JP2007247574A - Air-fuel ratio control device for internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
【課題】触媒下流の起電力式の酸素濃度センサの出力値と目標空燃比相当値との偏差の時間積分値に基づいて空燃比をフィードバック制御する空燃比制御装置において、筒内吸入空気量にかかわらず時間積分値の変動幅を略一定に維持することができるものの提供。
【解決手段】この装置は、目標空燃比相当値Voxsrefから触媒下流の酸素濃度センサの出力値Voxsを減じた値である偏差DVoxsと筒内吸入空気量に相当する負荷率KLとに基づく値(DVoxs・(KL/100)・Kga)を燃料噴射と同期して積算して偏差DVoxsの時間積分値SDVoxs(=Σ(DVoxs・(KL/100)・Kga))を更新していく(ステップ1360を参照)。時間積分値SDVoxsが反映されるサブフィードバック補正量Vafsfbに基づいて空燃比フィードバック制御が実行される。これにより、負荷率KLが小さいほど、時間積分値SDVoxsの一更新当たりの変化量が小さくされて時間積分値SDVoxsの変化速度が小さくされる。
【選択図】図13In an air-fuel ratio control apparatus that feedback-controls an air-fuel ratio based on a time integral value of a deviation between an output value of an electromotive force type oxygen concentration sensor downstream of a catalyst and a target air-fuel ratio equivalent value, an in-cylinder intake air amount is controlled. Regardless of the provision of what can keep the fluctuation range of the time integral value almost constant.
This device is based on a deviation DVoxs, which is a value obtained by subtracting an output value Voxs of an oxygen concentration sensor downstream of the catalyst from a target air-fuel ratio equivalent value Voxsref, and a load factor KL corresponding to the in-cylinder intake air amount ( DVoxs · (KL / 100) · Kga) is integrated in synchronism with fuel injection, and the time integration value SDVoxs (= Σ (DVoxs · (KL / 100) · Kga)) of the deviation DVoxs is updated (step 1360). See). Air-fuel ratio feedback control is executed based on the sub-feedback correction amount Vafsfb that reflects the time integration value SDVoxs. Thereby, the smaller the load factor KL, the smaller the change amount per update of the time integration value SDVoxs, and the change speed of the time integration value SDVoxs is reduced.
[Selection] Figure 13
Description
本発明は、内燃機関の排気通路に配設された触媒の下流に設けられた起電力式の酸素濃度センサの出力値に基づいて触媒に流入するガス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。 The present invention relates to an internal combustion engine that performs feedback control of an air-fuel ratio of gas flowing into a catalyst based on an output value of an electromotive force type oxygen concentration sensor provided downstream of the catalyst disposed in an exhaust passage of the internal combustion engine. The present invention relates to a fuel ratio control device.
従来より、この種の空燃比制御装置が広く知られている。例えば、特許文献1に記載の空燃比制御装置(排気浄化装置)では、内燃機関の排気通路に配設された酸素吸蔵機能を有する触媒(三元触媒)の下流に起電力式の酸素濃度センサが設けられている。この酸素濃度センサの出力値と目標空燃比(=理論空燃比)に相当する値(目標空燃比相当値)との偏差(=目標空燃比相当値−酸素濃度センサ出力値)を比例・積分・微分処理(PID処理)してフィードバック補正値が算出される。そして、このフィードバック補正値に基づいて燃料噴射量が補正されることで内燃機関に供給する混合気の空燃比(従って、触媒に流入するガスの空燃比、以下、単に「空燃比」とも称呼する。)が目標空燃比に一致するようにフィードバック制御されるようになっている。
上記フィードバック補正値には、積分項(I項)の値、即ち、上記酸素濃度センサの出力値と目標空燃比相当値との偏差を所定期間の経過毎に積算して更新されていく時間積分値にゲインを乗じた値が含まれている。これにより、エアフローメータの出力特性のばらつき、インジェクタの噴射特性のばらつき等に起因して、実際の燃料噴射量と空燃比を目標空燃比に一致させるために必要な燃料噴射量との差(以下、「燃料噴射量の誤差」と称呼する。)が発生していても、上述したフィードバック制御の実行により、燃料噴射量の誤差が上記時間積分値(従って、積分項の値)により補償され得、この結果、空燃比を目標空燃比に一致させることができる。 The feedback correction value is a time integral that is updated by integrating the value of the integral term (I term), that is, the deviation between the output value of the oxygen concentration sensor and the target air-fuel ratio equivalent value every elapse of a predetermined period. The value is multiplied by the gain. As a result, the difference between the actual fuel injection amount and the fuel injection amount required to make the air-fuel ratio coincide with the target air-fuel ratio due to variations in the output characteristics of the air flow meter, the injection characteristics of the injector, etc. In this case, the error in the fuel injection amount can be compensated by the time integral value (and hence the value of the integral term) by executing the feedback control described above. As a result, the air-fuel ratio can be matched with the target air-fuel ratio.
ところで、上記起電力式の酸素濃度センサの出力値は、一旦リッチを示す値(最大値)になると、その後において触媒から比較的多量のNOxが流出してくるまで同リッチを示す値に維持され触媒から比較的多量のNOxが流出してきた時点でリーンを示す値(最小値)に切り換わる特性を有する。同様に、上記起電力式の酸素濃度センサの出力値は、一旦リーンを示す値になると、その後において触媒から比較的多量の未燃HC,COが流出してくるまで同リーンを示す値に維持され触媒から比較的多量の未燃HC,COが流出してきた時点でリッチを示す値に切り換わる特性を有する。 By the way, once the output value of the electromotive force type oxygen concentration sensor reaches a value indicating the rich (maximum value), it is maintained at the value indicating the rich until a relatively large amount of NOx flows out from the catalyst thereafter. When a relatively large amount of NOx flows out from the catalyst, it has a characteristic of switching to a value indicating a lean value (minimum value). Similarly, once the output value of the electromotive force type oxygen concentration sensor becomes a value indicating lean, the output value is maintained until a relatively large amount of unburned HC and CO flows from the catalyst thereafter. In addition, when a relatively large amount of unburned HC and CO flows out from the catalyst, it has a characteristic of switching to a value indicating richness.
また、係る空燃比制御装置においては、上記酸素濃度センサの出力値がリッチを示す値に維持されている間、酸素濃度センサの出力値と目標空燃比相当値との偏差(=目標空燃比相当値−酸素濃度センサ出力値)が空燃比をリーン側へ補正するための値に維持されて空燃比が理論空燃比よりもリーンな空燃比に維持される。以下、このような制御を「空燃比リーン制御」と称呼する。この空燃比リーン制御により触媒にNOxが継続的に流入しても、触媒の酸素吸蔵機能により触媒内に吸蔵される酸素の量(酸素吸蔵量)が増大して最大量(最大酸素吸蔵量)、或いは最大酸素吸蔵量近傍に達するまで触媒から比較的多量のNOxが流出することはない。 In the air-fuel ratio control apparatus, the difference between the output value of the oxygen concentration sensor and the target air-fuel ratio equivalent value (= the target air-fuel ratio equivalent value) while the output value of the oxygen concentration sensor is maintained at a rich value. Value−oxygen concentration sensor output value) is maintained at a value for correcting the air-fuel ratio to the lean side, and the air-fuel ratio is maintained at a lean air-fuel ratio than the stoichiometric air-fuel ratio. Hereinafter, such control is referred to as “air-fuel ratio lean control”. Even if NOx continuously flows into the catalyst by this air-fuel ratio lean control, the amount of oxygen stored in the catalyst (oxygen storage amount) is increased by the oxygen storage function of the catalyst, and the maximum amount (maximum oxygen storage amount). Alternatively, a relatively large amount of NOx does not flow out from the catalyst until the vicinity of the maximum oxygen storage amount is reached.
一方、酸素濃度センサの出力値がリーンを示す値に維持されている間、酸素濃度センサの出力値と目標空燃比相当値との偏差が空燃比をリッチ側へ補正するための値に維持されて空燃比が理論空燃比よりもリッチな空燃比に維持される。以下、このような制御を「空燃比リッチ制御」と称呼する。この空燃比リッチ制御により、触媒に未燃HC,COが継続的に流入しても、触媒の酸素吸蔵機能により触媒の酸素吸蔵量が減少して「0」、或いは「0」近傍になるまで触媒から比較的多量の未燃HC,COが流出することはない。 On the other hand, while the output value of the oxygen concentration sensor is maintained at a value indicating lean, the deviation between the output value of the oxygen concentration sensor and the target air-fuel ratio equivalent value is maintained at a value for correcting the air-fuel ratio to the rich side. Thus, the air-fuel ratio is maintained at a richer air-fuel ratio than the stoichiometric air-fuel ratio. Hereinafter, such control is referred to as “air-fuel ratio rich control”. By this air-fuel ratio rich control, even if unburned HC and CO continuously flow into the catalyst, the oxygen storage capacity of the catalyst decreases by the oxygen storage function of the catalyst until it becomes “0” or near “0”. A relatively large amount of unburned HC and CO does not flow out from the catalyst.
以上のことから、上述したフィードバック制御の実行により、酸素濃度センサの出力値は、空燃比リーン制御により増大する触媒の酸素吸蔵量が「0」から最大酸素吸蔵量に達するまでの期間に亘ってリッチを示す値(一定値)に維持され、触媒の酸素吸蔵量が最大酸素吸蔵量に達するとリーンを示す値に切り換わる。その後、酸素濃度センサの出力値は、空燃比リッチ制御により減少する触媒の酸素吸蔵量が最大酸素吸蔵量から「0」に達するまでの期間に亘ってリーンを示す値(一定値)に維持され、触媒の酸素吸蔵量が「0」に達するとリッチを示す値に切り換わる。 From the above, by the execution of the feedback control described above, the output value of the oxygen concentration sensor is maintained over the period from when the oxygen storage amount of the catalyst, which is increased by the air-fuel ratio lean control, reaches the maximum oxygen storage amount from “0”. When the oxygen storage amount of the catalyst reaches the maximum oxygen storage amount, the value is changed to a value indicating lean. Thereafter, the output value of the oxygen concentration sensor is maintained at a value (a constant value) indicating lean over a period until the oxygen storage amount of the catalyst, which is decreased by the air-fuel ratio rich control, reaches “0” from the maximum oxygen storage amount. When the oxygen storage amount of the catalyst reaches “0”, it switches to a value indicating rich.
換言すれば、酸素濃度センサの出力値は、「0」と最大酸素吸蔵量との間を周期的に往復する触媒の酸素吸蔵量が「0」又は最大酸素吸蔵量に達する毎にリッチを示す値(最大値、一定値)又はリーンを示す値(最小値、一定値)に交互に切り換わりながら周期的に変動していく。以下、このように、酸素濃度センサの出力値が切り換わるタイミングの間隔を「一出力値維持期間」と称呼する。 In other words, the output value of the oxygen concentration sensor shows rich every time the oxygen storage amount of the catalyst that periodically reciprocates between “0” and the maximum oxygen storage amount reaches “0” or the maximum oxygen storage amount. The value fluctuates periodically while alternately switching to a value (maximum value, constant value) or a value indicating a lean value (minimum value, constant value). Hereinafter, the interval of the timing at which the output value of the oxygen concentration sensor switches is referred to as “one output value maintaining period”.
このように、酸素濃度センサの出力値が周期的に変動すると、上記時間積分値も周期的に変動する。即ち、酸素濃度センサの出力値がリーンを示す値(最小値、一定値)に維持されている期間では、酸素濃度センサの出力値と目標空燃比相当値(通常は、上記最大値と最小値の間の一定値)との偏差(=目標空燃比相当値−酸素濃度センサ出力値)が正の値に維持されるから時間積分値は増大していく。一方、酸素濃度センサの出力値がリッチを示す値(最大値、一定値)に維持されている期間では、酸素濃度センサの出力値と目標空燃比相当値との偏差が負の値に維持されるから時間積分値は減少していく。以上より、時間積分値は、一出力値維持期間の経過毎に増加又は減少に交互に転じながら周期的に変動する。 As described above, when the output value of the oxygen concentration sensor periodically varies, the time integral value also varies periodically. In other words, during the period in which the output value of the oxygen concentration sensor is maintained at a value indicating a lean value (minimum value, constant value), the output value of the oxygen concentration sensor and the target air-fuel ratio equivalent value (usually the above maximum value and minimum value) Since the deviation (= the target air / fuel ratio equivalent value−the oxygen concentration sensor output value) is maintained at a positive value, the time integral value increases. On the other hand, during a period in which the output value of the oxygen concentration sensor is maintained at a rich value (maximum value, constant value), the deviation between the output value of the oxygen concentration sensor and the target air-fuel ratio equivalent value is maintained at a negative value. Therefore, the time integral value decreases. As described above, the time integration value periodically varies while alternately increasing or decreasing every time one output value maintaining period elapses.
上記時間積分値が周期的に変動すると、同時間積分値(従って、上記積分項(I項)の値)に基づいて算出されるフィードバック補正値も周期的に変動し、この結果、フィードバック補正値によりフィードバック制御される空燃比も周期的に変動する(荒れる)。 When the time integral value periodically varies, the feedback correction value calculated based on the same time integral value (thus, the value of the integral term (I term)) also periodically varies. As a result, the feedback correction value As a result, the air-fuel ratio that is feedback-controlled also fluctuates (roughens) periodically.
このように、周期的に変動する時間積分値に基づくフィードバック制御により空燃比が周期的に変動する(荒れる)場合、あらゆる運転状態でフィードバック制御の安定性を保証するため等の観点から、機関の運転状態にかかわらず、時間積分値の変動に基づく空燃比の変動の幅(荒れ幅)を略一定に維持することが望ましい。このためには、機関の運転状態にかかわらず、時間積分値の変動幅(即ち、一出力値維持期間中における時間積分値の最小値と最大値の差)を略一定に維持する必要がある。 As described above, when the air-fuel ratio periodically fluctuates (roughens) due to the feedback control based on the time integral value that fluctuates periodically, from the viewpoint of ensuring the stability of the feedback control in all operating states, etc. Regardless of the operating state, it is desirable to maintain the air-fuel ratio fluctuation width (roughness width) based on the fluctuation of the time integral value substantially constant. For this purpose, it is necessary to maintain the fluctuation range of the time integral value (that is, the difference between the minimum value and the maximum value of the time integral value during one output value maintaining period) substantially constant regardless of the operating state of the engine. .
ところで、通常、上記空燃比制御装置では、時間積分値は、上記偏差を一定時間の経過毎に積算して更新されていく場合と、上記偏差を燃料噴射タイミングが到来する毎に(燃料噴射と同期して)積算して更新されていく場合が多い。 By the way, in the air-fuel ratio control apparatus, the time integral value is normally updated by integrating the deviation every time a fixed time elapses, and every time the fuel injection timing arrives (the fuel injection and the deviation). In many cases, they are integrated and updated.
