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JP2015206273A - Internal combustion engine air-fuel ratio control system - Google Patents

Internal combustion engine air-fuel ratio control system Download PDF

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JP2015206273A
JP2015206273A JP2014086041A JP2014086041A JP2015206273A JP 2015206273 A JP2015206273 A JP 2015206273A JP 2014086041 A JP2014086041 A JP 2014086041A JP 2014086041 A JP2014086041 A JP 2014086041A JP 2015206273 A JP2015206273 A JP 2015206273A
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JP
Japan
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fuel ratio
air
catalyst
sensor
internal combustion
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JP2014086041A
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Japanese (ja)
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中野 誠
Makoto Nakano
誠 中野
守雄 藤原
Morio Fujiwara
守雄 藤原
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Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
  • Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain an internal combustion engine air-fuel ratio control system that can suppress deterioration in drivability and exhaust gas quality.SOLUTION: The internal combustion engine air-fuel ratio control system reduces an increment of a feedback control constant at a timing that an output value of an upstream-side O2 sensor 110 provided upstream of a catalyst 109 cleaning an exhaust gas to detect an air-fuel ratio in an upstream-side exhaust gas becomes a predetermined voltage or more and reduces a decrement of the feedback control constant at a timing that the output value of the upstream-side O2 sensor 110 becomes a predetermined voltage or lower.

Description

この発明は、内燃機関の空燃比制御装置に関し、特には内燃機関に供給される空燃比を周期的にリッチ方向およびリーン方向に振動させる空燃比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関するものである。   The present invention relates to an air-fuel ratio control apparatus for an internal combustion engine, and more particularly to an air-fuel ratio control apparatus for an internal combustion engine provided with air-fuel ratio feedback control means for periodically oscillating an air-fuel ratio supplied to the internal combustion engine in a rich direction and a lean direction. It is about.

一般的に、内燃機関の排気通路には、排ガス中の有害成分HC、CO、NOxを同時に浄化する3元触媒(以下、触媒という。)が設置されている。この種の触媒においては、理論空燃比付近で有害成分HC、CO、NOxのいずれについても浄化率が高くなる。従って、内燃機関の制御装置においては、通常、触媒の上流側にO2センサを設け、空燃比が理論空燃比付近となるように燃料噴射量を調整して、空燃比をフィードバック制御している。   Generally, a three-way catalyst (hereinafter referred to as a catalyst) that simultaneously purifies harmful components HC, CO, and NOx in exhaust gas is installed in an exhaust passage of an internal combustion engine. In this type of catalyst, the purification rate is high for any of the harmful components HC, CO, and NOx in the vicinity of the theoretical air-fuel ratio. Therefore, in an internal combustion engine control device, an O2 sensor is usually provided on the upstream side of the catalyst, the fuel injection amount is adjusted so that the air-fuel ratio is close to the theoretical air-fuel ratio, and the air-fuel ratio is feedback-controlled.

また、触媒には、一次フィルタのように作用する酸素吸蔵能力が付加されており、上流側空燃比(上流側O2センサの出力値に対応)の理論空燃比からの一時的な変動を吸収するようになっている。即ち、触媒は、上流側空燃比(以下、上流側A/Fという。)が理論空燃比よりもリーン側の場合には、排ガス中の酸素を取り込んで蓄積し、逆にリッチ側の場合には、触媒中に蓄積されている酸素を放出する。これにより、上流側A/Fの一時的な変動は、触媒内でフィルタ処理され、触媒下流側の空燃比(以下、下流側A/Fという。)には表れにくくなる。   Further, the catalyst is added with an oxygen storage capability that acts like a primary filter, and absorbs a temporary fluctuation of the upstream air-fuel ratio (corresponding to the output value of the upstream O2 sensor) from the stoichiometric air-fuel ratio. It is like that. That is, when the upstream air-fuel ratio (hereinafter referred to as upstream A / F) is leaner than the stoichiometric air-fuel ratio, the catalyst takes in and accumulates oxygen in the exhaust gas, and conversely, Releases the oxygen accumulated in the catalyst. As a result, the temporary fluctuation of the upstream A / F is filtered in the catalyst and hardly appears in the air-fuel ratio downstream of the catalyst (hereinafter referred to as the downstream A / F).

また、触媒の酸素吸蔵量の最大値は、触媒の製造時に添付される触媒吸蔵能力を有する物質の量によって決定し、酸素吸蔵量が触媒の最大酸素吸蔵量または最小酸素吸蔵量(=0)に到達すると、もはや上流側A/Fの変動を吸収することができなくなるので、触媒内の空燃比が理論空燃比から外れて、触媒の浄化能力は低下する。このとき、触媒の下流側での空燃比が理論空燃比から大きく外れるので、触媒の酸素吸蔵量が最大値または最小値(=0)に到達したことを検出することができる。   Further, the maximum value of the oxygen storage amount of the catalyst is determined by the amount of the substance having the catalyst storage capacity attached at the time of production of the catalyst, and the oxygen storage amount is the maximum oxygen storage amount or the minimum oxygen storage amount (= 0) of the catalyst. When the value reaches, the fluctuation in the upstream side A / F can no longer be absorbed, so the air-fuel ratio in the catalyst deviates from the stoichiometric air-fuel ratio, and the purification capacity of the catalyst decreases. At this time, since the air-fuel ratio on the downstream side of the catalyst greatly deviates from the stoichiometric air-fuel ratio, it can be detected that the oxygen storage amount of the catalyst has reached the maximum value or the minimum value (= 0).

また、触媒は、高温の排ガスにさらされることになるが、車両用の内燃機関において通常考えられる使用条件では、触媒の浄化機能が急激に低下しないように設計されている。しかし、使用中に何らかの原因(例えば失火した場合に発生する触媒内燃焼等)で、触媒の酸素吸蔵能力が著しく低下する場合があり、また、通常の使用条件下でも、例えば走行距離が数万キロにも達してくると、経年劣化により徐々に酸素吸蔵能力は低下していく。   In addition, the catalyst is exposed to high-temperature exhaust gas, but it is designed so that the purification function of the catalyst does not rapidly deteriorate under use conditions normally considered in an internal combustion engine for a vehicle. However, the oxygen storage capacity of the catalyst may be significantly reduced due to some cause during use (for example, in-catalyst combustion that occurs when misfire occurs). When it reaches kilos, the oxygen storage capacity gradually decreases due to aging.

また、正常触媒時および劣化触媒時の各挙動を示す図30、図31のタイミングチャートから明らかなように、触媒が劣化して酸素吸蔵量OSCが減少してくると、上流側O2センサの出力値V1(上流側A/F)の変動が触媒で吸収できなくなり、下流O2センサの出力値V2(下流側A/F)の変動が増加してくることが知られている。なお、図30は正常触媒時での各挙動、図31は劣化触媒時での各挙動を示し、それぞれの図において(a)は上流側A/F、(b)は上流側O2センサの出力値V1、(c)は推定酸素吸蔵量、(d)は下流側O2センサの出力値V2の挙動を示している。   Further, as is apparent from the timing charts of FIGS. 30 and 31 showing the behaviors at the time of normal catalyst and deteriorated catalyst, when the catalyst deteriorates and the oxygen storage amount OSC decreases, the output of the upstream O2 sensor. It is known that fluctuations in the value V1 (upstream A / F) cannot be absorbed by the catalyst, and fluctuations in the output value V2 (downstream A / F) of the downstream O2 sensor increase. FIG. 30 shows each behavior at the time of a normal catalyst, FIG. 31 shows each behavior at the time of a deteriorated catalyst, in which (a) is an upstream A / F and (b) is an output of an upstream O2 sensor. Values V1 and (c) indicate the estimated oxygen storage amount, and (d) indicates the behavior of the output value V2 of the downstream O2 sensor.

そこで、従来から、上流側O2センサの出力値V1の変動と、下流側O2センサの出力値V2の変動とを比較することにより、触媒の劣化を診断する内燃機関の空燃比制御装置が提案されている(例えば、特許文献1参照)。   Therefore, conventionally, an air-fuel ratio control apparatus for an internal combustion engine that diagnoses catalyst deterioration by comparing the fluctuation of the output value V1 of the upstream O2 sensor and the fluctuation of the output value V2 of the downstream O2 sensor has been proposed. (For example, refer to Patent Document 1).

また、近年では、地球環境への意識の向上から排ガス規制が強化され、より軽微な触媒劣化(最大酸素吸蔵量の減少)を検出することが求められている。また、年々、酸素吸蔵能力を持つ物質の耐熱性が向上しつつあるので、触媒への添加量を増加させることができるようになり、劣化検出が必要な触媒の最大酸素吸蔵量は増加している。   Further, in recent years, exhaust gas regulations have been strengthened from the improvement of the awareness of the global environment, and it has been demanded to detect more minor catalyst deterioration (decrease in maximum oxygen storage amount). Moreover, since the heat resistance of substances having oxygen storage capacity is improving year by year, the amount added to the catalyst can be increased, and the maximum oxygen storage amount of the catalyst that needs to be detected for deterioration has increased. Yes.

そこで、図32のタイミングチャートに示すように、上流側O2センサの出力値V1のリッチ方向、リーン方向への空燃比振動の周期および振動幅を増加させることにより、触媒の酸素吸蔵量の振動幅を増大させて、触媒の軽微な劣化を検出する内燃機関の空燃比制御装置も提案されている。なお、図32において(a)は上流側A/F、(b)は上流側O2センサの出力値V1、(c)は推定酸素吸蔵量、(d)は下流側O2センサの出力値V2の挙動を示している。(例えば、特許文献2、特許文献3参照)。   Therefore, as shown in the timing chart of FIG. 32, the vibration width of the oxygen storage amount of the catalyst is increased by increasing the period and the vibration width of the air-fuel ratio vibration in the rich direction and the lean direction of the output value V1 of the upstream O2 sensor. An air-fuel ratio control device for an internal combustion engine that detects a slight deterioration of the catalyst by increasing the engine is also proposed. In FIG. 32, (a) is the upstream A / F, (b) is the output value V1 of the upstream O2 sensor, (c) is the estimated oxygen storage amount, and (d) is the output value V2 of the downstream O2 sensor. The behavior is shown. (For example, refer to Patent Document 2 and Patent Document 3).

また、前記特許文献1から3に開示された内燃機関の空燃比制御装置においては、最大酸素吸蔵量の変化に応じて、空燃比振動の変動幅または周期を大きく変化させる必要があることから、空燃比の制御性や排ガス性能、空燃比フィードバック性能、トルク変動の増加などの各種性能が悪化する課題があり、その課題の解決手段として、平均空燃比振動手段を備え、この平均空燃比振動手段は、空燃比フィードバック制御手段によって周期的に振動する空燃比の平均空燃比を所定周期でリッチ方向およびリーン方向に振動させるために、平均空燃比の所定のリッチ期間および所定のリーン期間を交互に設定する手段と、平均空燃比が、リッチ期間にリッチ方向に所定の振動幅を持ち、リーン期間にリーン方向に所定の振動幅を持つようにリッチ期間およびリーン期間に対応してフィードバック制御定数を設定する手段を設け、空燃比フィードバック性能およびトルク変動を重視した空燃比振動の周期または振動幅の設定を変更することなく、酸素吸蔵量の振動幅を、触媒劣化に適応するために自由に変更することのできる内燃機関の空燃比制御装置が提案されている(例えば、特許文献4参照)。   Further, in the air-fuel ratio control device for an internal combustion engine disclosed in Patent Documents 1 to 3, it is necessary to greatly change the fluctuation range or cycle of the air-fuel ratio oscillation in accordance with the change in the maximum oxygen storage amount. There are problems that various performances such as air-fuel ratio controllability, exhaust gas performance, air-fuel ratio feedback performance, and torque fluctuation increase are deteriorated. As a means for solving the problems, an average air-fuel ratio oscillation means is provided. In order to oscillate the average air-fuel ratio of the air-fuel ratio periodically oscillated by the air-fuel ratio feedback control means in the rich direction and the lean direction in a predetermined cycle, the predetermined rich period of the average air-fuel ratio and the predetermined lean period are alternately The setting means and the average air-fuel ratio are ripened so as to have a predetermined vibration width in the rich direction during the rich period and a predetermined vibration width in the lean direction during the lean period. A means for setting the feedback control constant corresponding to the period and the lean period is provided, and the vibration width of the oxygen storage amount is changed without changing the setting of the period or the vibration width of the air-fuel ratio vibration that emphasizes air-fuel ratio feedback performance and torque fluctuation. An air-fuel ratio control apparatus for an internal combustion engine that can be freely changed to adapt to catalyst deterioration has been proposed (see, for example, Patent Document 4).

特公平6−39932号公報Japanese Patent Publication No. 6-39932 特開平6−26330号公報JP-A-6-26330 特開平7−259600号公報JP 7-259600 A 特開2008−157133号公報JP 2008-157133 A

従来の内燃機関の空燃比制御装置では、例えば特許文献4に参照されるように、リッチ期間ではリッチ方向にて所定の振動幅で制御し、リーン期間ではリーン方向にて所定の振動幅で制御する際、所定期間に到達するまで、空燃比補正係数が加算あるいは減算され続けることから、上流側A/Fが理論空燃比から大きく外れた領域での制御となり、ドライバビリティおよび排ガスの悪化を抑えることができない課題があった。   In a conventional air-fuel ratio control apparatus for an internal combustion engine, for example, as described in Patent Document 4, control is performed with a predetermined vibration width in the rich direction during the rich period, and control is performed with a predetermined vibration width in the lean direction during the lean period. In this case, since the air-fuel ratio correction coefficient is continuously added or subtracted until the predetermined period is reached, the control is performed in a region where the upstream A / F greatly deviates from the theoretical air-fuel ratio, and drivability and exhaust gas deterioration are suppressed. There was a problem that could not be done.

この発明は、前記課題に鑑みてなされたもので、ドライバビリティおよび排ガスの悪化を抑えることのできる内燃機関の空燃比制御装置を得ることを目的とする。   The present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is to obtain an air-fuel ratio control device for an internal combustion engine that can suppress drivability and deterioration of exhaust gas.

この発明による内燃機関の空燃比制御装置は、内燃機関の排気系に設置されて前記内燃機関からの排ガスを浄化する触媒の上流側に設けられ、上流側排ガス中の空燃比を検出する空燃比検出手段と、前記内燃機関の運転条件を検出する運転状態検出手段と、前記空燃比検出手段の出力値および前記運転状態検出手段の所定のフィードバック制御定数に応じて前記内燃機関に供給する空燃比を調整して、前記空燃比を周期的にリッチ方向およびリーン方向に振動させる空燃比フィードバック制御手段と、を備えた内燃機関の空燃比制御装置であって、前記空燃比フィードバック制御手段は、前記空燃比検出手段の出力値が所定の電圧以上となるタイミングで前記フィードバック制御定数の増大量を小さくし、前記空燃比検出手段の出力値が所定の電圧以下となるタイミングで前記フィードバック制御定数の減少量を小さくするものである。   An air-fuel ratio control apparatus for an internal combustion engine according to the present invention is provided on an upstream side of a catalyst that is installed in an exhaust system of the internal combustion engine and purifies exhaust gas from the internal combustion engine, and detects an air-fuel ratio in upstream exhaust gas Detecting means; operating condition detecting means for detecting operating conditions of the internal combustion engine; and air-fuel ratio supplied to the internal combustion engine in accordance with an output value of the air-fuel ratio detecting means and a predetermined feedback control constant of the operating condition detecting means And an air-fuel ratio feedback control means for periodically oscillating the air-fuel ratio in the rich direction and the lean direction, and the air-fuel ratio feedback control means for the internal combustion engine, When the output value of the air-fuel ratio detecting means becomes equal to or higher than a predetermined voltage, the increase amount of the feedback control constant is reduced, and the output value of the air-fuel ratio detecting means is predetermined. It is intended to reduce the decrease of the feedback control constants at the timing when the voltage less.

