JP4270073B2 - Air-fuel ratio control device for internal combustion engine - Google Patents
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Description
この発明は、内燃機関の空燃比制御装置に係り、特に、車載用内燃機関の空燃比を制御する装置とし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 an internal combustion engine, and more particularly to an air-fuel ratio control apparatus suitable as an apparatus for controlling the air-fuel ratio of an on-vehicle internal combustion engine.
従来、例えば特開平7−197837号公報に開示されているように、内燃機関の排気通路に2つの排気ガスセンサを備える内燃機関が知られている。この内燃機関は、排気通路に配置された触媒の上流に空燃比センサ(空燃比に対してリニアな特性を示すセンサ)を備え、その触媒の下流にO2センサ(空燃比に対していわゆるZ特性を示すセンサ)を備えている。 2. Description of the Related Art Conventionally, as disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-197837, an internal combustion engine is known that includes two exhaust gas sensors in an exhaust passage of the internal combustion engine. This internal combustion engine includes an air-fuel ratio sensor (a sensor that exhibits linear characteristics with respect to the air-fuel ratio) upstream of a catalyst disposed in the exhaust passage, and an O 2 sensor (so-called Z with respect to the air-fuel ratio) downstream of the catalyst. Sensor).
上記従来の内燃機関では、上流側の空燃比センサの出力に基づいてメインのフィードバック制御が実行され、一方、下流側のO2センサの出力に基づいてサブのフィードバック制御が実行される。メインフィードバック制御では、触媒に流入する排気ガスの空燃比が制御目標空燃比と一致するように燃料噴射量の制御が行われる。また、サブフィードバック制御では、触媒の下流に流出してくる排気ガスの空燃比が理論空燃比となるように、より具体的には、触媒の下流に配置されたO2センサの出力がストイキ出力となるように、メインフィードバック制御の内容が修正される。これらの制御によれば、触媒の下流における空燃比を制度良く理論空燃比の近傍値に維持して、優れたエミッション特性を実現することができる。 In the conventional internal combustion engine, main feedback control is executed based on the output of the upstream air-fuel ratio sensor, while sub feedback control is executed based on the output of the downstream O 2 sensor. In the main feedback control, the fuel injection amount is controlled so that the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the catalyst matches the control target air-fuel ratio. In the sub-feedback control, more specifically, the output of the O 2 sensor disposed downstream of the catalyst is stoichiometric output so that the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing out downstream of the catalyst becomes the stoichiometric air-fuel ratio. Thus, the content of the main feedback control is corrected. According to these controls, the air-fuel ratio downstream of the catalyst can be systematically maintained at a value close to the theoretical air-fuel ratio, and excellent emission characteristics can be realized.
より詳細に説明すると、上記従来の内燃機関において実行されるサブフィードバック制御では、メインフィードバック制御の内容を修正するための補正量ΔVA/FをPID制御によって、以下のように算出することとしている。
ΔVA/F=KP・ΔVO2+KI・(SUMΔVO2)+KD・(dΔVO2)
但し、上記の式において、ΔVO2は下流側O2センサの出力VO2と基準出力VO2sとの出力偏差(ΔVO2=VO2−VO2s)、SUMΔVO2は上記出力偏差ΔVO2の積算値、dΔVO2は上記出力偏差ΔVO2の微分値、また、KP、KI、KDはそれぞれ比例項ゲイン、積分項ゲイン、微分項ゲインである。
More specifically, in the sub-feedback control executed in the conventional internal combustion engine, the correction amount ΔV A / F for correcting the content of the main feedback control is calculated by PID control as follows. .
ΔV A / F = KP ・ ΔV O2 + KI ・ (SUMΔV O2 ) + KD ・ (dΔV O2 )
However, in the above formulas, [Delta] V O2 output deviation between the output V O2 and the reference output V O2 s the downstream O 2 sensor (ΔV O2 = V O2 -V O2 s), SUMΔV O2 is the output deviation [Delta] V O2 The integrated value, dΔV O2 is the differential value of the output deviation ΔV O2 , and KP, KI, KD are the proportional term gain, integral term gain, and differential term gain, respectively.
ところで、内燃機関では、運転状態や触媒の特性等に応じて、触媒下流の空燃比を、意図的に理論空燃比に対してリッチ側或いはリーン側に少しだけ偏った空燃比に制御することが望ましい場合がある。このような場合に、上記従来の技術のようにサブフィードバック制御を実行する内燃機関では、上記比例項ゲインKPの値を、リッチ側とリーン側とで異なる値に変更する手法が用いられてきた。上記従来技術の構成がP制御のみであれば、この手法によって狙いの偏りを持たせた空燃比に制御することができる。 By the way, in an internal combustion engine, it is possible to intentionally control the air-fuel ratio downstream of the catalyst to an air-fuel ratio that is slightly deviated to the rich side or lean side with respect to the theoretical air-fuel ratio in accordance with the operating state, the characteristics of the catalyst, and the like. It may be desirable. In such a case, a method of changing the value of the proportional term gain KP to a different value on the rich side and the lean side has been used in the internal combustion engine that executes the sub-feedback control as in the conventional technique. . If the configuration of the above prior art is only P control, it is possible to control to an air-fuel ratio with a target bias by this method.
しかしながら、P制御に加えてI制御が行われると、制御目標空燃比とのずれ(O2センサの出力偏差ΔVO2)が積分項KI・(SUMΔVO2)に蓄積されることとなる。その結果、過渡的には、I制御に比して応答速度の速いP制御のゲイン変更によって、制御目標空燃比をリッチ側またはリーン側の何れか一方に偏らせることができるが、定常的には、P制御による(すなわち、上記比例項ゲインKPの設定による)空燃比の偏りをI制御が打ち消すように作用することで、触媒下流の空燃比を狙いの空燃比に偏らせることができなくなる。 However, when the I control is performed in addition to the P control, the deviation from the control target air-fuel ratio (the output deviation ΔV O2 of the O 2 sensor) is accumulated in the integral term KI · (SUMΔV O2 ). As a result, transiently, the control target air-fuel ratio can be biased to either the rich side or the lean side by changing the gain of P control, which has a faster response speed than I control. Since the I control acts so as to cancel the bias of the air-fuel ratio by the P control (that is, by the setting of the proportional term gain KP), the air-fuel ratio downstream of the catalyst cannot be biased to the target air-fuel ratio. .
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、P制御による意図的な空燃比の偏りがI制御によって打ち消されるのを抑制しつつ、触媒下流の空燃比を理論空燃比に対して所望の偏りを持たせた空燃比に制御し得る内燃機関の制御装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems. The air-fuel ratio downstream of the catalyst is reduced to the stoichiometric air-fuel ratio while suppressing the intentional air-fuel ratio bias caused by the P control from being canceled by the I control. An object of the present invention is to provide a control device for an internal combustion engine that can be controlled to an air-fuel ratio with a desired bias.
第1の発明は、上記の目的を達成するため、内燃機関の排気通路に配置される触媒と、
前記触媒の上流に配置される上流側排気ガスセンサと、
前記触媒の下流に配置される下流側排気ガスセンサと、
前記上流側排気ガスセンサの出力に基づいて、前記触媒上流の空燃比が目標空燃比となるように燃料噴射量を補正するメインフィードバック手段と、
前記下流側排気ガスセンサの出力に基づいて、前記触媒下流の空燃比が理論空燃比となるように、前記メインフィードバック手段による前記補正に修正を施すサブフィードバック手段とを備え、
前記サブフィードバック手段は、
前記下流側排気ガスセンサがリッチ出力を発している場合には、前記下流側排気ガスセンサの出力とその出力の目標値との出力偏差にリッチ時比例項ゲインを乗じた値を比例項として算出し、前記下流側排気ガスセンサがリーン出力を発している場合には、前記出力偏差にリーン時比例項ゲインを乗じた値を比例項として算出し、かつ、前記リーン時比例項ゲインを前記リッチ時比例項ゲインより大きく設定する比例項算出手段と、
前記出力偏差に積算ゲインを乗じた値を所定の処理サイクル毎に積算する積算処理によって出力偏差積算値を算出し、当該出力偏差積算値に比例する積分項を算出する積分項算出手段とを含み、
前記積分項算出手段は、前記下流側排気ガスセンサがリーン出力を発している場合に用いる前記積算ゲインを、当該下流側排気ガスセンサがリッチ出力を発している場合に用いる前記積算ゲインに比して大きく設定することを特徴とする。
In order to achieve the above object, a first invention provides a catalyst disposed in an exhaust passage of an internal combustion engine,
An upstream exhaust gas sensor disposed upstream of the catalyst;
A downstream side exhaust gas sensor disposed downstream of the catalyst;
Main feedback means for correcting the fuel injection amount based on the output of the upstream side exhaust gas sensor so that the air-fuel ratio upstream of the catalyst becomes the target air-fuel ratio;
Sub-feedback means for correcting the correction by the main feedback means so that the air-fuel ratio downstream of the catalyst becomes the stoichiometric air-fuel ratio based on the output of the downstream exhaust gas sensor,
The sub-feedback means includes
When the downstream exhaust gas sensor emits a rich output, a value obtained by multiplying an output deviation between the output of the downstream exhaust gas sensor and a target value of the output by a rich time proportional term gain is calculated as a proportional term, When the downstream exhaust gas sensor emits a lean output, a value obtained by multiplying the output deviation by a lean time proportional term gain is calculated as a proportional term, and the lean time proportional term gain is calculated as the rich time proportional term. A proportional term calculation means for setting the gain larger than the gain;
Integration term calculation means for calculating an output deviation integrated value by an integration process of integrating a value obtained by multiplying the output deviation by an integration gain every predetermined processing cycle, and calculating an integral term proportional to the output deviation integrated value. ,
The integral term calculating means is configured to increase the integrated gain used when the downstream exhaust gas sensor emits a lean output compared to the integrated gain used when the downstream exhaust gas sensor emits a rich output. It is characterized by setting.
