ通 過後検出空燃比 abyislowの値を使用して上記（11)式 （、 及び上記（12)式） に従つ て算出される基本燃料噴 I 量補正係数 KFの値も、 補正前指令基本燃料噴射量 Fbas eb(k)を、 目標指令基本燃料噴射量 Fbasetになるように精度良く補正するための 値とならない。 従って、 このような場合、 上記（11)式、 及び上記（12)式に従って 算出される基本燃料噴射量補正係数 KFは補正前指令基本燃料噴射量 Fbaseb (k)の 補正に使用されるべきでない。 ''
そこで、 本装置は、 「上流側空燃比センサ 6 6の出力値 vabyfsが正常な値とな る場合 （具体的には、 後述するメインフィードバック条件が成立する場合） 」 に 限り、 上記（11)式、 及び上記（12)式に従って計算された基本燃料噴射量補正係数 KFを使用して補正前 f旨令基本燃料噴射量 Fbaseb(k)を補正していくとともに、 同 計算された基本燃料噴射量補正係数 KFの値を逐次バックアツプ RAM 74に記憶 •更新していく。
この場合、 基本燃料噴射量の誤差量が筒内吸入空気量 Mcに応じて増大していく (従って、 基本燃料噴射量補正係数 KFの値が筒内吸入空気量 Mcに応じて増大して いく） 傾向があることを利用して、 本装置は、 図 8に示すように、 筒内吸入空気 量 Mcのとり得る範囲を複数の （本例では、 4つの） 分類に区分する。 そして、 本 装置は、 新たな基本燃料噴射量補正係数 KFを計算する毎に、 今回の筒内吸入空気 量 Mc(k)が属する分類を選択するとともに、 同選択された分類に対応する基本燃 料噴射量補正係数 KF (m) (m:l,2, 3, 4)の値を上記計算された新たな基本燃料噴射量 補正係数 KFの値に更新 ·記憶していく。
一方、 本装置は、 「上流側空燃比センサ 6 6の出力値 vabyisが正常な値となら ない場合 （具体的に W：、 後述するメインフィードバック条件が成立しない場合） 」 においては、 今回の筒内吸入空気量 Mc(k)が属する分類を選択するとともに、 バックアップ RAM 7 4に記憶されている基本燃料噴射量補正係数 KF (in) (m:l,2, 3, 4)のうち同選択された分類に対応する値を基本燃料噴射量補正係数記憶値 KFmo meryとして設定する。
そして、 上記（11)式、 及び上記（12)式に従って計算される基本燃料噴射量補正 係数 KFに代えて同基本燃料噴射量補正係数記憶値 KFmomeryを使用して補正前指令 基本燃料噴射量 Fbaseb(k)を補正していく。 これにより、 「上流側空燃比センサ 6 6の出力値 vabyfs;^正常な値とならない場合」 においても、 補正前指令基本燃 料噴射量 Fbaseb(k)を、 ある程度正確に目標指令基本燃料噴射量 FbaseUこ一致さ せていくことができ、 この結果、 基本燃料噴射量の誤差がある程度補償されてい く。 以上が、 本装置による機関の空燃比フィードバック制御の概要である。
(実際の作動）
次に、 上記空燃比制御装置の実際の作動について説明する。
く空燃比フィードパック制御〉 CPU7 1は、 09フローチャートにより示した燃料噴射量 Fiの計算、 及び燃 料噴射の指示を行うルーチンを、 各気筒のクランク角が各吸気上死点前の所定ク ランク角度 （例え【ま、 BTDC 9 0° CA) となる毎に、 繰り返し実行するよう になっている。 従って、 任意の気筒のクランク角度が前記所定クランク角度にな ると、 CPU 7 1 ステップ 90 0から処理を開始してステップ 90 5に進み、 エアフローメータ 6 1により計測された吸入空気流量 G aと、 エンジン回転速度 NEと、 上述したテーブル MapMcとに基づいて今回の吸気行程を迎える気筒 （以下 、 「燃料噴射気筒」 と云うこともある。 ） に吸入された今回の筒内吸入空気量 Mc (k)を推定 ·決定する。