この発明によれば、フィードバック制御中の上流側A/Fの理論空燃比からの大きく外れた領域での制御を抑えられ、ドライバリティおよび排ガスの悪化を抑えることができる。   According to the present invention, it is possible to suppress control in a region greatly deviating from the theoretical air-fuel ratio of the upstream side A / F during feedback control, and it is possible to suppress deterioration of drivability and exhaust gas.

この発明の実施の形態1に係る内燃機関の空燃比制御装置を概略的に示す構成図である。1 is a configuration diagram schematically showing an air-fuel ratio control apparatus for an internal combustion engine according to Embodiment 1 of the present invention. FIG. 図1に示す制御回路の基本構成を示す機能ブロック図である。FIG. 2 is a functional block diagram showing a basic configuration of a control circuit shown in FIG. 1. 図2に示す第1の空燃比フィードバック制御手段による演算処理動作を示すフローチャートである。3 is a flowchart showing a calculation processing operation by a first air-fuel ratio feedback control means shown in FIG. 図2に示す第1の空燃比フィードバック制御手段による演算処理動作を示すフローチャートである。3 is a flowchart showing a calculation processing operation by a first air-fuel ratio feedback control means shown in FIG. 図2に示す第1の空燃比フィードバック制御手段の動作を補足説明するためのタイミングチャートである。3 is a timing chart for supplementarily explaining the operation of the first air-fuel ratio feedback control means shown in FIG. 運転条件に応じて可変設定される一般的な目標空燃比の制御領域を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the control area | region of the general target air fuel ratio variably set according to an operating condition. 図2に示す平均空燃比振動手段の演算処理動作を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the arithmetic processing operation | movement of the average air fuel ratio oscillation means shown in FIG. 図2に示す平均空燃比振動手段の演算処理動作を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the arithmetic processing operation | movement of the average air fuel ratio oscillation means shown in FIG. 一般的なλ型センサを用いた場合の下流側O2センサの出力特性を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the output characteristic of a downstream O2 sensor at the time of using a general (lambda) type | mold sensor. 一般的なリッチ/リーン判定閾値のヒステリシス幅を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the hysteresis width of a general rich / lean determination threshold value. この発明の実施の形態1に係る内燃機関の空燃比制御装置により吸入吸気量に応じて設定されるリッチ方向の振動周期の特性を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the characteristic of the vibration period of the rich direction set according to the intake air amount by the air-fuel ratio control apparatus of the internal combustion engine which concerns on Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態1に係る内燃機関の空燃比制御装置により吸入吸気量に応じて設定されるリッチ方向の振動幅の特性を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the characteristic of the vibration width of the rich direction set according to the intake air amount by the air-fuel ratio control apparatus for an internal combustion engine according to Embodiment 1 of the present invention. この発明の実施の形態1に係る内燃機関の空燃比制御装置により吸入吸気量に応じて設定されるリーン方向の振動周期の特性を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the characteristic of the vibration period of a lean direction set according to the intake air amount by the air fuel ratio control apparatus of the internal combustion engine which concerns on Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態1に係る内燃機関の空燃比制御装置により吸入吸気量に応じて設定されるリーン方向の振動幅の特性を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the characteristic of the vibration width of the lean direction set according to the intake air intake amount by the air fuel ratio control apparatus of the internal combustion engine which concerns on Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態1に係る内燃機関の空燃比制御装置により振動回数に応じて設定される周期補正係数および振動幅補正係数をテーブルで示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the period correction coefficient and vibration width correction coefficient which are set according to the frequency | count of vibration by the air-fuel ratio control apparatus of the internal combustion engine which concerns on Embodiment 1 of this invention with a table. 図2に示す平均空燃比振動手段の動作を補足説明するためのタイミングチャートである。3 is a timing chart for supplementarily explaining the operation of the average air-fuel ratio oscillation means shown in FIG. この発明の実施の形態1に係る内燃機関の空燃比制御装置により振動回数に応じて設定される周期補正係数および振動幅補正係数の他の例をテーブルで示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the other example of the period correction coefficient set according to the frequency | count of a vibration by the air fuel ratio control apparatus of the internal combustion engine which concerns on Embodiment 1 of this invention, and a vibration width correction coefficient with a table. 図15の周期補正係数および振動幅補正係数に基づく平均空燃比振動手段の動作を補足説明するためのタイミングチャートである。FIG. 16 is a timing chart for supplementarily explaining the operation of the average air-fuel ratio oscillating means based on the period correction coefficient and the vibration width correction coefficient of FIG. 15. 図2内の平均空燃比振動手段の動作を補足説明するためのタイミングチャートである。FIG. 3 is a timing chart for supplementarily explaining the operation of the average air-fuel ratio oscillation means in FIG. 2. FIG. 図2に示す平均空燃比振動手段による制御定数の設定演算処理を示すフローチャートである。3 is a flowchart showing a control constant setting calculation process by an average air-fuel ratio oscillating means shown in FIG. 図2に示す最大酸素吸蔵量演算手段による演算処理動作を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the arithmetic processing operation by the maximum oxygen storage amount calculating means shown in FIG. この発明の実施の形態1に係る内燃機関の空燃比制御装置により触媒温度に応じて設定される温度補正係数の1次元マップを示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the one-dimensional map of the temperature correction coefficient set according to the catalyst temperature by the air fuel ratio control apparatus of the internal combustion engine which concerns on Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態1に係る内燃機関の空燃比制御装置により触媒劣化度に応じて設定される劣化補正係数の1次元マップを示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the one-dimensional map of the deterioration correction coefficient set according to the catalyst deterioration degree by the air-fuel ratio control apparatus of the internal combustion engine according to Embodiment 1 of the present invention. 図2に示す最大酸素吸蔵量演算手段による触媒劣化度の演算処理動作を示すフローチャートである。FIG. 3 is a flowchart showing a calculation processing operation of a catalyst deterioration degree by a maximum oxygen storage amount calculation unit shown in FIG. 2. FIG. 図2に示す触媒劣化診断手段の動作を補足説明するためのタイミングチャートである。3 is a timing chart for supplementarily explaining the operation of the catalyst deterioration diagnosis unit shown in FIG. 図2に示す触媒劣化診断手段の演算処理動作を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the arithmetic processing operation | movement of the catalyst deterioration diagnostic means shown in FIG. 図2に示す触媒劣化診断手段の演算処理動作を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the arithmetic processing operation | movement of the catalyst deterioration diagnostic means shown in FIG. 図2に示す触媒劣化診断手段の動作を補足説明するためのタイミングチャートである。3 is a timing chart for supplementarily explaining the operation of the catalyst deterioration diagnosis unit shown in FIG. 図2に示す第2の空燃比フィードバック制御手段による演算処理動作を示すフローチャートである。3 is a flowchart showing a calculation processing operation by a second air-fuel ratio feedback control means shown in FIG. この発明の実施の形態1に係る内燃機関の空燃比制御装置により偏差に応じて設定される目標平均空燃比の積分演算用の更新量の1次元マップを示す図である。It is a figure which shows the one-dimensional map of the update amount for the integral calculation of the target average air fuel ratio set according to a deviation by the air fuel ratio control apparatus of the internal combustion engine which concerns on Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態1による効果を説明するための、従来の内燃機関の空燃比制御装置による軽微劣化触媒時の処理動作を示すタイミングチャートである。FIG. 6 is a timing chart showing a processing operation for a slightly deteriorated catalyst by a conventional air-fuel ratio control device for an internal combustion engine, for explaining the effect of the first embodiment of the present invention. FIG. この発明の実施の形態1に係る内燃機関の空燃比制御装置による効果を説明するための軽微劣化触媒時の処理動作を示すタイミングチャートである。3 is a timing chart showing a processing operation for a slightly deteriorated catalyst for explaining the effect of the air-fuel ratio control apparatus for an internal combustion engine according to Embodiment 1 of the present invention; 従来の内燃機関の空燃比制御装置による正常触媒時の処理動作を示すタイミングチャートである。It is a timing chart which shows the processing operation at the time of a normal catalyst by the air-fuel ratio control apparatus of the conventional internal combustion engine. 従来の内燃機関の空燃比制御装置による劣化触媒時の処理動作を示すタイミングチャートである。It is a timing chart which shows the processing operation at the time of the deterioration catalyst by the air-fuel ratio control apparatus of the conventional internal combustion engine. 従来の内燃機関の空燃比制御装置による軽微劣化触媒時の処理動作を示すタイミングチャートである。It is a timing chart which shows the processing operation at the time of the light degradation catalyst by the air-fuel ratio control apparatus of the conventional internal combustion engine.

以下、この発明に係る内燃機関の空燃比制御装置の好適な実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。   Preferred embodiments of an air-fuel ratio control apparatus for an internal combustion engine according to the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.

実施の形態1.
図1は、この発明の実施の形態1に係る内燃機関の空燃比制御装置の全体を周辺装置とともに示す構成図である。図1において、内燃機関101には、吸気系として、エアクリーナ102、スロットルバルブ103およびサージタンク104を有する吸気管105が設けられている。
Embodiment 1 FIG.
FIG. 1 is a block diagram showing the entire air-fuel ratio control apparatus for an internal combustion engine according to Embodiment 1 of the present invention, together with peripheral devices. In FIG. 1, an internal combustion engine 101 is provided with an intake pipe 105 having an air cleaner 102, a throttle valve 103, and a surge tank 104 as an intake system.

吸気管105には、吸入空気量Qaを検出するエアフローセンサ106と、燃料を噴射するインジェクタ107と、スロットルバルブ103のスロットル開度θを検出するスロットルセンサ117と、アイドリング時を検出するアイドルスイッチ118とが設けられている。アイドルスイッチ118は、アイドリング開度(スロットル開度θが全閉状態)時にオンとなるアイドル信号DLを生成する。   The intake pipe 105 includes an air flow sensor 106 for detecting the intake air amount Qa, an injector 107 for injecting fuel, a throttle sensor 117 for detecting the throttle opening θ of the throttle valve 103, and an idle switch 118 for detecting idling. And are provided. The idle switch 118 generates an idle signal DL that is turned on at an idling opening (the throttle opening θ is in a fully closed state).

また、内燃機関101には、排気系として、排気管108が設けられている。排気管108内には、排気ガス中の有害成分を浄化するための三元触媒(以下、触媒という。)109が配置されるとともに、触媒109の上流側に配置された空燃比検出手段であるO2センサ(以下、上流側O2センサという。)110と、触媒109の下流側に配置された空燃比検出手段であるλO2センサ(以下、下流側O2センサという。)111が設けられている。なお、ここでは、上流側O2センサ110に、λO2センサを用いた場合を例にして説明する。   The internal combustion engine 101 is provided with an exhaust pipe 108 as an exhaust system. In the exhaust pipe 108, a three-way catalyst (hereinafter referred to as catalyst) 109 for purifying harmful components in the exhaust gas is disposed, and is an air-fuel ratio detecting means disposed on the upstream side of the catalyst 109. An O2 sensor (hereinafter referred to as an upstream O2 sensor) 110 and a λO2 sensor (hereinafter referred to as a downstream O2 sensor) 111 which is an air-fuel ratio detecting means disposed on the downstream side of the catalyst 109 are provided. Here, a case where a λO2 sensor is used as the upstream O2 sensor 110 will be described as an example.

内燃機関制御ユニット(以下、ECUという。)112は、マイクロコンピュータにより構成されており、中央処理装置(以下、CPUという。)113と、リードオンリメモリ(以下、ROMという。)114と、ランダムアクセスメモリ(以下、RAMという。)115と、入出力インタフェース(以下、I/Oという。)116と、駆動回路122と、バックアップRAM124を有する。   The internal combustion engine control unit (hereinafter referred to as ECU) 112 is constituted by a microcomputer, and includes a central processing unit (hereinafter referred to as CPU) 113, a read only memory (hereinafter referred to as ROM) 114, and random access. A memory (hereinafter referred to as RAM) 115, an input / output interface (hereinafter referred to as I / O) 116, a drive circuit 122, and a backup RAM 124 are included.

内燃機関101には、冷却水温WTを検出する水温センサ119と、クランク角位置に対応したクランク角信号CAを生成するクランク角センサ120と、カム角位置に対応したカム角信号を生成するカム角センサ121とが設けられている。   The internal combustion engine 101 includes a coolant temperature sensor 119 for detecting the coolant temperature WT, a crank angle sensor 120 for generating a crank angle signal CA corresponding to the crank angle position, and a cam angle for generating a cam angle signal corresponding to the cam angle position. A sensor 121 is provided.

なお、水温センサ119、クランク角センサ120およびカム角センサ121は、他のセンサ手段(エアフローセンサ106、上流側O2センサ110、下流側O2センサ111、スロットルセンサ117、アイドルスイッチ118、など)とともに、内燃機関101の運転状態を検出する運転状態検出手段を構成しており、それぞれの検出信号は、運転状態情報としてECU112に入力されている。   The water temperature sensor 119, the crank angle sensor 120, and the cam angle sensor 121 are other sensor means (air flow sensor 106, upstream O2 sensor 110, downstream O2 sensor 111, throttle sensor 117, idle switch 118, etc.) The operation state detection means which detects the operation state of the internal combustion engine 101 is comprised, and each detection signal is input into ECU112 as operation state information.

図1に示す内燃機関101において、エアクリーナ102により清浄化された吸気は、スロットルバルブ103により負荷に応じた吸気量に制御され、サージタンク104および吸気管105を介して内燃機関101の各気筒に吸入される。このとき、内燃機関101への吸入空気量Qaは、エアフローセンサ106により検出される。また、内燃機関101の各気筒に対する燃料は、インジェクタ107を介して吸気管105内に噴射される。なお、吸入空気量Qaはエアフローセンサ106で検出する代わりに、内燃機関101の動作点およびサージタンク104内の圧力を基に推定してもかまわない。   In the internal combustion engine 101 shown in FIG. 1, the intake air cleaned by the air cleaner 102 is controlled to an intake amount corresponding to the load by the throttle valve 103, and is sent to each cylinder of the internal combustion engine 101 via the surge tank 104 and the intake pipe 105. Inhaled. At this time, the intake air amount Qa to the internal combustion engine 101 is detected by the air flow sensor 106. Further, fuel for each cylinder of the internal combustion engine 101 is injected into the intake pipe 105 through the injector 107. The intake air amount Qa may be estimated based on the operating point of the internal combustion engine 101 and the pressure in the surge tank 104 instead of being detected by the air flow sensor 106.

内燃機関101の各気筒に吸入された混合気(空気および燃料)は、燃焼行程を経て排気ガスとなり、排気ガスは、排気管108中に配置された触媒109を通過することにより、有害成分が浄化されて大気中に排気される。   The air-fuel mixture (air and fuel) sucked into each cylinder of the internal combustion engine 101 passes through a combustion stroke to become exhaust gas, and the exhaust gas passes through the catalyst 109 disposed in the exhaust pipe 108, thereby causing harmful components. Purified and exhausted into the atmosphere.