第2の発明は、上記の目的を達成するため、内燃機関の排気通路に配置される触媒と、
前記触媒の上流に配置される上流側排気ガスセンサと、
前記触媒の下流に配置される下流側排気ガスセンサと、
前記上流側排気ガスセンサの出力に基づいて、前記触媒上流の空燃比が目標空燃比となるように燃料噴射量を補正するメインフィードバック手段と、
前記下流側排気ガスセンサの出力に基づいて、前記触媒下流の空燃比が理論空燃比となるように、前記メインフィードバック手段による前記補正に修正を施すサブフィードバック手段とを備え、
前記サブフィードバック手段は、
前記下流側排気ガスセンサがリッチ出力を発している場合には、前記下流側排気ガスセンサの出力とその出力の目標値との出力偏差にリッチ時比例項ゲインを乗じた値を比例項として算出し、前記下流側排気ガスセンサがリーン出力を発している場合には、前記出力偏差にリーン時比例項ゲインを乗じた値を比例項として算出し、かつ、前記リッチ時比例項ゲインを前記リーン時比例項ゲインより大きく設定する比例項算出手段と、
前記出力偏差に積算ゲインを乗じた値を所定の処理サイクル毎に積算する積算処理によって出力偏差積算値を算出し、当該出力偏差積算値に比例する積分項を算出する積分項算出手段とを含み、
前記積分項算出手段は、前記下流側排気ガスセンサがリッチ出力を発している場合に用いる前記積算ゲインを、当該下流側排気ガスセンサがリーン出力を発している場合に用いる前記積算ゲインに比して大きく設定することを特徴とする。
In order to achieve the above object, a second invention provides a catalyst disposed in an exhaust passage of an internal combustion engine,
An upstream exhaust gas sensor disposed upstream of the catalyst;
A downstream side exhaust gas sensor disposed downstream of the catalyst;
Main feedback means for correcting the fuel injection amount based on the output of the upstream side exhaust gas sensor so that the air-fuel ratio upstream of the catalyst becomes the target air-fuel ratio;
Sub-feedback means for correcting the correction by the main feedback means so that the air-fuel ratio downstream of the catalyst becomes the stoichiometric air-fuel ratio based on the output of the downstream exhaust gas sensor,
The sub-feedback means includes
When the downstream exhaust gas sensor emits a rich output, a value obtained by multiplying an output deviation between the output of the downstream exhaust gas sensor and a target value of the output by a rich time proportional term gain is calculated as a proportional term, When the downstream exhaust gas sensor emits a lean output, a value obtained by multiplying the output deviation by a lean time proportional term gain is calculated as a proportional term, and the rich time proportional term gain is calculated as the lean time proportional term. A proportional term calculation means for setting the gain larger than the gain;
Integration term calculation means for calculating an output deviation integrated value by an integration process of integrating a value obtained by multiplying the output deviation by an integration gain every predetermined processing cycle, and calculating an integral term proportional to the output deviation integrated value. ,
The integral term calculation means is configured to increase the integrated gain used when the downstream exhaust gas sensor emits a rich output as compared to the integrated gain used when the downstream exhaust gas sensor emits a lean output. It is characterized by setting.
また、第3の発明は、第1または第2の発明において、前記積分項算出手段は、前記下流側排気ガスセンサがリーン出力を発している場合に用いる前記積算ゲインと当該下流側排気ガスセンサがリッチ出力を発している場合に用いる前記積算ゲインとの比が、前記リーン時比例項ゲインと前記リッチ時比例項ゲインとの比と対応するように前記積算ゲインを設定することを特徴とする。 According to a third aspect of the present invention, in the first or second aspect of the invention, the integral term calculation means is rich in the integrated gain used when the downstream side exhaust gas sensor emits a lean output and the downstream side exhaust gas sensor. The integrated gain is set so that a ratio of the integrated gain used when output is generated corresponds to a ratio of the lean proportional term gain and the rich proportional term gain.
第1の発明によれば、比例項算出手段の作用によって、下流側排気ガスセンサの出力が、リーン出力に比してリッチ出力に長くなるように制御される。また、本発明によれば、積分項算出手段による積算処理を行う際に、下流側排気ガスセンサがリッチ出力を示している場合に算出される出力偏差積算値の処理サイクル毎の変化率に比して、下流側排気ガスセンサがリーン出力を示している場合に算出される出力偏差積算値の処理サイクル毎の変化率が大きくなるように制御される。このため、積分項の値が負の方向に大きく推移するのが抑制される。このため、本発明によれば、制御による意図的な空燃比の偏りがI制御によって打ち消されるのを効果的に抑制しつつ、触媒下流の空燃比を本来意図したリッチ空燃比に精度良く制御することが可能となる。 According to the first aspect of the invention, the output of the downstream side exhaust gas sensor is controlled by the action of the proportional term calculation means so that it becomes longer in rich output than in lean output. Further, according to the present invention, when performing integration processing by the integral term calculation means, the output deviation integrated value calculated when the downstream side exhaust gas sensor indicates a rich output is compared with the rate of change for each processing cycle. Thus, the output deviation integrated value calculated when the downstream side exhaust gas sensor indicates a lean output is controlled so as to increase the rate of change for each processing cycle. For this reason, it is suppressed that the value of the integral term largely changes in the negative direction. Therefore, according to the present invention, the air-fuel ratio downstream of the catalyst is accurately controlled to the originally intended rich air-fuel ratio while effectively suppressing the intentional air-fuel ratio bias caused by the control from being canceled by the I control. It becomes possible.
第2の発明によれば、比例項算出手段の作用によって、下流側排気ガスセンサの出力が、リッチ出力に比してリーン出力に長くなるように制御される。また、本発明によれば、積分項算出手段による積算処理を行う際に、下流側排気ガスセンサがリーン出力を示している場合に算出される出力偏差積算値の処理サイクル毎の変化率に比して、下流側排気ガスセンサがリッチ出力を示している場合に算出される出力偏差積算値の処理サイクル毎の変化率が大きくなるように制御される。このため、積分項の値が正の方向に大きく推移するのが抑制される。このため、本発明によれば、制御による意図的な空燃比の偏りがI制御によって打ち消されるのを効果的に抑制しつつ、触媒下流の空燃比を本来意図したリーン空燃比に精度良く制御することが可能となる。 According to the second aspect of the invention, the output of the downstream side exhaust gas sensor is controlled by the action of the proportional term calculation means so as to be longer to the lean output than the rich output. Further, according to the present invention, when performing integration processing by the integral term calculation means, the output deviation integrated value calculated when the downstream side exhaust gas sensor indicates a lean output is compared with the rate of change for each processing cycle. Thus, the output deviation integrated value calculated when the downstream side exhaust gas sensor indicates a rich output is controlled so as to increase the rate of change for each processing cycle. For this reason, it is suppressed that the value of an integral term changes greatly in the positive direction. Therefore, according to the present invention, the air-fuel ratio downstream of the catalyst is accurately controlled to the originally intended lean air-fuel ratio while effectively suppressing the intentional air-fuel ratio bias caused by the control from being canceled by the I control. It becomes possible.
第3の発明によれば、積分項の値が正または負の一方の方向に大きくずれていくのを阻止することができる。このため、本発明によれば、制御による意図的な空燃比の偏りがI制御によって打ち消されることなく、触媒下流の空燃比を本来意図したリッチまたはリーン空燃比に極めて精度良く制御することが可能となる。 According to the third invention, it is possible to prevent the value of the integral term from deviating greatly in one of the positive and negative directions. For this reason, according to the present invention, it is possible to control the air-fuel ratio downstream of the catalyst to the originally intended rich or lean air-fuel ratio with extremely high accuracy without canceling the intentional air-fuel ratio bias due to the control by the I control. It becomes.
実施の形態1.
