JP2684012B2 - Air-fuel ratio control device for internal combustion engine - Google Patents
Air-fuel ratio control device for internal combustion engineInfo
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- Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)
- Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】この発明は多気筒内燃機関の排気
系集合部に空燃比センサを設け、排気系の挙動を記述す
るモデルを設定してセンサ出力を入力すると共に、その
内部状態を観測するオブザーバを設け、その出力から各
気筒の空燃比を推定する内燃機関の空燃比制御装置にお
いて、オブザーバによる各気筒の空燃比の推定精度を向
上させると共に、空燃比のフィードバック制御精度を向
上させるようにしたものに関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention provides an air- fuel ratio sensor at the exhaust system collecting portion of a multi-cylinder internal combustion engine, sets a model describing the behavior of the exhaust system, inputs the sensor output, and observes its internal state. In an air- fuel ratio control device for an internal combustion engine that provides an observer to estimate the air-fuel ratio of each cylinder from its output, it is possible to improve the estimation accuracy of the air-fuel ratio of each cylinder by the observer and to improve the feedback control accuracy of the air-fuel ratio. Regarding what you did.
【0002】[0002]
【従来の技術】内燃機関の排気系に空燃比センサを設け
て空燃比を検出することは良く行われており、その一例
として特開昭59−101562号公報記載の技術を挙
げることができる。また、本出願人も先に特願平3−3
59339号(特開平5−180059号)において、
排気系の挙動を記述するモデルを設定して排気系集合部
に設けた単一の空燃比センサの出力を入力し、オブザー
バを介して各気筒の空燃比を推定する技術を提案してい
る。尚、そこにおいて、空燃比センサは広域空燃比セン
サ、即ち、理論空燃比で出力が反転するO2 センサでは
なく、理論空燃比の前後を通じて排気ガス中の酸素濃度
に比例した出力特性を有するものを使用している。2. Description of the Related Art It is common practice to provide an air-fuel ratio sensor in an exhaust system of an internal combustion engine to detect an air-fuel ratio, and an example thereof is disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. Sho 59-101562. In addition, the present applicant has also previously filed Japanese Patent Application No. Hei.
No. 59339 (JP-A-5-180059),
A technique has been proposed in which a model describing the behavior of the exhaust system is set, the output of a single air-fuel ratio sensor provided in the exhaust system assembly is input, and the air-fuel ratio of each cylinder is estimated via an observer. Here, the air-fuel ratio sensor is not a wide-range air-fuel ratio sensor, that is, an O 2 sensor whose output is inverted at the stoichiometric air-fuel ratio, but has an output characteristic proportional to the oxygen concentration in the exhaust gas before and after the stoichiometric air-fuel ratio. You are using
【0003】[0003]
【発明が解決しようとする課題】上記した構成によって
各気筒の空燃比を精度良く推定することができたが、運
転状態によっては演算時間を確保することが困難な場
合、ないしは空燃比センサ出力の応答性が十分ではない
場合が生じる。Although the air-fuel ratio of each cylinder can be accurately estimated by the above-mentioned configuration, it is difficult to secure the calculation time depending on the operating condition, or the air-fuel ratio sensor output There are cases where the responsiveness is not sufficient.
【0004】従って、この発明の目的は、そのような運
転状態に対処するようにした内燃機関の空燃比制御装置
を提供することにある。Therefore, an object of the present invention is to provide an air- fuel ratio control system for an internal combustion engine , which is adapted to cope with such an operating condition.
【0005】更には、この発明の第2の目的は、オブザ
ーバによる各気筒の空燃比の推定値を用いて各気筒の空
燃比を目標値にフィードバック制御するとき、オブザー
バの演算時間の確保が困難な運転状態などに対処するよ
うにした内燃機関の空燃比制御装置を提供することにあ
る。Further, a second object of the present invention is that it is difficult to secure the calculation time of the observer when the air-fuel ratio of each cylinder is feedback-controlled to the target value by using the estimated value of the air-fuel ratio of each cylinder by the observer. An object of the present invention is to provide an air- fuel ratio control device for an internal combustion engine , which copes with various operating conditions.
【0006】[0006]
【課題を解決するための手段】上記の目的を解決するた
めに請求項1項に係る内燃機関の空燃比制御装置は、多
気筒内燃機関の排気系集合部に配置された空燃比センサ
の出力から前記排気系集合部の空燃比を検出し、検出し
た排気系集合部の空燃比を目標値に制御するための集合
部フィードバック補正項KLAFを演算する第1の手
段、前記空燃比センサの出力値を各気筒の燃焼履歴に所
定の係数を乗じた加重平均値からなるものとみなして排
気系の挙動を記述するモデルを設定し、各気筒の空燃比
を状態変数とする状態方程式を設定し、その内部状態を
観測するオブザーバを設定してその出力を求める第2の
手段、前記オブザーバ出力から各気筒の空燃比#nA/
Fを推定する第3の手段、前記推定された各気筒の空燃
比#nA/Fを目標値にフィードバック制御する気筒毎
フィードバック補正項#nKLAFを演算する第4の手
段、前記内燃機関の運転状態を検出する第5の手段、お
よび前記集合部フィードバック補正項KLAFと気筒毎
フィードバック補正項#nKLAFに基づいて前記内燃
機関の空燃比をフィードバック制御するフィードバック
制御手段を備えた内燃機関の空燃比制御装置において、
前記フィードバック制御手段は、前記検出された運転状
態から前記第3の手段による前記各気筒の空燃比#nA
/Fの推定が困難と判断されるときは、前記各気筒の空
燃比#nA/Fの推定を中止すると共に、前記気筒毎フ
ィードバック補正項#nKLAFに基づくフィードバッ
ク制御を中止し、前記集合部フィードバック補正項KL
AFに基づいて前記内燃機関の空燃比をフィードバック
制御する如く構成した。In order to solve the above-mentioned problems, an air- fuel ratio control device for an internal combustion engine according to a first aspect of the present invention is an air-fuel ratio sensor arranged at an exhaust system collecting portion of a multi-cylinder internal combustion engine.
Out to detect the air-fuel ratio of the exhaust system collectively unit from power, detects the
For controlling the air-fuel ratio of the exhaust system collecting part to a target value
First step to calculate the unit feedback correction term KLAF
Stage, wherein the output value of the air-fuel ratio sensor to set the model describing the behavior of the exhaust system is regarded as consisting of a weighted average value obtained by multiplying a predetermined coefficient to the combustion history of each cylinder, a state the air-fuel ratio of each cylinder set the state equation for the variable, second means for determining the output by setting the observer for observing the internal state, the air-fuel ratio of each cylinder from the previous SL observer output # nA /
Third means for estimating F , air-fuel in each of the estimated cylinders
For each cylinder for which the ratio # nA / F is feedback-controlled to a target value
Fourth hand to calculate feedback correction term #nKLAF
Stage, a fifth means for detecting the operating state of the internal combustion engine,
And the collective feedback correction term KLAF and each cylinder
The internal combustion engine based on the feedback correction term #nKLAF
Feedback for feedback control of engine air-fuel ratio
In an air-fuel ratio control device for an internal combustion engine having a control means ,
The feedback control means controls the air-fuel ratio #nA of each cylinder by the third means from the detected operating condition.
/ Estimation of F is determined difficult Rutoki, said it will stop estimating the air-fuel ratio # nA / F of each cylinder, wherein each cylinder off
Feedback correction term #nKLAF based feedback
Control control is stopped, and the collective portion feedback correction term KL
Feedback of the air-fuel ratio of the internal combustion engine based on AF
It was configured to control .
【0007】請求項2項の装置は、前記フィードバック
制御手段は、気筒毎フィードバック補正項#nKLAF
に基づくフィードバック制御を中止するときは、前記気
筒毎フィードバック補正項#nKLAFを所定の値にす
る如く構成した。The apparatus according to claim 2 is the feedback device.
The control means controls the feedback correction item #nKLAF for each cylinder.
If you decide to cancel the feedback control based on is, the gas
It was constructed as Ru to <br/> cylinder each feedback correction term #nKLAF to a predetermined value.