このとき、触媒109の上流側に設けられた上流側O2センサ110は、排気ガス中の酸素濃度λO2を検出して排気ガスの雰囲気がリッチであるかリーンであるかを検出する。また、触媒109の下流側に設けられた下流側O2センサ111は、排気ガス中の酸素濃度λO2を検出する。上流側O2センサ110、下流側O2センサ111は、排気ガス中の空燃比に応じた電気信号(電圧信号)を出力値V1、V2として生成する。   At this time, the upstream O2 sensor 110 provided on the upstream side of the catalyst 109 detects the oxygen concentration λO2 in the exhaust gas to detect whether the atmosphere of the exhaust gas is rich or lean. Further, the downstream O2 sensor 111 provided on the downstream side of the catalyst 109 detects the oxygen concentration λO2 in the exhaust gas. The upstream O2 sensor 110 and the downstream O2 sensor 111 generate electrical signals (voltage signals) corresponding to the air-fuel ratio in the exhaust gas as output values V1 and V2.

ECU112において、各種の運転状態情報(吸入空気量Qa、スロットル開度θ、アイドル信号DL、冷却水温WT、空燃比A/F、酸素濃度λO2、クランク角信号CA、カム角センサ121からのカム角信号など)は、I/O116を介して、CPU113に取り込まれる。   In the ECU 112, various operating state information (intake air amount Qa, throttle opening θ, idle signal DL, cooling water temperature WT, air-fuel ratio A / F, oxygen concentration λO2, crank angle signal CA, cam angle from cam angle sensor 121) Signal etc.) is taken into the CPU 113 via the I / O 116.

ECU112は、空燃比フィードバック制御系を構成しており、触媒109の前後(上流側および下流側)に配設された各センサ110、111からの触媒上流の酸素濃度λO2および触媒下流の酸素濃度λO2に基づいて、インジェクタ107の駆動信号を生成し、所要量の燃料を噴射させるようになっている。   The ECU 112 constitutes an air-fuel ratio feedback control system, and the oxygen concentration λO2 upstream of the catalyst and the oxygen concentration λO2 downstream of the catalyst from the sensors 110 and 111 disposed before and after the catalyst 109 (upstream and downstream). Based on the above, a drive signal for the injector 107 is generated, and a required amount of fuel is injected.

なお、ECU112は、内燃機関101を最適に制御させる装置と共に、触媒109の劣化検出装置としても機能する。また、ECU112内の駆動回路122は、インジェクタ107のみならず、内燃機関101に関連する各種アクチュエータ、例えばISCバルブ(図示せず)などを駆動している。   The ECU 112 functions as a device for detecting the deterioration of the catalyst 109 as well as a device for optimally controlling the internal combustion engine 101. The drive circuit 122 in the ECU 112 drives not only the injector 107 but also various actuators related to the internal combustion engine 101, such as an ISC valve (not shown).

即ち、ECU112は、空燃比制御の他に、点火時期制御、アイドル回転数制御などの各種制御を行うとともに、自己診断機能として、排気ガス悪化の要因となる各種コンポーネントの故障などを検出する。検出した情報に応じて、I/O116を介して警告ランプ123を点灯させる。   That is, the ECU 112 performs various controls such as ignition timing control and idle speed control in addition to air-fuel ratio control, and detects a failure of various components that cause exhaust gas deterioration as a self-diagnosis function. In accordance with the detected information, the warning lamp 123 is turned on via the I / O 116.

また、ROM114には、触媒109の酸素変化量の制御ルーチンのみならず、触媒109の劣化検出ルーチンなどの制御プログラムが格納されており、さらに、これらの制御処理に必要なマップなども格納されている。   The ROM 114 stores not only a control routine for the oxygen change amount of the catalyst 109 but also a control program such as a routine for detecting the deterioration of the catalyst 109, and further stores a map necessary for these control processes. Yes.

図2は、図1内のECU112の基本構成を示す機能ブロック図であり、図2内の各手段は主としてCPU113により構成されている。前述のように、ECU112には、上流側O2センサ110の出力値V1(触媒109の上流側排気ガス中の空燃比)と、下流側O2センサ111の出力値V2(触媒109の下流側排気ガス中の空燃比)と、他の各種センサからの検出情報が入力されている。   FIG. 2 is a functional block diagram showing a basic configuration of the ECU 112 in FIG. 1, and each means in FIG. As described above, the ECU 112 has the output value V1 of the upstream O2 sensor 110 (the air-fuel ratio in the upstream exhaust gas of the catalyst 109) and the output value V2 of the downstream O2 sensor 111 (the downstream exhaust gas of the catalyst 109). And the detection information from other various sensors.

図2において、ECU112は、第1の空燃比フィードバック制御手段201と、第2の空燃比フィードバック制御手段202と、平均空燃比振動手段203と、最大酸素吸蔵量演算手段204と、触媒劣化振動手段205とを備えており、第1の空燃比フィードバック制御手段201には、上流側O2センサ110の出力値V1が入力されている。   In FIG. 2, the ECU 112 includes a first air-fuel ratio feedback control means 201, a second air-fuel ratio feedback control means 202, an average air-fuel ratio oscillation means 203, a maximum oxygen storage amount calculation means 204, and a catalyst deterioration oscillation means. 205, and the output value V1 of the upstream O2 sensor 110 is input to the first air-fuel ratio feedback control means 201.

第2の空燃比フィードバック制御手段202、平均空燃比振動手段203および触媒劣化振動手段205には、下流側O2センサ111の出力値V2が入力され、最大酸素吸蔵量演算手段204には、他の各種センサからの検出情報が入力されている。   The output value V2 of the downstream O2 sensor 111 is input to the second air-fuel ratio feedback control means 202, the average air-fuel ratio oscillation means 203, and the catalyst deterioration oscillation means 205, and the maximum oxygen storage amount calculation means 204 receives other values. Detection information from various sensors is input.

第1の空燃比フィードバック制御手段201は、上流側O2センサ110の出力値V1および所定のフィードバック制御定数(以下、制御定数という。)に応じて、インジェクタ107の駆動回路122を制御することにより、内燃機関101に供給する空燃比を調整して、空燃比を周期的にリッチ方向およびリーン方向に振動させる。   The first air-fuel ratio feedback control means 201 controls the drive circuit 122 of the injector 107 in accordance with the output value V1 of the upstream O2 sensor 110 and a predetermined feedback control constant (hereinafter referred to as a control constant). The air-fuel ratio supplied to the internal combustion engine 101 is adjusted to periodically oscillate the air-fuel ratio in the rich direction and the lean direction.

また、第1の空燃比フィードバック制御手段201は、第1の空燃比フィードバック制御手段201の制御ゲインを変更する制御ゲイン変更手段207を含み、制御ゲイン変更手段207は、上流側O2センサ110の出力値V1に応じて制御ゲインを変更する。   The first air-fuel ratio feedback control means 201 includes control gain changing means 207 that changes the control gain of the first air-fuel ratio feedback control means 201, and the control gain changing means 207 is an output of the upstream O2 sensor 110. The control gain is changed according to the value V1.

また、第1の空燃比フィードバック制御手段201は、第1の空燃比フィードバック制御手段201の制御期間を計測する制御期間計測手段208を含んでいる。制御期間計測手段208は、空燃比の振動がリーン期間からリッチ期間に移行してから制御定数の増大量を小さい値に切り替えるまでの期間、あるいは、空燃比の振動がリッチ期間からリーン期間に移行してから制御定数の減少量を小さい値に切り替えるまでの期間を計測する。   The first air-fuel ratio feedback control means 201 includes a control period measurement means 208 that measures the control period of the first air-fuel ratio feedback control means 201. The control period measuring unit 208 is a period from when the air-fuel ratio oscillation shifts from the lean period to the rich period until the control constant increase amount is switched to a small value, or when the air-fuel ratio oscillation shifts from the rich period to the lean period. Then, the period from when the decrease amount of the control constant is switched to a small value is measured.

平均空燃比振動手段203は、触媒109の酸素吸蔵量(後述する推定酸素吸蔵量OSC)に基づいて、周期的に振動する空燃比を平均化した平均空燃比がリッチ方向およびリーン方向に振動するように、第1の空燃比フィードバック制御手段201内で用いられる制御定数を操作する。   Based on the oxygen storage amount of the catalyst 109 (the estimated oxygen storage amount OSC described later), the average air-fuel ratio oscillation means 203 oscillates the average air-fuel ratio that averages the periodically oscillating air-fuel ratio in the rich and lean directions. As described above, the control constant used in the first air-fuel ratio feedback control means 201 is manipulated.

平均空燃比振動手段203は、具体的には、平均空燃比に対する目標平均空燃比AFAVEobjに応じて制御定数を設定し、目標平均空燃比AFAVEobjをリッチ方向お
よびリーン方向に周期的に振動させる。
Specifically, the average air-fuel ratio oscillating means 203 sets a control constant according to the target average air-fuel ratio AFAVEobj with respect to the average air-fuel ratio, and periodically oscillates the target average air-fuel ratio AFAVEobj in the rich direction and the lean direction.

また、例えば、平均空燃比振動手段203は、触媒109の酸素吸蔵量の振動幅ΔOSCが、触媒109の最大酸素吸蔵量OSCmaxの範囲内であって、かつ内燃機関101の運転条件に応じて設定された所定振動幅となるように、平均空燃比の振動幅または振動周期を、内燃機関101の運転条件に応じて設定する。   Further, for example, the average air-fuel ratio oscillating means 203 is set according to the operating condition of the internal combustion engine 101 when the vibration width ΔOSC of the oxygen storage amount of the catalyst 109 is within the range of the maximum oxygen storage amount OSCmax of the catalyst 109. The vibration width or vibration cycle of the average air-fuel ratio is set according to the operating conditions of the internal combustion engine 101 so that the predetermined vibration width is obtained.

または、平均空燃比振動手段203は、触媒109の酸素吸蔵量の振動幅ΔOSCが、触媒109が劣化する前の最大酸素吸蔵量OSCmaxの範囲内であって、かつ劣化診断が必要な劣化触媒の最大酸素吸蔵量の範囲外となるように、平均空燃比の振動幅または振動周期を、内燃機関101の運転条件に応じて設定する。   Alternatively, the average air-fuel ratio oscillating means 203 can be used for a deteriorated catalyst in which the vibration width ΔOSC of the oxygen storage amount of the catalyst 109 is within the range of the maximum oxygen storage amount OSCmax before the catalyst 109 deteriorates and the deterioration diagnosis is necessary. The oscillation width or oscillation cycle of the average air-fuel ratio is set according to the operating conditions of the internal combustion engine 101 so that it is outside the range of the maximum oxygen storage amount.

平均空燃比振動手段203は、平均空燃比の振動開始時の最初の振動周期を、最終的に設定される振動周期の半分に設定し、平均空燃比の振動開始時の最初の振動幅を、最終的に設定される振動幅の半分に設定する。また、平均空燃比振動手段203は、内燃機関101の過渡運転中または過渡運転後の所定期間において、平均空燃比の振動処理の実行を中止する。   The average air-fuel ratio oscillating means 203 sets the initial vibration period at the start of the average air-fuel ratio vibration to half of the finally set vibration period, and sets the initial vibration width at the start of the average air-fuel ratio vibration, Set to half the final vibration width. The average air-fuel ratio oscillating means 203 stops executing the average air-fuel ratio oscillating process during a predetermined period during the transient operation of the internal combustion engine 101 or after the transient operation.

平均空燃比振動手段203は、平均空燃比を所定周期でリッチ方向とリーン方向とに振動させ、平均空燃比がリッチ方向に設定されているときに、下流側O2センサ111の出力値V2がリッチ方向に反転した場合には、平均空燃比のリッチ方向への設定周期を終了して、平均空燃比をリーン方向に強制的に反転させる。また、平均空燃比振動手段203は、平均空燃比がリーン方向に設定されているときに、下流側O2センサ111の出力値V2がリーン方向に反転した場合には、平均空燃比のリーン方向への設定周期を終了して、平均空燃比をリッチ方向に強制的に反転させる。   The average air-fuel ratio oscillating means 203 oscillates the average air-fuel ratio in a rich direction and a lean direction at a predetermined cycle, and when the average air-fuel ratio is set in the rich direction, the output value V2 of the downstream O2 sensor 111 is rich. When the direction is reversed, the setting cycle of the average air-fuel ratio in the rich direction is terminated, and the average air-fuel ratio is forcibly reversed in the lean direction. Further, when the average air-fuel ratio is set in the lean direction and the output value V2 of the downstream O2 sensor 111 is reversed in the lean direction when the average air-fuel ratio is set in the lean direction, the average air-fuel ratio oscillating means 203 moves toward the lean direction of the average air-fuel ratio. Is completed, and the average air-fuel ratio is forcibly reversed in the rich direction.

また、平均空燃比振動手段203は、推定酸素吸蔵量OSCに基づいて平均空燃比をリッチ方向とリーン方向とに振動させ、平均空燃比がリッチ方向に設定されているときに、下流側O2センサ111の出力値V2がリッチ方向に反転した場合には、推定酸素吸蔵量OSCを触媒109の酸素吸蔵量の振動範囲の下限値にリセットするとともに、平均空燃比をリーン方向に強制的に反転させる。   The average air-fuel ratio oscillation means 203 vibrates the average air-fuel ratio in the rich direction and the lean direction based on the estimated oxygen storage amount OSC, and when the average air-fuel ratio is set in the rich direction, the downstream O2 sensor When the output value V2 of 111 is reversed in the rich direction, the estimated oxygen storage amount OSC is reset to the lower limit value of the vibration range of the oxygen storage amount of the catalyst 109, and the average air-fuel ratio is forcibly reversed in the lean direction. .

また、平均空燃比振動手段203は、平均空燃比がリーン方向に設定されているときに、下流側O2センサ111の出力値V2がリーン方向に反転した場合には、推定酸素吸蔵量OSCを触媒109の酸素吸蔵量の振動範囲の上限値にリセットするとともに、平均空燃比をリッチ方向に強制的に反転させる。
さらに、平均空燃比振動手段203は、触媒劣化診断手段205による触媒109の劣化診断時と劣化診断時以外とで、触媒109の酸素吸蔵量の振動幅ΔOSCが変化するように、平均空燃比の振動幅または振動周期を変更する。
Further, when the average air-fuel ratio is set in the lean direction and the output value V2 of the downstream O2 sensor 111 is reversed in the lean direction when the average air-fuel ratio is set in the lean direction, the average air-fuel ratio oscillating means 203 While resetting to the upper limit value of the vibration range of the oxygen storage amount of 109, the average air-fuel ratio is forcibly reversed in the rich direction.
Further, the average air-fuel ratio oscillating means 203 determines the average air-fuel ratio so that the vibration width ΔOSC of the oxygen storage amount of the catalyst 109 changes between when the catalyst 109 is diagnosed by the catalyst deterioration diagnosing means 205 and when it is not deteriorated. Change the vibration width or vibration cycle.

第2の空燃比フィードバック制御手段202は、平均空燃比振動手段203により振動する平均空燃比の振動中心(中心空燃比)AFCNTを、下流側O2センサ111の出力値V2に基づいて補正する。   The second air-fuel ratio feedback control unit 202 corrects the oscillation center (central air-fuel ratio) AFCNT of the average air-fuel ratio that is oscillated by the average air-fuel ratio oscillation unit 203 based on the output value V2 of the downstream O2 sensor 111.

