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JP2010084671A - Air-fuel ratio control device of internal combustion engine - Google Patents

Air-fuel ratio control device of internal combustion engine Download PDF

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JP2010084671A JP2008255530A JP2008255530A JP2010084671A JP 2010084671 A JP2010084671 A JP 2010084671A JP 2008255530 A JP2008255530 A JP 2008255530A JP 2008255530 A JP2008255530 A JP 2008255530A JP 2010084671 A JP2010084671 A JP 2010084671A
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JP
Japan
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sub
behavior
control
correction amount
feedback control
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JP2008255530A
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Japanese (ja)
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Yuri Sakamoto
ゆり 坂本
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Denso Corp
Original Assignee
Denso Corp
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To accurately correct behavior of correction quantity (sub correction quantity) by sub feedback control based on output of an exhaust gas sensor of a catalyst downstream side in an air-fuel ratio control system. <P>SOLUTION: When an output of an exhaust gas sensor provided at a downstream of a catalyst becomes a leaner value than a leanness determination value due to disturbance or the like during execution of main feedback control or sub feedback control, control parameter change processing is performed. In this control parameter change processing, behavior of sub correction quantity due to deterioration or individual difference of systems is accurately determined by comparing behavior of the sub correction quantity with predetermined reference behavior. The behavior of the sub correction quantity due to individual difference and deterioration of the system is accurately corrected by changing control parameters of sub feedback control (for example, a differential term, a proportional term, and an integration term or the like used for calculation of the sub correction quantity) to make the behavior of sub correction quantity coincide with reference behavior based on the comparison result. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、内燃機関の排出ガス浄化用の触媒の上流側と下流側にそれぞれ排出ガスの空燃比又はリッチ/リーンを検出するセンサを設置した内燃機関の空燃比制御装置に関する発明である。   The present invention relates to an air-fuel ratio control apparatus for an internal combustion engine in which sensors for detecting the air-fuel ratio or rich / lean of exhaust gas are installed on the upstream side and the downstream side of the exhaust gas purification catalyst of the internal combustion engine, respectively.

近年の自動車の排出ガス浄化システムでは、内燃機関の排出ガス浄化用の触媒の排出ガス浄化率を高めることを目的として、排出ガス浄化用の触媒の上流側と下流側に、それぞれ排出ガスの空燃比又はリッチ/リーンを検出するセンサ(空燃比センサ又は酸素センサ)を設置し、上流側センサの出力に基づいて触媒の上流側の空燃比が目標空燃比となるように燃料噴射量をフィードバック補正する“メインフィードバック制御”を行うと共に、下流側センサの出力に基づいてメインフィードバック制御の目標空燃比を補正したり、或は、メインフィードバック制御のフィードバック補正量又は燃料噴射量を修正する“サブフィードバック制御”を行うようにしたものがある。   In recent automobile exhaust gas purification systems, in order to increase the exhaust gas purification rate of the exhaust gas purification catalyst of the internal combustion engine, the exhaust gas emptied respectively upstream and downstream of the exhaust gas purification catalyst. A sensor (air-fuel ratio sensor or oxygen sensor) that detects the fuel ratio or rich / lean is installed, and the fuel injection amount is feedback corrected so that the air-fuel ratio upstream of the catalyst becomes the target air-fuel ratio based on the output of the upstream sensor “Main feedback control” is performed, and the target air-fuel ratio of the main feedback control is corrected based on the output of the downstream sensor, or the feedback correction amount or the fuel injection amount of the main feedback control is corrected. Some of them are designed to perform “control”.

このようにメインフィードバック制御とサブフィードバック制御を行うシステムにおいては、内燃機関の運転状態や触媒の状態に左右されずに安定した排出ガス浄化性能を確保するために、特許文献1(特開2002−227689号公報)に記載されているように、内燃機関の運転状態(例えば回転速度や吸入空気量)や触媒の状態(例えば劣化度合)に応じてサブフィードバック制御の制御ゲイン等を補正するようにしたものがある。   In such a system that performs main feedback control and sub-feedback control, Patent Document 1 (Japanese Patent Laid-Open No. 2002-2002) is required to ensure stable exhaust gas purification performance regardless of the operating state of the internal combustion engine and the state of the catalyst. As described in Japanese Patent No. 227689), the control gain of the sub-feedback control is corrected in accordance with the operation state (for example, rotation speed and intake air amount) of the internal combustion engine and the state of the catalyst (for example, the degree of deterioration). There is what I did.

また、特許文献2(特開2004−360605号公報)に記載されているように、触媒の劣化度合の情報として酸素吸蔵能力を検出し、その触媒の劣化度合(酸素吸蔵能力)に応じて内燃機関の制御パラメータを補正するようにしたものもある。
特開2002−227689号公報 特開2004−360605号公報
Further, as described in Patent Document 2 (Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-360605), the oxygen storage capacity is detected as information on the degree of deterioration of the catalyst, and the internal combustion is performed according to the degree of deterioration of the catalyst (oxygen storage capacity). Some have corrected the control parameters of the engine.
Japanese Patent Laid-Open No. 2002-227689 JP 2004-360605 A

ところで、メインフィードバック制御とサブフィードバック制御を行うシステムでは、外乱等によって触媒に流入する排出ガスの空燃比が変動して、触媒の下流側の空燃比(下流側センサの出力)が変動すると、それに応じてサブフィードバック制御による補正量(サブ補正量)が変化し、このサブ補正量でメインフィードバック制御や燃料噴射量を修正することで、触媒で排出ガスを効率良く浄化するようにしているが、システム(触媒やセンサ等)の個体差や劣化(経時変化)によってサブ補正量の挙動(出力波形)が変化することがあり、触媒の劣化の種類(例えば、酸素を吸蔵するセリアの損失や反応速度に寄与する貴金属の凝集等)によってもサブ補正量の挙動が変化する。このようなシステムの個体差や劣化によるサブ補正量の挙動の変化(ずれ)が大きくなると、触媒で排出ガスを効率良く浄化できなくなる可能性がある。   By the way, in a system that performs main feedback control and sub-feedback control, if the air-fuel ratio of exhaust gas flowing into the catalyst fluctuates due to disturbance or the like and the air-fuel ratio downstream of the catalyst (the output of the downstream sensor) fluctuates, Accordingly, the correction amount (sub correction amount) by the sub feedback control changes, and the main feedback control and the fuel injection amount are corrected by the sub correction amount, so that the exhaust gas is efficiently purified by the catalyst. The behavior of the sub-correction amount (output waveform) may change due to individual differences or deterioration (aging) of the system (catalyst, sensor, etc.), and the type of catalyst deterioration (for example, loss or reaction of ceria storing oxygen) The behavior of the sub correction amount also changes depending on the agglomeration of precious metals that contribute to the speed. If the change (shift) in the behavior of the sub correction amount due to such individual differences or deterioration of the system becomes large, there is a possibility that the exhaust gas cannot be purified efficiently by the catalyst.

しかし、上記特許文献1や上記特許文献2の技術のように、単に触媒の劣化度合に応じて制御ゲインや制御パラメータを変更するだけでは、システムの個体差や劣化によるサブ補正量の挙動の変化(ずれ)を精度良く修正することができず、触媒で排出ガスを効率良く浄化できなくなる可能性がある。   However, just by changing the control gain and the control parameter according to the degree of deterioration of the catalyst as in the techniques of Patent Document 1 and Patent Document 2, changes in the behavior of the sub correction amount due to individual differences or deterioration of the system. There is a possibility that the (displacement) cannot be corrected with accuracy and the exhaust gas cannot be efficiently purified by the catalyst.

本発明は、このような事情を考慮してなされたものであり、従って本発明の目的は、サブ補正量(サブフィードバック制御による補正量)の挙動の変化を精度良く修正することができ、触媒で排出ガスを効率良く浄化することができる内燃機関の空燃比制御装置を提供することにある。   The present invention has been made in view of such circumstances, and therefore the object of the present invention is to accurately correct the change in behavior of the sub correction amount (correction amount by sub feedback control) An object of the present invention is to provide an air-fuel ratio control device for an internal combustion engine that can efficiently purify exhaust gas.