本発明者は、酸素濃度センサの出力値と目標空燃比相当値との偏差そのものを燃料噴射と同期して積算して時間積分値を更新していく場合において、上記「時間積分値の変動幅」は、機関の回転速度には依存しない一方で、一吸気行程にて燃焼室に吸入される空気量(以下、「筒内吸入空気量」と称呼する。)には大きく依存することを見出した。 In the case where the time integral value is updated by integrating the deviation itself between the output value of the oxygen concentration sensor and the target air-fuel ratio equivalent value in synchronism with the fuel injection, "" Does not depend on the engine speed, but greatly depends on the amount of air taken into the combustion chamber in one intake stroke (hereinafter referred to as "in-cylinder intake air amount"). It was.
より具体的には、本発明者は、筒内吸入空気量が小さいほど、一出力値維持期間が長くなることで時間積分値の変動幅が大きくなる傾向があることを見出した。これらの詳細については後述する。加えて、本発明者は、筒内吸入空気量にかかわらず時間積分値の変動幅を略一定に維持する手法を見出した。 More specifically, the present inventor has found that the smaller the in-cylinder intake air amount is, the longer the output value maintaining period tends to be, and thus the fluctuation range of the time integrated value tends to increase. Details of these will be described later. In addition, the present inventor has found a technique for maintaining the fluctuation range of the time integral value substantially constant regardless of the in-cylinder intake air amount.
本発明の目的は、触媒下流の起電力式の酸素濃度センサの出力値と目標空燃比相当値との偏差等に基づく値を燃料噴射間隔に応じた期間の経過毎に積算して更新されていく時間積分値に基づいて空燃比をフィードバック制御する空燃比制御装置において、筒内吸入空気量にかかわらず時間積分値の変動幅を略一定に維持することができるものを提供することにある。 An object of the present invention is to update a value based on a deviation or the like between an output value of an electromotive force type oxygen concentration sensor downstream of a catalyst and a target air-fuel ratio equivalent value at every passage of a period corresponding to a fuel injection interval. It is an object of the present invention to provide an air-fuel ratio control apparatus that feedback-controls an air-fuel ratio based on a time integral value that can maintain the fluctuation range of the time integral value substantially constant regardless of the in-cylinder intake air amount.
本発明に係る空燃比制御装置は、内燃機関の排気通路に配設された酸素吸蔵機能を有する触媒と、前記触媒よりも下流の前記排気通路に配設されて同触媒から流出するガスの空燃比に応じた値を出力する起電力式の酸素濃度センサと、前記内燃機関の燃焼室内に吸気行程にて吸入された空気量に相当する値である筒内吸入空気量相当値を取得する吸入空気量取得手段とを備えた内燃機関に適用される。 An air-fuel ratio control apparatus according to the present invention includes a catalyst having an oxygen storage function disposed in an exhaust passage of an internal combustion engine, and an empty space for gas flowing out from the catalyst disposed in the exhaust passage downstream of the catalyst. An electromotive force type oxygen concentration sensor that outputs a value corresponding to the fuel ratio, and an intake air amount that corresponds to the amount of air taken into the combustion chamber of the internal combustion engine during the intake stroke is acquired. The present invention is applied to an internal combustion engine provided with an air amount acquisition means.
ここにおいて、「筒内吸入空気量相当値」は、例えば、上記筒内吸入空気量そのもの、一吸気行程にて燃焼室に吸入し得る空気量の最大値に対する上記筒内吸入空気量の割合(「負荷率」とも称呼される)等であってこれらに限定されない。 Here, the “in-cylinder intake air amount equivalent value” is, for example, the ratio of the cylinder intake air amount to the maximum value of the amount of air that can be sucked into the combustion chamber in one intake stroke ( It is also referred to as “load factor”), and is not limited thereto.
本発明に係る空燃比制御装置は、前記酸素濃度センサの出力値と目標空燃比に相当する値(目標空燃比相当値)との相違に起因する値である相違起因値に基づく値を燃料噴射間隔に応じた期間の経過毎に積算して更新されていく時間積分値に少なくとも基づいて、前記触媒に流入するガスの空燃比を制御するためのフィードバック補正値を算出するフィードバック補正値算出手段と、前記フィードバック補正値に基づいて前記触媒に流入するガスの空燃比を前記目標空燃比に一致するようにフィードバック制御する空燃比制御手段とを備える。 The air-fuel ratio control apparatus according to the present invention performs fuel injection on a value based on a difference cause value that is a value resulting from a difference between an output value of the oxygen concentration sensor and a value corresponding to a target air-fuel ratio (target air-fuel ratio equivalent value) Feedback correction value calculating means for calculating a feedback correction value for controlling the air-fuel ratio of the gas flowing into the catalyst based at least on a time integral value that is integrated and updated every elapse of a period according to the interval; And air-fuel ratio control means for performing feedback control so that the air-fuel ratio of the gas flowing into the catalyst matches the target air-fuel ratio based on the feedback correction value.
ここにおいて、「相違起因値」とは、例えば、酸素濃度センサの出力値と目標空燃比相当値との差、酸素濃度センサによる検出空燃比と目標空燃比との差等であって、これらに限定されない。また、「燃料噴射間隔に応じた期間の経過毎に積算する」とは、例えば、「燃料噴射N回当たりにM回積算する(N,M:自然数)」等を意味していて、即ち、「クランク角度が所定角度だけ進行する毎に積算する」ことを意味している。 Here, the “difference caused value” is, for example, a difference between an output value of the oxygen concentration sensor and a target air-fuel ratio equivalent value, a difference between an air-fuel ratio detected by the oxygen concentration sensor and a target air-fuel ratio, and the like. It is not limited. Further, “accumulating every elapse of a period according to the fuel injection interval” means, for example, “accumulating M times per N times of fuel injection (N, M: natural number)” or the like. It means “accumulate every time the crank angle advances by a predetermined angle”.
本発明に係る空燃比制御装置の特徴は、前記フィードバック補正値算出手段が、前記筒内吸入空気量相当値に応じて、前記積算により更新されていく時間積分値の(時間に対する)変化速度を変更する変化速度変更手段を備えたことにある。この場合、前記変化速度変更手段は、前記筒内吸入空気量相当値が小さいほど前記時間積分値の(時間に対する)変化速度を小さくするように構成されることが好適である。 The air-fuel ratio control apparatus according to the present invention is characterized in that the feedback correction value calculation means determines a change rate (with respect to time) of a time integral value that is updated by the integration according to the in-cylinder intake air amount equivalent value. A change speed changing means for changing is provided. In this case, it is preferable that the change speed changing means is configured to decrease the change speed (with respect to time) of the time integral value as the in-cylinder intake air amount equivalent value decreases.
上述したように、一出力値維持期間中において増加、又は減少を続ける時間積分値における上記「時間積分値の変動幅」(即ち、一出力値維持期間中における時間積分値の最小値と最大値の差)は、筒内吸入空気量が小さいほど、一出力値維持期間が長くなることに起因して大きくなる傾向がある。 As described above, the “time integration value fluctuation range” in the time integration value that continues to increase or decrease during one output value maintenance period (that is, the minimum and maximum values of the time integration value during one output value maintenance period). ) Tends to increase as the in-cylinder intake air amount decreases, due to the longer one output value maintaining period.
他方、一出力値維持期間が一定である場合、時間積分値の変動幅は、時間積分値の(時間に対する)変化速度(増加速度、或いは減少速度)が小さいほど小さくなる。以上のことを考慮すると、上記構成によれば、筒内吸入空気量が小さいほど時間積分値の変化速度を小さくすることができ、この結果、筒内吸入空気量にかかわらず時間積分値の変動幅を略一定に維持することができる。 On the other hand, when the one output value maintaining period is constant, the fluctuation range of the time integral value becomes smaller as the change rate (increase rate or decrease rate) of the time integral value (with respect to time) becomes smaller. Considering the above, according to the above configuration, the smaller the in-cylinder intake air amount, the smaller the rate of change of the time integrated value, and as a result, the fluctuation of the time integrated value regardless of the in-cylinder intake air amount. The width can be maintained substantially constant.
この場合、前記変化速度変更手段は、前記筒内吸入空気量相当値に応じて前記時間積分値の一更新当たりの変化量を変更することで前記時間積分値の変化速度を変更するように構成されることが好適である。 In this case, the change speed changing means is configured to change the change speed of the time integral value by changing the change amount per update of the time integral value in accordance with the in-cylinder intake air amount equivalent value. It is preferred that
一般に、或る変数の時間積分値の変化速度は、同変数の一更新当たりの変化量を小さくするほど、或いは、同変数の更新間隔の時間を長くするほど、小さくなる。即ち、時間積分値の変化速度は、例えば、時間積分値の一更新当たりの変化量を小さくするほど小さくすることができる。従って、上記構成によれば、例えば、筒内吸入空気量が小さいほど、時間積分値の一更新当たりの変化量を小さくすることで、時間積分値の変化速度を小さくすることができる。 In general, the rate of change of the time integral value of a variable decreases as the amount of change per update of the variable decreases or as the update interval time of the variable increases. That is, the rate of change of the time integral value can be reduced, for example, as the amount of change per update of the time integral value is reduced. Therefore, according to the above configuration, for example, as the in-cylinder intake air amount decreases, the change amount per update of the time integral value can be reduced, so that the change rate of the time integral value can be reduced.
このように、時間積分値の変化速度を変更するために時間積分値の一更新当たりの変化量が変更される場合、前記フィードバック補正値算出手段は、前記相違起因値に基づく値として、前記相違起因値と、調整値とに基づいて得られる値を用いるとともに、前記変化速度変更手段は、前記筒内吸入空気量相当値に応じて前記調整値を変更することで前記時間積分値の一更新当たりの変化量を変更するように構成されることが好適である。ここにおいて、前記調整値は、例えば、前記相違起因値に乗じられる値であってもよいし、相違起因値に加算される値であってもよい。 Thus, when the amount of change per update of the time integral value is changed in order to change the rate of change of the time integral value, the feedback correction value calculation means uses the difference as a value based on the difference cause value. A value obtained based on the cause value and the adjustment value is used, and the change speed changing means updates the time integration value by changing the adjustment value in accordance with the in-cylinder intake air amount equivalent value. It is preferable to be configured to change the amount of change per hit. Here, the adjustment value may be, for example, a value multiplied by the difference cause value or a value added to the difference cause value.
これによれば、筒内吸入空気量に応じて調整値が変更されると、相違起因値に基づく値が変更される。この結果、相違起因値に基づく値の積算により更新されていく時間積分値の一更新当たりの変化量(従って、変化速度)も変更され得る。即ち、筒内吸入空気量に応じて調整値を変更することにより、筒内吸入空気量に応じて時間積分値の変化速度を簡易に変更することができる。 According to this, when the adjustment value is changed according to the in-cylinder intake air amount, the value based on the difference cause value is changed. As a result, the amount of change per update (accordingly, the rate of change) that is updated by integrating the values based on the difference-derived values can be changed. That is, by changing the adjustment value according to the in-cylinder intake air amount, the change rate of the time integral value can be easily changed according to the in-cylinder intake air amount.
或いは、上述したように、時間積分値の変化速度は、時間積分値の更新間隔の時間を長くすることによっても小さくすることができる。従って、前記変化速度変更手段は、前記筒内吸入空気量相当値に応じて前記時間積分値の更新間隔の時間を変更することで前記時間積分値の変化速度を変更するように構成されてもよい。これによっても、筒内吸入空気量に応じて時間積分値の更新間隔の時間を変更することにより、筒内吸入空気量に応じて時間積分値の変化速度を簡易に変更することができる。 Alternatively, as described above, the rate of change of the time integral value can be reduced by increasing the time of the time integral value update interval. Therefore, the change rate changing means may be configured to change the change rate of the time integral value by changing the time of the update interval of the time integral value according to the in-cylinder intake air amount equivalent value. Good. This also makes it possible to easily change the rate of change of the time integral value in accordance with the in-cylinder intake air amount by changing the time interval of the time integral value update interval in accordance with the in-cylinder intake air amount.
上記本発明に係る空燃比制御装置においては、前記内燃機関は、前記内燃機関の吸気通路から吸入される空気の流量である吸入空気流量を取得する吸入空気流量取得手段を備え、前記変化速度変更手段は、前記吸入空気流量が小さいほど前記時間積分値の変化速度を小さくするように構成されることが好適である。 In the air-fuel ratio control apparatus according to the present invention, the internal combustion engine includes intake air flow rate acquisition means for acquiring an intake air flow rate that is a flow rate of air sucked from an intake passage of the internal combustion engine, and the change speed change It is preferable that the means is configured to decrease the rate of change of the time integral value as the intake air flow rate decreases.
一般に、起電力式の酸素濃度センサ等の空燃比センサでは、排気通路を通過するガスの流量が非常に小さい場合、空燃比(具体的には、酸素濃度)の検出部に到達して反応し得る単位時間当たりのHC,COの分子数、或いはNOxの分子数が非常に少なくなる。このことに起因して、起電力式の酸素濃度センサが、検出されたガスの空燃比が理論空燃比よりもリッチであるにもかかわらずリーンを示す値を出力する等、空燃比に対応する値と大きく異なる値を出力する事態が発生し得る。 In general, in an air-fuel ratio sensor such as an electromotive force type oxygen concentration sensor, when the flow rate of gas passing through the exhaust passage is very small, it reaches the air-fuel ratio (specifically, oxygen concentration) detection unit and reacts. The number of molecules of HC and CO or the number of molecules of NOx per unit time obtained is very small. Due to this, the electromotive force type oxygen concentration sensor responds to the air-fuel ratio, for example, outputs a value indicating lean despite the air-fuel ratio of the detected gas being richer than the stoichiometric air-fuel ratio. A situation may occur in which a value greatly different from the value is output.
従って、排気通路を通過するガスの流量が非常に小さい場合、信頼性の低い酸素濃度センサの出力値に基づいて積極的に空燃比のフィードバック制御が行われるべきでない。従って、この場合、フィードバック補正値(従って、時間積分値)の変化速度が小さくされることが好適である。他方、排気通路を通過するガスの流量と上記吸入空気流量とは、略比例関係にある。 Therefore, when the flow rate of the gas passing through the exhaust passage is very small, the air-fuel ratio feedback control should not be positively performed based on the output value of the oxygen concentration sensor with low reliability. Therefore, in this case, it is preferable that the changing speed of the feedback correction value (and hence the time integration value) is reduced. On the other hand, the flow rate of the gas passing through the exhaust passage and the intake air flow rate are substantially proportional.
