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JP5981827B2 - Air-fuel ratio control device - Google Patents

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Description

本発明は、空燃比制御装置に関し、例えば内燃機関を備えた車両(自動二輪車等)に用いて好適な空燃比制御装置に関する。   The present invention relates to an air-fuel ratio control apparatus, for example, an air-fuel ratio control apparatus suitable for use in a vehicle (such as a motorcycle) equipped with an internal combustion engine.

例えば自動車等、内燃機関(以下、エンジンと記す)の排気ガスを触媒装置により浄化して放出するシステムにおいては、エンジンの排気ガスの空燃比を触媒装置の排気ガス浄化能力が良好となるような適正空燃比に制御することが環境保護の観点から望まれている。   For example, in a system in which exhaust gas from an internal combustion engine (hereinafter referred to as an engine) such as an automobile is purified by a catalyst device and released, the air-fuel ratio of the engine exhaust gas is improved in the exhaust gas purification capability of the catalyst device. Control to an appropriate air-fuel ratio is desired from the viewpoint of environmental protection.

このような空燃比制御を行うものとしては、例えば特許文献1に記載の空燃比制御装置がある。   As an apparatus that performs such air-fuel ratio control, for example, there is an air-fuel ratio control apparatus described in Patent Document 1.

この特許文献1には、エンジンにおける燃料噴射量を決定するための燃料噴射量マップ(エンジン回転数、スロットル開度、負圧等がパラメータとなっている)から求められる燃料噴射量の目標空燃比に対するずれを解消するために、上述の燃料噴射量に対して補正係数を重畳させた構成の空燃比制御装置が開示されている。   This Patent Document 1 discloses a target air-fuel ratio of a fuel injection amount obtained from a fuel injection amount map (engine speed, throttle opening, negative pressure, etc. are parameters) for determining a fuel injection amount in an engine. An air-fuel ratio control apparatus having a configuration in which a correction coefficient is superimposed on the fuel injection amount is disclosed.

具体的には、エンジンの排気管内に配置される触媒装置(浄化器)の上流にLAFセンサ(排気ガスの酸素濃度(空燃比)の広い範囲にわたって、それに比例したレベルの信号に変換するセンサ)を設置し、触媒装置の下流に酸素センサ(空燃比センサ)を設置する。そして、LAFセンサの検出値を用いて触媒後の空燃比の予測値を求め、その予測値を用いて例えばスライディングモードコントローラにより補正係数を求めていた。   Specifically, a LAF sensor (a sensor that converts a signal of a level proportional to the oxygen concentration (air-fuel ratio) of the exhaust gas over a wide range of oxygen concentration (air-fuel ratio)) upstream of a catalyst device (purifier) disposed in the exhaust pipe of the engine. And an oxygen sensor (air-fuel ratio sensor) downstream of the catalyst device. Then, the predicted value of the air-fuel ratio after the catalyst is obtained using the detection value of the LAF sensor, and the correction coefficient is obtained using, for example, a sliding mode controller using the predicted value.

特許第3373724号公報Japanese Patent No. 3373724

ところで、LAFセンサは高価であるため、システムのコストダウンや、自動二輪車等においては配置スペースに制限がある等の理由により、触媒装置の上流に設置していたLAFセンサを廃止したいという要望がある。   By the way, since the LAF sensor is expensive, there is a demand to abolish the LAF sensor installed on the upstream side of the catalyst device due to the cost reduction of the system and the limitation of the arrangement space in a motorcycle or the like. .

しかし、エミッションの目標値となる酸素センサの出力値(SVO2)は、エンジンの吸排気をモデルとしたスライディングモード制御器(SMC)の入力値である前記出力値(SVO2)を基に目標値に収束させられるため、触媒装置の上流にLAFセンサを設置しない場合には、触媒前の空燃比を計測することができないため、前記エンジンのモデルにおけるエンジンの公差や経年劣化、燃料噴射弁の噴射誤差等の予測が監視できず、前記出力値(SVO2)の予測値の予測範囲が拡大し、スライディングモード制御器(SMC)による目標値への収束へ時間がかかる可能性がある。   However, the output value (SVO2) of the oxygen sensor, which is the emission target value, is set to the target value based on the output value (SVO2) that is the input value of the sliding mode controller (SMC) modeled on engine intake and exhaust. If the LAF sensor is not installed upstream of the catalyst device, the air-fuel ratio before the catalyst cannot be measured. Therefore, the engine tolerance and aging deterioration in the engine model, the fuel injection valve injection error The prediction of the predicted value of the output value (SVO2) is expanded, and it may take time for the sliding mode controller (SMC) to converge to the target value.

また、スライディングモード制御器(SMC)の収束ゲインも調整の限度があるため、出力値(SVO2)の予測値の予測誤差がなくならずに出力値(SVO2)を目標値に収束させられないことも考えられる。   In addition, since the convergence gain of the sliding mode controller (SMC) also has a limit of adjustment, the output value (SVO2) cannot be converged to the target value without losing the prediction error of the predicted value of the output value (SVO2). Is also possible.

内燃機関の仕様によっては、排気ガスエミッション低減のために、触媒より上流の排気管中に、二次空気を導入する装置を設置する場合がある。二次空気が導入されると、触媒前空燃比がずれることとなるため、スライディングモード制御器の制御系全体に影響を与えるおそれがある。また、一般に、二次空気は、特別なフィードバックを行わない限り、排気管内の残留燃料を確実に燃焼できるよう、十分な空気を供給するように設定される。このようなことから、二次空気が導入されると、触媒の上流の空燃比はリーン(酸素過剰)になりがちである。そのため、二次空気の導入が行なわれると、二次空気の導入直後、触媒の酸素貯蔵量が多くなり易く、その結果、NOx浄化性能が一旦低下する場合がある。   Depending on the specifications of the internal combustion engine, a device for introducing secondary air may be installed in the exhaust pipe upstream from the catalyst in order to reduce exhaust gas emissions. When secondary air is introduced, the pre-catalyst air-fuel ratio is shifted, which may affect the entire control system of the sliding mode controller. In general, the secondary air is set so as to supply sufficient air so that the residual fuel in the exhaust pipe can be surely burned unless special feedback is performed. For this reason, when secondary air is introduced, the air-fuel ratio upstream of the catalyst tends to become lean (excess oxygen). For this reason, when the secondary air is introduced, the oxygen storage amount of the catalyst is likely to increase immediately after the introduction of the secondary air, and as a result, the NOx purification performance may be temporarily lowered.

また、二次空気の導入以外に、スロットルを全閉状態にした際の燃料噴射カット時においても、触媒に空気が流れるため、触媒の酸素貯蔵量が増加し、二次空気の導入と同じ問題が生じる。同様に、触媒保護の観点からフューエルカットを行わず、減速リーン化を行う場合にも、触媒の酸素貯蔵量が増加する。   In addition to introducing secondary air, when the fuel injection is cut when the throttle is fully closed, air flows through the catalyst, which increases the amount of oxygen stored in the catalyst and is the same problem as introducing secondary air. Occurs. Similarly, the amount of oxygen stored in the catalyst also increases when deceleration leaning is performed without performing fuel cut from the viewpoint of catalyst protection.

本発明はこのような課題を考慮してなされたものであり、触媒装置の上流にLAFセンサを設置しなくても、空燃比の適正化を図ることができ、システムのコストダウン、自動二輪車等への空燃比制御の適用を促進させることができ、しかも、二次空気の導入、燃料噴射カット又は減速リーン化を行う場合においても、これらの制御状態から通常状態への復帰後速やかに空燃比制御に復帰させることができ、エミッション性能を高く維持することができる空燃比制御装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made in consideration of such problems, and it is possible to optimize the air-fuel ratio without installing a LAF sensor upstream of the catalyst device, thereby reducing system costs, motorcycles, and the like. The application of air-fuel ratio control to the air-fuel ratio can be promoted, and even when secondary air is introduced, fuel injection cut or deceleration leaning is performed, the air-fuel ratio is promptly returned from the control state to the normal state. It is an object of the present invention to provide an air-fuel ratio control device that can be returned to control and can maintain high emission performance.

第1の特徴;少なくともエンジン(28)と、該エンジン(28)の排気管(32)に設置された触媒(50)と、前記触媒(50)の上流側の排気経路内に二次空気を導入する二次空気導入装置(1000)と、を有する車両(12)に設置され、前記エンジン(28)への燃料噴射量を制御して、前記エンジン(28)の排気ガスの空燃比を適正空燃比に制御する空燃比制御装置であって、前記触媒(50)の下流に設けられ、前記触媒(50)の下流側の実空燃比(SVO2)を検出する空燃比検出手段(52)と、少なくとも予め設定された基本燃料噴射マップ(118)とエンジン回転数及びスロットル開度のパラメータとに基づいてエンジン(28)に対する基本燃料噴射量を定める基本燃料噴射量算出部(116)と、少なくとも前記空燃比検出手段(52)からの前記実空燃比(SVO2)に基づいて、前記基本燃料噴射量に対する目標空燃比(KO2)を決定する空燃比制御部本体(100)と、前記二次空気導入装置(1000)による前記二次空気の導入に伴って動作する空気導入対応部(1008A、1008B)とを有し、前記空燃比制御部本体(100)は、少なくとも前記実空燃比(SVO2)に基づいて、前記エンジン(28)の燃料噴射弁(40)から前記空燃比検出手段(52)までの距離に対応したむだ時間(dt)経過後の前記触媒(50)の下流側の空燃比を予測し、予測空燃比(DVPRE)として出力する空燃比予測手段(102)と、前記空燃比予測手段(102)からの前記予測空燃比(DVPRE)に基づいて前記目標空燃比(KO2)を得るための第1補正係数(DKO2OP)をスライディングモード制御によって決定する補正係数算出手段(104)と、前記空燃比予測手段(102)からの前記予測空燃比(DVPRE)を前記むだ時間(dt)だけ遅延させた出力(DVPRE(k−dt))と前記実空燃比(SVO2)との差分である予測誤差(ERPRE)をゼロにするための第2補正係数(KTIMB)を生成する適応モデル修正手段(122)とを有し、前記空燃比予測手段(102)は、前記空燃比検出手段(52)からの前記実空燃比(SVO2)と、前記補正係数算出手段(104)からの前記第1補正係数(DKO2OP)及び前記適応モデル修正手段(122)からの前記第2補正係数(KTIMB)を用いて得られた補正空燃比とに基づいて、前記触媒(50)の下流側の空燃比を予測し、前記空気導入対応部(1008A、1008B)は、前記二次空気の導入が開始された段階で、前記補正係数算出手段(104)での前記スライディングモード制御を中断する手段(1010)と、前記二次空気の導入が終了した直後、空燃比制御をオープンループのリッチ制御とする手段(1012)と、前記実空燃比(SVO2)がリッチ側となった段階で、前記補正係数算出手段(104)での前記スライディングモード制御を再開する手段(1014)とを有することを特徴とする。
First feature: at least the engine (28), the catalyst (50) installed in the exhaust pipe (32) of the engine (28), and secondary air in the exhaust path upstream of the catalyst (50). The secondary air introduction device (1000) to be introduced is installed in a vehicle (12), and the fuel injection amount to the engine (28) is controlled so that the air-fuel ratio of the exhaust gas of the engine (28) is appropriate. An air-fuel ratio control device for controlling the air-fuel ratio, comprising: an air-fuel ratio detection means (52) provided downstream of the catalyst (50 ) for detecting an actual air-fuel ratio (SVO2) downstream of the catalyst (50); , basic fuel injection quantity calculator for determining a basic fuel injection amount to the engine (28) based on at least a preset basic fuel injection map (118) and the engine rotational speed and the throttle opening parameters (116), less An air-fuel ratio control unit main body (100) for determining a target air-fuel ratio (KO2) with respect to the basic fuel injection amount based on the actual air-fuel ratio (SVO2) from the air-fuel ratio detection means (52), and the secondary An air introduction device (1008A, 1008B) that operates in accordance with the introduction of the secondary air by the air introduction device (1000), and the air-fuel ratio control unit body (100) includes at least the actual air-fuel ratio (SVO2). ) On the downstream side of the catalyst (50) after a dead time (dt) corresponding to the distance from the fuel injection valve (40) of the engine (28) to the air-fuel ratio detection means (52). predict fuel ratio, based on the predicted air fuel ratio predicting means for outputting as (DVPRE) (102), the predicted air from the air-fuel ratio estimating means (102) (DVPRE), the target air A correction coefficient calculating means for determining a first correction coefficient for obtaining the ratio (KO2) a (DKO2OP) by sliding mode control (104), wherein the predicted air from an air-fuel ratio estimating means (102) to (DVPRE) the A second correction coefficient (KTIMB) for making the prediction error (ERPRE), which is the difference between the output (DVPRE (k−dt)) delayed by the dead time (dt) and the actual air-fuel ratio (SVO2), zero. produced and a adaptive model correcting means (122), the air-fuel ratio estimating means (102), and the actual air-fuel ratio (SVO2) from the air-fuel ratio detecting means (52), wherein the correction coefficient calculating means (104 The corrected air-fuel ratio obtained using the first correction coefficient (DKO2OP) from) and the second correction coefficient (KTIMB) from the adaptive model correcting means (122) Based on the above, the air-fuel ratio on the downstream side of the catalyst (50) is predicted, and the air introduction corresponding part (1008A, 1008B) is the correction coefficient calculating means ( 100) when the introduction of the secondary air is started. and means (1010) to suspend the sliding mode control in 104), immediately after the introduction of the secondary air is completed, and means for the rich control of open-loop air-fuel ratio control (1012), the actual air-fuel ratio ( And means (1014) for resuming the sliding mode control in the correction coefficient calculation means (104 ) when SVO2) becomes rich.

第2の特徴;少なくともエンジン(28)と、該エンジン(28)の排気管(32)に設置された触媒(50)と、エンジン(28)の吸気管(30)に設置されたスロットル弁(38)が閉じている期間に、燃料噴射の停止制御を行うフューエルカット制御手段(1004)と、を有する車両(12)に設置され、前記エンジン(28)への燃料噴射量を制御して、前記エンジン(28)の排気ガスの空燃比を適正空燃比に制御する空燃比制御装置であって、前記触媒(50)の下流に設けられ、前記触媒(50)の下流側の実空燃比(SVO2)を検出する空燃比検出手段(52)と、少なくとも予め設定された基本燃料噴射マップ(118)とエンジン回転数及びスロットル開度のパラメータとに基づいてエンジン(28)に対する基本燃料噴射量を定める基本燃料噴射量算出部(116)と、少なくとも前記空燃比検出手段(52)からの前記実空燃比(SVO2)に基づいて、前記基本燃料噴射量に対する目標空燃比(KO2)を決定する空燃比制御部本体(100)と、前記フューエルカット制御手段(1004)による燃料噴射の停止制御に伴って動作する空気導入対応部(1008A、1008B)とを有し、前記空燃比制御部本体(100)は、少なくとも前記実空燃比(SVO2)に基づいて、前記エンジン(28)の燃料噴射弁(40)から前記空燃比検出手段(52)までの距離に対応したむだ時間(dt)経過後の前記触媒(50)の下流側の空燃比を予測し、予測空燃比(DVPRE)として出力する空燃比予測手段(102)と、前記空燃比予測手段(102)からの前記予測空燃比(DVPRE)に基づいて前記目標空燃比(KO2)を得るための第1補正係数(DKO2OP)をスライディングモード制御によって決定する補正係数算出手段(104)と、前記空燃比予測手段(102)からの前記予測空燃比(DVPRE)を前記むだ時間(dt)だけ遅延させた出力(DVPRE(k−dt))と前記実空燃比(SVO2)との差分である予測誤差(ERPRE)をゼロにするための第2補正係数(KTIMB)を生成する適応モデル修正手段(122)とを有し、前記空燃比予測手段(102)は、前記空燃比検出手段(52)からの前記実空燃比(SVO2)と、前記補正係数算出手段(104)からの前記第1補正係数(DKO2OP)及び前記適応モデル修正手段(122)からの前記第2補正係数(KTIMB)を用いて得られた補正空燃比とに基づいて、前記触媒(50)の下流側の空燃比を予測し、前記空気導入対応部(1008A、1008B)は、前記フューエルカット制御手段(1004)による前記燃料噴射の停止制御が開始された際に、前記補正係数算出手段(104)での前記スライディングモード制御を中断する手段(1010)と、前記フューエルカット制御手段(1004)による前記燃料噴射の停止制御が終了した直後、空燃比制御をオープンループのリッチ制御とする手段(1012)と、前記実空燃比(SVO2)がリッチ側となった段階で、前記補正係数算出手段(104)での前記スライディングモード制御を再開する手段(1014)とを有することを特徴とする。
Second feature: at least the engine (28), a catalyst (50) installed in the exhaust pipe (32) of the engine (28), and a throttle valve (installed in the intake pipe (30) of the engine (28)). 38) is installed in a vehicle (12) having a fuel cut control means (1004) for controlling the stop of fuel injection during the closed period, and controls the fuel injection amount to the engine (28), An air-fuel ratio control apparatus for controlling an air-fuel ratio of exhaust gas of the engine (28) to an appropriate air-fuel ratio, provided downstream of the catalyst (50), and an actual air-fuel ratio ( downstream of the catalyst (50) ( and air-fuel ratio detecting means for detecting the SVO2) (52), based on the engine (28) based on at least a preset basic fuel injection map (the 118) and the engine rotational speed and the throttle opening degree parameter Based on the basic fuel injection amount calculation unit (116) for determining the fuel injection amount and at least the actual air-fuel ratio (SVO2) from the air-fuel ratio detection means (52), the target air-fuel ratio (KO2) with respect to the basic fuel injection amount An air-fuel ratio control unit main body (100) for determining the air-fuel ratio, and an air introduction corresponding unit (1008A, 1008B) operating in accordance with fuel injection stop control by the fuel cut control means (1004). The main body (100) has a dead time (dt) corresponding to the distance from the fuel injection valve (40) of the engine (28) to the air-fuel ratio detection means (52) based on at least the actual air-fuel ratio (SVO2). ) the predicted fuel ratio downstream of the catalyst (50) after the lapse of a air-fuel ratio predicting means for outputting a predicted air (DVPRE) (102), the air-fuel ratio predicted hand Wherein from (102) based on the predicted air (DVPRE), a first correction coefficient for obtaining the target air-fuel ratio (KO2) correction coefficient calculating means for determining the sliding mode control (DKO2OP) (104), This is a difference between an output (DPRE (k−dt)) obtained by delaying the predicted air / fuel ratio (DVPRE) from the air / fuel ratio predicting means (102) by the dead time (dt) and the actual air / fuel ratio (SVO2). and a second correction coefficient for a prediction error (ERPRE) to zero adaptive model correction means (122) for generating (KTIMB), the air-fuel ratio estimating means (102), the air-fuel ratio detecting means (52 wherein the actual air-fuel ratio (SVO2) from), the correction factor the first correction factor from the calculation means (104) (DKO2OP) and said adaptive model correcting means (12 2), the air-fuel ratio on the downstream side of the catalyst (50) is predicted based on the corrected air-fuel ratio obtained using the second correction coefficient (KTIMB) from 2), and the air introduction corresponding portions (1008A, 1008B) ), the when the stop control of the fuel injection is started by the fuel cut control means (1004), and means (1010) to suspend the sliding mode control in the correction coefficient calculating means (104), said fuel Immediately after the stop control of the fuel injection by the cut control means (1004) is completed, the means (1012) for setting the air-fuel ratio control to the open loop rich control and the stage where the actual air-fuel ratio (SVO2) is on the rich side. And means (1014) for restarting the sliding mode control in the correction coefficient calculation means (104) .

第3の特徴;少なくともエンジン(28)と、該エンジン(28)の排気管(32)に設置された触媒(50)と、減速リーン制御手段(1005)と、を有する車両(12)に設置され、前記エンジン(28)への燃料噴射量を制御して、前記エンジン(28)の排気ガスの空燃比を適正空燃比に制御する空燃比制御装置であって、前記触媒(50)の下流に設けられ、前記触媒(50)の下流側の実空燃比(SVO2)を検出する空燃比検出手段(52)と、少なくとも予め設定された基本燃料噴射マップ(118)とエンジン回転数及びスロットル開度のパラメータとに基づいてエンジン(28)に対する基本燃料噴射量を定める基本燃料噴射量算出部(116)と、少なくとも前記空燃比検出手段(52)からの前記実空燃比(SVO2)に基づいて、前記基本燃料噴射量に対する目標空燃比(KO2)を決定する空燃比制御部本体(100)と、前記減速リーン制御手段(1005)による酸素を含んだ空気の導入に伴って動作する空気導入対応部(1008A、1008B)とを有し、前記空燃比制御部本体(100)は、少なくとも前記実空燃比(SVO2)に基づいて、前記エンジン(28)の燃料噴射弁(40)から前記空燃比検出手段(52)までの距離に対応したむだ時間(dt)経過後の前記触媒(50)の下流側の空燃比を予測し、予測空燃比(DVPRE)として出力する空燃比予測手段(102)と、前記空燃比予測手段(102)からの前記予測空燃比(DVPRE)に基づいて前記目標空燃比(KO2)を得るための第1補正係数(DKO2OP)をスライディングモード制御によって決定する補正係数算出手段(104)と、前記空燃比予測手段(102)からの前記予測空燃比(DVPRE)を前記むだ時間(dt)だけ遅延させた出力(DVPRE(k−dt))と前記実空燃比(SVO2)との差分である予測誤差(ERPRE)をゼロにするための第2補正係数(KTIMB)を生成する適応モデル修正手段(122)とを有し、前記空燃比予測手段(102)は、前記空燃比検出手段(52)からの前記実空燃比(SVO2)と、前記補正係数算出手段(104)からの前記第1補正係数(DKO2OP)及び前記適応モデル修正手段(122)からの前記第2補正係数(KTIMB)を用いて得られた補正空燃比とに基づいて、前記触媒(50)の下流側の空燃比を予測し、前記空燃比予測手段(102)は、前記空燃比検出手段(52)からの前記実空燃比(SVO2)と、前記乗算器(136)からの前記補正空燃比とに基づいて、前記触媒(50)の下流側の空燃比を予測し、前記空気導入対応部(1008A、1008B)は、前記減速リーン制御手段(1005)による酸素を含んだ空気の導入に伴って前記補正係数算出手段(104)での前記スライディングモード制御を中断する手段(1010)と、前記減速リーン制御手段(1005)による酸素を含んだ空気の導入が終了した直後、空燃比制御をオープンループのリッチ制御とする手段(1012)と、前記実空燃比(SVO2)がリッチ側となった段階で、前記補正係数算出手段(104)での前記スライディングモード制御を再開する手段(1014)とを有することを特徴とする。
Third feature: installed in a vehicle (12) having at least an engine (28), a catalyst (50) installed in an exhaust pipe (32) of the engine (28), and a deceleration lean control means (1005). And an air-fuel ratio control device for controlling the air-fuel ratio of the exhaust gas of the engine (28) to an appropriate air-fuel ratio by controlling the fuel injection amount to the engine (28), and downstream of the catalyst (50) provided, the air-fuel ratio detecting means for detecting an actual air-fuel ratio (SVO2) of the downstream side of the catalyst (50) (52), at least a preset basic fuel injection map (the 118) engine speed and the throttle opening A basic fuel injection amount calculation unit (116) for determining a basic fuel injection amount for the engine (28) based on the degree parameter, and at least the actual air-fuel ratio (SV) from the air-fuel ratio detection means (52) 2), the air-fuel ratio control unit body (100) for determining the target air-fuel ratio (KO2) with respect to the basic fuel injection amount, and the introduction of air containing oxygen by the deceleration lean control means (1005). The air-fuel ratio control unit main body (100) is operated based on at least the actual air-fuel ratio (SVO2), and the fuel injection valve (40) of the engine (28). ) To the air-fuel ratio detecting means (52) , the air-fuel ratio downstream of the catalyst (50) after the dead time (dt) has elapsed is predicted, and the air-fuel ratio is output as the predicted air-fuel ratio (DVPRE) and predicting means (102), wherein from an air-fuel ratio estimating means (102) based on the predicted air (DVPRE), the first correction coefficient for obtaining the target air-fuel ratio (KO2) (DKO2 A correction coefficient calculating means for determining the sliding mode control P) (104), the said predicted air from an air-fuel ratio estimating means (102) to (DVPRE) is delayed by the dead time (dt) Output (DVPRE ( k-dt)) and the a second correction coefficient for the zero prediction error (ERPRE) which is the difference between the actual air-fuel ratio (SVO2) (adaptive model correcting means (122 for generating a KTIMB)) The air-fuel ratio predicting means (102) includes the actual air-fuel ratio (SVO2) from the air-fuel ratio detecting means (52), the first correction coefficient (DKO2OP) from the correction coefficient calculating means (104), and the Based on the corrected air-fuel ratio obtained using the second correction coefficient (KTIMB) from the adaptive model correcting means (122), the air-fuel ratio downstream of the catalyst (50) is preliminarily estimated. The air / fuel ratio predicting means (102) is based on the actual air / fuel ratio (SVO2) from the air / fuel ratio detecting means (52) and the corrected air / fuel ratio from the multiplier (136). The air-fuel ratio on the downstream side of the catalyst (50) is predicted, and the air introduction corresponding part (1008A, 1008B) is adapted to calculate the correction coefficient in accordance with the introduction of air containing oxygen by the deceleration lean control means (1005). (104) and means (1010) to suspend the sliding mode control, the immediately after the introduction of the deceleration leaning control means air containing oxygen by (1005) is completed, the rich control of the open loop air-fuel ratio control and means (1012), said at a stage where the actual air-fuel ratio (SVO2) becomes richer, to resume the sliding mode control in the correction coefficient calculating means (104) And having a means (1014).