上記目的を達成するために、請求項1に係る発明は、内燃機関の排出ガス浄化用の触媒の上流側と下流側にそれぞれ排出ガスの空燃比又はリッチ/リーンを検出するセンサを設置した内燃機関の空燃比制御装置において、上流側センサの出力に基づいて触媒の上流側の空燃比が目標空燃比となるように燃料噴射量をフィードバック補正するメインフィードバック制御を行うメインフィードバック制御手段と、下流側センサの出力に基づいてメインフィードバック制御又は燃料噴射量を修正するサブフィードバック制御を行うサブフィードバック制御手段と、メインフィードバック制御及びサブフィードバック制御の実行中に下流側センサの出力が所定値を越えたときに、サブフィードバック制御による補正量又はこれに関連性のある情報(以下これらを「サブ補正量情報」と総称する)の挙動を検出し、該サブ補正量情報の挙動と所定の基準挙動との比較結果に基づいてサブフィードバック制御の制御パラメータを変更する制御パラメータ変更処理を行う制御パラメータ変更手段とを備えた構成としたものである。   In order to achieve the above object, the invention according to claim 1 is an internal combustion engine in which sensors for detecting the air-fuel ratio or rich / lean of exhaust gas are installed on the upstream side and downstream side of the exhaust gas purification catalyst of the internal combustion engine, respectively. In the engine air-fuel ratio control device, main feedback control means for performing main feedback control for feedback correction of the fuel injection amount so that the air-fuel ratio upstream of the catalyst becomes the target air-fuel ratio based on the output of the upstream sensor, and downstream Sub feedback control means for performing main feedback control or sub feedback control for correcting the fuel injection amount based on the output of the side sensor, and the output of the downstream sensor exceeds a predetermined value during execution of the main feedback control and the sub feedback control. Sometimes, the amount of correction by sub-feedback control or information related thereto (hereinafter These are collectively referred to as “sub-correction amount information”), and control parameter change processing for changing the control parameter of the sub-feedback control based on the comparison result between the behavior of the sub-correction amount information and a predetermined reference behavior And a control parameter changing means for performing the above.

この構成では、メインフィードバック制御及びサブフィードバック制御の実行中に外乱等によって下流側センサの出力が変動して所定値を越えたときに、サブ補正量情報の挙動を検出し、そのサブ補正量情報の挙動と所定の基準挙動とを比較することで、システムの個体差や劣化(経時変化)によるサブ補正量情報の挙動の変化(ずれ)を精度良く判定することができ、その比較結果に基づいてサブ補正量情報の挙動を基準挙動に一致させるようにサブフィードバック制御の制御パラメータを変更することで、システムの個体差や劣化によるサブ補正量情報の挙動の変化を精度良く修正することができ、触媒で排出ガスを効率良く浄化することができる。   In this configuration, when the output of the downstream sensor fluctuates and exceeds a predetermined value due to disturbance or the like during execution of the main feedback control and the sub feedback control, the behavior of the sub correction amount information is detected, and the sub correction amount information By comparing the behavior of and the predetermined reference behavior, it is possible to accurately determine the behavior change (deviation) of the sub correction amount information due to individual differences and deterioration (time-dependent change) of the system, and based on the comparison result By changing the control parameters of the sub feedback control so that the behavior of the sub correction amount information matches the reference behavior, it is possible to accurately correct changes in the behavior of the sub correction amount information due to individual differences and deterioration of the system. The catalyst can efficiently purify the exhaust gas.

この場合、請求項2のように、内燃機関の運転中に、随時、制御パラメータ変更処理を実行してサブ補正量情報の挙動を修正するようにしても良い。このようにすれば、内燃機関の運転中に随時(例えばメインフィードバック制御及びサブフィードバック制御の実行中に下流側センサの出力が所定値を越える毎に)、制御パラメータ変更処理を実行して、システムの個体差や劣化によるサブ補正量情報の挙動の変化を修正することができるため、内燃機関の運転中にサブ補正量情報の挙動の変化を早期に修正して、排気エミッションの悪化を防止することができる。   In this case, as described in claim 2, during the operation of the internal combustion engine, the control parameter changing process may be executed at any time to correct the behavior of the sub correction amount information. In this way, the control parameter changing process is executed at any time during the operation of the internal combustion engine (for example, every time the output of the downstream sensor exceeds a predetermined value during the execution of the main feedback control and the sub feedback control) Changes in the behavior of the sub correction amount information due to individual differences and deterioration of the engine can be corrected, so that changes in the behavior of the sub correction amount information are corrected early during the operation of the internal combustion engine to prevent the exhaust emission from deteriorating. be able to.

また、請求項3のように、内燃機関の制御システム適合時に制御パラメータ変更処理を実行してサブフィードバック制御の制御パラメータの適合値を求めるようにしても良い。このようにすれば、内燃機関の制御システムの開発段階や設計段階における制御システム適合時に、本発明の制御パラメータ変更処理を実行して、サブ補正量情報の挙動を基準挙動に一致させるようにサブフィードバック制御の制御パラメータを変更することで、サブフィードバック制御の制御パラメータの適合値を精度良く求めることができ、最適な制御パラメータを設定することができる。また、制御パラメータ変更処理によってサブ補正量情報の挙動と基準挙動との差(違い)が小さくならなかった場合に、その差の挙動によって触媒の能力不足の要因を明らかにして触媒の設計に反映させることができる。   Further, as in claim 3, the control parameter changing process may be executed when the control system of the internal combustion engine is adapted so as to obtain an adapted value of the control parameter of the sub feedback control. In this way, the control parameter changing process of the present invention is executed at the time of adapting the control system in the development or design stage of the control system of the internal combustion engine, so that the behavior of the sub correction amount information matches the reference behavior. By changing the control parameter of the feedback control, the adaptive value of the control parameter of the sub feedback control can be obtained with high accuracy, and the optimal control parameter can be set. In addition, if the difference (difference) between the behavior of the sub correction amount information and the reference behavior is not reduced by the control parameter change process, the cause of the lack of catalyst capacity is clarified by the behavior of the difference and reflected in the catalyst design. Can be made.

また、請求項4のように、触媒の能力に応じて基準挙動を設定するようにしても良い。このようにすれば、触媒の個体差や劣化によって触媒の能力(例えば最大酸素吸蔵量)が変化しても、その触媒の能力に応じた適正な基準挙動を設定することができる。   Further, as described in claim 4, the reference behavior may be set according to the ability of the catalyst. In this way, even if the capacity of the catalyst (for example, the maximum oxygen storage amount) changes due to individual differences or deterioration of the catalyst, it is possible to set an appropriate reference behavior according to the capacity of the catalyst.

更に、請求項5のように、基準挙動は、下流側センサの出力が所定のリーン判定値よりもリーン側になったときに、燃料噴射量を所定のリッチステップ量だけステップ的に増量補正した後に、その燃料噴射量の増量補正量を徐々に減少させるリッチ入力処理と、該リッチ入力処理による燃料噴射量の増量補正量が0になったとき又は触媒の酸素吸蔵量が0になったときに、燃料噴射量を所定のリーンステップ量だけステップ的に減量補正した後に、その燃料噴射量の減量補正量を徐々に減少させるリーン入力処理とを行うリッチ/リーン入力制御を実行するようなサブ補正量情報の挙動に設定すると良い。   Further, as in claim 5, the reference behavior is such that when the output of the downstream sensor is leaner than the predetermined lean determination value, the fuel injection amount is increased and corrected stepwise by a predetermined rich step amount. Later, when the fuel injection amount increase correction amount is gradually reduced, and when the fuel injection amount increase correction amount by the rich input processing becomes zero or when the oxygen storage amount of the catalyst becomes zero In addition, after the fuel injection amount is corrected to be decreased stepwise by a predetermined lean step amount, a sub-type that performs a lean / lean input control that performs a lean input process for gradually decreasing the fuel injection amount decrease correction amount. It is better to set the behavior of correction amount information.