上記構成は、係る知見に基づくものである。これによれば、吸入空気流量が小さいほど(従って、排気通路を通過するガスの流量が小さいほど)、時間積分値の変化速度が小さくされ得る。従って、排気通路を通過するガスの流量が非常に小さい場合において信頼性の低い酸素濃度センサの出力値に基づいて積極的に空燃比のフィードバック制御が行われることが回避され得る。 The above configuration is based on such knowledge. According to this, the rate of change of the time integral value can be reduced as the intake air flow rate is smaller (therefore, the smaller the gas flow rate through the exhaust passage). Therefore, when the flow rate of the gas passing through the exhaust passage is very small, it can be avoided that the air-fuel ratio feedback control is positively performed based on the output value of the oxygen concentration sensor with low reliability.
上記本発明に係る空燃比制御装置においては、前記時間積分値が収束したか否かを判定する収束判定手段を備え、前記変化速度変更手段は、前記時間積分値が収束していないと判定されている間、前記時間積分値の変化速度の変更を行わないように構成されることが好適である。 The air-fuel ratio control apparatus according to the present invention includes a convergence determination unit that determines whether or not the time integration value has converged, and the change speed changing unit determines that the time integration value has not converged. It is preferable that the change rate of the time integration value is not changed during the operation.
上述した「燃料噴射量の誤差」を時間積分値(従って、積分項の値)により精度良く補償するためには、時間積分値が燃料噴射量の誤差に応じた或る収束値に収束する必要がある。このため、時間積分値が未だ収束していない段階では、時間積分値を迅速に収束させることが重要である。なお、ここにおいて「時間積分値が収束する」とは、時間積分値が収束値を中心に所定値以下の変動幅で(上記一出力値維持期間の経過毎に増加又は減少に交互に転じながら)変動することを含む。 In order to compensate the above-mentioned “fuel injection amount error” accurately by the time integral value (and therefore the integral term value), the time integral value needs to converge to a certain convergence value corresponding to the fuel injection amount error. There is. For this reason, it is important to quickly converge the time integration value when the time integration value has not yet converged. Here, “the time integral value converges” means that the time integral value has a fluctuation range equal to or less than a predetermined value centering on the convergence value (alternatingly increasing or decreasing every time the one output value maintaining period elapses). ) Includes fluctuating.
上記構成は、係る観点に基づくものである。これによれば、時間積分値が未だ収束していない段階では、時間積分値の変化速度の変更が行われない。換言すれば、筒内吸入空気量が小さくても(或いは、吸入空気流量が非常に小さくても)、時間積分値の変化速度が小さくされることがない。従って、時間積分値が未だ収束していない段階では、時間積分値を上記収束値に迅速に収束させることができる。これにより、燃料噴射量の誤差がより早期に精度良く補償され得、この結果、空燃比を目標空燃比により早期に一致させることができる。 The said structure is based on the viewpoint which concerns. According to this, at the stage where the time integration value has not yet converged, the change rate of the time integration value is not changed. In other words, even if the in-cylinder intake air amount is small (or even if the intake air flow rate is very small), the change rate of the time integral value is not reduced. Therefore, at the stage where the time integration value has not yet converged, the time integration value can be quickly converged to the convergence value. As a result, the fuel injection amount error can be compensated earlier and accurately, and as a result, the air-fuel ratio can be made to coincide with the target air-fuel ratio earlier.
上記本発明に係る空燃比制御装置において前記収束判定手段を備えられている場合、前記収束判定手段は、前記フィードバック制御の開始から所定期間の間、前記時間積分値が収束していないと判定するように構成されることが好適である。ここにおいて、前記所定期間としては、前記フィードバック制御の開始時点からの前記時間積分値の更新回数が所定回数に達するのに要する期間を用いることがより好ましい。 When the air-fuel ratio control apparatus according to the present invention includes the convergence determination unit, the convergence determination unit determines that the time integration value has not converged for a predetermined period from the start of the feedback control. It is preferable to be configured as described above. Here, as the predetermined period, it is more preferable to use a period required for the number of updates of the time integral value from the start point of the feedback control to reach a predetermined number.
一般に、機関の始動直後等のフィードバック制御の開始時点では時間積分値が上記収束値に収束していない場合が多い。換言すれば、一般に、時間積分値は、フィードバック制御の開始以降、収束値に近づいていき、その後、同収束値に収束する。以上のことから、上記のように、フィードバック制御の開始から所定期間の間、前記時間積分値が収束していないと判定するように構成すれば、時間積分値が収束していない期間を正確に検出することができる。 In general, there are many cases where the time integration value does not converge to the convergence value at the start of feedback control such as immediately after the engine is started. In other words, generally, the time integration value approaches the convergence value after the start of the feedback control, and then converges to the convergence value. From the above, as described above, if it is determined that the time integration value has not converged for a predetermined period from the start of the feedback control, the period in which the time integration value has not converged can be accurately determined. Can be detected.
或いは、前記収束判定手段は、リーンを示す値とリッチを示す値とを交互に採りながら周期的に変動する前記酸素濃度センサの出力値について、一周期中における前記リーンを示す値に維持される時間と前記リッチを示す値に維持される時間との相違の程度が所定の程度以上のとき、前記時間積分値が収束していないと判定するように構成されてもよい。 Alternatively, the convergence determination means maintains the value indicating the lean in one cycle for the output value of the oxygen concentration sensor that periodically varies while taking the value indicating lean and the value indicating rich. The time integration value may be determined not to converge when the degree of difference between the time and the time maintained at the value indicating rich is equal to or greater than a predetermined level.
ここにおいて、「一周期中における前記リーンを示す値に維持される時間と前記リッチを示す値に維持される時間との相違の程度が所定の程度以上」とは、例えば、一周期中におけるリーンを示す値に維持される時間に対するリッチを示す値に維持される時間の割合が「1」を含んだ所定の範囲の外にある場合」等である。 Here, “the degree of difference between the time maintained at the value indicating the lean in one cycle and the time maintained at the value indicating the rich is equal to or greater than a predetermined level” means, for example, the lean in the one cycle The ratio of the time maintained at the value indicating rich to the time maintained at the value indicating “is outside the predetermined range including“ 1 ”” or the like.
一般に、時間積分値が上記収束値に収束している期間中においては、酸素濃度センサ出力値がリーンを示す値に維持される時間(=上記空燃比リッチ制御が継続する時間)に対する、酸素濃度センサ出力値がリッチを示す値に維持される時間(=上記空燃比リーン制御が継続する時間)の割合が「1」に近い値となる傾向がある。 In general, during the period when the time integral value converges to the convergence value, the oxygen concentration with respect to the time during which the oxygen concentration sensor output value is maintained at a value indicating lean (= the time during which the air-fuel ratio rich control continues) The ratio of the time during which the sensor output value is maintained at a value indicating rich (= the time during which the air-fuel ratio lean control continues) tends to be a value close to “1”.
換言すれば、時間積分値が上記収束値に収束していない段階では、「酸素濃度センサ出力値がリーンを示す値に維持される時間に対する酸素濃度センサ出力値がリッチを示す値に維持される時間の割合が「1」から遠い値となる。上記構成は係る観点に基づくものである。これによっても、時間積分値が収束していない期間を正確に検出することができる。 In other words, at the stage where the time integration value has not converged to the convergence value, “the oxygen concentration sensor output value with respect to the time during which the oxygen concentration sensor output value is maintained at a value indicating lean is maintained at a value indicating rich. The ratio of time becomes a value far from “1”. The above configuration is based on this viewpoint. This also makes it possible to accurately detect a period in which the time integration value has not converged.
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。この空燃比制御装置は、機関の燃料噴射量を制御する燃料噴射量制御装置でもある。 Hereinafter, embodiments of an air-fuel ratio control apparatus for an internal combustion engine according to the present invention will be described with reference to the drawings. This air-fuel ratio control device is also a fuel injection amount control device that controls the fuel injection amount of the engine.
(第1実施形態)
図1は、本発明の第1実施形態に係る空燃比制御装置を4サイクル火花点火式多気筒(4気筒)内燃機関10に適用したシステムの概略構成を示している。なお、図1は、特定気筒の断面のみを示しているが、他の気筒も同様な構成を備えている。
(First embodiment)
FIG. 1 shows a schematic configuration of a system in which the air-fuel ratio control apparatus according to the first embodiment of the present invention is applied to a four-cycle spark ignition type multi-cylinder (four-cylinder)
この内燃機関10は、シリンダブロック、シリンダブロックロワーケース及びオイルパン等を含むシリンダブロック部20と、シリンダブロック部20の上に固定されるシリンダヘッド部30と、シリンダブロック部20にガソリン混合気を供給するための吸気系統40と、シリンダブロック部20からの排ガスを外部に放出するための排気系統50とを含んでいる。
The
シリンダブロック部20は、シリンダ21、ピストン22、コンロッド23及びクランク軸24を含んでいる。ピストン22はシリンダ21内を往復動し、ピストン22の往復動がコンロッド23を介してクランク軸24に伝達され、これにより同クランク軸24が回転するようになっている。シリンダ21とピストン22のヘッドは、シリンダヘッド部30とともに燃焼室25を形成している。
The
シリンダヘッド部30は、燃焼室25に連通した吸気ポート31、吸気ポート31を開閉する吸気弁32、吸気弁32を駆動するインテークカムシャフトを含むとともに同インテークカムシャフトの位相角及びリフト量を連続的に変更する可変吸気タイミング装置33、可変吸気タイミング装置33のアクチュエータ33a、燃焼室25に連通した排気ポート34、排気ポート34を開閉する排気弁35、排気弁35を駆動するエキゾーストカムシャフト36、点火プラグ37、点火プラグ37に与える高電圧を発生するイグニッションコイルを含むイグナイタ38及び燃料を吸気ポート31内に噴射するインジェクタ(燃料噴射手段)39を備えている。
The
吸気系統40は、吸気ポート31に連通し同吸気ポート31とともに吸気通路を形成するインテークマニホールドを含む吸気管41、吸気管41の端部に設けられたエアフィルタ42、吸気管41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バルブ43及びスワールコントロールバルブ(以下、「SCV」と称呼する。)44を備えている。
The
スロットルバルブ43は、DCモータからなるスロットルバルブアクチュエータ43aにより吸気管41内で回転駆動されるようになっている。SCV44は、DCモータからなるSCVアクチュエータ44aにより回転駆動されるようになっている。
The
排気系統50は、排気ポート34に連通したエキゾーストマニホールド51、エキゾーストマニホールド51に接続されたエキゾーストパイプ52、エキゾーストパイプ52に配設された上流側触媒53、上流側触媒53よりも下流のエキゾーストパイプ52に配設された下流側触媒54を備えている。排気ポート34、エキゾーストマニホールド51及びエキゾーストパイプ52は、排気通路を構成している。
The
上流側触媒53及び下流側触媒54のそれぞれは、所謂、白金等の貴金属からなる活性成分を担持する三元触媒装置である。各触媒は、触媒流入ガスがほぼ理論空燃比であるとき、HC,COなどの未燃ガスを酸化するとともに、窒素酸化物(NOx)を還元する機能を有する。更に、各触媒は、酸素を吸蔵(貯蔵)する酸素吸蔵機能を有し、この酸素吸蔵機能により空燃比が理論空燃比から偏移したとしても未燃ガス及び窒素酸化物を浄化することができる。この酸素吸蔵機能は、触媒に担持されているセリア(CeO2)によってもたらされる。
Each of the
一方、このシステムは、熱線式エアフローメータ61(吸入空気流量取得手段に相当する)、吸気温センサ62、スロットルポジションセンサ63、カムポジションセンサ64、クランクポジションセンサ65、水温センサ66、空燃比センサ67、酸素濃度センサ68、及びアクセル開度センサ69を備えている。
On the other hand, this system includes a hot-wire air flow meter 61 (corresponding to intake air flow rate acquisition means), an intake
エアフローメータ61は、吸気管41内を流れる吸入空気の質量流量(吸入空気流量)Gaに応じた信号を出力するようになっている。吸気温センサ62は、吸入空気の温度を検出し、吸気温度THAを表す信号を出力するようになっている。スロットルポジションセンサ63は、スロットルバルブ43の開度(スロットルバルブ開度)を検出し、スロットルバルブ開度TAを表す信号を出力するようになっている。
The
カムポジションセンサ64は、インテークカムシャフトが90°回転する毎に(即ち、クランク軸24が180°回転する毎に)一つのパルスを有する信号(G2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65は、クランク軸24が10°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24が360°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になっている。この信号は、エンジン回転速度NEを表す。水温センサ66は、内燃機関10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なっている。
The
空燃比センサ67は、排気通路であって上流側触媒53よりも上流側に配設されている。空燃比センサ67は、所謂「限界電流式酸素濃度センサ」であって、上流側触媒53に流入する排ガス中の空燃比を検出し、図2に示したように、検出した空燃比(検出空燃比)に応じた信号Vabyf(V)を出力するようになっている。
The air-
酸素濃度センサ68は、排気通路であって上流側触媒53よりも下流側であり下流側触媒54よりも上流側に配設されている。酸素濃度センサ68は、所謂「起電力式(濃淡電池型)の酸素濃度センサ」である。図3に示したように、酸素濃度センサ68は、上流側触媒53から流出するガスの空燃比が理論空燃比よりもリッチ及びリーンのとき最大値max(V)及び最小値min(V)をそれぞれ出力し、上流側触媒53から流出するガスの空燃比が理論空燃比であるとき最大値maxと最小値minの略中間の値(目標空燃比相当値Voxsref(V))を出力するようになっている。
The
アクセル開度センサ69は、運転者によって操作されるアクセルペダル71の操作量Accpを表す信号を出力するようになっている。
The
電気制御装置80は、互いにバスで接続されたCPU81、CPU81が実行するプログラム、テーブル(マップ、関数)及び定数等を予め記憶したROM82、CPU81が必要に応じてデータを一時的に格納するRAM83、電源が投入された状態でデータ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RAM84並びにADコンバータを含むインターフェース85等からなるマイクロコンピュータである。
The
インターフェース85は、前記センサ61〜69と接続され、CPU81にセンサ61〜69からの信号を供給するとともに、CPU81の指示に応じて可変吸気タイミング装置33のアクチュエータ33a、イグナイタ38、インジェクタ39、スロットルバルブアクチュエータ43a及びSCVアクチュエータ44aに駆動信号を送出するようになっている。
The
(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が行う空燃比のフィードバック制御の概要について説明する。
(Outline of air-fuel ratio feedback control)
Next, an outline of air-fuel ratio feedback control performed by the air-fuel ratio control apparatus configured as described above will be described.
