JP5297508B2

JP5297508B2 - Air-fuel ratio control device for internal combustion engine

Info

Publication number: JP5297508B2
Application number: JP2011197797A
Authority: JP
Inventors: 暢関口; 淳宏宮内; 健青木; 理範谷
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2011-09-12
Filing date: 2011-09-12
Publication date: 2013-09-25
Anticipated expiration: 2031-09-12
Also published as: JP2013060809A

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an air-fuel ratio control device capable of properly setting the oscillation amplitude of an air-fuel ratio in air-fuel ratio oscillation control and carrying out accurate determination of imbalance failure despite the imbalance grade of the air-fuel ratio. <P>SOLUTION: Air-fuel ratio oscillation control to oscillate the air-fuel ratio with a set frequency f1 which is different from a 0.5th-order frequency fIMB (half of the frequency corresponding to a rotational speed of the engine) is executed, the intensity MIMB of a 0.5th-order frequency component included in a LAF sensor output signal and the intensity MPTf1 of a frequency component f1 are calculated, a determining parameter RSRC is calculated according to the 0.5th-order frequency component intensity MIMB and the frequency f1 component intensity MPTf1, and an imbalance failure is determined using the determining parameter RSRC. The determining parameter RSRC is used as a predicting value of the imbalance grade of the air-fuel ratio and an oscillation control amplitude DAF is set according to the determining parameter RSRC. <P>COPYRIGHT: (C)2013,JPO&INPIT

Description

本発明は、複数気筒を有する内燃機関の空燃比制御装置に関し、特に複数気筒のそれぞれに対応する空燃比が許容限度を超えてばらつくインバランス故障を判定する機能を有する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 having a plurality of cylinders, and more particularly to an air-fuel ratio control apparatus having a function of determining an imbalance failure in which the air-fuel ratio corresponding to each of the plurality of cylinders exceeds an allowable limit.

特許文献１には、機関排気系に設けられた空燃比センサの出力信号に基づいてインバランス故障を判定する機能を有する空燃比制御装置が示されている。この装置によれば、
機関運転中に空燃比を所定周波数で振動させる空燃比振動制御を実行し、その制御実行中における空燃比センサ出力信号に含まれる０．５次周波数成分強度を、所定周波数成分強度で除算することにより得られる比率パラメータを用いて、インバランス故障が判定される。０．５次周波数成分は、機関の回転速度に対応する周波数の１／２の周波数成分であり、インバランス故障が発生すると、この０．５次周波数成分の強度が増加し、インバランス度合が増加するほど比率パラメータの値が増加する。したがって、比率パラメータと所定閾値とを比較することによって、インバランス故障を判定することができる。 Patent Document 1 discloses an air-fuel ratio control device having a function of determining an imbalance failure based on an output signal of an air-fuel ratio sensor provided in an engine exhaust system. According to this device
Execute air-fuel ratio oscillation control that oscillates the air-fuel ratio at a predetermined frequency during engine operation, and divide the 0.5th-order frequency component strength included in the air-fuel ratio sensor output signal during the control execution by the predetermined frequency component strength The imbalance failure is determined using the ratio parameter obtained by the following. The 0.5th order frequency component is a half frequency component corresponding to the rotational speed of the engine. When an imbalance failure occurs, the strength of the 0.5th order frequency component increases, and the degree of imbalance increases. As the value increases, the value of the ratio parameter increases. Therefore, an imbalance failure can be determined by comparing the ratio parameter with a predetermined threshold.

特開２０１１−１４４７５４号公報JP 2011-144754 A

特許文献１に示された装置では、空燃比振動制御における空燃比の振動振幅は一定値に固定されるため、実際の空燃比のインバランス度合によって、判定精度が低下するという課題がある。空燃比のインバランスは、例えば気筒毎に設けられる燃料噴射弁の何れかの故障によって発生する。したがって、例えばインバランス度合は、１つ燃料噴射弁の燃料噴射量の、正常値からのずれ率で表すことができる。 In the apparatus disclosed in Patent Document 1, since the vibration amplitude of the air-fuel ratio in the air-fuel ratio vibration control is fixed to a constant value, there is a problem that the determination accuracy decreases due to the actual imbalance degree of the air-fuel ratio. The air-fuel ratio imbalance is caused by, for example, a failure of any fuel injection valve provided for each cylinder. Therefore, for example, the imbalance degree can be expressed by a deviation rate from the normal value of the fuel injection amount of one fuel injection valve.

図１３（ａ）はこの課題を説明するための図であり、図の横軸は判定回数ＮＤＥＴに対応し、縦軸は比率パラメータＲＴに対応する。データ群ＤＧ１は空燃比ばらつきが全く無い状態に対応し、データ群ＤＧ２は１気筒の燃料噴射量が１０％ずれた低インバランス状態に対応し、データ群ＤＧ３は１気筒の燃料噴射量が４０％ずれた高インバランス状態に対応する。データ群ＤＧ１及びＤＧ２では、比率パラメータＲＴのばらつき幅は比較的狭いのに対し、データ群ＤＧ３ではばらつき幅が非常に大きくなっている。したがって、この図に示す例では、高インバランス状態での比率パラメータＲＴの精度が低下し、誤判定が発生する可能性が高くなる。なお、図１３（ａ）に示すデータ群ＤＧ１及びＤＧ２は、黒く塗りつぶされたように示されているが、これは得られたデータが集中していることを示している。 FIG. 13A is a diagram for explaining this problem. In the figure, the horizontal axis corresponds to the number of determinations NDET, and the vertical axis corresponds to the ratio parameter RT. The data group DG1 corresponds to a state where there is no air-fuel ratio variation, the data group DG2 corresponds to a low imbalance state where the fuel injection amount of one cylinder is shifted by 10%, and the data group DG3 corresponds to a fuel injection amount of 40 per cylinder. Corresponds to the high imbalance state shifted by%. In the data groups DG1 and DG2, the variation width of the ratio parameter RT is relatively narrow, whereas in the data group DG3, the variation width is very large. Therefore, in the example shown in this figure, the accuracy of the ratio parameter RT in the high imbalance state decreases, and the possibility of erroneous determination increases. The data groups DG1 and DG2 shown in FIG. 13A are shown as being blacked out, which indicates that the obtained data is concentrated.

本発明はこの点に着目してなされたものであり、空燃比振動制御における空燃比の振動振幅を適切に設定し、空燃比のインバランス度合にかかわらず正確なインバランス故障判定を行うことができる空燃比制御装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made paying attention to this point, and it is possible to appropriately set the vibration amplitude of the air-fuel ratio in the air-fuel ratio vibration control and perform accurate imbalance failure determination regardless of the degree of imbalance of the air-fuel ratio. An object of the present invention is to provide an air-fuel ratio control device that can be used.

上記目的を達成するため請求項１に記載の発明は、複数気筒を有する内燃機関の排気通路において空燃比を検出する空燃比検出手段（１５）を備える内燃機関の空燃比制御装置において、前記機関の回転速度（ＮＥ）に対応する周波数の１／２の周波数である０．５次周波数（ｆＩＭＢ）とは異なる設定周波数（ｆ１）で前記空燃比を振動させるための振動信号を生成する振動信号生成手段と、前記振動信号に応じて前記空燃比を振動させる空燃比振動手段と、前記空燃比検出手段の出力信号（ＳＬＡＦ）に含まれる前記０．５次周波数成分の強度（ＭＩＭＢ）を算出する０．５次周波数成分強度算出手段と、前記空燃比振動手段の作動中に、前記空燃比検出手段の出力信号に含まれる前記設定周波数成分の強度（ＭＰＴｆ１）を算出する設定周波数成分強度算出手段と、前記０．５次周波数成分強度（ＭＩＭＢ）と、前記設定周波数成分強度（ＭＰＴｆ１）とに応じて前記複数気筒のそれぞれに対応する空燃比のインバランス度合を判定するための判定パラメータ（ＲＳＲＣ）を算出する判定パラメータ算出手段と、前記判定パラメータ（ＲＳＲＣ）を用いて、前記空燃比のインバランス度合が許容限度を超えているインバランス故障を判定するインバランス故障判定手段と、前記インバランス度合の予測値である予測インバランス値（ＲＳＲＣ，ＵＡＤＰ）を算出する予測インバランス値算出手段と、前記予測インバランス値（ＲＳＲＣ，ＵＡＤＰ）に応じて前記振動信号の振幅（ＤＡＦ）を設定する振幅設定手段とを備えることを特徴とする。 In order to achieve the above object, an invention according to claim 1 is an air-fuel ratio control apparatus for an internal combustion engine comprising air-fuel ratio detection means (15) for detecting an air-fuel ratio in an exhaust passage of an internal combustion engine having a plurality of cylinders. Vibration signal for generating a vibration signal for oscillating the air-fuel ratio at a set frequency (f1) different from the 0.5th order frequency (fIMB) which is a half of the frequency corresponding to the rotation speed (NE) of A generating means, an air-fuel ratio oscillating means for oscillating the air-fuel ratio according to the oscillation signal, and calculating the intensity (MIMB) of the 0.5th-order frequency component contained in the output signal (SLAF) of the air-fuel ratio detecting means The 0.5th order frequency component intensity calculating means and the setting means for calculating the set frequency component intensity (MPTf1) included in the output signal of the air / fuel ratio detecting means during operation of the air / fuel ratio oscillating means. In order to determine the imbalance degree of the air-fuel ratio corresponding to each of the plurality of cylinders according to the frequency component intensity calculating means, the 0.5th order frequency component intensity (MIMB), and the set frequency component intensity (MPTf1). Determination parameter calculation means for calculating the determination parameter (RSRC), and imbalance failure determination means for determining an imbalance failure in which the degree of imbalance of the air-fuel ratio exceeds an allowable limit using the determination parameter (RSRC) And a predicted imbalance value calculating means for calculating a predicted imbalance value (RSRC, UADP) that is a predicted value of the imbalance degree, and an amplitude of the vibration signal according to the predicted imbalance value (RSRC, UADP) ( Amplitude setting means for setting DAF).

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の内燃機関の空燃比制御装置において、前記振幅設定手段は、前記予測インバランス値（ＲＳＲＣ，ＵＡＤＰ）が大きいほど前記振動信号の振幅（ＤＡＦ）をより大きな値に設定することを特徴とする。 According to a second aspect of the present invention, in the air-fuel ratio control apparatus for an internal combustion engine according to the first aspect, the amplitude setting means increases the amplitude (DAF) of the vibration signal as the predicted imbalance value (RSRC, UADP) increases. ) Is set to a larger value.

請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の内燃機関の空燃比制御装置において、前記判定パラメータ算出手段は、前記設定周波数成分強度（ＭＰＴｆ１）に対する前記０．５次周波数成分強度（ＭＩＭＢ）の比率（ＲＴ）に前記振動信号の振幅（ＤＡＦ）を乗算することにより、前記判定パラメータ（ＲＳＲＣ）を算出することを特徴とする。 According to a third aspect of the present invention, in the air-fuel ratio control apparatus for an internal combustion engine according to the first or second aspect, the determination parameter calculation means is configured to determine the 0.5th order frequency component intensity relative to the set frequency component intensity (MPTf1). The determination parameter (RSRC) is calculated by multiplying the ratio (RT) of (MIMB) by the amplitude (DAF) of the vibration signal.