このようにすれば、制御パラメータ変更処理によってサブ補正量情報の挙動を基準挙動に一致させるようにサブフィードバック制御の制御パラメータを変更することで、リッチ/リーン入力制御を精度良く実行することができる。このリッチ/リーン入力制御では、触媒に流入する排出ガスの空燃比がリーンになるリーン外乱の発生によって、触媒の酸素吸蔵量が過剰状態となってNOx(リーン成分)の浄化率が低下して、下流側センサの出力がリーン判定値よりもリーン側になったときに、リッチ入力処理を行って触媒にリッチ成分を供給することで、触媒の酸素吸蔵量を速やかにほぼ0まで減少させることができ、NOx浄化率を速やかに向上させることができる。これにより、リーン外乱が発生したときのNOx排出量を低減することができる。更に、リッチ入力処理による燃料噴射量の増量補正量が0になったとき又は触媒の酸素吸蔵量が0になったときに、リーン入力処理を行って触媒にリーン成分を供給することで、触媒の酸素吸蔵量を速やかに適正値まで増加させることができる。この際、リッチ入力処理によって触媒の酸素吸蔵量を一旦ほぼ0にした状態で、リーン入力処理を行って触媒にリーン成分を供給することができるため、触媒の上流部(前部)に酸素が吸蔵された状態にすることができる。これにより、リーン外乱の発生後にリッチ外乱が発生したときにHCやCO等のリッチ成分を効率良く浄化することができる。   In this way, the rich / lean input control can be executed with high accuracy by changing the control parameter of the sub feedback control so that the behavior of the sub correction amount information matches the reference behavior by the control parameter changing process. . In this rich / lean input control, due to the occurrence of a lean disturbance in which the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the catalyst becomes lean, the oxygen storage amount of the catalyst becomes excessive and the NOx (lean component) purification rate decreases. When the downstream sensor output becomes leaner than the lean determination value, the rich input process is performed to supply the rich component to the catalyst, thereby quickly reducing the oxygen storage amount of the catalyst to almost zero. And the NOx purification rate can be promptly improved. Thereby, it is possible to reduce the NOx emission amount when the lean disturbance occurs. Furthermore, when the increase correction amount of the fuel injection amount by the rich input process becomes 0 or when the oxygen storage amount of the catalyst becomes 0, the lean input process is performed to supply the lean component to the catalyst. The oxygen storage amount of can be quickly increased to an appropriate value. At this time, since the lean input process can be performed to supply the lean component to the catalyst in a state where the oxygen storage amount of the catalyst is once substantially zero by the rich input process, oxygen is present in the upstream part (front part) of the catalyst. It can be in the occluded state. As a result, rich components such as HC and CO can be efficiently purified when a rich disturbance occurs after the occurrence of a lean disturbance.

以下、本発明を実施するための最良の形態を具体化した一実施例を説明する。
まず、図1に基づいてエンジン制御システム全体の概略構成を説明する。
内燃機関であるエンジン11の吸気管12の最上流部には、エアクリーナ13が設けられ、このエアクリーナ13の下流側に、吸入空気量を検出するエアフローメータ14が設けられている。このエアフローメータ14の下流側には、モータ(図示せず)によって開度調節されるスロットルバルブ15と、このスロットルバルブ15の開度(スロットル開度)を検出するスロットル開度センサ16とが設けられている。
Hereinafter, an embodiment embodying the best mode for carrying out the present invention will be described.
First, a schematic configuration of the entire engine control system will be described with reference to FIG.
An air cleaner 13 is provided at the most upstream portion of the intake pipe 12 of the engine 11 that is an internal combustion engine, and an air flow meter 14 that detects the intake air amount is provided downstream of the air cleaner 13. A throttle valve 15 whose opening is adjusted by a motor (not shown) and a throttle opening sensor 16 for detecting the opening (throttle opening) of the throttle valve 15 are provided on the downstream side of the air flow meter 14. It has been.

更に、スロットルバルブ15の下流側には、サージタンク17が設けられ、このサージタンク17に、吸気管圧力を検出する吸気管圧力センサ18が設けられている。また、サージタンク17には、エンジン11の各気筒に空気を導入する吸気マニホールド19が設けられ、各気筒の吸気マニホールド19の吸気ポート近傍に、それぞれ燃料を噴射する燃料噴射弁20が取り付けられている。   Further, a surge tank 17 is provided on the downstream side of the throttle valve 15, and an intake pipe pressure sensor 18 for detecting the intake pipe pressure is provided in the surge tank 17. The surge tank 17 is provided with an intake manifold 19 for introducing air into each cylinder of the engine 11, and a fuel injection valve 20 for injecting fuel is attached in the vicinity of the intake port of the intake manifold 19 of each cylinder. Yes.

一方、エンジン11の排気管21の途中には、排出ガス中の有害成分(CO,HC,NOx等)を浄化する三元触媒等の触媒22が設置されている。この触媒22の上流側と下流側には、それぞれ排出ガスの空燃比又はリッチ/リーンを検出するセンサ23,24が設置されている。本実施例では、上流側センサ23は、排出ガスの空燃比に応じたリニアな空燃比信号を出力する空燃比センサ(リニアA/Fセンサ)が用いられ、下流側センサ24は排出ガスの空燃比が理論空燃比に対してリッチかリーンかによって出力電圧が反転する酸素センサが用いられている。   On the other hand, a catalyst 22 such as a three-way catalyst for purifying harmful components (CO, HC, NOx, etc.) in the exhaust gas is installed in the middle of the exhaust pipe 21 of the engine 11. Sensors 23 and 24 for detecting the air-fuel ratio or rich / lean of the exhaust gas are installed on the upstream side and the downstream side of the catalyst 22, respectively. In this embodiment, the upstream sensor 23 is an air-fuel ratio sensor (linear A / F sensor) that outputs a linear air-fuel ratio signal corresponding to the air-fuel ratio of the exhaust gas, and the downstream sensor 24 is an empty exhaust gas sensor. An oxygen sensor whose output voltage is inverted depending on whether the fuel ratio is rich or lean with respect to the stoichiometric air-fuel ratio is used.

また、エンジン11のシリンダブロックには、冷却水温を検出する冷却水温センサ25や、クランク軸が所定クランク角回転する毎にパルス信号を出力するクランク角センサ26が取り付けられ、このクランク角センサ26の出力信号に基づいてクランク角やエンジン回転速度が検出される。   A cooling water temperature sensor 25 that detects the cooling water temperature and a crank angle sensor 26 that outputs a pulse signal each time the crankshaft rotates a predetermined crank angle are attached to the cylinder block of the engine 11. A crank angle and an engine speed are detected based on the output signal.

これら各種センサの出力は、エンジン制御回路(以下「ECU」と表記する)27に入力される。このECU27は、マイクロコンピュータを主体として構成され、内蔵されたROM(記憶媒体)に記憶された各種のエンジン制御プログラムを実行することで、エンジン運転状態に応じて燃料噴射弁20の燃料噴射量や点火プラグ(図示せず)の点火時期を制御する。   Outputs of these various sensors are input to an engine control circuit (hereinafter referred to as “ECU”) 27. The ECU 27 is mainly composed of a microcomputer, and executes various engine control programs stored in a built-in ROM (storage medium) to thereby determine the fuel injection amount of the fuel injection valve 20 according to the engine operating state. The ignition timing of a spark plug (not shown) is controlled.