この空燃比制御装置(以下、「本装置」と称呼する。)は、酸素濃度センサ68の出力値Voxsと上記目標空燃比相当値Voxsrefとの偏差DVoxs(=Voxsref−Voxs、前記相違起因値)に基づいて後述するようにサブフィードバック補正量Vafsfb(前記フィードバック補正値)を求め、サブフィードバック補正量Vafsfbを空燃比センサ67の出力値Vabyfに加えて空燃比センサ67の出力値Vabyfを補正し、この補正した値に対応する空燃比(以下、「制御用空燃比」と称呼する。)が目標空燃比(=理論空燃比)と一致するように空燃比をフィードバック制御する。なお、酸素濃度センサ68の出力値Voxsに基づく空燃比フィードバック制御を、特に「サブフィードバック制御」と呼ぶこともある。
This air-fuel ratio control device (hereinafter referred to as “this device”) is a deviation DVoxs between the output value Voxs of the
このサブフィードバック制御により、上流側触媒53下流の空燃比(従って、上流側触媒53に流入するガスの空燃比)が目標空燃比と一致するように空燃比がフィードバック制御される。以上が、本装置による空燃比フィードバック制御の概要である。 By this sub-feedback control, the air-fuel ratio is feedback-controlled so that the air-fuel ratio downstream of the upstream catalyst 53 (and hence the air-fuel ratio of the gas flowing into the upstream catalyst 53) matches the target air-fuel ratio. The above is the outline of the air-fuel ratio feedback control by this apparatus.
(偏差の時間積分値の変動幅の均一化)
本装置では、燃料噴射タイミングが到来する毎に(燃料噴射と同期して)、偏差DVoxsが取得・更新されるとともに最新の偏差DVoxsに基づいて下記(1)式に従ってサブフィードバック補正量Vafsfbが算出・更新される。
(Uniform fluctuation range of deviation time integral value)
In this device, whenever the fuel injection timing arrives (synchronized with fuel injection), the deviation DVoxs is acquired and updated, and the sub feedback correction amount Vafsfb is calculated according to the following equation (1) based on the latest deviation DVoxs・ Updated.
Vafsfb=Kp・DVoxs+Ki・SDVoxs+Kd・DDVoxs ・・・(1) Vafsfb = Kp · DVoxs + Ki · SDVoxs + Kd · DDVoxs (1)
(1)式において、右辺第1項、第2項、第3項はそれぞれ、比例項(P項)、積分項(I項)、微分項(D項)に対応している。(1)式において、Kp,Ki,Kdはそれぞれ、比例ゲイン、積分ゲイン、微分ゲイン(それぞれ一定値)である。DDVoxsは偏差DVoxsそのものの時間微分値であり、下記(2)式に従って計算される。(2)式において、DVoxsbは偏差DVoxsの前回値(前回の燃料噴射タイミングでの値)であり、Δtは前回の燃料噴射タイミングから今回の燃料噴射タイミングまでの時間である。 In the equation (1), the first term, the second term, and the third term on the right side correspond to the proportional term (P term), the integral term (I term), and the differential term (D term), respectively. In equation (1), Kp, Ki, and Kd are a proportional gain, an integral gain, and a differential gain (respectively constant values). DDVoxs is a time differential value of the deviation DVoxs itself, and is calculated according to the following equation (2). In equation (2), DVoxsb is the previous value of deviation DVoxs (value at the previous fuel injection timing), and Δt is the time from the previous fuel injection timing to the current fuel injection timing.
DDVoxs=(DVoxs−DVoxsb)/Δt ・・・(2) DDVoxs = (DVoxs−DVoxsb) / Δt (2)
(1)式において、SDVoxsは前記「相違起因値に基づく値」の時間積分値である。時間積分値SDVoxsは、本例では実際には、燃料噴射と同期して、後述する(5)式に従って値(DVoxs・(KL/100)・Kga)(=「相違起因値に基づく値」)を積算して更新されていくが、説明の便宜上、先ずは、時間積分値SDVoxsは、偏差DVoxsそのものの時間積分値であり、燃料噴射と同期して、下記(3)式に従って偏差DVoxsそのものを積算して更新されていくものとして説明を続ける。 In the equation (1), SDVoxs is a time integral value of the “value based on the difference-derived value”. In this example, the time integration value SDVoxs is actually a value (DVoxs · (KL / 100) · Kga) (= “value based on the difference cause value”) according to the equation (5) described later in synchronization with the fuel injection. However, for convenience of explanation, first, the time integration value SDVoxs is the time integration value of the deviation DVoxs itself, and in synchronization with fuel injection, the deviation DVoxs itself is calculated according to the following equation (3). The description will be continued as it is accumulated and updated.
SDVoxs=ΣDVoxs ・・・(3) SDVoxs = ΣDVoxs (3)
このように、偏差DVoxs(=Voxsref−Voxs)そのものを積算して更新されていく時間積分値SDVoxsが含まれるサブフィードバック補正量Vafsfbに基づいて空燃比フィードバック制御が行われる場合、上記背景技術の欄で説明したように、時間積分値SDVoxsの周期的な変動に起因してサブフィードバック補正量Vafsfbが周期的に変動し、この結果、サブフィードバック補正量Vafsfbによりフィードバック制御される空燃比も周期的に変動する(荒れる)。 As described above, when the air-fuel ratio feedback control is performed based on the sub-feedback correction amount Vafsfb including the time integration value SDVoxs that is updated by integrating the deviation DVoxs (= Voxsref−Voxs) itself, As described above, the sub-feedback correction amount Vafsfb periodically varies due to the periodic variation of the time integral value SDVoxs, and as a result, the air-fuel ratio feedback-controlled by the sub-feedback correction amount Vafsfb also periodically Fluctuate (rough).
本発明者は、特に、本例のように時間積分値SDVoxsが燃料噴射と同期して積算・更新されていく場合、図4、図5に示すように、空燃比の変動(荒れ)の原因となる時間積分値SDVoxsの変動の特性が、エンジン回転速度NEと、負荷率KL(%)(=一吸気行程にて燃焼室25内に吸入し得る空気量の最大値に対する吸気行程にて実際に燃焼室25内に吸入された筒内吸入空気量Mcの割合、前記筒内吸入空気量相当値)とに依存することを見出した。
In particular, when the time integration value SDVoxs is integrated and updated in synchronization with the fuel injection as in this example, the inventor causes the variation (roughness) of the air-fuel ratio as shown in FIGS. The characteristic of the fluctuation of the time integral value SDVoxs is that the engine speed NE and the load factor KL (%) (= actual in the intake stroke with respect to the maximum amount of air that can be sucked into the
図4、図5は、サブフィードバック制御の開始以降、時間積分値SDVoxsが初期値「0」から「燃料噴射量の誤差」に応じた或る収束値α(>0)に近づいていき(増大していき)、その後、時間積分値SDVoxsが収束値αに収束して同収束値αを中心に周期的に変動していく様子を示している。 4 and 5, after the start of the sub-feedback control, the time integration value SDVoxs approaches the convergence value α (> 0) corresponding to the “fuel injection amount error” from the initial value “0” (increase). After that, the time integration value SDVoxs converges to the convergence value α and periodically changes around the convergence value α.
図4に示すように、時間積分値SDVoxsが収束値αを中心に変動している間において、負荷率KLが一定である場合、時間積分値SDVoxsの(時間に対する)変化速度(傾き)はエンジン回転速度NEが大きいほど大きくなる一方、時間積分値SDVoxsの変動幅(振幅)はエンジン回転速度NEにかかわらず一定となる。 As shown in FIG. 4, when the load factor KL is constant while the time integral value SDVoxs fluctuates around the convergence value α, the change rate (slope) of the time integral value SDVoxs (relative to time) is the engine. On the other hand, the larger the rotational speed NE is, the larger it is, while the fluctuation range (amplitude) of the time integration value SDVoxs is constant regardless of the engine rotational speed NE.
他方、図5に示すように、時間積分値SDVoxsが収束値αを中心に変動している間において、エンジン回転速度NEが一定である場合、時間積分値SDVoxsの(時間に対する)変化速度(傾き)は負荷率KLにかかわらず一定となる一方、時間積分値SDVoxsの変動幅(振幅)は負荷率KLが小さいほど大きくなる。 On the other hand, as shown in FIG. 5, when the engine speed NE is constant while the time integral value SDVoxs fluctuates around the convergence value α, the change rate (slope) of the time integral value SDVoxs (with respect to time) ) Is constant regardless of the load factor KL, while the fluctuation range (amplitude) of the time integral value SDVoxs increases as the load factor KL decreases.
以上より、時間積分値SDVoxsの(時間に対する)変化速度は、負荷率KLには依存しない一方でエンジン回転速度NEが大きいほど大きくなる。時間積分値SDVoxsの変動幅は、エンジン回転速度NEには依存しない一方で負荷率KLが小さいほど大きくなる。以下、これらの点について図6を参照しながら更に詳細に説明する。 From the above, the rate of change of the time integral value SDVoxs (with respect to time) does not depend on the load factor KL, but increases as the engine speed NE increases. The fluctuation range of the time integration value SDVoxs does not depend on the engine speed NE, but increases as the load factor KL decreases. Hereinafter, these points will be described in more detail with reference to FIG.
図6は、時刻t1以前においてエンジン回転速度NE、負荷率KL、及び吸入空気流量Gaが一定であり、時刻t1にて、スロットルバルブ43の開度が増大されたこと等により負荷率KLが(時刻t1以前での一定値に)維持されたままエンジン回転速度NE及び吸入空気流量Gaがステップ的に増大し、時刻t2にて、スロットルバルブ43の開度が増大されたこと等によりエンジン回転速度NEが(時刻t1〜t2での一定値に)維持されたまま負荷率KL及び吸入空気流量Gaがステップ的に増大した場合における、酸素濃度センサ68の出力値Voxs、及び上記(3)式にて更新されていく時間積分値SDVoxsの変化の一例を示したタイムチャートである。
FIG. 6 shows that the engine speed NE, the load factor KL, and the intake air flow rate Ga are constant before the time t1, and the load factor KL is ( The engine rotation speed NE and the intake air flow rate Ga increase stepwise while being maintained (constant values before time t1), and the engine rotation speed is increased by increasing the opening of the
図6に示すように、加えて、上記背景技術の欄で説明したように、酸素濃度センサ68の出力値Voxsは、上記「一出力値維持期間」の経過毎にリッチを示す値(最大値max、一定)又はリーンを示す値(最小値min、一定)に交互に切り換わりながら周期的に変動する。ここで、出力値Voxsが最小値minから最大値maxに切り換わるタイミングは上述した「空燃比リッチ制御」により上流側触媒53の酸素吸蔵量が減少して「0」に達するタイミングに対応し、出力値Voxsが最大値maxから最小値minに切り換わるタイミングは上述した「空燃比リーン制御」により上流側触媒53の酸素吸蔵量が増大して最大酸素吸蔵Cmaxに達するタイミングに対応する。
As shown in FIG. 6, in addition, as described in the background section above, the output value Voxs of the
従って、出力値Voxsが最小値minに維持されている間、目標空燃比相当値Voxsref(最大値maxと最小値minの略中間の値)から出力値Voxsを減じた値である偏差DVoxs(=Voxsref−Voxs)が正の値(≒(max−min)/2)で一定に維持され、出力値Voxsが最大値maxに維持されている間、偏差DVoxs(=Voxsref−Voxs)が負の値(≒−(max−min)/2)で一定に維持される。 Accordingly, while the output value Voxs is maintained at the minimum value min, the deviation DVoxs (= the value obtained by subtracting the output value Voxs from the target air-fuel ratio equivalent value Voxsref (a value approximately between the maximum value max and the minimum value min)) The deviation DVoxs (= Voxsref−Voxs) is a negative value while Voxsref−Voxs) is maintained constant at a positive value (≈ (max−min) / 2) and the output value Voxs is maintained at the maximum value max. It is kept constant at (≈- (max-min) / 2).
換言すれば、偏差DVoxsそのものを燃料噴射と同期して積算して更新されていく時間積分値SDVoxsの一更新当たりの変化量(=|偏差DVoxs|)は、出力値Voxsが最大値maxと最小値minの何れに維持されているかにかかわらず一定(≒(max−min)/2)となる。 In other words, the amount of change per update of the time integration value SDVoxs (= | deviation DVoxs |) that is updated by integrating the deviation DVoxs itself in synchronization with the fuel injection, the output value Voxs is the maximum value and the minimum value It is constant (≈ (max−min) / 2) regardless of whether the value min is maintained.
時間積分値SDVoxsの(時間に対する)変化速度(実際にはステップ状に変化していく時間積分値SDVoxsの平均的な変化速度)は、時間積分値SDVoxsの一更新当たりの変化量と、時間積分値SDVoxsの更新間隔の時間とで決定され、時間積分値SDVoxsの一更新当たりの変化量が大きいほど、或いは時間積分値SDVoxsの更新間隔の時間が短いほど大きくなる。 The rate of change of the time integral value SDVoxs (with respect to time) (actually the average rate of change of the time integral value SDVoxs that changes stepwise) is the amount of change per update of the time integral value SDVoxs and the time integral It is determined by the update interval time of the value SDVoxs, and increases as the change amount per update of the time integration value SDVoxs increases or as the update interval time of the time integration value SDVoxs decreases.
ここで、上述したように時間積分値SDVoxsの一更新当たりの変化量は一定である。他方、時間積分値SDVoxsの更新間隔は燃料噴射と同期しているから、時間積分値SDVoxsの更新間隔の時間は、燃料噴射の時間間隔が短いほど(即ち、エンジン回転速度NEが大きいほど)短くなる。 Here, as described above, the amount of change per update of the time integration value SDVoxs is constant. On the other hand, since the update interval of the time integral value SDVoxs is synchronized with the fuel injection, the update interval time of the time integral value SDVoxs is shorter as the fuel injection time interval is shorter (that is, as the engine speed NE is larger). Become.
以上のことから、時間積分値SDVoxsの(時間に対する)変化速度は、エンジン回転速度NEのみに依存し、図6に示すように、エンジン回転速度NEが大きいほど大きくなる。即ち、時刻t1以前に比してエンジン回転速度NEが大きい時刻t1以降では、時間積分値SDVoxsの(時間に対する)変化速度が大きくなっている(変化の傾きが急になっている)。一方、負荷率KLが変化するもののエンジン回転速度NEが一定に維持される時刻t2の前後では時間積分値SDVoxsの(時間に対する)変化速度は同じになる。 From the above, the rate of change of the time integral value SDVoxs (with respect to time) depends only on the engine rotational speed NE, and increases as the engine rotational speed NE increases, as shown in FIG. That is, after the time t1 when the engine rotational speed NE is larger than before the time t1, the change rate (with respect to time) of the time integration value SDVoxs is large (the gradient of change is steep). On the other hand, the rate of change of the time integral value SDVoxs (with respect to time) is the same before and after time t2 when the engine speed NE is kept constant although the load factor KL changes.