請求項４に記載の発明は、請求項１からの３の何れか１項に記載の内燃機関の空燃比制御装置において、前記予測インバランス値算出手段は、前記設定周波数成分強度（ＭＰＴｆ１）に対する前記０．５次周波数成分強度（ＭＩＭＢ）の比率（ＲＴ）に前記振動信号の振幅（ＤＡＦ）を乗算した値が大きいほど、前記予測インバランス値（ＲＳＲＣ，ＵＡＤＰ）が大きくなるように前記予測インバランス値の算出を行うことを特徴とする。 According to a fourth aspect of the present invention, in the air-fuel ratio control apparatus for an internal combustion engine according to any one of the first to third aspects, the predicted imbalance value calculating means is configured to output the set frequency component intensity (MPTf1). As the value obtained by multiplying the ratio (RT) of the 0.5th order frequency component intensity (MIMB) by the amplitude (DAF) of the vibration signal is larger, the predicted imbalance value (RSRC, UADP) is larger. An imbalance value is calculated.

請求項５に記載の発明は、請求項１から３の何れか１項に記載の内燃機関の空燃比制御装置において、前記排気通路には排気浄化触媒（１４）が設けられ、前記空燃比検出手段（１５）は前記排気浄化触媒の上流側に配置される上流側空燃比検出手段であり、前記排気浄化触媒（１４）の下流側には下流側空燃比検出手段（１６）が設けられており、前記下流側空燃比検出手段の検出値（ＶＯ２）が下流側目標値（ＶＯ２ＴＲＧＴ）と一致するように、制御偏差を示すパラメータ（σ）の積分制御項（ＵＡＤＰ）を用いて目標空燃比（ＫＣＭＤ）を設定する第１フィードバック制御手段と、前記上流側空燃比検出手段（１５）による検出空燃比（ＫＡＣＴ）が前記目標空燃比（ＫＣＭＤ）と一致するように前記機関で燃焼する混合気の空燃比を制御する第２フィードバック制御手段とを備え、前記予測インバランス値算出手段は、前記積分制御項（ＵＡＤＰ）が大きいほど前記予測インバランス値（ＵＡＤＰ）が大きくなるように前記予測インバランス値の算出を行うことを特徴とする。 According to a fifth aspect of the present invention, in the air-fuel ratio control apparatus for an internal combustion engine according to any one of the first to third aspects, an exhaust purification catalyst (14) is provided in the exhaust passage, and the air-fuel ratio detection is performed. Means (15) is upstream air-fuel ratio detection means arranged upstream of the exhaust purification catalyst, and downstream air-fuel ratio detection means (16) is provided downstream of the exhaust purification catalyst (14). The target air-fuel ratio is determined using the integral control term (UADP) of the parameter (σ) indicating the control deviation so that the detection value (VO2) of the downstream air-fuel ratio detection means matches the downstream target value (VO2TRGT). A first feedback control means for setting (KCMD) and an air-fuel mixture combusted in the engine so that a detected air-fuel ratio (KACT) by the upstream air-fuel ratio detecting means (15) coincides with the target air-fuel ratio (KCMD). Air fuel ratio A second feedback control means for controlling, wherein the predicted imbalance value calculating means calculates the predicted imbalance value such that the predicted imbalance value (UADP) increases as the integral control term (UADP) increases. It is characterized by performing.

請求項１に記載の発明によれば、０．５次周波数とは異なる設定周波数で空燃比を振動させるための振動信号を用いて空燃比振動制御が実行され、空燃比振動制御実行中に、空燃比検出手段の出力信号に含まれる設定周波数成分の強度が算出されるとともに、空燃比検出手段の出力信号に含まれる０．５次周波数成分の強度が算出される。そして、０．５次周波数成分強度及び設定周波数成分強度に応じて複数気筒のそれぞれに対応する空燃比のインバランス度合を判定するための判定パラメータが算出され、この判定パラメータを用いて、インバランス度合が許容限度を超えているインバランス故障が判定される。さらにインバランス度合の予測値である予測インバランス値が算出され、振動信号の振幅が予測インバランス値に応じて設定される。予測されるインバランス度合に応じて振動信号の振幅を適切に設定することにより、実際のインバランス度合に適した振幅で空燃比振動制御を行うことができ、空燃比のインバランス度合にかかわらず正確な判定を行うことが可能となる。 According to the first aspect of the present invention, the air-fuel ratio vibration control is executed using the vibration signal for vibrating the air-fuel ratio at a set frequency different from the 0.5th order frequency. The intensity of the set frequency component included in the output signal of the air-fuel ratio detection means is calculated, and the intensity of the 0.5th-order frequency component included in the output signal of the air-fuel ratio detection means is calculated. Then, a determination parameter for determining the degree of air-fuel ratio imbalance corresponding to each of the plurality of cylinders is calculated according to the 0.5th order frequency component intensity and the set frequency component intensity, and the imbalance is calculated using this determination parameter. An imbalance fault whose degree exceeds an allowable limit is determined. Further, a predicted imbalance value that is a predicted value of the imbalance degree is calculated, and the amplitude of the vibration signal is set according to the predicted imbalance value. By appropriately setting the amplitude of the vibration signal according to the predicted imbalance level, the air-fuel ratio vibration control can be performed with an amplitude suitable for the actual imbalance level, regardless of the air-fuel ratio imbalance level. An accurate determination can be made.

請求項２に記載の発明によれば、予測インバランス値が大きいほど振動信号の振幅がより大きな値に設定される。インバランス度合が大きいほど振幅を大きな値に設定することにより、算出される判定パラメータのばらつき幅が減少し、判定精度が高くなることが確認されており、インバランス度合にかかわらず正確にインバランス故障判定を行うことができる。 According to the invention described in claim 2, the amplitude of the vibration signal is set to a larger value as the predicted imbalance value is larger. It has been confirmed that by setting the amplitude to a larger value as the degree of imbalance increases, the variation width of the calculated judgment parameter decreases and the judgment accuracy increases, and the imbalance is accurately determined regardless of the degree of imbalance. Failure determination can be performed.

請求項３に記載の発明によれば、設定周波数成分強度に対する０．５次周波数成分強度の比率に振動信号の振幅を乗算することにより、判定パラメータが算出される。振動信号振幅を乗算することによって、設定周波数成分強度に含まれる振幅の大きさに依存する成分が相殺され、判定精度を高めることができる。 According to the third aspect of the present invention, the determination parameter is calculated by multiplying the ratio of the 0.5th order frequency component intensity to the set frequency component intensity by the amplitude of the vibration signal. By multiplying the vibration signal amplitude, a component depending on the magnitude of the amplitude included in the set frequency component intensity is canceled, and the determination accuracy can be improved.

請求項４に記載の発明によれば、設定周波数成分強度に対する０．５次周波数成分強度の比率に振動信号の振幅を乗算した値が大きいほど、予測インバランス値が大きくなるように算出される。すなわち、予測インバランス値は判定パラメータの演算処理と同一若しくは類似の演算処理で算出されるので、故障判定処理が複雑化することを防止できる。 According to the fourth aspect of the present invention, the larger the value obtained by multiplying the ratio of the 0.5th order frequency component intensity to the set frequency component intensity by the amplitude of the vibration signal, the greater the predicted imbalance value. . That is, since the predicted imbalance value is calculated by the same or similar calculation process as the determination parameter calculation process, the failure determination process can be prevented from becoming complicated.

請求項５に記載の発明によれば、下流側空燃比検出手段の検出値が下流側目標値と一致するように、制御偏差を示すパラメータの積分制御項を用いて目標空燃比が設定されるとともに、上流側空燃比検出手段による検出空燃比が目標空燃比と一致するように燃焼混合気の空燃比が制御され、積分制御項が大きいほど予測インバランス値が大きくなるように算出される。空燃比のインバランス度合が大きくなるほど積分制御項が増加することが確認されているので、積分制御項が大きいほど予測インバランス値が大きくなるように算出することにより、インバランス度合の正確な予測値が得られる。また、判定パラメータの算出手法とは異なる手法で予測インバランス値が算出されるので、外乱や部品交換などの影響で判定パラメータの誤差が一時的に増加するような場合でも、振動信号振幅の設定を適切に行い、判定精度の低下を抑制できる。 According to the fifth aspect of the present invention, the target air-fuel ratio is set using the integral control term of the parameter indicating the control deviation so that the detection value of the downstream air-fuel ratio detection means coincides with the downstream target value. At the same time, the air-fuel ratio of the combustion air-fuel mixture is controlled so that the air-fuel ratio detected by the upstream air-fuel ratio detection means matches the target air-fuel ratio, and the predicted imbalance value is calculated to increase as the integral control term increases. It has been confirmed that the integral control term increases as the imbalance degree of the air-fuel ratio increases, so by calculating so that the predicted imbalance value increases as the integral control term increases, an accurate prediction of the imbalance degree is achieved. A value is obtained. In addition, because the predicted imbalance value is calculated using a method different from the method used to calculate the judgment parameter, the vibration signal amplitude can be set even if the judgment parameter error temporarily increases due to disturbances or parts replacement. Can be appropriately performed to suppress a decrease in determination accuracy.

本発明の第１の実施形態にかかる内燃機関及びその制御装置の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the internal combustion engine and its control apparatus concerning the 1st Embodiment of this invention. 空燃比振動制御を行う処理のフローチャートである。It is a flowchart of the process which performs air-fuel ratio oscillation control. インバランス故障判定処理のフローチャートである（第１の実施形態）。It is a flowchart of an imbalance failure determination process (1st Embodiment). 図３の処理で参照されるテーブルを示す図である。It is a figure which shows the table referred by the process of FIG. 図３の処理の変形例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the modification of the process of FIG. 本発明の第２の実施形態にかかる内燃機関及びその制御装置の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the internal combustion engine and its control apparatus concerning the 2nd Embodiment of this invention. 通常の空燃比制御において目標当量比（ＫＣＭＤ）を算出する処理のフローチャートである。It is a flowchart of the process which calculates target equivalence ratio (KCMD) in normal air fuel ratio control. 図７の処理で算出される適応則制御入力（ＵＡＤＰ）の推移を示すタイムチャートである。It is a time chart which shows transition of the adaptive law control input (UADP) calculated by the process of FIG. 比例型酸素濃度センサの検出特性を示す図である。It is a figure which shows the detection characteristic of a proportional type oxygen concentration sensor. インバランス故障判定処理のフローチャートである（第２の実施形態）。It is a flowchart of an imbalance failure determination process (2nd Embodiment). 図１０の処理で参照されるテーブルを示す図である。It is a figure which shows the table referred by the process of FIG. 図２の処理の変形例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the modification of the process of FIG. 従来技術の課題及び本発明の効果を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the subject of a prior art and the effect of this invention.