【0008】請求項3項の装置は、前記所定の値が、前
記気筒毎フィードバック補正項#nKLAFに基づくフ
ィードバック制御を中止する直前の値#nKLAFn−
1である如く構成した。According to a third aspect of the present invention, the predetermined value is based on the feedback correction term #nKLAF for each cylinder.
The value immediately before the feedback control is stopped # nKLAFn-
It was configured as 1 .
【0009】請求項4項の装置は、前記所定の値が、所
定の運転領域における学習値である如く構成した。The apparatus according to claim 4 is configured such that the predetermined value is a learned value in a predetermined operation region.
【0010】[0010]
【作用】請求項1項および2項にあっては、燃焼履歴に
応じて各気筒の空燃比を推定し、制御する装置におい
て、空燃比の推定が困難な運転状態では推定を中止、換
言すれば間引きではなく、完全に中止するようにしたの
で、気筒との整合性を失って推定を誤ることがない。According to the first and second aspects of the invention, in a device that estimates and controls the air-fuel ratio of each cylinder according to the combustion history, the estimation is stopped, in other words, in an operating state where it is difficult to estimate the air-fuel ratio. For example, instead of thinning out, the process is stopped completely, so there is no loss of consistency with the cylinders and there is no risk of misjudgment.
【0011】請求項1項および2項にあっては又、気筒
間の空燃比のバラツキの度合いを誤って推定することが
なく、オブザーバの推定が不可能な領域においても、か
なりの程度まで集合部空燃比を目標値に収束させること
ができる。請求項2項にあっては、所定値は、例えば1
とする。 [0011] In the claims 1 and 2 wherein, without having to erroneously estimated the degree of variation in air-fuel ratio between the cylinders, even in a region which can not be estimated observer, a significant degree or it is possible to converge the current engagement portion air-fuel ratio to the target value. In the second aspect, the predetermined value is, for example, 1
And
【0012】請求項3項にあっては、気筒間の空燃比の
バラツキの度合いは急激に変わることはないので、各気
筒の空燃比の推定が不可能な場合であっても気筒間のバ
ラツキの度合いをある程度吸収して集合部空燃比を目標
値に収束させることができる。 According to the third aspect of the present invention, the degree of variation in the air-fuel ratio between the cylinders does not change abruptly. Therefore, even if it is impossible to estimate the air-fuel ratio among the cylinders, the variation among the cylinders is small. Can be absorbed to some extent, and the air-fuel ratio of the collecting portion can be converged to the target value .
【0013】請求項4項にあっては、学習値を用いるよ
うにしたことから、過去の燃焼履歴をフィードバック補
正項に反映させることができ、各気筒の空燃比の推定が
不可能な場合であっても気筒間のバラツキの度合いを一
層良く吸収して集合部空燃比を目標値に収束させること
ができる。According to the fourth aspect, since the learned value is used, the past combustion history can be reflected in the feedback correction term, and it is impossible to estimate the air-fuel ratio of each cylinder. Even if there is, it is possible to further absorb the degree of variation between the cylinders and converge the air-fuel ratio of the collective portion to the target value.
【0014】[0014]
【実施例】以下、添付図面に即してこの発明の実施例を
説明する。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
【0015】図1はこの発明に係る内燃機関の空燃比制
御装置を実現するための空燃比フィードバック制御装置
を全体的に示す概略図である。図において符号10は4
気筒の内燃機関を示しており、吸気路12の先端に配置
されたエアクリーナ14から導入された吸気は、スロッ
トル弁16でその流量を調節されつつインテークマニホ
ルド18を経て第1ないし第4気筒に流入される。各気
筒の吸気弁(図示せず)の付近にはインジェクタ20が
設けられて燃料を噴射する。噴射されて吸気と一体とな
った混合気は、各気筒内で図示しない点火プラグで点火
されて燃焼してピストン(図示せず)を駆動する。燃焼
後の排気ガスは排気弁(図示せず)を介してエキゾース
トマニホルド22に排出され、エキゾーストパイプ24
を経て三元触媒コンバータ26で浄化されつつ機関外に
排出される。また、吸気路12には、スロットル弁配置
位置付近に、それをバイパスするバイパス路28が設け
られる。FIG. 1 shows the air- fuel ratio control of an internal combustion engine according to the present invention.
It is an overall schematic view of an air-fuel ratio feedback control system for implementing the control device. In the figure, reference numeral 10 is 4
1 shows a cylinder internal combustion engine, in which intake air introduced from an air cleaner 14 arranged at the tip of an intake passage 12 flows into the first to fourth cylinders through an intake manifold 18 while its flow rate is adjusted by a throttle valve 16. To be done. An injector 20 is provided near an intake valve (not shown) of each cylinder to inject fuel. The air-fuel mixture injected and integrated with the intake air is ignited by a spark plug (not shown) in each cylinder and burned to drive a piston (not shown). The exhaust gas after combustion is discharged to the exhaust manifold 22 via an exhaust valve (not shown), and the exhaust pipe 24
After being purified by the three-way catalytic converter 26, it is discharged to the outside of the engine. Further, the intake passage 12 is provided with a bypass passage 28 near the position where the throttle valve is arranged to bypass the throttle valve.
【0016】内燃機関10のディストリビュータ(図示
せず)内にはピストン(図示せず)のクランク角度位置
を検出するクランク角センサ34が設けられると共に、
スロットル弁16の開度を検出するスロットル開度セン
サ36、スロットル弁16下流の吸気圧力を絶対圧力で
検出する絶対圧センサ38も設けられる。更に、排気系
においてエキゾーストマニホルド22と三元触媒コンバ
ータ26の間には酸素濃度検出素子からなる広域空燃比
センサ40が設けられ、排気ガス中の酸素濃度に比例し
た値を出力する。これらセンサ34などの出力は、制御
ユニット42に送られる。A crank angle sensor 34 for detecting a crank angle position of a piston (not shown) is provided in a distributor (not shown) of the internal combustion engine 10, and
A throttle opening sensor 36 for detecting the opening of the throttle valve 16 and an absolute pressure sensor 38 for detecting the intake pressure downstream of the throttle valve 16 as an absolute pressure are also provided. Further, in the exhaust system, a wide-range air-fuel ratio sensor 40 including an oxygen concentration detecting element is provided between the exhaust manifold 22 and the three-way catalytic converter 26, and outputs a value proportional to the oxygen concentration in the exhaust gas. Outputs of these sensors 34 and the like are sent to the control unit 42.
【0017】図2は制御ユニット42の詳細を示すブロ
ック図である。広域空燃比センサ40の出力は検出回路
46に入力され、そこで適当な線形化処理が行われ、理
論空燃比を中心としてリーンからリッチにわたる広い範
囲において排気ガス中の酸素濃度に比例したリニアな特
性からなる空燃比(A/F)が検出される。その詳細は
先に本出願人が提案した別の出願(特開平4−3694
71号)に述べられているので、これ以上の説明は省略
する。尚、以下の説明において、このセンサを「LAF
センサ」(リニア・エーバイエフ・センサ)と称する。
検出回路46の出力はA/D変換回路48を介してCP
U50,ROM52,RAM54などからなるマイクロ
コンピュータに取り込まれ、RAM54に格納される。FIG. 2 is a block diagram showing details of the control unit 42. The output of the wide-range air-fuel ratio sensor 40 is input to a detection circuit 46, where appropriate linearization processing is performed, and a linear characteristic proportional to the oxygen concentration in the exhaust gas in a wide range from lean to rich around the stoichiometric air-fuel ratio. The air-fuel ratio (A / F) is detected. The details are described in another application previously proposed by the present applicant (Japanese Unexamined Patent Publication No.
No. 71), further description is omitted. In the following description, this sensor is referred to as “LAF
Sensor "(linear EV sensor).
The output of the detection circuit 46 is supplied to the CP via the A / D conversion circuit 48.
U50, ROM52, RAM54 and the like are taken into a microcomputer and stored in RAM54.