第4の特徴;第1〜第3の特徴のいずれかにおいて、前記空燃比制御部本体(100)は、PID制御部(124)と、前記予測誤差(ERPRE)に基づいて予測精度を判定する予測精度判定手段(146)とを有し、前記PID制御部(124)は、前記スライディングモード制御を再開するに先立って、前記予測精度判定手段(146)にて、予測精度の低下が判定された場合に、前記実空燃比(SVO2)と予め設定された目標値との誤差をゼロにするようにPID制御して、前記触媒(50)の下流側の空燃比が前記目標値に収束するよう制御することを特徴とする。
Fourth feature: In any one of the first to third features, the air-fuel ratio control unit body (100) determines a prediction accuracy based on a PID control unit (124) and the prediction error (ERPRE). A prediction accuracy determination unit (146), and the PID control unit (124) determines a decrease in prediction accuracy by the prediction accuracy determination unit (146) before resuming the sliding mode control. In this case, PID control is performed so that an error between the actual air-fuel ratio (SVO2) and a preset target value becomes zero, and the air-fuel ratio on the downstream side of the catalyst (50) converges to the target value. It is characterized by controlling as follows .

第5の特徴;第4の特徴において、前記空燃比制御部本体(100)は、前記予測精度判定手段(146)にて、予測精度が確保されたことを示す判定がされた場合に、前記PID制御から前記スライディングモード制御に切り換えることを特徴とする。
5th characteristic; 4th characteristic WHEREIN: The said air-fuel ratio control part main body (100) WHEREIN: When the determination which shows that the prediction accuracy was ensured in the said prediction accuracy determination means (146), the said The PID control is switched to the sliding mode control.

第6の特徴;第1〜第3の特徴のいずれかにおいて、前記空燃比制御部本体(100)は、PID制御部(124)と、少なくとも前記補正係数算出手段(104)及び前記PID制御部(124)を制御する制御部(126)を有し、前記適応モデル修正手段(122)は、前記予測誤差(ERPRE)に基づいて予測精度を判定する予測精度判定手段(146)を有し、前記制御部(126)は、前記補正係数算出手段(104)による前記スライディングモード制御が再開された際に、前記予測精度判定手段(146)にて、予測精度の低下が判定された場合に、前記スライディングモード制御を一時停止して、前記PID制御部(124)を起動し、前記PID制御部(124)は、前記空燃比予測手段(102)を使用せずに、前記実空燃比(SVO2)と予め設定された目標値との誤差をゼロにするようにPID制御して、前記触媒(50)の下流側の空燃比が前記目標値に収束するよう制御することを特徴とする。
Sixth feature: In any one of the first to third features, the air-fuel ratio control unit body (100) includes a PID control unit (124), at least the correction coefficient calculation means (104), and the PID control unit. A control unit (126 ) for controlling (124), and the adaptive model correcting means (122) has a prediction accuracy determining means (146) for determining a prediction accuracy based on the prediction error (ERPRE), When the sliding accuracy control by the correction coefficient calculating unit (104) is resumed, the control unit (126), when the prediction accuracy determining unit (146) determines that the prediction accuracy is reduced, pause the sliding mode control, the start PID control section (124), the PID controller (124), said without the use of air-fuel ratio estimating means (102), prior to An error between a preset target value and the actual air-fuel ratio (SVO2) and the PID control so as to zero the air-fuel ratio on the downstream side of the catalyst (50) is controlled to converge to the target value Features.

第7の特徴;第1〜第3の特徴のいずれかにおいて、前記空気導入対応部(1008B)は、さらに、PID制御部(1020)を有し、前記スライディングモード制御を再開するに先立って、前記実空燃比(SVO2)と予め設定された目標値との誤差が予め設定したしきい値を超えていた場合に、前記PID制御部(1020)にて前記誤差をゼロにするようにPID制御して、前記触媒(50)の下流側の空燃比が前記目標値に収束するよう制御することを特徴とする。
The seventh aspect; in any of the first to third aspect, the air introducing corresponding portion (1008B) further comprises P ID control unit (1020), prior to resuming the sliding mode control When the error between the actual air-fuel ratio (SVO2) and a preset target value exceeds a preset threshold value, the PID control unit (1020) causes the PID to be zeroed by the PID control unit (1020). And controlling so that the air-fuel ratio on the downstream side of the catalyst (50) converges to the target value .

(1) 第1の特徴によれば、二次空気導入装置が設置されたシステムであっても、二次空気導入後は、一旦、フィードバック制御を中断し、二次空気の導入が終了した段階でリッチ噴射制御を行うことで、二次空気導入による触媒内の酸素貯蔵量を早期に低減することができる。その結果、中断していたフィードバック制御に早期復帰することができ、エミッション性能を高く維持することができる。 (1) According to the first feature, even in a system in which the secondary air introduction device is installed, after the secondary air introduction, the feedback control is once interrupted and the introduction of the secondary air is completed. By performing the rich injection control, the amount of oxygen stored in the catalyst by introducing the secondary air can be reduced at an early stage. As a result, it is possible to quickly return to the interrupted feedback control, and to maintain high emission performance.

(2) スロットル開度が閉じることによって、フューエルカット制御手段によって燃料噴射が停止制御されると、酸素を含んだ空気そのものが触媒に流入するため、触媒の酸素貯蔵量が増大することになる。しかし、この第2の特徴によれば、フューエルカット制御手段による燃料噴射の停止制御が開始された際に、一旦、フィードバック制御を中断し、燃料噴射の停止制御が終了した段階で、リッチ噴射制御を行うようにしたので、燃料噴射の停止制御に伴う酸素を含んだ空気の導入による触媒内の酸素貯蔵量を早期に低減することができる。その結果、中断していたフィードバック制御に早期復帰することができ、エミッション性能を高く維持することができる。 (2) When the fuel injection is stopped and controlled by the fuel cut control means by closing the throttle opening, air containing oxygen itself flows into the catalyst, so that the amount of oxygen stored in the catalyst increases. However, according to the second feature, when the fuel injection stop control by the fuel cut control means is started, the feedback control is temporarily interrupted, and when the fuel injection stop control is completed, the rich injection control is performed. Thus, the amount of oxygen stored in the catalyst due to the introduction of air containing oxygen accompanying the stop control of fuel injection can be reduced at an early stage. As a result, it is possible to quickly return to the interrupted feedback control, and to maintain high emission performance.

(3) 減速リーン制御手段による減速リーン化が開始されると、上述のフューエルカット制御の場合と同様に、酸素を含んだ空気そのものが触媒に流入するため、触媒の酸素貯蔵量が増大することになる。しかし、この第3の特徴によれば、減速リーン制御手段による減速リーン化が開始された際に、一旦、フィードバック制御を中断し、減速リーン化が終了した段階で、リッチ噴射制御を行うようにしたので、減速リーン化に伴う酸素を含んだ空気の導入による触媒内の酸素貯蔵量を早期に低減することができる。その結果、中断していたフィードバック制御に早期復帰することができ、エミッション性能を高く維持することができる。 (3) When deceleration leaning by the deceleration lean control means is started, air containing oxygen itself flows into the catalyst as in the case of the fuel cut control described above, so that the amount of oxygen stored in the catalyst increases. become. However, according to the third feature, when the deceleration leaning by the deceleration lean control means is started, the feedback control is temporarily interrupted, and the rich injection control is performed at the stage where the deceleration leaning is completed. As a result, the amount of oxygen stored in the catalyst due to the introduction of air containing oxygen accompanying the deceleration leaning can be reduced at an early stage. As a result, it is possible to quickly return to the interrupted feedback control, and to maintain high emission performance.

(4) 第4の特徴によれば、二次空気の導入、又はフューエルカット制御あるいは減速リーン化に伴う酸素を含んだ空気の導入により、スライディングモード制御の収束に時間がかかることが予測される場合に、二次空気の導入が終了した段階、又はフューエルカット制御あるいは減速リーン化が終了した段階で、最初にPID制御を行うことで、フィードバック制御の収束を早めることができ、エミッション性能を高く維持することができる。 (4) According to the fourth feature, it is predicted that the convergence of the sliding mode control takes time due to the introduction of secondary air, or the introduction of air containing oxygen accompanying fuel cut control or deceleration leaning. In this case, when the introduction of secondary air is completed, or when fuel cut control or deceleration leaning is completed, the PID control is performed first, so that the convergence of the feedback control can be accelerated and the emission performance is improved. Can be maintained.

(5) 第5の特徴によれば、予測誤差がしきい値以下となれば、スライディングモード制御の収束性が確保されるため、フィードバック制御を再開することで、エミッション性能を高く維持することができる。 (5) According to the fifth feature, if the prediction error is equal to or less than the threshold value, the convergence of the sliding mode control is ensured. Therefore, the emission performance can be maintained high by restarting the feedback control. it can.

(6) 第6の特徴によれば、フィードバック制御を再開した際に、予測精度の低下が判定された場合に、空燃比予測手段を使用せずに、実空燃比と予め設定された目標値との誤差をゼロにするように、PID制御を行うようにしたので、空燃比予測手段を用いた場合よりも、予測精度が確保されるまでの時間を短縮させることができ、エミッション性能を高く維持することができる。 (6) According to the sixth feature, when the decrease in prediction accuracy is determined when the feedback control is resumed, the actual air-fuel ratio and the preset target value are used without using the air-fuel ratio predicting means. Since the PID control is performed so that the error is zero, the time until the prediction accuracy is ensured can be shortened and the emission performance is higher than when the air-fuel ratio prediction means is used. Can be maintained.

(7) 第7の特徴によれば、前記フィードバック制御を再開するに先立って、専用のPID制御部を用いて、実空燃比と目標値との差(誤差)がゼロとなるようにPID制御したので、空燃比制御部本体の予測誤差を用いた場合よりも、早期に誤差をしきい値以下に収束させることができ、通常のスライディングモード制御(第1スライディングモード制御部での制御)をより早く再開させることができる。これは、エミッション性能を高く維持できることにつながる。 (7) According to the seventh feature, prior to restarting the feedback control, the dedicated PID control unit is used to perform PID control so that the difference (error) between the actual air-fuel ratio and the target value becomes zero. As a result, the error can be converged below the threshold earlier than when the prediction error of the air-fuel ratio control unit body is used, and normal sliding mode control (control by the first sliding mode control unit) can be performed. It can be restarted sooner. This leads to maintaining high emission performance.

本実施の形態に係る空燃比制御装置が設置される自動二輪車の一例を示す斜視図である。1 is a perspective view showing an example of a motorcycle on which an air-fuel ratio control apparatus according to an embodiment is installed. 自動二輪車のエンジンの制御系の一例を示すブロック図である。It is a block diagram showing an example of a control system of an engine of a motorcycle. 第1空気導入対応部を有する空燃比制御部の構成を示す機能ブロック図である。It is a functional block diagram which shows the structure of the air fuel ratio control part which has a 1st air introduction corresponding | compatible part. 本実施の形態に係る空燃比制御装置(空燃比制御部)の構成を示す制御ブロック図である。It is a control block diagram which shows the structure of the air fuel ratio control apparatus (air fuel ratio control part) which concerns on this Embodiment. 比較例に係る空燃比制御部本体の構成を示す制御ブロック図である。It is a control block diagram which shows the structure of the air fuel ratio control part main body which concerns on a comparative example. 予測器による予測モデルを示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the prediction model by a predictor. スライディングモード制御の動作概念を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the operation | movement concept of sliding mode control. 適応モデル修正器の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of an adaptive model modifier. 適応モデル修正器の具体的構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the specific structure of an adaptive model modifier. 図10Aは空燃比A/Fに対する酸素センサの出力の変化を示す特性図であり、図10Bは実空燃比に対する第1重み付け成分の変化を示す特性図である。FIG. 10A is a characteristic diagram showing a change in the output of the oxygen sensor with respect to the air-fuel ratio A / F, and FIG. 10B is a characteristic diagram showing a change in the first weighting component with respect to the actual air-fuel ratio. 図11Aはスロットル開度に対する基本燃料噴射量の変化を示す特性図であり、図11Bはスロットル開度に対する第2重み付け成分の変化を示す特性図である。FIG. 11A is a characteristic diagram showing a change in the basic fuel injection amount with respect to the throttle opening, and FIG. 11B is a characteristic diagram showing a change in the second weighting component with respect to the throttle opening. 図12Aはエンジン回転数NEに対する重み付け関数を示す特性図であり、図12Bはスロットル開度THに対する重み付け関数を示す特性図である。12A is a characteristic diagram showing a weighting function for the engine speed NE, and FIG. 12B is a characteristic diagram showing a weighting function for the throttle opening TH. 予測誤差補正量から修正係数を求める原理を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the principle which calculates | requires a correction coefficient from prediction error correction amount. 第1変形例に係る空燃比制御部本体の構成を示す制御ブロック図である。It is a control block diagram which shows the structure of the air fuel ratio control part main body which concerns on a 1st modification. 第2変形例に係る空燃比制御部本体の構成を示す制御ブロック図である。It is a control block diagram which shows the structure of the air fuel ratio control part main body which concerns on a 2nd modification. 第3変形例に係る空燃比制御部本体の構成を示す制御ブロック図である。It is a control block diagram which shows the structure of the air fuel ratio control part main body which concerns on a 3rd modification. 第4変形例に係る空燃比制御部本体の構成を示す制御ブロック図である。It is a control block diagram which shows the structure of the air fuel ratio control part main body which concerns on a 4th modification. 第5変形例に係る空燃比制御部本体の構成を示す制御ブロック図である。It is a control block diagram which shows the structure of the air fuel ratio control part main body which concerns on a 5th modification. 第1空気導入対応部の処理動作を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the processing operation of a 1st air introduction corresponding | compatible part. 二次空気の導入又はFC制御又は減速リーン化の実行期間と、リッチスパイク制御期間(触媒装置の残留酸素処理期間)と、リッチスパイク制御での単位時間当たりの燃料噴射量の変化と、触媒装置での酸素貯蔵量の変化と、酸素センサの出力値(SVO2)の変化とを示すタイミングチャートである。Implementation period of secondary air introduction or FC control or deceleration leaning, rich spike control period (residual oxygen treatment period of the catalyst device), change in fuel injection amount per unit time in rich spike control, catalyst device 6 is a timing chart showing a change in the oxygen storage amount and a change in the output value (SVO2) of the oxygen sensor. 第2空気導入対応部を有する空燃比制御部の構成を示す機能ブロック図である。It is a functional block diagram which shows the structure of the air fuel ratio control part which has a 2nd air introduction corresponding | compatible part. 第2空気導入対応部の処理動作を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the processing operation of a 2nd air introduction corresponding | compatible part.

以下、本発明に係る空燃比制御装置を例えば自動二輪車に適用した実施の形態例を図1〜図22を参照しながら説明する。   Hereinafter, an embodiment in which the air-fuel ratio control apparatus according to the present invention is applied to, for example, a motorcycle will be described with reference to FIGS.

先ず、本実施の形態に係る空燃比制御装置10を搭載した自動二輪車12について図1を参照しながら説明する。   First, a motorcycle 12 equipped with an air-fuel ratio control apparatus 10 according to the present embodiment will be described with reference to FIG.

自動二輪車12は、図1に示すように、車体前部14と車体後部16とが低いフロア部18を介して連結されて構成されている。車体前部14は、その上部に、ハンドル20が回転自在に取り付けられ、下部に前輪22が軸支されている。車体後部16は、その上部にシート24が取り付けられ、下部に後輪26が軸支されている。   As shown in FIG. 1, the motorcycle 12 is configured such that a vehicle body front portion 14 and a vehicle body rear portion 16 are connected via a low floor portion 18. The vehicle body front portion 14 has a handle 20 rotatably attached to an upper portion thereof, and a front wheel 22 supported on a lower portion thereof. The vehicle body rear portion 16 has a seat 24 attached to the upper portion thereof, and a rear wheel 26 supported on the lower portion thereof.

自動二輪車12のエンジン28には、図2に模式的に示すように、吸気管30及び排気管32が設けられ、エンジン28とエアクリーナ34間に吸気管30が配管されている。吸気管30に設けられたスロットルボディ36には、スロットル弁38が設けられる。吸気管30上で、エンジン28とスロットルボディ36との間には燃料噴射弁40が設けられる。   As schematically shown in FIG. 2, the engine 28 of the motorcycle 12 is provided with an intake pipe 30 and an exhaust pipe 32, and the intake pipe 30 is piped between the engine 28 and the air cleaner 34. The throttle body 36 provided in the intake pipe 30 is provided with a throttle valve 38. A fuel injection valve 40 is provided between the engine 28 and the throttle body 36 on the intake pipe 30.

スロットル弁38は、スロットルグリップ42(図1参照)の回動操作に応じて回動し、その回動量(スロットル弁38の開度)がスロットルセンサ44で検知される。運転者のスロットルグリップ42の操作に応じて、スロットル弁38を開閉することでエンジン28へ供給する空気量を可変とする。   The throttle valve 38 is rotated in accordance with the rotation operation of the throttle grip 42 (see FIG. 1), and the rotation amount (the opening degree of the throttle valve 38) is detected by the throttle sensor 44. The amount of air supplied to the engine 28 is made variable by opening and closing the throttle valve 38 according to the driver's operation of the throttle grip 42.

エンジン28には、エンジン冷却水温を検知する水温センサ46が設けられ、吸気管30には、吸入空気圧(吸気負圧)を検知するPBセンサ48が設けられる。エンジン28の排気管に設置された触媒装置50の上流に設けられ、エアクリーナ34からの空気を二次空気として排気管に導入する二次空気導入装置1000と、エンジン28の排気管に設置された触媒装置50の下流に設けられ、触媒装置50の下流側の空燃比を検出する酸素センサ52(空燃比検出手段)が設けられる。この酸素センサ52にて検知される酸素濃度は、触媒装置50を通過した後の排気ガスの実空燃比に相当する。また、エンジン28には、減速機構54の出力ギヤの回転数から車速を検知する車速センサ56が設けられる。スタータスイッチ58は、イグニッションキーの操作によりエンジン28を始動させるスイッチである。さらに、エアクリーナ34の吸気管30から遠い位置には、大気圧センサ60が設けられる。   The engine 28 is provided with a water temperature sensor 46 that detects the engine cooling water temperature, and the intake pipe 30 is provided with a PB sensor 48 that detects intake air pressure (intake negative pressure). A secondary air introducing device 1000 provided upstream of the catalyst device 50 installed in the exhaust pipe of the engine 28 and introducing air from the air cleaner 34 into the exhaust pipe as secondary air, and installed in the exhaust pipe of the engine 28 An oxygen sensor 52 (air-fuel ratio detection means) that is provided downstream of the catalyst device 50 and detects an air-fuel ratio downstream of the catalyst device 50 is provided. The oxygen concentration detected by the oxygen sensor 52 corresponds to the actual air-fuel ratio of the exhaust gas after passing through the catalyst device 50. Further, the engine 28 is provided with a vehicle speed sensor 56 that detects the vehicle speed from the rotational speed of the output gear of the speed reduction mechanism 54. The starter switch 58 is a switch for starting the engine 28 by operating an ignition key. Further, an atmospheric pressure sensor 60 is provided at a position far from the intake pipe 30 of the air cleaner 34.

そして、エンジン制御装置(エンジン・コントロール・ユニット:ECU62)は、図3に示すように、AI(二次空気導入)制御部1002と、FC(フューエルカット)制御部1004と、減速リーン制御部1005と、本実施の形態に係る空燃比制御装置10として機能する空燃比制御部1006とを有する。   As shown in FIG. 3, the engine control device (engine control unit: ECU 62) includes an AI (secondary air introduction) control unit 1002, an FC (fuel cut) control unit 1004, and a deceleration lean control unit 1005. And an air-fuel ratio control unit 1006 that functions as the air-fuel ratio control apparatus 10 according to the present embodiment.

AI制御部1002は、二次空気を導入する所定の条件が成立している期間に、二次空気導入装置1000を駆動して、エアクリーナ34からの空気を二次空気として、排気管32のうち、触媒装置50の上流側に導入する。このAI制御部1002は、二次空気の導入開始に先立って、あるいは導入開始時点にAI開始信号Saisを出力し、二次空気の導入が終了した時点でAI終了信号Saieを出力する。   The AI control unit 1002 drives the secondary air introduction device 1000 while the predetermined condition for introducing the secondary air is satisfied, and uses the air from the air cleaner 34 as the secondary air. And introduced upstream of the catalyst device 50. The AI control unit 1002 outputs an AI start signal Sais prior to the start of introduction of secondary air or at the start of introduction, and outputs an AI end signal Saie when the introduction of secondary air is completed.