また、第2の空燃比フィードバック制御手段202は、第2の空燃比フィードバック制御手段202の制御ゲインを変更する制御ゲイン変更手段206を含み、制御ゲイン変更手段206は、平均空燃比振動手段203による平均空燃比の振動処理の実行中においては、制御ゲインを変更する。   The second air-fuel ratio feedback control means 202 includes control gain changing means 206 that changes the control gain of the second air-fuel ratio feedback control means 202, and the control gain changing means 206 is controlled by the average air-fuel ratio oscillation means 203. While the average air-fuel ratio oscillation process is being executed, the control gain is changed.

触媒劣化診断手段205は、最大酸素吸蔵量演算手段204により演算された最大酸素吸蔵量OSCmaxに基づいて、触媒109の劣化の有無を診断する。また、触媒劣化診断手段205は、平均空燃比振動手段203による平均空燃比の振動処理の実行中に、少なくとも下流側O2センサ111の出力値V2により触媒109の劣化を診断する。触媒劣化診断手段205による診断結果は、警報ランプ123などの警報駆動手段に入力される。   The catalyst deterioration diagnosis unit 205 diagnoses the presence or absence of deterioration of the catalyst 109 based on the maximum oxygen storage amount OSCmax calculated by the maximum oxygen storage amount calculation unit 204. Further, the catalyst deterioration diagnosis unit 205 diagnoses the deterioration of the catalyst 109 based on at least the output value V2 of the downstream O2 sensor 111 during the execution of the average air-fuel ratio vibration process by the average air-fuel ratio vibration unit 203. A diagnosis result by the catalyst deterioration diagnosis unit 205 is input to an alarm driving unit such as an alarm lamp 123.

次に、図3A、図3Bのフローチャートを参照しながら、図2内の第1の空燃比フィードバック制御手段201による演算処理動作と、図2内の第1の空燃比フィードバック制御手段201の制御ゲイン変更手段207による演算処理動作と、図2内の第1の空燃比フィードバック制御手段201の制御期間計測手段208による演算処理動作について説明する。図3A、図3Bの演算処理ルーチンは、上流側O2センサ110の出力値V1に基づく燃料補正係数FAFの演算制御手順を示しており、所定期間(例えば、5msec)ごとに第1の空燃比フィードバック制御手段201により実行される。   Next, referring to the flowcharts of FIGS. 3A and 3B, the arithmetic processing operation by the first air-fuel ratio feedback control means 201 in FIG. 2 and the control gain of the first air-fuel ratio feedback control means 201 in FIG. An arithmetic processing operation by the changing unit 207 and an arithmetic processing operation by the control period measuring unit 208 of the first air-fuel ratio feedback control unit 201 in FIG. 2 will be described. 3A and 3B shows a calculation control procedure of the fuel correction coefficient FAF based on the output value V1 of the upstream O2 sensor 110. The first air-fuel ratio feedback is performed every predetermined period (for example, 5 msec). It is executed by the control means 201.

図3A、図3Bにおいて、各判定処理からの分岐部の符号「Y」、「N」は、それぞれ「YES」、「NO」を示している。まず、上流側O2センサ110の出力値V1をA/D変換して取り込み(ステップ401)、上流側O2センサ110による空燃比のフィードバックF/B(閉ループ)条件が成立しているか否かを判定する(ステップ402)。   In FIG. 3A and FIG. 3B, the symbols “Y” and “N” of the branching units from each determination process indicate “YES” and “NO”, respectively. First, the output value V1 of the upstream O2 sensor 110 is A / D converted and captured (step 401), and it is determined whether or not the air-fuel ratio feedback F / B (closed loop) condition by the upstream O2 sensor 110 is satisfied. (Step 402).

このとき、理論空燃比制御以外の空燃比制御条件(例えば、機関始動中、低水温時のリッチ化制御中、高負荷パワー増量のリッチ化制御中、燃費向上のためのリーン化制御中、始動後のリーン化制御中、燃料カット中)の成立時や、上流側O2センサ110の不活性状態時または故障時などの場合は、いずれも閉ループ条件が不成立状態と判定され、その他の場合は、閉ループ条件が成立状態と判定される。   At this time, air-fuel ratio control conditions other than the stoichiometric air-fuel ratio control (for example, during engine start-up, during enrichment control at low water temperature, during enrichment control of high load power increase, during lean control for improving fuel efficiency, start The closed loop condition is determined to be not established in any case such as when the subsequent lean control or fuel cut is established, or when the upstream O2 sensor 110 is in an inactive state or a failure, and in other cases, It is determined that the closed loop condition is satisfied.

ステップ402において、閉ループ条件が不成立(即ち、NO)と判定されれば、燃料補正係数FAFを「1.0」に設定して(ステップ441)、ディレイカウンタCDLYを「0」にリセットし(ステップ442)、遅延後空燃比フラグF1が反転してから上流側O2センサ110の出力値V1が所定電圧以上あるいは所定電圧以下になるまでの制御期間を計測するカウンタTAFを「0」にリセットする(ステップ443)。なお、燃料補正係数FAFは、閉ループ制御の終了直前の値または学習値(ECU112内のバックアップRAM124内の記憶値)としてもよい。   If it is determined in step 402 that the closed-loop condition is not satisfied (ie, NO), the fuel correction coefficient FAF is set to “1.0” (step 441), and the delay counter CDLY is reset to “0” (step) 442), the counter TAF that measures the control period from when the delayed air-fuel ratio flag F1 is inverted until the output value V1 of the upstream O2 sensor 110 becomes equal to or higher than a predetermined voltage or lower than a predetermined voltage is reset to “0” ( Step 443). The fuel correction coefficient FAF may be a value immediately before the end of the closed loop control or a learned value (a stored value in the backup RAM 124 in the ECU 112).

続いて、上流側O2センサ110の出力値V1が比較電圧VR1以下(リーン)であるか否かを判定し(ステップ444)、上流側A/Fがリーン状態(V1≦VR1)(即ち、YES)と判定されれば、遅延前空燃比フラグF0を「0」(リーン)に設定するとともに(ステップ445)、遅延後空燃比フラグF1を「0」(リーン)に設定して(ステップ446)、図3の処理ルーチンを抜け出る(ステップ449)。なお、比較電圧VR1は、リーン判定用の基準電圧(例えば、0.45V程度)に設定される。   Subsequently, it is determined whether or not the output value V1 of the upstream O2 sensor 110 is equal to or lower than the comparison voltage VR1 (lean) (step 444), and the upstream A / F is in a lean state (V1 ≦ VR1) (ie, YES ), The pre-delay air-fuel ratio flag F0 is set to “0” (lean) (step 445), and the post-delay air-fuel ratio flag F1 is set to “0” (lean) (step 446). Then, the process routine of FIG. 3 is exited (step 449). The comparison voltage VR1 is set to a lean determination reference voltage (for example, about 0.45 V).

また、ステップ444においてV1>VR1(即ち、NO)と判定されれば、上流側A/Fがリッチ状態なので、遅延前空燃比フラグF0を「1」(リッチ)に設定するとともに(ステップ447)、遅延後空燃比フラグF1を「1」(リッチ)に設定して(ステップ448)、図3A、図3Bの処理ルーチンを抜け出る(ステップ449)。以上のステップ441〜448により、空燃比の閉ループ条件が不成立時での初期値が設定される。   If it is determined in step 444 that V1> VR1 (ie, NO), the upstream A / F is in a rich state, so the pre-delayed air-fuel ratio flag F0 is set to “1” (rich) (step 447). Then, the delayed air-fuel ratio flag F1 is set to “1” (rich) (step 448), and the processing routine of FIGS. 3A and 3B is exited (step 449). By the above steps 441 to 448, the initial value when the air-fuel ratio closed loop condition is not established is set.

一方、ステップ402において、閉ループ(フィードバック)条件が成立(即ち、YES)と判定されれば、続いて、上流側O2センサ110の出力値V1が比較電圧VR1(例えば、0.45V)以下か否か、つまり、触媒109の上流側A/Fが比較電圧VR1に対してリッチ状態かリーン状態かを判定する(ステップ403)。   On the other hand, if it is determined in step 402 that the closed loop (feedback) condition is satisfied (that is, YES), the output value V1 of the upstream O2 sensor 110 is subsequently equal to or lower than the comparison voltage VR1 (for example, 0.45 V). That is, it is determined whether the upstream A / F of the catalyst 109 is rich or lean with respect to the comparison voltage VR1 (step 403).

ステップ403において、V1≦VR1(即ち、YES)と判定されれば、上流側A/Fがリーン状態であると見なし、続いて、ディレイカウンタCDLYが最大値TDR以上であるか否かを判定する(ステップ404)。なお、最大値TDRは、上流側O2センサ110の出力値V1がリーンからリッチに変化しても、リーン状態であるとの判定を保持するための「リッチ遅延期間」に対応し、正の値で定義される。   If it is determined in step 403 that V1 ≦ VR1 (ie, YES), it is determined that the upstream A / F is in a lean state, and subsequently, it is determined whether or not the delay counter CDLY is equal to or greater than the maximum value TDR. (Step 404). The maximum value TDR corresponds to a “rich delay period” for holding a determination that the engine is in the lean state even if the output value V1 of the upstream O2 sensor 110 changes from lean to rich, and is a positive value. Defined by

ステップ404において、CDLY≧TDR(即ち、YES)と判定されれば、ディレイカウンタCDLYを「0」にリセットするとともに(ステップ405)、遅延前空燃比フラグF0を「0」(リーン)に設定して(ステップ406)、ステップ416に進む。ステップ416については後述する。   If it is determined in step 404 that CDLY ≧ TDR (that is, YES), the delay counter CDLY is reset to “0” (step 405), and the pre-delay air-fuel ratio flag F0 is set to “0” (lean). (Step 406), the process proceeds to step 416. Step 416 will be described later.

また、ステップ404において、CDLY<TDR(即ち、NO)と判定されれば、続いて、遅延前空燃比フラグF0が「0」(リーン)であるか否かを判定し(ステップ407)、F0=0(リーン)(即ち、YES)と判定されれば、ディレイカウンタCDLYを「1」だけ減算して(ステップ408)、ステップ416に進む。また、ステップ407において、F0=1(リッチ)(即ち、NO)と判定されれば、ディレイカウンタCDLYを「1」だけ加算して(ステップ409)、ステップ416に進む。   If it is determined in step 404 that CDLY <TDR (ie, NO), it is subsequently determined whether or not the pre-delay air-fuel ratio flag F0 is “0” (lean) (step 407). If it is determined that = 0 (lean) (that is, YES), the delay counter CDLY is decremented by “1” (step 408), and the process proceeds to step 416. If it is determined in step 407 that F0 = 1 (rich) (ie, NO), the delay counter CDLY is incremented by “1” (step 409), and the process proceeds to step 416.

一方、ステップ403において、V1>VR1(即ち、NO)と判定されれば、上流側A/Fがリッチ状態であると見なし、続いて、ディレイカウンタCDLYが最小値TDL以下であるか否かを判定する(ステップ410)。なお、最小値TDLは、上流側O2センサ110の出力値V1がリッチからリーンに変化しても、リッチ状態であるとの判定を保持するための「リーン遅延期間」に対応し、負の値で定義される。   On the other hand, if it is determined in step 403 that V1> VR1 (that is, NO), it is considered that the upstream A / F is in a rich state, and then whether or not the delay counter CDLY is equal to or smaller than the minimum value TDL is determined. Determination is made (step 410). Note that the minimum value TDL corresponds to a “lean delay period” for maintaining a determination that the upstream side O2 sensor 110 is in a rich state even if the output value V1 of the upstream O2 sensor 110 changes from rich to lean. Defined by

ステップ410において、CDLY≦TDL(即ち、YES)と判定されれば、ディレイカウンタCDLYを「0」にリセットするとともに(ステップ411)、遅延前空燃比フラグF0を「1」(リッチ)に設定して(ステップ412)、ステップ416に進む。   If it is determined in step 410 that CDLY ≦ TDL (that is, YES), the delay counter CDLY is reset to “0” (step 411), and the pre-delay air-fuel ratio flag F0 is set to “1” (rich). (Step 412), the process proceeds to step 416.

また、ステップ410において、CDLY>TDL(即ち、NO)と判定されれば、続いて、遅延前空燃比フラグF0が「0」(リーン)であるか否かを判定し(ステップ413)、F0=0(即ち、YES)と判定されれば、ディレイカウンタCDLYを「1」だけ減算して(ステップ414)、ステップ416に進む。   If it is determined in step 410 that CDLY> TDL (that is, NO), it is subsequently determined whether or not the pre-delay air-fuel ratio flag F0 is “0” (lean) (step 413). If it is determined that = 0 (that is, YES), the delay counter CDLY is subtracted by “1” (step 414), and the process proceeds to step 416.

また、ステップ413において、F0=1(リッチ)(即ち、NO)と判定されれば、ディレイカウンタCDLYを「1」だけ加算して(ステップ415)、ステップ416に進む。   If it is determined in step 413 that F0 = 1 (rich) (that is, NO), the delay counter CDLY is incremented by “1” (step 415), and the process proceeds to step 416.

ステップ416においては、ディレイカウンタCDLYが最小値TDL以下であるか否かを判定し、CDLY>TDL(即ち、NO)と判定されれば、ステップ419に進む。ステップ419については後述する。   In step 416, it is determined whether or not the delay counter CDLY is equal to or smaller than the minimum value TDL. If it is determined that CDLY> TDL (that is, NO), the process proceeds to step 419. Step 419 will be described later.

また、ステップ416において、CDLY≦TDL(即ち、YES)と判定されれば、ディレイカウンタCDLYを最小値TDLに設定し(ステップ417)、遅延後空燃比フラグF1を「0」(リーン)に設定する(ステップ418)。つまり、ディレイカウンタCDLYが最小値TDLに到達した場合には、最小値TDLでガードするとともに、遅延後空燃比フラグF1を「0」(リーン)とする。   If it is determined in step 416 that CDLY ≦ TDL (that is, YES), the delay counter CDLY is set to the minimum value TDL (step 417), and the post-delay air-fuel ratio flag F1 is set to “0” (lean). (Step 418). That is, when the delay counter CDLY reaches the minimum value TDL, guarding is performed with the minimum value TDL, and the post-delay air-fuel ratio flag F1 is set to “0” (lean).

続いて、ディレイカウンタCDLYが最大値TDR以上であるか否かを判定し(ステップ419)、CDLY<TDR(即ち、NO)と判定されれば、ステップ422に進む。
ステップ422については後述する。
Subsequently, it is determined whether or not the delay counter CDLY is equal to or greater than the maximum value TDR (step 419). If it is determined that CDLY <TDR (ie, NO), the process proceeds to step 422.
Step 422 will be described later.

また、ステップ419において、CDLY≧TDR(即ち、YES)と判定されれば、ディレイカウンタCDLYを最大値TDRに設定するとともに(ステップ420)、遅延後空燃比フラグF1を「1」(リッチ)に設定して(ステップ421)、ステップ422に進む。つまり、ディレイカウンタCDLYが最大値TDRに到達した場合には、ディレイカウンタCDLYを最大値TDRでガードするとともに、遅延後空燃比フラグF1を「1」(リッチ)とする。   If it is determined in step 419 that CDLY ≧ TDR (ie, YES), the delay counter CDLY is set to the maximum value TDR (step 420), and the post-delay air-fuel ratio flag F1 is set to “1” (rich). After setting (step 421), the process proceeds to step 422. That is, when the delay counter CDLY reaches the maximum value TDR, the delay counter CDLY is guarded with the maximum value TDR, and the post-delay air-fuel ratio flag F1 is set to “1” (rich).