その際、ECU27は、図示しない空燃比フィードバック制御ルーチンを実行することで、上流側センサ23の出力に基づいて触媒22上流側の排出ガスの空燃比を目標空燃比に一致させるように空燃比(燃料噴射量)をフィードバック補正するメインフィードバック制御を行うメインフィードバック制御手段として機能すると共に、触媒22下流側の排出ガスの空燃比を制御目標値(例えば理論空燃比付近)に一致させるように、下流側センサ24の出力に基づいて燃料噴射量を補正したり、触媒22上流側の目標空燃比を補正したり、或は、メインフィードバック制御のフィードバック補正量を修正するサブフィードバック制御を行うサブフィードバック制御手段として機能する。   At this time, the ECU 27 executes an air-fuel ratio feedback control routine (not shown) so that the air-fuel ratio (exhaust gas upstream) of the catalyst 22 matches the target air-fuel ratio based on the output of the upstream sensor 23. It functions as a main feedback control means for performing main feedback control for feedback correction of the fuel injection amount), and downstream so that the air-fuel ratio of the exhaust gas downstream of the catalyst 22 matches the control target value (for example, near the theoretical air-fuel ratio). Sub feedback control for correcting the fuel injection amount based on the output of the side sensor 24, correcting the target air-fuel ratio upstream of the catalyst 22, or performing sub feedback control for correcting the feedback correction amount of the main feedback control Functions as a means.

更に、ECU27は、後述する図7の制御パラメータ変更ルーチンを実行することで、図2に示すように、メインフィードバック制御及びサブフィードバック制御の実行中に、外乱等によって触媒22に流入する排出ガスの空燃比がリーン方向に変動して、下流側センサ22の出力が所定のリーン判定値よりもリーン側になったときに、制御パラメータ変更処理を行う。この制御パラメータ変更処理では、サブフィードバック制御による補正量(以下「サブ補正量」という)の挙動を検出し、そのサブ補正量の挙動と所定の基準挙動とを比較することで、システム(触媒22やセンサ23,24等)の個体差や劣化(経時変化)によるサブ補正量の挙動の変化(ずれ)を精度良く判定し、その比較結果に基づいてサブ補正量の挙動を基準挙動に一致させるようにサブフィードバック制御の制御パラメータ(例えば、サブ補正量の算出に用いる微分項、比例項、積分項等)を変更することで、システムの個体差や劣化によるサブ補正量の挙動の変化を精度良く修正する。   Further, the ECU 27 executes a control parameter changing routine shown in FIG. 7 to be described later, and as shown in FIG. 2, during the execution of the main feedback control and the sub feedback control, the exhaust gas flowing into the catalyst 22 due to a disturbance or the like. When the air-fuel ratio fluctuates in the lean direction and the output of the downstream sensor 22 becomes leaner than a predetermined lean determination value, control parameter change processing is performed. In this control parameter changing process, the behavior of the correction amount (hereinafter referred to as “sub-correction amount”) by the sub-feedback control is detected, and the behavior of the sub-correction amount is compared with a predetermined reference behavior, thereby the system (catalyst 22). And the change (deviation) of the behavior of the sub correction amount due to individual differences and deterioration (change over time) of the sensor 23, 24, etc.) are accurately determined, and the behavior of the sub correction amount is matched with the reference behavior based on the comparison result. By changing the control parameters of the sub feedback control (eg, differential terms, proportional terms, integral terms used to calculate the sub correction amount), it is possible to accurately change the behavior of the sub correction amount due to individual differences and deterioration of the system. Correct it well.

本実施例では、エンジン運転中に随時(例えばメインフィードバック制御及びサブフィードバック制御の実行中に下流側センサ24の出力がリーン判定値を越える毎に)、制御パラメータ変更処理を実行して、システムの個体差や劣化によるサブ補正量の挙動の変化を修正する。   In this embodiment, the control parameter change process is executed at any time during engine operation (for example, every time the output of the downstream sensor 24 exceeds the lean determination value during execution of the main feedback control and the sub feedback control). Correct changes in the behavior of the sub correction amount due to individual differences and deterioration.

制御パラメータ変更処理では、例えば、図3に示すように、サブ補正量の挙動(出力波形)のピーク部が基準挙動のピーク部に対してずれている場合には、サブ補正量の算出に用いる微分項を変更して、サブ補正量の挙動を基準挙動に一致させるように修正する。この際、サブ補正量の挙動のピーク値(絶対値)が基準挙動のピーク値(絶対値)よりも小さい場合には微分項を大きくする。一方、サブ補正量の挙動のピーク値(絶対値)が基準挙動のピーク値(絶対値)よりも大きい場合には微分項を小さくする。   In the control parameter changing process, for example, as shown in FIG. 3, when the peak portion of the behavior (output waveform) of the sub correction amount is shifted from the peak portion of the reference behavior, it is used for calculating the sub correction amount. Change the derivative term to correct the behavior of the sub correction amount to match the reference behavior. At this time, if the peak value (absolute value) of the behavior of the sub correction amount is smaller than the peak value (absolute value) of the reference behavior, the differential term is increased. On the other hand, if the peak value (absolute value) of the behavior of the sub correction amount is larger than the peak value (absolute value) of the reference behavior, the differential term is reduced.

また、図4に示すように、全体的にサブ補正量の挙動が基準挙動に対してずれている場合には、サブ補正量の算出に用いる比例項を変更して、サブ補正量の挙動を基準挙動に一致させるように修正する。この際、サブ補正量の挙動の変化量が基準挙動の変化量よりも小さい場合には比例項を大きくする。一方、サブ補正量の挙動の変化量が基準挙動の変化量よりも大きい場合には比例項を小さくする。また、サブ補正量の挙動の変化時間(収束するまでの時間)が基準挙動の変化時間よりも長い場合には比例項を大きくする。一方、サブ補正量の挙動の変化時間が基準挙動の変化時間よりも短い場合には比例項を小さくする。   In addition, as shown in FIG. 4, when the behavior of the sub correction amount is deviated from the reference behavior as a whole, the proportional term used for calculating the sub correction amount is changed to change the behavior of the sub correction amount. Modify to match the standard behavior. At this time, if the change amount of the behavior of the sub correction amount is smaller than the change amount of the reference behavior, the proportional term is increased. On the other hand, when the change amount of the behavior of the sub correction amount is larger than the change amount of the reference behavior, the proportional term is decreased. Further, when the change time of the behavior of the sub correction amount (time until convergence) is longer than the change time of the reference behavior, the proportional term is increased. On the other hand, when the change time of the behavior of the sub correction amount is shorter than the change time of the reference behavior, the proportional term is reduced.

更に、図5に示すように、サブ補正量の挙動の制御中心が基準挙動の制御中心に対してずれている場合(サブ補正量の挙動が基準挙動に対して平行移動した状態の場合)には、サブ補正量の算出に用いる積分項を変更して、サブ補正量の挙動を基準挙動に一致させるように修正する。この際、サブ補正量の挙動の制御中心が基準挙動の制御中心に対してマイナス方向にずれている場合には積分項を大きくする。一方、サブ補正量の挙動の制御中心が基準挙動の制御中心に対してプラス方向にずれている場合には積分項を小さくする。   Furthermore, as shown in FIG. 5, when the control center of the behavior of the sub correction amount is deviated from the control center of the reference behavior (when the behavior of the sub correction amount is translated with respect to the reference behavior). Changes the integral term used for calculation of the sub correction amount so as to make the behavior of the sub correction amount coincide with the reference behavior. At this time, if the control center of the behavior of the sub correction amount is shifted in the minus direction with respect to the control center of the reference behavior, the integral term is increased. On the other hand, when the control center of the behavior of the sub correction amount is shifted in the plus direction with respect to the control center of the reference behavior, the integral term is reduced.

尚、下流側センサ24の検出空燃比と触媒22下流側の目標空燃比との間に中間目標値を設定して、下流側センサ24の検出空燃比と中間目標値とに基づいてサブ補正量を算出するシステムの場合には、サブ補正量の挙動と基準挙動との比較結果に基づいて中間目標値を変更するようにしても良い。   An intermediate target value is set between the detected air-fuel ratio of the downstream sensor 24 and the target air-fuel ratio downstream of the catalyst 22, and the sub correction amount is set based on the detected air-fuel ratio of the downstream sensor 24 and the intermediate target value. In the case of a system that calculates the intermediate target value, the intermediate target value may be changed based on the comparison result between the behavior of the sub correction amount and the reference behavior.