FC制御部1004は、スロットル開度がゼロ(全閉)等のFC制御を行う所定の条件が成立している期間に、燃料の噴射を中断するフューエルカット制御を実行する。FC制御部1004は、フューエルカット制御の実行開始に先立って、あるいは実行開始時点にFC制御開始信号Sfcsを出力し、フューエルカット制御が終了した時点でFC制御終了信号Sfceを出力する。   The FC control unit 1004 performs fuel cut control for interrupting fuel injection during a period in which a predetermined condition for performing FC control such as zero throttle opening (fully closed) is satisfied. The FC control unit 1004 outputs the FC control start signal Sfcs prior to the start of execution of the fuel cut control or at the start of execution, and outputs the FC control end signal Sfce when the fuel cut control ends.

減速リーン制御部1005は、スロットル開度の減少量と吸気圧の変化量等から減速リーン化を行う所定の条件が成立している期間に、基本噴射パルス幅を減少させる等の減速リーン化を実行する。減速リーン制御部1005は、減速リーン化の実行開始に先立って、あるいは実行開始時点に減速リーン化開始信号Srssを出力し、減速リーン化が終了した時点で減速リーン化終了信号Srseを出力する。   The deceleration lean control unit 1005 performs deceleration leaning such as reducing the basic injection pulse width during a period in which a predetermined condition for performing deceleration leaning is established based on the amount of decrease in throttle opening and the amount of change in intake pressure. Run. The deceleration lean control unit 1005 outputs a deceleration leaning start signal Srss prior to the start of execution of deceleration leaning or at the start of execution, and outputs a deceleration leaning completion signal Srse when deceleration leaning ends.

空燃比制御部1006は、空燃比制御部本体100と、基本燃料噴射量算出部116と、第1空気導入対応部1008Aとを有する。空燃比制御部本体100はスライディングモード制御を用いた制御部本体であって、これについては後で詳述する。   The air-fuel ratio control unit 1006 includes an air-fuel ratio control unit main body 100, a basic fuel injection amount calculation unit 116, and a first air introduction corresponding unit 1008A. The air-fuel ratio control unit main body 100 is a control unit main body using sliding mode control, which will be described in detail later.

基本燃料噴射量算出部116は、エンジン回転数NE、スロットル開度TH、吸入空気圧PBから規定される基準の燃料噴射量を、基本燃料噴射マップ118を用いて求め、その基準の燃料噴射量をスロットル弁38の有効開口面積に応じて補正することで基本燃料噴射量TIMBを算出する。   The basic fuel injection amount calculation unit 116 obtains a reference fuel injection amount defined from the engine speed NE, the throttle opening TH, and the intake air pressure PB using the basic fuel injection map 118, and calculates the reference fuel injection amount. The basic fuel injection amount TIMB is calculated by correcting according to the effective opening area of the throttle valve 38.

基本燃料噴射マップ118は、エンジン回転数NEとスロットル開度THに基づく第1基本燃料噴射マップ118aと、エンジン回転数NEと吸入空気圧PBに基づく第2基本燃料噴射マップ118bとを有する。従って、この空燃比制御部1006では、第1基本燃料噴射マップ118a及び第2基本燃料噴射マップ118bのうち、エンジン回転数NE及びスロットル開度THに基づいて、使用すべき基本燃料噴射マップの指標が配列された選択用マップ140から使用すべき基本燃料噴射マップを選択指示するマップ選択部142を有する。選択用マップ140は、図に示すように、第1基本燃料噴射マップ118aを使用すべき領域と、第2基本燃料噴射マップ118bを使用すべき領域とが配置されている。マップ選択部142は、入力されるエンジン回転数NEとスロットル開度THに基づいて、選択用マップ140から、使用すべき基本燃料噴射マップを選択し、その選択結果Saを出力する。エンジン回転数NEが低いと第1基本燃料噴射マップ118aが選択される確率が高くなり、エンジン回転数NEが高いと第2基本燃料噴射マップ118bが選択される確率が高くなる。
The basic fuel injection map 118 includes a first basic fuel injection map 118a based on the engine speed NE and the throttle opening TH, and a second basic fuel injection map 118b based on the engine speed NE and the intake air pressure PB. Therefore, in the air-fuel ratio control unit 1006, of the first basic fuel injection map 118a and the second basic fuel injection map 118b, an index of the basic fuel injection map to be used based on the engine speed NE and the throttle opening TH. Has a map selection unit 142 for selecting and instructing a basic fuel injection map to be used from the selection map 140 arranged. As shown in FIG. 8 , the selection map 140 includes an area where the first basic fuel injection map 118a is to be used and an area where the second basic fuel injection map 118b is to be used. The map selection unit 142 selects a basic fuel injection map to be used from the selection map 140 based on the input engine speed NE and the throttle opening TH, and outputs the selection result Sa. If the engine speed NE is low, the probability that the first basic fuel injection map 118a will be selected increases, and if the engine speed NE is high, the probability that the second basic fuel injection map 118b will be selected increases.

従って、基本燃料噴射量算出部116は、エンジン回転数NE、スロットル開度TH、吸入空気圧PBから規定される基準の燃料噴射量を、マップ選択部142にて選択された基本燃料噴射マップを用いて求め、その基準の燃料噴射量をスロットル弁38の有効開口面積に応じて補正することで基本燃料噴射量TIMBを算出する。この基本燃料噴射量TIMBは、空燃比制御部本体100からの目標空燃比KO2(k)と、水温、吸気温、大気圧等からなる環境補正係数KECOによって補正されて燃料噴射時間Toutとして出力される。   Therefore, the basic fuel injection amount calculation unit 116 uses the basic fuel injection map selected by the map selection unit 142 for the reference fuel injection amount defined by the engine speed NE, the throttle opening TH, and the intake air pressure PB. The basic fuel injection amount TIMB is calculated by correcting the reference fuel injection amount according to the effective opening area of the throttle valve 38. The basic fuel injection amount TIMB is corrected by the target air-fuel ratio KO2 (k) from the air-fuel ratio control unit main body 100 and the environment correction coefficient KECO including the water temperature, the intake air temperature, the atmospheric pressure, etc., and is output as the fuel injection time Tout. The

第1空気導入対応部1008Aは、空燃比制御停止要求部1010と、リッチスパイク制御部1012と、再開判定部1014とを有する。   The first air introduction handling unit 1008A includes an air-fuel ratio control stop request unit 1010, a rich spike control unit 1012, and a restart determination unit 1014.

空燃比制御停止要求部1010は、AI制御部1002からのAI開始信号Sais、又はFC制御部1004からのFC制御開始信号Sfcs、又は減速リーン制御部1005からの減速リーン化開始信号Srssの入力に基づいて空燃比制御部本体100に停止要求信号Sgを出力する。空燃比制御部本体100の制御部126は、空燃比制御停止要求部1010からの停止要求信号Sgの入力に基づいて空燃比制御を一時的に停止する。   The air-fuel ratio control stop request unit 1010 receives the AI start signal Sais from the AI control unit 1002, the FC control start signal Sfcs from the FC control unit 1004, or the deceleration lean start signal Srss from the deceleration lean control unit 1005. Based on this, a stop request signal Sg is output to the air-fuel ratio control unit main body 100. The control unit 126 of the air-fuel ratio control unit main body 100 temporarily stops the air-fuel ratio control based on the input of the stop request signal Sg from the air-fuel ratio control stop request unit 1010.

リッチスパイク制御部1012は、AI制御部1002からのAI終了信号Saie、又はFC制御部1004からのFC制御終了信号Sfce、又は減速リーン制御部1005からの減速リーン化終了信号Srseの入力に基づいて、燃料噴射弁40を制御して、エンジン28の燃焼室にリッチスパイク(触媒装置に吸着したNOxを還元することを目的として、一時的に燃料噴射量が通常よりも濃い空燃比となるように行うリッチ噴射)を行う。このリッチスパイク制御は、酸素センサ52の出力値(SVO2)に応じた単位時間当たりの燃料の供給量が登録されたリッチスパイクマップ1016を参照しながら、現時点の酸素センサ52の出力値(SVO2)に応じた燃料の供給量を単位時間にエンジン28の燃焼室に供給する。リッチスパイク制御部1012は、酸素センサ52の出力値(SVO2)がリッチ側になった段階で、リッチスパイク制御を終了する。   The rich spike control unit 1012 is based on the input of the AI end signal Saie from the AI control unit 1002, the FC control end signal Sfce from the FC control unit 1004, or the deceleration leaning end signal Srse from the deceleration lean control unit 1005. Then, the fuel injection valve 40 is controlled so that the rich spike in the combustion chamber of the engine 28 (for the purpose of reducing the NOx adsorbed to the catalyst device, the fuel injection amount is temporarily set to a richer air-fuel ratio than usual). Perform rich injection). In this rich spike control, the current output value (SVO2) of the oxygen sensor 52 is referred to while referring to a rich spike map 1016 in which the fuel supply amount per unit time corresponding to the output value (SVO2) of the oxygen sensor 52 is registered. The amount of fuel supplied in accordance with is supplied to the combustion chamber of the engine 28 per unit time. The rich spike control unit 1012 ends the rich spike control when the output value (SVO2) of the oxygen sensor 52 is on the rich side.

再開判定部1014は、酸素センサ52の出力値(SVO2)がリッチ側になった段階で、空燃比制御部本体100に制御再開信号Siを出力する。空燃比制御部本体100は、制御再開信号Siの入力に基づいて、空燃比制御を再開する。空燃比制御部本体100での空燃比制御の再開については後述する。   The restart determination unit 1014 outputs a control restart signal Si to the air-fuel ratio control unit main body 100 when the output value (SVO2) of the oxygen sensor 52 becomes rich. The air-fuel ratio control unit main body 100 restarts the air-fuel ratio control based on the input of the control restart signal Si. The resumption of air-fuel ratio control in the air-fuel ratio control unit main body 100 will be described later.

次に、空燃比制御部本体100について図4〜図18を参照しながら説明する。   Next, the air-fuel ratio control unit main body 100 will be described with reference to FIGS.

この空燃比制御部本体100は、図4に示すように、触媒装置50の下流側の空燃比を予測する予測器102(空燃比予測手段)と、該予測器102からの予測空燃比DVPREに基づいて燃料噴射量に対する第1補正係数DKO2OP(k)を決定する第1スライディングモード制御部104(補正係数算出手段)と、第1スライディングモード制御部104と予測器102のパラメータを同定する同定器106と、空燃比基準値を算出する空燃比基準値算出部108とを有する。   As shown in FIG. 4, the air-fuel ratio control unit main body 100 includes a predictor 102 (air-fuel ratio predicting means) that predicts an air-fuel ratio downstream of the catalyst device 50, and a predicted air-fuel ratio DVPRE from the predictor 102. A first sliding mode control unit 104 (correction coefficient calculating means) for determining a first correction coefficient DKO2OP (k) for the fuel injection amount based on the identifier, and an identifier for identifying parameters of the first sliding mode control unit 104 and the predictor 102 106 and an air-fuel ratio reference value calculation unit 108 for calculating an air-fuel ratio reference value.

ここで、予測器102、第1スライディングモード制御部104、同定器106及び空燃比基準値算出部108の動作について、図5の比較例(特許文献1に記載された空燃比制御装置に類似した空燃比制御部本体300)と対比して説明する。   Here, the operations of the predictor 102, the first sliding mode control unit 104, the identifier 106, and the air-fuel ratio reference value calculation unit 108 are similar to the comparative example of FIG. 5 (the air-fuel ratio control device described in Patent Document 1). The description will be made in comparison with the air-fuel ratio control unit main body 300).

先ず、図5の比較例に係る空燃比制御部本体300は、触媒装置50の上流側にLAFセンサ110(図2の破線のブロック参照)が設置され、該LAFセンサ110からの触媒前空燃比A/F(k)が入力されることが前提となっている。   First, in the air-fuel ratio control unit main body 300 according to the comparative example of FIG. 5, the LAF sensor 110 (see the broken line block in FIG. 2) is installed on the upstream side of the catalyst device 50, and the pre-catalyst air-fuel ratio from the LAF sensor 110. It is assumed that A / F (k) is input.

予測器102は、触媒装置50の下流側の燃料噴射量(目標空燃比)を決定するために、現在時刻(k)からむだ時間dt(燃料噴射弁40から酸素センサ52までの距離に対応したむだ時間経過後の空燃比(VO2)を予測する。   The predictor 102 corresponds to the dead time dt (the distance from the fuel injection valve 40 to the oxygen sensor 52) from the current time (k) in order to determine the fuel injection amount (target air-fuel ratio) on the downstream side of the catalyst device 50. The air-fuel ratio (VO2) after the dead time has elapsed is predicted.

この予測器102による予測モデルは、現在時刻をkとしたとき、図6に示すように、時点ta〜時点tb間の触媒前の空燃比φin及び酸素センサ52の出力Voutが分かれば、以下の関係式(1)からk+dt時点の出力Vout(k+dt)=Vpre(k)を予測することができる。   The prediction model by the predictor 102 is as follows when the current time is k and the air-fuel ratio φin before the catalyst from the time point ta to the time point tb and the output Vout of the oxygen sensor 52 are known as shown in FIG. The output Vout (k + dt) = Vpre (k) at the time point k + dt can be predicted from the relational expression (1).

Figure 0005981827
Figure 0005981827

但し、j=1〜(dt−d−1)のφinはk時点では観測できないため、目標値(φop)で代用することになる。ここで、Vout’(K)は、k時点での酸素センサ52の出力と目標値との偏差であり、Vout’(K−1)は、k時点の1単位時間(一定時間周期)前の酸素センサ52の出力と目標値との偏差を示す。α1、α2及びβjは同定器106にて決定されるパラメータである。   However, since φin of j = 1 to (dt−d−1) cannot be observed at time k, the target value (φop) is substituted. Here, Vout ′ (K) is the deviation between the output of the oxygen sensor 52 and the target value at time k, and Vout ′ (K−1) is one unit time (constant time period) before time k. The deviation between the output of the oxygen sensor 52 and the target value is shown. α1, α2, and βj are parameters determined by the identifier 106.

第1スライディングモード制御部104は、モデル誤差(予測空燃比−目標値)に応じた噴射量の算出を行う。通常、スライディングモード制御は、図7にその概念を示すように、制御対象の複数の状態量を変数とする線形関数により表される切換直線を予め構築しておき、それらの状態量をハイゲイン制御によって、切換直線上に高速で収束させ(到達モード)、さらに、所謂、等価制御入力によって、状態量を切換直線上に拘束しつつ切換直線上の所要の平衡点(収束点)に収束させる(スライディングモード)、可変構造型のフィードバック制御手法である。   The first sliding mode control unit 104 calculates the injection amount according to the model error (predicted air / fuel ratio−target value). Normally, in the sliding mode control, as shown in FIG. 7, a switching straight line represented by a linear function having a plurality of state quantities to be controlled as variables is constructed in advance, and these state quantities are subjected to high gain control. To converge on the switching line at high speed (arrival mode), and further, by so-called equivalent control input, the state quantity is constrained on the switching line and converged to a required equilibrium point (convergence point) on the switching line ( This is a variable structure type feedback control method.

このようなスライディングモード制御は、制御対象の複数の状態量が切換直線上に収束してしまえば、外乱等の影響をほとんど受けずに、切換直線上の平衡点に状態量を安定に収束させることができるという優れた特性をもっている。   In such sliding mode control, if a plurality of state quantities to be controlled converge on the switching line, the state quantity is stably converged to the equilibrium point on the switching line without being affected by disturbances or the like. It has excellent properties that it can.

触媒装置50の下流側の排気ガスの酸素濃度等の特定成分の濃度を所定の適正値に整定させるように、エンジン28の空燃比の補正量を求める場合、例えば触媒装置50の下流側の排気ガスの特定成分の濃度の値とその変化速度とを制御対象である排気系の状態量として、それらの状態量をそれぞれスライディングモード制御を用いて切換直線上の平衡点(濃度の値及びその変化速度がそれぞれ所定の適正値及び「0」となる点)に収束させるように、空燃比の補正量を求める。スライディングモード制御を用いて空燃比の補正量を求めれば、従来のPID制御等に較べて触媒の下流側の排気ガスの特定成分の濃度を精度よく所定の適正値に整定させることが可能である。   When determining the correction amount of the air-fuel ratio of the engine 28 so that the concentration of the specific component such as the oxygen concentration of the exhaust gas downstream of the catalyst device 50 is set to a predetermined appropriate value, for example, the exhaust gas downstream of the catalyst device 50 The concentration value of the specific component of the gas and its rate of change are defined as the state quantities of the exhaust system to be controlled, and these state quantities are respectively converted to equilibrium points (concentration values and changes thereof) on the switching line using sliding mode control. A correction amount of the air-fuel ratio is obtained so that the speed converges to a predetermined appropriate value and “0”. If the correction amount of the air-fuel ratio is obtained using the sliding mode control, the concentration of the specific component of the exhaust gas on the downstream side of the catalyst can be accurately set to a predetermined appropriate value as compared with the conventional PID control or the like. .

そして、スライディングモード制御における切換関数及び制御入力演算式は以下の通りである。   The switching function and the control input arithmetic expression in the sliding mode control are as follows.

Figure 0005981827
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ここで、Ueq(k)は等価則入力、Urch(k)は到達則入力、Uadp(k)は適応則入力であり、以下の式により、算出される。また、ここでのVout’(k)及びVout’(k−1)はモデル誤差を示し、Vout’(k)は、k時点での予測空燃比と目標値との偏差であり、Vout’(k−1)は、k時点の1単位時間(一定時間周期)前の予測空燃比と目標値との偏差を示す。   Here, Ueq (k) is an equivalent law input, Urch (k) is a reaching law input, and Uadp (k) is an adaptive law input, which are calculated by the following equations. Here, Vout ′ (k) and Vout ′ (k−1) indicate model errors, and Vout ′ (k) is a deviation between the predicted air-fuel ratio and the target value at time k, and Vout ′ (k k-1) indicates the deviation between the predicted air-fuel ratio and the target value one unit time (constant time period) before time k.

なお、Krch、Kadpはフィードバックゲイン、Sは切換関数設定パラメータを示す。   Krch and Kadp are feedback gains, and S is a switching function setting parameter.

同定器106は、予測器102のモデルパラメータを修正することで、予測器102での予測精度を補償する。また、第1スライディングモード制御部104に対しては、モデル誤差に応じたσ(k)の切換直線への収束速度(フィードバックゲイン)の調整によるモデル式   The identifier 106 corrects the prediction accuracy of the predictor 102 by correcting the model parameter of the predictor 102. For the first sliding mode control unit 104, a model equation by adjusting the convergence speed (feedback gain) of σ (k) to the switching straight line according to the model error.

Figure 0005981827
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により算出されるVout’(k+1)の偏差を最小とするように、パラメータa1(k)、a2(k)及びb1(k)を調整する。これは、予測式のモデルパラメータを修正することで、触媒前空燃比φinと目標空燃比φopに対するVoutの対応関係を修正することになる。 The parameters a1 (k), a2 (k), and b1 (k) are adjusted so that the deviation of Vout ′ (k + 1) calculated by the above is minimized. This corrects the correspondence relationship between Vout with respect to the pre-catalyst air-fuel ratio φin and the target air-fuel ratio φop by correcting the model parameter of the prediction formula.

空燃比基準値算出部108は、第1スライディングモード制御部104からの適応則入力Uadp(k)から規定されるエンジン28の空燃比基準値を予め設定されたマップを用いて求める。   The air-fuel ratio reference value calculation unit 108 obtains the air-fuel ratio reference value of the engine 28 defined by the adaptive law input Uadp (k) from the first sliding mode control unit 104 using a preset map.

第1スライディングモード制御部104からの出力、すなわち、排気系への制御入力Uop(=DKO2OP(k))は、加算器112にて空燃比基準値算出部108からの空燃比基準値と加算されて目標空燃比KO2(k)が求められる。この目標空燃比KO2(k)は後段の適応制御部114に入力される。この適応制御部114は、LAFセンサ110の検出空燃比φin(=A/F(k))と目標空燃比φop(KO2(k))とからエンジン28の運転状態の変化や特性変化等の動的変化を考慮してフィードバック補正係数KAFを適応的に求める漸化式形式の制御器である。   The output from the first sliding mode control unit 104, that is, the control input Uop (= DKO2OP (k)) to the exhaust system is added to the air-fuel ratio reference value from the air-fuel ratio reference value calculation unit 108 by the adder 112. Thus, the target air-fuel ratio KO2 (k) is obtained. This target air-fuel ratio KO2 (k) is input to the adaptive control unit 114 at the subsequent stage. This adaptive control unit 114 detects changes in the operating state and characteristics of the engine 28 from the detected air-fuel ratio φin (= A / F (k)) of the LAF sensor 110 and the target air-fuel ratio φop (KO2 (k)). This is a recurrence type controller that adaptively obtains the feedback correction coefficient KAF in consideration of a change in the environment.

そして、基本燃料噴射量算出部116は、エンジン回転数NE、スロットル開度TH、吸入空気圧PBから規定される基準の燃料噴射量を、予め設定された基本燃料噴射マップ118を用いて求め、その基準の燃料噴射量をスロットル弁の有効開口面積に応じて補正することで基本燃料噴射量TIMBを算出する。この基本燃料噴射量TIMBは、乗算器120に供給され、適応制御部114からのフィードバック補正係数KAFと、水温、吸気温、大気圧等からなる環境補正係数KECOによって補正されて燃料噴射時間Toutとして出力される。   Then, the basic fuel injection amount calculation unit 116 obtains a reference fuel injection amount defined by the engine speed NE, the throttle opening TH, and the intake air pressure PB using a preset basic fuel injection map 118, and The basic fuel injection amount TIMB is calculated by correcting the reference fuel injection amount according to the effective opening area of the throttle valve. The basic fuel injection amount TIMB is supplied to the multiplier 120, and is corrected by the feedback correction coefficient KAF from the adaptive control unit 114 and the environmental correction coefficient KECO including the water temperature, the intake air temperature, the atmospheric pressure, etc., as the fuel injection time Tout. Is output.

上述のような比較例に係る空燃比制御部本体300は、高価なLAFセンサ110を使用することから、システムのコストダウンや、配置スペースに制限がある自動二輪車等においては適用できないという問題がある。そこで、比較例に係る空燃比制御部本体300において、触媒装置50の上流にLAFセンサ110を設置しない場合、触媒前の空燃比φinを計測することができないため、触媒後の空燃比の予測精度が低下することがあり、エンジン28、燃料噴射弁40の特性ばらつき、経年劣化等により、大幅に理論空燃比に対するずれが生じたときには、適切に補正係数を求めることができなくなり、空燃比の適正化を図ることが難しくなることが予想される。   Since the air-fuel ratio control unit main body 300 according to the comparative example as described above uses the expensive LAF sensor 110, there is a problem that it cannot be applied to a motorcycle or the like having a limited system cost and a limited arrangement space. . Therefore, in the air-fuel ratio control unit main body 300 according to the comparative example, when the LAF sensor 110 is not installed upstream of the catalyst device 50, the air-fuel ratio φin before the catalyst cannot be measured. If the engine 28 and the fuel injection valve 40 have a large deviation from the stoichiometric air-fuel ratio due to variations in characteristics of the engine 28 and the fuel injection valve 40, deterioration of the air-fuel ratio, etc. It is expected that it will be difficult to achieve this.