[実施の形態1の装置の構成]
図1は、本発明の実施の形態1の空燃比制御装置の構成を説明するための図である。図1に示す通り、本実施形態の装置は、内燃機関の排気通路10に配置された上流触媒(S/C)12および下流触媒(U/F)14を備えている。上流触媒12および下流触媒14は、何れも、CO、HCおよびNOxを同時に浄化することのできる三元触媒である。
[Configuration of Device of Embodiment 1]
FIG. 1 is a diagram for explaining the configuration of an air-fuel ratio control apparatus according to
上流触媒12の上流および下流には、それぞれメイン空燃比センサ16、およびサブO2センサ18が配置されている。メイン空燃比センサ16は、上流触媒12に流入する排気ガスの空燃比A/Fに対してほぼリニアな出力を発するセンサである。一方、サブO2センサ18は、上流触媒12から流出してくる排気ガスが理論空燃比に対してリッチである場合にリッチ出力(例えば0.8V)を発生し、また、その排気ガスがリーンである場合にリーン出力(例えば0.2V)を発生するセンサである。
A main air-
メイン空燃比センサ16の出力、およびサブO2センサ18の出力は、それぞれECU(Electronic Control Unit)20に供給されている。ECU20には、更に、エアフロメータ22、回転数センサ24、および燃料噴射弁26などが接続されている。エアフロメータ22は、内燃機関の吸入空気量Gaを検出するセンサである。回転数センサ24は機関回転数Neに応じた出力を発するセンサである。また、燃料噴射弁26は、内燃機関の吸気ポートに燃料を噴射するための電磁弁である。
The output of the main air-
[実施の形態1における空燃比制御]
図2は、本実施形態の空燃比制御装置において実行される空燃比制御の内容を説明するための制御ブロック図である。尚、図2において、Cat12は、図1に示す上流触媒12に対応している。また、図2におけるA/Fs16、およびVox18は、それぞれ図1に示すメイン空燃比センサ16、およびサブO2センサ18に対応している。また、図2におけるEng30は、図1に示すシステムが組み込まれる内燃機関の本体を意味するものとする。
[Air-fuel ratio control in Embodiment 1]
FIG. 2 is a control block diagram for explaining the contents of the air-fuel ratio control executed in the air-fuel ratio control apparatus of this embodiment. In FIG. 2, Cat12 corresponds to the
本実施形態のシステムにおいて、メイン空燃比センサ16は、内燃機関30から流出し、上流触媒12へ流入する排気ガスの空燃比に対応する出力A/Fs[v]を発生する。この出力A/Fsは、具体的には、上流触媒12に流入する排気ガスの空燃比が大きいほど、つまり、その空燃比がリーンであるほど大きな値となる。
In the system of the present embodiment, the main air-
サブO2センサ18は、上流触媒12から下流触媒14へ向かって流通する排気ガス中の酸素濃度に応じた出力Vox[v]を発生する。サブO2センサ18の出力Vox[v]は、差分器32に供給される。差分器32では、その出力Voxとサブフィードバックの目標電圧Voxrefとの出力偏差Dvox=Voxref−Voxが算出される。そして、サブフィードバックコントローラ34は、上記の出力偏差Dvoxに対する「比例項Dvox・GainP」と、サブO2センサ18の出力変化量Dlvox(=前回の出力Vox(i−1)−今回のVox(i))に対する「微分項Dlvox・GainD」とを算出する。また、サブフィードバックコントローラ34は、上記の出力偏差Dvoxに対する「積分項Sumvox・GainI」を算出する。より具体的には、積分項Sumvox・GainIにおける出力偏差積算値Sumvoxは、今回の出力偏差Dvoxに後述する積算ゲインKgainを乗じた値に、前回の出力偏差積算値Sumvox(i−1)を加えることにより、Sumvox(i)=Sumvox(i−1)+(Dvox・Kgain)として算出される。
The sub O 2 sensor 18 generates an output Vox [v] corresponding to the oxygen concentration in the exhaust gas flowing from the
サブフィードバックコントローラ34は、上記各項の和「Dvox・GainP+Dlvox・GainD+Sumvox・GainI」を、サブフィードバック補正量Vsfb[v]として算出する。このサブフィードバック補正量Vsfbは、加算器36において、メイン空燃比センサ16の出力A/Fsに加算される。
The
図2に示す制御ブロックには、サブフィードバックコントローラ34と加算器36との間にローパスフィルタ38と、積算器40が挿入されている。ローパスフィルタ38は、サブフィードバックコントローラ34により算出される積分項Sumvox・GainIに生ずる変化分を取り出すためのブロックである。また、積算器40は、その変化分を積算してサブフィードバック学習値SFBGとして記憶するためのブロックである。加算器36は、このサブフィードバック学習値SFBGを、出力A/Fsおよびサブフィードバック補正量Vsfbに加えることにより補正電圧値Vfbを算出する。
In the control block shown in FIG. 2, a low-
また、この装置において、サブフィードバックコントローラ34は、ローパスフィルタ38により取り出された成分が積算器40においてサブフィードバック学習値SFBGに取り込まれる際には、そこで取り込まれるのと同じ値を積分項Sumvox・GainIから減ずることとしている。これらの処理によれば、積分項Sumvox・GainI自体は基準の値の近傍に維持しながら、積分項Sumvox・GainIに生ずる増減分を学習値SFBGとして取り出して加算器36に供給することができる。
Further, in this apparatus, when the component extracted by the low-
補正電圧値Vfbは、電圧−空燃比変換器42に供給される。電圧−空燃比変換器42は、電圧−空燃比変換マップを記憶しており、そのマップに従って、補正電圧値Vfbに対応する補正空燃比eabyfを決定する。電圧−空燃比変換器42の処理によれば、より具体的には、補正電圧値Vfbが大きな値であるほど、補正空燃比eabyfは大きな値、つまり、リーンな値に決定される。
The corrected voltage value Vfb is supplied to the voltage-air
ECU20は、上記の如く決定された補正空燃比eabyfを基礎としてメインフィードバック制御を実行する。メインフィードバック制御によれば、具体的には、上述した補正空燃比eabyfと目標空燃比(理論空燃比)との偏差が消滅するように、ベースの燃料噴射量に増減補正が施される。その結果、最終的な燃料噴射量は、補正空燃比eabyfが理論空燃比に変化するように決定されることになる。尚、メインフィードバック制御の内容は、本発明の主要部ではなく、また、既に公知の事項であるため、ここでは、これ以上の説明は省略することとする。以下、出力A/Fsにサブフィードバック補正量Vsfbおよびサブフィードバック学習値SFBGを反映させることによって、メインフィードバック制御の内容を修正することを「サブフィードバック制御」と称することとする。
The
[サブフィードバック補正量Vsfbの特性、およびサブフィードバック学習]
次に、補正電圧値Vfbの特性について、より具体的には、サブフィードバック補正量Vsfbの特性について説明する。補正電圧値Vfbは、上述した通り、メイン空燃比センサ16の出力A/Fsに、サブフィードバック補正量Vsfb=Dvox・GainP+Dlvox・GainD+Sumvox・GainI、およびサブフィードバック学習値SFBGを加えたものである。以下、サブフィードバック補正量Vsfbの右辺各項の特性、およびサブフィードバック学習について具体的に説明する。
[Characteristics of sub feedback correction amount Vsfb and sub feedback learning]
Next, the characteristic of the correction voltage value Vfb, more specifically, the characteristic of the sub feedback correction amount Vsfb will be described. As described above, the correction voltage value Vfb is obtained by adding the sub-feedback correction amount Vsfb = Dvox · GainP + Dlvox · GainD + Sumvox · GainI and the sub-feedback learning value SFBG to the output A / Fs of the main air-
(1)「比例項Dvox・GainP」および「微分項Dlvox・GainD」の特性
ここでは、説明の便宜上、先ず、補正電圧値Vfbが、実現するべき空燃比、すなわち、理論空燃比に比して過大な値であった場合を想定する。
(1) Characteristics of “proportional term Dvox · GainP” and “derivative term Dlvox · GainD” Here, for convenience of explanation, first, the correction voltage value Vfb is compared with the air-fuel ratio to be realized, that is, the stoichiometric air-fuel ratio. Assume that the value is excessive.