【0018】同様に、スロットル開度センサ36などの
アナログ出力はレベル変換回路56、マルチプレクサ5
8および第2のA/D変換回路60を介して、またクラ
ンク角センサ34の出力は波形整形回路62で波形整形
された後、カウンタ64で出力値がカウントされ、カウ
ント値はマイクロ・コンピュータ内に入力される。マイ
クロコンピュータにおいてCPU50は、ROM52に
格納された命令に従って検出値から制御値を演算し、駆
動回路66を介して各気筒のインジェクタ20を駆動す
ると共に、第2の駆動回路68を介して電磁弁70を駆
動し、図1に示したバイパス路28を通る2次空気量を
制御する。Similarly, the analog output of the throttle opening sensor 36 and the like is converted to the level conversion circuit 56 and the multiplexer 5.
After the output of the crank angle sensor 34 is shaped by the waveform shaping circuit 62, the output value is counted by the counter 64, and the count value is stored in the microcomputer. Is input to In the microcomputer, the CPU 50 calculates a control value from the detected value according to a command stored in the ROM 52, drives the injector 20 of each cylinder via the drive circuit 66, and controls the solenoid valve 70 via the second drive circuit 68. To control the amount of secondary air passing through the bypass 28 shown in FIG.
【0019】図3はこの発明に係る内燃機関の空燃比制
御装置の動作を説明するフロー・チャートであるが、そ
の説明に入る前に、理解の便宜上、先に提案した排気系
の挙動を記述するモデルについて簡単に説明する。FIG. 3 shows the air- fuel ratio control of the internal combustion engine according to the present invention.
Although it is a flow chart for explaining the operation of the control device, before entering the description, for convenience of understanding, a model for describing the behavior of the exhaust system proposed above will be briefly described.
【0020】先ず、1個のLAFセンサの出力から各気
筒の空燃比を精度良く分離抽出するためには、LAFセ
ンサの検出応答遅れを正確に解明する必要がある。そこ
で、とりあえずこの遅れを1次遅れ系と擬似的にモデル
化し、図4に示す如きモデルを作成した。ここでLA
F:LAFセンサ出力、A/F:入力A/F、とする
と、その状態方程式は下記の数1で示すことができる。First, in order to accurately separate and extract the air-fuel ratio of each cylinder from the output of one LAF sensor, it is necessary to accurately clarify the detection response delay of the LAF sensor. Therefore, for the time being, this delay was pseudo-modeled as a first-order delay system to create a model as shown in FIG. Here LA
Assuming that F: LAF sensor output and A / F: input A / F, the state equation can be expressed by the following equation 1.
【0021】[0021]
【数1】 (Equation 1)
【0022】これを周期ΔTで離散化すると、数2で示
すようになる。図5は数2をブロック線図で表したもの
である。When this is discretized with the period ΔT, it becomes as shown by the equation 2. FIG. 5 is a block diagram of Equation (2).
【0023】[0023]
【数2】 (Equation 2)
【0024】従って、数2を用いることによってセンサ
出力より真の空燃比を求めることができる。即ち、数2
を変形すれば数3に示すようになるので、時刻kのとき
の値から時刻k−1のときの値を数4のように逆算する
ことができる。Therefore, by using the equation 2, the true air-fuel ratio can be obtained from the sensor output. That is, Equation 2
When is modified, it becomes as shown in Formula 3, so that the value at time k−1 can be back-calculated as in Formula 4 from the value at time k.
【0025】[0025]
【数3】 (Equation 3)
【0026】[0026]
【数4】 (Equation 4)
【0027】具体的には数2をZ変換を用いて伝達関数
で示せば数5の如くになるので、その逆伝達関数を今回
のセンサ出力LAFに乗じることによって前回の入力空
燃比をリアルタイムに推定することができる。図6にそ
のリアルタイムのA/F推定器のブロック線図を示す。Specifically, if the expression 2 is expressed by a transfer function using the Z conversion, it becomes as shown in the expression 5. Therefore, by multiplying the inverse transfer function by the sensor output LAF of this time, the previous input air-fuel ratio can be realized in real time. Can be estimated. FIG. 6 shows a block diagram of the real-time A / F estimator.
【0028】[0028]
【数5】 (Equation 5)
【0029】続いて、上記の如く求めた真の空燃比に基
づいて各気筒の空燃比を分離抽出する手法について説明
すると、先願でも述べたように、排気系の集合部の空燃
比を各気筒の空燃比の時間的な寄与度を考慮した加重平
均であると考え、時刻kのときの値を、数6のように表
した。尚、F(燃料量)を制御量としたため、ここでは
『燃空比F/A』を用いているが、後の説明においては
理解の便宜のため、支障ない限り「空燃比」を用いる。
尚、空燃比(ないしは燃空比)は、先に数5で求めた応
答遅れを補正した真の値を意味する。Next, the method of separating and extracting the air-fuel ratio of each cylinder based on the true air-fuel ratio obtained as described above will be explained. As described in the previous application, The value at the time k was considered as the weighted average considering the temporal contribution of the air-fuel ratio of the cylinder, and the value at the time k was expressed as in Equation 6. Note that "F / A" is used here because F (fuel amount) is a control amount, but "Air / fuel ratio" will be used in the following description for convenience of understanding unless there is a problem.
Note that the air-fuel ratio (or the fuel-air ratio) means a true value obtained by correcting the response delay previously obtained by Expression 5.
【0030】[0030]
【数6】 (Equation 6)
【0031】即ち、集合部の空燃比は、気筒ごとの過去
の燃焼履歴に重みC(例えば直近に燃焼した気筒は40
%、その前が30%...など)を乗じたものの合算で
表した。このモデルをブロック線図であらわすと、図7
のようになる。That is, the air-fuel ratio of the collecting portion is weighted by C in the past combustion history of each cylinder (for example, the most recently burned cylinder is 40
%, Before that 30%. . . , Etc.). A block diagram of this model is shown in FIG.
become that way.
【0032】また、その状態方程式は数7のようにな
る。The equation of state is as shown in equation 7.
【0033】[0033]
【数7】 (Equation 7)
【0034】また集合部の空燃比をy(k)とおくと、
出力方程式は数8のように表すことができる。If the air-fuel ratio of the collecting portion is y (k),
The output equation can be expressed as in Equation 8.
【0035】[0035]
【数8】 (Equation 8)
【0036】上記において、u(k)は観測不可能のた
め、この状態方程式からオブザーバを設計してもx
(k)は観測することができない。そこで4TDC前
(即ち、同一気筒)の空燃比は急激に変化しない定常運
転状態にあると仮定してx(k+1)=x(k−3)と
すると、数9のようになる。In the above, since u (k) cannot be observed, even if an observer is designed from this equation of state, x (x)
(K) cannot be observed. Therefore, if x (k + 1) = x (k-3) assuming that the air-fuel ratio before 4TDC (that is, the same cylinder) is in a steady operation state in which the air-fuel ratio does not suddenly change, Equation 9 is obtained.
【0037】[0037]
【数9】 (Equation 9)
【0038】ここで、上記の如く求めたモデルについて
シミュレーション結果を示す。図8は4気筒内燃機関に
ついて3気筒の空燃比を14.7にし、1気筒だけ1
2.0にして燃料を供給した場合を示す。図9はそのと
きの集合部の空燃比を上記モデルで求めたものを示す。
同図においてはステップ状の出力が得られているが、こ
こで更にLAFセンサの応答遅れを考慮すると、センサ
出力は図10に「モデル出力値」と示すようになまされ
た波形となる。図中「実測値」は同じ場合のLAFセン
サ出力の実測値であるが、これと比較し、上記モデルが
多気筒内燃機関の排気系を良くモデル化していることを
検証している。Here, simulation results of the model obtained as described above will be shown. FIG. 8 shows that for a 4-cylinder internal combustion engine, the air-fuel ratio of 3 cylinders is set to 14.7 and only 1 cylinder has 1
The case where the fuel is supplied at 2.0 is shown. FIG. 9 shows the air-fuel ratio of the collecting portion at that time obtained by the above model.