そこで、本実施の形態に係る空燃比制御部本体100は、図4に示すように、実空燃比SVO2(k)と予測空燃比DVPRE(k−dt)との偏差を予測誤差ERPRE(k)とし、これをゼロにするように第1補正係数DKO2OP(k)に対して第2補正係数KTIMBを重畳する適応モデル修正器122(適応モデル修正手段)と、予測器102での予測精度が低下した段階で、実空燃比SVO2(k)と予め設定された目標値との誤差をゼロにするようにフィードバックする第2スライディングモード/PID制御部124と、少なくとも第1スライディングモード制御部104と適応モデル修正器122を制御する制御部126と、制御部126からの指示に基づいて、第1スライディングモード制御部104側の出力と第2スライディングモード/PID制御部124側の出力を切り換える切換部128とを有する。切換部128は、通常、第1スライディングモード制御部104側の出力を選択し、制御部126からの切換指示信号Sdに基づいて第2スライディングモード/PID制御部124側の出力に切り換える。   Therefore, as shown in FIG. 4, the air-fuel ratio control unit main body 100 according to the present embodiment calculates a deviation between the actual air-fuel ratio SVO2 (k) and the predicted air-fuel ratio DVPRE (k−dt) as a prediction error ERPRE (k). And the prediction accuracy in the predictor 102 decreases with the adaptive model corrector 122 (adaptive model correcting means) that superimposes the second correction coefficient KTIMB on the first correction coefficient DKO2OP (k) so as to make this zero. At this stage, the second sliding mode / PID control unit 124 that feeds back the error between the actual air-fuel ratio SVO2 (k) and the preset target value to zero, and at least the first sliding mode control unit 104 are adapted. Based on an instruction from the control unit 126 that controls the model corrector 122 and the control unit 126, the output on the first sliding mode control unit 104 side and the second slide And a switching unit 128 for switching the output of the i Recording mode / PID controller 124 side. The switching unit 128 normally selects the output on the first sliding mode control unit 104 side and switches to the output on the second sliding mode / PID control unit 124 side based on the switching instruction signal Sd from the control unit 126.

第2スライディングモード/PID制御部124は、第2スライディングモード制御部とPID制御部とを有し、制御部126からの指示に従っていすれか1つの制御部が選択される。例えば二次空気導入、フューエルカット制御、減速リーン化等の特別な状況以外の通常動作においては、フィルタ処理後の予測誤差ERPRE(k)の移動平均と予め設定されたしきい値との差に応じて、第2スライディングモード制御部とPID制御部のいずれかを選択する。差が予め設定した選択基準値より大きければPID制御部が選択され、差が選択基準値以下であれば第2スライディングモード制御部が選択される。選択基準値は例えば以下のようにして決定してもよい。すなわち、上記差に対する第2スライディングモード制御部による収束性(収束時間等)を予め実験やシミュレーション等で把握し、さらに収束性が他の制御系に影響を与えない上記差の範囲を把握し、把握した差の範囲から選択基準値を決定すること等である。   The second sliding mode / PID control unit 124 includes a second sliding mode control unit and a PID control unit, and one of the control units is selected according to an instruction from the control unit 126. For example, in normal operation other than special situations such as secondary air introduction, fuel cut control, and deceleration leaning, the difference between the moving average of the prediction error ERPRE (k) after filtering and a preset threshold value In response, either the second sliding mode control unit or the PID control unit is selected. If the difference is greater than a preset selection reference value, the PID control unit is selected, and if the difference is less than or equal to the selection reference value, the second sliding mode control unit is selected. The selection reference value may be determined as follows, for example. That is, grasp the convergence (convergence time, etc.) by the second sliding mode control unit with respect to the difference in advance through experiments, simulations, etc., and further grasp the range of the difference where the convergence does not affect other control systems, For example, the selection reference value is determined from the grasped difference range.

これにより、上記差が選択基準以下の場合に、第2スライディングモード制御部が選択されて、実空燃比と予め設定された目標値との誤差をゼロにするようにフィードバック制御することから、早期に予測精度を確保させることが可能となる。特に、上記差が選択基準を超えている場合は、PID制御部が選択されるため、上記差が大きくても、予測精度が確保されるまでの時間をより短縮させることができる。   As a result, when the difference is equal to or less than the selection criterion, the second sliding mode control unit is selected and feedback control is performed so that the error between the actual air-fuel ratio and the preset target value becomes zero. It is possible to ensure the prediction accuracy. In particular, when the difference exceeds the selection criterion, the PID control unit is selected. Therefore, even when the difference is large, the time until the prediction accuracy is ensured can be further shortened.

また、制御部126は、二次空気導入の終了、あるいはフューエルカット制御の終了、あるいは減速リーン化の終了によって再開判定部1014から出力される制御再開信号Siの入力に基づいて、PID制御部を選択する。これにより、上記差が大きくても、予測精度が確保されるまでの時間をより短縮させることができる。すなわち、中断していた空燃比制御部本体100でのスライディングモード制御を早期復帰することができ、エミッション性能を高く維持することができる。   Further, the control unit 126 activates the PID control unit based on the input of the control restart signal Si output from the restart determination unit 1014 when the secondary air introduction is completed, the fuel cut control is completed, or the deceleration leaning is completed. select. Thereby, even if the said difference is large, time until prediction accuracy is ensured can be shortened more. That is, the suspended sliding mode control in the air-fuel ratio control unit main body 100 that has been interrupted can be returned early, and the emission performance can be maintained high.

さらに、この空燃比制御部本体100は、予測器102からの予測空燃比DVPRE(k)をむだ時間dtだけ遅延させる時間調整部130と、時間調整部130からの出力DVPRE(k−dt)と酸素センサ52からの実空燃比SVO2(k)との差分をとって予測誤差ERPRE(k)とする減算器132とを有し、この減算器132からの予測誤差ERPRE(k)が適応モデル修正器122に供給される。適応モデル修正器122から出力される第2補正係数KTIMBは加算器134にて1が加えられる。加算器134の出力と目標空燃比KO2(k)とが乗算器136にて乗算されて目標空燃比KO2(k)に第2補正係数KTIMBが重畳された補正空燃比として出力される。この補正空燃比は減算器138にて空燃比基準値が減算されて、予測器102及び同定器106に入力される。   Further, the air-fuel ratio control unit main body 100 includes a time adjustment unit 130 that delays the predicted air-fuel ratio DVPRE (k) from the predictor 102 by a dead time dt, and an output DVPRE (k−dt) from the time adjustment unit 130. A subtractor 132 that takes a difference from the actual air-fuel ratio SVO2 (k) from the oxygen sensor 52 to obtain a prediction error ERPRE (k). The prediction error ERPRE (k) from the subtracter 132 is adaptive model correction. Is supplied to the vessel 122. The adder 134 adds 1 to the second correction coefficient KTIMB output from the adaptive model corrector 122. The output of the adder 134 and the target air-fuel ratio KO2 (k) are multiplied by the multiplier 136 and output as a corrected air-fuel ratio in which the second correction coefficient KTIMB is superimposed on the target air-fuel ratio KO2 (k). The corrected air-fuel ratio is subtracted from the air-fuel ratio reference value by the subtractor 138 and input to the predictor 102 and the identifier 106.

そして、適応モデル修正器122は、図8に示すように、初段に予測誤差ERPRE(k)に対して各種フィルタ処理を行うフィルタ処理部144と、フィルタ処理後の予測誤差ERPRE(k)に基づいて予測精度を判定する予測精度判定部146(予測精度判定手段)と、第1基本燃料噴射マップ118aに対応した第1補正量演算部148a及び第1補正係数演算部150aと、第2基本燃料噴射マップ118bに対応した第2補正量演算部148b及び第2補正係数演算部150bとを有する。   Then, as shown in FIG. 8, the adaptive model corrector 122 is based on the filter processing unit 144 that performs various filter processes on the prediction error ERPRE (k) in the first stage, and the prediction error ERPRE (k) after the filter process. A prediction accuracy determination unit 146 (prediction accuracy determination means) that determines the prediction accuracy, a first correction amount calculation unit 148a and a first correction coefficient calculation unit 150a corresponding to the first basic fuel injection map 118a, and a second basic fuel A second correction amount calculation unit 148b and a second correction coefficient calculation unit 150b corresponding to the injection map 118b are provided.

第1補正量演算部148aは、マップ選択部142にて第1基本燃料噴射マップ118aが選択された場合に、一定時間周期に、エンジン回転数NEとスロットル開度THによる重み成分を反映させた予測誤差ERPRE(k)をゼロにするように予測誤差補正量θth(i,j)をフィードバックする。例えば時点kのむだ時間dt前、すなわち、時点(k−dt)から演算を開始し、一定時間周期に演算を行って、時点kにおいて、予測誤差補正量θthIJ(k)を出力する。   When the first basic fuel injection map 118a is selected by the map selection unit 142, the first correction amount calculation unit 148a reflects the weight component due to the engine speed NE and the throttle opening TH in a certain period of time. The prediction error correction amount θth (i, j) is fed back so that the prediction error ERPRE (k) becomes zero. For example, the calculation is started before the dead time dt of the time point k, that is, from the time point (k−dt), the calculation is performed at a constant time period, and the prediction error correction amount θthIJ (k) is output at the time point k.

具体的には、図9に示すように、一定時間周期に、予測誤差ERPRE(k)に対して、酸素センサ52の空燃比に対する感度を反映させた第1重み付け成分WSO2S(k)と、エンジン回転数NEとスロットル開度THの変化に対する第1基本燃料噴射マップ118aの値の変化を反映させた第2重み付け成分Wtha(k−dt)と、第1基本燃料噴射マップ118aをエンジン回転数NEとスロットル開度THに基づいて区分けされた複数の領域に対応させて第3重み付け成分WthIJ(k−dt)とを重畳させて、複数の領域に対応した補正モデル誤差EwIJ(k)を得る重み付け部152と、一定時間周期に、複数の領域に対応した補正モデル誤差EwIJ(k)をそれぞれゼロにするように、複数の領域に対応した予測誤差補正量θthIJ(k)をそれぞれフィードバックするスライディングモード制御部154とを有する。   Specifically, as shown in FIG. 9, the first weighting component WSO2S (k) in which the sensitivity to the air-fuel ratio of the oxygen sensor 52 is reflected with respect to the prediction error ERPRE (k) and the engine in a certain period of time. The second weighting component Wtha (k-dt) reflecting the change in the value of the first basic fuel injection map 118a with respect to the change in the rotational speed NE and the throttle opening TH, and the first basic fuel injection map 118a are used as the engine speed NE. And a third weighting component WthIJ (k−dt) corresponding to a plurality of areas divided based on the throttle opening TH and weighting to obtain a correction model error EwIJ (k) corresponding to the plurality of areas. Unit 152 and a prediction error corresponding to the plurality of regions so that the correction model error EwIJ (k) corresponding to the plurality of regions is set to zero in a certain period of time. Correction amount θthIJ a (k), respectively and a sliding mode controller 154 for feedback.

第1重み付け成分WSO2S(k)について説明すると、酸素センサ52の出力Voutは、図10Aに示すように、空燃比A/Fに対して非線形な特性を有する。領域Za及びZcでは空燃比が変化しても酸素センサ52の出力Voutはほとんど変わらない。一方、領域Zbでは空燃比A/Fの僅かな変化で酸素センサ52の出力Voutが大きく変わる。なお、図10Aにおいて、実線Laは新品の触媒後の特性を示し、破線Lbは経年劣化した触媒後の特性を示す。このような特性をそのまま補正モデル誤差EwIJ(k)に反映させると、領域Zbでの急激な変化がスライディングモード制御部154に入力されてしまい、補正モデル誤差EwIJ(k)をゼロにするために時間がかかるという問題がある。そこで、図10Bに示すように、領域Zbについては急激な変化が緩和されるように重み付けの値を小さくする方向にしている。   The first weighting component WSO2S (k) will be described. As shown in FIG. 10A, the output Vout of the oxygen sensor 52 has a nonlinear characteristic with respect to the air-fuel ratio A / F. In the regions Za and Zc, the output Vout of the oxygen sensor 52 hardly changes even when the air-fuel ratio changes. On the other hand, in the region Zb, the output Vout of the oxygen sensor 52 changes greatly with a slight change in the air-fuel ratio A / F. In FIG. 10A, the solid line La indicates the characteristics after the new catalyst, and the broken line Lb indicates the characteristics after the aged catalyst. If such characteristics are directly reflected in the correction model error EwIJ (k), a sudden change in the region Zb is input to the sliding mode control unit 154, and the correction model error EwIJ (k) is set to zero. There is a problem that it takes time. Therefore, as shown in FIG. 10B, the weighting value is set to be smaller in the region Zb so that the rapid change is alleviated.

第2重み付け成分Wthaについて説明すると、酸素センサ52の出力値SVO2は、予測誤差ERPREがスロットル開度THの検知誤差によって生じている確率は、図11Aに示すように、スロットル開度THの変化に対する基本燃料噴射量Tibsの傾きが大きいほど高くなる。検知誤差が生じて基本燃料噴射マップでの基本燃料噴射量の値の参照点がずれたとき、「ずれに伴う変化量÷参照点での値」が大きいほど空燃比の変化量は大きくなる。そこで、各エンジン回転数NEについて、「(スロットル開度THの変化に対する基本燃料噴射量Tibsの傾き)÷(基本燃料噴射量Tibsの値)」を設定する。その結果、図11Bに示すように、エンジン回転数NEが高回転の場合は、スロットル開度THが全閉〜全開にわたって第2重み付け成分Wthaはほぼ同じであるが、エンジン回転数NEが低回転になるにつれて、スロットル開度THが小さいほど第2重み付け成分Wthaが高くなる。   Explaining the second weighting component Wtha, the output value SVO2 of the oxygen sensor 52 indicates that the probability that the prediction error ERPRE is caused by the detection error of the throttle opening TH is based on the change in the throttle opening TH as shown in FIG. 11A. The higher the inclination of the basic fuel injection amount Tibs, the higher. When a detection error occurs and the reference point of the value of the basic fuel injection amount in the basic fuel injection map is shifted, the amount of change in the air-fuel ratio increases as “change amount accompanying shift / value at reference point” increases. Therefore, “(inclination of basic fuel injection amount Tibs relative to change in throttle opening TH) ÷ (value of basic fuel injection amount Tibs)” is set for each engine speed NE. As a result, as shown in FIG. 11B, when the engine speed NE is high, the second weighting component Wtha is substantially the same over the throttle opening TH from fully closed to fully open, but the engine speed NE is low. As the throttle opening TH decreases, the second weighting component Wtha increases.

第3重み付け成分WthIJは、例えば図12Aに示すように、エンジン回転数NEが1000、2000、3000、4500(rpm)に対する重み付け関数を見た場合、これらのエンジン回転数NEを頂点とし、各頂点から隣接する頂点に向かって重み付け値が線形的に低下する関数となっている。但し、図12Aでは、エンジン回転数1000rpm以下、4500rpm以上では重み付け値を一定にしている。同様に、図12Bに示すように、スロットル開度THが1°、3°、5°、8°に対する重み付け関数を見た場合、これらのスロットル開度THを頂点とし、各頂点から隣接する頂点に向かって重み付け値が線形的に低下する関数となっている。但し、図12Bでは、スロットル開度1°以下、8°以上では重み付け値を一定にしている。   For example, as shown in FIG. 12A, the third weighting component WthIJ has a peak at the engine speed NE when the engine speed NE is 1000, 2000, 3000, 4500 (rpm). The function is such that the weighting value decreases linearly from the adjacent vertex to the adjacent vertex. However, in FIG. 12A, the weighting value is constant at an engine speed of 1000 rpm or less and 4500 rpm or more. Similarly, as shown in FIG. 12B, when the weighting function for the throttle opening TH of 1 °, 3 °, 5 °, and 8 ° is viewed, the throttle opening TH is a vertex, and the vertexes adjacent from each vertex The weighting value is a function that decreases linearly toward. However, in FIG. 12B, the weighting value is constant when the throttle opening is 1 ° or less and 8 ° or more.

そして、エンジン回転数NEによる重み付けWthn(i)とスロットル開度THによる重み付けWtht(j)を乗算して第3重み付け成分WthIJを求めるようにしている。   The third weighting component WthIJ is obtained by multiplying the weighting Wthn (i) based on the engine speed NE by the weighting Wtht (j) based on the throttle opening TH.

なお、スライディングモード制御部154は、第3重み付け成分WthIJがWthIJ>0となる領域に対して、補正モデル誤差EwIJをゼロするように予測誤差補正量θthIJをフィードバックし、第3重み付け成分WthIJがWthIJ=0となる領域に対しては、操作量=0となることにより、予測誤差補正量θthIJは更新されない動作を行う。   Note that the sliding mode control unit 154 feeds back the prediction error correction amount θthIJ so that the correction model error EwIJ is zero for the region where the third weighting component WthIJ> WthIJ> 0, and the third weighting component WthIJ is WthIJ. For the region where = 0, the operation amount = 0, so that the prediction error correction amount θthIJ is not updated.

第1補正係数演算部150aは、所定のタイミングにおける複数の領域に対応した予測誤差補正量θthIJ(k)に対して、それぞれ複数の領域に対応した第3重み付け成分WthIJを重畳させて複数の領域に対応した修正係数KTITHIJを求め、全ての修正係数を加算して第2補正係数KTIMBを求める。ここでは、全ての修正係数を加算することから、第3重み付け成分WthIJは、第1基本燃料噴射マップ118aのうち、エンジン回転数NEとスロットル開度THとで決定される点が含まれる領域上での、該点の位置に応じた重み付けを示すものとなる。従って、図13に示すように、エンジン回転数1000、2000、3000、4500(rpm)とスロットル開度1°、3°、5°、8°とを格子点とする複数の領域ができ、そのうち、入力されるエンジン回転数NEとスロットル開度THで決定される点が点Aであった場合、点Aに対応する修正係数をその周りの4つの点の修正係数で補完する形となる。   The first correction coefficient calculation unit 150a superimposes a third weighting component WthIJ corresponding to each of the plurality of regions on the prediction error correction amount θthIJ (k) corresponding to the plurality of regions at a predetermined timing. The correction coefficient KTITHIJ corresponding to is obtained, and all the correction coefficients are added to obtain the second correction coefficient KTIMB. Here, since all the correction coefficients are added, the third weighting component WthIJ is on the region including the point determined by the engine speed NE and the throttle opening TH in the first basic fuel injection map 118a. The weighting according to the position of the point is shown. Therefore, as shown in FIG. 13, a plurality of regions having grid points of engine speeds of 1000, 2000, 3000, 4500 (rpm) and throttle openings of 1 °, 3 °, 5 °, 8 ° are formed, When the point determined by the input engine speed NE and the throttle opening TH is the point A, the correction coefficient corresponding to the point A is complemented by the correction coefficients of the four surrounding points.

一方、第2補正量演算部148bは、マップ選択部142にて第2基本燃料噴射マップ118bが選択された場合に、一定時間周期に、エンジン回転数NEと吸入空気圧PBによる重み成分を反映させた予測誤差をゼロにするように予測誤差補正量をフィードバックする。例えば時点kのむだ時間dt前、すなわち、時点(k−dt)から演算を開始し、一定時間周期に演算を行って、時点kにおいて、予測誤差補正量θpbIJ(k)を出力する。なお、この第2補正量演算部148bの具体的構成は、図9に示す第1補正量演算部148aと略同じであるため、その重複説明を省略する。   On the other hand, when the second basic fuel injection map 118b is selected by the map selection unit 142, the second correction amount calculation unit 148b reflects the weight component due to the engine speed NE and the intake air pressure PB in a certain period of time. The prediction error correction amount is fed back so that the predicted error becomes zero. For example, the calculation is started before the dead time dt of the time point k, that is, from the time point (k−dt), and the calculation is performed at a constant time period, and the prediction error correction amount θpbIJ (k) is output at the time point k. The specific configuration of the second correction amount calculation unit 148b is substantially the same as that of the first correction amount calculation unit 148a shown in FIG.

第2補正係数演算部150bは、所定のタイミングにおける複数の領域に対応した予測誤差補正量θpbIJ(k)に対して、それぞれ複数の領域に対応した第3重み付け成分を重畳させて複数の領域に対応した修正係数を求め、全ての修正係数を加算して第2補正係数KTIMBを求める。この第2補正係数演算部150bの具体的構成も、図9に示す第1補正係数演算部150aと略同じであるため、その重複説明を省略する。   The second correction coefficient calculation unit 150b superimposes a third weighting component corresponding to each of the plurality of regions on the prediction error correction amount θpbIJ (k) corresponding to the plurality of regions at a predetermined timing, thereby overlapping the plurality of regions. A corresponding correction coefficient is obtained, and all the correction coefficients are added to obtain a second correction coefficient KTIMB. The specific configuration of the second correction coefficient calculation unit 150b is also substantially the same as that of the first correction coefficient calculation unit 150a shown in FIG.

予測精度判定部146は、フィルタ処理後の予測誤差ERPRE(k)の移動平均が予め設定されたしきい値よりも高い状態が設定回数以上継続したときに、予測精度が低下したものとして予測精度低下信号Sbを出力する。フィルタ処理後の予測誤差の移動平均が予め設定されたしきい値以下の状態が設定回数以上継続したときに、予測精度が確保されたものとして予測精度確保信号Scを出力する。これら予測精度低下信号Sb、予測精度確保信号Scは制御部126に供給される。   The prediction accuracy determination unit 146 determines that the prediction accuracy has decreased when a state in which the moving average of the prediction error ERPRE (k) after the filtering process is higher than a preset threshold value continues for a set number of times. A decrease signal Sb is output. When the moving average of the prediction error after the filtering process continues for a set number of times or more, the prediction accuracy ensuring signal Sc is output assuming that the prediction accuracy is ensured. The prediction accuracy decrease signal Sb and the prediction accuracy ensuring signal Sc are supplied to the control unit 126.

制御部126は、図4に示すように、予測精度低下信号Sb(図8参照)の入力に基づいて、第1スライディングモード制御部104による処理を一時停止する共に、同定器106を一時停止し、その間、適応モデル修正器122の起動周期を短くする。すなわち、第1補正量演算部148a及び第2補正量演算部148bを起動させる一定時間周期を短くする。   As shown in FIG. 4, the control unit 126 temporarily stops the processing by the first sliding mode control unit 104 and temporarily stops the identifier 106 based on the input of the prediction accuracy decrease signal Sb (see FIG. 8). In the meantime, the activation cycle of the adaptive model corrector 122 is shortened. That is, the fixed time period for activating the first correction amount calculation unit 148a and the second correction amount calculation unit 148b is shortened.