電圧−空燃比変換器42は、既述した通り、補正電圧値Vfbに基づいて補正空燃比eabyfを決定する。そして、補正電圧値Vfbが理論空燃比に対して過大な値である場合は、補正空燃比eabyfが理論空燃比に比してリーンな値に決定される。この場合、メインフィードバック制御では、その補正空燃比eabyfを理論空燃比とするための燃料噴射量補正が行われる。その結果、上流触媒12に流れ込む排気ガスの空燃比は、理論空燃比に比してリッチ側に偏った値に制御されることになる。上流触媒12に流れ込む排気ガスの空燃比がリッチ側に偏っている場合は、上流触媒12の下流に流出する排気ガスの空燃比もリッチ側に偏ったものとなる。
The voltage-air-
サブO2センサ18は、上流触媒12から流出してくる排気ガスの空燃比が理論空燃比の近傍で変化する場合に、0.8[v]程度のリッチ側上限値と、0.2[v]程度のリーン側下限値との間で、その出力Voxを敏感に変化させる。このため、上流触媒12に流れ込む排気ガスの空燃比がリッチ側にずれていれば、サブO2センサ18の出力Voxは、そのずれの影響を検知した時点で、リッチ側上限値(0.8[v])に向かって急変する。
When the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing out from the
差分器32では、上述したリッチ側上限値(0.8[v])とリーン側下限値(0.2[v])の中央値(0.5[v])がサブフィードバックの目標電圧Voxrefとして用いられる。このため、差分器32により算出される出力偏差Dvoxは、サブO2センサ18の出力Voxがリッチ側(0.8[v]側)にずれている場合は、負の符号を有する値となる。そして、この場合は、サブフィードバック補正量Vsfbに含まれる比例項Dvox・GainPが、サブO2センサ18の出力Voxのリッチずれ量に比例し、かつ、負の符号を有する値となる。また、同じくVsfbに含まれる微分項Dlvox・GainDが、出力Voxの急変の程度に応じた大きさを有し、かつ、負の符号を有する値となる。
In the
これらの比例項Dvox・GainPおよび微分項Dlvox・GainDは、上記の如く、加算器36においてメイン空燃比センサ16の出力A/Fsに加算されることにより、補正電圧値Vfbの基礎とされる。そして、比例項Dvox・GainPおよび微分項Dlvox・GainDがともに負の値であれば、補正電圧値Vfbは小さな値に修正される。より具体的には、補正電圧値Vfbは、上流触媒12の下流におけるリッチずれが消滅するように、適正な値に減量される。
As described above, the proportional term Dvox · GainP and the differential term Dlvox · GainD are added to the output A / Fs of the main air-
補正電圧値Vfbが上記の如く減量されると、補正空燃比eabyfは、その減量分だけ小さな値とされ、その結果、理論空燃比に対応する値となる。そして、その変更後の補正空燃比eabyfに基づいてメインフィードバック制御が実行されると、上流触媒12に流入する排気ガスの空燃比は、そこから流出する排気ガスの空燃比が理論空燃比となるように、適当にリーン化される。
When the correction voltage value Vfb is reduced as described above, the correction air-fuel ratio eabyf is decreased by the amount corresponding to the decrease, and as a result, becomes a value corresponding to the theoretical air-fuel ratio. When the main feedback control is executed based on the corrected corrected air-fuel ratio eabyf, the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the
上述した説明は、補正電圧値Vfbが、理論空燃比に比して過大である場合を前提としているが、サブフィードバック補正量Vsfbが排気空燃比を理論空燃比の近傍値に修正する機能は、補正電圧値Vfbが理論空燃比に比して過小である場合にも同様に生ずる。すなわち、この場合は、先ず、上流触媒12の下流における排気空燃比がリーンな値に制御される。その影響が上流触媒12の下流に表れると、サブフィードバック補正量Vsfbに含まれる比例項Dvox・GainPおよび微分項Dlvox・GainDは、ともに、そのリーンずれを打ち消す大きさを有し、かつ、正の符号を有する値となる。
The above description is based on the assumption that the correction voltage value Vfb is excessive compared to the stoichiometric air-fuel ratio, but the function for the sub-feedback correction amount Vsfb to correct the exhaust air-fuel ratio to a value close to the stoichiometric air-fuel ratio is The same occurs when the correction voltage value Vfb is too small compared to the stoichiometric air-fuel ratio. That is, in this case, first, the exhaust air-fuel ratio downstream of the
比例項Dvox・GainPおよび微分項Dlvox・GainDがともに正の値であれば、補正電圧値Vfbは、より大きな値に修正される。補正電圧値Vfbが大きな値に修正されると、補正空燃比eabyfも大きな値に変更される。そして、その変更後の補正空燃比eabyfに基づいてメインフィードバック制御が実行されると、上流触媒12に流入する排気ガスの空燃比は、そこから流出する排気ガスの空燃比が理論空燃比となるように、適当にリッチ化される。
If the proportional terms Dvox · GainP and the differential terms Dlvox · GainD are both positive values, the correction voltage value Vfb is corrected to a larger value. When the correction voltage value Vfb is corrected to a large value, the correction air-fuel ratio eabyf is also changed to a large value. When the main feedback control is executed based on the corrected corrected air-fuel ratio eabyf, the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the
以上説明した通り、比例項Dvox・GainPおよび微分項Dlvox・GainDを含むサブフィードバック補正量Vsfbを用いたサブフィードバック制御によれば、上流触媒12の下流における排気空燃比を理論空燃比に一致させることができる。より具体的には、比例項Dvox・GainPによれば、上記の出力偏差Dvoxの大小を直接的に補正電圧値Vfbの修正に反映させることができる。また、微分項Dlvox・GainDによれば、上記の出力変化量Dlvoxの傾向を打ち消す方向に補正電圧値Vfbを修正することができる。
As described above, according to the sub-feedback control using the sub-feedback correction amount Vsfb including the proportional terms Dvox · GainP and the differential terms Dlvox · GainD, the exhaust air-fuel ratio downstream of the
つまり、比例項Dvox・GainPおよび微分項Dlvox・GainDを含むサブフィードバック補正量Vsfbを用いたサブフィードバック制御によれば、上流触媒12の下流における排気空燃比が理論空燃比からずれている場合、およびずれようとした場合に、そのずれを消滅させる方向に、また、その変化を打ち消す方向に、補正電圧値Vfbを迅速に修正することができる。このため、本実施形態のシステムによれば、メインフィードバック制御の実行中において、上流触媒12の下流における空燃比を、精度良く理論空燃比の近傍値に維持することができる。
That is, according to the sub-feedback control using the sub-feedback correction amount Vsfb including the proportional terms Dvox · GainP and the differential terms Dlvox · GainD, when the exhaust air-fuel ratio downstream of the
(2)「積分項Sumvox・GainI」の特性
次に、補正電圧値Vfbの変動中心が理論空燃比に比して過大な方向にシフトしていた場合を想定する。補正電圧値Vfbの変動中心が理論空燃比に対して過大な値にシフトしていた場合は、メインフィードバック制御の機能により、上流触媒12の上流における排気空燃比の変動中心がリッチに偏った値となる。そして、この場合は、上流触媒12の下流における排気空燃比の変動中心も、やはりリッチに偏った値となる。反対に、補正電圧値Vfbが、理論空燃比に比して過小な方向にシフトしている場合は、上流触媒12の下流における排気空燃比の変動中心が、リーンに偏った値となる。
(2) Characteristics of “Integral Term Sumvox · GainI” Next, it is assumed that the fluctuation center of the correction voltage value Vfb is shifted in an excessive direction as compared with the theoretical air-fuel ratio. When the fluctuation center of the correction voltage value Vfb has shifted to an excessive value with respect to the theoretical air-fuel ratio, a value in which the fluctuation center of the exhaust air-fuel ratio upstream of the
このため、上流触媒12から流出してくる排気ガスの空燃比がリッチに偏っている場合は、サブO2センサ18の出力Voxもリッチ側(0.8[v]側)に偏った値となり、一方、その空燃比がリーンに偏っている場合は、その出力Voxもリーン側(0.2[v]側)に偏った値となる。サブフィードバック補正量Vsfbに含まれる積分項Sumvox・GainIは、上記の出力偏差Dvoxに基づく出力偏差積算値Sumvoxに所定の積分項ゲインGainIを乗じたものであるから、上流触媒12の下流における排気空燃比の変動中心(以下、「下流空燃比変動中心」と称す)がリッチ側に偏っている場合には負の値となり、一方、その下流空燃比変動中心がリーン側に偏っている場合には正の値となる。そして、積分項Sumvox・GainIの絶対値は、その下流空燃比変動中心の理論空燃比からのずれ量に対応した値となる。
For this reason, when the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing out from the
(下流空燃比変動中心にリッチずれが生じている場合)
サブフィードバック補正量Vsfbに含まれる積分項Sumvox・GainIは、加算器36においてメイン空燃比センサ16の出力A/Fsに加算されて補正電圧値Vfbの基礎とされる。そして、下流空燃比変動中心がリッチ側に偏っており、積分項Sumvox・GainIが負の値を示している場合は、補正電圧値Vfbが小さな値に修正される。より具体的には、この場合、補正電圧値Vfbは、下流空燃比変動中心のリッチずれが消滅するように適正に減量される。
(When there is a rich shift at the downstream air-fuel ratio fluctuation center)
The integral term Sumvox · GainI included in the sub-feedback correction amount Vsfb is added to the output A / Fs of the main air-
補正電圧値Vfbが上記の如く減量されると、補正空燃比eabyfは、その減量分だけ小さな値とされる(リッチ化される)。そして、その変更後の補正空燃比eabyfに基づいてメインフィードバック制御が実行されることにより、上流触媒12に流入する排気ガスの空燃比がリーン方向に修正される。上流触媒12に流れ込む排気ガスの空燃比がリーン方向に修正されると、上流触媒12から流出する排気ガスの空燃比も当然にリーン方向にシフトする。その結果、下流空燃比変動中心のリッチずれが解消される。
When the correction voltage value Vfb is reduced as described above, the correction air-fuel ratio eabyf is decreased (enriched) by the amount corresponding to the decrease. Then, the main feedback control is executed based on the corrected corrected air-fuel ratio eabyf, whereby the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the
(下流空燃比変動中心にリーンずれが生じている場合)
一方、下流空燃比変動中心にリーンずれが生じており、その結果、積分項Sumvox・GainIが正の値を示している場合は、加算器36において、補正電圧値Vfbが大きな値に修正される。つまり、補正電圧値Vfbが、下流空燃比変動中心のリーンずれが消滅する程度に、適度に増量される。補正電圧値Vfbが上記の如く増量されると、補正空燃比eabyfは、その増量分だけ大きな値とされる(リーン化される)。そして、その変更後の補正空燃比eabyfに基づいてメインフィードバック制御が実行されると、上流触媒12に流入する排気ガスの空燃比がリッチ方向の修正され、その結果、下流空燃比変動中心のリーンずれが解消される。
(When lean deviation occurs at the center of downstream air-fuel ratio fluctuation)
On the other hand, when the lean deviation occurs at the center of the downstream air-fuel ratio fluctuation, and as a result, the integral term Sumvox · GainI shows a positive value, the
(「積分項Sumvox・GainI」を用いる効果)
サブO2センサ18の出力Voxを基礎とする積分項Sumvox・GainIは、サブO2センサ18の出力Voxが瞬間値としてどのような値を示しているかによらず、上流触媒12の下流における排気空燃比が、理論空燃比に対してどのような偏りを有しているかを表している。このため、積分項Sumvox・GainIを含むサブフィードバック補正量Vsfbを用いたサブフィードバック制御によれば、上流触媒12から流出してくる排気ガスの瞬間的な空燃比に影響されることなく、その空燃比の変動中心を理論空燃比に収束させるための補正を実現することができる。
(Effects of using the integral term Sumvox / GainI)
Integral term Sumvox · GainI that the output Vox of the sub O 2 sensor 18 and the underlying, regardless of whether the output Vox of the sub O 2 sensor 18 indicates any value as the instantaneous value, the exhaust gas in the downstream of the
(3)サブフィードバック学習の説明
以上説明したサブフィードバック補正量Vsfbは、上流触媒12の下流における排気空燃比をストイキとするための上流触媒12に流入する排気ガスの空燃比と、現実の上流空燃比とのずれに対応する値である。そして、サブフィードバック補正量Vsfbに含まれる積分項Sumvox・GainIの平均値は、空燃比制御に内在している恒常的なずれ(内燃機関30の個体差や経時変化に起因するずれ)に対応している。
(3) Explanation of Sub-Feedback Learning The sub-feedback correction amount Vsfb described above is based on the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the
積分項Sumvox・GainIのうち、その平均値をサブフィードバック学習値SFBGに移し替えることとすれば、システムに内在している恒常的なずれはサブフィードバック学習値SFBGにより相殺することができる。この場合、積分項Sumvox・GainIの役割は、種々の原因により生ずる一時的なずれを吸収することのみとなる。積分項Sumvox・GainIが、システム内の恒常的なずれの吸収をも担うものである場合は、その収束に長い時間が必要となる。これに対して、その役割が一時的なずれの吸収のみであれば、その収束に要する時間を十分に短縮することができる。このため、積分項Sumvox・GainIの一部をサブフィードバック学習値SFBGに移し替えることは、制御の収束時間を短縮するうえで極めて有用である。 If the average value of the integral terms Sumvox · GainI is transferred to the sub-feedback learning value SFBG, the permanent deviation inherent in the system can be canceled by the sub-feedback learning value SFBG. In this case, the role of the integral term Sumvox · GainI is only to absorb temporary deviations caused by various causes. If the integral term Sumvox · GainI is also responsible for the absorption of constant deviations in the system, it takes a long time to converge. On the other hand, if the role is only to absorb temporary deviation, the time required for the convergence can be sufficiently shortened. For this reason, transferring a part of the integral term Sumvox · GainI to the sub-feedback learning value SFBG is extremely useful for shortening the control convergence time.