In the figure, a step-like output is obtained, but when the response delay of the LAF sensor is further taken into consideration here, the sensor output has a waveform as shown as "model output value" in FIG. In the figure, “actual measurement value” is an actual measurement value of the LAF sensor output in the same case, and it is verified by comparison with this that the above model models the exhaust system of the multi-cylinder internal combustion engine well.
【0039】よって、数10で示される状態方程式と出
力方程式にてx(k)を観察する通常のカルマンフィル
タの問題に帰着する。その荷重行列Q,Rを数11のよ
うにおいてリカッチの方程式を解くと、ゲイン行列Kは
数12のようになる。Therefore, the problem of an ordinary Kalman filter for observing x (k) in the equation of state and the equation of output expressed by the equation 10 results. When the Riccati equation is solved by using the weight matrices Q and R as in Equation 11, the gain matrix K is as shown in Equation 12.
【0040】[0040]
【数10】 (Equation 10)
【0041】[0041]
【数11】 [Equation 11]
【0042】[0042]
【数12】 (Equation 12)
【0043】これよりA−KCを求めると、数13のよ
うになる。From this, A-KC is obtained as shown in Equation 13.
【0044】[0044]
【数13】 (Equation 13)
【0045】一般的なオブザーバの構成は図11に示さ
れるようになるが、今回のモデルでは入力u(k)がな
いので、図12に示すようにy(k)のみを入力とする
構成となり、これを数式で表すと数14のようになる。The general structure of the observer is as shown in FIG. 11. However, since there is no input u (k) in this model, the structure is such that only y (k) is input as shown in FIG. When this is expressed by a mathematical expression, it becomes as shown in Expression 14.
【0046】[0046]
【数14】 [Equation 14]
【0047】ここでy(k)を入力とするオブザーバ、
即ちカルマンフィルタのシステム行列は数15のように
表される。An observer whose input is y (k),
That is, the system matrix of the Kalman filter is expressed as in Expression 15.
【0048】[0048]
【数15】 (Equation 15)
【0049】今回のモデルで、リカッチ方程式の荷重配
分Rの要素:Qの要素=1:1のとき、カルマンフィル
タのシステム行列Sは、数16で与えられる。In the model this time, when the element of the weight distribution R of the Riccati equation: the element of Q = 1: 1, the system matrix S of the Kalman filter is given by equation 16.
【0050】[0050]
【数16】 (Equation 16)
【0051】図13に上記したモデルとオブザーバを組
み合わせたものを示す。シミュレーション結果は先の出
願に示されているので省略するが、これにより集合部空
燃比より各気筒の空燃比を的確に抽出することができ
る。FIG. 13 shows a combination of the above model and the observer. The simulation result is omitted since it is shown in the earlier application, but the air-fuel ratio of each cylinder can be accurately extracted from the air-fuel ratio of the collecting portion.
【0052】上記を前提として図3フロー・チャートに
従って説明すると、先ずS10で前記したクランク角セ
ンサ34、LAFセンサ40などの出力値を読み出す。
LAFセンサ出力は排気系集合部での値である。To explain with reference to the flow chart of FIG. 3 based on the above, first, in S10, the output values of the crank angle sensor 34, the LAF sensor 40, etc. are read out.
The LAF sensor output is a value at the exhaust system collecting part.
【0053】続いてS12に進んでLAFセンサ40が
活性化しているか否か適宜な手法で判断し、肯定される
ときはS14に進んで機関回転数がオブザーバ限界回転
数を超えているか否か判断する。先にも述べたように、
高回転時にはTDC周期が短くなってオブザーバの演算
時間が確保できない場合が生じる。また、そのような高
回転時には数1に関して述べた検出応答遅れから、LA
Fセンサ40の応答性も十分ではない。Subsequently, the program proceeds to S12, where it is determined whether or not the LAF sensor 40 is activated by an appropriate method. When the determination is affirmative, the program proceeds to S14 where it is determined whether the engine speed exceeds the observer limit speed. To do. As mentioned earlier,
When the rotation speed is high, the TDC cycle becomes short and the observer calculation time may not be secured. Also, at such a high rotation speed, due to the detection response delay described in the equation 1, LA
The responsiveness of the F sensor 40 is also insufficient.
【0054】他方、数6以降で述べたように、この発明
においては集合部の空燃比は各気筒の燃焼履歴の合算と
みなして状態方程式を漸化式形式で表現すると共に、4
TDC前の空燃比、即ち、同一気筒の前回空燃比から今
回空燃比までの間に空燃比は急激に変化しないと仮定し
てオブザーバを設計し、点火順序に従って順次オブザー
バ行列を算出している。On the other hand, as described in the equations 6 and after, in the present invention, the air-fuel ratio of the collecting portion is regarded as the sum of the combustion history of each cylinder, and the state equation is expressed in the recurrence form, and
The observer is designed on the assumption that the air-fuel ratio before TDC, that is, the air-fuel ratio of the same cylinder from the previous air-fuel ratio to the current air-fuel ratio does not change rapidly, and the observer matrix is sequentially calculated according to the ignition order.
【0055】ところで、従来より燃料噴射量の演算にお
いては一般的に、演算時間が確保できない高回転時には
前回演算値をそのまま用いる、即ち、演算の間引きを行
っている。しかし、オブザーバ演算では今述べたよう
に、前気筒の空燃比を順次入力して点火順序に従って行
っているため、演算の間引きが生じると、演算結果と気
筒番号との整合がとれず、各気筒の空燃比推定を誤りか
ねない。By the way, conventionally, in the calculation of the fuel injection amount, generally, the previous calculated value is used as it is, that is, the calculation is thinned out, at the time of high rotation where the calculation time cannot be secured. However, in the observer calculation, as described above, since the air-fuel ratio of the previous cylinder is sequentially input and performed in accordance with the ignition order, when the calculation is thinned, the calculation result and the cylinder number cannot be matched, and each cylinder cannot be matched. The air-fuel ratio estimation of
【0056】そこで、演算時間の確保が困難ないしはセ
ンサ応答性が不十分な機関回転数を予めオブザーバ限界
回転数として定めておき、S14において検出機関回転
数をそれと比較し、検出機関回転数がオブザーバ限界回
転数にないと判断されるときはS16に進んでオブザー
バ行列演算を行って各気筒の空燃比(A/F)を推定す
ると共に、オブザーバ限界回転数にあると判断されると
きはS18に進んでオブザーバ(行列演算)を停止する
ようにした。尚、S12でセンサが未だ活性化されてい
ないと判断されたときは直ちにプログラムを終了する。Therefore, the engine speed which is difficult to secure the calculation time or has insufficient sensor response is set as the observer limit speed in advance, and the detected engine speed is compared with that in S14, and the detected engine speed is When it is determined that the engine speed is not within the limit speed, the process proceeds to S16, the observer matrix calculation is performed to estimate the air-fuel ratio (A / F) of each cylinder, and when it is determined that the observer limit speed is reached, the process proceeds to S18. The observer (matrix operation) is stopped. If it is determined in S12 that the sensor has not been activated yet, the program is immediately terminated.
【0057】この実施例は上記の如く構成したので、高
回転域においてオブザーバの演算時間が確保できない、
ないしセンサの応答性が十分ではない場合においてはオ
ブザーバの演算を中止する、換言すれば演算を間引か
ず、完全に中止するようにしたので、演算を間引いて推
定値が気筒に対応しないような不都合が生じることがな
い。尚、オブザーバの演算を中止する運転状態として
は、高回転時の他に、排気ガスの到達に時間がかかる低
負荷時、ないしは排気ガスの生じないフューエルカット
時などが挙げられる。Since this embodiment is configured as described above, the observer calculation time cannot be secured in the high rotation range.
If the responsiveness of the sensor is not sufficient, the observer's calculation is stopped, in other words, the calculation is not thinned out but stopped completely, so that the estimated value does not correspond to the cylinder. There is no inconvenience. The operation state in which the observer calculation is stopped includes, in addition to high rotation, a low load in which exhaust gas takes a long time to reach, or a fuel cut in which exhaust gas does not occur.