次に、 CPU 7 1はステップ 9 1 0に進んで、 上記推定された筒内吸入空気量 Mc (k)を今回の目標空燃比 abyfr(k)で除した値を今回の補正前指令基本燃料噴射 量 Fbaseb(k)として決定する。 次いで、 C P U 7 1はステップ 9 1 5に進んで、 メインフィードバック条件が成立しているか否かを判定する。 ここで、 メインフ イードバック条件ま、 例えば、 機関の冷却水温 THWが第 1所定温度以上であって 、 上流側空燃比センサ 66が正常 （活性状態となっていることを含む。 ） であつ て、 機関の一回転当りの吸入空気量 （負荷） が所定値以下であるときに成立する 。 即ち、 メインフィードバック条件が成立することは、 上述した 「上流側空燃比 センサ 66の出力値 vabyfsが正常な値となる場合」 に対応する。
CPU 7 1は、 メインフィードバック条件が成立している場合、 ステップ 9 1 5にて 「Ye s」 と判定してステップ 9 20に進み、 上記補正前指令基本燃料噴 射量 Fbaseb(k)に、 後述するルーチンにて （前回の燃料噴射時点にて） 求められ ている最新の基本燃料噴射量補正係数 KFを乗じた値を補正後指令基本燃料噴射量 Fbaseとして設定する。
一方、 CPU7 1は、 メインフィードバック条件が成立していない場合、 ステ ップ 9 1 5にて 「N o」 と判定してステップ 92 5に進み、 上記補正前指令基本 燃料噴射量 Fbaseb(k)に、 バックアップ RAM 74に記憶されている基本燃料噴 射量補正係数 KF On) (m: 1, 2， 3， 4)のうち先のステップ 9 0 5にて決定された筒内吸 入空気量 Mc(k)の値から選択された筒内吸入空気量 KF (in)の値を基本燃料噴射量補 正係数記憶値 KFfflomeryとして設定する。 続いて、 CPU 7 1はステップ 930に 進み、 上記補正前指令基本燃料噴射量 Fbaseb(k)に、 ステップ 925にて設定し た基本燃料噴射量補正係数記憶値 KFmomeyを乗じた値を補正後指令基本燃料噴射 量 Fbaseとして設定する。
次に、 C PU 7 1はステップ 93 5に進み、 上記（1)式に従って、 上記求めた 補正後指令基本燃料噴射量 Fbaseに、 後述するルーチンにて （前回の燃料噴射時 点にて） 求められている最新のメインフィードバック補正量 DFimainと、 後述す るルーチンにて （前回の燃料噴射時点にて） 求められている最新のサブフィード バック補正量 DFisubとを加えた値を今回の指令最終燃料噴射量 Fi (k)として求め る。
そして、 CPU 7 1 はステップ 940に進んで、 上記指令最終燃料噴射量 Fi(k )の燃料の噴射指示を行う。 具体的には、 図示しないルーチンにより別途計算さ れている燃料噴射開^ ί台時期が到来すると、 CPU7 1は、 上記指令最終燃料噴射 量 F i (k)に応じた時間だけ燃料噴射気筒のインジェクタ 3 9を開弁する指示を同 インジェクタ 39に対して行うことで燃料が噴射される。 そして、 CPU 7 1は ステップ 99 5に進んで本ル一チンを一旦終了する。
以上により、 補正前指令基本燃料噴射量 Fbaseb(k)が上述した目標指令基本燃 料噴射量 Fbasetに一致するように補正されるとともに、 同補正された補正前指令 基本燃料噴射量 Fbaseb(k) (即ち、 補正後指令基本燃料噴射量 Fbase) がメインフ イードバック補正、 及びサブフィードバック補正された後の指令最終燃料噴射量 Fi(k)の燃料の噴射指示が燃料噴射気筒に対して噴射される。
(メインフィ一ドバック補正量の計算）