以下本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
［第１の実施形態］
図１は、本発明の一実施形態にかかる内燃機関（以下「エンジン」という）及びその空燃比制御装置の全体構成図であり、例えば４気筒のエンジン１の吸気管２の途中にはスロットル弁３が配されている。スロットル弁３にはスロットル弁開度ＴＨを検出するスロットル弁開度センサ４が連結されており、その検出信号は電子制御ユニット（以下「ＥＣＵ」という）５に供給される。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
[First Embodiment]
FIG. 1 is an overall configuration diagram of an internal combustion engine (hereinafter referred to as “engine”) and an air-fuel ratio control device thereof according to an embodiment of the present invention. For example, a throttle valve is provided in the middle of an intake pipe 2 of a 4-cylinder engine 1. 3 is arranged. A throttle valve opening sensor 4 for detecting the throttle valve opening TH is connected to the throttle valve 3, and the detection signal is supplied to an electronic control unit (hereinafter referred to as “ECU”) 5.

燃料噴射弁６はエンジン１とスロットル弁３との間かつ吸気管２の図示しない吸気弁の少し上流側に各気筒毎に設けられており、各噴射弁は図示しない燃料ポンプに接続されていると共にＥＣＵ５に電気的に接続されて当該ＥＣＵ５からの信号により燃料噴射弁６の開弁時間が制御される。 The fuel injection valve 6 is provided for each cylinder between the engine 1 and the throttle valve 3 and slightly upstream of the intake valve (not shown) of the intake pipe 2, and each injection valve is connected to a fuel pump (not shown). At the same time, it is electrically connected to the ECU 5 and the valve opening time of the fuel injection valve 6 is controlled by a signal from the ECU 5.

スロットル弁３の上流側には吸入空気流量ＧＡＩＲを検出する吸入空気流量センサ７が設けられている。またスロットル弁３の下流側には吸気圧ＰＢＡを検出する吸気圧センサ８、及び吸気温ＴＡを検出する吸気温センサ９が設けられている。これらのセンサの検出信号は、ＥＣＵ５に供給される。エンジン１の本体には、エンジン冷却水温ＴＷを検出する冷却水温センサ１０が装着されており、その検出信号はＥＣＵ５に供給される。 An intake air flow rate sensor 7 for detecting the intake air flow rate GAIR is provided on the upstream side of the throttle valve 3. An intake pressure sensor 8 for detecting the intake pressure PBA and an intake air temperature sensor 9 for detecting the intake air temperature TA are provided on the downstream side of the throttle valve 3. Detection signals from these sensors are supplied to the ECU 5. A cooling water temperature sensor 10 for detecting the engine cooling water temperature TW is attached to the main body of the engine 1, and the detection signal is supplied to the ECU 5.

ＥＣＵ５には、エンジン１のクランク軸（図示せず）の回転角度を検出するクランク角度位置センサ１１が接続されており、クランク軸の回転角度に応じた信号がＥＣＵ５に供給される。クランク角度位置センサ１１は、エンジン１の特定の気筒の所定クランク角度位置でパルス（以下「ＣＹＬパルス」という）を出力する気筒判別センサ、各気筒の吸入行程開始時の上死点（ＴＤＣ）に関し所定クランク角度前のクランク角度位置で（４気筒エンジンではクランク角１８０度毎に）ＴＤＣパルスを出力するＴＤＣセンサ及びＴＤＣパルスより短い一定クランク角周期（例えば６度周期）で１パルス（以下「ＣＲＫパルス」という）を発生するＣＲＫセンサから成り、ＣＹＬパルス、ＴＤＣパルス及びＣＲＫパルスがＥＣＵ５に供給される。これらのパルスは、燃料噴射時期、点火時期等の各種タイミング制御、エンジン回転数（エンジン回転速度）ＮＥの検出に使用される。 The ECU 5 is connected to a crank angle position sensor 11 that detects a rotation angle of a crankshaft (not shown) of the engine 1, and a signal corresponding to the rotation angle of the crankshaft is supplied to the ECU 5. The crank angle position sensor 11 is a cylinder discrimination sensor that outputs a pulse (hereinafter referred to as “CYL pulse”) at a predetermined crank angle position of a specific cylinder of the engine 1, and relates to a top dead center (TDC) at the start of the intake stroke of each cylinder. A TDC sensor that outputs a TDC pulse at a crank angle position before a predetermined crank angle (every 180 degrees of crank angle in a four-cylinder engine) and one pulse (hereinafter referred to as “CRK”) with a constant crank angle cycle shorter than the TDC pulse (for example, a cycle of 6 °). The CYL pulse, the TDC pulse, and the CRK pulse are supplied to the ECU 5. These pulses are used for various timing controls such as fuel injection timing and ignition timing, and detection of engine speed (engine speed) NE.

排気通路１３には三元触媒１４が設けられている。三元触媒１４は、酸素蓄積能力を有し、エンジン１に供給される混合気の空燃比が理論空燃比よりリーン側に設定され、排気中の酸素濃度が比較的高い排気リーン状態では、排気中の酸素を蓄積し、逆にエンジン１に供給される混合気の空燃比が理論空燃比よりリッチ側に設定され、排気中の酸素濃度が低く、ＨＣ、ＣＯ成分が多い排気リッチ状態では、蓄積した酸素により排気中のＨＣ，ＣＯを酸化する機能を有する。 A three-way catalyst 14 is provided in the exhaust passage 13. The three-way catalyst 14 has an oxygen storage capacity, the air-fuel ratio of the air-fuel mixture supplied to the engine 1 is set to be leaner than the stoichiometric air-fuel ratio, and in the exhaust lean state where the oxygen concentration in the exhaust gas is relatively high, In the exhaust rich state where the air-fuel ratio of the air-fuel mixture supplied to the engine 1 is set richer than the stoichiometric air-fuel ratio, the oxygen concentration in the exhaust gas is low, and the HC and CO components are large. It has the function of oxidizing HC and CO in the exhaust with the accumulated oxygen.

三元触媒１４の上流側であって各気筒に連通する排気マニホールドの集合部より下流側には、比例型酸素濃度センサ１５（以下「ＬＡＦセンサ１５」という）が装着されており、このＬＡＦセンサ１５は排気中の酸素濃度（空燃比）にほぼ比例した検出信号を出力し、ＥＣＵ５に供給する。 A proportional oxygen concentration sensor 15 (hereinafter referred to as “LAF sensor 15”) is mounted on the upstream side of the three-way catalyst 14 and on the downstream side of the collection portion of the exhaust manifold communicating with each cylinder. 15 outputs a detection signal substantially proportional to the oxygen concentration (air-fuel ratio) in the exhaust gas and supplies it to the ECU 5.

ＥＣＵ５には、エンジン１により駆動される車両のアクセルペダルの踏み込み量（以下「アクセルペダル操作量」という）ＡＰを検出するアクセルセンサ２１及び当該車両の走行速度（車速）ＶＰを検出する車速センサ２２が接続されており、それらセンサの検出信号がＥＣＵ５に供給される。スロットル弁３は図示しないアクチュエータにより開閉駆動され、スロットル弁開度ＴＨはアクセルペダル操作量ＡＰに応じてＥＣＵ５により制御される。
なお、図示は省略しているが、エンジン１には周知の排気還流機構が設けられている。 The ECU 5 includes an accelerator sensor 21 for detecting an accelerator pedal depression amount (hereinafter referred to as “accelerator pedal operation amount”) AP of a vehicle driven by the engine 1 and a vehicle speed sensor 22 for detecting a traveling speed (vehicle speed) VP of the vehicle. Are connected, and detection signals from these sensors are supplied to the ECU 5. The throttle valve 3 is driven to open and close by an actuator (not shown), and the throttle valve opening TH is controlled by the ECU 5 in accordance with the accelerator pedal operation amount AP.
Although not shown, the engine 1 is provided with a known exhaust gas recirculation mechanism.

ＥＣＵ５は、各種センサからの入力信号波形を整形し、電圧レベルを所定レベルに修正し、アナログ信号値をデジタル信号値に変換する等の機能を有する入力回路、中央演算処理ユニット（以下「ＣＰＵ」という）、該ＣＰＵで実行される各種演算プログラム及び演算結果等を記憶する記憶回路、燃料噴射弁６に駆動信号を供給する出力回路を備えている。 The ECU 5 shapes input signal waveforms from various sensors, corrects the voltage level to a predetermined level, converts an analog signal value into a digital signal value, etc., and a central processing unit (hereinafter referred to as “CPU”). A storage circuit for storing various calculation programs executed by the CPU and calculation results, and an output circuit for supplying a drive signal to the fuel injection valve 6.

ＥＣＵ５のＣＰＵは、上述の各種センサの検出信号に基づいて、種々のエンジン運転状態を判別するとともに、該判別されたエンジン運転状態に応じて、次式（１）を用いて、ＴＤＣパルスに同期して開弁作動する燃料噴射弁６の燃料噴射時間ＴＯＵＴを演算する。燃料噴射時間ＴＯＵＴは、噴射される燃料量にほぼ比例するので、以下「燃料噴射量ＴＯＵＴ」という。
ＴＯＵＴ＝ＴＩＭ×ＫＣＭＤ×ＫＡＦ×ＫＴＯＴＡＬ（１） The CPU of the ECU 5 discriminates various engine operating states based on the detection signals of the various sensors described above, and synchronizes with the TDC pulse using the following equation (1) according to the discriminated engine operating state. Then, the fuel injection time TOUT of the fuel injection valve 6 that opens is calculated. Since the fuel injection time TOUT is substantially proportional to the amount of fuel injected, it is hereinafter referred to as “fuel injection amount TOUT”.
TOUT = TIM × KCMD × KAF × KTOTAL (1)

ここに、ＴＩＭは基本燃料量、具体的には燃料噴射弁６の基本燃料噴射時間であり、吸入空気流量ＧＡＩＲに応じて設定されたＴＩＭテーブルを検索して決定される。ＴＩＭテーブルは、エンジンにおいて燃焼する混合気の空燃比ＡＦがほぼ理論空燃比になるように設定されている。 Here, TIM is a basic fuel amount, specifically, a basic fuel injection time of the fuel injection valve 6, and is determined by searching a TIM table set according to the intake air flow rate GAIR. The TIM table is set so that the air-fuel ratio AF of the air-fuel mixture combusted in the engine becomes substantially the stoichiometric air-fuel ratio.

ＫＣＭＤはエンジン１の運転状態に応じて設定される目標空燃比係数である。目標空燃比係数ＫＣＭＤは、空燃比Ａ／Ｆの逆数、すなわち燃空比Ｆ／Ａに比例し、理論空燃比のとき値１．０をとるので、以下「目標当量比」という。後述するように、空燃比のインバランス故障判定を行うときは、１．０±ＤＡＦの範囲で時間経過に伴って正弦波状に変化するように設定される。 KCMD is a target air-fuel ratio coefficient set according to the operating state of the engine 1. The target air-fuel ratio coefficient KCMD is proportional to the reciprocal of the air-fuel ratio A / F, that is, the fuel-air ratio F / A, and takes a value of 1.0 at the stoichiometric air-fuel ratio. As will be described later, when the imbalance failure determination of the air-fuel ratio is performed, it is set to change in a sine wave shape with the passage of time in the range of 1.0 ± DAF.