【0058】図14はこの発明の第2の実施例を示す、
図3と同様のフロー・チャートである。第2実施例の場
合、推定値に基づいて各気筒空燃比を目標値にフィード
バック制御する例を示す。FIG. 14 shows a second embodiment of the present invention.
It is a flow chart similar to FIG. In the case of the second embodiment, an example is shown in which the air-fuel ratio of each cylinder is feedback-controlled to the target value based on the estimated value.
【0059】即ち、オブザーバによって集合部空燃比よ
り各気筒空燃比を推定することができたことから、PI
Dなどの制御則を用いて空燃比を気筒別に制御すること
が可能となる。具体的には図15に示すように、センサ
出力(集合部A/F)と目標空燃比とからPID制御則
を用いて集合部フィードバック補正項KLAFを求める
と共に、オブザーバ推定値#nA/Fから気筒毎のフィ
ードバック補正項#nKLAF(n:気筒)を求める。
気筒毎のフィードバック補正項#nKLAFはより具体
的には、集合部A/Fを気筒毎のフィードバック補正項
#nKLAFの平均値の前回演算値で除算して求めた目
標値とオブザーバ推定値#nA/Fとの偏差を解消する
ようにPID則を用いて求める。That is, since the observer was able to estimate the air-fuel ratio of each cylinder from the air-fuel ratio of the collecting portion, PI
It is possible to control the air-fuel ratio for each cylinder using a control law such as D. Specifically, as shown in FIG. 15, the collective feedback correction term KLAF is obtained from the sensor output (collecting section A / F) and the target air-fuel ratio using the PID control law, and the observer estimated value # nA / F is calculated. The feedback correction term #nKLAF (n: cylinder) for each cylinder is obtained.
More specifically, the feedback correction term #nKLAF for each cylinder is obtained by dividing the aggregate A / F by the previous calculation value of the average value of the feedback correction term #nKLAF for each cylinder and the observer estimated value #nA. It is determined using the PID rule so as to eliminate the deviation from / F.
【0060】これにより、各気筒の空燃比(A/F)は
集合部空燃比(A/F)に収束し、集合部空燃比(A/
F)は目標空燃比(A/F)に収束することとなって、
結果的に全ての気筒の空燃比(A/F)が目標空燃比
(A/F)に収束する。ここで、各気筒の燃料噴射量#
nTout (インジェクタの開弁時間で規定される)は、 #nTout =Tim×KCMD×KTOTAL×#nK
LAF×KLAF で求められる。上記で、Tim:基本値、KCMD:目
標空燃比、KTOTAL:その他の補正項、である。こ
れ以外にバッテリ補正項などの加算項もあるが、省略す
る。尚、かかる制御の詳細は本出願人が先に提案した特
願平5−251138号に述べられているので、これ以
上の説明は省略する。As a result, the air-fuel ratio (A / F) of each cylinder converges to the collecting part air-fuel ratio (A / F), and the collecting part air-fuel ratio (A / F).
F) converges to the target air-fuel ratio (A / F),
As a result, the air-fuel ratios (A / F) of all cylinders converge on the target air-fuel ratio (A / F). Here, the fuel injection amount of each cylinder #
nTout (specified by the valve opening time of the injector) is # nTout = Tim × KCMD × KTOTAL × # nK
It is determined by LAF × KLAF. In the above, Tim: basic value, KCMD: target air-fuel ratio, and KTOTAL: other correction terms. In addition to this, there are addition terms such as a battery correction term, but they are omitted. The details of such control are described in Japanese Patent Application No. 5-251138 previously proposed by the present applicant, and therefore further description will be omitted.
【0061】この構成によって、気筒毎フィードバック
補正項#nKLAFは各気筒A/F(空燃比)を集合部
A/F(空燃比)に収束させようと機能すると共に、そ
の平均値は1に収束しようとするため、補正項が発散す
ることなく、結果的に気筒間のバラツキのみを吸収する
ことができた。他方、集合部A/F(空燃比)は目標A
/F(空燃比)へと収束するため、結果として全ての気
筒の空燃比を目標A/F(空燃比)へと収束させること
ができる。With this configuration, the cylinder-by-cylinder feedback correction term #nKLAF functions to converge each cylinder A / F (air-fuel ratio) to the collecting portion A / F (air-fuel ratio), and its average value converges to 1. Therefore, the correction term did not diverge, and as a result, only the variation between the cylinders could be absorbed. On the other hand, the collecting section A / F (air-fuel ratio) is the target A
Since it converges to / F (air-fuel ratio), as a result, the air-fuel ratios of all the cylinders can converge to the target A / F (air-fuel ratio).
【0062】即ち、図15に示す気筒毎フィードバック
・ループの構成において、気筒毎フィードバック補正項
#nKLAFを1に設定するとき、フィードバックルー
プは偏差がなくなるまで、即ち、分母(気筒毎フィード
バック補正項平均値)が1となる様に動作することにな
り、そのことは気筒間の空燃比バラツキを解消すべく動
作することを意味するからである。尚、図14以降にお
いてA/F(空燃比)と図示しているが、実際にはF/
A(燃空比)を用いている。That is, in the configuration of the feedback loop for each cylinder shown in FIG. 15, when the feedback correction term #nKLAF for each cylinder is set to 1, the feedback loop is until the deviation disappears, that is, the denominator (feedback correction term average for each cylinder is averaged). Value) becomes 1, which means that the operation is performed to eliminate the air-fuel ratio variation among the cylinders. It should be noted that although it is shown as A / F (air-fuel ratio) in FIG.
A (fuel air ratio) is used.
【0063】以上を前提として第2実施例を図14フロ
ー・チャートを参照して説明する。尚、このプログラム
はTDCからの所定のクランク角度において、即ち、噴
射順位(第1、第3、第4、第2気筒の順)毎に各気筒
の燃料噴射量を決定するものである。Based on the above, the second embodiment will be described with reference to the flow chart of FIG. Note that this program determines the fuel injection amount of each cylinder at a predetermined crank angle from TDC, that is, for each injection order (first cylinder, third cylinder, fourth cylinder, second cylinder).
【0064】先ず、S100において機関回転数Ne、
吸気圧力Pb、検出A/F(空燃比)などを読み込み、
S102に進んでクランキングか否か判断し、否定され
るときはS104に進んでフューエルカットか否か判断
する。S104でも否定されるときはS106に進んで
前記した基本値Timを検索する。これは機関回転数と
吸気圧力とから設定されたマップ(図示せず)を検索し
て行う。First, in S100, the engine speed Ne,
Intake pressure Pb, detection A / F (air-fuel ratio), etc. are read,
If the determination is negative, the process proceeds to S102, and if negative, the process proceeds to S104 to determine whether the fuel is cut. If the result in S104 is negative, the program proceeds to S106, in which the basic value Tim is retrieved. This is done by searching a map (not shown) set from the engine speed and the intake pressure.
【0065】続いてS108に進んでLAFセンサ40
の活性化が完了したか否か判断し、肯定されるときはS
110に進んで検出機関回転数が前記したオブザーバ限
界回転数にあるか否か判断する。S110で否定された
ときはS112に進んで前記したオブザーバ行列演算を
行って各気筒の空燃比(A/F)を推定し、S114に
進んで気筒毎フィードバック補正項#nKLAFを演算
する。Subsequently, the flow proceeds to S108, where the LAF sensor 40 is
S is determined if the activation of the
In step 110, it is determined whether the detected engine speed is within the observer limit speed described above. When the result in S110 is negative, the program proceeds to S112 in which the observer matrix calculation is performed to estimate the air-fuel ratio (A / F) of each cylinder, and the process proceeds to S114 to calculate the feedback correction term #nKLAF for each cylinder.
【0066】即ち、先に図15に関して述べたように、
集合部空燃比(A/F)を気筒毎のフィードバック補正
項#nKLAFの平均値の前回演算値で除算して求めた
目標値とオブザーバ推定各気筒空燃比(A/F)との偏
差を解消するようにPID則に基づいて適宜設定する。
続いてS116に進み、LAFセンサ40の出力から検
出された集合部空燃比と目標空燃比との偏差を解消する
ように、PID制御則を用いて集合部フィードバック補
正項KLAFを演算する。次いでS118に進んで気筒
毎の燃料噴射量#nTout を図示の如く決定し、S12
0に進んで当該気筒のインジェクタ20の駆動回路に出
力する。That is, as described above with reference to FIG.