次に、 上記メインフィードバック制御において上記メインフィードバック補正 量 DFimainを算出する際の作動について説明すると、 C PU7 1は図 1 0にフロ 一チヤ一トにより示したルーチンを、 燃料噴射気筒について燃料噴射開始時期 （ 噴射指示開始時点） 力 s到来する毎に、 繰り返し実行するようになっている。 従つ て、 燃料噴射気筒について燃料噴射開始時期が到来すると、 CPU7 1はステツ プ 1 000から処理を開始し、 ステップ 1 0 0 5に進んでメインフィ一ドバック 条件が成立しているか否かを判定する。 このメインフィ一ドバック条件は、 先の ステツプ 9 1 5におけるメインフィードバック条件と同一である。 いま、 メインフィードバック条件が成立しているものとして説明を続けると、
C PU 7 1はステップ 1 00 5にて 「Y e s」 と判定してステップ 1 0 1 0に進 み、 現時点 （即ち、 噴射指示開始時点） の上流側空燃比センサ 66の出力値 vaby fsを図 3に示したテーブルに基づいて変換することにより、 今回の検出空燃比 ab yfs(k)を求める。
次に、 C PU 7 1はステップ 1 0 1 5に進み、 現時点から Nストローク （N回 の吸気行程） 前に吸気行程を迎えた気筒の吸入空気量である筒内吸入空気量 Mc( k-N)を前記求めた検出空燃比 abyf s (k)で除することにより、 現時点から Nスト口 ーク前の実際の筒内燃料供給量 Fc(k-N)を求める。
次いで、 CPU 7 1はステップ 1 02 0に進み、 現時点から Nストロ一ク前の 筒内吸入空気量 Mc (k-N)を現時点から Nストローク前の目標空燃比 abyf r (k-N)で 除することにより、 現時点から Nストローク前の目標筒内燃料供給量 Fc r (k-N)を 求める。
そして、 C PU 7 1はステップ 1 0 2 5に進んで、 上記（5)式に従って、 目標 筒内燃料供給量 Fcr (k-N)から筒内燃料供給量 Fc(k- N)を減じた値を筒内燃料供給 量偏差 DFcとして設定する。 つまり、 筒内燃料供給量偏差 DFcは、 Nストローク前 の時点で筒内に供給された燃料の過不足分を表す量となる。 次に、 CPU7 1は ステップ 1 03 0に進み、 前記筒内燃料供給量偏差 DFcをハイパスフィルタ A 1 5によりハイパスフィ レタ処理してハイパスフィルタ通過後筒内燃料供給量偏差 DFchiを取得する。
次いで、 CPU 7 1はステップ 1 0 3 5に進んで、 上記（7)式に基づくステツ プ 1 03 5内に示した式に従ってメインフィ一ドバック補正量 DFimainを求め、 続くステップ 1 040にてその時点におけるハイパスフィルタ通過後筒内燃料供 給量偏差 DFchiの積分値 SDFchiに前記ステップ 1 0 30にて求めたハイパスフィ ルタ通過後筒内燃料供給量偏差 DFchiを加えて、 新たなハイパスフィルタ通過後 筒内燃料供給量偏差の積分値 SDFchiを求めた後、 ステップ 1 0 9 5に進んで本ル 一チンを一旦終了する。
以上により、 メインフィ一ドバック補正量 DFimainが求められ、 このメインフ イードバック補正量 DFimainが前述した図 9のステップ 9 3 5により指令最終燃 料噴射量 F i (k)に反映されることで上述したメインフィードバック制御に基づく 機関の空燃比制御が実行される。
一方、 ステップ 1 00 5の判定時において、 メインフィードバック条件が不成 立であると、 CPU7 1は同ステップ 1 0 0 5にて 「No」 と判定してステップ 1 045に進んでメインフィードバック補正量 DFimainの値を 「0」 に設定し、 その後ステップ 1 09 5に進んで本ルーチンを一旦終了する。 このように、 メイ ンフィードバック条件が不成立であるときは、 メインフィードバック補正量 DFim ainを 「0」 としてメインフィー ドバック制御に基づく機関の空燃比の補正を行 わない。
(サブフィードパック補正量の計算）