ＫＡＦは、空燃比フィードバック制御の実行条件が成立するときは、ＬＡＦセンサ１５の検出値から算出される検出当量比ＫＡＣＴが目標当量比ＫＣＭＤに一致するようにＰＩＤ（比例積分微分）制御あるいは適応制御器（Self Tuning Regulator）を用いた適応制御により算出される空燃比補正係数である。 KAF performs PID (proportional integral derivative) control or adaptive control so that the detected equivalent ratio KACT calculated from the detected value of the LAF sensor 15 matches the target equivalent ratio KCMD when the execution condition of the air-fuel ratio feedback control is satisfied. This is an air-fuel ratio correction coefficient calculated by adaptive control using a self-tuning regulator.

ＫＴＯＴＡＬは夫々各種エンジンパラメータ信号に応じて演算される他の補正係数（エンジン冷却水温ＴＭに応じた補正係数ＫＴＷ、吸気温ＴＡに応じた補正係数ＫＴＡなど）の積である。 KTOTAL is a product of other correction coefficients (a correction coefficient KTW corresponding to the engine coolant temperature TM, a correction coefficient KTA corresponding to the intake air temperature TA, etc.) calculated according to various engine parameter signals.

ＥＣＵ５のＣＰＵは上述のようにして求めた燃料噴射量ＴＯＵＴに基づいて燃料噴射弁６を開弁させる駆動信号を出力回路を介して燃料噴射弁６に供給する。また、ＥＣＵ５のＣＰＵは、以下に説明するように空燃比のインバランス故障判定を行う。 The CPU of the ECU 5 supplies a drive signal for opening the fuel injection valve 6 to the fuel injection valve 6 via the output circuit based on the fuel injection amount TOUT obtained as described above. Further, the CPU of the ECU 5 performs air-fuel ratio imbalance failure determination as described below.

本実施形態におけるインバランス故障判定手法は、特許文献１に示される手法をより改良したものであり、エンジン運転中に空燃比を周波数ｆ１で振動させる空燃比振動制御を実行し、その制御実行中におけるＬＡＦセンサ１５の出力信号ＳＬＡＦに含まれる０．５次周波数成分強度ＭＩＭＢを、周波数ｆ１成分強度ＭＰＴｆ１で除算することにより得られる比率パラメータＲＴを用いて、インバランス故障が判定される。０．５次周波数成分強度ＭＩＭＢは、エンジン回転数ＮＥ［ｒｐｍ］に対応するエンジン回転周波数ｆＮＥ（＝ＮＥ／６０）の１／２に相当する０．５次周波数ｆＩＭＢに対応する成分の強度である。 The imbalance failure determination method according to the present embodiment is a further improvement of the method disclosed in Patent Document 1, and executes air-fuel ratio vibration control in which the air-fuel ratio is oscillated at the frequency f1 during engine operation. The imbalance failure is determined using the ratio parameter RT obtained by dividing the 0.5th order frequency component intensity MIMB included in the output signal SLAF of the LAF sensor 15 at the frequency f1 component intensity MPTf1. The 0.5th order frequency component intensity MIMB is the intensity of the component corresponding to the 0.5th order frequency fIMB corresponding to 1/2 of the engine speed fNE (= NE / 60) corresponding to the engine speed NE [rpm]. is there.

図２は、インバランス故障判定のための空燃比振動制御を実行する処理のフローチャートである。この処理は所定クランク角度ＣＡＣＡＬ（例えば３０度）毎にＥＣＵ５のＣＰＵで実行される。 FIG. 2 is a flowchart of processing for executing air-fuel ratio oscillation control for imbalance failure determination. This process is executed by the CPU of the ECU 5 at every predetermined crank angle CACAL (for example, 30 degrees).

ステップＳ１では、判定実行条件フラグＦＭＣＮＤが「１」であるか否かを判別する。判定実行条件フラグＦＭＣＮＤは、例えば下記の条件１）〜１１）がすべて満たされると「１」に設定される。 In step S1, it is determined whether or not the determination execution condition flag FMCND is “1”. The determination execution condition flag FMCND is set to “1” when all of the following conditions 1) to 11) are satisfied, for example.

１）エンジン回転数ＮＥが所定上下限値の範囲内にある。
２）吸気圧ＰＢＡが所定圧より高い（判定に必要な排気流量が確保されている）。
３）ＬＡＦセンサ１５が活性化している。
４）ＬＡＦセンサ１５の出力に応じた空燃比フィードバック制御が実行されている。
５）エンジン冷却水温ＴＷが所定温度より高い。
６）エンジン回転数ＮＥの単位時間当たりの変化量ＤＮＥが所定回転数変化量より小さい。
７）吸気圧ＰＢＡの単位時間当たりの変化量ＤＰＢＡＦが所定吸気圧変化量より小さい。
８）燃料の加速増量（急加速時に実行される）が行われていない。
９）排気還流率が所定値より大きい。
１０）ＬＡＦセンサ出力が上限値または下限値に張り付いた状態ではない。
１１）ＬＡＦセンサの応答特性が正常である（応答特性の劣化故障が発生しているとの判定が行われていない）。 1) The engine speed NE is within a predetermined upper and lower limit value range.
2) The intake pressure PBA is higher than a predetermined pressure (an exhaust flow rate necessary for determination is secured).
3) The LAF sensor 15 is activated.
4) Air-fuel ratio feedback control according to the output of the LAF sensor 15 is executed.
5) The engine coolant temperature TW is higher than a predetermined temperature.
6) The change amount DNE per unit time of the engine speed NE is smaller than the predetermined speed change amount.
7) The change amount DPBAF per unit time of the intake pressure PBA is smaller than the predetermined intake pressure change amount.
8) Acceleration increase of fuel (executed during sudden acceleration) is not performed.
9) The exhaust gas recirculation rate is larger than a predetermined value.
10) The LAF sensor output is not stuck to the upper limit value or the lower limit value.
11) The response characteristic of the LAF sensor is normal (it is not determined that a deterioration failure of the response characteristic has occurred).

ステップＳ１の答が否定（ＮＯ）であるときは、空燃比振動制御フラグＦＰＴを「０」に設定し（ステップＳ５）、処理を終了する。ＦＭＣＮＤ＝１であるときは、目標当量比ＫＣＭＤを下記式（２）を用いて算出し、空燃比を正弦波状に振動させるとともに、空燃比補正係数ＫＡＦを所定値ＫＡＦ０（例えば「１．０」）に固定する。式（２）のＫｆ１は、例えば「０．４」に設定される振動周波数係数であり、ｋは本処理の実行周期ＣＡＣＡＬで離散化した離散化時刻である。またＤＡＦは、振動制御の振幅であり、後述するように予測される空燃比のインバランス度合に応じて設定される。
ＫＣＭＤ＝ＤＡＦ×ｓｉｎ（Ｋｆ１×ＣＡＣＡＬ×ｋ）＋１（２） If the answer to step S1 is negative (NO), the air-fuel ratio oscillation control flag FPT is set to “0” (step S5), and the process ends. When FMCND = 1, the target equivalent ratio KCMD is calculated using the following equation (2), the air-fuel ratio is oscillated sinusoidally, and the air-fuel ratio correction coefficient KAF is set to a predetermined value KAF0 (eg, “1.0”). ). In the equation (2), Kf1 is a vibration frequency coefficient set to “0.4”, for example, and k is a discretization time discretized in the execution cycle CACAL of this process. DAF is the amplitude of vibration control, and is set according to the predicted air-fuel ratio imbalance as will be described later.
KCMD = DAF × sin (Kf1 × CACAL × k) +1 (2)

ステップＳ３では、空燃比振動制御の開始時点から所定安定化時間ＴＳＴＢＬが経過したか否かを判別する。その答が否定（ＮＯ）であるときは前記ステップＳ５に進む。ステップＳ３の答が肯定（ＹＥＳ）となると、空燃比振動制御フラグＦＰＴを「１」に設定する。 In step S3, it is determined whether or not a predetermined stabilization time TSTBL has elapsed since the start of air-fuel ratio vibration control. If the answer is negative (NO), the process proceeds to step S5. If the answer to step S3 is affirmative (YES), the air-fuel ratio oscillation control flag FPT is set to “1”.

図３は、インバランス故障判定処理のフローチャートである。この処理は、図２の処理と同様に所定クランク角度ＣＡＣＡＬ毎にＥＣＵ５のＣＰＵで実行される。
ステップＳ１１では、空燃比振動制御フラグＦＰＴが「１」であるか否かを判別し、その答が否定（ＮＯ）であるときは直ちに処理を終了する。ステップＳ１１の答が肯定（ＹＥＳ）であるときは、検出当量比ＫＡＣＴを取得し、メモリに格納する処理を行う（ステップＳ１２）。メモリには、０．５次周波数成分強度ＭＩＭＢ及び周波数ｆ１成分強度ＭＰＴｆ１の算出に必要な数の過去値が格納される。 FIG. 3 is a flowchart of the imbalance failure determination process. This process is executed by the CPU of the ECU 5 for each predetermined crank angle CACAL as in the process of FIG.
In step S11, it is determined whether or not the air-fuel ratio oscillation control flag FPT is “1”. If the answer to step S11 is negative (NO), the processing is immediately terminated. When the answer to step S11 is affirmative (YES), the detected equivalent ratio KACT is acquired and stored in the memory (step S12). The memory stores a number of past values necessary for calculating the 0.5th order frequency component intensity MIMB and the frequency f1 component intensity MPTf1.

ステップＳ１３では、０．５次周波数成分を抽出するバンドパスフィルタ処理を実行し、抽出された信号の振幅を積算することにより、０．５次周波数成分強度ＭＩＭＢを算出する。ステップＳ１４では、周波数ｆ１成分を抽出するバンドパスフィルタ処理を実行し、抽出された信号の振幅を積算することにより、周波数ｆ１成分強度ＭＰＴｆ１を算出する。 In step S13, a band pass filter process for extracting the 0.5th order frequency component is executed, and the amplitude of the extracted signal is integrated to calculate the 0.5th order frequency component intensity MIMB. In step S14, a band pass filter process for extracting the frequency f1 component is executed, and the frequency f1 component strength MPTf1 is calculated by integrating the amplitudes of the extracted signals.