Eliminates the deviation between the target value obtained by dividing the collective air-fuel ratio (A / F) by the previous calculated value of the average value of the feedback correction term #nKLAF for each cylinder and the observer estimated air-fuel ratio (A / F) of each cylinder. To be set appropriately based on the PID rule.
Next, in S116, the collective feedback correction term KLAF is calculated using the PID control rule so as to eliminate the deviation between the collective air-fuel ratio detected from the output of the LAF sensor 40 and the target air-fuel ratio. Next, the routine proceeds to S118, where the fuel injection amount #nTout for each cylinder is determined as shown in the figure, and S12
The process proceeds to 0 and outputs to the drive circuit of the injector 20 of the cylinder.
【0067】またS110でオブザーバ限界回転数にあ
ると判断されたときはS122に進んでオブザーバ(行
列演算)を停止し、S124に進んで気筒毎のフィード
バック補正項#nKLAFを前回値#nKLAFn-1 と
する(図示の簡略化のため、今回値にサブスクリプトn
を付すのは省略した)。即ち、気筒との整合性からオブ
ザーバ行列演算を間引くことなく、完全に中止し、オブ
ザーバが停止される間は、停止直前の値に基づいて燃料
噴射量を決定するようにした。If it is determined in S110 that the observer limit rotational speed is reached, the flow proceeds to S122 to stop the observer (matrix calculation), and proceeds to S124 where the feedback correction term #nKLAF for each cylinder is set to the previous value # nKLAFn-1. (For simplification of illustration, subscript n
Is omitted). That is, due to the consistency with the cylinder, the observer matrix calculation is not thinned out and is completely stopped, and while the observer is stopped, the fuel injection amount is determined based on the value immediately before the stop.
【0068】即ち、気筒間の空燃比のバラツキの度合い
は本来的にそう変化するものではなく、気筒毎フィード
バック補正項の値は集合部フィードバック補正項の値に
比較すれば小さい値となり、1付近の値となる。また、
推定不能領域が存在することは予定するオブザーバの能
力上やむを得ない。そこで、比較的小さい方の気筒毎フ
ィードバック補正項で不能領域に入る前の値を用いるこ
とにより、空燃比の変動の程度を減少させることができ
る。That is, the degree of variation in the air-fuel ratio among the cylinders does not originally change so much, and the value of the feedback correction term for each cylinder is a small value as compared with the value of the collective feedback correction term, which is around 1. Becomes the value of. Also,
The existence of unpredictable areas is unavoidable due to the capacity of the planned observer. Therefore, it is possible to reduce the degree of fluctuation of the air-fuel ratio by using the value before entering the disabled region in the relatively smaller feedback correction term for each cylinder.
【0069】尚、S108でLAFセンサ40の活性化
が完了していないと判断されるときはS126に進み、
そこで機関停止前のアイドル時に演算された気筒毎フィ
ードバック補正項#nKLAFidleをRAM54のバッ
クアップ部から読み出し、S130に進んで集合部フィ
ードバック補正項KLAFの値を1とし(集合部フィー
ドバック制御の停止を意味する)、それらの値からS1
18に進んで燃料噴射量#nTout を算出する。If it is determined in S108 that the LAF sensor 40 has not been activated, the process proceeds to S126.
Therefore, the cylinder-by-cylinder feedback correction term #nKLAFidle calculated during idling before the engine is stopped is read from the backup section of the RAM 54, the process proceeds to S130, and the value of the collective feedback correction term KLAF is set to 1 (meaning that collective feedback control is stopped ), S1 from those values
In step 18, the fuel injection amount #nTout is calculated.
【0070】即ち、S108で活性化が完了していない
と判断されるのは機関始動時(S102のクランキング
を経た後の状態)にあるので、その際には先に機関停止
前のアイドル時に演算しておいた値を使用して補正する
ことにより、気筒間の空燃比のバラツキを可能な限り抑
制することができるからである。尚、アイドル時に演算
した値を用いるのは、低回転のため演算時間が長いた
め、オブザーバの推定精度が高いからである。That is, since it is judged at S108 that the activation is not completed at the engine start (the state after the cranking at S102), at that time, at the idle time before the engine is stopped. This is because the correction using the calculated value can suppress the variation in the air-fuel ratio between the cylinders as much as possible. It should be noted that the reason why the value calculated at the time of idling is used is that the accuracy of observer estimation is high because the calculation time is long due to low rotation.
【0071】また、S102でクランキングと判断され
るときはS132に進んで水温センサ(図1で図示省
略)を通じて検出した水温から所定の特性に従ってクラ
ンキング時の燃料噴射量Ticrを算出し、S134に
進んで始動モードの式(説明省略)に基づいて燃料噴射
量Tout を決定する。更に、S104でフューエル・カ
ットと判断されるときはS136に進んで燃料噴射量T
out を零とし、S138に進んでオブザーバ(行列演
算)を停止し、S140に進んでS124と同様に気筒
毎フィードバック補正項は停止直前の値とする。S13
8でオブザーバ(行列演算)を停止するのは、燃焼が行
われず、正しい空燃比が計測できないためである。When it is judged to be cranking in S102, the routine proceeds to S132, where the fuel injection amount Ticr during cranking is calculated from the water temperature detected by the water temperature sensor (not shown in FIG. 1) according to a predetermined characteristic, and S134. Then, the fuel injection amount Tout is determined on the basis of the equation (the description is omitted) of the starting mode. Further, when it is determined in S104 that the fuel is cut, the routine proceeds to S136, where the fuel injection amount T
Out is set to zero, the observer (matrix calculation) is stopped in S138, and the feedback correction term for each cylinder is set to the value immediately before the stop, similarly to S124 in S140. S13
The reason why the observer (matrix calculation) is stopped in 8 is that combustion is not performed and the correct air-fuel ratio cannot be measured.
【0072】この実施例は上記の如く構成したので、高
回転時などオブザーバの演算時間が確保できない、ない
しはLAFセンサの応答性が十分ではない場合にはオブ
ザーバ行列演算を間引くことなく、完全に中止するよう
にしたので、気筒との整合性が失われて推定を誤る恐れ
がない。Since this embodiment is configured as described above, if the observer computation time cannot be secured, such as when the rotation speed is high, or if the response of the LAF sensor is not sufficient, the observer matrix computation is not canceled and the operation is completely stopped. As a result, there is no possibility that the consistency with the cylinder is lost and the estimation is erroneous.
【0073】また、オブザーバ停止期間においても、燃
料供給系の気筒間のバラツキは領域によって極端に変化
することはないと思われることから、停止直前に演算さ
れた値を用いるようにしたため、気筒間の空燃比のバラ
ツキをかなりの程度まで吸収して各気筒の空燃比を目標
値に精度良く収束させることが可能となる。それによっ
て、目標空燃比を理論空燃比とするときは、三元触媒2
6の浄化率を向上させることができる。また、目標空燃
比をリーン側に設定すれば、リーンバーン制御を精度良
く実現することができる。Further, even during the observer stop period, it is considered that the variation between the cylinders of the fuel supply system does not change extremely depending on the region. Therefore, the value calculated immediately before the stop is used. It is possible to absorb the variation in the air-fuel ratio of (3) to a considerable extent and accurately converge the air-fuel ratio of each cylinder to the target value. Accordingly, when the target air-fuel ratio is set to the theoretical air-fuel ratio, the three-way catalyst 2
The purification rate of 6 can be improved. Further, if the target air-fuel ratio is set to the lean side, lean burn control can be realized with high accuracy.