[実施の形態1の特徴]
次に、図3および図4を参照して、本発明の実施の形態1の特徴について説明する。
内燃機関30では、運転状態や触媒の特性等に応じて、上流触媒12の下流に流出してくる排気ガスの空燃比を、意図的に理論空燃比に対してリッチ側或いはリーン側に少しだけ偏った空燃比に制御する、すなわち、サブO2センサ18の出力をリッチ側或いはリーン側に少しだけ偏った出力に制御することが望ましい場合がある。以下、本明細書中では、理論空燃比に対してリッチ側に偏った空燃比に制御することを、「リッチ寄せ」と称し、同様にリッチ側に偏った空燃比に制御することを、「リーン寄せ」と称することがある。ここでは、リッチ寄せを例にとって説明を進めるものとする。
[Features of Embodiment 1]
Next, features of the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 3 and FIG.
In the
(従来のリッチ寄せ制御)
先ず、図3を参照して、従来の空燃比制御装置で行われているリッチ寄せの手法、およびその手法がもたらす弊害について説明する。尚、ここでいう従来の空燃比制御装置では、上述した本実施形態の装置と同様に、P制御およびI制御を含むサブフィードバック制御が行われているものとする。図3(A)は、サブO2センサ18の出力Voxの波形を示し、図3(B)は、図3(A)のサブO2センサ18の出力voxに対応した積分値、すなわち、積分項Sumvox・GainIの波形を示している。
(Conventional rich shift control)
First, with reference to FIG. 3, a rich approach technique performed in a conventional air-fuel ratio control apparatus and adverse effects caused by the technique will be described. In the conventional air-fuel ratio control device here, it is assumed that sub-feedback control including P control and I control is performed as in the above-described device of the present embodiment. 3A shows a waveform of the output Vox of the sub O 2 sensor 18, and FIG. 3B shows an integrated value corresponding to the output vox of the sub O 2 sensor 18 of FIG. The waveform of the term Sumvox · GainI is shown.
上記従来の装置は、サブフィードバック補正量Vsfbに含まれる比例項ゲインGainPをリッチ側とリーン側とで異なるものに設定することで、狙いのリッチ寄せ制御を行うこととしている。図3(A)は、比例項ゲインGainPがそのようなゲインに設定されることにより、サブO2出力Voxがリーン側に比してリッチ側により長く維持されている様子を示している。より具体的には、上記従来の手法では、サブO2センサ18がリッチ出力を発している場合に用いるリッチ時比例項ゲインGainPrに比して、サブO2センサ18がリーン出力を発している場合に用いるリーン時比例項ゲインGainPlを大きく設定している。このような設定によれば、サブO2出力Voxがリーン出力を示している場合に、P制御がそのリーンずれを打ち消す作用に対して、サブO2出力Voxがリッチ出力を示している場合に、P制御がそのリッチずれを打ち消す作用を弱くすることができる。従って、上記従来の手法によれば、図3(A)に示すように、サブO2出力Voxは、リーン側に比してリッチ側により長く維持されることとなる。 The above-described conventional apparatus performs targeted rich shift control by setting the proportional term gain GainP included in the sub feedback correction amount Vsfb to be different between the rich side and the lean side. FIG. 3A shows a state in which the sub O 2 output Vox is maintained on the rich side longer than the lean side by setting the proportional term gain GainP to such a gain. More specifically, in the above conventional technique, compared to rich when the proportional term gain GainPr used when the sub-O 2 sensor 18 is emitting a rich output, the sub-O 2 sensor 18 is emitting a lean output The lean-time proportional term gain GainPl used in this case is set large. According to such a setting, when the sub O 2 output Vox shows a lean output, when the sub O 2 output Vox shows a rich output in contrast to the effect that the P control cancels the lean deviation, , P control can weaken the effect of canceling the rich shift. Therefore, according to the conventional method, as shown in FIG. 3A, the sub O 2 output Vox is maintained longer on the rich side than on the lean side.
上記従来の装置では、上記の如く、P制御に加え、I制御を含むサブフィードバック制御が行われている。このため、サブO2出力Voxがリーン側に比してリッチ側により長く維持された場合に、サブフィードバック補正量Vsfbに含まれる積分項Sumvox・GainIにおいて、出力偏差Dvoxが処理サイクル毎に単純に積算されていくと、出力偏差積算値Sumvoxの波形、すなわち、その出力偏差積算値Sumvoxに一定の積分項ゲインGainIを乗じた積分項Sumvox・GainIの波形は、図3(B)に示すような曲線のようになる。これは、サブO2出力Voxがリーン出力を発している場合には、出力偏差Dvoxが正であるため、出力偏差積算値Sumvoxが増加傾向となり、一方、サブO2出力Voxがリッチ出力を発している場合には、出力偏差Dvoxが負であるため、出力偏差積算値Sumvoxが減少傾向となることに起因する。 In the conventional apparatus, as described above, sub-feedback control including I control is performed in addition to P control. Therefore, when the sub O 2 output Vox is maintained longer on the rich side than on the lean side, the output deviation Dvox is simply calculated for each processing cycle in the integral term Sumvox · GainI included in the sub feedback correction amount Vsfb. When integrated, the waveform of the output deviation integrated value Sumvox, that is, the waveform of the integral term Sumvox · GainI obtained by multiplying the output deviation integrated value Sumvox by a certain integral term gain GainI is as shown in FIG. It looks like a curve. This is because when the sub O 2 output Vox is producing a lean output, the output deviation Dvox is positive, so the output deviation integrated value Sumvox tends to increase, while the sub O 2 output Vox produces a rich output. This is because the output deviation integrated value Sumvox tends to decrease because the output deviation Dvox is negative.
上記のように、サブO2出力Voxがリーン側に比してリッチ側により長く維持されると、図3(B)に示すように、積分項Sumvox・GainIの値が負の方向に大きく推移してしまい、その結果、積分項Sumvox・GainIとしては、リーン補正を強く促すこととなる。つまり、上記従来の手法によれば、比例項ゲインGainPをリッチ側とリーン側と異ならせることで、過渡的には、I制御に比して応答速度の速いP制御のゲイン変更によってリッチ寄せを実現できるが、出力偏差Dvoxが積分項Sumvox・GainIに蓄積されるため、定常的には、I制御の作用によってP制御の作用によるリッチ寄せが打ち消されてしまう。また、従来の装置が本実施形態の装置のようなサブフィードバック学習処理を行っている場合には、図3(B)に示すように、大きく負の方向に推移した積分項Sumvox・GainIの値が結果的に学習値SFBGに取り込まれる(リーン補正として学習される)ことによって、サブフィードバック制御が停止している際に、却ってリーン寄せに制御されてしまうことが起こり得る。 As described above, when the sub O 2 output Vox is maintained longer on the rich side than on the lean side, as shown in FIG. 3B, the value of the integral term Sumvox · GainI changes greatly in the negative direction. As a result, lean correction is strongly promoted as the integral term Sumvox · GainI. In other words, according to the conventional method described above, by making the proportional term gain GainP different between the rich side and the lean side, the rich adjustment is made transiently by changing the gain of the P control, which has a faster response speed than the I control. Although it can be realized, the output deviation Dvox is accumulated in the integral term Sumvox · GainI, and therefore, the rich approach due to the action of the P control is canceled by the action of the I control. When the conventional apparatus performs the sub-feedback learning process as in the apparatus of the present embodiment, as shown in FIG. 3B, the value of the integral term Sumvox · GainI that has greatly shifted in the negative direction As a result, when the sub-feedback control is stopped, the lean value may be controlled instead.