ステップＳ１５では、周波数成分強度の算出開始時点から所定積算時間ＴＩＮＴが経過したか否かを判別し、その答が否定（ＮＯ）である間は直ちに処理を終了する。ステップＳ１５の答が肯定（ＹＥＳ）となると、下記式（３）により比率パラメータＲＴを算出する（ステップＳ１６）。
ＲＴ＝ＭＩＭＢ／ＭＰＴｆ１（３） In step S15, it is determined whether or not the predetermined integration time TINT has elapsed from the start of calculation of the frequency component intensity, and the process is immediately terminated while the answer is negative (NO). If the answer to step S15 is affirmative (YES), the ratio parameter RT is calculated by the following equation (3) (step S16).
RT = MIMB / MPTf1 (3)

ステップＳ１７では、比率パラメータＲＴ及び振動制御振幅ＤＡＦを下記式（４）に適用し、判定パラメータＲＳＲＣを算出する。判定パラメータＲＳＲＣは、本実施形態ではインバランス度合の予測値である予測インバランス値としても使用される。
ＲＳＲＣ＝ＤＡＦ×ＲＴ（４） In step S17, the ratio parameter RT and the vibration control amplitude DAF are applied to the following equation (4) to calculate the determination parameter RSRC. The determination parameter RSRC is also used as a predicted imbalance value that is a predicted value of the imbalance degree in the present embodiment.
RSRC = DAF × RT (4)

ステップＳ１８では、判定パラメータＲＳＲＣが判定閾値ＲＳＲＣＴＨより大きいか否かを判別し、その答が肯定（ＹＥＳ）であるときは、インバランス故障が発生していると判定する（ステップＳ１９）。一方、ステップＳ１８の答が否定（ＮＯ）であるときは、空燃比のインバランス度合は許容限度内にある（正常）と判定する（ステップＳ２０）。 In step S18, it is determined whether or not the determination parameter RSRC is larger than the determination threshold RSRCTH. If the answer is affirmative (YES), it is determined that an imbalance failure has occurred (step S19). On the other hand, when the answer to step S18 is negative (NO), it is determined that the degree of air-fuel ratio imbalance is within an allowable limit (normal) (step S20).

ステップＳ２１では、判定パラメータＲＳＲＣに応じて図４に示すＤＡＦテーブルを検索し、次回の空燃比振動制御に適用する振動制御振幅ＤＡＦ(n+1)を算出する。ＤＡＦテーブルは、判定パラメータＲＳＲＣが大きくなるほど振動制御振幅ＤＡＦが大きくなるように設定されている。振動制御振幅ＤＡＦの初期値は、例えばインバランス度合が低い状態に対応する所定値に設定され、以後はステップＳ２１で更新される振幅ＤＡＦ(n+1)が適用される。 In step S21, the DAF table shown in FIG. 4 is searched according to the determination parameter RSRC, and the vibration control amplitude DAF (n + 1) applied to the next air-fuel ratio vibration control is calculated. The DAF table is set so that the vibration control amplitude DAF increases as the determination parameter RSRC increases. For example, the initial value of the vibration control amplitude DAF is set to a predetermined value corresponding to a state where the degree of imbalance is low, and thereafter, the amplitude DAF (n + 1) updated in step S21 is applied.

図１３（ｂ）は、振動制御振幅ＤＡＦを高インバランス状態に対応させて、図１３（ａ）に示す例より大きな値に設定したときの、比率パラメータＲＴの分布を示す。この図から明らかなように、データ群ＤＧ３ａはデータ群ＤＧ３よりばらつきが減少する一方、データ群ＤＧ２ａは逆にデータ群ＤＧ２よりばらつきが増加する。したがって、予測されるインバランス度合に応じて振動制御振幅ＤＡＦを設定することにより、比率パラメータＲＴの精度を高めて、空燃比のインバランス度合にかかわらず正確なインバランス故障判定を行うことができる。 FIG. 13B shows the distribution of the ratio parameter RT when the vibration control amplitude DAF is set to a larger value than the example shown in FIG. 13A in correspondence with the high imbalance state. As is apparent from this figure, the data group DG3a has a smaller variation than the data group DG3, while the data group DG2a has a larger variation than the data group DG2. Therefore, by setting the vibration control amplitude DAF according to the predicted imbalance degree, the accuracy of the ratio parameter RT can be improved, and an accurate imbalance failure determination can be performed regardless of the air-fuel ratio imbalance degree. .

以上のように本実施形態では、０．５次周波数ｆＩＭＢとは異なる周波数ｆ１で空燃比を振動させるための振動信号を用いて空燃比振動制御が実行され、空燃比振動制御実行中に、ＬＡＦセンサ出力信号ＳＬＡＦに含まれる０．５次周波数成分の強度ＭＩＭＢと、周波数ｆ１成分の強度ＭＰＴｆ１とが算出され、０．５次周波数成分強度ＭＩＭＢ及び周波数ｆ１成分強度ＭＰＴｆ１に応じて判定パラメータＲＳＲＣが算出され、この判定パラメータＲＳＲＣを用いてインバランス故障が判定される。さらに判定パラメータＲＳＲＣが空燃比のインバランス度合の予測値として使用され、振動制御振幅ＤＡＦが判定パラメータＲＳＲＣに応じて設定される。すなわち、予測されるインバランス度合が大きくなるほど振動制御振幅ＤＡＦが増加するように設定されるので、実際のインバランス度合に適した振幅ＤＡＦで空燃比振動制御を行うことができ、空燃比のインバランス度合にかかわらず正確な判定を行うことが可能となる。 As described above, in the present embodiment, the air-fuel ratio vibration control is executed using the vibration signal for vibrating the air-fuel ratio at the frequency f1 different from the 0.5th-order frequency fIMB. The intensity MIMB of the 0.5th order frequency component and the intensity MPTf1 of the frequency f1 component included in the sensor output signal SLAF are calculated, and the determination parameter RSRC is set according to the 0.5th order frequency component intensity MIMB and the frequency f1 component intensity MPTf1. The imbalance failure is determined using this determination parameter RSRC. Further, the determination parameter RSRC is used as a predicted value of the degree of air-fuel ratio imbalance, and the vibration control amplitude DAF is set according to the determination parameter RSRC. That is, since the vibration control amplitude DAF is set to increase as the predicted imbalance degree increases, the air-fuel ratio vibration control can be performed with the amplitude DAF suitable for the actual imbalance degree. It is possible to make an accurate determination regardless of the degree of balance.

また比率パラメータＲＴに振動制御振幅ＤＡＦを乗算することにより、判定パラメータＲＳＲＣが算出されるので、周波数ｆ１成分強度ＭＰＴｆ１に含まれる振動制御振幅ＤＡＦに依存する成分が相殺され、判定精度を高めることができる。すなわち、予測されるインバランス度合に応じて振動制御振幅ＤＡＦを大きくしても、判定パラメータＲＳＲＣがそのことに起因して増加することがないので、実際のインバランス度合を正確に判定することができる。 In addition, since the determination parameter RSRC is calculated by multiplying the ratio parameter RT by the vibration control amplitude DAF, a component depending on the vibration control amplitude DAF included in the frequency f1 component strength MPTf1 is canceled, and the determination accuracy is improved. it can. That is, even if the vibration control amplitude DAF is increased in accordance with the predicted imbalance degree, the determination parameter RSRC does not increase due to this, so that the actual imbalance degree can be accurately determined. it can.

また本実施形態では、判定パラメータＲＳＲＣを予測インバランス値として使用するようにしたので、故障判定における演算処理の複雑化を防止できる。 In this embodiment, since the determination parameter RSRC is used as the predicted imbalance value, it is possible to prevent complication of calculation processing in failure determination.

本実施形態では、ＬＡＦセンサ１５が空燃比検出手段に相当し、燃料噴射弁６が空燃比振動手段の一部を構成し、ＥＣＵ５が、振動信号生成手段、空燃比振動手段の一部、０．５次周波数成分強度算出手段、設定周波数成分強度算出手段、判定パラメータ算出手段、インバランス故障判定手段、予測インバランス値算出手段、及び振幅設定手段を構成する。具体的には、図２のステップＳ２が振動信号生成手段に相当し、図３のステップＳ１３が０．５次周波数成分強度算出手段に相当し、ステップＳ１４が設定周波数成分強度算出手段に相当し、ステップＳ１６及びＳ１７が判定パラメータ算出手段に相当し、ステップＳ１８〜Ｓ２０がインバランス故障判定手段に相当し、ステップＳ１７が予測インバランス値算出手段に相当し、ステップＳ２１が振幅設定手段に相当する。 In the present embodiment, the LAF sensor 15 corresponds to the air-fuel ratio detecting means, the fuel injection valve 6 constitutes a part of the air-fuel ratio oscillating means, and the ECU 5 includes the vibration signal generating means, a part of the air-fuel ratio oscillating means, 0 The fifth-order frequency component intensity calculating means, the set frequency component intensity calculating means, the determination parameter calculating means, the imbalance failure determining means, the predicted imbalance value calculating means, and the amplitude setting means are configured. Specifically, step S2 in FIG. 2 corresponds to vibration signal generation means, step S13 in FIG. 3 corresponds to 0.5th order frequency component intensity calculation means, and step S14 corresponds to set frequency component intensity calculation means. Steps S16 and S17 correspond to determination parameter calculation means, Steps S18 to S20 correspond to imbalance failure determination means, Step S17 corresponds to predicted imbalance value calculation means, and Step S21 corresponds to amplitude setting means. .

［変形例１］
図３に示す処理は、図５に示すように変形してもよい。図５の処理は、図３のステップＳ１７〜Ｓ２１を削除し、ステップＳ３１〜Ｓ３６を追加したものである。 [Modification 1]
The processing shown in FIG. 3 may be modified as shown in FIG. The processing of FIG. 5 is obtained by deleting steps S17 to S21 of FIG. 3 and adding steps S31 to S36.

ステップＳ３１では、比率パラメータＲＴが比率閾値ＲＴＴＨより大きいか否かを判別し、その答が肯定（ＹＥＳ）であるときは、インバランス故障が発生していると判定する（ステップＳ３５）。 In step S31, it is determined whether or not the ratio parameter RT is larger than the ratio threshold value RTTH. If the answer is affirmative (YES), it is determined that an imbalance failure has occurred (step S35).

一方、ステップＳ３１の答が否定（ＮＯ）であるときは、前記式（５）により予測インバランス値（判定パラメータ）ＲＳＲＣを算出し（ステップＳ３２）、予測インバランス値ＲＳＲＣに応じて図６に示すＤＡＦテーブルを検索して、次回の振動制御振幅ＤＡＦを算出する（ステップＳ３３）。ステップＳ３４では、算出した振動制御振幅ＤＡＦが振幅閾値ＤＡＦＴＨより大きいか否かを判別する。その答が肯定（ＹＥＳ）であるときは、インバランス故障が発生していると判定する。ステップＳ３４の答が否定（ＮＯ）であるときは、空燃比のインバランス度合は許容限度内にある（正常）と判定する（ステップＳ３６）。 On the other hand, when the answer to step S31 is negative (NO), a predicted imbalance value (determination parameter) RSRC is calculated according to the equation (5) (step S32), and the result shown in FIG. The next DAF table is searched to calculate the next vibration control amplitude DAF (step S33). In step S34, it is determined whether or not the calculated vibration control amplitude DAF is greater than an amplitude threshold value DAFTH. If the answer is affirmative (YES), it is determined that an imbalance failure has occurred. When the answer to step S34 is negative (NO), it is determined that the degree of air-fuel ratio imbalance is within an allowable limit (normal) (step S36).