ステップ422においては、燃料補正係数FAFのスキップ増減処理(または、積分処理)の実行に先だって、まず、遅延処理後の空燃比が反転したか否かを、遅延後空燃比フラグF1の符号が反転したか否かにより判定する。   In step 422, prior to execution of the fuel correction coefficient FAF skip increase / decrease process (or integration process), first, the sign of the post-delay air-fuel ratio flag F1 is inverted to determine whether or not the post-delay air-fuel ratio has been inverted. Judgment is made based on whether or not

ステップ422において、遅延後空燃比フラグF1の符号(空燃比)が反転している(即ち、YES)と判定されれば、続いて、カウンタTAFを「0」にリセットし(ステップ423)、リッチからリーンへの反転か、またはリーンからリッチへの反転かを、遅延後空燃比フラグF1の値が「0」であるか否かにより判定する(ステップ424)。   In step 422, if it is determined that the sign (air-fuel ratio) of the post-delay air-fuel ratio flag F1 is inverted (that is, YES), then the counter TAF is reset to “0” (step 423), and the rich It is determined whether the inversion from lean to lean or the inversion from lean to rich is based on whether the value of the post-delay air-fuel ratio flag F1 is “0” (step 424).

ステップ424において、F1=0(即ち、YES)と判定されれば、リッチからリーンへの反転であるので、燃料補正係数FAFを「FAF+RSR」として、定数RSRだけスキップ的に増大させ(ステップ425)、ステップ436に進む。ステップ436については後述する。   If it is determined in step 424 that F1 = 0 (that is, YES), it is an inversion from rich to lean. Therefore, the fuel correction coefficient FAF is set to “FAF + RSR” and is increased by a constant RSR in a skipping manner (step 425). Go to step 436. Step 436 will be described later.

また、ステップ424において、F1=1(即ち、NO)と判定されれば、リーンからリッチへの反転であるので、燃料補正係数FAFを「FAF−RSL」として、定数RSLだけスキップ的に減少させ(ステップ426)、ステップ436に進む。   If it is determined in step 424 that F1 = 1 (that is, NO), it is the reverse from lean to rich, so the fuel correction coefficient FAF is set to “FAF-RSL” and is decreased by a constant RSL in a skipping manner. (Step 426), the process proceeds to Step 436.

一方、ステップ422において、遅延後空燃比フラグF1の符号(空燃比)が反転していない(即ち、NO)と判定されれば、続いて、遅延後空燃比フラグF1が「0」(リーン)であるか否かを判定し(ステップ427)、F1=0(即ち、YES)と判定されれば、リーン状態であるので、ステップ428に進む。   On the other hand, if it is determined in step 422 that the sign (air-fuel ratio) of the post-delay air-fuel ratio flag F1 is not reversed (that is, NO), then the post-delay air-fuel ratio flag F1 is “0” (lean). (Step 427). If it is determined that F1 = 0 (that is, YES), it is in a lean state, and the process proceeds to step 428.

ステップ428においては、上流側O2センサ110の出力値V1が所定電圧VR以下であるか否かを判定し、V1≦VR(即ち、YES)と判定されれば、燃料補正係数FAFを「FAF+KIR」として、定数KIR(<RSR)だけ増大させるとともに(ステップ429)、カウンタTAFに「1」だけ加算して(430)、ステップ436に進む。   In step 428, it is determined whether or not the output value V1 of the upstream O2 sensor 110 is equal to or lower than the predetermined voltage VR. If it is determined that V1 ≦ VR (that is, YES), the fuel correction coefficient FAF is set to “FAF + KIR”. Then, the constant KIR (<RSR) is increased (step 429), "1" is added to the counter TAF (430), and the process proceeds to step 436.

一方、ステップ428において、V1>VR(即ち、NO)と判定されれば、定数KIR2(<KIR)を用いて燃料補正係数FAFを「FAF+KIR2」として増大させるとともに(ステップ431)、ステップ436に進む。   On the other hand, if it is determined in step 428 that V1> VR (that is, NO), the fuel correction coefficient FAF is increased to “FAF + KIR2” using the constant KIR2 (<KIR) (step 431), and the process proceeds to step 436. .

つまり、ステップ431において、燃料補正係数FAFの増大量に、定数KIRより小さい定数KIR2を使用することにより、燃料補正係数FAFがリッチ方向にある程度進んだ後のA/F制御幅を抑えることができ、それに伴うドライバビリティおよび排ガスの悪化を抑えることができる。なお、ステップ431で使用する増大量「KIR2」を「0」とし、燃料補正係数FAFがリッチ方向にある程度進んだ後の燃料補正係数FAFを増大させない設定にさせても構わない。   That is, in step 431, by using the constant KIR2 smaller than the constant KIR as the increase amount of the fuel correction coefficient FAF, the A / F control range after the fuel correction coefficient FAF has advanced to some extent in the rich direction can be suppressed. In addition, drivability and exhaust gas deterioration associated therewith can be suppressed. Note that the increase amount “KIR2” used in step 431 may be set to “0” so that the fuel correction coefficient FAF after the fuel correction coefficient FAF has advanced to some extent in the rich direction is not increased.

また、ステップ428において、燃料補正係数FAFの増大量の切り替えを行う所定電圧VRを、上流側O2センサ110の理論空燃比相当電圧VR3に設定することで、触媒上流雰囲気がリーン状態の場合は、大きい増大量「KIR」とし、触媒上流雰囲気がリッチ状態の場合は、小さい増大量「KIR2」とすることができる。後述するステップ432におけるリーン状態での操作と組み合わせることで、空燃比の振動を確実にリッチ状態とリーン状態の間で実施することが可能となり、加減速等でA/F制御幅が大きくなる傾向となった場合や、劣化触媒時の酸素吸蔵量低下時に排ガス悪化を抑える効果が得られる。   Further, in step 428, by setting the predetermined voltage VR for switching the increase amount of the fuel correction coefficient FAF to the theoretical air-fuel ratio equivalent voltage VR3 of the upstream O2 sensor 110, when the catalyst upstream atmosphere is in a lean state, When the large increase amount “KIR” is set and the atmosphere upstream of the catalyst is rich, the small increase amount “KIR2” can be set. Combining with the operation in the lean state in step 432, which will be described later, makes it possible to reliably carry out the air-fuel ratio oscillation between the rich state and the lean state, and the A / F control range tends to increase due to acceleration / deceleration and the like. In this case, an effect of suppressing exhaust gas deterioration when the oxygen storage amount at the time of the deteriorated catalyst is reduced can be obtained.

ステップ427において、F1=1(即ち、NO)と判定されれば、リッチ状態であるので、ステップ432に進む。   If it is determined in step 427 that F1 = 1 (that is, NO), the state is rich, and the process proceeds to step 432.

ステップ432においては、上流側O2センサ110の出力値V1が所定電圧VL以上であるか否かを判定し、V1≧VL(即ち、YES)と判定されれば、燃料補正係数FAFを「FAF−KIL」として、定数KIL(<RSL)だけ減少させるとともに(ステップ433)、カウンタTAFに「1」だけ加算して(ステップ434)、ステップ436に進む。   In step 432, it is determined whether or not the output value V1 of the upstream O2 sensor 110 is equal to or higher than the predetermined voltage VL. If it is determined that V1 ≧ VL (that is, YES), the fuel correction coefficient FAF is set to “FAF− “KIL” is decreased by a constant KIL (<RSL) (step 433), “1” is added to the counter TAF (step 434), and the process proceeds to step 436.

一方、ステップ432において、V1<VL(即ち、NO)と判定されれば、定数KIL2(<KIL)を用いて燃料補正係数FAFを「FAF−KIL2」として減少させるとともに(ステップ435)、ステップ436に進む。   On the other hand, if it is determined in step 432 that V1 <VL (ie, NO), the fuel correction coefficient FAF is decreased to “FAF−KIL2” using the constant KIL2 (<KIL) (step 435), and step 436. Proceed to

つまり、ステップ435において、燃料補正係数FAFの減少量に、定数KILより小さい定数KIL2を使用することにより、燃料補正係数FAFがリーン方向にある程度進んだ後のA/F制御幅を抑えることができ、それに伴うドライバビリティおよび排ガスの悪化を抑えることができる。なお、ステップ435で使用する減少量「KIL2」を「0」とし、燃料補正係数FAFがリーン方向にある程度進んだ後の燃料補正係数FAFを減少させない設定にさせても構わない。   That is, in step 435, by using the constant KIL2 smaller than the constant KIL as the amount of decrease in the fuel correction coefficient FAF, the A / F control range after the fuel correction coefficient FAF has advanced to some extent in the lean direction can be suppressed. In addition, drivability and exhaust gas deterioration associated therewith can be suppressed. Note that the reduction amount “KIL2” used in step 435 may be set to “0” so that the fuel correction coefficient FAF after the fuel correction coefficient FAF has advanced to some extent in the lean direction is not reduced.

また、ステップ432において、燃料補正係数FAFの減少量の切り替えを行う所定電圧VLを、上流側O2センサ110の理論空燃比相当電圧VR3に設定することで、触媒上流雰囲気がリッチ状態の場合は、大きい減少量「KIL」とし、触媒上流雰囲気がリーン状態の場合は、小さい減少量「KIL2」とすることができる。ステップ428におけるリッチ状態での操作と組み合わせることで、空燃比の振動を確実にリッチ状態とリーン状態の間で実施することが可能となり、加減速等でA/F制御幅が大きくなる傾向となった場合や、劣化触媒時酸素吸蔵量の低下時に排ガス悪化を抑える効果が得られる。   In step 432, the predetermined voltage VL for switching the amount of decrease in the fuel correction coefficient FAF is set to the stoichiometric air-fuel ratio equivalent voltage VR3 of the upstream O2 sensor 110. When the large reduction amount “KIL” is set and the atmosphere upstream of the catalyst is lean, the small reduction amount “KIL2” can be set. By combining with the operation in the rich state in step 428, it becomes possible to reliably carry out the air-fuel ratio oscillation between the rich state and the lean state, and the A / F control range tends to increase due to acceleration / deceleration and the like. In this case, an effect of suppressing the deterioration of exhaust gas can be obtained when the oxygen storage amount at the time of the deteriorated catalyst is reduced.

なお、積分定数KIR、KIR2、KIL、KIL2は、スキップ定数RSR、RSLと比べて、十分小さい値に設定されている。従って、ステップ429、431においては、リーン状態(F1=0)での燃料噴射量を徐々に増大させ、ステップ433、435においては、リッチ状態(F1=1)での燃料噴射量を徐々に減少させることになる。   The integral constants KIR, KIR2, KIL, and KIL2 are set to sufficiently small values compared to the skip constants RSR and RSL. Accordingly, in steps 429 and 431, the fuel injection amount in the lean state (F1 = 0) is gradually increased, and in steps 433 and 435, the fuel injection amount in the rich state (F1 = 1) is gradually decreased. I will let you.

ステップ436においては、カウンタTAFがカウンタ上限TAFHよりも小さいか否かを判定し、TAF<TAFH(即ち、YES)と判定されれば、ステップ437に進む。   In step 436, it is determined whether or not the counter TAF is smaller than the counter upper limit TAFH. If it is determined that TAF <TAFH (ie, YES), the process proceeds to step 437.

一方、ステップ436において、TAF≧TAFH(即ち、NO)と判定されれば、ステップ441に進むことで、空燃比の振動処理の実行を中止する。   On the other hand, if it is determined in step 436 that TAF ≧ TAFH (that is, NO), the process proceeds to step 441 to stop the execution of the air-fuel ratio oscillation process.

つまり、O2センサの劣化による応答遅れ等の原因で上流側O2センサ110の挙動が遅延し、ステップ428においてV1>VRとなる期間、あるいはステップ432においてV1<VLとなる期間が長くなった場合は、燃料補正係数FAFのA/F制御幅が大きくなりすぎたと判断し、空燃比の振動処理の実行を中止する。その効果として、劣化触媒の診断時における正常触媒を劣化触媒と誤検出する可能性を低減させることができる。   In other words, when the behavior of the upstream O2 sensor 110 is delayed due to a delay in response due to deterioration of the O2 sensor and the period in which V1> VR in step 428 or the period in which V1 <VL is increased in step 432 is increased. Then, it is determined that the A / F control range of the fuel correction coefficient FAF has become too large, and the execution of the air-fuel ratio oscillation process is stopped. As an effect thereof, it is possible to reduce the possibility of erroneously detecting a normal catalyst as a deteriorated catalyst at the time of diagnosis of the deteriorated catalyst.

ステップ437においては、燃料補正係数FAFが「0.8」よりも小さいか否かを判定し、FAF<0.8(即ち、YES)と判定されれば、燃料補正係数FAFを「0.8」に設定して(ステップ438)、ステップ439に進む。   In step 437, it is determined whether or not the fuel correction coefficient FAF is smaller than “0.8”. If it is determined that FAF <0.8 (that is, YES), the fuel correction coefficient FAF is set to “0.8”. (Step 438), and the process proceeds to step 439.

一方、ステップ437において、FAF≧0.8(即ち、NO)と判定されれば、続いて、燃料補正係数FAFが「1.2」よりも大きいか否かを判定し(ステップ439)、FAF>1.2(即ち、YES)と判定されれば、燃料補正係数FAFを「1.2」に設定して(ステップ440)、図3A、図3Bの処理ルーチンを抜け出る(ステップ449)。また、ステップ439において、FAF≦1.2(即ち、NO)と判定されれば、直ちに、図3A、図3Bの処理ルーチンを抜け出る(ステップ449)。   On the other hand, if it is determined in step 437 that FAF ≧ 0.8 (that is, NO), it is subsequently determined whether or not the fuel correction coefficient FAF is larger than “1.2” (step 439). If it is determined that> 1.2 (that is, YES), the fuel correction coefficient FAF is set to “1.2” (step 440), and the processing routine of FIGS. 3A and 3B is exited (step 449). If it is determined in step 439 that FAF ≦ 1.2 (that is, NO), the processing routine of FIGS. 3A and 3B is immediately exited (step 449).

つまり、ステップ425、426、429、431、433、435で演算された燃料補正係数FAFは、ステップ437、438において、「0.8」(最小値)でガードされ、また、ステップ439、440において、「1.2」(最大値)でガードされる。これにより、何らかの原因で燃料補正係数FAFが大きく、または小さくなり過ぎた場合には、最大値(例えば、1.2)または最小値(例えば、0.8)で内燃機関101の空燃比を制御して、オーバリッチまたはオーバリーンになるのを防ぐ。   That is, the fuel correction coefficient FAF calculated in steps 425, 426, 429, 431, 433, and 435 is guarded at “0.8” (minimum value) in steps 437 and 438, and in steps 439 and 440. , “1.2” (maximum value). As a result, when the fuel correction coefficient FAF is too large or too small for some reason, the air-fuel ratio of the internal combustion engine 101 is controlled with the maximum value (for example, 1.2) or the minimum value (for example, 0.8). To prevent over-rich or over-lean.

以上で図3A、図3Bの演算処理は終了し、ステップ401からステップ449により演算された燃料補正係数FAFは、ECU112内のRAM115に格納される。   3A and 3B is completed, and the fuel correction coefficient FAF calculated in steps 401 to 449 is stored in the RAM 115 in the ECU 112.