時間積分値SDVoxsの変動幅(即ち、一出力値維持期間中における時間積分値SDVoxsの最大値と最小値の差)は、時間積分値SDVoxsの一更新当たりの変化量(一定)と一出力値維持期間中における時間積分値SDVoxsの更新回数の積と等しい値となる。従って、時間積分値SDVoxsの変動幅は、一出力値維持期間中における時間積分値SDVoxsの更新回数が多いほど大きくなる。 The fluctuation width of the time integral value SDVoxs (that is, the difference between the maximum value and the minimum value of the time integral value SDVoxs during the one output value maintenance period) is the change amount (constant) per update of the time integral value SDVoxs and one output value. This value is equal to the product of the number of updates of the time integration value SDVoxs during the sustain period. Therefore, the fluctuation range of the time integration value SDVoxs becomes larger as the number of updates of the time integration value SDVoxs during the one output value maintenance period increases.
ここで、上述したように、一出力値維持期間は、上流側触媒53の酸素吸蔵量が「0」から最大酸素吸蔵量Cmax(或いは、その逆)に達するまでの期間である。上流側触媒53の酸素吸蔵量は、燃料噴射毎に、燃料噴射の時間間隔当たりの上流側触媒53に流入するガス中の酸素の過剰量(或いは、不足量)分だけ増大(或いは、減少)していく。以上より、一出力値維持期間中における時間積分値SDVoxsの更新回数(即ち、一出力値維持期間中における燃料噴射回数)は、燃料噴射の時間間隔当たりの上流側触媒53に流入するガス中の酸素の過剰量(或いは、不足量)が小さいほど多くなる。
Here, as described above, the one output value maintaining period is a period until the oxygen storage amount of the
燃料噴射の時間間隔当たりの上流側触媒53に流入するガス中の酸素の過剰量(或いは、不足量)は、空燃比の目標空燃比(=理論空燃比)からの偏移量と、負荷率KLとに比例する。空燃比は、上記(1)式に従って計算されるサブフィードバック補正量Vafsfbに基づく上述した空燃比リッチ制御又は空燃比リーン制御に基づいて、上記「一出力値維持期間」の経過毎に、理論空燃比よりもリッチな空燃比又は理論空燃比よりもリーンな空燃比に交互に切り換わりながら周期的に変動する。このように変動する空燃比の一出力値維持期間中に亘る理論空燃比からの偏移量の変化の傾向は、毎回ほぼ一定であると考えられる。
The excess amount (or shortage amount) of oxygen in the gas flowing into the
以上のことから、燃料噴射の時間間隔当たりの上流側触媒53に流入するガス中の酸素の過剰量(或いは、不足量)は負荷率KLのみに比例する。従って、負荷率KLが小さいほど、燃料噴射の時間間隔当たりの上流側触媒53に流入するガス中の酸素の過剰量(或いは、不足量)が小さくなる。このことは、負荷率KLが小さいほど、一出力値維持期間中における時間積分値SDVoxsの更新回数(即ち、一出力値維持期間中における燃料噴射回数)が多くなることを意味する。即ち、負荷率KLが小さいほど一出力値維持期間が長くなって時間積分値SDVoxsの変動幅が大きくなる。
From the above, the excess amount (or shortage amount) of oxygen in the gas flowing into the
以上のことから、時間積分値SDVoxsの変動幅は、エンジン回転速度NEには依存しない一方で負荷率KLのみに依存し、図6に示すように、負荷率KLが小さいほど大きくなる。即ち、時刻t2以前に比して負荷率KLが大きい時刻t2以降では、時間積分値SDVoxsの変動幅が小さくなっている。一方、エンジン回転速度NEが変化するものの負荷率KLが一定に維持される時刻t1の前後では時間積分値SDVoxsの変動幅は同じになる。 From the above, the fluctuation range of the time integral value SDVoxs does not depend on the engine speed NE, but depends only on the load factor KL, and increases as the load factor KL decreases as shown in FIG. That is, after time t2 when the load factor KL is larger than before time t2, the fluctuation range of the time integral value SDVoxs is small. On the other hand, the fluctuation range of the time integral value SDVoxs is the same before and after time t1 when the load factor KL is kept constant although the engine speed NE changes.
ところで、あらゆる運転状態でフィードバック制御の安定性を保証するため等の観点から、機関の運転状態にかかわらず、時間積分値SDVoxsの変動に基づく空燃比の変動の幅(荒れ幅)を略一定に維持することが望ましい。換言すれば、負荷率KLにかかわらず、時間積分値SDVoxsの変動幅を略一定に維持することが望ましい。 By the way, from the standpoint of ensuring the stability of feedback control in all operating conditions, the width of air-fuel ratio fluctuation (roughness) based on the fluctuation of the time integral value SDVoxs is made substantially constant regardless of the engine operating condition. It is desirable to maintain. In other words, it is desirable to keep the fluctuation range of the time integral value SDVoxs substantially constant regardless of the load factor KL.
このためには、負荷率KLが小さいほど、時間積分値SDVoxsの変動幅を小さくなる方向へより大きく補正する必要がある。ここで、一出力値維持期間が一定である場合において時間積分値SDVoxsの変動幅を小さくするためには、時間積分値SDVoxsの(時間に対する)変化速度を小さくすればよい。ここで、時間積分値SDVoxsの(時間に対する)変化速度を小さくするための一手法としては、例えば、時間積分値SDVoxsの一更新当たりの変化量を小さくすることが考えられる。 For this purpose, as the load factor KL is smaller, it is necessary to correct the fluctuation range of the time integral value SDVoxs to be smaller. Here, in order to reduce the fluctuation range of the time integration value SDVoxs when the one output value maintaining period is constant, the change rate (with respect to time) of the time integration value SDVoxs may be reduced. Here, as a method for reducing the change rate (with respect to time) of the time integration value SDVoxs, for example, it is conceivable to reduce the change amount per update of the time integration value SDVoxs.
以上より、負荷率KLにかかわらず、時間積分値SDVoxsの変動幅を略一定に維持するためには、負荷率KLが小さいほど時間積分値SDVoxsの一更新当たりの変化量を小さくすればよい。このためには、時間積分値SDVoxsの一更新当たりの変化量を、例えば、値(DVoxs・(KL/100))とし、時間積分値SDVoxsを下記(4)式に従って、値(DVoxs・(KL/100))を燃料噴射と同期して積算して更新していくことが考えられる。ここで、値(KL/100)は、前記「調整値」に相当するとともに、前記「相違起因値に乗じられる値」に相当する。 From the above, in order to keep the fluctuation range of the time integral value SDVoxs substantially constant regardless of the load factor KL, the amount of change per update of the time integral value SDVoxs may be reduced as the load factor KL decreases. For this purpose, the amount of change per update of the time integral value SDVoxs is, for example, a value (DVoxs · (KL / 100)), and the time integral value SDVoxs is a value (DVoxs · (KL) according to the following equation (4). / 100)) can be integrated and updated in synchronization with fuel injection. Here, the value (KL / 100) corresponds to the “adjustment value” and also corresponds to the “value multiplied by the difference cause value”.
SDVoxs=Σ(DVoxs・(KL/100)) ・・・(4) SDVoxs = Σ (DVoxs ・ (KL / 100)) (4)
」
図7は、上記(3)式に代えて上記(4)式にて時間積分値SDVoxsが更新されていく場合における、図6に対応するタイムチャートである。図6と図7の比較から明らかなように、時刻t2以降に比して負荷率KLが小さい時刻t2以前において、図7では図6に比して時間積分値SDVoxsの変化速度が小さくなることで時間積分値SDVoxsの変動幅が小さくなっている。この結果、図7では、負荷率KLにかかわらず、時間積分値SDVoxsの変動幅が略一定に維持されている。以上、上記(4)式に従って時間積分値SDVoxsを燃料噴射と同期して積算して更新することで、時間積分値SDVoxsの変動幅を負荷率KLにかかわらず均一化できる。
"
FIG. 7 is a time chart corresponding to FIG. 6 in the case where the time integration value SDVoxs is updated by the above equation (4) instead of the above equation (3). As is apparent from the comparison between FIG. 6 and FIG. 7, before time t2, when the load factor KL is smaller than after time t2, in FIG. 7, the change rate of the time integral value SDVoxs is smaller than that in FIG. The fluctuation range of the time integration value SDVoxs is small. As a result, in FIG. 7, regardless of the load factor KL, the fluctuation range of the time integral value SDVoxs is maintained substantially constant. As described above, by integrating and updating the time integration value SDVoxs in synchronization with the fuel injection according to the above equation (4), the fluctuation range of the time integration value SDVoxs can be made uniform regardless of the load factor KL.
(時間積分値SDVoxsの未収束段階における時間積分値SDVoxsの変化速度の抑制の禁止)
図8は、上記(4)式に従って時間積分値SDVoxsを更新していく場合における、図5に対応する図である。図7と同様、図8では、負荷率KLにかかわらず、時間積分値SDVoxsの変動幅が略一定に維持されている。
(Prohibition of suppressing the rate of change of the time integral value SDVoxs when the time integral value SDVoxs is not yet converged)
FIG. 8 is a diagram corresponding to FIG. 5 in the case where the time integration value SDVoxs is updated according to the above equation (4). Similar to FIG. 7, in FIG. 8, the fluctuation range of the time integral value SDVoxs is maintained substantially constant regardless of the load factor KL.
しかしながら、上記(4)式に従って時間積分値SDVoxsを更新していく場合、負荷率KLが小さいほど時間積分値SDVoxsの変化速度が小さくされる。このことに起因して、図8に破線にて示すように、負荷率KLが小さいとき、時間積分値SDVoxsが未収束の段階(即ち、時間積分値SDVoxsが収束値αに近づいている段階)においても時間積分値SDVoxsの変化速度が小さくされる。 However, when the time integration value SDVoxs is updated according to the above equation (4), the rate of change of the time integration value SDVoxs is reduced as the load factor KL decreases. As a result, as shown by a broken line in FIG. 8, when the load factor KL is small, the time integration value SDVoxs is not yet converged (that is, the time integration value SDVoxs is close to the convergence value α). The rate of change of the time integral value SDVoxs is also reduced at.
この結果、負荷率KLが小さい場合、時間積分値SDVoxsが初期値「0」から収束値αに達するまでに要する時間(T2)が負荷率KLが大きい場合(T1)に比して長くなる。換言すれば、負荷率KLが小さい場合、時間積分値SDVoxsが迅速に収束し得ず、この結果、空燃比が目標空燃比に早期に一致し得ない事態が発生し得る。 As a result, when the load factor KL is small, the time (T2) required for the time integration value SDVoxs to reach the convergence value α from the initial value “0” is longer than when the load factor KL is large (T1). In other words, when the load factor KL is small, the time integration value SDVoxs cannot converge quickly, and as a result, a situation in which the air-fuel ratio cannot coincide with the target air-fuel ratio early can occur.
係る事態の発生を防止するためには、時間積分値SDVoxsが未収束の段階では、上述した負荷率KLに基づく時間積分値SDVoxsの変化速度の変更を行わなければよい。加えて、本例では、機関の始動後初めてサブフィードバック制御が開始された時点では時間積分値SDVoxsが初期値「0」に設定される。このことを考慮すると、機関の始動後初めてサブフィードバック制御が開始された時点から時間積分値SDVoxsの延べ更新回数Nfiが所定回数Nrefに達するまでの期間は、時間積分値SDVoxsが未収束であると判定することができる。 In order to prevent the occurrence of such a situation, the change rate of the time integral value SDVoxs based on the load factor KL described above may not be changed when the time integral value SDVoxs has not yet converged. In addition, in this example, the time integration value SDVoxs is set to the initial value “0” when the sub feedback control is started for the first time after the engine is started. Considering this, the time integration value SDVoxs is not converged during the period from when the sub feedback control is started for the first time after the engine is started until the total number of times Nfi of the time integration value SDVoxs reaches the predetermined number Nref. Can be determined.
以上のことから、機関の始動後初めてサブフィードバック制御が開始された時点から時間積分値SDVoxsの延べ更新回数Nfiが所定回数Nrefに達するまでは、上記(3)式に従って時間積分値SDVoxsを燃料噴射と同期して更新していき、延べ更新回数Nfiが所定回数Nrefに達した時点から、上記(4)式に従って時間積分値SDVoxsを燃料噴射と同期して更新していくことが考えられる。 From the above, until the total update count Nfi of the time integral value SDVoxs reaches the predetermined number Nref from the time when the sub feedback control is started for the first time after the engine is started, the time integral value SDVoxs is injected according to the above equation (3). It is conceivable that the time integration value SDVoxs is updated in synchronization with the fuel injection from the time point when the total number of updates Nfi reaches the predetermined number Nref in accordance with the above equation (4).
図9は、時間積分値SDVoxsを、時間積分値SDVoxsの延べ更新回数Nfiが所定回数Nrefに達するまでは上記(3)式に従って更新し、更新回数Nfiが所定回数Nrefに達した後は上記(4)式に従って更新していく場合における、図8に対応する図である。 In FIG. 9, the time integral value SDVoxs is updated according to the above equation (3) until the total number of updates Nfi of the time integral value SDVoxs reaches the predetermined number Nref, and after the update number Nfi reaches the predetermined number Nref, the above ( FIG. 9 is a diagram corresponding to FIG. 8 in a case where updating is performed according to equation (4).
図9に示すように、この場合、時間積分値SDVoxsが未収束の段階では、負荷率KLが小さくても時間積分値SDVoxsの変化速度が小さくされることがない。この結果、時間積分値SDVoxsが初期値「0」から収束値αに達するまでに要する時間(T1)が負荷率KLが大きい場合(T1)と同じになる。これにより、負荷率KLが小さくても時間積分値SDVoxsを収束値に迅速に収束させることができる。 As shown in FIG. 9, in this case, when the time integration value SDVoxs has not yet converged, the rate of change of the time integration value SDVoxs is not reduced even if the load factor KL is small. As a result, the time (T1) required for the time integration value SDVoxs to reach the convergence value α from the initial value “0” is the same as when the load factor KL is large (T1). Thereby, even if the load factor KL is small, the time integration value SDVoxs can be rapidly converged to the convergence value.