本変形例では、先行技術と同様に比率パラメータＲＴが主たる判定用のパラメータとして使用され、比率閾値ＲＴＴＨは、インバランス度合が低いにもかかわらず故障と誤判定されないように比較的大きい値に設定される。比率パラメータＲＴが比率閾値ＲＴＴＨ以下であるときは、上述した実施形態と同様の手法で次回の振動制御振幅ＤＡＦが算出され、その振動制御振幅ＤＡＦが振幅閾値ＤＡＦＴＨより大きいときは、インバランス故障が発生していると判定される。したがって、上述した実施形態と同程度の判定精度を確保することができる。 In this modification, the ratio parameter RT is used as a main determination parameter as in the prior art, and the ratio threshold value RTTH is set to a relatively large value so that it is not erroneously determined to be a failure even though the degree of imbalance is low. Is done. When the ratio parameter RT is equal to or less than the ratio threshold value RTTH, the next vibration control amplitude DAF is calculated by the same method as in the above-described embodiment, and when the vibration control amplitude DAF is larger than the amplitude threshold value DAFTH, an imbalance failure has occurred. It is determined that it has occurred. Therefore, it is possible to ensure the same determination accuracy as that of the above-described embodiment.

本変形例では、図５のステップＳ１６が判定パラメータ算出手段に相当し、ステップＳ３２が予測インバランス値算出手段に相当し、ステップＳ３３が振幅設定手段に相当し、ステップＳ３１及びＳ３５がインバランス故障判定手段に相当する。 In this modification, step S16 in FIG. 5 corresponds to a determination parameter calculation unit, step S32 corresponds to a predicted imbalance value calculation unit, step S33 corresponds to an amplitude setting unit, and steps S31 and S35 are imbalance failures. It corresponds to the determination means.

［変形例２］
上述した実施形態では、今回の振動制御振幅ＤＡＦと比率パラメータＲＴを式（４）に適用して判定パラメータＲＳＲＣを算出し、判定パラメータＲＳＲＣを予測インバランス値として使用して次回の振動制御振幅ＤＡＦ(n+1)を算出するようにしたが、今回の振動制御振幅ＤＡＦと、比率パラメータＲＴとに応じて予め算出された次回の振動制御振幅ＤＡＦ(n+1)を、ＤＡＦマップとしてメモリに記憶しておき、今回の振動制御振幅ＤＡＦと、比率パラメータＲＴとに応じてＤＡＦマップを検索することにより、次回の振動制御振幅ＤＡＦ(n+1)を算出するようにしてもよい。 [Modification 2]
In the above-described embodiment, the current vibration control amplitude DAF and the ratio parameter RT are applied to the equation (4) to calculate the determination parameter RSRC, and the determination parameter RSRC is used as the predicted imbalance value to determine the next vibration control amplitude DAF. (n + 1) is calculated, but the next vibration control amplitude DAF (n + 1) calculated in advance according to the current vibration control amplitude DAF and the ratio parameter RT is stored in the memory as a DAF map. The next vibration control amplitude DAF (n + 1) may be calculated by searching the DAF map according to the current vibration control amplitude DAF and the ratio parameter RT.

［第２の実施形態］
図６は本発明の第２の実施形態にかかる内燃機関及びその空燃比制御装置の構成を示す図である。図６に示す空燃比制御装置は、図１に示す空燃比制御装置において、三元触媒１４の下流側に二値型酸素濃度センサ（以下「Ｏ２センサ」という）１６を追加し、その検出信号をＥＣＵ５に供給するようにしたものである。以下に説明する点以外は、第１の実施形態と同一である。 [Second Embodiment]
FIG. 6 is a diagram showing a configuration of an internal combustion engine and an air-fuel ratio control device thereof according to the second embodiment of the present invention. The air-fuel ratio control apparatus shown in FIG. 6 adds a binary oxygen concentration sensor (hereinafter referred to as “O2 sensor”) 16 to the downstream side of the three-way catalyst 14 in the air-fuel ratio control apparatus shown in FIG. Is supplied to the ECU 5. Except for the points described below, the second embodiment is the same as the first embodiment.

Ｏ２センサ１６は、空燃比ＡＦが理論空燃比ＡＦＳＴ近傍にあるとき、センサ出力ＶＯ２が急激に変化する特性を有し、Ｏ２センサ出力ＶＯ２は、空燃比ＡＦが理論空燃比ＡＦＳＴよりリッチ側にあるとき高レベルとなり、リーン側にあるとき低レベルとなる。 The O2 sensor 16 has a characteristic that the sensor output VO2 changes suddenly when the air-fuel ratio AF is in the vicinity of the stoichiometric air-fuel ratio AFST, and the O2 sensor output VO2 has the air-fuel ratio AF richer than the stoichiometric air-fuel ratio AFST. When it is on the lean side, it is low.

本実施形態では、検出当量比ＫＡＣＴが目標当量比ＫＣＭＤと一致するように空燃比補正係数ＫＡＦを算出するＬＡＦフィードバック制御が実行されるとともに、Ｏ２センサ出力ＶＯ２が目標値ＶＯ２ＴＲＧＴと一致するように目標当量比ＫＣＭＤを設定するＯ２フィードバック制御が実行される。なお、このように２つフィードバック制御を並行して実行する空燃比制御方法はすでに周知であり（例えば特開２００１−２４１３４９号公報などに示されている）、本実施形態における空燃比制御方法も同じものである。Ｏ２フィードバック制御は、スライディングモード制御を用いて行われる。以下、図７を参照して、Ｏ２フィードバック制御の概要を説明する。 In the present embodiment, LAF feedback control is performed to calculate the air-fuel ratio correction coefficient KAF so that the detected equivalent ratio KACT matches the target equivalent ratio KCMD, and the target so that the O2 sensor output VO2 matches the target value VO2TRGT. O2 feedback control for setting the equivalence ratio KCMD is executed. An air-fuel ratio control method that executes two feedback controls in parallel is already well-known (for example, disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-241349), and the air-fuel ratio control method according to the present embodiment is also known. The same thing. O2 feedback control is performed using sliding mode control. Hereinafter, an outline of the O2 feedback control will be described with reference to FIG.

図７のステップＳ４１では、下記式（１１）にＯ２センサ出力ＶＯ２及び目標値ＶＯ２ＴＲＧＴを適用して制御偏差ＤＶＯ２を算出し、制御偏差ＤＶＯ２を下記式（１２）に適用して切換関数値σを算出する。下記式の「ｉ」は、図７の処理の実行周期（ＫＣＭＤの算出周期）で離散化した離散化時刻である。式（１２）のＶＰＯＬＥは制御偏差ＤＶＯ２の減衰特性を決める応答特性指定パラメータであり、「−１」より大きく「０」より小さい値に設定される。
ＤＶＯ２(i)＝ＶＯ２(i)−ＶＯ２ＴＲＧＴ(i) （１１）
σ(i)＝ＤＶＯ２(i)＋ＶＰＯＬＥ×ＤＶＯ２(i-1) （１２） In step S41 of FIG. 7, the control deviation DVO2 is calculated by applying the O2 sensor output VO2 and the target value VO2TRGT to the following equation (11), and the control deviation DVO2 is applied to the following equation (12) to obtain the switching function value σ. calculate. “I” in the following equation is a discretization time discretized in the processing execution cycle (KCMD calculation cycle) in FIG. VPOLE in Expression (12) is a response characteristic designation parameter that determines the attenuation characteristic of the control deviation DVO2, and is set to a value larger than “−1” and smaller than “0”.
DVO2 (i) = VO2 (i) −VO2TRGT (i) (11)
σ (i) = DVO2 (i) + VPOLE × DVO2 (i-1) (12)

ステップＳ４２では、切換関数値σを用いてスライディングモード制御における等価制御入力ＵＥＱ、到達則制御入力ＵＲＣＨ、及び適応則制御入力ＵＡＤＰを下記式（１３）〜（１５）により算出する。これらの式におけるＡ１，Ａ２，Ｂ，及びＣは、制御対象モデルのモデルパラメータ及び応答特性指定パラメータＶＰＯＬＥを用いて算出される制御係数であり、式（１３）の「ｄ」は、制御対象の離散化むだ時間でり、式（１５）のＤＴはＫＣＭＤの算出周期である。
ＵＥＱ＝Ａ１×ＤＶＯ２(i+d)＋Ａ２×ＤＶＯ２(i+d-1) （１３）
ＵＲＣＨ＝Ｂ×σ(i) （１４）
ＵＡＤＰ＝Ｃ×Σ（σ(i)×ＤＴ）（１５） In step S42, using the switching function value σ, the equivalent control input UEQ, the reaching law control input URCH, and the adaptive law control input UADP in the sliding mode control are calculated by the following equations (13) to (15). In these equations, A1, A2, B, and C are control coefficients calculated using the model parameters of the controlled object model and the response characteristic designation parameter VPOLE, and “d” in the expression (13) is the controlled object. It is a discrete time delay, and DT in equation (15) is a calculation period of KCMD.
UEQ = A1 * DVO2 (i + d) + A2 * DVO2 (i + d-1) (13)
URCH = B × σ (i) (14)
UADP = C × Σ (σ (i) × DT) (15)

ステップＳ４３では、等価制御入力ＵＥＱ、到達則制御入力ＵＲＣＨ、及び適応則制御入力ＵＡＤＰを下記式（１６）に適用し、当量比偏差量ＤＫＣＭＤを算出する。
ＤＫＣＭＤ＝ＵＥＱ＋ＵＲＣＨ＋ＵＡＤＰ（１６） In step S43, the equivalent control input UEQ, the reaching law control input URCH, and the adaptive law control input UADP are applied to the following equation (16) to calculate the equivalent ratio deviation amount DKCMD.
DKCMD = UEQ + URCH + UADP (16)

ステップＳ４４では、当量比偏差量ＤＫＣＭＤを下記式（１７）に適用して、目標当量比ＫＣＭＤを算出する。式（１７）のＫＣＭＤＲＥＦは、「１．０」近傍の値をとる学習値である。
ＫＣＭＤ＝ＤＫＣＭＤ＋ＫＣＭＤＲＥＦ（１７） In step S44, the equivalent ratio deviation amount DKCMD is applied to the following equation (17) to calculate the target equivalent ratio KCMD. KCMDREF in Expression (17) is a learning value that takes a value in the vicinity of “1.0”.
KCMD = DKCMD + KCMDREF (17)

上記式（１５）により算出される適応則制御入力ＵＡＤＰは、ＰＩＤ制御（比例積分微分制御）における積分項に相当し、制御偏差ＤＶＯ２に応じた値をとる切換関数値σの積算値に比例する。 The adaptive law control input UADP calculated by the above equation (15) corresponds to an integral term in PID control (proportional integral derivative control), and is proportional to the integrated value of the switching function value σ taking a value corresponding to the control deviation DVO2. .