また、制御部126は、予測精度低下信号Sbの入力に基づいて、切換部128に切換指示信号Sdを出力する。切換部128は切換指示信号Sdの入力に基づいて、第2スライディングモード/PID制御部124側の出力に切り換える。制御部126は、また、予測精度低下信号Sbの入力に基づいて、第2スライディングモード/PID制御部124での処理を開始させる。この場合、予測器102からの予測空燃比を使用しない。また、制御部126は、上述したように、フィルタ処理後の予測誤差ERPRE(k)の移動平均と予め設定されたしきい値との差に応じて、第2スライディングモード制御部とPID制御部のいずれかを選択する。差が予め設定した選択基準値より大きければPID制御部を選択し、差が選択基準値以下であれば第2スライディングモード制御部を選択する。特に、制御部126は、二次空気導入の終了、あるいはフューエルカット制御の終了、あるいは減速リーン化の終了によって再開判定部1014から出力される制御再開信号Siの入力に基づいて、PID制御部を強制的に選択する。第2スライディングモード/PID制御部124は、実空燃比(SVO2)と予め設定された目標値(例えばストイキ領域を示す固定値)との誤差をゼロにするようにフィードバックする。第2スライディングモード/PID制御部124からの出力は切換部128を介して乗算器120に供給される。基本燃料噴射量算出部116は、エンジン回転数NE、スロットル開度TH、吸入空気圧PBから規定される基準の燃料噴射量を、予め設定された基本燃料噴射マップ、あるいはマップ選択部142によって選択されている基本燃料噴射マップを用いて求め、その基準の燃料噴射量をスロットル弁38の有効開口面積に応じて補正することで基本燃料噴射量TIMBを算出する。この基本燃料噴射量TIMBは、切換部128からの出力(目標空燃比KO2(k))と、水温、吸気温、大気圧等からなる環境補正係数KECOによって補正されて燃料噴射時間Toutとして出力される。   Further, the control unit 126 outputs a switching instruction signal Sd to the switching unit 128 based on the input of the prediction accuracy decrease signal Sb. The switching unit 128 switches to the output on the second sliding mode / PID control unit 124 side based on the input of the switching instruction signal Sd. The control unit 126 also starts processing in the second sliding mode / PID control unit 124 based on the input of the prediction accuracy lowering signal Sb. In this case, the predicted air-fuel ratio from the predictor 102 is not used. Further, as described above, the control unit 126 determines whether the second sliding mode control unit and the PID control unit correspond to the difference between the moving average of the prediction error ERPRE (k) after the filter process and a preset threshold value. Select one of the following. If the difference is larger than a preset selection reference value, the PID control unit is selected, and if the difference is equal to or less than the selection reference value, the second sliding mode control unit is selected. In particular, the control unit 126 activates the PID control unit based on the input of the control restart signal Si output from the restart determination unit 1014 when the secondary air introduction ends, the fuel cut control ends, or the deceleration leaning ends. Force selection. The second sliding mode / PID control unit 124 performs feedback so that an error between the actual air-fuel ratio (SVO2) and a preset target value (for example, a fixed value indicating a stoichiometric region) becomes zero. The output from the second sliding mode / PID control unit 124 is supplied to the multiplier 120 via the switching unit 128. The basic fuel injection amount calculation unit 116 selects a reference fuel injection amount defined from the engine speed NE, the throttle opening TH, and the intake air pressure PB by a preset basic fuel injection map or the map selection unit 142. The basic fuel injection amount TIMB is calculated by correcting the reference fuel injection amount in accordance with the effective opening area of the throttle valve 38. This basic fuel injection amount TIMB is corrected by an output from the switching unit 128 (target air-fuel ratio KO2 (k)) and an environmental correction coefficient KECO including water temperature, intake air temperature, atmospheric pressure, etc., and is output as a fuel injection time Tout. The

第1スライディングモード制御部104及び同定器106に対する一時停止は、予測精度判定部146からの予測精度確保信号Scの出力によって解除するようにしてもよいし、予め設定した所定時間(予測精度が確保されると期待される時間)が経過した後に解除するようにしてもよい。この場合、制御部126から切換部128への切換指示信号Sdの供給が停止されるため、切換部128は第1スライディングモード制御部104側の出力に切り換える。また、制御部126は、適応モデル修正器122における第1補正量演算部148a及び第2補正量演算部148bを起動させる一定時間周期を元に戻す。また、制御部126は第1スライディングモード制御部104の一時停止を解除し、同定器106のパラメータを初期値にリセットする。   The temporary suspension of the first sliding mode control unit 104 and the identifier 106 may be canceled by the output of the prediction accuracy ensuring signal Sc from the prediction accuracy determining unit 146, or a predetermined time (prediction accuracy is ensured). It is also possible to cancel after the elapse of the expected time). In this case, since the supply of the switching instruction signal Sd from the control unit 126 to the switching unit 128 is stopped, the switching unit 128 switches to the output on the first sliding mode control unit 104 side. In addition, the control unit 126 restores the fixed time period for activating the first correction amount calculation unit 148a and the second correction amount calculation unit 148b in the adaptive model corrector 122. Further, the control unit 126 releases the temporary suspension of the first sliding mode control unit 104 and resets the parameters of the identifier 106 to initial values.

このように、本実施の形態に係る空燃比制御装置10(空燃比制御部1006)においては、予測器102及び同定器106に、目標空燃比KO2(k)に第2補正係数KTIMBを重畳した値から空燃比基準値を差し引いた値が入力されることになる。つまり、予測器102からは実空燃比SVO2(k)に基づいてむだ時間dt後の予測空燃比DVPRE(k)が出力されることから、予測空燃比DVPRE(k)をむだ時間dtだけ遅延することで、時間的に合致した実空燃比SVO2(k)と予測空燃比DVPRE(k−dT)との差分が予測誤差ERPRE(k)として適応モデル修正器122に入力される。適応モデル修正器122からは予測誤差ERPRE(k)をゼロにするように第1補正係数DKO2OP(k)に対して第2補正係数KTIMBを重畳し、その値が予測器102及び同定器106に入力されて予測器102での処理に反映されることになる。   Thus, in the air-fuel ratio control apparatus 10 (air-fuel ratio control unit 1006) according to the present embodiment, the second correction coefficient KTIMB is superimposed on the target air-fuel ratio KO2 (k) in the predictor 102 and the identifier 106. A value obtained by subtracting the air-fuel ratio reference value from the value is input. That is, since the predictor 102 outputs the predicted air-fuel ratio DVPRE (k) after the dead time dt based on the actual air-fuel ratio SVO2 (k), the predicted air-fuel ratio DVPRE (k) is delayed by the dead time dt. Thus, the difference between the actual air-fuel ratio SVO2 (k) and the predicted air-fuel ratio DVPRE (k−dT) that are matched in time is input to the adaptive model corrector 122 as the prediction error ERPRE (k). The adaptive model modifier 122 superimposes the second correction coefficient KTIMB on the first correction coefficient DKO2OP (k) so that the prediction error ERPRE (k) becomes zero, and the value is applied to the predictor 102 and the identifier 106. This is input and reflected in the processing in the predictor 102.

すなわち、予測器102からの予測空燃比DVPRE(k)と目標空燃比KO2(k)との偏差をゼロにするようにフィードバックして得られた第1補正係数DKO2OP(k)と、予測誤差ERPRE(k)をゼロにするようにフィードバックして得られた第2補正係数KTIMBとが重畳されて予測器102に入力されることとなる。そのため、従来、触媒装置50の上流側に設置していたLAFセンサ110を廃止しても、触媒装置50の下流側の空燃比の予測精度を確保できるため、触媒装置50の下流側の排ガスの空燃比を適正値に収束させることができ、その結果として、触媒装置50の浄化性能を確保することが可能となる。また、エンジン28、燃料噴射弁40等の特性上のばらつき、経年劣化等による空燃比誤差が発生した場合でも、予測精度の低下を回避することができる。上述したように、LAFセンサ110を省略することができることから、LAFセンサ110に関連するハーネス、ECU62のインターフェース回路を省略することができ、システムのコストダウン、配置スペースの省スペース化等を図ることができ、自動二輪車12等の配置スペースが小さい車両へも容易に適用することができる。通常、LAFセンサ110は良好な動作特性を確保するために、ヒータによって一定の温度を維持する必要があるが、本実施の形態では、LAFセンサ110用のヒータも省略することができるため、消費電力の削減、燃費の向上を図ることができる。   That is, the first correction coefficient DKO2OP (k) obtained by feeding back the deviation between the predicted air-fuel ratio DVPRE (k) from the predictor 102 and the target air-fuel ratio KO2 (k) to zero, and the prediction error ERPRE The second correction coefficient KTIMB obtained by feedback so that (k) is set to zero is superimposed and input to the predictor 102. Therefore, even if the LAF sensor 110 that has been conventionally installed upstream of the catalyst device 50 is abolished, the accuracy of predicting the air-fuel ratio on the downstream side of the catalyst device 50 can be ensured. The air-fuel ratio can be converged to an appropriate value, and as a result, the purification performance of the catalyst device 50 can be ensured. Moreover, even when an air-fuel ratio error occurs due to variations in characteristics of the engine 28, the fuel injection valve 40, etc., deterioration over time, etc., a decrease in prediction accuracy can be avoided. As described above, since the LAF sensor 110 can be omitted, the harness related to the LAF sensor 110 and the interface circuit of the ECU 62 can be omitted, thereby reducing the cost of the system, saving the arrangement space, and the like. And can be easily applied to a vehicle having a small arrangement space such as the motorcycle 12. Normally, the LAF sensor 110 needs to maintain a constant temperature with a heater in order to ensure good operating characteristics. However, in this embodiment, the heater for the LAF sensor 110 can also be omitted. Electricity can be reduced and fuel consumption can be improved.

さらに、本実施の形態では、予測精度低下信号Sbの入力に基づいて、第1スライディングモード制御部104による処理を一時停止するようにしたので、適応モデル修正器122での周期の制約をなくすことができ、第1補正量演算部148a及び第2補正量演算部148bを起動させる一定時間周期を短くすることができる。そのため、予測誤差ERPRE(k)をゼロに整定させるまでの時間を短縮させることができる。   Furthermore, in the present embodiment, since the processing by the first sliding mode control unit 104 is temporarily stopped based on the input of the prediction accuracy reduction signal Sb, the restriction on the period in the adaptive model modifier 122 is eliminated. The fixed time period for activating the first correction amount calculation unit 148a and the second correction amount calculation unit 148b can be shortened. Therefore, it is possible to shorten the time until the prediction error ERPRE (k) is set to zero.

また、予測精度低下信号Sbの入力に基づいて、予測器102からの予測空燃比DVPRE(k)を使用せずに、第2スライディングモード/PID制御部124での処理を開始させるようにしたので、実空燃比SVO2(k)が所定の目標値に向かうように燃料噴射量が制御され、短時間に、予測精度を確保することができる。   In addition, the process in the second sliding mode / PID control unit 124 is started without using the predicted air-fuel ratio DVPRE (k) from the predictor 102 based on the input of the prediction accuracy decrease signal Sb. The fuel injection amount is controlled so that the actual air-fuel ratio SVO2 (k) is directed to the predetermined target value, and the prediction accuracy can be ensured in a short time.

このような処理動作により、以下の(a)〜(c)で示すような場合であっても、早期に触媒装置50の下流側の空燃比を適正値に収束させることができ、触媒装置50の下流側の排ガスの空燃比を適正値に収束できない状態が継続することによるエミッション悪化を解消することができる。
(a) エンジン28、燃料噴射弁40等の特性のばらつき、経年劣化等により、空燃比誤差が発生したことで、同定器106で予測器102の調整可能な範囲を超える大きな予測誤差がある場合
(b) 制御対象の動特性が急変する場合(運転条件の変化による排ガスボリューム変化、エタノール混合燃料の使用等)
(c) 酸素センサ52の不感帯域(空燃比が変化しても酸素センサ52の出力がほとんど変化しない領域)にある場合
By such processing operation, even in the cases shown in the following (a) to (c), the air-fuel ratio on the downstream side of the catalyst device 50 can be converged to an appropriate value at an early stage, and the catalyst device 50 Emission deterioration due to the continued state in which the air-fuel ratio of the exhaust gas on the downstream side cannot converge to an appropriate value can be eliminated.
(A) When there is a large prediction error exceeding the adjustable range of the predictor 102 by the identifier 106 due to the occurrence of an air-fuel ratio error due to variations in characteristics of the engine 28, fuel injection valve 40, etc., deterioration over time, etc. (B) When the dynamic characteristics of the controlled object changes suddenly (exhaust volume change due to changes in operating conditions, use of ethanol mixed fuel, etc.)
(C) When in the dead zone of the oxygen sensor 52 (a region where the output of the oxygen sensor 52 hardly changes even if the air-fuel ratio changes).

また、本実施の形態では、予測精度が確保されたと判定された段階で、適応モデル修正器122の起動周期を元に戻し、第1スライディングモード制御部104の一時停止を解除するようにしたので、予測精度が確保された段階で、第1スライディングモード制御部104による第1補正係数DKO2OP(k)の生成が再開されるため、さらに予測精度が向上し、触媒装置50の下流における空燃比の適正化を早めることができる。   In the present embodiment, when it is determined that the prediction accuracy is ensured, the activation cycle of the adaptive model corrector 122 is returned to the original state, and the suspension of the first sliding mode control unit 104 is canceled. Since the generation of the first correction coefficient DKO2OP (k) by the first sliding mode control unit 104 is resumed when the prediction accuracy is ensured, the prediction accuracy is further improved, and the air-fuel ratio downstream of the catalyst device 50 is increased. Optimization can be accelerated.

この場合、同定器106のパラメータを初期値にリセットするようにしたので、予測精度が確保された際あるいは予測精度が確保されたと期待される段階で、同定パラメータとして、予測精度が低下した際の同定パラメータを使用せず、初期値を使用することで、予測精度の確保を維持することが可能となり、触媒装置50の下流における空燃比の適正化を早めることができる。   In this case, since the parameter of the identifier 106 is reset to the initial value, when the prediction accuracy is ensured or when the prediction accuracy is expected to be ensured, the prediction accuracy is reduced as the identification parameter. By using the initial value without using the identification parameter, it is possible to maintain the prediction accuracy, and it is possible to accelerate the optimization of the air-fuel ratio downstream of the catalyst device 50.

また、適応モデル修正器122の第1補正量演算部148aにおいて、一定時間周期に、第1基本燃料噴射マップ118aに対するエンジン回転数NEとスロットル開度THによる重み成分を反映させた予測誤差をゼロにするように予測誤差補正量θthIJをフィードバックし、第1補正係数演算部150aにおいて、所定のタイミングにおける予測誤差補正量θthIJに基づいて第2補正係数KTIMBを求めるようにしたので、触媒装置50の上流に設置していたLAFセンサ110を廃止したとしても、触媒装置50の下流における空燃比の適正化を図ることができる。   Further, in the first correction amount calculation unit 148a of the adaptive model corrector 122, the prediction error in which the weight component due to the engine speed NE and the throttle opening TH with respect to the first basic fuel injection map 118a is reflected at a constant time period is zero. The prediction error correction amount θthIJ is fed back so that the second correction coefficient KTIMB is obtained based on the prediction error correction amount θthIJ at a predetermined timing in the first correction coefficient calculation unit 150a. Even if the LAF sensor 110 installed upstream is eliminated, the air-fuel ratio downstream of the catalyst device 50 can be optimized.

特に、一定時間周期に、第1基本燃料噴射マップ118aをエンジン回転数NEとスロットル開度THに基づいて区分けされた複数の領域に対応した予測誤差補正量θthIJを、それぞれゼロにするように、複数の領域に対応した予測誤差補正量θthIJをフィードバックし、所定のタイミングにおける複数の領域に対応した予測誤差補正量θthIJに基づいて複数の領域に対応した修正係数KTITHIJを求め、全ての修正係数を加算して第2補正係数KTIMBを求めるようにしたので、第2補正係数KTIMBは、使用するマップ値を、予測誤差ERPRE(k)がゼロとなるように複数の領域の修正係数KTITHIJで修正する値となる。従って、このような特性を有する第2補正係数KTIMBが、第1補正係数DKO2OPに重畳されることで、触媒装置50の下流における空燃比の適正化を図ることができる。   In particular, the prediction error correction amount θthIJ corresponding to a plurality of regions divided from the first basic fuel injection map 118a on the basis of the engine speed NE and the throttle opening TH is set to zero in a certain period of time. A prediction error correction amount θthIJ corresponding to a plurality of regions is fed back, a correction coefficient KTITHIJ corresponding to the plurality of regions is obtained based on a prediction error correction amount θthIJ corresponding to the plurality of regions at a predetermined timing, and all correction coefficients are obtained. Since the second correction coefficient KTIMB is obtained by addition, the second correction coefficient KTIMB corrects the map value to be used with the correction coefficients KTITHIJ of a plurality of regions so that the prediction error ERPRE (k) becomes zero. Value. Therefore, the air-fuel ratio downstream of the catalyst device 50 can be optimized by superimposing the second correction coefficient KTIMB having such characteristics on the first correction coefficient DKO2OP.

これは、第2基本燃料噴射マップ118bに対応した第2補正量演算部148b及び第2補正係数演算部150bについても同様である。   The same applies to the second correction amount calculation unit 148b and the second correction coefficient calculation unit 150b corresponding to the second basic fuel injection map 118b.

上述の例では、予測精度の低下が判定された段階で、第1スライディングモード制御部104及び同定器106の処理を一時停止し、切換部128にて第2スライディングモード/PID制御部124からの出力に切り換えるようにしたが、例えばECU62からの空燃比フィーバック条件が成立したことを示す信号Seの入力に基づいて第1スライディングモード制御部104及び同定器106の処理を一時停止し、切換部128にて第2スライディングモード/PID制御部124からの出力に切り換えるようにしてもよい。この場合、空燃比フィーバック条件が成立する前から運転条件等により予測誤差が発生している場合において、空燃比フィーバック条件が成立した時点から初期の段階で、予測誤差を解消することができる。なお、空燃比フィーバック条件が成立したことを示す信号Seの入力時点から予め設定した所定時間(予測精度が確保されると期待される時間)が経過した後に上述の一時停止を解除するようにしてもよい。   In the above-described example, the processing of the first sliding mode control unit 104 and the identifier 106 is temporarily stopped at the stage when the prediction accuracy is determined to be lowered, and the switching unit 128 causes the second sliding mode / PID control unit 124 to For example, based on the input of a signal Se indicating that the air-fuel ratio feedback condition is satisfied from the ECU 62, the processing of the first sliding mode control unit 104 and the identifier 106 is temporarily stopped, and the switching unit At 128, the output from the second sliding mode / PID control unit 124 may be switched. In this case, when a prediction error has occurred due to operating conditions or the like before the air-fuel ratio feedback condition is satisfied, the prediction error can be eliminated at an early stage from the time when the air-fuel ratio feedback condition is satisfied. . It should be noted that the above-described pause is canceled after a predetermined time (a time when the prediction accuracy is expected to be ensured) has elapsed since the input time of the signal Se indicating that the air-fuel ratio feedback condition has been established. May be.

また、予測精度の低下が判定された後、予め設定された時間(所定時間)が経過した段階で、適応モデル修正器122の起動周期を元に戻し、第1スライディングモード制御部104の一時停止を解除するようにした場合は、1回以上の所定時間が経過した後、予測精度が確保された段階で、第1スライディングモード制御部104による第1補正係数DKO2OP(k)の生成が再開されるため、さらに予測精度が向上し、触媒装置50の下流における空燃比の適正化を早めることができる。1回の所定時間として、予測精度が確保されると期待される時間に設定することで、長くて2回の所定時間が経過した時点で予測精度が確保されることになる。   In addition, after a predetermined time (predetermined time) has elapsed after the determination that the prediction accuracy has decreased, the activation cycle of the adaptive model corrector 122 is returned to the original state, and the first sliding mode control unit 104 is temporarily stopped. In the case of canceling, the generation of the first correction coefficient DKO2OP (k) by the first sliding mode control unit 104 is resumed when the prediction accuracy is secured after a predetermined time of one or more times has passed. Therefore, the prediction accuracy is further improved, and the optimization of the air-fuel ratio downstream of the catalyst device 50 can be accelerated. By setting the predetermined time as a time at which the prediction accuracy is expected to be ensured, the prediction accuracy is ensured when two predetermined times have passed.

また、第1スライディングモード制御部104及び同定器106の処理を一時停止して、適応モデル修正器122での起動周期を短くする代わりに、適応モデル修正器122による修正係数の操作ゲインを通常よりも大きくしても、同様の効果を得ることができる。   Further, instead of temporarily suspending the processing of the first sliding mode control unit 104 and the identifier 106 and shortening the activation cycle of the adaptive model corrector 122, the operation gain of the correction coefficient by the adaptive model corrector 122 is made higher than usual. The same effect can be obtained even if the value is increased.

次に、上述した空燃比制御部本体100の変形例を図14〜図18を参照しながら説明する。   Next, modified examples of the above-described air-fuel ratio control unit main body 100 will be described with reference to FIGS.

第1変形例に係る空燃比制御部本体100aは、図14に示すように、空燃比制御部本体100とほぼ同様の構成を有するが、加算器112からの目標空燃比KO2(k)と適応モデル修正器122からの第2補正係数KTIMBとを加算器160にて加算する点で異なる。この場合も、予測器102及び同定器106には、第1補正係数DKO2OP(k)と第2補正係数KTIMBとが加算された値が入力される。従って、空燃比制御部本体100と同様の効果を得ることができる。   As shown in FIG. 14, the air-fuel ratio control unit main body 100a according to the first modification has substantially the same configuration as the air-fuel ratio control unit main body 100, but adapts to the target air-fuel ratio KO2 (k) from the adder 112. The difference is that the adder 160 adds the second correction coefficient KTIMB from the model corrector 122. Also in this case, a value obtained by adding the first correction coefficient DKO2OP (k) and the second correction coefficient KTIMB is input to the predictor 102 and the identifier 106. Therefore, the same effect as that of the air-fuel ratio control unit main body 100 can be obtained.

第2変形例に係る空燃比制御部本体100bは、図15に示すように、空燃比制御部本体100とほぼ同様の構成を有するが、第2補正係数KTIMBを予測器102及び同定器106には反映させず、加算器112からの出力(第1スライディングモード制御部104からの第1補正係数DKO2OP(k)と空燃比基準値算出部108からの空燃比基準値とを加算した値(KO2OP(k))と加算器134からの出力(第2補正係数KTIMBに1を加えた値)とを乗算器162で乗算して目標空燃比KO2(k)とした点で異なる。この場合、第2補正係数KTIMBが基本燃料噴射量算出部116の出力に反映されるため、本実施の形態に係る空燃比制御部本体100と同様の効果を得ることができる。   As shown in FIG. 15, the air-fuel ratio control unit main body 100b according to the second modification has substantially the same configuration as the air-fuel ratio control unit main body 100, but the second correction coefficient KTIMB is given to the predictor 102 and the identifier 106. Is not reflected, and the output from the adder 112 (the value obtained by adding the first correction coefficient DKO2OP (k) from the first sliding mode control unit 104 and the air-fuel ratio reference value from the air-fuel ratio reference value calculation unit 108 (KO2OP (K)) and the output from the adder 134 (the value obtained by adding 1 to the second correction coefficient KTIMB) are multiplied by the multiplier 162 to obtain the target air-fuel ratio KO2 (k). Since the two correction coefficient KTIMB is reflected in the output of the basic fuel injection amount calculation unit 116, the same effect as that of the air-fuel ratio control unit main body 100 according to the present embodiment can be obtained.