尚、従来の手法によってリッチ寄せが行われた場合には、上記の如く、I制御の作用によってリッチ寄せが打ち消されるようにサブO2出力Voxが修正される。このため、積分項Sumvox・GainIが負の方向に推移していく状況下において、サブO2出力Voxは、現実には、リッチに維持される時間(以下、「リッチ維持時間」と称する)とリーンに維持される時間(以下、「リーン維持時間」と称する)との比が図3(A)に示すように一定の間隔のままで反転を繰り返すことはなく、やがてはリッチ維持時間とリーン維持時間とが等しくなるように制御されることとなる。しかし、ここでは、従来の手法によるリッチ寄せが行われた場合の積分項Sumvox・GainIが示す変化を分かり易く説明するために、図3(A)では、リッチ維持時間とリーン維持時間との比が一定のままで推移するように図示している。 When rich gathering is performed by the conventional method, as described above, the sub O 2 output Vox is corrected so that the rich gathering is canceled by the action of the I control. For this reason, in a situation where the integral term Sumvox · GainI changes in the negative direction, the sub-O 2 output Vox is actually a time during which the sub-O 2 output Vox is maintained rich (hereinafter referred to as “rich maintenance time”). As shown in FIG. 3A, the ratio of the time maintained in lean (hereinafter referred to as “lean maintenance time”) does not repeat reversal at a constant interval, and eventually the rich maintenance time and lean The maintenance time is controlled to be equal. However, here, in order to easily explain the change indicated by the integral term Sumvox · GainI when the rich approach is performed by the conventional method, in FIG. 3A, the ratio between the rich maintenance time and the lean maintenance time is shown. Is shown to remain constant.
(本実施形態のリッチ寄せ制御)
図4は、本実施形態で用いられるリッチ寄せ制御による効果を説明するための図である。より具体的には、図4(A)は、サブO2センサ18の出力Voxの波形を示し、図4(B)は、図4(A)のサブO2センサ18の出力voxに対応した積分値、すなわち、積分項Sumvox・GainIの波形を示している。本実施形態で用いられるリッチ寄せ制御の手法においても、サブフィードバック補正量Vsfbに含まれる比例項ゲインGainPを、リッチ時比例項ゲインGainPr<リーン時比例項ゲインGainPlが満たされるように設定することで、リッチ寄せ制御を行うものとしている。
(Rich adjustment control of this embodiment)
FIG. 4 is a diagram for explaining the effect of the rich shift control used in the present embodiment. More specifically, FIG. 4A shows the waveform of the output Vox of the sub O 2 sensor 18, and FIG. 4B corresponds to the output vox of the sub O 2 sensor 18 of FIG. The waveform of the integral value, that is, the integral term Sumvox · GainI is shown. Also in the rich shift control method used in the present embodiment, the proportional term gain GainP included in the sub feedback correction amount Vsfb is set so that the rich time proportional term gain GainPr <the lean time proportional term gain GainPl is satisfied. In this case, the rich shift control is performed.
このようなリッチ寄せ制御が実行されている際に、上述した従来の手法のように、サブO2出力Voxがリッチ出力を示しているかリーン出力を示しているかに関わらず、処理サイクル毎の出力偏差Dvox(i)を同じ重みで単純に前回の出力偏差積算値Sumvox(i−1)に積算することとすると、リッチ維持時間とリーン維持時間とが異なるため、積分項Sumvox・GainIが負の値に大きくずれてしまう(図3(B)参照)。そこで、本実施形態の手法では、リッチ寄せ制御時に出力偏差積分値Sumvoxが負の値に大きく推移するのを阻止すべく、出力偏差積算値Sumvoxの積算処理を行う際に、サブO2出力Voxがリッチ出力を示している場合に算出する出力偏差積算値Sumvoxの処理サイクル毎の変化率に対して、サブO2出力Voxがリーン出力を示している場合に算出する出力偏差積算値Sumvoxの処理サイクル毎の変化率を大きくさせることとした。以下、その手法を具体的に説明する。 When such rich shift control is executed, the output for each processing cycle is performed regardless of whether the sub O 2 output Vox indicates rich output or lean output as in the conventional method described above. If the deviation Dvox (i) is simply added to the previous output deviation integrated value Sumvox (i−1) with the same weight, the integral term Sumvox · GainI is negative because the rich maintenance time differs from the lean maintenance time. The value is greatly shifted (see FIG. 3B). Therefore, in the method of the present embodiment, the sub-O 2 output Vox is calculated when performing the integration process of the output deviation integrated value Sumvox in order to prevent the output deviation integrated value Sumvox from greatly changing to a negative value during the rich shift control. Output deviation integrated value Sumvox calculated when sub-O 2 output Vox indicates lean output with respect to the rate of change for each processing cycle of output deviation integrated value Sumvox calculated when indicates rich output The rate of change for each cycle was increased. The method will be specifically described below.
既述した通り、本実施形態では、出力偏差積算値Sumvoxを、Sumvox=Sumvox(i−1)+Dvox・Kgainとして、出力偏差Dvoxを単純に積算するのではなく、以下のように設定された積算ゲインKgainを出力偏差Dvoxに乗ずることとしている。この積算ゲインKgainは、図4(B)における積分項Sumvox・GainIの曲線の傾き(すなわち、出力偏差積算値Sumvoxの変化率)を支配する因子である。 As described above, in this embodiment, the output deviation integrated value Sumvox is set as Sumvox = Sumvox (i−1) + Dvox · Kgain, and the output deviation Dvox is not simply integrated, but the integration set as follows: The gain Kgain is multiplied by the output deviation Dvox. This integrated gain Kgain is a factor governing the slope of the curve of the integral term Sumvox · GainI in FIG. 4B (that is, the rate of change of the output deviation integrated value Sumvox).
そこで、本実施形態では、積算ゲインKgainの値を、サブO2出力Voxがリッチ出力を示している場合に用いる積算ゲインKgainより、サブO2出力Voxがリーン出力を示している場合に用いる積算ゲインKgainを大きく設定することとした。このような設定によれば、サブO2出力Voxがリッチ出力を示している場合に算出される出力偏差積算値Sumvoxの処理サイクル毎の変化率に比して、サブO2出力Voxがリーン出力を示している場合に算出される出力偏差積算値Sumvoxの処理サイクル毎の変化率を大きくすることができ、積分項Sumvox・GainIが負の方向に大きく推移するのを抑制することができる。更に、本実施形態では、積分項Sumvox・GainIが一方向(ここでは、リッチ寄せなので負の方向)にずれるのを確実に阻止すべく、積算ゲインKgainを次のように設定している。 Therefore, in this embodiment, the value of the integrated gain Kgain is set to the integrated gain used when the sub O 2 output Vox shows a lean output from the integrated gain Kgain used when the sub O 2 output Vox shows a rich output. The gain Kgain was set large. According to such a setting, the sub O 2 output Vox is lean output compared to the rate of change of the output deviation integrated value Sumvox calculated for each processing cycle when the sub O 2 output Vox indicates rich output. , The rate of change of the output deviation integrated value Sumvox calculated for each processing cycle can be increased, and the integral term Sumvox · GainI can be prevented from greatly changing in the negative direction. Furthermore, in this embodiment, the integrated gain Kgain is set as follows in order to surely prevent the integral term Sumvox · GainI from shifting in one direction (here, the negative direction because it is rich).
比例項ゲインGainPが、上記の如く、リッチ時比例項ゲインGainPr<リーン時比例項ゲインGainPlとなるように設定されていると、サブO2出力Voxにリッチずれが生じている場合には、リーンずれが生じている場合に比して、そのずれがより緩やかに打ち消される。つまり、このような比例項ゲインGainPの作用によって、図4(A)に示すように、リッチ維持時間は、リーン維持時間より長くなる。従って、リッチ維持時間とリーン維持時間との比は、以下の(1)式に示すように、リーン時比例項ゲインGainPlとリッチ時比例項ゲインGainPrとの比として置き換えて表現することができる。
リッチ維持時間:リーン維持時間=GainPl:GainPr ・・・(1)
As described above, when the proportional term gain GainP is set so that the rich proportional term gain GainPr <the lean proportional term gain GainPl, if the sub O 2 output Vox has a rich shift, the lean The shift is canceled more slowly than when the shift occurs. That is, due to the action of the proportional term gain GainP, the rich maintenance time becomes longer than the lean maintenance time as shown in FIG. Therefore, the ratio between the rich maintenance time and the lean maintenance time can be expressed as a ratio of the lean time proportional term gain GainPl and the rich time proportional term gain GainPr as shown in the following equation (1).
Rich maintenance time: Lean maintenance time = GainPl: GainPr (1)
積算ゲインKgainは、上記の如く、図4(B)における積分項Sumvox・GainIの曲線の傾きを支配する因子である。このため、積算ゲインKgainに、上記(1)式の関係に設定されたリッチ維持時間およびリーン維持時間をそれぞれ乗ずることとすると、それらの積は、リッチ維持時間中の出力偏差積算値Sumvoxの変化量とリーン維持時間中の出力偏差積算値Sumvoxの変化量との比を意味するものとなる。 As described above, the integrated gain Kgain is a factor that governs the slope of the curve of the integral term Sumvox · GainI in FIG. Therefore, if the accumulated gain Kgain is multiplied by the rich maintenance time and the lean maintenance time set in the relationship of the above equation (1), the product of these changes is the change in the output deviation integrated value Sumvox during the rich maintenance time. This means the ratio between the amount and the change amount of the output deviation integrated value Sumvox during the lean maintenance time.