【0074】図16はこの発明の第3実施例を示す、フ
ロー・チャートの部分図である。第2実施例と相違する
点に焦点をおいて説明すると、図14のS124に相当
するS1240において、オブザーバ(行列演算)停止
のときは、気筒毎のフィードバック補正項#nKLAF
を1.0に固定するようにした。即ち、先にも述べたよ
うに、気筒間の空燃比のバラツキの度合いは本来的には
小さく、1付近の値に設定されると予想されるため、オ
ブザーバ(行列演算)停止時には気筒毎のフィードバッ
ク補正項の値を直ちに1とした。これにより、構成を簡
略にすることができる。尚、残余の構成および効果は、
第2実施例と異ならない。FIG. 16 is a partial view of a flow chart showing the third embodiment of the present invention. Explaining with a focus on the points different from the second embodiment, in S1240 corresponding to S124 in FIG. 14, when the observer (matrix calculation) is stopped, the feedback correction term #nKLAF for each cylinder is given.
Was fixed at 1.0. That is, as described above, the degree of variation in the air-fuel ratio between the cylinders is originally small and is expected to be set to a value near 1. Therefore, when the observer (matrix calculation) is stopped, The value of the feedback correction term was immediately set to 1. This can simplify the configuration. The remaining structure and effects are
It is not different from the second embodiment.
【0075】図17はこの発明の第4実施例を示す、フ
ロー・チャートの部分図である。第2実施例と相違する
点に焦点をおいて説明すると、図14のS128に相当
するS1280において、センサの活性化が完了してい
ないときは、気筒毎のフィードバック補正項#nKLA
Fを学習で求めた値#nKLAFSTY とした。FIG. 17 is a partial view of a flow chart showing the fourth embodiment of the present invention. Explaining with a focus on the points different from the second embodiment, in S1280 corresponding to S128 in FIG. 14, when the activation of the sensor is not completed, the feedback correction term #nKLA for each cylinder.
F was set to the value #nKLAFSTY obtained by learning.
【0076】即ち、気筒毎フィードバック補正項の値を
アイドル運転状態において、以下の式 #nKLAFsty =C×#nKLAF+(1−C)×#
nKLAFstyn-1 を用いて常に学習しておき、センサ活性化が完了してい
ないときは最新の学習値を使用するようにした。ここ
で、#nKLAFsty:最新学習値、C:重み係数、#n
KLAFsytn-1: 前回学習値である。この構成によっ
て、第2実施例に比して補正項に過去の燃焼履歴を一層
良く反映させることができる。残余の構成および効果
は、第2実施例と異ならない。That is, the value of the feedback correction term for each cylinder in the idle operation state is expressed by the following equation: # nKLAFsty = C × # nKLAF + (1-C) × #
Learning was always performed using nKLAFstyn-1, and the latest learning value was used when sensor activation was not completed. Here, #nKLAFsty: latest learning value, C: weighting coefficient, #n
KLAFsytn-1: Previous learning value. With this configuration, the past combustion history can be better reflected in the correction term as compared with the second embodiment. The remaining structure and effects are the same as those of the second embodiment.
【0077】更には、空燃比センサとして広域空燃比セ
ンサを使用する場合を例にとって説明したが、いわゆる
O2 センサを用いて空燃比を制御する場合にも妥当す
る。Further, the case where the wide range air-fuel ratio sensor is used as the air-fuel ratio sensor has been described as an example, but it is also applicable to the case where the so-called O 2 sensor is used to control the air-fuel ratio.
【0078】[0078]
【発明の効果】請求項1項および2項にあっては、燃焼
履歴に応じて各気筒の空燃比を推定し、制御する装置に
おいて、空燃比の推定が困難な運転状態では推定を中
止、換言すれば間引きではなく、完全に中止するように
したので、気筒との整合性を失って推定を誤ることがな
い。According to the first and second aspects of the invention, in an apparatus that estimates and controls the air-fuel ratio of each cylinder according to the combustion history, the estimation is stopped in an operating state where it is difficult to estimate the air-fuel ratio, In other words, it is not the thinning-out but the complete stop, so that the estimation is not erroneous because the consistency with the cylinder is lost.
【0079】請求項1項および2項にあっては又、気筒
間の空燃比のバラツキの度合いを誤って推定することが
なく、オブザーバの推定が不可能な領域においても、か
なりの程度まで集合部空燃比を目標値に収束させること
ができる。[0079] Also In the claims 1 and 2 wherein, without having to erroneously estimated the degree of variation in air-fuel ratio between the cylinders, even in a region which can not be estimated observer, a significant degree or it is possible to converge the current engagement portion air-fuel ratio to the target value.
【0080】請求項3項にあっては、気筒間の空燃比の
バラツキの度合いは急激に変わることはないので、各気
筒の空燃比の推定が不可能な場合であっても気筒間のバ
ラツキの度合いをある程度吸収して集合部空燃比を目標
値に収束させることができる。 According to the third aspect of the present invention, the degree of variation in the air-fuel ratio among the cylinders does not change abruptly, so even if it is impossible to estimate the air-fuel ratio among the cylinders, the variation among the cylinders can be varied. Can be absorbed to some extent, and the air-fuel ratio of the collecting portion can be converged to the target value .
【0081】請求項4項にあっては、学習値を用いるよ
うにしたことから、過去の燃焼履歴をフィードバック補
正項に反映させることができ、各気筒の空燃比の推定が
不可能な場合であっても気筒間のバラツキの度合いを一
層良く吸収して集合部空燃比を目標値に収束させること
ができる。According to the fourth aspect, since the learning value is used, the past combustion history can be reflected in the feedback correction term, and it is impossible to estimate the air-fuel ratio of each cylinder. Even if there is, it is possible to further absorb the degree of variation between the cylinders and converge the air-fuel ratio of the collective portion to the target value.
【図1】この発明に係る内燃機関の空燃比制御装置を実
現する、内燃機関の空燃比フィードバック制御装置を全
体的に示すブロック図である。FIG. 1 is a block diagram generally showing an air-fuel ratio feedback control device for an internal combustion engine, which realizes an air- fuel ratio control device for an internal combustion engine according to the present invention.
【図2】図1中の制御ユニットの詳細を示すブロック図
である。FIG. 2 is a block diagram showing details of a control unit in FIG. 1;
【図3】この発明に係る内燃機関の空燃比制御装置の動
作を示すフロー・チャートである。FIG. 3 is a flow chart showing the operation of the air- fuel ratio control device for an internal combustion engine according to the present invention.
【図4】先の出願で述べた空燃比センサの検出動作をモ
デル化した例を示すブロック図である。FIG. 4 is a block diagram showing an example of modeling the detection operation of the air-fuel ratio sensor described in the previous application.
【図5】図4に示すモデルを周期ΔTで離散化したモデ
ルである。FIG. 5 is a model obtained by discretizing the model shown in FIG. 4 with a period ΔT.
【図6】空燃比センサの検出挙動をモデル化した真の空
燃比推定器を示すブロック線図である。FIG. 6 is a block diagram showing a true air-fuel ratio estimator that models the detection behavior of an air-fuel ratio sensor.
【図7】内燃機関の排気系の挙動を示すモデルを表すブ
ロック線図である。FIG. 7 is a block diagram showing a model showing a behavior of an exhaust system of an internal combustion engine.
【図8】図7に示すモデルを用いて4気筒内燃機関につ
いて3気筒の空燃比を14.7に、1気筒の空燃比を1
2.0にして燃料を供給する場合を示すデータ図であ
る。8 is a graph showing the four-cylinder internal combustion engine using the model shown in FIG. 7, where the air-fuel ratio of three cylinders is 14.7 and the air-fuel ratio of one cylinder is 1;
FIG. 4 is a data diagram showing a case where fuel is supplied at 2.0.
【図9】図8に示す入力を与えたときの図7モデルの集
合部の空燃比を表すデータ図である。9 is a data diagram showing the air-fuel ratio of the collecting portion of the model of FIG. 7 when the input shown in FIG. 8 is given.
【図10】図8に示す入力を与えたときの図7モデルの
集合部の空燃比をLAFセンサの応答遅れを考慮して表
したデータと、同じ場合のLAFセンサ出力の実測値を
比較するグラフ図である。FIG. 10 compares the data showing the air-fuel ratio of the collecting portion of the model of FIG. 7 in consideration of the response delay of the LAF sensor with the input shown in FIG. 8, and the measured value of the LAF sensor output in the same case. It is a graph figure.