また、基準挙動は、触媒22の能力に応じて設定する。このようにすれば、触媒22の個体差や劣化によって触媒22の能力(例えば最大酸素吸蔵量)が変化しても、その触媒22の能力に応じた適正な基準挙動を設定することができる。尚、所定の触媒モデルを用いて基準挙動を設定するようにしても良い。   The reference behavior is set according to the capacity of the catalyst 22. In this way, even if the capacity of the catalyst 22 (for example, the maximum oxygen storage amount) changes due to individual differences or deterioration of the catalyst 22, an appropriate reference behavior can be set according to the capacity of the catalyst 22. Note that the reference behavior may be set using a predetermined catalyst model.

本実施例では、基準挙動は、図6に示すリッチ/リーン入力制御を実行するようなサブ補正量の挙動に設定されている。このリッチ/リーン入力制御は、下流側センサ24の出力が所定のリーン判定値よりもリーン側になったときに、燃料噴射量を所定のリッチステップ量だけステップ的に増量補正した後に、その燃料噴射量の増量補正量を徐々に減少させるリッチ入力処理と、該リッチ入力処理による燃料噴射量の増量補正量が0になったとき又は触媒22の酸素吸蔵量が0になったときに、燃料噴射量を所定のリーンステップ量だけステップ的に減量補正した後に、その燃料噴射量の減量補正量を徐々に減少させるリーン入力処理とを行う。   In this embodiment, the reference behavior is set to the behavior of the sub correction amount that executes the rich / lean input control shown in FIG. In this rich / lean input control, when the output of the downstream sensor 24 becomes leaner than a predetermined lean determination value, the fuel injection amount is corrected stepwise by a predetermined rich step amount, and then the fuel is injected. The rich input process for gradually decreasing the injection amount increase correction amount, and the fuel injection amount when the fuel injection amount increase correction amount by the rich input process becomes zero or when the oxygen storage amount of the catalyst 22 becomes zero. After the injection amount is corrected to be decreased step by step by a predetermined lean step amount, a lean input process for gradually decreasing the decrease correction amount of the fuel injection amount is performed.

この場合、前述した制御パラメータ変更処理によってサブ補正量の挙動を基準挙動に一致させるようにサブフィードバック制御の制御パラメータ(例えばサブ補正量の算出に用いる微分項、比例項、積分項等)を変更することで、リッチ/リーン入力制御を精度良く実行することができる。このリッチ/リーン入力制御では、触媒22に流入する排出ガスの空燃比がリーンになるリーン外乱の発生によって、触媒22の酸素吸蔵量が過剰状態となってNOx(リーン成分)の浄化率が低下して、下流側センサ24の出力がリーン判定値よりもリーン側になったときに、リッチ入力処理を行って触媒22にリッチ成分を供給することで、触媒22の酸素吸蔵量を速やかに減少させることができる。この際、触媒22に供給するリッチ成分の総量を触媒22の酸素吸蔵能力(最大酸素吸蔵量)と等価又はそれ以上に設定することで、触媒22の酸素吸蔵量を速やかにほぼ0まで減少させて、NOx浄化率を速やかに向上させることができる。これにより、リーン外乱が発生したときのNOx排出量を低減することができる。   In this case, the control parameters of the sub feedback control (for example, the differential term, proportional term, integral term, etc. used for calculating the sub correction amount) are changed so that the behavior of the sub correction amount matches the reference behavior by the control parameter changing process described above. By doing so, rich / lean input control can be executed with high accuracy. In this rich / lean input control, due to the occurrence of a lean disturbance in which the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the catalyst 22 becomes lean, the oxygen storage amount of the catalyst 22 becomes excessive and the NOx (lean component) purification rate decreases. Then, when the output of the downstream sensor 24 becomes leaner than the lean determination value, a rich input process is performed to supply a rich component to the catalyst 22, thereby quickly reducing the oxygen storage amount of the catalyst 22. Can be made. At this time, by setting the total amount of rich components supplied to the catalyst 22 to be equal to or greater than the oxygen storage capacity (maximum oxygen storage amount) of the catalyst 22, the oxygen storage amount of the catalyst 22 is quickly reduced to almost zero. Thus, the NOx purification rate can be promptly improved. Thereby, it is possible to reduce the NOx emission amount when the lean disturbance occurs.

更に、リッチ入力処理による燃料噴射量の増量補正量が0になったとき又は触媒22の酸素吸蔵量が0になったときに、リーン入力処理を行って触媒22にリーン成分を供給することで、触媒の酸素吸蔵量を速やかに適正値まで増加させることができる。この際、リッチ入力処理によって触媒22全体の酸素吸蔵量を一旦ほぼ0にした状態で、リーン入力処理を行って触媒22にリーン成分を供給することができるため、触媒22の上流部(前部)側に酸素が吸蔵された状態にすることができる。これにより、リーン外乱の発生後にリッチ外乱が発生したときにHCやCO等のリッチ成分を効率良く浄化することができる。   Further, when the fuel injection amount increase correction amount by the rich input process becomes 0 or when the oxygen storage amount of the catalyst 22 becomes 0, the lean input process is performed to supply the lean component to the catalyst 22. The oxygen storage amount of the catalyst can be quickly increased to an appropriate value. At this time, since the lean input process can be performed to supply the lean component to the catalyst 22 in a state where the oxygen storage amount of the entire catalyst 22 is once substantially zero by the rich input process, the upstream portion (front part) of the catalyst 22 ) Side oxygen can be occluded. As a result, rich components such as HC and CO can be efficiently purified when a rich disturbance occurs after the occurrence of a lean disturbance.

尚、リッチ/リーン入力制御のリッチ入力処理によって燃料噴射量をリッチステップ量だけステップ的に増量補正する際に該リッチステップ量を触媒22の諸元に基づいて設定するようにしても良い。このようにすれば、触媒22の諸元(性能、仕様等)に基づいて、触媒22でCO等のリッチ成分が吸着反応や脱離反応に関与することなく排出される“すり抜け”が発生しないようにリッチステップ量を設定して、CO等のリッチ成分の排出を低減することができると共に、触媒22で水性ガスシフト反応(CO+H2 O→H2 +CO2 )が発生するようにリッチステップ量を設定して、水性ガスシフト反応で生成されたH2 の強い還元力によってNOxの浄化を促進させることができる。   Note that the rich step amount may be set based on the specifications of the catalyst 22 when the fuel injection amount is corrected to be increased step by step by the rich step processing of the rich / lean input control. In this way, based on the specifications (performance, specifications, etc.) of the catalyst 22, “slip-through” in which rich components such as CO do not participate in the adsorption reaction or desorption reaction does not occur in the catalyst 22. By setting the rich step amount as described above, the emission of rich components such as CO can be reduced, and the rich step amount is set so that the water gas shift reaction (CO + H 2 O → H 2 + CO 2) occurs in the catalyst 22. The NOx purification can be promoted by the strong reducing power of H2 produced by the water gas shift reaction.

更に、リッチ/リーン入力制御のリッチ入力処理によって燃料噴射量の増量補正量を徐々に減少させる際に該増量補正量を触媒22の内部状態を示す指標に応じて変化させるようにしても良い。このようにすれば、触媒22の内部状態を示す指標(酸素吸蔵量、吸着速度、脱離速度、反応遅れ等)に応じて、NOxを効率良く浄化するのに必要なリッチ成分の供給量が変化するのに対応して、燃料噴射量の増量補正量を変化させてリッチ成分の供給量を適正値(NOxを効率良く浄化するのに必要な供給量)に制御しながら減少させることができ、リッチ成分(例えばCO)のすり抜けを発生させずにNOxを効率良く浄化することができる。   Further, when the fuel injection amount increase correction amount is gradually decreased by the rich / lean input control rich input process, the increase correction amount may be changed according to an index indicating the internal state of the catalyst 22. In this way, the supply amount of the rich component necessary for efficiently purifying NOx according to the indicators (oxygen storage amount, adsorption rate, desorption rate, reaction delay, etc.) indicating the internal state of the catalyst 22 is increased. In response to the change, the fuel injection amount increase correction amount can be changed to reduce the rich component supply amount while controlling it to an appropriate value (a supply amount necessary for efficiently purifying NOx). Further, NOx can be efficiently purified without causing a rich component (for example, CO) to pass through.