そこで、本実施形態では、リッチ出力の場合に用いる積算ゲインKgainとリーン出力の場合に用いる積算ゲインKgainとの比を、以下の(2)式に示すように、リッチ維持時間とリーン維持時間との比(GainPl:GainPr)に対して逆数の関係となる比に設定している。
Kgain(リッチ):Kgain(リーン)=(1/GainPl):(1/GainPr)
=GainPr:GainPl ・・・(2)
Therefore, in this embodiment, the ratio between the accumulated gain Kgain used in the case of rich output and the accumulated gain Kgain used in the case of lean output is expressed by the following formula (2): rich maintenance time and lean maintenance time The ratio is set to a reciprocal relationship with respect to the ratio (GainPl: GainPr).
Kgain (rich): Kgain (lean) = (1 / GainP l) :( 1 / GainP r)
= GainP r : GainP l (2)
上記(2)式により定められた積算ゲインKgainによれば、リッチ維持時間中の出力偏差積算値Sumvoxの変化量とリーン維持時間中の出力偏差積算値Sumvoxの変化量とを一致させることができる。つまり、この積算ゲインKgainの設定によれば、ある一定の振幅で、積分項Sumvox・GainIの値が図4(B)に示すように正負の間で変動することとなり、積分項Sumvox・GainIの値が負の方向に大きくずれていくのを確実に阻止することができる。また、この際、積算の初期段階において、出力偏差積算値Sumvoxの変動中心がゼロに対してずれていることがあっても、その変動中心のずれはサブフィードバック学習値SFBGに取り込まれることとなる。その結果、積分項Sumvox・GainIの値は、定常的には、確実にゼロに収束される。このため、本実施形態のリッチ寄せ制御の手法によれば、I制御の作用によって打ち消されることなく、P制御によるリッチ寄せを実現することができる。 According to the integrated gain Kgain defined by the above equation (2), the change amount of the output deviation integrated value Sumvox during the rich maintenance time can be matched with the change amount of the output deviation integrated value Sumvox during the lean maintenance time. . That is, according to the setting of the integrated gain Kgain, the value of the integral term Sumvox · GainI varies between positive and negative as shown in FIG. 4B with a certain amplitude, and the integral term Sumvox · GainI It is possible to reliably prevent the value from deviating greatly in the negative direction. At this time, even if the fluctuation center of the output deviation integrated value Sumvox is deviated from zero in the initial stage of accumulation, the deviation of the fluctuation center is taken into the sub-feedback learning value SFBG. . As a result, the value of the integral term Sumvox · GainI is surely converged to zero. For this reason, according to the rich approach control method of the present embodiment, it is possible to realize the rich approach by the P control without being canceled by the action of the I control.
[実施の形態1における具体的処理]
図5は、上記の機能を実現するべく、本実施形態においてECU20が実行するルーチンのフローチャートである。尚、本ルーチンは、例えば、一定のクランク毎などの所定の処理サイクル毎に周期的に実行されるものである。図5に示すルーチンでは、先ず、サブO2センサ18の出力偏差Dvoxが算出される(ステップ100)。出力偏差Dvoxは、サブフィードバックの目標電圧VoxrefからサブO2センサ18の出力Voxを減じることによりDvox=Voxref−Voxとして算出される。
[Specific Processing in Embodiment 1]
FIG. 5 is a flowchart of a routine executed by the
次に、サブO2センサ18の出力変化量Dlvoxが算出される(ステップ102)。出力変化量Dlvoxは、前回の処理サイクルの出力Vox(i−1)から今回の処理サイクルの出力Vox(i)を減ずることによりDlvox=Vox(i−1)−Vox(i)として算出される。 Next, the output change amount Dlvox of the sub O 2 sensor 18 is calculated (step 102). The output change amount Dlvox is calculated as Dlvox = Vox (i−1) −Vox (i) by subtracting the output Vox (i) of the current processing cycle from the output Vox (i−1) of the previous processing cycle. .
次に、サブフィードバック補正量Vsfbに含まれる比例項(P項)ゲインGainP、すなわち、リッチ時比例項ゲインGainPrおよびリーン時比例項ゲインGainPlが読み込まれる(ステップ104)。ECU20は、上述したリッチ寄せを可能とするため、リッチ時比例項ゲインGainPr<リーン時比例項ゲインGainPlとなるように設定されたゲインを記憶している。次いで、サブフィードバック補正量Vsfbに含まれる積分項(I項)ゲインGainIの読み込み(ステップ106)、微分項(D項)ゲインGainDの読み込み(ステップ108)がそれぞれ実行される。
Next, the proportional term (P term) gain GainP included in the sub feedback correction amount Vsfb, that is, the rich time proportional term gain GainPr and the lean time proportional term gain GainPl are read (step 104). The
次に、リーン出力中(目標電圧Voxref>出力Vox)か否かが判別される(ステップ110)。その結果、目標電圧Voxref>出力Voxが成立しない、すなわち、サブO2センサ18がリッチ出力を発していると判断された場合には、今回の処理サイクルで用いる積算ゲイン(P項ゲイン比率)Kgainが算出される(ステップ112)。ECU20は、上記(2)式の関係を満たすように設定された積算ゲインKgainを記憶している。すなわち、本ステップ112では、ECU20が記憶している積算ゲインKgainを参照し、サブO2センサ18がリッチ出力を発している場合に用いる積算ゲインKgainとして、Kgain=1.0に設定される。次いで、上記ステップ110の処理により、サブO2センサ18がリッチ出力を発していると判断された場合には、比例項ゲインGainPとしてリッチ時比例項ゲインGainPrが選択される(ステップ114)。
Next, it is determined whether or not lean output is in progress (target voltage Voxref> output Vox) (step 110). As a result, when it is determined that the target voltage Voxref> the output Vox is not satisfied, that is, the sub O 2 sensor 18 is generating a rich output, the integrated gain (P-term gain ratio) Kgain used in the current processing cycle. Is calculated (step 112). The
一方、上記ステップ110において、目標電圧Voxref>出力Voxが成立する、すなわち、サブO2センサ18がリーン出力を発していると判断された場合には、今回の処理サイクルで用いる積算ゲインKgainが、上記(2)式の関係に従って、Kgain=(GainPl/GainPr)として算出される(ステップ116)。次いで、上記ステップ110の処理により、サブO2センサ18がリーン出力を発していると判断された場合には、比例項ゲインGainPとしてリーン時比例項ゲインGainPlが選択される(ステップ118)。
On the other hand, if it is determined in
次に、出力偏差Dvoxの積算処理が実行される(ステップ120)。具体的には、この積算処理によって、出力偏差積算値Sumvoxが、Sumvox=Sumvox(i−1)+(Dvox・Kgain)として算出される。次いで、以上の各処理により得られた要素を用いてサブフィードバック補正量Vsfbが算出される(ステップ122)。サブフィードバック補正量Vsfbは、比例項、積分項、および微分項の和として、すなわち、Vsfb=(Dvox・GainP)+(Sumvox・GainI)+(Dlvox・GainD)として算出される。 Next, an integration process of the output deviation Dvox is executed (step 120). Specifically, by this integration process, the output deviation integrated value Sumvox is calculated as Sumvox = Sumvox (i−1) + (Dvox · Kgain). Next, the sub feedback correction amount Vsfb is calculated using the elements obtained by the above processes (step 122). The sub feedback correction amount Vsfb is calculated as the sum of a proportional term, an integral term, and a differential term, that is, Vsfb = (Dvox · GainP) + (Sumvox · GainI) + (Dlvox · GainD).