【図11】一般的なオブザーバの構成を示すブロック線
図である。FIG. 11 is a block diagram showing a configuration of a general observer.
【図12】先の出願で用いるオブザーバの構成を示すブ
ロック線図である。FIG. 12 is a block diagram showing a configuration of an observer used in the previous application.
【図13】図7に示すモデルと図12に示すオブザーバ
を組み合わせた構成を示す説明ブロック図である。13 is an explanatory block diagram showing a configuration in which the model shown in FIG. 7 and the observer shown in FIG. 12 are combined.
【図14】この発明の第2実施例を示す、図3と同様の
フロー・チャートである。FIG. 14 is a flowchart similar to FIG. 3, showing a second embodiment of the present invention.
【図15】この発明で予定する空燃比の気筒別フィード
バック制御を示すブロック図である。FIG. 15 is a block diagram showing cylinder-by-cylinder feedback control of the air-fuel ratio, which is planned in the present invention.
【図16】この発明の第3実施例を示す図14フロー・
チャートの部分図である。FIG. 16 is a flow chart of FIG. 14 showing the third embodiment of the present invention.
It is a partial view of a chart.
【図17】この発明の第4実施例を示す図14フロー・
チャートの部分図である。FIG. 17 is a flow chart of FIG. 14 showing the fourth embodiment of the present invention.
It is a partial view of a chart.
10 内燃機関 18 インテークマニホルド 20 インジェクタ 22 エキゾーストマニホルド 40 空燃比センサ(LAFセンサ) 42 制御ユニット 10 Internal Combustion Engine 18 Intake Manifold 20 Injector 22 Exhaust Manifold 40 Air-Fuel Ratio Sensor (LAF Sensor) 42 Control Unit
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平5−180040(JP,A) 特開 昭60−166734(JP,A) 実開 昭59−165941(JP,U) ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (56) References JP-A-5-180040 (JP, A) JP-A-60-166734 (JP, A) Practical application Sho-59-165941 (JP, U)
Claims (4)
された空燃比センサの出力から前記排 気系集合部の空燃
比を検出し、検出した排気系集合部の空燃比を目標値に
制 御するための集合部フィードバック補正項KLAFを
演算する第1の手段、 b .前記空燃比センサの出力値を各気筒の燃焼履歴に所
定の係数を乗じた加重平均値からなるものとみなして排
気系の挙動を記述するモデルを設定し、各気筒の空燃比
を状態変数とする状態方程式を設定し、その内部状態を
観測するオブザーバを設定してその出力を求める第2の
手段、c .前記オブザーバ出力から各気筒の空燃比#nA/F
を推定する第3の手段、d .前記推定された各気筒の空燃比#nA/Fを目標値
にフィードバック制御す る気筒毎フィードバック補正項
#nKLAFを演算する第4の手段、 e .前記内燃機関の運転状態を検出する第5の手段、および f .前記集合部フィードバック補正項KLAFと気筒毎
フィードバック補正項# nKLAFに基づいて前記内燃
機関の空燃比をフィードバック制御するフィ ードバック
制御手段、 を備えた内燃機関の空燃比制御装置において、前記フィ
ードバック制御手段は、前記検出された運転状態から前
記第3の手段による前記各気筒の空燃比#nA/Fの推
定が困難と判断されるときは、前記各気筒の空燃比#n
A/Fの推定を中止すると共に、前記気筒毎フィードバ
ック補正項#nKLAFに基づくフィードバック制御を
中止し、前記集合部フィードバック補正項KLAFに基
づいて前記内燃機関の空燃比をフィードバック制御する
ことを特徴とする内燃機関の空燃比制御装置。1. A. Placed at the exhaust system collecting part of a multi-cylinder internal combustion engine
Air-fuel from the output of the air-fuel ratio sensor which is of the exhaust system set unit
Ratio, and set the detected air-fuel ratio of the exhaust system collecting part to the target value.
A set portion feedback correction term KLAF for control Gosuru
First means for computing, b . The output value of the air-fuel ratio sensor is set as a model that describes the behavior of the exhaust system by regarding the combustion history of each cylinder as a weighted average value obtained by multiplying a predetermined coefficient, and sets the air-fuel ratio of each cylinder as a state variable. Second means for setting the state equation to be set , setting the observer for observing the internal state, and obtaining the output thereof, c . From the observer output, the air-fuel ratio of each cylinder # nA / F
A third means for estimating d . The estimated air-fuel ratio # nA / F of each cylinder is set as a target value.
Each cylinder feedback correction term you feedback control
Fourth means for computing #nKLAF, e . Fifth means for detecting the operating state of the internal combustion engine, and f . For each cylinder, the collective feedback correction term KLAF
The internal combustion engine based on the feedback correction term #nKLAF
The feedback control of the air-fuel ratio of the engine feedback
Control means, air-fuel ratio control apparatus for an internal combustion engine wherein the Fi
The feedback control means is set in front of the detected operating condition.
Serial third said by means of the air-fuel ratio in each cylinder # nA / F estimated is determined difficult Rutoki is air #n of the respective cylinders
A / F estimation is stopped , and
Feedback control based on the clock correction term #nKLAF
Then, based on the collective section feedback correction term KLAF,
An air-fuel ratio control device for an internal combustion engine, wherein the air-fuel ratio of the internal combustion engine is feedback-controlled based on the above .
フィードバック補正項#nKLAFに基づくフィードバ
ック制御を中止するときは、前記気筒毎フィードバック
補正項#nKLAFを所定の値にすることを特徴とする
請求項1項記載の内燃機関の空燃比制御装置。2. The feedback control means is provided for each cylinder.
Feedback bar based on feedback correction term #nKLAF
Tsu To cancel click control, the each cylinder feedback correction term #nKLAF air-fuel ratio control apparatus for an internal combustion engine according to claim 1, wherein, wherein to Rukoto to a predetermined value.
ック補正項#nKL AFに基づくフィードバック制御を
中止する直前の値#nKLAFn−1であることを特徴
とする請求項2項記載の内燃機関の空燃比制御装置。3. The feed value for each cylinder is the predetermined value.
3. The air- fuel ratio control apparatus for an internal combustion engine according to claim 2, wherein the value is # nKLAFn-1 immediately before the feedback control based on the feedback correction term #nKLAF is stopped.
る学習値であることを特徴とする請求項3項記載の内燃
機関の空燃比制御装置。4. The air- fuel ratio control device for an internal combustion engine according to claim 3 , wherein the predetermined value is a learned value in a predetermined operating region.
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6033201A JP2684012B2 (en) | 1994-02-04 | 1994-02-04 | Air-fuel ratio control device for internal combustion engine |
| US08/383,216 US5566071A (en) | 1994-02-04 | 1995-02-03 | Air/fuel ratio estimation system for internal combustion engine |
| DE69507060T DE69507060T2 (en) | 1994-02-04 | 1995-02-03 | Air / fuel ratio estimation system for an internal combustion engine |
| EP95101518A EP0670420B1 (en) | 1994-02-04 | 1995-02-03 | Air/fuel ratio estimation system for internal combustion engine |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6033201A JP2684012B2 (en) | 1994-02-04 | 1994-02-04 | Air-fuel ratio control device for internal combustion engine |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07224702A JPH07224702A (en) | 1995-08-22 |
| JP2684012B2 true JP2684012B2 (en) | 1997-12-03 |
Family
ID=12379866
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6033201A Expired - Fee Related JP2684012B2 (en) | 1994-02-04 | 1994-02-04 | Air-fuel ratio control device for internal combustion engine |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2684012B2 (en) |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59165941U (en) * | 1983-04-25 | 1984-11-07 | 日産自動車株式会社 | Air-fuel ratio control device for internal combustion engines |
| JP2717744B2 (en) * | 1991-12-27 | 1998-02-25 | 本田技研工業株式会社 | Air-fuel ratio detection and control method for internal combustion engine |
-
1994
- 1994-02-04 JP JP6033201A patent/JP2684012B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH07224702A (en) | 1995-08-22 |
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