空燃比のインバランス度合が大きくなると、図８に示すように適応則制御入力ＵＡＤＰが負の値をとり、時間経過とともに減少することが確認されている。これは空燃比のインバランスが発生している状態における検出当量比ＫＡＣＴ（ＬＡＦセンサ出力ＶＬＡＦに応じて算出される）は、実際の平均的な当量比よりリッチ側の値を示すことに起因している。図９はＬＡＦセンサ出力ＶＬＡＦと空燃比ＡＦとの関係を示す図であり、理論空燃比ＡＦＳＴよりリッチ側とリーン側で直線の傾きが異なり、リッチ側の傾きがリーン側の傾きより大きい。ＬＡＦセンサ１５は、図９に示すような特性を有しているため、空燃比のインバランスが発生している状態では、ＬＡＦセンサ出力ＶＬＡＦは、実際の平均的な当量比よりリッチ側の値を示す。 When the degree of air-fuel ratio imbalance increases, it has been confirmed that the adaptive law control input UADP takes a negative value as shown in FIG. 8 and decreases with time. This is because the detected equivalent ratio KACT (calculated according to the LAF sensor output VLAF) in a state where the air-fuel ratio imbalance is occurring shows a value on the rich side with respect to the actual average equivalent ratio. ing. FIG. 9 is a diagram showing the relationship between the LAF sensor output VLAF and the air-fuel ratio AF. The slope of the straight line is different between the rich side and the lean side from the theoretical air-fuel ratio AFST, and the slope on the rich side is larger than the slope on the lean side. Since the LAF sensor 15 has the characteristics shown in FIG. 9, the LAF sensor output VLAF is a value on the rich side with respect to the actual average equivalence ratio when the air-fuel ratio imbalance occurs. Indicates.

そのため、Ｏ２センサ出力ＶＯ２は定常的に目標値ＶＯ２ＴＲＧＴより低くなる（リーン方向にずれる）傾向を示し、適応制御入力ＵＡＤＰはこの定常偏差を解消するように修正される。その結果、適応制御入力ＵＡＤＰは、図８に示すように時間経過とともに増加し、制御が定常状態に達した時点における適応則制御入力ＵＡＤＰは、インバランス度合が大きくなるほど大きくなる。本実施形態では、制御偏差ＤＶＯ２は式（１１）で算出されるため、インバランス度合が大きくなるほど切換関数値σは負の方向に減少する（絶対値が増加する）。したがって、式（１５）の積算項（Σ（σ(i)×ＤＴ）は負の方向に減少するが、式（１５）の制御係数Ｃが負の値をとるので、適応制御入力ＵＡＤＰが増加する。その結果目標当量比ＫＣＭＤが増加して、Ｏ２センサ出力ＶＯ２の定常偏差が解消される。 For this reason, the O2 sensor output VO2 tends to be constantly lower than the target value VO2TRGT (shifted in the lean direction), and the adaptive control input UADP is corrected so as to eliminate this steady deviation. As a result, the adaptive control input UADP increases with time as shown in FIG. 8, and the adaptive law control input UADP when the control reaches a steady state increases as the imbalance degree increases. In this embodiment, since the control deviation DVO2 is calculated by the equation (11), the switching function value σ decreases in the negative direction (the absolute value increases) as the imbalance degree increases. Therefore, the integration term (Σ (σ (i) × DT) in equation (15) decreases in the negative direction, but the control coefficient C in equation (15) takes a negative value, so that the adaptive control input UADP increases. As a result, the target equivalent ratio KCMD increases and the steady deviation of the O2 sensor output VO2 is eliminated.

そこで、本実施形態では、適応則制御入力ＵＡＤＰを予測インバランス値として使用し、適応則制御入力ＵＡＤＰに応じて振動制御振幅ＤＡＦを設定するようにしている。 Therefore, in this embodiment, the adaptive law control input UADP is used as the predicted imbalance value, and the vibration control amplitude DAF is set according to the adaptive law control input UADP.

図１０は本実施形態におけるインバランス故障判定処理のフローチャートである。この処理は、図２のステップＳ２１をステップＳ２１ａに代えたものである。ステップＳ２１ａでは、適応則制御入力ＵＡＤＰに応じて図１１に示すＤＡＦテーブルを検索し、振動制御振幅ＤＡＦを算出する。
なお、空燃比振動制御を実行するときは、目標当量比ＫＣＭＤは前記式（２）により算出される。 FIG. 10 is a flowchart of the imbalance failure determination process in this embodiment. This process is obtained by replacing step S21 in FIG. 2 with step S21a. In step S21a, the DAF table shown in FIG. 11 is searched according to the adaptive law control input UADP, and the vibration control amplitude DAF is calculated.
When the air-fuel ratio oscillation control is executed, the target equivalent ratio KCMD is calculated by the above equation (2).

本実施形態によれば、Ｏ２センサ出力ＶＯ２が目標値ＶＯ２ＴＲＧＴと一致するように、制御偏差に応じた切換関数値σの積分項に相当する適応則制御入力ＵＡＤＰを用いて目標当量比ＫＣＭＤが設定されるとともに、検出当量比ＫＡＣＴが目標当量比ＫＣＭＤと一致するように空燃比補正係数ＫＡＦが算出され、適応則制御入力ＵＡＤＰが予測インバランス値として使用される。空燃比のインバランス度合が大きくなるほど適応則制御入力ＵＡＤＰが増加することが確認されているので、適応則制御入力ＵＡＤＰを予測インバランス値として使用することができる。判定パラメータＲＳＲＣの算出手法とは異なる手法で予測インバランス値が算出されるので、外乱や部品交換などの影響で判定パラメータＲＳＲＣの誤差が一時的に増加するような場合でも、振動信号振幅ＤＡＦの設定を適切に行い、判定精度の低下を抑制することができる。 According to the present embodiment, the target equivalent ratio KCMD is set using the adaptive law control input UADP corresponding to the integral term of the switching function value σ according to the control deviation so that the O2 sensor output VO2 matches the target value VO2TRGT. At the same time, the air-fuel ratio correction coefficient KAF is calculated so that the detected equivalent ratio KACT matches the target equivalent ratio KCMD, and the adaptive law control input UADP is used as the predicted imbalance value. Since it has been confirmed that the adaptive law control input UADP increases as the air-fuel ratio imbalance degree increases, the adaptive law control input UADP can be used as the predicted imbalance value. Since the predicted imbalance value is calculated by a method different from the method for calculating the determination parameter RSRC, even when the error of the determination parameter RSRC temporarily increases due to the influence of disturbance or parts replacement, the vibration signal amplitude DAF Setting can be performed appropriately to prevent a decrease in determination accuracy.

本実施形態では、ＬＡＦセンサ１５が上流側空燃比検出手段に相当し、Ｏ２センサ１６が下流側空燃比検出手段に相当し、図７の処理が第１フィードバック制御手段に相当し、検出当量比ＫＡＣＴが目標当量比ＫＣＭＤと一致するように空燃比補正係数ＫＡＦを算出する処理が第２フィードバック制御手段に相当し、図８のステップＳ４２が予測インバランス値算出手段に相当し、図１０のステップＳ２１ａが振幅設定手段に相当する。 In the present embodiment, the LAF sensor 15 corresponds to the upstream air-fuel ratio detection means, the O2 sensor 16 corresponds to the downstream air-fuel ratio detection means, the processing of FIG. 7 corresponds to the first feedback control means, and the detected equivalent ratio. The process of calculating the air-fuel ratio correction coefficient KAF so that KACT matches the target equivalent ratio KCMD corresponds to the second feedback control means, step S42 in FIG. 8 corresponds to the predicted imbalance value calculation means, and the step in FIG. S21a corresponds to the amplitude setting means.

［変形例１］
本実施形態では、図２の処理に代えて図１２に示す処理により、空燃比振動制御を実行するようにしてもよい。図１２の処理は、図２の処理にステップＳ１ａを追加したものである。
ステップＳ１ａでは、適応則制御入力ＵＡＤＰに応じて図１１のＤＡＦテーブルを検索し、振幅ＤＡＦを算出する。その後ステップＳ２に進む。 [Modification 1]
In the present embodiment, air-fuel ratio oscillation control may be executed by the process shown in FIG. 12 instead of the process of FIG. The process of FIG. 12 is obtained by adding step S1a to the process of FIG.
In step S1a, the DAF table of FIG. 11 is searched according to the adaptive law control input UADP, and the amplitude DAF is calculated. Thereafter, the process proceeds to step S2.

適応則制御入力ＵＡＤＰは、インバランス故障判定を実行しない通常制御中に算出されるので、インバランス故障判定の実行条件が成立したときに、適応則制御入力ＵＡＤＰに応じて振幅ＤＡＦを算出し、その振幅ＤＡＦを用いて空燃比振動制御を実行することにより、より適切な空燃比振動制御を行うことができる。
この変形例では、図１２のステップＳ１ａが振幅設定手段に相当する。 Since the adaptive law control input UADP is calculated during the normal control that does not execute the imbalance failure determination, the amplitude DAF is calculated according to the adaptive law control input UADP when the execution condition for the imbalance failure determination is satisfied, By executing the air-fuel ratio vibration control using the amplitude DAF, more appropriate air-fuel ratio vibration control can be performed.
In this modification, step S1a in FIG. 12 corresponds to amplitude setting means.

［変形例２］
本実施形態においても、第１の実施形態の変形例１と同様の処理を適用するようにしてもよい。 [Modification 2]
Also in this embodiment, the same processing as that of the first modification of the first embodiment may be applied.

［変形例３］
上述した実施形態では、図７に示すＫＣＭＤ算出処理では、スライディングモード制御を用いて目標当量比ＫＣＭＤを算出するようにしたが、ＰＩＤ（比例積分微分）制御を用いて目標当量比ＫＣＭＤを算出するようにしてもよい。その場合には制御偏差ＤＶＯ２の積算値に比例する積分項ＩＤＶＯ２（制御偏差ＤＶＯ２の積算値に乗算される制御ゲインが負の値に設定されるので、インバランス度合が増加すると積分項ＩＤＶＯ２が増加する）を、予測インバランス値として使用することができる。また、適応則制御入力ＵＡＤＰまたは積分項ＩＤＶＯ２そのものを予測インバランス値として使用することに代えて、所定数倍することによりインバランス度合を示すパラメータに適した値となるようによう変換した値を予測インバランス値としてもよい。 [Modification 3]
In the above-described embodiment, the target equivalent ratio KCMD is calculated using the sliding mode control in the KCMD calculation process shown in FIG. 7, but the target equivalent ratio KCMD is calculated using the PID (proportional integral derivative) control. You may do it. In this case, the integral term IDVO2 proportional to the integrated value of the control deviation DVO2 (the control gain multiplied by the integrated value of the control deviation DVO2 is set to a negative value, so that the integral term IDVO2 increases as the imbalance degree increases. Can be used as the predicted imbalance value. Further, instead of using the adaptive law control input UADP or the integral term IDVO2 itself as a predicted imbalance value, a value converted to a value suitable for a parameter indicating the degree of imbalance by multiplying by a predetermined number is used. It may be a predicted imbalance value.