また、リッチ/リーン入力制御のリーン入力処理によって触媒22に供給するリーン成分の総量を触媒22の酸素吸蔵能力に応じて設定するようにしても良い。このようにすれば、リッチ入力処理後のリーン入力処理によって触媒22の酸素吸蔵量を速やかに触媒22の酸素吸蔵能力に応じた適正値(例えば最大酸素吸蔵量の30〜40%)付近まで増加させることができ、触媒22を排出ガス浄化率が高い状態(リッチ成分とリーン成分の両方に対して浄化率が高い状態)にすることができる。   Further, the total amount of lean components supplied to the catalyst 22 by the lean input process of rich / lean input control may be set according to the oxygen storage capacity of the catalyst 22. In this way, the oxygen storage amount of the catalyst 22 is quickly increased to an appropriate value (for example, 30 to 40% of the maximum oxygen storage amount) according to the oxygen storage capacity of the catalyst 22 by the lean input processing after the rich input processing. The catalyst 22 can be brought into a state where the exhaust gas purification rate is high (a state where the purification rate is high with respect to both the rich component and the lean component).

以上説明した制御パラメータ変更処理は、ECU27によって図7の制御パラメータ変更ルーチンに従って実行される。以下、このルーチンの処理内容を説明する。
図7に示す制御パラメータ変更ルーチンは、エンジン運転中に所定周期で繰り返し実行され、特許請求の範囲でいう制御パラメータ変更手段としての役割を果たす。本ルーチンが起動されると、まず、ステップ101で、エンジン運転状態が安定しているか否かを判定し、エンジン運転状態が安定していると判定されれば、ステップ102に進み、メインフィードバック制御の実行中で且つサブフィードバック制御の実行中であるか否かを判定する。
The control parameter changing process described above is executed by the ECU 27 according to the control parameter changing routine of FIG. The processing contents of this routine will be described below.
The control parameter change routine shown in FIG. 7 is repeatedly executed at a predetermined cycle during engine operation, and serves as a control parameter change means in the claims. When this routine is started, first, at step 101, it is determined whether or not the engine operating state is stable. If it is determined that the engine operating state is stable, the routine proceeds to step 102 and main feedback control is performed. It is determined whether or not sub feedback control is being executed.

このステップ102で、メインフィードバック制御の停止中であると判定された場合、又は、サブフィードバック制御の停止中であると判定された場合には、ステップ103以降の処理を行うことなく、本ルーチンを終了する。   If it is determined in step 102 that the main feedback control is stopped, or if it is determined that the sub feedback control is stopped, this routine is executed without performing the processing after step 103. finish.

一方、上記ステップ102で、メインフィードバック制御の実行中で且つサブフィードバック制御の実行中であると判定された場合には、ステップ103以降の処理を次のようにして実行する。   On the other hand, if it is determined in step 102 that the main feedback control is being executed and the sub feedback control is being executed, the processing after step 103 is executed as follows.

まず、ステップ103で、下流側センサ24の出力がリーン判定値よりもリーン側になったか否かを判定し、下流側センサ24の出力がリーン判定値よりもリーン側になったと判定された時点で、ステップ104に進み、サブ補正量(サブフィードバック制御による補正量)の計測を開始する。この後、ステップ105に進み、下流側センサ24の出力が制御目標値に収束したか否かを判定し、下流側センサ24の出力が制御目標値に収束したと判定された時点で、ステップ106に進み、サブ補正量の計測を終了する。   First, in step 103, it is determined whether the output of the downstream sensor 24 is leaner than the lean determination value, and it is determined that the output of the downstream sensor 24 is leaner than the lean determination value. Then, the process proceeds to step 104, and measurement of the sub correction amount (correction amount by sub feedback control) is started. Thereafter, the process proceeds to step 105, where it is determined whether or not the output of the downstream sensor 24 has converged to the control target value. When it is determined that the output of the downstream sensor 24 has converged to the control target value, step 106 is performed. Then, the measurement of the sub correction amount is finished.

これらのステップ103〜106の処理により、下流側センサ24の出力がリーン判定値よりもリーン側になってから制御目標値に収束するまでの期間のサブ補正量の挙動(出力波形)を検出する。   By the processing of these steps 103 to 106, the behavior (output waveform) of the sub correction amount during the period from when the output of the downstream sensor 24 becomes leaner than the lean determination value until it converges to the control target value is detected. .

この後、ステップ107に進み、サブ補正量の挙動と基準挙動とを比較して、サブ補正量の挙動と基準挙動との差(例えば、ピーク部のずれ、変化量のずれ、変化時間のずれ、制御中心のずれ等)を抽出した後、ステップ108に進み、サブ補正量の挙動と基準挙動との比較結果を判定する。   Thereafter, the process proceeds to step 107, where the behavior of the sub correction amount is compared with the reference behavior, and the difference between the behavior of the sub correction amount and the reference behavior (for example, peak portion deviation, change amount deviation, change time deviation). , The control center shift, etc.) is extracted, and then the process proceeds to step 108 to determine the comparison result between the behavior of the sub correction amount and the reference behavior.

このステップ108で、サブ補正量の挙動のピーク部が基準挙動のピーク部に対してずれている状態(図3参照)と判定された場合には、ステップ109に進み、サブ補正量の算出に用いる微分項を変更して、サブ補正量の挙動を基準挙動に一致させるように修正する。この際、サブ補正量の挙動のピーク値(絶対値)が基準挙動のピーク値(絶対値)よりも小さい場合には微分項を大きくする。一方、サブ補正量の挙動のピーク値(絶対値)が基準挙動のピーク値(絶対値)よりも大きい場合には微分項を小さくする。   If it is determined in step 108 that the peak portion of the behavior of the sub correction amount is shifted from the peak portion of the reference behavior (see FIG. 3), the process proceeds to step 109 to calculate the sub correction amount. The differential term to be used is changed and corrected so that the behavior of the sub correction amount matches the reference behavior. At this time, if the peak value (absolute value) of the behavior of the sub correction amount is smaller than the peak value (absolute value) of the reference behavior, the differential term is increased. On the other hand, if the peak value (absolute value) of the behavior of the sub correction amount is larger than the peak value (absolute value) of the reference behavior, the differential term is reduced.

また、上記ステップ108で、全体的にサブ補正量の挙動が基準挙動に対してずれている状態(図4参照)と判定された場合には、ステップ110に進み、サブ補正量の算出に用いる比例項を変更して、サブ補正量の挙動を基準挙動に一致させるように修正する。この際、サブ補正量の挙動の変化量が基準挙動の変化量よりも小さい場合には比例項を大きくする。一方、サブ補正量の挙動の変化量が基準挙動の変化量よりも大きい場合には比例項を小さくする。また、サブ補正量の挙動の変化時間が基準挙動の変化時間よりも長い場合には比例項を大きくする。一方、サブ補正量の挙動の変化時間が基準挙動の変化時間よりも短い場合には比例項を小さくする。   If it is determined in step 108 that the behavior of the sub correction amount is entirely deviated from the reference behavior (see FIG. 4), the process proceeds to step 110 and is used to calculate the sub correction amount. Change the proportional term to correct the behavior of the sub correction amount to match the reference behavior. At this time, if the change amount of the behavior of the sub correction amount is smaller than the change amount of the reference behavior, the proportional term is increased. On the other hand, when the change amount of the behavior of the sub correction amount is larger than the change amount of the reference behavior, the proportional term is decreased. If the change time of the behavior of the sub correction amount is longer than the change time of the reference behavior, the proportional term is increased. On the other hand, when the change time of the behavior of the sub correction amount is shorter than the change time of the reference behavior, the proportional term is reduced.