(吸入空気流量が非常に小さい場合における対処)
上記発明の開示の欄で説明したように、排気通路を通過するガスの流量が非常に小さい場合(即ち、吸入空気流量Gaが非常に小さい場合)、酸素濃度センサ68は、空燃比の検出部にて反応し得る単位時間当たりのHC,COの分子数、或いはNOxの分子数が非常に少なくなることに起因して、空燃比に対応する値と大きく異なる値を出力し得る。即ち、酸素濃度センサ68の出力値Voxsの信頼性が低くなる。
(Measures when the intake air flow rate is very small)
As described in the section of the disclosure of the present invention, when the flow rate of the gas passing through the exhaust passage is very small (that is, when the intake air flow rate Ga is very small), the
従って、吸入空気流量Gaが非常に小さい場合、信頼性の低い酸素濃度センサ68の出力値Voxsに基づいて積極的にサブフィードバック制御が行われるべきでない。このように吸入空気流量Gaが非常に小さい場合、サブフィードバック補正量Vafsfbの変化速度(従って、時間積分値SDVoxsの変化速度)が小さくされることが好適である。
Therefore, when the intake air flow rate Ga is very small, the sub-feedback control should not be actively performed based on the output value Voxs of the
以上のことから、係数Kgaを導入し、(時間積分値SDVoxsが収束したと判定されている場合)時間積分値SDVoxsを、上記(4)式に代えて下記(5)式に従って燃料噴射と同期して更新することが考えられる。ここで、係数Kgaは、図10に示す吸入空気流量Gaと係数Kgaとの関係を規定するテーブルに従って決定される。 From the above, the coefficient Kga is introduced and the time integration value SDVoxs is synchronized with fuel injection according to the following equation (5) instead of the above equation (4) (when it is determined that the time integration value SDVoxs has converged). It is possible to update it. Here, the coefficient Kga is determined according to a table that defines the relationship between the intake air flow rate Ga and the coefficient Kga shown in FIG.
SDVoxs=Σ(DVoxs・(KL/100)・Kga) ・・・(5) SDVoxs = Σ (DVoxs ・ (KL / 100) ・ Kga) (5)
これにより、係数Kgaは、通常「1」になる一方、吸入空気流量Gaが非常に小さい場合に限って「1」より小さい値となる。この結果、吸入空気流量Gaが非常に小さい場合、時間積分値SDVoxsの一更新当たりの変化量(DVoxs・(KL/100)・Kga)がより小さくなって時間積分値SDVoxsの変化速度が小さくされる。これにより、信頼性の低い酸素濃度センサ689の出力値Voxsに基づいて積極的にサブフィードバック制御が行われることが回避され得る。 As a result, the coefficient Kga is normally “1”, but is smaller than “1” only when the intake air flow rate Ga is very small. As a result, when the intake air flow rate Ga is very small, the amount of change (DVoxs · (KL / 100) · Kga) per update of the time integral value SDVoxs becomes smaller and the change rate of the time integral value SDVoxs is reduced. The Thereby, it can be avoided that the sub feedback control is positively performed based on the output value Voxs of the oxygen concentration sensor 689 with low reliability.
以上のことを全て考慮して、本装置は、機関の始動後初めてサブフィードバック制御が開始された時点から時間積分値SDVoxsの延べ更新回数Nfiが所定回数Nrefに達するまでは、上記(3)式に従って時間積分値SDVoxsを燃料噴射と同期して更新していき、延べ更新回数Nfiが所定回数Nrefに達した時点から、上記(5)式に従って時間積分値SDVoxsを燃料噴射と同期して更新していく。 In consideration of all of the above, this apparatus is the above formula (3) from the time when the sub-feedback control is started for the first time after the engine is started until the total number of updates Nfi of the time integral value SDVoxs reaches the predetermined number Nref. The time integration value SDVoxs is updated in synchronization with the fuel injection according to the above, and the time integration value SDVoxs is updated in synchronization with the fuel injection from the time point when the total number of updates Nfi reaches the predetermined number Nref. To go.
(実際の作動)
次に、上記のように構成された空燃比制御装置の実際の作動について、電気制御装置80のCPU81が実行するルーチン(プログラム)をフローチャートにより示した図11〜図13を参照しながら説明する。
(Actual operation)
Next, the actual operation of the air-fuel ratio control apparatus configured as described above will be described with reference to FIGS. 11 to 13, which are flowcharts showing routines (programs) executed by the
<空燃比フィードバック制御>
CPU81は、図11に示した燃料噴射量Fiの計算及び燃料噴射の指示を行うルーチンを、任意の気筒のクランク角が吸気上死点前の所定クランク角度(例えば、BTDC90°CA)となる毎に(燃料噴射と同期して)、繰り返し実行するようになっている。従って、或る気筒(以下、「燃料噴射気筒」と称呼する。)のクランク角度が前記所定クランク角度になると、CPU81はステップ1100から処理を開始してステップ1105に進み、エアフローメータ61により計測されている吸入空気流量Gaとエンジン回転速度NEとに基づいて今回の吸気行程において燃焼室25内に吸入される空気量(筒内吸入空気量Mc(k))をマップfから求める。
<Air-fuel ratio feedback control>
The
このマップfは、ROM82に予め記憶されている。なお、添え字の(k)は、今回の吸気行程に対する値であることを表す(他の物理量についての同様)。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RAM83に記憶されていく。このステップ1105は、吸入空気量取得手段に相当する。
This map f is stored in the
続いて、CPU81はステップ1110に進み、上記求めた筒内吸入空気量Mc(k)に係数Kcを乗じることで負荷率KL(%)を求める。係数Kcは筒内吸入空気量Mcを負荷率KLに換算するための換算値である。
Subsequently, the
次いで、CPU81はステップ1115に進んで、上記求めた筒内吸入空気量Mc(k)を目標空燃比abyfr(k)(=理論空燃比)で除することで空燃比を目標空燃比とするための基本燃料噴射量Fbaseを求める。次いで、CPU81はステップ1120に進み、燃料噴射量Fiを、上記求めた基本燃料噴射量Fbaseに後述する空燃比フィードバック補正量DFiを加えた値に設定する。
Next, the
そして、CPU81はステップ1125に進んで燃料噴射量Fiの燃料を噴射するための指示を燃料噴射気筒に対応するインジェクタ39に対して行い、ステップ1195に進んで本ルーチンを一旦終了する。これにより、フィードバック補正された燃料噴射量Fiの燃料が吸気行程を迎える気筒に対して噴射される。ステップ1120、1125は、空燃比制御手段に相当する。
Then, the
<空燃比フィードバック補正量DFiの計算>
次に、先のステップ1120にて使用される空燃比フィードバック補正量DFiの算出について説明する。CPU81は図12に示したルーチンを図11に示したルーチンの実行と同期して(即ち、燃料噴射と同期して)繰り返し実行している。従って、所定のタイミングになると、CPU81はステップ1200から処理を開始し、ステップ1205に進んで空燃比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。空燃比フィードバック制御条件は、例えば、水温センサ66により検出される機関の冷却水温THWが第1所定温度以上であり、筒内吸入空気量Mc(負荷KL)が所定値以下であり、且つ、空燃比センサ67が活性状態にあるときに成立する。
<Calculation of air-fuel ratio feedback correction amount DFi>
Next, calculation of the air-fuel ratio feedback correction amount DFi used in the
いま、空燃比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、CPU81はステップ1205にて「Yes」と判定してステップ1210に進み、現時点の空燃比センサ67の出力Vabyfと後述するサブフィードバック補正量Vafsfbとの和(Vabyf+Vafsfb)及び図2に示したマップに基づいて現時点における上流側触媒53の上流の空燃比abyfsを求める。この空燃比は、上流側触媒53の上流におけるガスの「みかけの空燃比」であり、上述した「制御用空燃比」である。
Now, assuming that the air-fuel ratio feedback control condition is satisfied, the
次に、CPU81はステップ1215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筒内吸入空気量である筒内吸入空気量Mc(k−N)を前記求めた制御用空燃比abyfsで除することにより、現時点からNストローク前の筒内燃料供給量Fc(k−N)を求める。値Nは、内燃機関の排気量及び燃焼室25から空燃比センサ67までの距離等により異なる値である。
Next, the
このように、現時点からNストローク前の筒内燃料供給量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空気量Mc(k−N)を制御用空燃比abyfsで除するのは、燃焼室25内で燃焼された混合気が空燃比センサ67に到達するまでには、Nストロークに相当する時間を要しているからである。
In this way, in order to obtain the in-cylinder fuel supply amount Fc (k−N) before the N stroke from the current time, the in-cylinder intake air amount Mc (k−N) before the N stroke from the current time is determined by the control air-fuel ratio abyfs. This is because it takes a time corresponding to the N stroke until the air-fuel mixture burned in the
次いで、CPU81はステップ1220に進み、現時点からNストローク前の筒内吸入空気量Mc(k−N)を現時点からNストローク前の時点における目標空燃比abyfr(k−N)(=理論空燃比)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Fcr(k−N)を求める。
Next, the
そして、CPU81はステップ1225に進んで筒内燃料供給量偏差DFcを目標筒内燃料供給量Fcr(k−N)から筒内燃料供給量Fc(k−N)を減じた値に設定する。即ち、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、CPU81はステップ1230に進み、その時点における筒内燃料供給量偏差DFcの積分値SDFcに上記ステップ1225にて求めた筒内燃料供給量偏差DFcを加えて、新たな筒内燃料供給量偏差の積分値SDFcを求める(更新する)。
Then, the
続いて、CPU81はステップ1235に進み、下記(6)式に基づいて空燃比フィードバック補正量DFiを求めた後、ステップ1295に進んで本ルーチンを一旦終了する。
Subsequently, the
DFi=(Gp・DFc+Gi・SDFc)・KFB …(6) DFi = (Gp · DFc + Gi · SDFc) · KFB (6)
上記(6)式において、Gpは比例ゲイン(定数)、Giは積分ゲイン(定数)である。なお、(6)式の係数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、ここでは「1」としている。 In the above equation (6), Gp is a proportional gain (constant), and Gi is an integral gain (constant). The coefficient KFB in equation (6) is preferably variable depending on the engine speed NE, the in-cylinder intake air amount Mc, and the like, but is set to “1” here.
以上により、空燃比フィードバック補正量DFiが比例積分制御により求められ、この空燃比フィードバック補正量DFiが前述した図11のステップ1120により燃料噴射量Fiに反映される。この結果、現時点からNストローク前の燃料供給量の過不足が補償されるので、空燃比(上流側触媒53に流入するガスの空燃比)の平均値が目標空燃比abyfr(=理論空燃比)と略一致せしめられる。
As described above, the air-fuel ratio feedback correction amount DFi is obtained by proportional integral control, and this air-fuel ratio feedback correction amount DFi is reflected in the fuel injection amount Fi by
一方、ステップ1205の判定時において、空燃比フィードバック制御条件が不成立であると、CPU81は同ステップ1205にて「No」と判定してステップ1240に進み、空燃比フィードバック補正量DFiの値を「0」に設定し、ステップ1295に進んで本ルーチンを一旦終了する。このように、空燃比フィードバック制御条件が不成立であるときは、空燃比フィードバック補正量DFiを「0」として空燃比(基本燃料噴射量Fbase)の補正を行わない。
On the other hand, if the air-fuel ratio feedback control condition is not satisfied at the time of determination in
<サブフィードバック補正量Vafsfbの計算>
次に、酸素濃度センサ68の出力Voxsに基づく空燃比フィードバック制御(即ち、サブフィードバック制御)について説明する。このサブフィードバック制御により、上述したサブフィードバック補正量Vafsfbが算出される。このサブフィードバック補正量Vafsfbが前記「フィードバック補正値」に対応する。
<Calculation of sub feedback correction amount Vafsfb>
Next, air-fuel ratio feedback control (that is, sub-feedback control) based on the output Voxs of the
CPU81は、サブフィードバック補正量Vafsfbを求めるために、図13に示したルーチンを図11に示したルーチンの実行と同期して(即ち、燃料噴射と同期して)繰り返し実行している。従って、所定のタイミングになると、CPU81はステップ1300から処理を開始し、ステップ1305に進み、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。
In order to obtain the sub feedback correction amount Vafsfb, the
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1205での空燃比フィードバック制御条件が成立し、機関の冷却水温THWが前記第1所定温度よりも高い第2所定温度以上であり、且つ、酸素濃度センサ68が活性状態にあるときに成立する。
The sub-feedback control condition is, for example, the air-fuel ratio feedback control condition in
いま、機関の始動後始めてサブフィードバック制御条件が成立したものと仮定する。なお、機関の始動後始めてサブフィードバック制御条件が成立した時点で、時間積分値SDVoxsが初期値「0」に設定される。この場合、CPU81はステップ1305にて「Yes」と判定してステップ1310に進み、機関の始動後始めてサブフィードバック制御条件が成立したか否かを判定する。
Assume that the sub-feedback control condition is satisfied only after the engine is started. Note that the time integration value SDVoxs is set to the initial value “0” when the sub feedback control condition is satisfied for the first time after the engine is started. In this case, the
現時点では、CPU81はステップ1310にて「Yes」と判定してステップ1315に進み、上述した時間積分値SDVoxsの延べ更新回数Nfiを初期値「0」に設定する。続いて、CPU81はステップ1320に進んで、偏差DVoxsを、上記目標空燃比相当値Voxsrefから酸素濃度センサ68の出力値Voxsを減じた値に設定する。
At this time, the
次に、CPU81はステップ1325に進み、上記延べ更新回数Nfiが上記所定回数Nref以上であるか否か(即ち、時間積分値SDVoxsが収束したか否か)を判定する。このステップ1325は収束判定手段に相当する。
Next, the
現時点では、延べ更新回数Nfiは「0」(<Nref)である。従って、CPU81はステップ1325にて「No」と判定してステップ1330に進み、その時点における時間積分値SDVoxsに上記ステップ1320にて求めた偏差DVoxsそのものを加えることで時間積分値SDVoxsを更新する。この計算は、上記(3)式の計算に相当する。
At present, the total number of updates Nfi is “0” (<Nref). Accordingly, the
続いて、CPU81はステップ1335に進み、上記ステップ1320にて求めた偏差DVoxsと、前回の偏差DVoxsbと、上記(2)式とに基づいて偏差DVoxsの時間微分値DDVoxsを求める。前回の偏差DVoxsbとしては、前回の本ルーチン実行時において後述するステップ1345にて更新されている値が使用される。
Subsequently, the
次に、CPU81はステップ1340に進み、上記ステップ1320にて求めた偏差DVoxsと、上記ステップ1330(或いは、後述するステップ1360)にて更新した時間積分値SDVoxsと、上記ステップ1335にて求めた偏差の時間微分値DDVoxsと、上記(1)式とに基づいてサブフィードバック補正量Vafsfbを求める。
Next, the
そして、CPU81はステップ1345に進んで、前回の偏差DVoxsbを上記ステップ1320にて求めた偏差DVoxsに設定し、続くステップ1350にて延べ更新回数Nfiを「1」だけインクリメントした後、ステップ1395に進んで本ルーチンを一旦終了する。
Then, the
このような処理は、燃料噴射と同期してステップ1350にて「1」ずつインクリメントされていく延べ更新回数Nfiが所定回数Nrefに達するまで(即ち、時間積分値SDVoxsが未収束の段階にあると判定されている間)繰り返し実行される。
Such processing is performed until the total number of updates Nfi incremented by “1” in
即ち、時間積分値SDVoxsが未収束の段階にあると判定されている間、上記(3)式に従って燃料噴射と同期して更新されていく時間積分値SDVoxsに基づいてサブフィードバック補正量Vafsfbが算出・更新される。これにより、負荷率KL(及び、吸入空気流量Ga)に基づく時間積分値SDVoxsの変化速度の抑制(変更)が禁止される。 That is, while it is determined that the time integration value SDVoxs is in an unconverged stage, the sub feedback correction amount Vafsfb is calculated based on the time integration value SDVoxs that is updated in synchronization with fuel injection according to the above equation (3).・ Updated. Thereby, suppression (change) of the change rate of the time integral value SDVoxs based on the load factor KL (and the intake air flow rate Ga) is prohibited.