第3変形例に係る空燃比制御部本体100cは、図16に示すように、第2変形例に係る空燃比制御部本体100bとほぼ同様の構成を有するが、加算器112からの出力KO2SL(k)と適応モデル修正器122からの第2補正係数KTIMBとを加算器164で加算して目標空燃比KO2(k)とした点で異なる。この場合も、第2補正係数KTIMBが基本燃料噴射量算出部116の出力に反映されるため、本実施の形態に係る空燃比制御部本体100と同様の効果を得ることができる。   As shown in FIG. 16, the air-fuel ratio control unit body 100 c according to the third modification has substantially the same configuration as the air-fuel ratio control unit body 100 b according to the second modification, but the output KO2SL ( k) and the second correction coefficient KTIMB from the adaptive model corrector 122 are added by an adder 164 to obtain a target air-fuel ratio KO2 (k). Also in this case, since the second correction coefficient KTIMB is reflected in the output of the basic fuel injection amount calculation unit 116, the same effect as the air-fuel ratio control unit main body 100 according to the present embodiment can be obtained.

第4変形例に係る空燃比制御部本体100dは、図17に示すように、本実施の形態に係る空燃比制御部本体100とほぼ同様の構成を有するが、予測器102と第1スライディングモード制御部104との間に第1切換部128aを設置し、第1スライディングモード制御部104の出力側に第2切換部128bを設置する。通常時は、第1切換部128aにて予測器102を選択し、第2切換部128bにて加算器112への出力を選択する。これにより、予測器102からの予測空燃比DVPRE(k)が第1スライディングモード制御部104に入力されることから、第1スライディングモード制御部104からの第1補正係数DKO2OP(k)は加算器112にて空燃比基準値と加算されて目標空燃比KO2(k)として出力される。一方、制御部126から切換指示信号Sdが出力されると、第1切換部128aは実空燃比SVO2(k)の入力を選択し、第2切換部128bは乗算器120への出力を選択する。これにより、第1スライディングモード制御部104は、実空燃比(SVO2)と予め設定された目標値(例えばストイキ領域を示す固定値)との誤差をゼロにするようにフィードバックする。この第1スライディングモード制御部104からの出力は第2切換部128bを介して乗算器120に供給される。従って、この第4変形例においても、本実施の形態に係る空燃比制御部本体100と同様の効果を得ることができる。特に、この第4変形例によれば、第2スライディングモード/PID制御部124を省略することができ、構成の簡略化を図ることができる。   As shown in FIG. 17, the air-fuel ratio control unit main body 100d according to the fourth modification has substantially the same configuration as the air-fuel ratio control unit main body 100 according to the present embodiment, but the predictor 102 and the first sliding mode A first switching unit 128 a is installed between the control unit 104 and a second switching unit 128 b is installed on the output side of the first sliding mode control unit 104. In normal times, the first switching unit 128a selects the predictor 102, and the second switching unit 128b selects the output to the adder 112. As a result, the predicted air-fuel ratio DVPRE (k) from the predictor 102 is input to the first sliding mode control unit 104, so that the first correction coefficient DKO2OP (k) from the first sliding mode control unit 104 is an adder. At 112, the air-fuel ratio reference value is added and output as the target air-fuel ratio KO2 (k). On the other hand, when the switching instruction signal Sd is output from the control unit 126, the first switching unit 128a selects the input of the actual air-fuel ratio SVO2 (k), and the second switching unit 128b selects the output to the multiplier 120. . As a result, the first sliding mode control unit 104 feeds back such that the error between the actual air-fuel ratio (SVO2) and a preset target value (for example, a fixed value indicating the stoichiometric region) becomes zero. The output from the first sliding mode control unit 104 is supplied to the multiplier 120 via the second switching unit 128b. Therefore, also in the fourth modified example, the same effect as that of the air-fuel ratio control unit main body 100 according to the present embodiment can be obtained. In particular, according to the fourth modification, the second sliding mode / PID control unit 124 can be omitted, and the configuration can be simplified.

第5変形例に係る空燃比制御部本体100eは、図18に示すように、本実施の形態に係る空燃比制御部本体100とほぼ同様の構成を有するが、触媒装置50の上流側にLAFセンサ110を設置し、このLAFセンサ110からの検出空燃比A/F(k)を利用する点で異なる。この場合、切換部128と乗算器120との間に、適応制御部114が設置される。   As shown in FIG. 18, the air-fuel ratio control unit main body 100e according to the fifth modified example has substantially the same configuration as the air-fuel ratio control unit main body 100 according to the present embodiment. The difference is that a sensor 110 is installed and the detected air-fuel ratio A / F (k) from the LAF sensor 110 is used. In this case, the adaptive control unit 114 is installed between the switching unit 128 and the multiplier 120.

LAFセンサ110を利用することで、基本燃料噴射マップの精度不足による予測精度低下の早期解消が可能となる。もちろん、本実施の形態に係る空燃比制御部本体100、第1変形例に係る空燃比制御部本体100a〜第4変形例に係る空燃比制御部本体100dにおいては、第1スライディングモード制御部104からの第1補正係数DKO2OP(k)と適応モデル修正器122からの第2補正係数KTIMBを重畳させて予測器102及び同定器106に入力するようにしているため、予測精度の低下を早期に解消させることができるが、LAFセンサ110を利用することで、基本燃料噴射マップ118の精度不足による予測精度低下の早期解消が可能となる。   By using the LAF sensor 110, it is possible to quickly resolve a decrease in prediction accuracy due to insufficient accuracy of the basic fuel injection map. Of course, in the air-fuel ratio control unit main body 100 according to the present embodiment and the air-fuel ratio control unit main body 100d according to the first modification to the air-fuel ratio control unit main body 100d according to the fourth modification, the first sliding mode control unit 104 is provided. Is superimposed on the first correction coefficient DKO2OP (k) from the adaptive model corrector 122 and input to the predictor 102 and the identifier 106, so that the prediction accuracy can be reduced early. Although it can be eliminated, by using the LAF sensor 110, it is possible to quickly resolve a decrease in prediction accuracy due to insufficient accuracy of the basic fuel injection map 118.

上述した本実施の形態に係る空燃比制御部本体100並びに各種変形例においては、エンジンの空燃比制御に限らず、制御入力から出力までの輸送遅れ時間が長く、予測器102を構成する必要がある制御システムへの適用が可能である。   In the air-fuel ratio control unit main body 100 and various modifications according to the present embodiment described above, not only the air-fuel ratio control of the engine but also the transport delay time from the control input to the output is long, and the predictor 102 needs to be configured. Application to a certain control system is possible.

次に、第1空気導入対応部1008Aの処理動作について図19のフローチャートを参照しながら説明する。   Next, the processing operation of the first air introduction corresponding unit 1008A will be described with reference to the flowchart of FIG.

まず、図19のステップS1において、空燃比制御停止要求部1010は、二次空気の導入が開始されたか否かを判別する。この判別は、AI制御部1002からのAI開始信号Saisの入力があったかどうかで行われる。   First, in step S1 of FIG. 19, the air-fuel ratio control stop request unit 1010 determines whether or not introduction of secondary air has started. This determination is made based on whether or not an AI start signal Sais is input from the AI control unit 1002.

AI開始信号Saisの入力があった場合は、次のステップS2に進み、空燃比制御停止要求部1010は、空燃比制御部本体100に停止要求信号Sgを出力する。空燃比制御部本体100は、停止要求信号Sgの入力に基づいて空燃比制御を一時的に停止する。   When the AI start signal Sais is input, the process proceeds to the next step S2, and the air-fuel ratio control stop request unit 1010 outputs the stop request signal Sg to the air-fuel ratio control unit body 100. The air-fuel ratio control unit main body 100 temporarily stops the air-fuel ratio control based on the input of the stop request signal Sg.

その後、ステップS3において、リッチスパイク制御部1012は、二次空気の導入の終了を待つ。すなわち、AI制御部1002からのAI終了信号Saieの入力があるまで待つ。   Thereafter, in step S3, the rich spike control unit 1012 waits for the end of the introduction of the secondary air. That is, it waits until an AI end signal Saie is input from the AI control unit 1002.

一方、上述のステップS1において、AI開始信号Saisの入力がないと判別された場合は、ステップS4において、空燃比制御停止要求部1010は、FC制御が開始されたか否かを判別する。この判別は、FC制御部1004からのFC制御開始信号Sfcsの入力があったかどうかで行われる。   On the other hand, if it is determined in step S1 that the AI start signal Sais is not input, in step S4, the air-fuel ratio control stop request unit 1010 determines whether or not FC control is started. This determination is made based on whether or not an FC control start signal Sfcs is input from the FC control unit 1004.

FC制御開始信号Sfcsの入力があった場合は、次のステップS5に進み、空燃比制御停止要求部1010は、空燃比制御部本体100に停止要求信号Sgを出力する。空燃比制御部本体100は、停止要求信号Sgの入力に基づいて空燃比制御を一時的に停止する。   When the FC control start signal Sfcs is input, the process proceeds to the next step S5, and the air-fuel ratio control stop request unit 1010 outputs the stop request signal Sg to the air-fuel ratio control unit body 100. The air-fuel ratio control unit main body 100 temporarily stops the air-fuel ratio control based on the input of the stop request signal Sg.

その後、ステップS6において、リッチスパイク制御部1012は、FC制御の終了を待つ。すなわち、FC制御部1004からのFC制御終了信号Sfceの入力があるまで待つ。   Thereafter, in step S6, the rich spike control unit 1012 waits for the end of the FC control. That is, it waits until the FC control end signal Sfce is input from the FC control unit 1004.

上述のステップS4において、FC制御開始信号Sfcsの入力がないと判別された場合は、ステップS7において、空燃比制御停止要求部1010は、減速リーン化が開始されたか否かを判別する。この判別は、減速リーン制御部1005からの減速リーン化開始信号Srssの入力があったかどうかで行われる。   If it is determined in step S4 that the FC control start signal Sfcs is not input, in step S7, the air-fuel ratio control stop request unit 1010 determines whether deceleration leaning has started. This determination is made based on whether or not a deceleration leaning start signal Srss is input from the deceleration lean control unit 1005.

減速リーン化開始信号Srssの入力があった場合は、次のステップS8に進み、空燃比制御停止要求部1010は、空燃比制御部本体100に停止要求信号Sgを出力する。空燃比制御部本体100は、停止要求信号Sgの入力に基づいて空燃比制御を一時的に停止する。   When the deceleration lean start signal Srss is input, the process proceeds to the next step S8, and the air-fuel ratio control stop request unit 1010 outputs the stop request signal Sg to the air-fuel ratio control unit main body 100. The air-fuel ratio control unit main body 100 temporarily stops the air-fuel ratio control based on the input of the stop request signal Sg.

その後、ステップS9において、リッチスパイク制御部1012は、減速リーン化の終了を待つ。すなわち、減速リーン制御部1005からの減速リーン化終了信号Srseの入力があるまで待つ。   Thereafter, in step S9, the rich spike control unit 1012 waits for the end of deceleration leaning. That is, it waits until the deceleration leaning end signal Srse is input from the deceleration lean control unit 1005.

ステップS3においてAI終了信号Saieの入力があった場合、あるいはステップS6においてFC制御終了信号Sfceの入力があった場合、あるいはステップS9において減速リーン化終了信号Srseの入力があった場合に、次のステップS10に進み、リッチスパイク制御部1012は、燃料噴射弁40を制御して、エンジン28の燃焼室にリッチスパイク制御を行う。このリッチスパイク制御は、リッチスパイクマップ1016を参照しながら、現時点の酸素センサ52の出力値(SVO2)に応じた燃料の供給量を単位時間にエンジン28の燃焼室に供給する。このリッチスパイク制御は、酸素センサ52の出力値(SVO2)がリッチ側になるまで行われる。   When the AI end signal Saie is input in step S3, the FC control end signal Sfce is input in step S6, or the deceleration leaning end signal Srse is input in step S9, the following In step S 10, the rich spike control unit 1012 controls the fuel injection valve 40 to perform rich spike control on the combustion chamber of the engine 28. In this rich spike control, the fuel supply amount corresponding to the current output value (SVO2) of the oxygen sensor 52 is supplied to the combustion chamber of the engine 28 per unit time while referring to the rich spike map 1016. This rich spike control is performed until the output value (SVO2) of the oxygen sensor 52 becomes rich.

ステップS11において、再開判定部1014は、酸素センサ52の出力値(SVO2)がリッチ側になったかどうかを判別し、酸素センサ52の出力値(SVO2)がリッチ側になった段階で、空燃比制御部本体100に制御再開信号Siを出力する。   In step S11, the restart determination unit 1014 determines whether the output value (SVO2) of the oxygen sensor 52 has become rich, and when the output value (SVO2) of the oxygen sensor 52 has become rich, the air-fuel ratio. A control restart signal Si is output to the control unit main body 100.

そして、ステップS12において、空燃比制御部本体100は、制御再開信号Siの入力に基づいて、空燃比制御を再開する。   In step S12, the air-fuel ratio control unit main body 100 restarts the air-fuel ratio control based on the input of the control restart signal Si.

ここで、ステップS1〜ステップS12までの処理を、図20のタイミングチャートに基づいて説明する。図20は、二次空気の導入又はFC制御又は減速リーン化の実行期間Taと、リッチスパイク制御期間Tb(触媒装置50の残留酸素処理期間)と、リッチスパイク制御での単位時間当たりの燃料噴射量の変化と、触媒装置50での酸素貯蔵量の変化(実線参照)と、酸素センサの出力値(SVO2)の変化(破線参照)とを示す。   Here, the processing from step S1 to step S12 will be described based on the timing chart of FIG. FIG. 20 shows the execution period Ta of introduction of secondary air or FC control or deceleration lean, rich spike control period Tb (residual oxygen treatment period of the catalyst device 50), and fuel injection per unit time in rich spike control. A change in amount, a change in oxygen storage amount in the catalyst device 50 (see solid line), and a change in the output value (SVO2) of the oxygen sensor (see broken line) are shown.

先ず、時点t1において、二次空気の導入(AI)、あるいはFC制御、あるいは減速リーン化が開始されると、酸素センサ52の出力値で示される実空燃比SVO2はリーン側に移行し、それに伴って、触媒装置50の酸素貯蔵量が徐々に多くなる。   First, at the time t1, when the introduction of secondary air (AI), FC control, or deceleration leaning is started, the actual air-fuel ratio SVO2 indicated by the output value of the oxygen sensor 52 shifts to the lean side, Along with this, the oxygen storage amount of the catalyst device 50 gradually increases.

触媒の酸素貯蔵量が最大となった段階で、二次空気の導入(AI)、あるいはFC制御、あるいは減速リーン化が終了し、この終了時点t2において、リッチスパイク制御、すなわち、触媒装置50の残留酸素処理が行われる。このリッチスパイク制御は、時点t2から時点t3にかけて、通常であれば、燃焼可能な領域でストイキに対して非常に濃い空燃比となるレベルの燃料を噴射する(高濃度噴射期間Tb1)。従って、この高濃度噴射期間Tb1では、触媒装置50の酸素貯蔵量が急速に低下していく。酸素センサ52の出力値SVO2が徐々にストイキレベルに向けて上昇し始めた段階で、単位時間当たりの燃料噴射量を段階的に下げていく。時点t3から時点t4にかけて、通常であれば、出力に影響のない範囲でストイキよりも濃い空燃比となるレベルの燃料を噴射する(低濃度噴射期間Tb2)。従って、この低濃度噴射期間Tb2では、触媒装置50の酸素貯蔵量が高濃度噴射期間Tb1よりも緩やかに低下していく。酸素センサ52の出力値SVO2が徐々にストイキレベルに近くなった段階で、単位時間当たりの燃料噴射量を段階的に下げていく。   At the stage where the oxygen storage amount of the catalyst reaches the maximum, the introduction of secondary air (AI), FC control, or deceleration leaning is completed, and at this end time t2, rich spike control, that is, the catalyst device 50 Residual oxygen treatment is performed. In this rich spike control, from time t2 to time t3, normally, fuel at a level that is a very rich air-fuel ratio with respect to stoichiometry is injected in a combustible region (high concentration injection period Tb1). Therefore, in this high concentration injection period Tb1, the oxygen storage amount of the catalyst device 50 decreases rapidly. When the output value SVO2 of the oxygen sensor 52 starts to gradually increase toward the stoichiometric level, the fuel injection amount per unit time is gradually reduced. From time t3 to time t4, normally, fuel at a level that is higher than the stoichiometric air-fuel ratio is injected within a range that does not affect the output (low concentration injection period Tb2). Therefore, in this low concentration injection period Tb2, the oxygen storage amount of the catalyst device 50 gradually decreases compared to the high concentration injection period Tb1. When the output value SVO2 of the oxygen sensor 52 gradually approaches the stoichiometric level, the fuel injection amount per unit time is gradually reduced.

そして、酸素センサ52の出力値SVO2がリッチ側に移行した段階で、リッチスパイク制御が終了し、空燃比制御部本体100でのフィードバック制御が再開される。   Then, at the stage where the output value SVO2 of the oxygen sensor 52 has shifted to the rich side, the rich spike control ends, and the feedback control in the air-fuel ratio control unit main body 100 is resumed.

制御を再開した空燃比制御部本体100の予測精度判定部146(図8参照)は、図19のステップS13において、予測器102での予測精度が低下しているか否かを判別する。すなわち、フィルタ処理後の予測誤差ERPRE(k)の移動平均が予め設定されたしきい値よりも高い状態が設定回数以上継続しているかどうかを判別する。予測器102での予測精度が低下していれば、ステップS14に進み、制御部126は、第1スライディングモード制御部104での制御を一時停止し、第2スライディングモード/PID制御部124のうち、PID制御部を選択する。このとき、切換部128は、制御部126からの切換指示信号Sdの供給によって、第2スライディングモード/PID制御部124側の出力に切り換える。PID制御部は、実空燃比(SVO2)と予め設定された目標値との誤差をゼロにするようにフィードバックする。これによって、第2スライディングモード/PID制御部124からの出力は切換部128を介して乗算器120に供給される。これにより、基本燃料噴射量TIMBが、第2スライディングモード/PID制御部124(この場合、PID制御部)からの出力と、水温、吸気温、大気圧等からなる環境補正係数KECOによって補正されて燃料噴射時間Toutとして出力され、実空燃比SVO2が目標値に向けて変化していくことになる。   The prediction accuracy determination unit 146 (see FIG. 8) of the air-fuel ratio control unit main body 100 that has resumed control determines whether or not the prediction accuracy in the predictor 102 has decreased in step S13 of FIG. That is, it is determined whether or not the state in which the moving average of the prediction error ERPRE (k) after the filtering process is higher than a preset threshold value continues for a set number of times. If the prediction accuracy in the predictor 102 is lowered, the process proceeds to step S14, where the control unit 126 temporarily stops the control in the first sliding mode control unit 104 and includes the second sliding mode / PID control unit 124. , Select the PID controller. At this time, the switching unit 128 switches to the output on the second sliding mode / PID control unit 124 side by supplying the switching instruction signal Sd from the control unit 126. The PID controller feeds back so that an error between the actual air-fuel ratio (SVO2) and a preset target value becomes zero. As a result, the output from the second sliding mode / PID control unit 124 is supplied to the multiplier 120 via the switching unit 128. As a result, the basic fuel injection amount TIMB is corrected by the output from the second sliding mode / PID control unit 124 (in this case, the PID control unit) and the environment correction coefficient KECO including the water temperature, the intake air temperature, the atmospheric pressure, and the like. The fuel injection time Tout is output and the actual air-fuel ratio SVO2 changes toward the target value.

そして、ステップS13において、予測精度が確保されたと判別された段階で、ステップS15に進み、制御部126は、第1スライディングモード制御部104での制御を再開する。すなわち、第1スライディングモード制御部104の一時停止を解除し、同定器106のパラメータを初期値にリセットする。また、切換部128への切換指示信号Sdの供給を停止する。切換部128は、第1スライディングモード制御部104側の出力に切り換える。これにより、基本燃料噴射量TIMBが、第1スライディングモード制御部104からの出力KO2(k)と、水温、吸気温、大気圧等からなる環境補正係数KECOによって補正されて燃料噴射時間Toutとして出力される。   In step S13, when it is determined that the prediction accuracy is secured, the process proceeds to step S15, and the control unit 126 resumes the control in the first sliding mode control unit 104. That is, the suspension of the first sliding mode control unit 104 is released, and the parameters of the identifier 106 are reset to initial values. Further, the supply of the switching instruction signal Sd to the switching unit 128 is stopped. The switching unit 128 switches to the output on the first sliding mode control unit 104 side. Thus, the basic fuel injection amount TIMB is corrected by the output KO2 (k) from the first sliding mode control unit 104 and the environmental correction coefficient KECO including the water temperature, the intake air temperature, the atmospheric pressure, etc., and is output as the fuel injection time Tout. Is done.

その後、上述のステップS15において第1スライディングモード制御部104でのフィードバック制御が再開された段階、あるいは、ステップS7において、減速リーン化でないと判別された場合(すなわち、二次空気導入でもフューエルカット制御でも減速リーン化でもない場合)は、ステップS16に進み、空燃比制御装置10の終了要求(電源断、メンテナンス要求等)があるか否かを判別する。終了要求がなければステップS1以降の処理を繰り返し、終了要求があった段階で、この空燃比制御装置10での処理動作を終了する。   Thereafter, when the feedback control in the first sliding mode control unit 104 is restarted in the above-described step S15, or when it is determined in step S7 that the vehicle is not decelerating and leaning (that is, fuel cut control even when secondary air is introduced) However, if the engine is not decelerating and leaning), the process proceeds to step S16, and it is determined whether or not there is a request for termination of the air-fuel ratio control device 10 (power cut, maintenance request, etc.). If there is no termination request, the processing from step S1 is repeated, and the processing operation in the air-fuel ratio control device 10 is terminated when the termination request is made.

このように、本実施の形態に係る空燃比制御装置10においては、二次空気導入装置1000が設置されたシステムであっても、二次空気導入後は、一旦、空燃比制御部本体100でのスライディングモード制御を中断し、二次空気の導入が終了した段階でリッチ噴射制御を行うことで、二次空気導入による触媒内の酸素貯蔵量を早期に低減することができる。その結果、中断していたスライディングモード制御に早期復帰することができ、エミッション性能を高く維持することができる。   As described above, in the air-fuel ratio control apparatus 10 according to the present embodiment, even in the system in which the secondary air introduction apparatus 1000 is installed, after the secondary air introduction, the air-fuel ratio control unit main body 100 once. By interrupting the sliding mode control and performing rich injection control at the stage where the introduction of the secondary air is completed, the amount of oxygen stored in the catalyst due to the introduction of the secondary air can be reduced at an early stage. As a result, it is possible to quickly return to the interrupted sliding mode control and to maintain high emission performance.

ところで、スロットル開度が閉じることによって、FC制御部1004によって燃料噴射が停止制御されると、酸素を含んだ空気そのものが触媒に流入するため、触媒装置50の酸素貯蔵量が増大することになる。しかし、この実施の形態に係る空燃比制御装置10においては、FC制御部1004による燃料噴射の停止制御後は、一旦、空燃比制御部本体100でのスライディングモード制御を中断し、燃料噴射の停止制御が終了した段階で、リッチ噴射制御を行うようにしたので、燃料噴射の停止制御に伴う酸素を含んだ空気の導入による触媒装置50内の酸素貯蔵量を早期に低減することができる。その結果、中断していたスライディングモード制御に早期復帰することができ、エミッション性能を高く維持することができる。   By the way, when the fuel injection is stopped and controlled by the FC control unit 1004 by closing the throttle opening, air containing oxygen itself flows into the catalyst, so that the oxygen storage amount of the catalyst device 50 increases. . However, in the air-fuel ratio control apparatus 10 according to this embodiment, after the fuel injection stop control by the FC control unit 1004, the sliding mode control in the air-fuel ratio control unit main body 100 is temporarily interrupted to stop the fuel injection. Since rich injection control is performed at the stage when the control is completed, the amount of oxygen stored in the catalyst device 50 due to the introduction of air containing oxygen accompanying the stop control of fuel injection can be reduced early. As a result, it is possible to quickly return to the interrupted sliding mode control and to maintain high emission performance.