また、上記ステップ108で、サブ補正量の挙動の制御中心が基準挙動の制御中心に対してずれている状態(図5参照)と判定された場合には、ステップ111に進み、サブ補正量の算出に用いる積分項を変更して、サブ補正量の挙動を基準挙動に一致させるように修正する。この際、サブ補正量の挙動の制御中心が基準挙動の制御中心に対してマイナス方向にずれている場合には積分項を大きくする。一方、サブ補正量の挙動の制御中心が基準挙動の制御中心に対してプラス方向にずれている場合には積分項を小さくする。   If it is determined in step 108 that the control center of the behavior of the sub correction amount is deviated from the control center of the reference behavior (see FIG. 5), the process proceeds to step 111, where the sub correction amount The integral term used for the calculation is changed to correct the behavior of the sub correction amount so as to match the reference behavior. At this time, if the control center of the behavior of the sub correction amount is shifted in the minus direction with respect to the control center of the reference behavior, the integral term is increased. On the other hand, when the control center of the behavior of the sub correction amount is shifted in the plus direction with respect to the control center of the reference behavior, the integral term is reduced.

これらのステップ109〜111の処理により、サブ補正量の挙動を基準挙動に一致させるようにサブフィードバック制御の制御パラメータを変更して、システムの個体差や劣化によるサブ補正量の挙動の変化を修正する。   By the processing of these steps 109 to 111, the control parameter of the sub feedback control is changed so that the behavior of the sub correction amount matches the reference behavior, and the change in the behavior of the sub correction amount due to individual differences or deterioration of the system is corrected. To do.

以上説明した本実施例の制御パラメータ変更処理の実行例を図8のタイムチャートを用いて説明する。エンジン運転中に、エンジン運転状態が安定した状態でメインフィードバック制御及びサブフィードバック制御の実行中に、外乱等によって触媒22に流入する排出ガスの空燃比がリーン方向に変動して、下流側センサ22の出力がリーン判定値よりもリーン側になった時点t1 で、サブ補正量の計測を開始し、その後、下流側センサ24の出力が制御目標値に収束した時点t2 で、サブ補正量の計測を終了する。これにより、下流側センサ24の出力がリーン判定値よりもリーン側になってから制御目標値に収束するまでの期間のサブ補正量の挙動(出力波形)を検出し、そのサブ補正量の挙動と基準挙動との比較結果に基づいてサブ補正量の挙動を基準挙動に一致させるようにサブフィードバック制御の制御パラメータ(例えば、サブ補正量の算出に用いる微分項、比例項、積分項等)を変更する。   An execution example of the control parameter changing process of the present embodiment described above will be described with reference to the time chart of FIG. During engine operation, while the engine operation state is stable and the main feedback control and sub feedback control are being performed, the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the catalyst 22 due to disturbance or the like fluctuates in the lean direction, and the downstream sensor 22 Measurement of the sub correction amount is started at the time t1 when the output of the sensor becomes leaner than the lean determination value, and then the sub correction amount is measured at the time t2 when the output of the downstream sensor 24 converges to the control target value. Exit. Thereby, the behavior (output waveform) of the sub correction amount during the period from when the output of the downstream sensor 24 becomes leaner than the lean determination value until it converges to the control target value is detected, and the behavior of the sub correction amount is detected. Control parameters of the sub feedback control (for example, a differential term, a proportional term, an integral term, etc. used for calculating the sub correction amount) so that the behavior of the sub correction amount matches the reference behavior based on the comparison result between the sub correction amount and the reference behavior. change.

以上説明した本実施例では、サブ補正量の挙動と基準挙動とを比較することで、システムの個体差や劣化によるサブ補正量の挙動の変化(ずれ)を精度良く判定することができ、その比較結果に基づいてサブ補正量の挙動を基準挙動に一致させるようにサブフィードバック制御の制御パラメータを変更することで、システムの個体差や劣化によるサブ補正量の挙動の変化を精度良く修正することができ、触媒22で排出ガスを効率良く浄化することができる。   In the present embodiment described above, by comparing the behavior of the sub correction amount and the reference behavior, it is possible to accurately determine the change (deviation) in the behavior of the sub correction amount due to individual differences or deterioration of the system, By changing the control parameters of the sub feedback control so that the behavior of the sub correction amount matches the reference behavior based on the comparison result, the change in the behavior of the sub correction amount due to individual differences and deterioration of the system can be corrected with high accuracy. The exhaust gas can be efficiently purified by the catalyst 22.

また、本実施例では、エンジン運転中に随時(例えばメインフィードバック制御及びサブフィードバック制御の実行中に下流側センサ24の出力がリーン判定値を越える毎に)、制御パラメータ変更処理を実行して、システムの個体差や劣化によるサブ補正量の挙動の変化を修正するようにしたので、エンジン運転中にサブ補正量の挙動の変化を早期に修正して、排気エミッションの悪化を防止することができる。   In this embodiment, the control parameter changing process is executed at any time during engine operation (for example, every time the output of the downstream sensor 24 exceeds the lean determination value during execution of the main feedback control and the sub feedback control) Changes in the behavior of the sub-correction amount due to individual differences and deterioration of the system can be corrected, so that changes in the behavior of the sub-correction amount can be corrected early during engine operation to prevent exhaust emission deterioration. .

尚、エンジン11の制御システム適合時に制御パラメータ変更処理を実行してサブフィードバック制御の制御パラメータの適合値を求めるようにしても良い。この場合、例えば、図9に示すように、エンジン11の制御システムの開発段階や設計段階における制御システム適合時に、エンジン運転状態が安定した状態でメインフィードバック制御及びサブフィードバック制御の実行中に、強制的に触媒22に流入する排出ガスの空燃比がリーンになるリーン外乱を周期的に発生させて、触媒22下流側の空燃比を周期的にリーン方向に変動させる。そして、下流側センサ22の出力がリーン判定値よりもリーン側になる毎に、サブ補正量の挙動を検出し、そのサブ補正量の挙動と基準挙動との比較結果に基づいてサブ補正量の挙動を基準挙動に一致させるようにサブフィードバック制御の制御パラメータ(例えば、サブ補正量の算出に用いる微分項、比例項、積分項等)を変更する制御パラメータ変更処理を複数回繰り返して、サブフィードバック制御の制御パラメータの適合値を求める。これにより、サブフィードバック制御の制御パラメータの適合値を精度良く求めることができ、最適な制御パラメータを設定することができる。   It should be noted that the control parameter change process may be executed when the engine 11 is adapted to the control system to obtain an appropriate value of the control parameter for the sub feedback control. In this case, for example, as shown in FIG. 9, when the control system is adapted at the development stage or design stage of the control system of the engine 11, the forced operation is performed during the execution of the main feedback control and the sub feedback control in a stable engine operating state. Thus, a lean disturbance is periodically generated in which the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the catalyst 22 becomes lean, and the air-fuel ratio downstream of the catalyst 22 is periodically changed in the lean direction. Then, every time the output of the downstream sensor 22 becomes leaner than the lean determination value, the behavior of the sub correction amount is detected, and the sub correction amount is calculated based on the comparison result between the behavior of the sub correction amount and the reference behavior. The control parameter changing process for changing the control parameter of the sub feedback control (for example, the differential term, proportional term, integral term, etc. used for calculating the sub correction amount) so as to match the behavior with the reference behavior is repeated a plurality of times to obtain the sub feedback. Determine the conforming value of the control parameter of the control. As a result, it is possible to accurately obtain an appropriate value for the control parameter of the sub-feedback control, and to set an optimal control parameter.

また、上記実施例では、サブ補正量(サブフィードバック制御による補正量)と基準挙動との比較結果に基づいてサブフィードバック制御の制御パラメータを変更する制御パラメータ変更処理を実行するようにしたが、これに限定されず、サブ補正量に関連性のある情報の挙動(例えば下流側センサ24の出力の挙動)と基準挙動との比較結果に基づいてサブフィードバック制御の制御パラメータを変更する制御パラメータ変更処理を実行するようにしても良い。   In the above embodiment, the control parameter changing process for changing the control parameter of the sub feedback control is executed based on the comparison result between the sub correction amount (correction amount by the sub feedback control) and the reference behavior. The control parameter changing process for changing the control parameter of the sub feedback control based on the comparison result between the behavior of information related to the sub correction amount (for example, the behavior of the output of the downstream sensor 24) and the reference behavior. May be executed.