次に、 上記サブフィードバック制御において上記サブフィードバック補正量 DF isubを算出する際の作動について説明すると、 C PU 7 1は図 1 1にフローチヤ —トにより示したルーチンを、 燃料噴射気筒について燃料噴射開始時期 （噴射指 示開始時点） が到来する毎に、 繰り返し実行するようになっている。 従って、 燃 料噴射気筒について燃料噴射開^!台時期が到来すると、 CPU 7 1はステップ 1 1 00から処理を開始し、 ステップ 1 1 0 5に進んでサブフィードバック制御条件 が成立しているか否かを判定する。 サブフィードバック制御条件は、 例えば、 前 述したステップ 9 1 5 (及び、 ステップ 1 0 0 5) でのメインフィードバック条 件に加え、 機関の冷却水温 THW; ^前記第 1所定温度よりも高い第 2所定温度以上 のときに成立する。
いま、 サブフィードバック制御条件が成立しているものとして説明を続けると 、 C PU 7 1はステップ 1 10 5にて ΓΥ e s J と判定してステツプ 1 1 1 0に 進み、 上記（2)式に従って、 下流側目標値 Voxsrefから現時点の下流側空燃比セン サ 67の出力値 Voxsを減じることにより、 出力偏差量 DVoxsを求める。
次に、 CPU 7 1はステップ 1 1 1 5に進んで、 前記出力偏差量 DVoxsを口一 パスフィルタ A 8により口一パスフィル夕処理して口一パスフィルタ通過後出力 偏差量 DVoxslowを取得し、 続くステップ 1 1 20にて、 下記（13)式に基づきロー パスフィルタ通過後出力偏差量 DVoxs lowの微分値 DDVoxs lowを求める。 DDVoxslow= (DVoxslow-DVoxslo D/Δ t …（13) 上記（13)式において、 DVoxs lowlは前回の本ルーチン実行時において後述する ステップ 1 1 35にて設定 （更新） されたローパスフィルタ通過後出力偏差量 DV oxslowの前回値である。 また、 Δ tは本ルーチンが前回実行された時点から今回 実行された時間までの時間である。
次いで、 C P U 7 1はステップ 1 1 2 5に進み、 上記（4)式に従って、 サブフ ィ一ドバック補正量 DFisubを求めた後、 ステップ 1 1 30に進んで、 その時点に おけるローパスフィルタ通過後出力偏差量の積分値 SDVoxs lowに上記ステップ 1 1 1 5にて求めたローパスフィルタ通過後出力偏差量 DVoxslowを加えて、 新たな ローパスフィル夕通過後出力偏差量の積分値 SDVoxs lowを求め、 続くステップ 1 1 35にて、 上記ステップ 1 1 1 5にて求めたローパスフィルタ通過後出力偏差 量 DVoxs lowをローパスフィルタ通過後出力偏差量 DVoxs lowの前回値 DVoxs lowlと して設定した後、 ステップ 1 1 9 5に進んで本ル一チンを一旦終了する。
以上により、 サブフィード/ ック補正量 DFisubが求められ、 このサブフィード バック補正量 DF i subが前述した図 9のステップ 93 5により指令最終燃料噴射量 Fi(k)に反映されることで上逾したサブフィードバック制御に基づく機関の空燃 比制御が実行される。
一方、 ステップ 1 1 0 5の半 U定時において、 サブフィードバック制御条件が不 成立であると、 CPU7 1は同ステップ 1 1 0 5にて 「No」 と判定してステツ プ 1 140に進んでサブフィードバック補正量 DFisubの値を 「0」 に設定し、 そ の後、 ステップ 1 1 95に進んで本ルーチンを一旦終了する。 このように、 サブ フィードバック制御条件が不成立であるときは、 サブフィードバック補正量 DF i s ubを 「0」 としてサブフィードバック制御に基づく機関の空燃比の補正を行わな い。
(基本燃料噴射量補正係数の計算、 及び記憶）
次に、 基本燃料噴射量補正係数 KFを算出する際の作動について説明すると、 C