次に、上記ステップ122において算出されたサブフィードバック補正量Vsfbに基づいて、サブフィードバック学習処理が実行される(ステップ124)。具体的には、サブフィードバック学習処理では、上記ステップ122において算出された積分項Sumvox・GainIのローパス値を算出する処理が行われ、これにより、積分項Sumvox・GainIに生じた変化分が抽出される。そして、抽出されたローパス値(積分項Sumvox・GainIの変化分)を積算した値によって学習値SFBGを更新する処理、つまり、積分項Sumvox・GainIの定常的な値がSFBGに取り込まれ、その取り込まれた値だけ積分項Sumvox・GainIから減算または加算される。
Next, the sub-feedback learning process is executed based on the sub-feedback correction amount Vsfb calculated in step 122 (step 124). Specifically, in the sub-feedback learning process, a process of calculating the low-pass value of the integral term Sumvox · GainI calculated in the
以上の処理によれば、P制御によるリッチ寄せがI制御によって打ち消されることなく、上流触媒12の下流の空燃比を、本来意図したリッチ空燃比に極めて精度良く制御することが可能となる。また、以上の処理は、リッチ寄せの場合を示しているが、リーン寄せは、リッチ時比例項ゲインGainPr>リーン時比例項ゲインGainPlと設定する点を除き、上述したリッチ寄せと同様の手法により実現することができる。
According to the above processing, it is possible to control the air-fuel ratio downstream of the
ところで、上述した実施の形態1においては、上流触媒12の上流に配置されるセンサが空燃比センサとされ、また、上流触媒12の下流に配置されるセンサがO2センサとされているが、本発明において用いうるセンサは、これらの組み合わせに限定されるものではない。すなわち、それらのセンサは、何れも、空燃比センサ、O2センサ、NOxセンサ、HCセンサなど、フィードバック制御の基礎として排気ガスの特性を検出するセンサであれば、如何なるセンサであってもよい。また、上述した実施の形態1では、PID制御によるサブフィードバック制御を行うこととしているが、本発明はPI制御によるサブフィードバック制御においても当然に適用可能である。
Incidentally, in the first embodiment described above, the sensor disposed upstream of the
尚、上述した実施の形態1においては、上流触媒12が前記第1の発明における「触媒」に、メイン空燃比センサ16が前記第1の発明における「上流側排気ガスセンサ」に、サブO2センサ18が前記第1の発明における「下流側排気ガスセンサ」に、それぞれ相当している。そして、ECU20が出力A/Fs、サブフィードバック補正量Vsfb、およびサブフィードバック学習値SFBGを基礎として算出した補正電圧値Vfbから得た補正空燃比eabyfを基礎としてメインフィードバック制御を実行することにより前記第1の発明における「メインフィードバック手段」が、ECU20が図5に示すルーチンの処理を実行することにより前記第1の発明における「サブフィードバック手段」が、ECU20が上記ステップ100、104、110〜114、および122の処理を実行することにより前記第1の発明における「比例項算出手段」が、ECU20が上記ステップ100、106、110〜122の処理を実行することにより前記第1の発明における「積分項算出手段」が、それぞれ実現されている。
In the first embodiment described above, the
10 排気通路
12 上流触媒
16 メイン空燃比センサ
18 サブO2センサ
20 ECU(Electronic Control Unit)
30 内燃機関
32 差分器
34 サブフィードバックコントローラ
36 加算器
38 ローパスフィルタ
40 積算器
Vfb 補正電圧値
A/Fs メイン空燃比センサの出力
Vsfb サブフィードバック補正量
SFBG サブフィードバック学習値
Vox サブO2センサの出力
Voxref サブフィードバックの目標電圧
Dvox 出力偏差
Dlvox 出力変化量
Dvox・GainP サブO2センサの出力を基礎とする比例項
Dlvox・GainD サブO2センサの出力を基礎とする微分項
Sumvox・GainI サブO2センサの出力を基礎とする積分項
Sumvox 出力偏差積算値
Kgain 積算ゲイン
GainPr リッチ時比例項ゲイン
GainPl リーン時比例項ゲイン
10
30
Vfb correction voltage value
Output of A / Fs main air-fuel ratio sensor
Vsfb Sub feedback correction amount
SFBG sub feedback learning value
Vox sub O 2 sensor output
Voxref Sub feedback target voltage
Dvox output deviation
Dlvox output change
Proportional term based on output of Dvox / GainP sub-O 2 sensor
Dlvox · GainD Sub O 2 sensor based differential term
Integral term based on output of Sumvox / GainI sub-O 2 sensor
Sumvox output deviation integrated value
Kgain Integrated gain
GainPr Rich-time proportional term gain
GainPl Lean time proportional term gain
Claims (3)
前記触媒の上流に配置される上流側排気ガスセンサと、
前記触媒の下流に配置される下流側排気ガスセンサと、
前記上流側排気ガスセンサの出力に基づいて、前記触媒上流の空燃比が目標空燃比となるように燃料噴射量を補正するメインフィードバック手段と、
前記下流側排気ガスセンサの出力に基づいて、前記触媒下流の空燃比が理論空燃比となるように、前記メインフィードバック手段による前記補正に修正を施すサブフィードバック手段とを備え、
前記サブフィードバック手段は、
前記下流側排気ガスセンサがリッチ出力を発している場合には、前記下流側排気ガスセンサの出力とその出力の目標値との出力偏差にリッチ時比例項ゲインを乗じた値を比例項として算出し、前記下流側排気ガスセンサがリーン出力を発している場合には、前記出力偏差にリーン時比例項ゲインを乗じた値を比例項として算出し、かつ、前記リーン時比例項ゲインを前記リッチ時比例項ゲインより大きく設定する比例項算出手段と、
前記出力偏差に積算ゲインを乗じた値を所定の処理サイクル毎に積算する積算処理によって出力偏差積算値を算出し、当該出力偏差積算値に比例する積分項を算出する積分項算出手段とを含み、
前記積分項算出手段は、前記下流側排気ガスセンサがリーン出力を発している場合に用いるリーン時積算ゲインを、当該下流側排気ガスセンサがリッチ出力を発している場合に用いるリッチ時積算ゲインに比して大きく設定し、かつ、前記リッチ時積算ゲインと前記リーン時積算ゲインとの比を、前記下流側排気ガスセンサの出力がリッチに維持されるリッチ維持時間と当該下流側排気ガスセンサの出力がリーンに維持されるリーン維持時間との比に対して逆数の関係となる比に設定することを特徴とする内燃機関の空燃比制御装置。 A catalyst disposed in an exhaust passage of the internal combustion engine;
An upstream exhaust gas sensor disposed upstream of the catalyst;
A downstream side exhaust gas sensor disposed downstream of the catalyst;
Main feedback means for correcting the fuel injection amount based on the output of the upstream side exhaust gas sensor so that the air-fuel ratio upstream of the catalyst becomes the target air-fuel ratio;
Sub-feedback means for correcting the correction by the main feedback means so that the air-fuel ratio downstream of the catalyst becomes the stoichiometric air-fuel ratio based on the output of the downstream exhaust gas sensor,
The sub-feedback means includes
When the downstream exhaust gas sensor emits a rich output, a value obtained by multiplying an output deviation between the output of the downstream exhaust gas sensor and a target value of the output by a rich time proportional term gain is calculated as a proportional term, When the downstream exhaust gas sensor emits a lean output, a value obtained by multiplying the output deviation by a lean time proportional term gain is calculated as a proportional term, and the lean time proportional term gain is calculated as the rich time proportional term. A proportional term calculation means for setting the gain larger than the gain;
Integration term calculation means for calculating an output deviation integrated value by an integration process of integrating a value obtained by multiplying the output deviation by an integration gain every predetermined processing cycle, and calculating an integral term proportional to the output deviation integrated value. ,
The integral term calculation means, compared to lean period cumulative gain used when the downstream exhaust gas sensor is emitting a lean output, the rich period cumulative gain used when the downstream exhaust gas sensor is emitting a rich output And the ratio of the rich-time integrated gain and the lean-time integrated gain is set so that the downstream exhaust gas sensor output is maintained rich and the downstream exhaust gas sensor output is lean. An air-fuel ratio control apparatus for an internal combustion engine, characterized in that the ratio is set to a reciprocal relationship with respect to a ratio to a maintained lean maintenance time .
前記触媒の上流に配置される上流側排気ガスセンサと、
前記触媒の下流に配置される下流側排気ガスセンサと、
前記上流側排気ガスセンサの出力に基づいて、前記触媒上流の空燃比が目標空燃比となるように燃料噴射量を補正するメインフィードバック手段と、
前記下流側排気ガスセンサの出力に基づいて、前記触媒下流の空燃比が理論空燃比となるように、前記メインフィードバック手段による前記補正に修正を施すサブフィードバック手段とを備え、
前記サブフィードバック手段は、
前記下流側排気ガスセンサがリッチ出力を発している場合には、前記下流側排気ガスセンサの出力とその出力の目標値との出力偏差にリッチ時比例項ゲインを乗じた値を比例項として算出し、前記下流側排気ガスセンサがリーン出力を発している場合には、前記出力偏差にリーン時比例項ゲインを乗じた値を比例項として算出し、かつ、前記リッチ時比例項ゲインを前記リーン時比例項ゲインより大きく設定する比例項算出手段と、
前記出力偏差に積算ゲインを乗じた値を所定の処理サイクル毎に積算する積算処理によって出力偏差積算値を算出し、当該出力偏差積算値に比例する積分項を算出する積分項算出手段とを含み、
前記積分項算出手段は、前記下流側排気ガスセンサがリッチ出力を発している場合に用いるリッチ時積算ゲインを、当該下流側排気ガスセンサがリーン出力を発している場合に用いるリーン時積算ゲインに比して大きく設定し、かつ、前記リッチ時積算ゲインと前記リーン時積算ゲインとの比を、前記下流側排気ガスセンサの出力がリッチに維持されるリッチ維持時間と当該下流側排気ガスセンサの出力がリーンに維持されるリーン維持時間との比に対して逆数の関係となる比に設定することを特徴とする内燃機関の空燃比制御装置。 A catalyst disposed in an exhaust passage of the internal combustion engine;
An upstream exhaust gas sensor disposed upstream of the catalyst;
A downstream side exhaust gas sensor disposed downstream of the catalyst;
Main feedback means for correcting the fuel injection amount based on the output of the upstream side exhaust gas sensor so that the air-fuel ratio upstream of the catalyst becomes the target air-fuel ratio;
Sub-feedback means for correcting the correction by the main feedback means so that the air-fuel ratio downstream of the catalyst becomes the stoichiometric air-fuel ratio based on the output of the downstream exhaust gas sensor,
The sub-feedback means includes
When the downstream exhaust gas sensor emits a rich output, a value obtained by multiplying an output deviation between the output of the downstream exhaust gas sensor and a target value of the output by a rich time proportional term gain is calculated as a proportional term, When the downstream exhaust gas sensor emits a lean output, a value obtained by multiplying the output deviation by a lean time proportional term gain is calculated as a proportional term, and the rich time proportional term gain is calculated as the lean time proportional term. A proportional term calculation means for setting the gain larger than the gain;
Integration term calculation means for calculating an output deviation integrated value by an integration process of integrating a value obtained by multiplying the output deviation by an integration gain every predetermined processing cycle, and calculating an integral term proportional to the output deviation integrated value. ,
The integral term calculation means, compared rich period cumulative gain used when the downstream exhaust gas sensor is emitting a rich output, the lean period cumulative gain used when the downstream exhaust gas sensor is emitting a lean output And the ratio of the rich-time integrated gain and the lean-time integrated gain is set so that the downstream exhaust gas sensor output is maintained rich and the downstream exhaust gas sensor output is lean. An air-fuel ratio control apparatus for an internal combustion engine, characterized in that the ratio is set to a reciprocal relationship with respect to a ratio to a maintained lean maintenance time .
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