JP2010084671A - 内燃機関の空燃比制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】空燃比制御システムにおいて、触媒下流側の排出ガスセンサの出力に基づくサブフィードバック制御による補正量（サブ補正量）の挙動を精度良く修正する。
【解決手段】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下流側の排出ガス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、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、サブ補正量の挙動を検出し、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、システムの個体差や劣化によるサブ補正量の挙動の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を精度良く修正する。
【選択図】図８

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。

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。

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。

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

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。 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。 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。 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。 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。 リッチ／リーン入力制御を説明する図である。 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。 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。 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。

符号の説明

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）

Claims (5)

1. 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。
2. 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。
3. 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。
4. 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。
5. 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。

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