また、上記実施例では、下流側センサ22の出力がリーン判定値よりもリーン側になったときに制御パラメータ変更処理を実行するようにしたが、下流側センサ22の出力がリッチ判定値よりもリッチ側になったときに制御パラメータ変更処理を実行するようにしても良い。   In the above embodiment, the control parameter changing process is executed when the output of the downstream sensor 22 is leaner than the lean determination value. However, the output of the downstream sensor 22 is more than the rich determination value. The control parameter changing process may be executed when the rich side is reached.

また、図1のシステム構成例では、上流側センサ23に空燃比センサを用い、下流側センサ24に酸素センサを用いたが、下流側センサ24にも空燃比センサを用いても良く、勿論、上流側センサ23と下流側センサ24の両方に酸素センサを用いても良い。   1, the air-fuel ratio sensor is used for the upstream sensor 23 and the oxygen sensor is used for the downstream sensor 24. However, an air-fuel ratio sensor may also be used for the downstream sensor 24. An oxygen sensor may be used for both the upstream sensor 23 and the downstream sensor 24.

本発明の一実施例におけるエンジン制御システム全体の概略構成図である。It is a schematic block diagram of the whole engine control system in one Example of this invention. 制御パラメータ変更処理を説明するタイムチャートである。It is a time chart explaining a control parameter change process. サブ補正量の挙動のピーク部がずれている場合の制御パラメータの変更方法を説明する図である。It is a figure explaining the change method of the control parameter when the peak part of the behavior of a sub correction amount has shifted. 全体的にサブ補正量の挙動がずれている場合の制御パラメータの変更方法を説明する図である。It is a figure explaining the change method of the control parameter when the behavior of the sub correction amount has shifted as a whole. サブ補正量の挙動の制御中心がずれている場合の制御パラメータの変更方法を説明する図である。It is a figure explaining the change method of the control parameter when the control center of the behavior of sub correction amount has shifted. リッチ/リーン入力制御を説明する図である。It is a figure explaining rich / lean input control. 制御パラメータ変更ルーチンの処理の流れを説明するフローチャートである。It is a flowchart explaining the flow of a process of a control parameter change routine. 本実施例の制御パラメータ変更処理の実行例を説明するタイムチャートである。It is a time chart explaining the example of execution of the control parameter change process of a present Example. 他の実施例の制御パラメータ変更処理の実行例を説明するタイムチャートである。It is a time chart explaining the example of execution of control parameter change processing of other examples.

符号の説明Explanation of symbols

11…エンジン(内燃機関)、12…吸気管、15…スロットルバルブ、20…燃料噴射弁、21…排気管、22…触媒、23…上流側センサ、24…下流側センサ、27…ECU(メインフィードバック制御手段,サブフィードバック制御手段,制御パラメータ変更手段)   DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 ... Engine (internal combustion engine), 12 ... Intake pipe, 15 ... Throttle valve, 20 ... Fuel injection valve, 21 ... Exhaust pipe, 22 ... Catalyst, 23 ... Upstream sensor, 24 ... Downstream sensor, 27 ... ECU (main (Feedback control means, sub-feedback control means, control parameter change means)

Claims (5)

内燃機関の排出ガス浄化用の触媒の上流側と下流側にそれぞれ排出ガスの空燃比又はリッチ/リーンを検出するセンサを設置した内燃機関の空燃比制御装置において、
上流側センサの出力に基づいて前記触媒の上流側の空燃比が目標空燃比となるように燃料噴射量をフィードバック補正するメインフィードバック制御を行うメインフィードバック制御手段と、
下流側センサの出力に基づいて前記メインフィードバック制御又は燃料噴射量を修正するサブフィードバック制御を行うサブフィードバック制御手段と、
前記メインフィードバック制御及び前記サブフィードバック制御の実行中に前記下流側センサの出力が所定値を越えたときに、前記サブフィードバック制御による補正量又はこれに関連性のある情報(以下これらを「サブ補正量情報」と総称する)の挙動を検出し、該サブ補正量情報の挙動と所定の基準挙動との比較結果に基づいて前記サブフィードバック制御の制御パラメータを変更する制御パラメータ変更処理を行う制御パラメータ変更手段と
を備えていることを特徴とする内燃機関の空燃比制御装置。
In the internal combustion engine air-fuel ratio control apparatus in which sensors for detecting the air-fuel ratio or rich / lean of the exhaust gas are installed on the upstream side and downstream side of the exhaust gas purification catalyst of the internal combustion engine, respectively.
Main feedback control means for performing main feedback control for feedback correction of the fuel injection amount so that the upstream air-fuel ratio of the catalyst becomes the target air-fuel ratio based on the output of the upstream sensor;
Sub-feedback control means for performing sub-feedback control for correcting the main feedback control or the fuel injection amount based on the output of the downstream sensor;
When the output of the downstream sensor exceeds a predetermined value during the execution of the main feedback control and the sub feedback control, the correction amount by the sub feedback control or information related thereto (hereinafter referred to as “sub correction”). Control parameter for performing a control parameter changing process for detecting the behavior of the sub correction amount information and changing the control parameter of the sub feedback control based on a comparison result between the behavior of the sub correction amount information and a predetermined reference behavior And an air-fuel ratio control apparatus for an internal combustion engine.
前記制御パラメータ変更手段は、内燃機関の運転中に、随時、前記制御パラメータ変更処理を実行して前記サブ補正量情報の挙動を修正する手段を有することを特徴とする請求項1に記載の内燃機関の空燃比制御装置。   2. The internal combustion engine according to claim 1, wherein the control parameter changing means includes means for correcting the behavior of the sub correction amount information by executing the control parameter changing process at any time during operation of the internal combustion engine. Engine air-fuel ratio control device. 前記制御パラメータ変更手段は、内燃機関の制御システム適合時に前記制御パラメータ変更処理を実行して前記サブフィードバック制御の制御パラメータの適合値を求める手段を有することを特徴とする請求項1又は2に記載の内燃機関の空燃比制御装置。   3. The control parameter changing means includes means for executing the control parameter changing process when adapting a control system of an internal combustion engine to obtain a conforming value of the control parameter of the sub feedback control. An air-fuel ratio control apparatus for an internal combustion engine. 前記制御パラメータ変更手段は、前記触媒の能力に応じて前記基準挙動を設定する手段を有することを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載の内燃機関の空燃比制御装置。   The air-fuel ratio control apparatus for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 3, wherein the control parameter changing means includes means for setting the reference behavior according to the capacity of the catalyst. 前記基準挙動は、前記下流側センサの出力が所定のリーン判定値よりもリーン側になったときに、燃料噴射量を所定のリッチステップ量だけステップ的に増量補正した後に、その燃料噴射量の増量補正量を徐々に減少させるリッチ入力処理と、該リッチ入力処理による燃料噴射量の増量補正量が0になったとき又は前記触媒の酸素吸蔵量が0になったときに、燃料噴射量を所定のリーンステップ量だけステップ的に減量補正した後に、その燃料噴射量の減量補正量を徐々に減少させるリーン入力処理とを行うリッチ/リーン入力制御を実行するように設定された前記サブ補正量情報の挙動であることを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載の内燃機関の空燃比制御装置。   The reference behavior is that when the output of the downstream sensor is leaner than a predetermined lean determination value, the fuel injection amount is corrected stepwise by a predetermined rich step amount, and then the fuel injection amount is calculated. A rich input process for gradually decreasing the increase correction amount, and a fuel injection amount when the fuel injection amount increase correction amount by the rich input process becomes zero or when the oxygen storage amount of the catalyst becomes zero. The sub correction amount set so as to execute rich / lean input control for performing a lean input process for gradually decreasing the fuel injection amount reduction correction amount after performing a stepwise reduction correction by a predetermined lean step amount The air-fuel ratio control apparatus for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the behavior is information.
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