一方、延べ更新回数Nfiが所定回数Nrefに達すると(即ち、時間積分値SDVoxsが収束したと判定されると)、CPU81はステップ1325に進んだとき、「Yes」と判定するようになり、ステップ1355に進み、エアフローメータ61により計測されている吸入空気流量Gaに基づいて係数Kgaを図10に示したマップKgaから求める。このマップKgaは、ROM82に予め記憶されている。
On the other hand, when the total number of updates Nfi reaches the predetermined number Nref (that is, when it is determined that the time integration value SDVoxs has converged), the
続いて、CPU81はステップ1360に進み、その時点における時間積分値SDVoxsに値(DVoxs・(KL/100)・Kga)を加えることで時間積分値SDVoxsを更新する。DVoxsとしてはステップ1320にて求めた値が使用され、KLとしては図11のステップ1110にて求められている最新値が使用され、Kgaとしてはステップ1355にて求めた値が使用される。この計算は、上記(5)式の計算に相当する。
Subsequently, the
このように、延べ更新回数Nfiが所定回数Nrefに達すると(即ち、時間積分値SDVoxsが収束したと判定されると)、上記(5)式に従って燃料噴射と同期して更新されていく時間積分値SDVoxsに基づいてサブフィードバック補正量Vafsfbが算出・更新される。これにより、負荷率KL(及び、吸入空気流量Ga)に基づいて時間積分値SDVoxsの変化速度が抑制(変更)される。以上、図13のルーチンは、フィードバック補正値算出手段に相当し、ステップ1355、1360は、変化速度変更手段に相当する。
Thus, when the total number of updates Nfi reaches the predetermined number Nref (that is, when it is determined that the time integration value SDVoxs has converged), the time integration that is updated in synchronization with the fuel injection according to the above equation (5). The sub feedback correction amount Vafsfb is calculated / updated based on the value SDVoxs. Thereby, the rate of change of the time integral value SDVoxs is suppressed (changed) based on the load factor KL (and the intake air flow rate Ga). As described above, the routine of FIG. 13 corresponds to feedback correction value calculation means, and
以上のようにサブフィードバック補正量Vafsfbが求められ、この値は前述した図12のステップ1210における制御用空燃比abyfsの計算に使用される。換言すると、制御用空燃比abyfsは、空燃比センサ67が実際に検出している空燃比に対して、酸素濃度センサ68の出力値Voxsに基づいて求められるサブフィードバック補正量Vafsfbに相当する分だけ異なる空燃比として求められる。
As described above, the sub-feedback correction amount Vafsfb is obtained, and this value is used for the calculation of the control air-fuel ratio abyfs in
この結果、前述した図12のステップ1215にて計算される筒内燃料供給量Fc(k−N)が酸素濃度センサ68の出力値Voxsに応じて変化するので、ステップ1220〜1235によって空燃比フィードバック補正量DFiが酸素濃度センサ68の出力値Voxsに応じて変更せしめられる。これにより、上流側触媒53の下流側の空燃比が目標空燃比abyfr(=理論空燃比)に一致するように、空燃比が制御せしめられる。
As a result, the in-cylinder fuel supply amount Fc (k−N) calculated in
例えば、平均的な空燃比がリーンであるために酸素濃度センサ68の出力値Voxsが目標空燃比相当値Voxsrefよりも小さい値(即ち、リーン側に偏移した値)となっていると、ステップ1320にて求められる偏差DVoxsが正の値となるので、ステップ1340にて求められるサブフィードバック補正量Vafsfbは正の値となる。従って、ステップ1210にて求められる制御用空燃比abyfsは空燃比センサ67が実際に検出している空燃比よりもリーンな値(より大きな値)として求められる。
For example, if the average air-fuel ratio is lean, the output value Voxs of the
このため、ステップ1215にて求められる筒内燃料供給量Fc(k−N)は小さい値となり、ステップ1225にて求められる筒内燃料供給量偏差DFcは大きい値となる。従って、空燃比フィードバック補正量DFiが大きい正の値となる。この結果、図11のステップ1120にて求められる燃料噴射量Fiは、基本燃料噴射量Fbaseよりも大きくなって、空燃比がリッチ側の値となるように制御される。
Therefore, the in-cylinder fuel supply amount Fc (k−N) obtained in
反対に、平均的な空燃比がリッチであるために酸素濃度センサ68の出力値Voxsが目標空燃比相当値Voxsrefよりも大きい値(即ち、リッチ側に偏移した値)となっていると、偏差DVoxsが負の値となるので、サブフィードバック補正量Vafsfbは負の値となる。従って、ステップ1210にて求められる制御用空燃比abyfsは空燃比センサ67が実際に検出している空燃比よりもリッチな値(より小さな値)として求められる。
On the contrary, when the average air-fuel ratio is rich, the output value Voxs of the
従って、筒内燃料供給量Fc(k−N)は大きい値となるので、筒内燃料供給量偏差DFcは負の値となる。その結果、空燃比フィードバック補正量DFiが負の値となる。これにより、燃料噴射量Fiは、基本燃料噴射量Fbaseよりも小さくなって、空燃比がリーン側の値となるように制御される。 Accordingly, the in-cylinder fuel supply amount Fc (k−N) has a large value, and the in-cylinder fuel supply amount deviation DFc has a negative value. As a result, the air-fuel ratio feedback correction amount DFi becomes a negative value. Thus, the fuel injection amount Fi is controlled to be smaller than the basic fuel injection amount Fbase so that the air-fuel ratio becomes a lean value.
一方、ステップ1305の判定時において、サブフィードバック制御条件が不成立であると、CPU81は同ステップ1305にて「No」と判定してステップ1365に進み、サブフィードバック補正量Vafsfbの値を「0」に設定し、ステップ1395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Vafsfbを「0」としてサブフィードバック制御を行わない。
On the other hand, if the sub feedback control condition is not satisfied at the time of determination in
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第1実施形態によれば、上流側触媒53下流の酸素濃度センサ68の出力値Voxsと目標空燃比相当値Voxsrefとの差である偏差DVoxs(=Voxsref−Voxs)と、負荷率KLと、吸入空気流量Gaに応じて決定される係数Kga(図10を参照)とに基づく値(DVoxs・(KL/100)・Kga)を燃料噴射と同期して積算して偏差DVoxsの時間積分値SDVoxs(=Σ(DVoxs・(KL/100)・Kga))が原則的に更新されていく(上記(5)式を参照)。そして、この時間積分値SDVoxsに基づいてサブフィードバック補正量Vafsfbが算出され、このサブフィードバック補正量Vafsfbに基づいて空燃比フィードバック制御が実行される。
As described above, according to the first embodiment of the air-fuel ratio control apparatus for an internal combustion engine according to the present invention, the difference between the output value Voxs of the
これにより、負荷率KLが小さいほど、時間積分値SDVoxsの一更新当たりの変化量が小さくされて時間積分値SDVoxsの変化速度が小さくされる。この結果、負荷率KL(筒内吸入空気量Mc)にかかわらず、時間積分値SDVoxsの変動幅を略一定に維持することができる。従って、サブフィードバック補正量Vafsfbの変動幅(従って、空燃比の変動幅)を負荷率KL(筒内吸入空気量Mc)にかかわらず略一定に維持することができる。この結果、機関の運転状態にかかわらず、空燃比フィードバック制御の安定性が保証され得る。 Thereby, the smaller the load factor KL, the smaller the change amount per update of the time integration value SDVoxs, and the change speed of the time integration value SDVoxs is reduced. As a result, regardless of the load factor KL (cylinder intake air amount Mc), the fluctuation range of the time integral value SDVoxs can be maintained substantially constant. Therefore, the fluctuation range of the sub-feedback correction amount Vafsfb (and hence the fluctuation range of the air-fuel ratio) can be maintained substantially constant regardless of the load factor KL (cylinder intake air amount Mc). As a result, the stability of the air-fuel ratio feedback control can be ensured regardless of the operating state of the engine.
加えて、吸入空気流量Gaが非常に小さい場合、係数Kgaが「1」より小さい値に決定されることで時間積分値SDVoxsの一更新当たりの変化量が小さくされて時間積分値SDVoxsの変化速度が小さくされる。この結果、信頼性の低い酸素濃度センサ68の出力値Voxsに基づいて積極的にサブフィードバック制御が行われることが回避され得る。
In addition, when the intake air flow rate Ga is very small, the coefficient Kga is determined to be smaller than “1”, so that the amount of change per update of the time integral value SDVoxs is reduced, and the rate of change of the time integral value SDVoxs Is reduced. As a result, it can be avoided that the sub feedback control is positively performed based on the output value Voxs of the
更には、時間積分値SDVoxsの延べ更新回数Nfiが所定回数Nrefに達するまでの間(即ち、時間積分値SDVoxsが未収束の段階にあると判定されている間)、上記値(DVoxs・(KL/100)・Kga)に代えて上記偏差DVoxsそのものを燃料噴射と同期して積算して時間積分値SDVoxs(=Σ(DVoxs))が更新されていく(上記(3)式を参照)。これにより、負荷率KL(及び、吸入空気流量Ga)に基づく時間積分値SDVoxsの変化速度の抑制(変更)が禁止される。この結果、負荷率KLが小さくても(或いは、吸入空気流量Gaが非常に小さくても)時間積分値SDVoxsを収束値に迅速に収束させることができる。 Further, until the total number of updates Nfi of the time integration value SDVoxs reaches the predetermined number Nref (that is, while the time integration value SDVoxs is determined to be in an unconverged stage), the above value (DVoxs · (KL Instead of / 100) · Kga), the deviation DVoxs itself is integrated in synchronism with the fuel injection, and the time integration value SDVoxs (= Σ (DVoxs)) is updated (see the above equation (3)). Thereby, suppression (change) of the change rate of the time integral value SDVoxs based on the load factor KL (and the intake air flow rate Ga) is prohibited. As a result, even if the load factor KL is small (or the intake air flow rate Ga is very small), the time integration value SDVoxs can be quickly converged to the convergence value.
本発明は上記第1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、上記第1実施形態においては、負荷率KLに応じて時間積分値SDVoxsの一更新当たりの変化量が連続的に変更されるように構成されているが、負荷率KLに応じて段階的に時間積分値SDVoxsの一更新当たりの変化量が変更されるように構成してもよい。 The present invention is not limited to the first embodiment, and various modifications can be employed within the scope of the present invention. For example, in the first embodiment, the amount of change per update of the time integral value SDVoxs is continuously changed according to the load factor KL, but stepwise according to the load factor KL. Alternatively, the change amount per update of the time integration value SDVoxs may be changed.
また、上記第1実施形態においては、負荷率KLに応じて時間積分値SDVoxsの一更新当たりの変化量が変更されるように構成されているが、筒内吸入空気量Mcに応じて時間積分値SDVoxsの一更新当たりの変化量が変更されるように構成してもよい。 In the first embodiment, the change amount per update of the time integration value SDVoxs is changed according to the load factor KL. However, the time integration is changed according to the in-cylinder intake air amount Mc. The amount of change per update of the value SDVoxs may be changed.
加えて、上記第1実施形態においては、偏差DVoxsに値「KL/100」(=調整値)を乗じた値「DVoxs・(KL/100)」(に基づく値「DVoxs・(KL/100)・Kga」)を積算することで時間積分値SDVoxsを更新し、負荷率KLに応じて調整値を変更することで時間積分値SDVoxsの変化速度を変更するように構成されているが、偏差DVoxs(相違起因値)に値「KL・K1・sgn(DVoxs)」(=調整値)を加えた値「DVoxs+(KL・K1・sgn(DVoxs)」を積算することで時間積分値SDVoxsを更新し、負荷率KL(筒内吸入空気量相当値)に応じて調整値を変更することで時間積分値SDVoxsの変化速度を変更するように構成してもよい。ここにおいて、K1は係数、sgn(DVoxs)はDVoxsが正のときに「1」を採り、負のときに「−1」を採る値である。これによっても、負荷率KLが小さいほど、時間積分値SDVoxsの一更新当たりの変化量が小さくされて時間積分値SDVoxsの変化速度が小さくされる。 In addition, in the first embodiment, the value “DVoxs · (KL / 100) based on the value“ DVoxs · (KL / 100) ”(which is obtained by multiplying the deviation DVoxs by the value“ KL / 100 ”(= adjusted value)).・ It is configured to update the time integral value SDVoxs by accumulating Kga ”) and to change the rate of change of the time integral value SDVoxs by changing the adjustment value according to the load factor KL, but the deviation DVoxs The time integrated value SDVoxs is updated by integrating the value “DVoxs + (KL · K1 · sgn (DVoxs))” (= adjusted value) added to the value “KL · K1 · sgn (DVoxs)” to the (difference caused value) The change rate of the time integral value SDVoxs may be changed by changing the adjustment value according to the load factor KL (the value corresponding to the in-cylinder intake air amount), where K1 is a coefficient, sgn ( DVoxs) is a value that takes “1” when DVoxs is positive, and takes “−1” when it is negative, which also reduces the time integral value SDVoxs per update. The rate of change in time integral value SDVoxs change amount is small is reduced.