また、減速リーン化が開始されると、上述のフューエルカット制御の場合と同様に、酸素を含んだ空気そのものが触媒に流入するため、触媒の酸素貯蔵量が増大することになる。しかし、この実施の形態に係る空燃比制御装置10によれば、減速リーン制御部1005による減速リーン化の際に、一旦、フィードバック制御を中断し、減速リーン化が終了した段階で、リッチ噴射制御を行うようにしたので、減速リーン化に伴う酸素を含んだ空気の導入による触媒内の酸素貯蔵量を早期に低減することができる。その結果、中断していたフィードバック制御に早期復帰することができ、エミッション性能を高く維持することができる。   Further, when the deceleration leaning is started, the oxygen storage amount of the catalyst increases because the oxygen-containing air itself flows into the catalyst as in the case of the fuel cut control described above. However, according to the air-fuel ratio control apparatus 10 according to this embodiment, when the deceleration lean control is performed by the deceleration lean control unit 1005, the feedback control is temporarily interrupted, and the rich injection control is performed at the stage where the deceleration lean conversion is completed. Therefore, the amount of oxygen stored in the catalyst by introducing the air containing oxygen accompanying the deceleration and leaning can be reduced at an early stage. As a result, it is possible to quickly return to the interrupted feedback control, and to maintain high emission performance.

また、二次空気の導入、又はフューエルカット制御あるいは減速リーン化に伴う酸素を含んだ空気の導入により、スライディングモード制御の収束に時間がかかることが予測される場合に、二次空気の導入が終了した段階、あるいはフューエルカット制御、あるいは減速リーン化が終了した段階で、最初にPID制御を行うことで、フィードバック制御の収束を早めることができる。   In addition, when it is predicted that it will take time for convergence of the sliding mode control due to the introduction of secondary air or the introduction of air containing oxygen accompanying fuel cut control or deceleration leaning, the introduction of secondary air The convergence of the feedback control can be accelerated by first performing the PID control at the stage where the fuel cut control or deceleration leaning is finished.

予測誤差がしきい値以下となれば、スライディングモード制御の収束性が確保されるため、フィードバック制御を再開することで、エミッション性能を高く維持することができる。   If the prediction error is equal to or less than the threshold value, the convergence of the sliding mode control is ensured. Therefore, the emission performance can be maintained high by restarting the feedback control.

特に、空燃比制御部本体100での制御を再開した際に、予測精度の低下が判定された場合に、予測器102を使用せずに、実空燃比と予め設定された目標値との誤差をゼロにするように、PID制御を行うようにしたので、予測器102を用いた場合よりも、予測精度が確保されるまでの時間を短縮させることができ、エミッション性能を高く維持することができる。   In particular, when a decrease in prediction accuracy is determined when the control in the air-fuel ratio control unit main body 100 is resumed, an error between the actual air-fuel ratio and a preset target value without using the predictor 102 is determined. Since the PID control is performed so as to make zero, the time until the prediction accuracy is ensured can be shortened and the emission performance can be maintained higher than when the predictor 102 is used. it can.

次に、第2空気導入対応部1008Bについて図21及び図22を参照しながら説明する。   Next, the second air introduction corresponding portion 1008B will be described with reference to FIGS.

この第2空気導入対応部1008Bは、図21に示すように、上述した第1空気導入対応部1008Aとほぼ同様の構成を有するが、さらに、誤差演算部1018と、PID制御部1020と、切換部1022とを有する点で異なる。また、上述した空燃比制御停止要求部1010及び再開判定部1014での処理が一部異なる。   As shown in FIG. 21, the second air introduction support unit 1008B has substantially the same configuration as the first air introduction support unit 1008A described above, but further includes an error calculation unit 1018, a PID control unit 1020, and a switching function. It differs in having a portion 1022. In addition, the processes in the air-fuel ratio control stop request unit 1010 and the restart determination unit 1014 described above are partially different.

すなわち、空燃比制御停止要求部1010は、AI制御部1002からのAI開始信号Sais、又はFC制御部1004からのFC制御開始信号Sfcs、又は減速リーン制御部1005からの減速リーン化開始信号Srssの入力に基づいて空燃比制御部本体100に停止要求信号Sgを出力し、切換部1022に第1切換信号Sh1を出力する。空燃比制御部本体100は、空燃比制御停止要求部1010からの停止要求信号Sgの入力に基づいて空燃比制御を一時的に停止する。また、切換部1022は、第1切換信号Sh1の入力に基づいてPID制御部1020からの出力に切り換える。   That is, the air-fuel ratio control stop request unit 1010 receives the AI start signal Sais from the AI control unit 1002, the FC control start signal Sfcs from the FC control unit 1004, or the deceleration lean start signal Srss from the deceleration lean control unit 1005. Based on the input, a stop request signal Sg is output to the air-fuel ratio control unit main body 100, and a first switching signal Sh1 is output to the switching unit 1022. The air-fuel ratio control unit main body 100 temporarily stops the air-fuel ratio control based on the input of the stop request signal Sg from the air-fuel ratio control stop request unit 1010. The switching unit 1022 switches to the output from the PID control unit 1020 based on the input of the first switching signal Sh1.

誤差演算部1018は、現時点の酸素センサ52の出力値(SVO2)と予め設定した目標値との誤差ERRを演算する。   The error calculator 1018 calculates an error ERR between the current output value (SVO2) of the oxygen sensor 52 and a preset target value.

PID制御部1020は、誤差演算部1018にて求めた誤差ERRが0(ゼロ)となるようにPID制御(フィードバック制御)する。このPID制御部1020の出力は、目標空燃比KO2(k)として切換部1022を介して乗算器120に入力される。これにより、基本燃料噴射量TIMBが、PID制御部1020からの出力と、水温、吸気温、大気圧等からなる環境補正係数KECOによって補正されて燃料噴射時間Toutとして出力され、酸素センサ52の出力値SVO2が目標値に向けて変化していくことになる。   The PID control unit 1020 performs PID control (feedback control) so that the error ERR calculated by the error calculation unit 1018 becomes 0 (zero). The output of the PID control unit 1020 is input to the multiplier 120 via the switching unit 1022 as the target air-fuel ratio KO2 (k). Thus, the basic fuel injection amount TIMB is corrected by the output from the PID control unit 1020 and the environment correction coefficient KECO including the water temperature, the intake air temperature, the atmospheric pressure, etc., and is output as the fuel injection time Tout, and the output of the oxygen sensor 52 The value SVO2 changes toward the target value.

再開判定部1014は、誤差演算部1018からの誤差ERRと予め設定したしきい値とを比較し、誤差ERRがしきい値以下となった段階で、空燃比制御部本体100に制御再開信号Siを出力し、切換部1022に第2切換信号Sh2を出力する。しきい値としては、空燃比制御部本体100の予測精度判定部146で用いるしきい値と同じでもよい。空燃比制御部本体100は、再開判定部1014からの制御再開信号Siの入力に基づいて空燃比制御を再開し、切換部1022は、第2切換信号Sh2の入力に基づいて空燃比制御部本体100からの出力に切り換える。これにより、空燃比制御部本体100からの出力が目標空燃比KO2(k)として切換部1022を介して乗算器120に入力される。すなわち、基本燃料噴射量TIMBが、空燃比制御部本体100からの出力と、水温、吸気温、大気圧等からなる環境補正係数KECOによって補正されて燃料噴射時間Toutとして出力されることになる。
The restart determination unit 1014 compares the error ERR from the error calculation unit 1018 with a preset threshold value, and when the error ERR becomes equal to or less than the threshold value, the restart determination unit 1014 sends a control restart signal Si to the air-fuel ratio control unit main body 100. And the second switching signal Sh2 is output to the switching unit 1022. The threshold value may be the same as the threshold value used in the prediction accuracy determination unit 146 of the air-fuel ratio control unit main body 100. The air-fuel ratio control unit main body 100 restarts the air-fuel ratio control based on the input of the control restart signal Si from the restart determination unit 1014 , and the switching unit 1022 is based on the input of the second switching signal Sh2. Switch to 100 output. As a result, the output from the air-fuel ratio control unit main body 100 is input to the multiplier 120 via the switching unit 1022 as the target air-fuel ratio KO2 (k). That is, the basic fuel injection amount TIMB is corrected by the output from the air-fuel ratio control unit main body 100 and the environment correction coefficient KECO including the water temperature, the intake air temperature, the atmospheric pressure, etc., and is output as the fuel injection time Tout.

次に、第2空気導入対応部1008Bの処理動作について図22のフローチャートを参照しながら説明する。   Next, the processing operation of the second air introduction corresponding unit 1008B will be described with reference to the flowchart of FIG.

まず、図22のステップS101において、空燃比制御停止要求部1010は、二次空気の導入が開始されたか否かを判別する。この判別は、AI制御部1002からのAI開始信号Saisの入力があったかどうかで行われる。   First, in step S101 of FIG. 22, the air-fuel ratio control stop request unit 1010 determines whether or not introduction of secondary air has been started. This determination is made based on whether or not an AI start signal Sais is input from the AI control unit 1002.

AI開始信号Saisの入力があった場合は、次のステップS102に進み、空燃比制御停止要求部1010は、空燃比制御部本体100に停止要求信号Sgを出力し、切換部1022に第1切換信号Sh1を出力する。空燃比制御部本体100は、停止要求信号Sgの入力に基づいて空燃比制御を一時的に停止する。切換部1022は、第1切換信号Sh1の入力に基づいてPID制御部1020からの出力に切り換える。   When the AI start signal Sais is input, the process proceeds to the next step S102, where the air-fuel ratio control stop request unit 1010 outputs a stop request signal Sg to the air-fuel ratio control unit body 100, and the switching unit 1022 performs the first switching. The signal Sh1 is output. The air-fuel ratio control unit main body 100 temporarily stops the air-fuel ratio control based on the input of the stop request signal Sg. The switching unit 1022 switches to the output from the PID control unit 1020 based on the input of the first switching signal Sh1.

その後、ステップS103において、リッチスパイク制御部1012は、二次空気の導入の終了を待つ。すなわち、AI制御部1002からのAI終了信号Saieの入力があるまで待つ。   Thereafter, in step S103, the rich spike control unit 1012 waits for the end of the introduction of the secondary air. That is, it waits until an AI end signal Saie is input from the AI control unit 1002.

一方、上述のステップS101において、AI開始信号Saisの入力がないと判別された場合は、ステップS104において、空燃比制御停止要求部1010は、FC制御が開始されたか否かを判別する。この判別は、FC制御部1004からのFC制御開始信号Sfcsの入力があったかどうかで行われる。   On the other hand, if it is determined in step S101 that there is no input of the AI start signal Sais, in step S104, the air-fuel ratio control stop request unit 1010 determines whether FC control has been started. This determination is made based on whether or not an FC control start signal Sfcs is input from the FC control unit 1004.

FC制御開始信号Sfcsの入力があった場合は、次のステップS105に進み、空燃比制御停止要求部1010は、空燃比制御部本体100に停止要求信号Sgを出力し、切換部1022に第1切換信号Sh1を出力する。   When the FC control start signal Sfcs is input, the process proceeds to the next step S105, where the air-fuel ratio control stop request unit 1010 outputs the stop request signal Sg to the air-fuel ratio control unit body 100, and the switching unit 1022 receives the first request. A switching signal Sh1 is output.

その後、ステップS106において、リッチスパイク制御部1012は、FC制御の終了を待つ。すなわち、FC制御部1004からのFC制御終了信号Sfceの入力があるまで待つ。   Thereafter, in step S106, the rich spike control unit 1012 waits for the end of the FC control. That is, it waits until the FC control end signal Sfce is input from the FC control unit 1004.

上述のステップS104において、FC制御開始信号Sfcsの入力がないと判別された場合は、ステップS107において、空燃比制御停止要求部1010は、減速リーン化が開始されたか否かを判別する。この判別は、減速リーン制御部1005からの減速リーン化開始信号Srssの入力があったかどうかで行われる。   If it is determined in step S104 that the FC control start signal Sfcs is not input, the air-fuel ratio control stop request unit 1010 determines in step S107 whether deceleration leaning has started. This determination is made based on whether or not a deceleration leaning start signal Srss is input from the deceleration lean control unit 1005.

減速リーン化開始信号Srssの入力があった場合は、次のステップS108に進み、空燃比制御停止要求部1010は、空燃比制御部本体100に停止要求信号Sgを出力する。空燃比制御部本体100は、停止要求信号Sgの入力に基づいて空燃比制御を一時的に停止する。   When the deceleration lean start signal Srss is input, the process proceeds to the next step S108, and the air-fuel ratio control stop request unit 1010 outputs the stop request signal Sg to the air-fuel ratio control unit body 100. The air-fuel ratio control unit main body 100 temporarily stops the air-fuel ratio control based on the input of the stop request signal Sg.

その後、ステップS109において、リッチスパイク制御部1012は、減速リーン化の終了を待つ。すなわち、減速リーン制御部1005からの減速リーン化終了信号Srseの入力があるまで待つ。   Thereafter, in step S109, the rich spike control unit 1012 waits for completion of deceleration leaning. That is, it waits until the deceleration leaning end signal Srse is input from the deceleration lean control unit 1005.

ステップS103においてAI終了信号Saieの入力があった場合、あるいは、ステップS106においてFC制御終了信号Sfceの入力があった場合、あるいはステップS109において減速リーン化終了信号Srseの入力があった場合に、次のステップS110に進み、リッチスパイク制御部1012は、燃料噴射弁40を制御して、エンジン28の燃焼室にリッチスパイクを行う。このリッチスパイク制御は、リッチスパイクマップ1016を参照しながら、現時点の酸素センサ52の出力値(SVO2)に応じた燃料の供給量を単位時間にエンジン28の燃焼室に供給する。このリッチスパイク制御は、ステップS111において、酸素センサ52の出力値(SVO2)がリッチ側になったと判別されるまで行われる。   If the AI end signal Saie is input in step S103, the FC control end signal Sfce is input in step S106, or the deceleration leaning end signal Srse is input in step S109, In step S110, the rich spike control unit 1012 controls the fuel injection valve 40 to perform a rich spike in the combustion chamber of the engine 28. In this rich spike control, the fuel supply amount corresponding to the current output value (SVO2) of the oxygen sensor 52 is supplied to the combustion chamber of the engine 28 per unit time while referring to the rich spike map 1016. This rich spike control is performed until it is determined in step S111 that the output value (SVO2) of the oxygen sensor 52 has become rich.

そして、酸素センサ52の出力値がリッチ側に移行した段階で、ステップS112に進み、誤差演算部1018は、現時点の酸素センサ52の出力値SVO2と目標値との差(誤差)を求める。   Then, when the output value of the oxygen sensor 52 has shifted to the rich side, the process proceeds to step S112, and the error calculation unit 1018 obtains the difference (error) between the current output value SVO2 of the oxygen sensor 52 and the target value.

その後、ステップS113において、再開判定部1014は、空燃比制御部本体100での制御を再開させるか否かを判別する。この判別は、誤差≦しきい値であるかどうか行われる。誤差がしきい値を超えていれば、ステップS114に進み、PID制御部1020は、誤差が0(ゼロ)となるようにPID制御する。このPID制御部1020の出力は、目標空燃比KO2(k)として切換部1022を介して乗算器120に入力される。これにより、基本燃料噴射量TIMBが、PID制御部1020からの出力と、水温、吸気温、大気圧等からなる環境補正係数KECOによって補正されて燃料噴射時間Toutとして出力され、酸素センサ52の出力値SVO2が目標値に向けて変化していくことになる。   Thereafter, in step S113, the restart determination unit 1014 determines whether or not to restart the control in the air-fuel ratio control unit main body 100. This determination is made as to whether or not error ≦ threshold. If the error exceeds the threshold value, the process proceeds to step S114, and the PID control unit 1020 performs PID control so that the error becomes 0 (zero). The output of the PID control unit 1020 is input to the multiplier 120 via the switching unit 1022 as the target air-fuel ratio KO2 (k). Thus, the basic fuel injection amount TIMB is corrected by the output from the PID control unit 1020 and the environment correction coefficient KECO including the water temperature, the intake air temperature, the atmospheric pressure, etc., and is output as the fuel injection time Tout, and the output of the oxygen sensor 52 The value SVO2 changes toward the target value.

そして、ステップS113において、誤差≦しきい値と判別された段階で、次のステップS115に進み、再開判定部1010は、空燃比制御部本体100に制御再開信号Siを出力し、切換部1022に第2切換信号Sh2を出力する。空燃比制御部本体100は、再開判定部1010からの制御再開信号Siの入力に基づいて空燃比制御を再開し、切換部1022は、第2切換信号Sh2の入力に基づいて空燃比制御部本体100からの出力に切り換える。これにより、空燃比制御部本体100からの出力が目標空燃比KO2(k)として切換部1022を介して乗算器120に入力される。すなわち、基本燃料噴射量TIMBが、空燃比制御部本体100からの出力と、水温、吸気温、大気圧等からなる環境補正係数KECOによって補正されて燃料噴射時間Toutとして出力されることになる。   In step S113, when it is determined that the error is equal to or less than the threshold value, the process proceeds to the next step S115, and the restart determination unit 1010 outputs a control restart signal Si to the air-fuel ratio control unit main body 100, and the switching unit 1022 The second switching signal Sh2 is output. The air-fuel ratio control unit main body 100 restarts the air-fuel ratio control based on the input of the control restart signal Si from the restart determination unit 1010, and the switching unit 1022 is based on the input of the second switching signal Sh2. Switch to 100 output. As a result, the output from the air-fuel ratio control unit main body 100 is input to the multiplier 120 via the switching unit 1022 as the target air-fuel ratio KO2 (k). That is, the basic fuel injection amount TIMB is corrected by the output from the air-fuel ratio control unit main body 100 and the environment correction coefficient KECO including the water temperature, the intake air temperature, the atmospheric pressure, etc., and is output as the fuel injection time Tout.

その後、上述のステップS115において第1スライディングモード制御部104でのフィードバック制御が再開された段階、あるいは、ステップS107において、減速リーン化でないと判別された場合(すなわち、二次空気導入でもフューエルカット制御でも減速リーン化でもない場合)は、ステップS116に進み、空燃比制御装置10の終了要求(電源断、メンテナンス要求等)があるか否かを判別する。終了要求がなければステップS101以降の処理を繰り返し、終了要求があった段階で、この空燃比制御装置10での処理動作を終了する。   After that, when the feedback control in the first sliding mode control unit 104 is resumed in the above-described step S115, or when it is determined in step S107 that the deceleration leaning is not achieved (that is, fuel cut control even when secondary air is introduced). However, if the engine is not decelerating and leaning), the process proceeds to step S116, and it is determined whether or not there is a request for termination of the air-fuel ratio control device 10 (power cut, maintenance request, etc.). If there is no termination request, the processing from step S101 is repeated, and the processing operation in the air-fuel ratio control device 10 is terminated at the stage where the termination request is made.

このように、第2空気導入対応部1008Bを有する空燃比制御装置10においては、空燃比制御部本体100の第2スライディングモード/PID制御部124を用いずに、専用のPID制御部1020を用いて、酸素センサ52の出力値SVO2と目標値との差(誤差)が0となるようにPID制御したので、空燃比制御部本体100の予測誤差を用いた予測精度判定ルーチン(予測器102→時間調整部130→適応モデル修正器122内のフィルタ処理部144→予測精度判定部146)を経ずに、早期に誤差をしきい値以下に収束させることができ、第1空気導入対応部1008Aを用いた場合よりも早く、通常のスライディングモード制御(第1スライディングモード制御部104での制御)を再開させることができ、エミッション性能を高く維持することができる。   Thus, in the air-fuel ratio control apparatus 10 having the second air introduction corresponding unit 1008B, the dedicated PID control unit 1020 is used without using the second sliding mode / PID control unit 124 of the air-fuel ratio control unit main body 100. Since the PID control is performed so that the difference (error) between the output value SVO2 of the oxygen sensor 52 and the target value becomes zero, a prediction accuracy determination routine (predictor 102 → Without passing through the time adjustment unit 130 → the filter processing unit 144 in the adaptive model corrector 122 → the prediction accuracy determination unit 146), the error can be converged below the threshold value early, and the first air introduction corresponding unit 1008A The normal sliding mode control (control by the first sliding mode control unit 104) can be resumed earlier than when using the It is possible to maintain the emissions performance high.

また、第2空気導入対応部1008Bは、図17に示す第4変形例に係る空燃比制御部本体100dのように、第2スライディングモード/PID制御部124を用いない構成にも適用することができ、汎用性が高く、様々な仕様に適用させることができる。   Further, the second air introduction corresponding unit 1008B can be applied to a configuration in which the second sliding mode / PID control unit 124 is not used, like the air-fuel ratio control unit main body 100d according to the fourth modification shown in FIG. It is versatile and can be applied to various specifications.

なお、本発明に係る空燃比制御装置は、上述の実施の形態に限らず、本発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を採り得ることはもちろんである。   In addition, the air-fuel ratio control apparatus according to the present invention is not limited to the above-described embodiment, and it is needless to say that various configurations can be adopted without departing from the gist of the present invention.