なお本発明は上述した実施形態に限るものではなく、種々の変形が可能である。例えば、上述した実施形態では、空燃比振動制御の周波数ｆ１をエンジン回転周波数ｆＮＥの定数倍の値（エンジン回転に同期した周波数）に設定したが、例えば４Ｈｚ程度の固定周波数に設定するようにしてもよい。ただし、固定周波数とする場合には、インバランス故障判定の実行条件におけるエンジン回転数ＮＥの範囲を比較的狭い範囲に限定することが望ましい。 The present invention is not limited to the embodiment described above, and various modifications can be made. For example, in the above-described embodiment, the frequency f1 of the air-fuel ratio vibration control is set to a value that is a constant multiple of the engine rotation frequency fNE (frequency synchronized with the engine rotation), but is set to a fixed frequency of about 4 Hz, for example. Also good. However, in the case of a fixed frequency, it is desirable to limit the range of the engine speed NE under the imbalance failure determination execution condition to a relatively narrow range.

また周波数成分強度の算出処理は、インバランス故障判定処理とは別に最適の実行周期で実行するようにしてもよい。その場合には、インバランス故障判定処理では周波数成分強度算出を行わず、並行して実行される周波数成分強度算出処理で算出された周波数成分強度（０．５次周波数成分強度ＭＩＭＢ，周波数ｆ１成分強度ＭＰＴｆ１）を読み込んで、判定処理を行う。また、空燃比振動制御が安定化した時点から所定サンプリング期間において、最適周期でＬＡＦセンサ出力信号ＳＬＡＦのサンプリングを行って、サンプリングデータをメモリに格納し、所定サンプリング期間終了後にサンプリングデータを一括処理することによって、各周波数成分強度を算出するようにしてもよい。その場合には、ＦＦＴ（高速フーリエ変換）処理を用いることもできる。 The frequency component intensity calculation process may be executed at an optimal execution cycle separately from the imbalance failure determination process. In that case, the frequency component intensity is not calculated in the imbalance failure determination process, but the frequency component intensity (0.5th-order frequency component intensity MIMB, frequency f1 component) calculated in the frequency component intensity calculation process executed in parallel is performed. The intensity MPTf1) is read and a determination process is performed. In addition, the LAF sensor output signal SLAF is sampled at an optimum period in a predetermined sampling period from the time when the air-fuel ratio oscillation control is stabilized, the sampling data is stored in the memory, and the sampling data is collectively processed after the end of the predetermined sampling period. Thus, the intensity of each frequency component may be calculated. In that case, FFT (Fast Fourier Transform) processing can also be used.

また上述した実施形態では、０．５次周波数成分強度ＭＩＭＢの算出を、空燃比振動制御実行中に行うようにしたが、空燃比振動制御を行っていないときに算出するようにしてもよい。その場合には、空燃比振動制御を実行して周波数ｆ１成分強度ＭＰＴｆ１を算出するエンジン運転領域を比較的狭い範囲に限定し、０．５次周波数成分強度ＭＩＭＢの算出をその限定したエンジン運転領域において行うことが望ましい。 In the above-described embodiment, the calculation of the 0.5th order frequency component intensity MIMB is performed during the execution of the air-fuel ratio vibration control. However, the calculation may be performed when the air-fuel ratio vibration control is not performed. In that case, the engine operating region in which the air-fuel ratio oscillation control is executed to calculate the frequency f1 component strength MPTf1 is limited to a relatively narrow range, and the calculation of the 0.5th order frequency component strength MIMB is limited to the engine operating region. It is desirable to perform in.

また本発明は、クランク軸を鉛直方向とした船外機などのような船舶推進機用エンジンなどの空燃比制御装置にも適用が可能である。 The present invention can also be applied to an air-fuel ratio control device such as a marine vessel propulsion engine such as an outboard motor having a vertical crankshaft.

１内燃機関
５電子制御ユニット（振動信号生成手段、空燃比振動手段、０．５次周波数成分強度算出手段、設定周波数成分強度算出手段、インバランス故障判定手段、予測インバランス値算出手段、振幅設定手段）
６燃料噴射弁（空燃比変動手段）
１５比例型酸素濃度センサ（空燃比検出手段、上流側空燃比検出手段）
１６二値型酸素濃度センサ（下流側空燃比検出手段） DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Internal combustion engine 5 Electronic control unit (vibration signal generation means, air-fuel ratio vibration means, 0.5th order frequency component strength calculation means, set frequency component strength calculation means, imbalance failure determination means, predicted imbalance value calculation means, amplitude setting means)
6 Fuel injection valve (Air-fuel ratio fluctuation means)
15 Proportional oxygen concentration sensor (air-fuel ratio detection means, upstream air-fuel ratio detection means)
16 Binary oxygen concentration sensor (downstream air-fuel ratio detection means)

Claims

複数気筒を有する内燃機関の排気通路において空燃比を検出する空燃比検出手段を備える内燃機関の空燃比制御装置において、
前記機関の回転速度に対応する周波数の１／２の周波数である０．５次周波数とは異なる設定周波数で前記空燃比を振動させるための振動信号を生成する振動信号生成手段と、
前記振動信号に応じて前記空燃比を振動させる空燃比振動手段と、
前記空燃比検出手段の出力信号に含まれる前記０．５次周波数成分の強度を算出する０．５次周波数成分強度算出手段と、
前記空燃比振動手段の作動中に、前記空燃比検出手段の出力信号に含まれる前記設定周波数成分の強度を算出する設定周波数成分強度算出手段と、
前記０．５次周波数成分強度と、前記設定周波数成分強度とに応じて前記複数気筒のそれぞれに対応する空燃比のインバランス度合を判定するための判定パラメータを算出する判定パラメータ算出手段と、
前記判定パラメータを用いて、前記空燃比のインバランス度合が許容限度を超えているインバランス故障を判定するインバランス故障判定手段と、
前記インバランス度合の予測値である予測インバランス値を算出する予測インバランス値算出手段と、
前記予測インバランス値に応じて前記振動信号の振幅を設定する振幅設定手段とを備えることを特徴とする内燃機関の空燃比制御装置。 In an air-fuel ratio control apparatus for an internal combustion engine comprising air-fuel ratio detection means for detecting an air-fuel ratio in an exhaust passage of an internal combustion engine having a plurality of cylinders
Vibration signal generating means for generating a vibration signal for oscillating the air-fuel ratio at a set frequency different from a 0.5th order frequency that is a half of the frequency corresponding to the rotational speed of the engine;
Air-fuel ratio vibration means for vibrating the air-fuel ratio in response to the vibration signal;
0.5th order frequency component intensity calculating means for calculating the intensity of the 0.5th order frequency component included in the output signal of the air / fuel ratio detecting means;
Set frequency component intensity calculating means for calculating the intensity of the set frequency component included in the output signal of the air / fuel ratio detecting means during operation of the air / fuel ratio oscillating means;
A determination parameter calculating means for calculating a determination parameter for determining the degree of imbalance of the air-fuel ratio corresponding to each of the plurality of cylinders according to the 0.5th-order frequency component intensity and the set frequency component intensity;
Using the determination parameter, an imbalance failure determination means for determining an imbalance failure in which the degree of imbalance of the air-fuel ratio exceeds an allowable limit;
A predicted imbalance value calculating means for calculating a predicted imbalance value that is a predicted value of the imbalance degree;
An air-fuel ratio control apparatus for an internal combustion engine, comprising: amplitude setting means for setting an amplitude of the vibration signal in accordance with the predicted imbalance value.

前記振幅設定手段は、前記予測インバランス値が大きいほど前記振動信号の振幅をより大きな値に設定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。 The air-fuel ratio control apparatus for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the amplitude setting means sets the amplitude of the vibration signal to a larger value as the predicted imbalance value is larger.

前記判定パラメータ算出手段は、前記設定周波数成分強度に対する前記０．５次周波数成分強度の比率に前記振動信号の振幅を乗算することにより、前記判定パラメータを算出することを特徴とする請求項１または２に記載の内燃機関の空燃比制御装置。 The determination parameter calculation unit calculates the determination parameter by multiplying a ratio of the 0.5th-order frequency component intensity to the set frequency component intensity by an amplitude of the vibration signal. 3. An air-fuel ratio control apparatus for an internal combustion engine according to 2.

前記予測インバランス値算出手段は、前記設定周波数成分強度に対する前記０．５次周波数成分強度の比率に前記振動信号の振幅を乗算した値が大きいほど、前記予測インバランス値が大きくなるように前記予測インバランス値の算出を行うことを特徴とする請求項１からの３の何れか１項に記載の内燃機関の空燃比制御装置。 The predicted imbalance value calculating means increases the predicted imbalance value as the value obtained by multiplying the ratio of the 0.5th order frequency component intensity to the set frequency component intensity by the amplitude of the vibration signal is larger. The air-fuel ratio control apparatus for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 3, wherein a predicted imbalance value is calculated.

前記排気通路には排気浄化触媒が設けられ、前記空燃比検出手段は前記排気浄化触媒の上流側に配置される上流側空燃比検出手段であり、前記排気浄化触媒の下流側には下流側空燃比検出手段が設けられており、
前記下流側空燃比検出手段の検出値が下流側目標値と一致するように、制御偏差を示すパラメータの積分制御項を用いて目標空燃比を設定する第１フィードバック制御手段と、
前記上流側空燃比検出手段による検出空燃比が前記目標空燃比と一致するように前記機関で燃焼する混合気の空燃比を制御する第２フィードバック制御手段とを備え、
前記予測インバランス値算出手段は、前記積分制御項が大きいほど前記予測インバランス値が大きくなるように前記予測インバランス値の算出を行うことを特徴とする請求項１から３の何れか１項に記載の内燃機関の空燃比制御装置。 An exhaust purification catalyst is provided in the exhaust passage, the air-fuel ratio detection means is an upstream air-fuel ratio detection means disposed upstream of the exhaust purification catalyst, and a downstream air-fuel ratio detection means is located downstream of the exhaust purification catalyst. A fuel ratio detection means is provided;
First feedback control means for setting a target air-fuel ratio using an integral control term of a parameter indicating a control deviation so that a detection value of the downstream air-fuel ratio detection means matches a downstream target value;
Second feedback control means for controlling the air-fuel ratio of the air-fuel mixture combusted in the engine so that the air-fuel ratio detected by the upstream air-fuel ratio detection means matches the target air-fuel ratio;
4. The predicted imbalance value calculation unit according to claim 1, wherein the predicted imbalance value calculation means calculates the predicted imbalance value such that the predicted imbalance value increases as the integral control term increases. An air-fuel ratio control device for an internal combustion engine according to claim 1.