(第2実施形態)
次に、本発明の第2実施形態に係る内燃機関の空燃比制御装置について説明する。この第2実施形態は、時間積分値SDVoxsの(時間に対する)変化速度を小さくするために時間積分値SDVoxsの更新間隔の時間が長くされる点においてのみ、時間積分値SDVoxsの(時間に対する)変化速度を小さくするために時間積分値SDVoxsの一更新当たりの変化量が小さくされる上記第1実施形態と異なる。
(Second Embodiment)
Next, an air-fuel ratio control apparatus for an internal combustion engine according to a second embodiment of the present invention will be described. In the second embodiment, the change in the time integration value SDVoxs (with respect to time) is performed only in that the time of the update interval of the time integration value SDVoxs is increased in order to reduce the change rate (with respect to time) of the time integration value SDVoxs. This is different from the first embodiment in which the amount of change per update of the time integration value SDVoxs is reduced in order to reduce the speed.
以下、第2実施形態に係る空燃比制御装置の実際の作動について説明する。この第2実施形態のCPU71は、第1実施形態のCPU71が実行する図11〜13に示したルーチンのうち、図11、及び図12に示したルーチンをそれぞれ実行するとともに、図13に示したルーチンに代えて図14にフローチャートにより示したルーチンを実行する。なお、図14において、図13に示したステップと同一のステップについては、図13のステップ番号と同一のステップ番号を付している。以下、第2実施形態に特有の図14に示したルーチンについて説明する。
Hereinafter, the actual operation of the air-fuel ratio control apparatus according to the second embodiment will be described. The
図14に示したルーチンは、図13のステップ1355、1360をステップ1405に置き換えた点においてのみ図13に示したルーチンと異なる。ステップ1405は、ステップ1325にて「Yes」と判定される場合(即ち、時間積分値SDVoxsが収束したと判定された場合)に実行される。
The routine shown in FIG. 14 differs from the routine shown in FIG. 13 only in that Steps 1355 and 1360 in FIG.
ステップ1405では、図示しないルーチンにてステップ1330と同じ計算(SDVoxs=Σ(DVoxs))により別途更新されている時間積分値SDVoxsの最新値が取得される。この図示しないルーチンは、図15に示すように負荷率KLに応じて決定されるクランク角度増加量CAintだけクランク角度が進行する毎に実行されている。この図示しないルーチンが一回実行されると、その時点での時間積分値SDVoxsに偏差DVoxs(≒(max−min)/2、一定)そのものを加えて時間積分値SDVoxsが更新される。即ち、時間積分値SDVoxsの一更新当たりの変化量は一定(≒(max−min)/2)となる。
In
これにより、負荷率KLが小さいほど、クランク角度増加量CAintがより大きい値に決定される。即ち、負荷率KLが小さいほど、時間積分値SDVoxsの更新間隔の時間が長くなり、時間積分値SDVoxsの変化速度が小さくされる。この結果、時間積分値SDVoxsが収束したと判定されている場合において、第1実施形態と同様、負荷率KLにかかわらず、時間積分値SDVoxsの変更幅を略一定とすることができる。 Thereby, the smaller the load factor KL, the larger the crank angle increase amount CAint is determined. That is, the smaller the load factor KL, the longer the time interval for updating the time integral value SDVoxs, and the smaller the rate of change of the time integral value SDVoxs. As a result, when it is determined that the time integration value SDVoxs has converged, the change width of the time integration value SDVoxs can be made substantially constant regardless of the load factor KL, as in the first embodiment.
本発明は上記第2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、上記第2実施形態においては、負荷率KLに応じて時間積分値SDVoxsの更新間隔の時間が連続的に変更されるように構成されているが、負荷率KLに応じて段階的に時間積分値SDVoxsの更新間隔の時間が変更されるように構成してもよい。 The present invention is not limited to the second embodiment, and various modifications can be adopted within the scope of the present invention. For example, in the second embodiment, the update interval time of the time integration value SDVoxs is continuously changed according to the load factor KL, but the time is gradually increased according to the load factor KL. You may comprise so that the time of the update interval of integral value SDVoxs may be changed.
また、上記第2実施形態においては、負荷率KLに応じて時間積分値SDVoxsの更新間隔の時間が変更されるように構成されているが、筒内吸入空気量Mcに応じて時間積分値SDVoxsの更新間隔の時間が変更されるように構成してもよい。 In the second embodiment, the time interval for updating the time integral value SDVoxs is changed according to the load factor KL. However, the time integral value SDVoxs is changed according to the in-cylinder intake air amount Mc. The update interval time may be changed.
また、上記各実施形態においては、ステップ1325にて「No」と判定される場合、即ち、機関の始動後始めてサブフィードバック制御条件が成立した時点以降における時間積分値SDVoxsの延べ更新回数Nfiが所定回数Nrefに達するまでの間、時間積分値SDVoxsが収束していないと判定されているが、機関の始動後始めてサブフィードバック制御条件が成立した時点以降における酸素濃度センサ68の出力値Voxsの反転回数(切換回数)が所定回数に達するまでの間、時間積分値SDVoxsが収束していないと判定されてもよい。
Further, in each of the above embodiments, if it is determined “No” in
加えて、図16に示すように、酸素濃度センサ68の出力値Voxsがリーンを示す値minに維持される時間TLに対するリッチを示す値maxに維持される時間TRの割合「TR/TL」が「1」を含んだ所定の許容範囲の外にある場合、時間積分値SDVoxsが収束していないと判定するように構成されてもよい。
In addition, as shown in FIG. 16, the ratio “TR / TL” of the time TR at which the output value Voxs of the
これは、時間積分値SDVoxsが収束値に収束している期間中(収束値を中心に変動している期間中)においては上記割合「TR/TL」が「1」に近い値となる傾向があるのに対し、時間積分値SDVoxsが収束値に収束していない段階では上記割合「TR/TL」が「1」から遠い値となる傾向があることに基づく。図16において、期間Aは、時間積分値SDVoxsが収束していないと判定される場合(ステップ1325にて「No」と判定される場合)に対応し、期間Bは、時間積分値SDVoxsが収束したと判定される場合(ステップ1325にて「Yes」と判定される場合)に対応している。 This is because the ratio “TR / TL” tends to be a value close to “1” during the period when the time integration value SDVoxs converges to the convergence value (during the period when the time integration value SDVoxs varies around the convergence value). On the other hand, it is based on the fact that the ratio “TR / TL” tends to be far from “1” when the time integration value SDVoxs does not converge to the convergence value. In FIG. 16, period A corresponds to the case where it is determined that the time integration value SDVoxs has not converged (in the case where it is determined “No” in step 1325), and in period B, the time integration value SDVoxs converges. This corresponds to the case where it is determined that the determination has been made (when the determination is “Yes” in step 1325).
10…内燃機関、25…燃焼室、39…インジェクタ、52…エキゾーストパイプ(排気管)、53…三元触媒(上流側触媒)、67…空燃比センサ、68…酸素濃度センサ、70…電気制御装置、71…CPU
DESCRIPTION OF
Claims (11)
前記触媒よりも下流の前記排気通路に配設されて同触媒から流出するガスの空燃比に応じた値を出力する起電力式の酸素濃度センサと、
前記内燃機関の燃焼室内に吸気行程にて吸入された空気量に相当する値である筒内吸入空気量相当値を取得する吸入空気量取得手段と、
を備えた内燃機関に適用され、
前記酸素濃度センサの出力値と目標空燃比に相当する値との相違に起因する値である相違起因値に基づく値を燃料噴射間隔に応じた期間の経過毎に積算して更新されていく時間積分値に少なくとも基づいて、前記触媒に流入するガスの空燃比を制御するためのフィードバック補正値を算出するフィードバック補正値算出手段と、
前記フィードバック補正値に基づいて前記触媒に流入するガスの空燃比を前記目標空燃比に一致するように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において、
前記フィードバック補正値算出手段は、
前記積算により更新されていく時間積分値の変化速度を前記筒内吸入空気量相当値に応じて変更する変化速度変更手段を備えた内燃機関の空燃比制御装置。 A catalyst having an oxygen storage function disposed in the exhaust passage of the internal combustion engine;
An electromotive force type oxygen concentration sensor that is disposed in the exhaust passage downstream of the catalyst and outputs a value corresponding to the air-fuel ratio of the gas flowing out from the catalyst;
An intake air amount acquisition means for acquiring an in-cylinder intake air amount equivalent value that is a value corresponding to the amount of air taken into the combustion chamber of the internal combustion engine in the intake stroke;
Applied to an internal combustion engine with
A time during which the value based on the difference cause value, which is a value resulting from the difference between the output value of the oxygen concentration sensor and the value corresponding to the target air-fuel ratio, is integrated and updated every time a period corresponding to the fuel injection interval elapses. Feedback correction value calculating means for calculating a feedback correction value for controlling the air-fuel ratio of the gas flowing into the catalyst based at least on an integral value;
Air-fuel ratio control means for performing feedback control so that the air-fuel ratio of the gas flowing into the catalyst matches the target air-fuel ratio based on the feedback correction value;
In an air-fuel ratio control apparatus for an internal combustion engine comprising:
The feedback correction value calculation means includes
An air-fuel ratio control apparatus for an internal combustion engine, comprising: a change speed changing means for changing a change speed of a time integral value updated by the integration according to a value corresponding to the in-cylinder intake air amount.
前記変化速度変更手段は、
前記筒内吸入空気量相当値に応じて前記時間積分値の一更新当たりの変化量を変更することで前記時間積分値の変化速度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。 The air-fuel ratio control apparatus for an internal combustion engine according to claim 1,
The change speed changing means is
An air-fuel ratio control apparatus for an internal combustion engine configured to change a change rate of the time integral value by changing a change amount per update of the time integral value according to the cylinder intake air amount equivalent value.
前記フィードバック補正値算出手段は、
前記相違起因値に基づく値として、
前記相違起因値と、調整値とに基づいて得られる値を用いるとともに、
前記変化速度変更手段は、
前記筒内吸入空気量相当値に応じて前記調整値を変更することで前記時間積分値の一更新当たりの変化量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。 The air-fuel ratio control apparatus for an internal combustion engine according to claim 2,
The feedback correction value calculation means includes
As a value based on the difference cause value,
While using a value obtained based on the difference cause value and the adjustment value,
The change speed changing means is
An air-fuel ratio control apparatus for an internal combustion engine configured to change a change amount per update of the time integral value by changing the adjustment value according to the cylinder intake air amount equivalent value.
前記フィードバック補正値算出手段は、
前記調整値として、
前記相違起因値に乗じられる値を用いるように構成された内燃機関の空燃比制御装置。 The air-fuel ratio control apparatus for an internal combustion engine according to claim 3,
The feedback correction value calculation means includes
As the adjustment value,
An air-fuel ratio control apparatus for an internal combustion engine configured to use a value multiplied by the difference cause value.
前記変化速度変更手段は、
前記筒内吸入空気量相当値に応じて前記時間積分値の更新間隔の時間を変更することで前記時間積分値の変化速度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。 The air-fuel ratio control apparatus for an internal combustion engine according to claim 1,
The change speed changing means is
An air-fuel ratio control apparatus for an internal combustion engine configured to change a change rate of the time integral value by changing a time of an update interval of the time integral value according to the cylinder intake air amount equivalent value.
前記変化速度変更手段は、
前記筒内吸入空気量相当値が小さいほど前記時間積分値の変化速度を小さくするように構成された内燃機関の空燃比制御装置。 The air-fuel ratio control apparatus for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 5,
The change speed changing means is
An air-fuel ratio control apparatus for an internal combustion engine configured to decrease the rate of change of the time integral value as the in-cylinder intake air amount equivalent value decreases.
前記内燃機関は、前記内燃機関の吸気通路から吸入される空気の流量である吸入空気流量を取得する吸入空気流量取得手段を備え、
前記変化速度変更手段は、
前記吸入空気流量が小さいほど前記時間積分値の変化速度を小さくするように構成された内燃機関の空燃比制御装置。 The air-fuel ratio control apparatus for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 6,
The internal combustion engine includes intake air flow rate acquisition means for acquiring an intake air flow rate that is a flow rate of air sucked from an intake passage of the internal combustion engine,
The change speed changing means is
An air-fuel ratio control apparatus for an internal combustion engine configured to decrease the rate of change of the time integral value as the intake air flow rate decreases.
前記時間積分値が収束したか否かを判定する収束判定手段を備え、
前記変化速度変更手段は、
前記時間積分値が収束していないと判定されている間、前記時間積分値の変化速度の変更を行わないように構成された内燃機関の空燃比制御装置。 An air-fuel ratio control apparatus for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 7,
Convergence determining means for determining whether or not the time integration value has converged,
The change speed changing means is
An air-fuel ratio control apparatus for an internal combustion engine configured not to change the rate of change of the time integral value while it is determined that the time integral value has not converged.
前記収束判定手段は、
前記フィードバック制御の開始から所定期間の間、前記時間積分値が収束していないと判定するように構成された内燃機関の空燃比制御装置。 The air-fuel ratio control apparatus for an internal combustion engine according to claim 8,
The convergence determination means includes
An air-fuel ratio control apparatus for an internal combustion engine configured to determine that the time integration value has not converged for a predetermined period from the start of the feedback control.
前記収束判定手段は、
前記所定期間として、
前記フィードバック制御の開始時点からの前記時間積分値の更新回数が所定回数に達するのに要する期間を用いるように構成された内燃機関の空燃比制御装置。 The air-fuel ratio control apparatus for an internal combustion engine according to claim 9,
The convergence determination means includes
As the predetermined period,
An air-fuel ratio control apparatus for an internal combustion engine configured to use a period required for the number of updates of the time integral value from the start point of the feedback control to reach a predetermined number.
前記収束判定手段は、
リーンを示す値とリッチを示す値とを交互に採りながら周期的に変動する前記酸素濃度センサの出力値について、一周期中における前記リーンを示す値に維持される時間と前記リッチを示す値に維持される時間との相違の程度が所定の程度以上のとき、前記時間積分値が収束していないと判定するように構成された内燃機関の空燃比制御装置。
The air-fuel ratio control apparatus for an internal combustion engine according to claim 8,
The convergence determination means includes
With respect to the output value of the oxygen concentration sensor that varies periodically while alternately taking a value indicating lean and a value indicating rich, the time that is maintained at the value indicating lean and the value indicating rich in one cycle An air-fuel ratio control apparatus for an internal combustion engine configured to determine that the time integral value has not converged when the degree of difference from the maintained time is a predetermined level or more.
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- 2006-03-17 JP JP2006073820A patent/JP2007247574A/en active Pending
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