PU 7 1は図 1 2にフローチヤ一トにより示したルーチンを、 燃料噴射気筒につ いて燃料噴射開始時期 （噴射 f旨示開始時点） が到来する毎に、 繰り返し実行する ようになつている。 従って、 燃料噴射気筒について燃料噴射開始時期が到来する と、 CPU 7 1はステップ 12 00から処理を開始し、 ステップ 120 5に進ん でメインフィードバック条件力 S成立しているか否かを判定し、 「No」 と判定す る場合、 ステップ 1 29 5に直ちに進んで本ル一チンを一旦終了する。 この場合 、 基本燃料噴射量補正係数 KFの計算、 及び同補正係数 KFの値のバックアップ RA M 74への記憶処理が実行されない。 このメインフィードバック条件は、 先のス テツプ 9 1 5 (及び、 ステップ 1 00 5) におけるメインフィードバック条件と 同一である。
いま、 メインフィードパック条件が成立しているものとして説明を続けると、 C PU 7 1はステップ 1 205にて 「Y e s」 と判定してステップ 1 2 1 0に進 み、 先の図 1 0のステップ 10 0 5にて求められている今回の検出空燃比 abyfs( k)をローパスフィルタ A 1 7 aによりローパスフィルタ処理してローパスフィル タ通過後検出空燃比 abyf slowを取得する。
次いで、 C PU 7 1はステ、ソプ 1 2 1 5に進んで、 現時点でのエンジン回転速 度 NEと、 先の図 9のステップ 9 0 5にて求めた今回の筒内吸入空気量 Mc(k)と、 図 6に示したテーブル MapMとに基づいて値 Mを求めるとともに、 現時点から Mス トローク前の指令最終燃料噴射量 Fi(k-M)をローパスフィルタ A 1 7 cにより口 一パスフィル夕処理してロー /、°スフィルタ通過後指令最終燃料噴射量 Fi lowを取 得する。
続いて、 C PU 7 1はステソプ 1220に進んで、 先の図 9のステップ 9 1 0 にて求められている今回の補正前指令基本燃料噴射量 Fbaseb (k)をローパスフィ ルタ A 1 7 eにより口一パスフィルタ処理して口一パスフィルタ通過後補正前指 令基本燃料噴射量 Fbaseblowを ¾得する。
次に、 C P U 7 1はステップ 1 22 5に進み、 上記取得されたローパスフィル タ通過後検出空燃比 abyfslowと、 上記取得されたローパスフィルタ通過後指令最 終燃料噴射量 Filowと、 先の 09のステップ 9 1 0にて使用した今回の目標空燃 比 abyfr(k)と、 上記（11)式とに基づいて目標指令基本燃料噴射量 Fbasetを求め、 続くステップ 1 2 30にて、 上記目標指令基本燃料噴射量 Fbasetと、 上記取得さ れたローパスフィルタ通過後補正前指令基本燃料噴射量 Fbaseblowと、 上記（12) 式とに基づいて基本燃料噴射量補正係数 KFを求める。
そして、 C PU 7 1はステップ 1 2 3 5に進んで、 図 9のステップ 9 0 5にて 決定されている筒内吸入空気量 Mc (k)の値に応じて選択される KF (m) (in： 1〜 4)の値 を上記求めた基本燃料噴射量捕正係数 KFの値に更新し、 同更新した KF On)の値を バックアップ RAM 74の対応するメモリに記憶した後、 ステップ 1 2 9 5に進 んで本ル一チンを一旦終了する。
これにより、 メインフィードバック条件が成立している場合において、 燃料噴 射気筒について燃料噴射開始時期が到来する毎に、 基本燃料噴射量補正係数 の 計算 （更新） 、 及ぴ同補正係数 KFの値のバックアップ RAM 74への記憶処理が 実行されていく。 そして、 この基本燃料噴射量補正係数 KFが次回の燃料噴射気筒 について実行される前述した図 9のルーチンのステップ 9 2 0にて使用されるこ とで次回の補正前指令基本燃料噴射量 Fbasebが今回計算した基本燃料噴射量補正 係数 KFに従って補正されていく。