次に、図4のタイミングチャートを参照しながら、図3A、図3Bに示した演算処理動作について補足説明する。
図4(a)のタイミングチャートは従来の内燃機関の空燃比制御装置(例えば、特許文献4)における演算処理動作であり、図4(b)のタイミングチャートは、実施の形態1に係る内燃機関の空燃比制御装置における燃料補正係数FAFの増加量をKIR2、減少量をKIL2に切り替えるタイミングを、上流側O2センサ110の出力値V1が所定電圧VR、VLとなるタイミングとした場合であり、図4(c)のタイミングチャートは、実施の形態1に係る内燃機関の空燃比制御装置における燃料補正係数FAFの増加量をKIR2、減少量をKIL2に切り替えるタイミングを、上流側O2センサ110の出力値V1が理論空燃比相当電圧VR3となるタイミングとし、さらにKIR2、KIL2の値を共に「0」とした場合である。
Next, the arithmetic processing operation shown in FIGS. 3A and 3B will be supplementarily described with reference to the timing chart of FIG.
4A is a calculation processing operation in a conventional air-fuel ratio control apparatus for an internal combustion engine (for example, Patent Document 4), and the timing chart in FIG. 4B is an internal combustion engine according to the first embodiment. In this air-fuel ratio control apparatus, the timing for switching the increase amount of the fuel correction coefficient FAF to KIR2 and the decrease amount to KIL2 is the timing when the output value V1 of the upstream O2 sensor 110 becomes the predetermined voltages VR and VL. The timing chart of 4 (c) shows the output value of the upstream O2 sensor 110 at the timing of switching the increase amount of the fuel correction coefficient FAF to KIR2 and the decrease amount to KIL2 in the air-fuel ratio control apparatus of the internal combustion engine according to the first embodiment. This is a timing when V1 becomes the stoichiometric air-fuel ratio equivalent voltage VR3 and the values of KIR2 and KIL2 are both "0".

図4(a)(b)(c)において、上流側O2センサ110の出力値V1に基づいて遅延処理前の空燃比信号(リッチ、リーン判定の比較結果)が得られると、遅延処理前の空燃比信号に応答する遅延前空燃比フラグF0は、リッチ状態またはリーン状態に変化する。   4A, 4B, and 4C, when the air-fuel ratio signal before the delay process (comparison result of the rich / lean determination) is obtained based on the output value V1 of the upstream O2 sensor 110, before the delay process. The pre-delay air-fuel ratio flag F0 that responds to the air-fuel ratio signal changes to a rich state or a lean state.

ディレイカウンタCDLYは、最大値TDRと最小値TDLとの間の範囲内で、遅延前空燃比フラグF0(遅延処理前の空燃比信号に対応)のリッチ状態に応答してカウントアップされ、逆に、リーン状態に応答してカウントダウンされる。これにより、遅延後空燃比フラグF1は、遅延処理された空燃比信号を示すようになる。   The delay counter CDLY is counted up in response to the rich state of the pre-delay air-fuel ratio flag F0 (corresponding to the pre-delay air-fuel ratio signal) within the range between the maximum value TDR and the minimum value TDL. In response to the lean state, it is counted down. As a result, the post-delay air-fuel ratio flag F1 indicates the delayed air-fuel ratio signal.

例えば、時刻t1において、遅延処理前の空燃比信号(出力値V1の比較結果)がリーンからリッチに反転しても、遅延処理された空燃比信号(遅延後空燃比フラグF1)は、リッチ遅延期間τDRだけリーンに保持された後の時刻t2において、リッチに変化する。   For example, even if the air-fuel ratio signal before delay processing (the comparison result of the output value V1) is inverted from lean to rich at time t1, the delayed air-fuel ratio signal (post-delay air-fuel ratio flag F1) is rich-delayed. It changes to rich at time t2 after being held lean for the period τDR.

同様に、時刻t3において、遅延処理前の空燃比信号(上流側A/F)がリッチからリーンに変化しても、遅延処理後の空燃比信号(遅延後空燃比フラグF1)は、リーン遅延期間τDLだけリッチに保持された後の時刻t4において、リーンに変化する。   Similarly, at time t3, even if the air-fuel ratio signal before the delay process (upstream A / F) changes from rich to lean, the air-fuel ratio signal after delay process (after-delay air-fuel ratio flag F1) At time t4 after the period τDL is kept rich, it changes to lean.

しかし、例えば時刻t9の後(リッチ遅延処理の開始後)に、時刻t10、t11に示すように、遅延処理前の空燃比信号(比較結果)が、リッチ遅延期間τDRよりも短い期間で反転しても、ディレイカウンタCDLYがリッチ遅延期間τDRに到達するまでの遅延処理中(時刻t9〜t12)においては、遅延前空燃比フラグF0が反転することはない。   However, for example, after time t9 (after the start of the rich delay process), as shown at times t10 and t11, the air-fuel ratio signal (comparison result) before the delay process is inverted in a period shorter than the rich delay period τDR. However, during the delay process (time t9 to t12) until the delay counter CDLY reaches the rich delay period τDR, the pre-delay air-fuel ratio flag F0 is not inverted.

つまり、遅延前空燃比フラグF0は、上流側O2センサ110の出力値V1の微小変動に起因した一時的な比較結果(遅延処理後の空燃比信号)の変動に影響されないので、比較結果(遅延処理前の空燃比信号)に比べて安定した波形となる。このように、遅延処理を実行することにより、安定した遅延前空燃比フラグF0および遅延処理後の空燃比信号(遅延後空燃比フラグF1)が得られ、遅延後空燃比フラグF1に基づいて、適切な燃料補正係数FAFが得られる。   That is, the pre-delay air-fuel ratio flag F0 is not affected by the fluctuation of the temporary comparison result (the air-fuel ratio signal after the delay process) caused by the minute fluctuation of the output value V1 of the upstream O2 sensor 110. Compared to the air-fuel ratio signal before processing), the waveform is stable. Thus, by executing the delay process, a stable pre-delay air-fuel ratio flag F0 and a post-delay air-fuel ratio signal (post-delay air-fuel ratio flag F1) are obtained, and based on the post-delay air-fuel ratio flag F1, An appropriate fuel correction factor FAF is obtained.

図4(a)の燃料補正係数FAFの波形において、増大方向および減少方向の傾きは、それぞれ、積分定数KIR、KILに相当し、スキップ増減量はRSR、RSLに相当する。   In the waveform of the fuel correction coefficient FAF in FIG. 4A, the slopes in the increasing direction and the decreasing direction correspond to integration constants KIR and KIL, respectively, and the skip increase / decrease amounts correspond to RSR and RSL.

図4(b)の燃料補正係数FAFの波形において、上流側O2センサ110の出力値がVRとなったタイミングまでの増大方向の傾きは積分定数KIRに相当し、上流側O2センサ110の出力値がVRとなったタイミング以降の増大方向の傾きは積分定数KIR2に相当する。また、上流側O2センサ110の出力値がVLとなったタイミングまでの減少方向の傾きは積分定数KILに相当し、上流側O2センサ110の出力値がVLとなったタイミング以降の減少方向の傾きは積分定数KIL2に相当する。また、燃料補正係数FAFに積分定数KIRおよびKILが使用される期間はカウンタTAFの積算が実施され、カウンタTAFがTAFH以上となった場合は、空燃比の振動処理の実行を中止する。   In the waveform of the fuel correction coefficient FAF in FIG. 4B, the gradient in the increasing direction until the timing when the output value of the upstream O2 sensor 110 becomes VR corresponds to the integration constant KIR, and the output value of the upstream O2 sensor 110. The inclination in the increasing direction after the timing when becomes VR corresponds to the integral constant KIR2. Further, the inclination in the decreasing direction until the timing when the output value of the upstream O2 sensor 110 becomes VL corresponds to the integration constant KIL, and the inclination in the decreasing direction after the timing when the output value of the upstream O2 sensor 110 becomes VL. Corresponds to the integral constant KIL2. Further, during the period in which the integration constants KIR and KIL are used for the fuel correction coefficient FAF, the integration of the counter TAF is performed. When the counter TAF becomes equal to or greater than TAFH, the execution of the air-fuel ratio oscillation process is stopped.

図4(c)の燃料補正係数FAFの波形において、上流側O2センサ110の出力値がVR3となったタイミングまでの増大方向の傾きは積分定数KIRに相当し、上流側O2センサ110の出力値がVR3となったタイミング以降の増大方向の傾きは積分定数KIR2(図4(c)では「0」)に相当する。また、上流側O2センサ110の出力値がVR3となったタイミングまでの減少方向の傾きは積分定数KILに相当し、上流側O2センサ110の出力値がVR3となったタイミング以降の減少方向の傾きは積分定数KIL2(図4(c)では「0」)に相当する。また、燃料補正係数FAFに積分定数KIRおよびKILが使用される期間はカウンタTAFの積算が実施され、カウンタTAFがTAFH以上となった場合は、空燃比の振動処理の実行を中止する。   In the waveform of the fuel correction coefficient FAF in FIG. 4C, the gradient in the increasing direction until the timing when the output value of the upstream O2 sensor 110 becomes VR3 corresponds to the integral constant KIR, and the output value of the upstream O2 sensor 110 The gradient in the increasing direction after the timing when becomes VR3 corresponds to the integration constant KIR2 (“0” in FIG. 4C). Further, the inclination in the decreasing direction until the timing when the output value of the upstream O2 sensor 110 becomes VR3 corresponds to the integral constant KIL, and the inclination in the decreasing direction after the timing when the output value of the upstream O2 sensor 110 becomes VR3. Corresponds to an integral constant KIL2 (“0” in FIG. 4C). Further, during the period in which the integration constants KIR and KIL are used for the fuel correction coefficient FAF, the integration of the counter TAF is performed. When the counter TAF becomes equal to or greater than TAFH, the execution of the air-fuel ratio oscillation process is stopped.

以下、ECU112内の駆動回路122は、第1の空燃比フィードバック制御手段201で演算された燃料補正係数FAFと、基本燃料量Qfuel0とに応じて、空燃比が目標空燃比A/Foと一致するようにインジェクタ107を駆動するために、内燃機関101に供給する燃料供給量Qfuelを、以下の式(1)のように調整する。
Qfuel1=Qfuel0×FAF ・・・(1)
Thereafter, the drive circuit 122 in the ECU 112 causes the air / fuel ratio to coincide with the target air / fuel ratio A / Fo in accordance with the fuel correction coefficient FAF calculated by the first air / fuel ratio feedback control means 201 and the basic fuel amount Qfuel0. In order to drive the injector 107 as described above, the fuel supply amount Qfuel supplied to the internal combustion engine 101 is adjusted as in the following equation (1).
Qfuel1 = Qfuel0 × FAF (1)

ただし、式(1)において、基本燃料量Qfuel0は、内燃機関101に供給される
空気量Qacylと、目標空燃比A/Foとを用いて、以下の式(2)のように演算される。
Qfuel0=Qacyl/(A/Fo) ・・・(2)
However, in the equation (1), the basic fuel amount Qfuel0 is calculated as the following equation (2) using the air amount Qacyl supplied to the internal combustion engine 101 and the target air-fuel ratio A / Fo.
Qfuel0 = Qacyl / (A / Fo) (2)

式(2)において、内燃機関101への空気量Qacylは、エアフローセンサ106から検出される吸入空気量Qaに基づいて演算される。また、エアフローセンサ106を用いない場合には、吸気通路105内のスロットル弁下流側に設けられた圧力センサ(図示せず)の出力信号に基づいて吸入空気量Qaを演算してもよく、エンジン回転速度Neまたはスロットル弁のスロットル開度などに基づいて演算してもよい。   In equation (2), the air amount Qacyl to the internal combustion engine 101 is calculated based on the intake air amount Qa detected from the air flow sensor 106. When the air flow sensor 106 is not used, the intake air amount Qa may be calculated based on an output signal of a pressure sensor (not shown) provided on the downstream side of the throttle valve in the intake passage 105. The calculation may be based on the rotational speed Ne or the throttle opening of the throttle valve.

また、目標空燃比A/Foは、図5に示すような、エンジン回転速度Neと負荷との2次元マップで領域設定された値に設定される。即ち、目標空燃比A/Foは、理論空燃比(A/F≒14.53)制御時においては、平均空燃比振動手段203により演算される目標平均空燃比として、フィードフォワード的に反映させた値に設定される。   Further, the target air-fuel ratio A / Fo is set to a value that is set as a region in a two-dimensional map of the engine speed Ne and the load as shown in FIG. That is, the target air-fuel ratio A / Fo is reflected in a feed-forward manner as the target average air-fuel ratio calculated by the average air-fuel ratio oscillating means 203 during the theoretical air-fuel ratio (A / F≈14.53) control. Set to a value.

これにより、目標値が変化した場合のフィードバック追従遅れを改善するとともに、燃料補正係数FAFを「1.0」の中心付近の値に維持することができる。また、このとき、燃料補正係数FAFに基づき、第1の空燃比フィードバック制御手段201に関連する構成要素の経時変化および生産バラツキを吸収するように学習制御が行われるので、フィードフォワード補正により燃料補正係数FAFが安定している方が、学習制御の精度が向上する。   As a result, the feedback follow-up delay when the target value changes can be improved, and the fuel correction coefficient FAF can be maintained at a value near the center of “1.0”. At this time, since learning control is performed to absorb the change with time and production variation of the components related to the first air-fuel ratio feedback control means 201 based on the fuel correction coefficient FAF, fuel correction is performed by feedforward correction. The more stable the coefficient FAF, the more accurate the learning control.

次に、図6A、図6Bのフローチャートとともに、図7〜図13および図15の説明図、ならびに図14、図16および図17のタイミングチャートを参照しながら、図2内の平均空燃比振動手段203による演算処理動作について説明する。図6A、図6Bの演算処理ルーチンは、所定期間(例えば、5msec)ごとに実行される。   Next, the average air-fuel ratio oscillation means in FIG. 2 will be described with reference to the explanatory diagrams in FIGS. 7 to 13 and 15 and the timing charts in FIGS. 14, 16 and 17 together with the flowcharts in FIGS. 6A and 6B. The arithmetic processing operation by 203 will be described. The arithmetic processing routines of FIGS. 6A and 6B are executed every predetermined period (for example, 5 msec).

図6A、図6Bにおいて、まず、下流側O2センサ111の出力値V2のリッチ/リーン反転を判定する(ステップ701)。下流側O2センサ111は、2値的出力特性を有するλ型センサからなり、図7に示すように、センサ雰囲気の空燃比変化に対し、理論空燃比の付近において出力値V2(電圧値)が急激に変化する。図7の特性を有するλ型センサは、理論空燃比付近の空燃比に対する検出分解能が非常に高く、かつ検出精度も良い。   6A and 6B, first, rich / lean inversion of the output value V2 of the downstream O2 sensor 111 is determined (step 701). The downstream O2 sensor 111 is a λ-type sensor having a binary output characteristic. As shown in FIG. 7, the output value V2 (voltage value) is near the theoretical air-fuel ratio with respect to the air-fuel ratio change in the sensor atmosphere. It changes rapidly. The λ-type sensor having the characteristics shown in FIG. 7 has a very high detection resolution with respect to an air-fuel ratio in the vicinity of the theoretical air-fuel ratio and good detection accuracy.