10…空燃比制御装置 12…自動二輪車
28…エンジン 30…吸気管
32…排気管 38…スロットル弁
40…燃料噴射弁 44…スロットルセンサ
48…PBセンサ 50…触媒装置
52…酸素センサ 62…ECU
100…空燃比制御部本体 102…予測器
104…第1スライディングモード制御部
106…同定器 108…空燃比基準値算出部
110…LAFセンサ 116…基本燃料噴射量算出部
118…基本燃料噴射マップ 118a…第1基本燃料噴射マップ
118b…第2基本燃料噴射マップ 122…適応モデル修正器
124…第2スライディングモード/PID制御部
126…制御部 128…切換部
140…選択用マップ 142…マップ選択部
144…フィルタ処理部 146…予測精度判定部
148a…第1補正量演算部 148b…第2補正量演算部
150a…第1補正係数演算部 150b…第2補正係数演算部
152…重み付け部 154…スライディングモード制御部
1000…二次空気導入装置 1002…AI制御部
1004…FC制御部 1005…減速リーン制御部
1006…空燃比制御部 1008A…第1空気導入対応部
1008B…第2空気導入対応部 1010…空燃比制御停止要求部
1012…リッチスパイク制御部 1014…再開判定部
1018…誤差演算部 1020…PID制御部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Air-fuel ratio control apparatus 12 ... Motorcycle 28 ... Engine 30 ... Intake pipe 32 ... Exhaust pipe 38 ... Throttle valve 40 ... Fuel injection valve 44 ... Throttle sensor 48 ... PB sensor 50 ... Catalyst apparatus 52 ... Oxygen sensor 62 ... ECU
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 ... Air-fuel ratio control part main body 102 ... Predictor 104 ... 1st sliding mode control part 106 ... Identifier 108 ... Air-fuel ratio reference value calculation part 110 ... LAF sensor 116 ... Basic fuel injection amount calculation part 118 ... Basic fuel injection map 118a ... first basic fuel injection map 118b ... second basic fuel injection map 122 ... adaptive model corrector 124 ... second sliding mode / PID control unit 126 ... control unit 128 ... switching unit 140 ... selection map 142 ... map selection unit 144 ... Filter processing unit 146 ... Prediction accuracy determination unit 148a ... First correction amount calculation unit 148b ... Second correction amount calculation unit 150a ... First correction coefficient calculation unit 150b ... Second correction coefficient calculation unit 152 ... Weighting unit 154 ... Sliding mode Control unit 1000 ... secondary air introduction device 1002 ... AI control unit 1004 ... FC control Unit 1005 ... deceleration lean control unit 1006 ... air-fuel ratio control unit 1008A ... first air introduction corresponding unit 1008B ... second air introduction corresponding unit 1010 ... air-fuel ratio control stop request unit 1012 ... rich spike control unit 1014 ... restart determination unit 1018 ... Error calculation unit 1020... PID control unit

Claims (7)

少なくともエンジン(28)と、該エンジン(28)の排気管(32)に設置された触媒(50)と、前記触媒(50)の上流側の排気経路内に二次空気を導入する二次空気導入装置(1000)と、を有する車両(12)に設置され、前記エンジン(28)への燃料噴射量を制御して、前記エンジン(28)の排気ガスの空燃比を適正空燃比に制御する空燃比制御装置であって、
前記触媒(50)の下流に設けられ、前記触媒(50)の下流側の実空燃比(SVO2)を検出する空燃比検出手段(52)と、
少なくとも予め設定された基本燃料噴射マップ(118)とエンジン回転数及びスロットル開度のパラメータとに基づいてエンジン(28)に対する基本燃料噴射量を定める基本燃料噴射量算出部(116)と、
少なくとも前記空燃比検出手段(52)からの前記実空燃比(SVO2)に基づいて、前記基本燃料噴射量に対する目標空燃比(KO2)を決定する空燃比制御部本体(100)と、
前記二次空気導入装置(1000)による前記二次空気の導入に伴って動作する空気導入対応部(1008A、1008B)とを有し、
前記空燃比制御部本体(100)は、
少なくとも前記実空燃比(SVO2)に基づいて、前記エンジン(28)の燃料噴射弁(40)から前記空燃比検出手段(52)までの距離に対応したむだ時間(dt)経過後の前記触媒(50)の下流側の空燃比を予測し、予測空燃比(DVPRE)として出力する空燃比予測手段(102)と、
前記空燃比予測手段(102)からの前記予測空燃比(DVPRE)に基づいて、前記目標空燃比(KO2)を得るための第1補正係数(DKO2OP)をスライディングモード制御によって決定する補正係数算出手段(104)と、
前記空燃比予測手段(102)からの前記予測空燃比(DVPRE)を前記むだ時間(dt)だけ遅延させた出力(DVPRE(k−dt))と前記実空燃比(SVO2)との差分である予測誤差(ERPRE)をゼロにするための第2補正係数(KTIMB)を生成する適応モデル修正手段(122)とを有し、
前記空燃比予測手段(102)は、前記空燃比検出手段(52)からの前記実空燃比(SVO2)と、前記補正係数算出手段(104)からの前記第1補正係数(DKO2OP)及び前記適応モデル修正手段(122)からの前記第2補正係数(KTIMB)を用いて得られた補正空燃比とに基づいて、前記触媒(50)の下流側の空燃比を予測し、
前記空気導入対応部(1008A、1008B)は、
前記二次空気の導入が開始された段階で、前記補正係数算出手段(104)での前記スライディングモード制御を中断する手段(1010)と、
前記二次空気の導入が終了した直後、空燃比制御をオープンループのリッチ制御とする手段(1012)と、
前記実空燃比(SVO2)がリッチ側となった段階で、前記補正係数算出手段(104)での前記スライディングモード制御を再開する手段(1014)とを有することを特徴とする空燃比制御装置。
Secondary air that introduces secondary air into at least the engine (28), the catalyst (50) installed in the exhaust pipe (32) of the engine (28), and the exhaust path upstream of the catalyst (50). Installed in a vehicle (12) having an introduction device (1000) and controlling the fuel injection amount to the engine (28) to control the air-fuel ratio of the exhaust gas of the engine (28) to an appropriate air-fuel ratio. An air-fuel ratio control device,
An air-fuel ratio detecting means (52) provided downstream of the catalyst (50 ) and detecting an actual air-fuel ratio (SVO2) downstream of the catalyst (50);
A basic fuel injection amount calculation unit (116) for determining a basic fuel injection amount for the engine (28) based on at least a preset basic fuel injection map (118) and parameters of engine speed and throttle opening;
An air-fuel ratio control unit main body (100) for determining a target air-fuel ratio (KO2) for the basic fuel injection amount based on at least the actual air-fuel ratio (SVO2 ) from the air-fuel ratio detection means (52);
An air introduction corresponding part (1008A, 1008B) operating in accordance with the introduction of the secondary air by the secondary air introduction device (1000),
The air-fuel ratio control unit body (100)
Based on at least the actual air-fuel ratio (SVO2), the catalyst after a dead time (dt) corresponding to the distance from the fuel injection valve (40) of the engine (28) to the air-fuel ratio detection means (52) ( 50) an air-fuel ratio prediction means (102) for predicting an air-fuel ratio downstream of the air-fuel ratio and outputting it as a predicted air-fuel ratio (DVPRE);
Correction coefficient calculation means for determining a first correction coefficient (DKO2OP) for obtaining the target air-fuel ratio (KO2) based on the predicted air-fuel ratio (DVPRE) from the air-fuel ratio prediction means (102) by sliding mode control. (104)
This is a difference between an output (DPRE (k−dt)) obtained by delaying the predicted air / fuel ratio (DVPRE) from the air / fuel ratio predicting means (102) by the dead time (dt) and the actual air / fuel ratio (SVO2). Adaptive model correction means (122) for generating a second correction coefficient (KTIMB) for making the prediction error (ERPRE) zero ,
The air-fuel ratio predicting means (102) includes the actual air-fuel ratio (SVO2) from the air-fuel ratio detecting means (52), the first correction coefficient (DKO2OP) from the correction coefficient calculating means (104), and the adaptation. Based on the corrected air-fuel ratio obtained using the second correction coefficient (KTIMB) from the model correcting means (122) , the air-fuel ratio downstream of the catalyst (50) is predicted,
The air introduction corresponding part (1008A, 1008B)
Means (1010) for interrupting the sliding mode control in the correction coefficient calculation means (104) when the introduction of the secondary air is started;
Immediately after the introduction of the secondary air is finished, means (1012) for making the air-fuel ratio control open loop rich control;
An air-fuel ratio control apparatus comprising means (1014) for restarting the sliding mode control in the correction coefficient calculation means (104) when the actual air-fuel ratio (SVO2) becomes rich.
少なくともエンジン(28)と、該エンジン(28)の排気管(32)に設置された触媒(50)と、エンジン(28)の吸気管(30)に設置されたスロットル弁(38)が閉じている期間に、燃料噴射の停止制御を行うフューエルカット制御手段(1004)と、を有する車両(12)に設置され、前記エンジン(28)への燃料噴射量を制御して、前記エンジン(28)の排気ガスの空燃比を適正空燃比に制御する空燃比制御装置であって、
前記触媒(50)の下流に設けられ、前記触媒(50)の下流側の実空燃比(SVO2)を検出する空燃比検出手段(52)と、
少なくとも予め設定された基本燃料噴射マップ(118)とエンジン回転数及びスロットル開度のパラメータとに基づいてエンジン(28)に対する基本燃料噴射量を定める基本燃料噴射量算出部(116)と、
少なくとも前記空燃比検出手段(52)からの前記実空燃比(SVO2)に基づいて、前記基本燃料噴射量に対する目標空燃比(KO2)を決定する空燃比制御部本体(100)と、
前記フューエルカット制御手段(1004)による燃料噴射の停止制御に伴って動作する空気導入対応部(1008A、1008B)とを有し、
前記空燃比制御部本体(100)は、
少なくとも前記実空燃比(SVO2)に基づいて、前記エンジン(28)の燃料噴射弁(40)から前記空燃比検出手段(52)までの距離に対応したむだ時間(dt)経過後の前記触媒(50)の下流側の空燃比を予測し、予測空燃比(DVPRE)として出力する空燃比予測手段(102)と、
前記空燃比予測手段(102)からの前記予測空燃比(DVPRE)に基づいて、前記目標空燃比(KO2)を得るための第1補正係数(DKO2OP)をスライディングモード制御によって決定する補正係数算出手段(104)と、
前記空燃比予測手段(102)からの前記予測空燃比(DVPRE)を前記むだ時間(dt)だけ遅延させた出力(DVPRE(k−dt))と前記実空燃比(SVO2)との差分である予測誤差(ERPRE)をゼロにするための第2補正係数(KTIMB)を生成する適応モデル修正手段(122)とを有し、
前記空燃比予測手段(102)は、前記空燃比検出手段(52)からの前記実空燃比(SVO2)と、前記補正係数算出手段(104)からの前記第1補正係数(DKO2OP)及び前記適応モデル修正手段(122)からの前記第2補正係数(KTIMB)を用いて得られた補正空燃比とに基づいて、前記触媒(50)の下流側の空燃比を予測し、
前記空気導入対応部(1008A、1008B)は、
前記フューエルカット制御手段(1004)による前記燃料噴射の停止制御が開始された際に、前記補正係数算出手段(104)での前記スライディングモード制御を中断する手段(1010)と、
前記フューエルカット制御手段(1004)による前記燃料噴射の停止制御が終了した直後、空燃比制御をオープンループのリッチ制御とする手段(1012)と、
前記実空燃比(SVO2)がリッチ側となった段階で、前記補正係数算出手段(104)での前記スライディングモード制御を再開する手段(1014)とを有することを特徴とする空燃比制御装置。
At least the engine (28), the catalyst (50) installed in the exhaust pipe (32) of the engine (28), and the throttle valve (38) installed in the intake pipe (30) of the engine (28) are closed. And a fuel cut control means (1004) for stopping control of fuel injection during a period of time, and controlling the fuel injection amount to the engine (28) to control the engine (28) An air-fuel ratio control apparatus for controlling the air-fuel ratio of the exhaust gas to an appropriate air-fuel ratio,
An air-fuel ratio detecting means (52) provided downstream of the catalyst (50 ) and detecting an actual air-fuel ratio (SVO2) downstream of the catalyst (50);
A basic fuel injection amount calculation unit (116) for determining a basic fuel injection amount for the engine (28) based on at least a preset basic fuel injection map (118) and parameters of engine speed and throttle opening;
An air-fuel ratio control unit main body (100) for determining a target air-fuel ratio (KO2) for the basic fuel injection amount based on at least the actual air-fuel ratio (SVO2 ) from the air-fuel ratio detection means (52);
An air introduction corresponding part (1008A, 1008B) that operates in accordance with the fuel injection stop control by the fuel cut control means (1004),
The air-fuel ratio control unit body (100)
Based on at least the actual air-fuel ratio (SVO2), the catalyst after a dead time (dt) corresponding to the distance from the fuel injection valve (40) of the engine (28) to the air-fuel ratio detection means (52) ( 50) an air-fuel ratio prediction means (102) for predicting an air-fuel ratio downstream of the air-fuel ratio and outputting it as a predicted air-fuel ratio (DVPRE);
Correction coefficient calculation means for determining a first correction coefficient (DKO2OP) for obtaining the target air-fuel ratio (KO2) based on the predicted air-fuel ratio (DVPRE) from the air-fuel ratio prediction means (102) by sliding mode control. (104)
This is a difference between an output (DPRE (k−dt)) obtained by delaying the predicted air / fuel ratio (DVPRE) from the air / fuel ratio predicting means (102) by the dead time (dt) and the actual air / fuel ratio (SVO2). Adaptive model correction means (122) for generating a second correction coefficient (KTIMB) for making the prediction error (ERPRE) zero ,
The air-fuel ratio predicting means (102) includes the actual air-fuel ratio (SVO2) from the air-fuel ratio detecting means (52), the first correction coefficient (DKO2OP) from the correction coefficient calculating means (104), and the adaptation. Based on the corrected air-fuel ratio obtained using the second correction coefficient (KTIMB) from the model correcting means (122) , the air-fuel ratio downstream of the catalyst (50) is predicted,
The air introduction corresponding part (1008A, 1008B)
Means (1010) for interrupting the sliding mode control in the correction coefficient calculation means (104) when the fuel injection stop control by the fuel cut control means (1004) is started;
Immediately after the fuel injection stop control by the fuel cut control means (1004) is completed, means (1012) for making the air-fuel ratio control open loop rich control;
An air-fuel ratio control apparatus comprising means (1014) for restarting the sliding mode control in the correction coefficient calculation means (104) when the actual air-fuel ratio (SVO2) becomes rich.
少なくともエンジン(28)と、該エンジン(28)の排気管(32)に設置された触媒(50)と、減速リーン制御手段(1005)と、を有する車両(12)に設置され、前記エンジン(28)への燃料噴射量を制御して、前記エンジン(28)の排気ガスの空燃比を適正空燃比に制御する空燃比制御装置であって、
前記触媒(50)の下流に設けられ、前記触媒(50)の下流側の実空燃比(SVO2)を検出する空燃比検出手段(52)と、
少なくとも予め設定された基本燃料噴射マップ(118)とエンジン回転数及びスロットル開度のパラメータとに基づいてエンジン(28)に対する基本燃料噴射量を定める基本燃料噴射量算出部(116)と、
少なくとも前記空燃比検出手段(52)からの前記実空燃比(SVO2)に基づいて、前記基本燃料噴射量に対する目標空燃比(KO2)を決定する空燃比制御部本体(100)と、
前記減速リーン制御手段(1005)による酸素を含んだ空気の導入に伴って動作する空気導入対応部(1008A、1008B)とを有し、
前記空燃比制御部本体(100)は、
少なくとも前記実空燃比(SVO2)に基づいて、前記エンジン(28)の燃料噴射弁(40)から前記空燃比検出手段(52)までの距離に対応したむだ時間(dt)経過後の前記触媒(50)の下流側の空燃比を予測し、予測空燃比(DVPRE)として出力する空燃比予測手段(102)と、
前記空燃比予測手段(102)からの前記予測空燃比(DVPRE)に基づいて、前記目標空燃比(KO2)を得るための第1補正係数(DKO2OP)をスライディングモード制御によって決定する補正係数算出手段(104)と、
前記空燃比予測手段(102)からの前記予測空燃比(DVPRE)を前記むだ時間(dt)だけ遅延させた出力(DVPRE(k−dt))と前記実空燃比(SVO2)との差分である予測誤差(ERPRE)をゼロにするための第2補正係数(KTIMB)を生成する適応モデル修正手段(122)とを有し、
前記空燃比予測手段(102)は、前記空燃比検出手段(52)からの前記実空燃比(SVO2)と、前記補正係数算出手段(104)からの前記第1補正係数(DKO2OP)及び前記適応モデル修正手段(122)からの前記第2補正係数(KTIMB)を用いて得られた補正空燃比とに基づいて、前記触媒(50)の下流側の空燃比を予測し、
前記空気導入対応部(1008A、1008B)は、
前記減速リーン制御手段(1005)による酸素を含んだ空気の導入に伴って前記補正係数算出手段(104)での前記スライディングモード制御を中断する手段(1010)と、
前記減速リーン制御手段(1005)による酸素を含んだ空気の導入が終了した直後、空燃比制御をオープンループのリッチ制御とする手段(1012)と、
前記実空燃比(SVO2)がリッチ側となった段階で、前記補正係数算出手段(104)での前記スライディングモード制御を再開する手段(1014)とを有することを特徴とする空燃比制御装置。
Installed in a vehicle (12) having at least an engine (28), a catalyst (50) installed in an exhaust pipe (32) of the engine (28), and a deceleration lean control means (1005). 28) an air-fuel ratio control device for controlling the air-fuel ratio of the exhaust gas of the engine (28) to an appropriate air-fuel ratio by controlling the fuel injection amount to 28),
An air-fuel ratio detecting means (52) provided downstream of the catalyst (50 ) and detecting an actual air-fuel ratio (SVO2) downstream of the catalyst (50);
A basic fuel injection amount calculation unit (116) for determining a basic fuel injection amount for the engine (28) based on at least a preset basic fuel injection map (118) and parameters of engine speed and throttle opening;
An air-fuel ratio control unit main body (100) for determining a target air-fuel ratio (KO2) for the basic fuel injection amount based on at least the actual air-fuel ratio (SVO2 ) from the air-fuel ratio detection means (52);
An air introduction corresponding portion (1008A, 1008B) that operates in accordance with the introduction of air containing oxygen by the deceleration lean control means (1005),
The air-fuel ratio control unit body (100)
Based on at least the actual air-fuel ratio (SVO2), the catalyst after a dead time (dt) corresponding to the distance from the fuel injection valve (40) of the engine (28) to the air-fuel ratio detection means (52) ( 50) an air-fuel ratio prediction means (102) for predicting an air-fuel ratio downstream of the air-fuel ratio and outputting it as a predicted air-fuel ratio (DVPRE);
Correction coefficient calculation means for determining a first correction coefficient (DKO2OP) for obtaining the target air-fuel ratio (KO2) based on the predicted air-fuel ratio (DVPRE) from the air-fuel ratio prediction means (102) by sliding mode control. (104)
This is a difference between an output (DPRE (k−dt)) obtained by delaying the predicted air / fuel ratio (DVPRE) from the air / fuel ratio predicting means (102) by the dead time (dt) and the actual air / fuel ratio (SVO2). Adaptive model correction means (122) for generating a second correction coefficient (KTIMB) for making the prediction error (ERPRE) zero ,
The air-fuel ratio predicting means (102) includes the actual air-fuel ratio (SVO2) from the air-fuel ratio detecting means (52), the first correction coefficient (DKO2OP) from the correction coefficient calculating means (104), and the adaptation. Based on the corrected air-fuel ratio obtained using the second correction coefficient (KTIMB) from the model correcting means (122) , the air-fuel ratio downstream of the catalyst (50) is predicted,
The air introduction corresponding part (1008A, 1008B)
Means (1010) for interrupting the sliding mode control in the correction coefficient calculation means (104) with the introduction of air containing oxygen by the deceleration lean control means (1005);
Immediately after the introduction of the oxygen-containing air by the deceleration lean control means (1005) is completed, means (1012) for making the air-fuel ratio control open loop rich control;
An air-fuel ratio control apparatus comprising means (1014) for restarting the sliding mode control in the correction coefficient calculation means (104) when the actual air-fuel ratio (SVO2) becomes rich.
請求項1〜3のいずれか1項に記載の空燃比制御装置において、
前記空燃比制御部本体(100)は、PID制御部(124)と、前記予測誤差(ERPRE)に基づいて予測精度を判定する予測精度判定手段(146)とを有し、
前記PID制御部(124)は、前記スライディングモード制御を再開するに先立って、前記予測精度判定手段(146)にて、予測精度の低下が判定された場合に、前記実空燃比(SVO2)と予め設定された目標値との誤差をゼロにするようにPID制御して、前記触媒(50)の下流側の空燃比が前記目標値に収束するよう制御することを特徴とする空燃比制御装置。
The air-fuel ratio control apparatus according to any one of claims 1 to 3,
The air-fuel ratio control unit body (100) includes a PID control unit (124), and prediction accuracy determination means (146) that determines prediction accuracy based on the prediction error (ERPRE).
The PID control unit (124) sets the actual air-fuel ratio (SVO2) when the prediction accuracy determining means (146) determines that the prediction accuracy is lowered prior to resuming the sliding mode control. An air-fuel ratio control apparatus that performs PID control so that an error from a preset target value becomes zero and controls the air-fuel ratio on the downstream side of the catalyst (50) to converge to the target value. .
請求項4記載の空燃比制御装置において、
前記空燃比制御部本体(100)は、
前記予測精度判定手段(146)にて、予測精度が確保されたことを示す判定がされた場合に、前記PID制御から前記スライディングモード制御に切り換えることを特徴とする空燃比制御装置。
The air-fuel ratio control apparatus according to claim 4,
The air-fuel ratio control unit body (100)
An air-fuel ratio control apparatus that switches from the PID control to the sliding mode control when the prediction accuracy determination means (146) determines that the prediction accuracy is secured.
請求項1〜3のいずれか1項に記載の空燃比制御装置において、
前記空燃比制御部本体(100)は、PID制御部(124)と、少なくとも前記補正係数算出手段(104)及び前記PID制御部(124)を制御する制御部(126)を有し、
前記適応モデル修正手段(122)は、前記予測誤差(ERPRE)に基づいて予測精度を判定する予測精度判定手段(146)を有し、
前記制御部(126)は、
前記補正係数算出手段(104)による前記スライディングモード制御が再開された際に、前記予測精度判定手段(146)にて、予測精度の低下が判定された場合に、前記スライディングモード制御を一時停止して、前記PID制御部(124)を起動し、
前記PID制御部(124)は、
前記空燃比予測手段(102)を使用せずに、前記実空燃比(SVO2)と予め設定された目標値との誤差をゼロにするようにPID制御して、前記触媒(50)の下流側の空燃比が前記目標値に収束するよう制御することを特徴とする空燃比制御装置。
The air-fuel ratio control apparatus according to any one of claims 1 to 3,
The air-fuel ratio control unit body (100) includes a PID control unit (124), and a control unit (126) that controls at least the correction coefficient calculation means (104) and the PID control unit (124).
The adaptive model correction means (122) has a prediction accuracy determination means (146) for determining a prediction accuracy based on the prediction error (ERPRE),
The control unit (126)
When the sliding mode control by the correction coefficient calculating unit (104) is resumed, the sliding mode control is temporarily stopped when the prediction accuracy determining unit (146) determines that the prediction accuracy is lowered. And activate the PID control unit (124),
The PID control unit (124)
Without using the air-fuel ratio predicting means (102), PID control is performed so that the error between the actual air-fuel ratio (SVO2) and a preset target value becomes zero, and the downstream side of the catalyst (50) The air-fuel ratio control apparatus controls the air-fuel ratio of the engine so as to converge to the target value.
請求項1〜3のいずれか1項に記載の空燃比制御装置において、
前記空気導入対応部(1008B)は、
さらに、PID制御部(1020)を有し、
前記スライディングモード制御を再開するに先立って、前記実空燃比(SVO2)と予め設定された目標値との誤差が予め設定したしきい値を超えていた場合に、前記PID制御部(1020)にて前記誤差をゼロにするようにPID制御して、前記触媒(50)の下流側の空燃比が前記目標値に収束するよう制御することを特徴とする空燃比制御装置。
The air-fuel ratio control apparatus according to any one of claims 1 to 3,
The air introduction corresponding part (1008B)
Furthermore, it has a PID control unit (1020),
Prior to resuming the sliding mode control, if the error between the actual air-fuel ratio (SVO2) and a preset target value exceeds a preset threshold, the PID control unit (1020) Then, PID control is performed so that the error becomes zero, and the air-fuel ratio on the downstream side of the catalyst (50) is controlled to converge to the target value.
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