以上、 説明したように、 本発明による内燃機関の空燃比制御装置の実施形態に よれば、 燃焼室内に吸入される筒内吸入空気量が等しいという仮定のもと、 指令 最終燃料噴射量 Fi (実際には、 Fi (K- M)) と、 上流側空燃比センサ 6 6による検 出空燃比 abyf s (k)の積は、 機関に供給される混合気の実際の空燃比を目標空燃比 abyfr(k)とするために必要な目標指令基本燃料噴射量 Fbasetと、 目標空燃比 abyf r (k)の積に等しい、 という関係から目標指令基本燃料噴射量 Fbaset (= (abyfs (k) /abyfr(k)) · Fi (k- M))を求め、 同求めた目標指令基本燃料噴射量 Fbasetを補正前 指令基本燃料噴射量 Fbaseb(k)で除することで基本燃料噴射量補正係数 KF(=Fbas et/Fbaseb(k))を求める （実際には、 口一パスフィル夕処理が併せて実行される ) D
そして、 この基本燃料噴射量補正係数 KFを次回の補正前指令基本燃料噴射量 Fb asebに乗じることで次回の補正前指令基本燃料噴射量 Fbasebを補正していく （即 ち、 次回の補正後指令基本燃料噴射量 Fbaseを決定していく） 。 従って、 次回の 補正後指令基本燃料噴射量 Fbaseが、 機関に供給される混合気の実際の空燃比を 目標空燃比 abyfrとするために噴射指示すべき燃料噴射量と一致する （近づく） ように決定されていき、 この結果、 機関に供給される混合気の空燃比が目標空燃 比 abyfrに向けて制御されつつ基本燃料噴射量の誤差が迅速に補償されていく。 本発明は上記各実施形態に限定されることはなく、 本発明の範囲内において種 々の変形例を採用することができる。 例えば、 上記各実施形態においては、 図 7
(図 1 2のステップ 12 1 0〜 122 0) に示すように、 検出空燃比 abyf s (k)、 指令最終燃料噴射量 Fi (k-M)、 及び補正前指令基本燃料噴射量 Fbaseb (k)を口一パ スフィルタによりそれぞれ口一パスフィルタ処理した後の各値を用いて基本燃料 噴射量補正係数 KFを求めているが、 検出空燃比 abyfs(k)、 指令最終燃料噴射量 Fi (k-M)、 及び補正前指令基本燃料噴射量 Fbaseb (k)の各値そのものから口一パスフ ィルタ処理前基本燃料噴射量補正係数 KFb(= (abyfs(k) · Fi (k-M)) /(abyfr (k) - F baseb(k)))を求め、 同ローパスフィ レタ処理前基本燃料噴射量補正係数 KFbを口 —パスフィルタによりローパスフィ レタ処理することで基本燃料噴射量補正係数 KFを求めるように構成してもよい。
また、 上記実施形態においては、 基本燃料噴射量補正係数 KFを求める際に使用 される現時点から Mストローク前の 旨令最終燃料噴射量 Fi (k-M)についての値 M
(遅れ時間に相当する値） を、 エンジン回転速度 NEと、 筒内吸入空気量 Mc(k)と 、 図 6に示すテーブル MapMcとに基づいて求めているが、 値 Mを所定の一定値と してもよい。
また、 上記実施形態においては、 図 7に示すように、 今回の検出空燃比 abyf s( k)、 現時点から Mストローク前の指令最終燃料噴射量 Fi(k- M)、 今回の目標空燃 比 abyf r (k)、 及び今回の補正前指令基本燃料噴射量 Fbaseb (k)に基づいて基本燃 料噴射量補正係数 KFを求めているが、 今回の検出空燃比 abyfs(k)、 現時点から M ストローク前の指令最終燃料噴射量 Fi (k-M) , 現時点から Μストローク前の目標 空燃比 abyfr(k-M)、 及び現時点から Mストローク前の補正前指令基本燃料噴射量 Fbaseb (k-M)に基づいて基本燃料噴射量補正係数 KFを求めるように構成してもよ い。