つまり、ステップ701においては、図8に示すように、判定閾値(一点鎖線)を基準として、下流側O2センサ111の出力値V2がリッチまたはリーン側にあるかを判定するとともに、リッチまたはリーンの判定結果が反転したか否かを判定する。   That is, in step 701, as shown in FIG. 8, it is determined whether the output value V2 of the downstream O2 sensor 111 is rich or lean with reference to the determination threshold value (one-dot chain line). It is determined whether the determination result is reversed.

ステップ701において、リーンからリッチへの反転が判定されたときには、下流側O2センサ111の反転フラグFRO2を「1」(リッチ反転を示す値)に設定し、リッチからリーンへの反転が判定されたときには、反転フラグFRO2を「2」(リーン反転を示す値)に設定し、いずれの反転も判定されないときには、反転フラグFRO2を「0」(非反転を示す値)に設定する。   In step 701, when it is determined that the inversion from lean to rich is performed, the inversion flag FRO2 of the downstream O2 sensor 111 is set to “1” (a value indicating rich inversion), and the inversion from rich to lean is determined. Sometimes the inversion flag FRO2 is set to “2” (a value indicating lean inversion), and when no inversion is determined, the inversion flag FRO2 is set to “0” (a value indicating non-inversion).

なお、図8に示す判定閾値(一点鎖線)は、単にエンジン回転速度Neや負荷などの運転条件に応じた所定電圧に設定されてもよく、第2の空燃比フィードバック制御手段202に関連した下流側O2センサ111の後述する目標電圧VR2に設定されてもよい。下流側O2センサ111の出力値V2は目標電圧VR2付近に制御されるので、判定閾値を目標電圧VR2に設定した場合には、下流側O2センサ111のリッチ方向またはリーン方向への変動の検出精度が向上する。   Note that the determination threshold value (dashed line) shown in FIG. 8 may simply be set to a predetermined voltage according to operating conditions such as the engine rotational speed Ne and the load, and the downstream side related to the second air-fuel ratio feedback control means 202. It may be set to a target voltage VR2 described later of the side O2 sensor 111. Since the output value V2 of the downstream O2 sensor 111 is controlled in the vicinity of the target voltage VR2, when the determination threshold is set to the target voltage VR2, the detection accuracy of the downstream O2 sensor 111 in the rich direction or the lean direction is detected. Will improve.

また、下流側O2センサ111の目標電圧VR2にフィルタ処理(または、平均化などのなまし処理)を施した値を、判定閾値として設定してもよい。これにより、下流側O2センサ111の出力値V2が変化しない状態で目標電圧VR2が急変しても、リッチ/リーン反転を誤判定する可能性を軽減することができる。   In addition, a value obtained by performing filter processing (or averaging processing such as averaging) on the target voltage VR2 of the downstream O2 sensor 111 may be set as a determination threshold value. Thereby, even if the target voltage VR2 changes suddenly in a state where the output value V2 of the downstream O2 sensor 111 does not change, the possibility of erroneous determination of rich / lean inversion can be reduced.

また、下流側O2センサ111の出力値V2にフィルタ処理(または、平均化などのなまし処理)を施した値を、判定閾値として設定してもよい。これにより、下流側O2センサ111の出力値V2が、固定閾値からシフトした状態でリッチ方向またはリーン方向に変動しても、リッチ/リーン反転を確実に検出することができる。   Further, a value obtained by performing filter processing (or smoothing processing such as averaging) on the output value V2 of the downstream O2 sensor 111 may be set as the determination threshold value. Thereby, even when the output value V2 of the downstream O2 sensor 111 is shifted in the rich direction or the lean direction while being shifted from the fixed threshold value, the rich / lean inversion can be reliably detected.

また、判定閾値と比較される出力値V2の代わりに、出力値V2にフィルタ処理(または、平均化などのなまし処理)を施した値を用いてもよい。これにより、出力値V2の高周波成分に起因した誤判定を防止することができる。   Further, instead of the output value V2 compared with the determination threshold value, a value obtained by subjecting the output value V2 to filter processing (or averaging processing such as averaging) may be used. Thereby, it is possible to prevent erroneous determination due to the high frequency component of the output value V2.

また、このとき、下流側O2センサ111の出力値V2に対するフィルタ処理(または、平均化などのなまし処理)を調整して、上流側O2センサ110の出力値V1の変動周期の影響を低減するようにしてもよい。これにより、触媒109の大幅劣化によって、下流側O2センサ111の出力値V2の変動が、上流側O2センサ110の出力値V1の変動に近づいた場合でも、高い周波数でリッチ/リーン反転の判定が行われて制御系の挙動が不安定になる問題を回避することができる。   At this time, the filter process (or averaging process such as averaging) for the output value V2 of the downstream O2 sensor 111 is adjusted to reduce the influence of the fluctuation cycle of the output value V1 of the upstream O2 sensor 110. You may do it. Thus, even when the fluctuation of the output value V2 of the downstream O2 sensor 111 approaches the fluctuation of the output value V1 of the upstream O2 sensor 110 due to the significant deterioration of the catalyst 109, the rich / lean inversion determination is performed at a high frequency. The problem that the behavior of the control system becomes unstable can be avoided.

さらに、図8に示すように、リッチまたはリーンの判定において、リッチからリーンへの判定閾値と、リーンからリッチへの判定閾値との間に、判定閾値を中心としたヒステリシス(または、不感帯)を設定し、ヒステリシス(または、不感帯)の幅を調整してもよい。これにより、出力値V2の微小変動による判定結果のチャタリングを防止するとともに、反転判定用の出力値V2の変動幅を調整することができる。   Furthermore, as shown in FIG. 8, in the rich or lean determination, hysteresis (or dead zone) centered on the determination threshold is set between the determination threshold from rich to lean and the determination threshold from lean to rich. It may be set and the width of the hysteresis (or dead zone) may be adjusted. As a result, chattering of the determination result due to minute fluctuations in the output value V2 can be prevented, and the fluctuation range of the output value V2 for inversion determination can be adjusted.

図6A、図6Bに戻り、平均空燃比振動手段203は、ステップ701に続いて、振動条件フラグFPTが「1」に設定されているか否かにより、平均空燃比の振動条件が成立しているか否かを判定する(ステップ702)。   Returning to FIG. 6A and FIG. 6B, after step 701, the average air-fuel ratio oscillating means 203 determines whether the average air-fuel ratio oscillation condition is satisfied depending on whether or not the oscillation condition flag FPT is set to “1”. It is determined whether or not (step 702).

ステップ702における振動条件は、触媒109が安定している状態と、内燃機関101があらかじめ設計した運転条件下にある状態とを含み、例えば、第1の空燃比フィードバック制御手段201による理論空燃比制御が実行中の場合、エンジン回転速度Ne、負荷、吸入空気量Qaなどの運転条件が所定範囲内を示す場合、内燃機関101の始動後から所定期間以上経過した場合、冷却水温THWが所定温度以上の場合、アイドル運転以外の場合、過渡運転以外の場合、および過渡運転後所定期間以外の場合などによって判定される。   The vibration conditions in step 702 include a state in which the catalyst 109 is stable and a state in which the internal combustion engine 101 is in an operating condition designed in advance. For example, the theoretical air-fuel ratio control by the first air-fuel ratio feedback control means 201 is performed. Is running, when the engine speed Ne, the load, the intake air amount Qa and other operating conditions are within predetermined ranges, or when a predetermined period of time has elapsed since the start of the internal combustion engine 101, the cooling water temperature THW is equal to or higher than the predetermined temperature. In this case, the determination is made in cases other than idle operation, cases other than transient operation, and cases other than a predetermined period after transient operation.

過渡運転は、空燃比の変動が増加して、触媒109の酸素吸蔵量が急変する条件であり、急な加減速時、燃料カット時、リッチ化制御時、リーン化制御時、第1の空燃比フィードバック制御手段201による制御の停止時、第2の空燃比フィードバック制御手段202による制御の停止時、第1の空燃比フィードバック制御手段201からの燃料補正係数FAFの大変動時、故障診断のためのアクチュエータ強制駆動時、蒸散ガス導入の急変時、などを含む。   The transient operation is a condition in which the oxygen storage amount of the catalyst 109 suddenly changes due to an increase in the air-fuel ratio fluctuation. During sudden acceleration / deceleration, fuel cut, rich control, lean control, the first empty When the control by the fuel ratio feedback control means 201 is stopped, when the control by the second air / fuel ratio feedback control means 202 is stopped, when the fuel correction coefficient FAF from the first air / fuel ratio feedback control means 201 changes greatly, for fault diagnosis This includes the forced driving of the actuator and the sudden change of the transpiration gas.

急な加減速は、例えば単位期間当たりのスロットル開度(または、吸入空気量Qa)の変化量が所定以上を示すことから判定される。また、蒸散ガス導入の急変は、蒸散ガスを導入するバルブ開度の単位期間当たりの変化量が所定以上を示すことから判定される。   Sudden acceleration / deceleration is determined, for example, because the amount of change in the throttle opening (or intake air amount Qa) per unit period indicates a predetermined value or more. Moreover, the sudden change of the transpiration gas introduction is determined from the fact that the amount of change per unit period of the valve opening for introducing the transpiration gas shows a predetermined value or more.

なお、過渡運転後においても、所定期間が経過するまでは、触媒109の酸素吸蔵量の変動による影響が残るので、振動処理は実行されない。所定期間は、単に期間設定してもよく、触媒109の酸素吸蔵量の変化と比例関係にある吸入空気量Qaを用いて、過渡運転後の積算吸入空気量が所定量に到達するまでの期間に設定してもよい。吸入空気量Qaに基づいて所定期間の経過を判定することにより、振動開始時期を触媒109の酸素吸蔵量の挙動に合わせて、適切に設定することができる。   Even after the transient operation, the vibration process is not executed until the predetermined period elapses because the influence of the fluctuation of the oxygen storage amount of the catalyst 109 remains. The predetermined period may be simply set, or the period until the cumulative intake air amount after the transient operation reaches the predetermined amount using the intake air amount Qa that is proportional to the change in the oxygen storage amount of the catalyst 109. May be set. By determining the passage of the predetermined period based on the intake air amount Qa, the vibration start timing can be appropriately set according to the behavior of the oxygen storage amount of the catalyst 109.

ステップ702において、振動条件が成立していて、FPT=1(即ち、YES)と判定されれば、ステップ703に進む。また、振動条件が成立しておらず、FPT=0(即ち、NO)と判定されれば、ステップ723に進む。ステップ723については後述する。   If it is determined in step 702 that the vibration condition is satisfied and FPT = 1 (ie, YES), the process proceeds to step 703. If the vibration condition is not satisfied and it is determined that FPT = 0 (that is, NO), the process proceeds to step 723. Step 723 will be described later.

振動条件の成立時には、ステップ703〜705により、振動条件成立後の初回振動用の初期値を設定する。まず、振動回数PTNが「0」であるか否かにより、初回振動であるか否かを判定し(ステップ703)、PTN=0(即ち、YES)と判定されれば、初期値として、初回の振動方向フラグFRLを「1」(リッチ方向)に設定するとともに(ステップ704)、振動回数PTNを「1」(初回振動中を示す)に設定し(ステップ705)、ステップ706に進む。   When the vibration condition is satisfied, initial values for initial vibration after the vibration condition is satisfied are set in steps 703 to 705. First, it is determined whether or not the vibration is the first vibration depending on whether or not the vibration frequency PTN is “0” (step 703). If it is determined that PTN = 0 (that is, YES), the initial value is set as the initial value. The vibration direction flag FRL is set to “1” (rich direction) (step 704), the number of vibrations PTN is set to “1” (indicating that the initial vibration is being performed) (step 705), and the process proceeds to step 706.

一方、ステップ703において、PTN>0(即ち、NO)と判定されれば、初期値の設定処理(ステップ704、705)を実行せずに、ステップ706に進む。なお、ステップ704においては、振動方向フラグFRLの初期値として「1」(リッチ方向)に設定したが、「2」(リーン方向)に設定してもよい。   On the other hand, if it is determined in step 703 that PTN> 0 (that is, NO), the initial value setting process (steps 704 and 705) is not executed, and the process proceeds to step 706. In step 704, the initial value of the vibration direction flag FRL is set to “1” (rich direction), but may be set to “2” (lean direction).

次に、ステップ706〜708により、平均空燃比振動のリッチ方向およびリーン方向での周期Tjおよび振動幅DAFjをそれぞれ設定する。まず、振動方向フラグFRLが「1」であるか否かにより、振動方向がリッチ方向であるか否かを判定し(ステップ706)、リッチ方向(FRL=1)(即ち、YES)と判定されれば、周期Tjおよび振動幅DAFjとして、それぞれ、リッチ方向の周期Trおよび振動幅DAFrを設定し(ステップ707)、ステップ709に進む。ステップ709については後述する。   Next, in steps 706 to 708, the cycle Tj and the vibration width DAFj in the rich direction and the lean direction of the average air-fuel ratio vibration are set, respectively. First, it is determined whether or not the vibration direction is the rich direction based on whether or not the vibration direction flag FRL is “1” (step 706), and the rich direction (FRL = 1) (that is, YES) is determined. Then, the cycle Tr and the vibration width DAFr in the rich direction are set as the cycle Tj and the vibration width DAFj, respectively (step 707), and the process proceeds to step 709. Step 709 will be described later.

なお、ステップ707において、リッチ方向周期Trおよびリッチ方向振動幅DAFrは、図9および図10の説明図に示すように、触媒109の酸素吸蔵量の振動幅ΔOSCが所定量となるように、それぞれ吸入空気量Qaに応じた1次元マップにより設定される。   In step 707, the rich direction period Tr and the rich direction vibration width DAFr are set so that the vibration width ΔOSC of the oxygen storage amount of the catalyst 109 becomes a predetermined amount, as shown in the explanatory diagrams of FIGS. It is set by a one-dimensional map corresponding to the intake air amount Qa.

一方、ステップ706において、振動方向がリーン方向(FRL=2)(即ち、NO)と判定されれば、周期Tjおよび振動幅DAFjとして、それぞれ、リーン方向の周期Tlおよび振動幅DAFlを設定し(ステップ708)、ステップ709に進む。   On the other hand, if it is determined in step 706 that the vibration direction is the lean direction (FRL = 2) (that is, NO), the lean direction period Tl and the vibration width DAFl are set as the period Tj and the vibration width DAFj, respectively ( The process proceeds to step 708) and step 709.

なお、ステップ708において、リーン方向周期Tlおよびリーン方向の平均空燃比の振動幅DAFlは、図9、図10と同様の図11、図12の説明図に示すように、触媒109の酸素吸蔵量の振動幅ΔOSCが所定量となるように、それぞれ吸入空気量Qaに応じた1次元マップにより設定される。   In step 708, the lean period T1 and the average air-fuel ratio oscillation width DAF1 in the lean direction are the oxygen storage amount of the catalyst 109 as shown in the explanatory diagrams of FIGS. 11 and 12 similar to FIGS. Is set by a one-dimensional map corresponding to the intake air amount Qa so that the vibration width ΔOSC of the predetermined amount becomes a predetermined amount.