また、 上記実施形態においては、 メインフィードバック制御において、 現時点 から Nストロ一ク前の目標筒内燃料供 ¾5合量 Fcr(k-N)から現時点から Nストローク 前の実際の筒内燃料供給量 Fc (k-N)を減じた値である筒内燃料供給量偏差 DFcに基 づいてメインフィードバック補正量 DFimainを求めているが、 上流側空燃比セン サ 6 6による今回の検出空燃比 abyf s(k)から現時点から Nストローク前の目標空 燃比 abyf r(k-N)を減じた値に基づいてメインフィードバック補正量 DFimainを求 めるように構成してもよい。

Claims

1 . 内燃機関の排気通路に配設された独媒と、
前記触媒よりも上流の前記排気通路に配設された上流側空燃比センサと、 前記触媒よりも下流の前記排気通路に配設された下流側空燃比センサと、 指示に応じて燃料を噴射する燃料噴 手段と、
を備えた内燃機関に適用される内燃機関の空燃比制御装置であって、 前記内燃機関の運転状態に基づいて插定される筒内吸入空気量から目標空燃比 を得るための燃料量を指令基本燃料噴 量として取得する指令基本燃料噴射量取 得手段と、
前記上流側空燃比センサの出力値と所定の上流側目標値との差に基づく値を所 定のハイパスフィル夕処理した後の値、 又は、 前記上流側空燃比センサの出力値 を所定のハイパスフィル夕処理した後の値、 に基づいてメインフィードバック補 正量を算出するメインフィードバック捕正量算出手段と、
前記下流側空燃比センサの出力値と所定の下流側目標値とに基づいてサブフィ 一ドバック補正量を算出するサブフィードバック補正量算出手段と、
前記指令基本燃料噴射量の燃料の噴射指示を受けたときに前記燃料噴射手段が 実際に噴射する燃料量が前記機関に供給される混合気の実際の空燃比を前記目標 空燃比とするために必要な量となるよう に、 同指令基本燃料噴射量を補正する指 令基本燃料噴射量補正手段と、
前記補正された指令基本燃料噴射量を前記メインフィードバック補正量と前記 サブフィードバック補正量とで補正する ことで指令最終燃料噴射量を算出する指 令最終燃料噴射量算出手段と、
前記指令最終燃料噴射量の燃料の噴射 ί旨示を前記燃料噴射手段に対して行うこ とで前記機関に供給される混合気の空燃比をフィードバック制御する空燃比制御 手段と、
を備えた内燃機関の空燃比制御装置。
2 . 請求の範囲 1に記載の内燃機関の空燃比制御装置において、 前記指令基本燃料噴射量補正手段は、
前記上流側空燃比センサの出力値と、 前記 ί旨令最終燃料噴射量と、 前記目標空 燃比と、 前記指令基本燃料噴射量とに基づいて指令基本燃料噴射量補正用のパラ メータ値を算出するとともに、 同パラメータ値を用いて同指令基本燃料噴射量を 補正するように構成された内燃機関の空燃比 mi御装置。
3 . 請求の範囲 2に記載の内燃機関の空燃比帝 U御装置において、
前記指令基本燃料噴射量補正手段により算出される前記指令基本燃料噴射量補 正用のパラメータ値には所定のローパスフィフレタ処理がなされている内燃機関の 空燃比制御装置。
4 . 請求の範囲 2又は請求の範囲 3に記載の内燃機関の空燃比制御装置であって 燃料の噴射指示から、 同噴射指示により噴射された燃料の燃焼に基づく排ガス の空燃比が前記上流側空燃比センサの出力値として現れるまでの遅れ時間を取得 する遅れ時間取得手段を更に備え、
前記指令基本燃料噴射量補正手段は、
前記指令基本燃料噴射量補正用のパラメータ値を算出する際、 少なくとも前記 指令最終燃料噴射量として前記遅れ時間だけ前の時点での噴射指示に係わる値を 使用するように構成された内燃機関の空燃比 』御装置。
5 . 請求の範囲 4に記載の内燃機関の空燃比串 «御装置において、
前記遅れ時間取得手段は、
前記内燃機関の運転状態に応じて前記遅れ時間を変更するように構成された内 燃機関の空燃比制御装置。
6 . 請求の範囲 2乃至請求の範囲 5の何れか一つに記載の内燃機関の空燃比制御 装置であって、
前記指令基本燃料噴射量補正手段により算出された前記指令基本燃料噴射量補 正用のパラメータ値を記憶する記憶手段を更に備えた内燃機関の空燃比制御装置
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