酸素吸蔵量の振動幅ΔOSCは、周期Tj[sec]と、振動幅DAFjの絶対値と、吸入空気量Qa[g/sec]と、酸素吸蔵量に変換するための所定係数KO2とを用いて、以下の式(3)のように表される。
ΔOSC[g]=Tj×|DAFj|×Qa×KO2 ・・・(3)
The vibration width ΔOSC of the oxygen storage amount is obtained by using the cycle Tj [sec], the absolute value of the vibration width DAFj, the intake air amount Qa [g / sec], and a predetermined coefficient KO2 for conversion into the oxygen storage amount. It is expressed as the following formula (3).
ΔOSC [g] = Tj × | DAFj | × Qa × KO2 (3)

ここで、振動幅ΔOSCを所定量とするためには、吸入空気量Qaの変化により、振動幅DAFjまたは周期Tjを変化させる必要がある。
例えば、振動幅DAFjを固定値とした場合には、周期Tjを吸入空気量Qaに反比例する値に設定し、周期Tjを固定値とした場合には、振動幅DAFjを吸入空気量Qaに反比例する値に設定する。
Here, in order to set the vibration width ΔOSC to a predetermined amount, it is necessary to change the vibration width DAFj or the period Tj by changing the intake air amount Qa.
For example, when the vibration width DAFj is a fixed value, the period Tj is set to a value that is inversely proportional to the intake air amount Qa, and when the period Tj is a fixed value, the vibration width DAFj is inversely proportional to the intake air amount Qa. Set to the value you want.

しかし、実際には、触媒109の浄化特性の向上、ドライバビリティの向上、または応答性の向上などを目的として、周期Tj、振動幅DAFjの設定範囲には各種の制約があるので、周期Tjおよび振動幅DAFjは、両方とも、所定の酸素吸蔵量の振動幅ΔOSCとなるように、吸入空気量Qaに応じて可変設定される。   However, in practice, there are various restrictions on the setting range of the period Tj and the vibration width DAFj for the purpose of improving the purification characteristics of the catalyst 109, improving drivability, or improving responsiveness. Both of the vibration widths DAFj are variably set according to the intake air amount Qa so as to have a vibration width ΔOSC of a predetermined oxygen storage amount.

また、平均空燃比振動のリッチ方向およびリーン方向の周期Tj(または、振動幅DAFj)を互いに非対称になるように設定してもよい。例えば、触媒109のNOx浄化特性を向上させるため、またはトルク低下を軽減するために、リーン方向への振動幅DAFjの絶対値をリッチ方向への振動幅DAFjの絶対値よりも小さく設定し、振動幅ΔOSCが一定となるように、リーン方向への周期Tjをリッチ方向への周期Tjよりも大きく設定してもよい。   Further, the period Tj (or the vibration width DAFj) in the rich direction and the lean direction of the average air-fuel ratio vibration may be set to be asymmetric with each other. For example, in order to improve the NOx purification characteristics of the catalyst 109 or to reduce torque reduction, the absolute value of the vibration width DAFj in the lean direction is set to be smaller than the absolute value of the vibration width DAFj in the rich direction. The period Tj in the lean direction may be set larger than the period Tj in the rich direction so that the width ΔOSC is constant.

また、酸素吸蔵量の振動幅ΔOSCは、触媒109の最大酸素吸蔵量OSCmaxの範囲内となるように設定され、触媒109の酸素吸蔵量は、最大酸素吸蔵量OSCmaxと最小酸素吸蔵量(=0)との間の範囲内となるように設定される。さらに、燃料補正係数FAFの制御において上流側O2センサ110の電圧を用いて振動幅を抑えることにより、触媒109の上流側A/Fの変動は、酸素吸蔵量の変化によって確実に吸収され、触媒109内の空燃比は理論空燃比付近に保たれるので、触媒109の浄化率の大幅な悪化を防止することができる。   The vibration width ΔOSC of the oxygen storage amount is set so as to be within the range of the maximum oxygen storage amount OSCmax of the catalyst 109. The oxygen storage amount of the catalyst 109 is the maximum oxygen storage amount OSCmax and the minimum oxygen storage amount (= 0). ) In the range between. Further, by controlling the fuel correction coefficient FAF to suppress the vibration width using the voltage of the upstream O2 sensor 110, the fluctuation of the upstream A / F of the catalyst 109 is reliably absorbed by the change of the oxygen storage amount, and the catalyst Since the air-fuel ratio in 109 is kept near the stoichiometric air-fuel ratio, it is possible to prevent a significant deterioration in the purification rate of the catalyst 109.

また、最大酸素吸蔵量OSCmaxの範囲内においても、酸素吸蔵量の振動幅ΔOSCは、触媒109の浄化特性の向上や、触媒109の劣化診断を目的として、各種条件に応じて調整され、所定量に設定される。例えばエンジン回転速度Neや負荷の違いによって、内燃機関101からの排気ガス成分や触媒109の温度は変化し、触媒109の浄化特性も変化するので、酸素吸蔵量の振動幅ΔOSCをエンジン回転速度Neまたは負荷に応じて変更する。これにより、さらに触媒109の浄化特性を向上させることができる。   Further, even within the range of the maximum oxygen storage amount OSCmax, the vibration width ΔOSC of the oxygen storage amount is adjusted according to various conditions for the purpose of improving the purification characteristics of the catalyst 109 and diagnosing deterioration of the catalyst 109, and has a predetermined amount. Set to For example, the exhaust gas component from the internal combustion engine 101 and the temperature of the catalyst 109 change depending on the engine rotational speed Ne and the load, and the purification characteristics of the catalyst 109 also change. Therefore, the vibration amount ΔOSC of the oxygen storage amount is set to the engine rotational speed Ne. Or change according to the load. Thereby, the purification characteristics of the catalyst 109 can be further improved.

また、劣化診断時の酸素吸蔵量の振動幅ΔOSCは、劣化前の触媒109の最大酸素吸蔵量OSCmaxの範囲内で、かつ劣化診断が必要な触媒の最大酸素吸蔵量の範囲外となるように設定される。これにより、劣化診断が必要な触媒が用いられている場合には、下流側O2センサ111の出力値V2の乱れが大きくなるので、劣化診断における劣化判定精度が向上する。   Further, the vibration width ΔOSC of the oxygen storage amount at the time of deterioration diagnosis is within the range of the maximum oxygen storage amount OSCmax of the catalyst 109 before deterioration and is outside the range of the maximum oxygen storage amount of the catalyst that needs to be deteriorated. Is set. As a result, when a catalyst that requires deterioration diagnosis is used, the disturbance of the output value V2 of the downstream O2 sensor 111 is increased, so that deterioration determination accuracy in deterioration diagnosis is improved.

図6に戻り、ステップ709においては、ステップ707、708で設定した平均空燃比振動の周期Tjおよび振動幅DAFjが、最大酸素吸蔵量演算手段204により演算された最大酸素吸蔵量OSCmaxに応じて、それぞれ適応的に補正される。具体的には、周期Tj、振動幅DAFjは、補正係数Kosct、Koscafを用いて、それぞれ、以下の式(4)、式(5)のように補正される。
Tj=Tj(n−1)×Kosct ・・・(4)
DAFj=DAFj(n−1)×Koscaf ・・・(5)
Returning to FIG. 6, in step 709, the average air-fuel ratio oscillation period Tj and vibration width DAFj set in steps 707 and 708 are determined according to the maximum oxygen storage amount OSCmax calculated by the maximum oxygen storage amount calculation means 204. Each is corrected adaptively. Specifically, the period Tj and the vibration width DAFj are corrected as shown in the following equations (4) and (5) using correction coefficients Kosct and Koscaf, respectively.
Tj = Tj (n−1) × Kosct (4)
DAFj = DAFj (n−1) × Koscaf (5)

式(4)、式(5)において、(n−1)は補正前の前回値を示す。なお、周期Tjに対する補正係数Kosct、および、平均空燃比の振動幅DAFjに対する補正係数Ko
scafは、それぞれ最大酸素吸蔵量OSCmaxに応じた1次元マップにより設定される。
In equations (4) and (5), (n−1) represents the previous value before correction. The correction coefficient Kosct for the cycle Tj and the correction coefficient Ko for the average air-fuel ratio oscillation width DAFj
Each scaf is set by a one-dimensional map corresponding to the maximum oxygen storage amount OSCmax.

また、各補正係数Kosct、Koscafは、変化後の最大酸素吸蔵量OSCmaxの範囲内であって、かつ酸素吸蔵量の振動幅ΔOSCが維持されるように、最大酸素吸蔵量OSCmaxの減少とともに、酸素吸蔵量の振動幅ΔOSCが減少するように設定される。さらに、燃料補正係数FAFの制御において上流側O2センサ110の電圧を用いて振動幅を抑えることにより、酸素吸蔵量の振動幅ΔOSCが最大酸素吸蔵量OSCmaxから逸脱して大幅に振り切れることを防止して、大幅な排気ガスの悪化を防止することができる。   The correction coefficients Kosct and Koscaf are within the range of the maximum oxygen storage amount OSCmax after the change, and the oxygen storage amount OSCmax is reduced along with the decrease of the maximum oxygen storage amount OSCmax so that the vibration width ΔOSC of the oxygen storage amount is maintained. The vibration amount ΔOSC of the occlusion amount is set to decrease. Further, by suppressing the vibration width by using the voltage of the upstream O2 sensor 110 in the control of the fuel correction coefficient FAF, it is possible to prevent the vibration width ΔOSC of the oxygen storage amount from deviating from the maximum oxygen storage amount OSCmax and greatly shaking out. Thus, it is possible to prevent the exhaust gas from deteriorating significantly.

また、ステップ709に続いて、周期Tj、振動幅DAFjは、平均空燃比の振動開始後の振動回数PTNに応じた補正係数Kptnt、Kptnafが、式(4)、式(5)と同様に乗算されて、さらに補正される(ステップ710)。なお、周期Tjに対する補正係数Kptnt、および、振動幅DAFjに対する補正係数Kptnafは、振動回数PTNに応じて、それぞれ、図13(a)、(b)に示すテーブルにより設定される。   Further, following step 709, the cycle Tj and the vibration width DAFj are multiplied by correction coefficients Kptnt and Kptnaf corresponding to the number of vibrations PTN after the start of the vibration of the average air-fuel ratio in the same manner as Expressions (4) and (5). And further corrected (step 710). Note that the correction coefficient Kptnt for the period Tj and the correction coefficient Kptnaf for the vibration width DAFj are set according to the table shown in FIGS. 13A and 13B according to the number of vibrations PTN, respectively.

図13(a)において、周期補正係数Kptntは、初回振動(PTN=1)に対する値のみが「0.5」に設定され、他の振動回数PTNに対しては「1.0」に設定される。また、図13(b)において、振動幅補正係数Kptnafは、振動回数PTNとは無関係に、すべて「1.0」に設定される。   In FIG. 13A, only the value for the initial vibration (PTN = 1) is set to “0.5”, and the period correction coefficient Kptnt is set to “1.0” for the other number of vibrations PTN. The In FIG. 13B, the vibration width correction coefficient Kptnaf is all set to “1.0” regardless of the vibration frequency PTN.

図13(a)、(b)のように各補正係数Kptnt、Kptnafを設定することにより、図14のタイミングチャートに示すように、酸素吸蔵量の振動幅ΔOSCは、初回振動時のみにおいて最終設定値の半分に設定される。さらに、燃料補正係数FAFの制御において上流側O2センサ110の電圧を用いて振動幅を抑えることにより、振動幅ΔOSCが所定幅を超過することはない。   By setting the correction coefficients Kptnt and Kptnaf as shown in FIGS. 13A and 13B, as shown in the timing chart of FIG. 14, the vibration width ΔOSC of the oxygen storage amount is finally set only at the first vibration. Set to half of the value. Further, by suppressing the vibration width using the voltage of the upstream O2 sensor 110 in the control of the fuel correction coefficient FAF, the vibration width ΔOSC does not exceed the predetermined width.

なお、図13および図14では、初回振動の周期補正係数Kptntを「0.5」に設定した場合を示したが、初回振動の振動幅補正係数Kptnafを「0.5」に設定してもよい。また、初回振動時の酸素吸蔵量の振動幅ΔOSCが半分となるように、周期および振動幅の各補正係数Kptnt、Kptnafの組合せを設定してもよい。   13 and 14 show the case where the period correction coefficient Kptnt for the initial vibration is set to “0.5”, but the vibration width correction coefficient Kptnaf for the initial vibration is set to “0.5”. Good. Further, the combination of the correction coefficients Kptnt and Kptnaf for the period and the vibration width may be set so that the vibration width ΔOSC of the oxygen storage amount at the first vibration is halved.

また、図15の説明図および図16のタイミングチャートに示すように、振動回数PTNの増加とともに、酸素吸蔵量の振動幅ΔOSCが徐々に増加するように、周期および振動幅の各補正係数Kptnt、Kptnafを設定してもよい。これにより、触媒109の状態急変を防止することができ、また、空燃比制御(特に、第2の空燃比フィードバック制御手段202による制御)の追従性の不良を防止することができる。   Further, as shown in the explanatory diagram of FIG. 15 and the timing chart of FIG. 16, the correction coefficients Kptnt of the period and vibration width, so that the vibration width ΔOSC of the oxygen storage amount gradually increases as the number of vibrations PTN increases. Kptnaf may be set. As a result, sudden changes in the state of the catalyst 109 can be prevented, and poor followability of air-fuel ratio control (particularly, control by the second air-fuel ratio feedback control means 202) can be prevented.

図6に戻り、ステップ710に続いて、ステップ711〜714において、下流側O2センサ111の出力値V2のリッチ/リーン反転により、触媒109の酸素吸蔵量が最大酸素吸蔵量OSCmaxまたは最小酸素吸蔵量(=0)の振り切れを検出した場合に、平均空燃比の振動方向を強制的に反転させるための処理を実行する。   Returning to FIG. 6, following step 710, in steps 711 to 714, the oxygen storage amount of the catalyst 109 becomes the maximum oxygen storage amount OSCmax or the minimum oxygen storage amount due to the rich / lean inversion of the output value V <b> 2 of the downstream O2 sensor 111. When the fluctuation of (= 0) is detected, a process for forcibly reversing the oscillation direction of the average air-fuel ratio is executed.

まず、振動方向フラグFRLが「1」であるか否かにより、リッチ方向に振動中であるか否かを判定し(ステップ711)、リッチ方向に振動中(FRL=1)(即ち、YES)と判定されれば、続いて、下流側O2センサ111の反転フラグFRO2が「1」であるか否かにより、下流側A/Fがリッチ反転である(下流側O2センサ111の出力値V2がリーンからリッチへの反転を示す)か否かを判定する(ステップ712)。   First, it is determined whether or not the vibration is in the rich direction based on whether or not the vibration direction flag FRL is “1” (step 711), and the vibration is in the rich direction (FRL = 1) (ie, YES). Then, the downstream A / F is rich inversion depending on whether or not the reverse flag FRO2 of the downstream O2 sensor 111 is “1” (the output value V2 of the downstream O2 sensor 111 is It is determined whether or not the reversal from lean to rich is indicated (step 712).

ステップ712において、下流側A/Fがリッチ反転(FRO2=1)(即ち、YES)と判定されれば、振動が反転するように、周期カウンタ(タイマカウンタ)Tmrを周期Tjにリセットして(ステップ714)、ステップ715に進む。また、ステップ712において、下流側A/Fがリッチ反転でなく、FRO2≠1(即ち、NO)と判定されれば、周期カウンタTmrのリセット処理(ステップ714)を実行せずに、ステップ715に進む。   If it is determined in step 712 that the downstream A / F is rich inversion (FRO2 = 1) (that is, YES), the period counter (timer counter) Tmr is reset to the period Tj so that the vibration is inverted ( The process proceeds to step 714) and step 715. If it is determined in step 712 that the downstream A / F is not rich inversion and FRO2 ≠ 1 (that is, NO), the process returns to step 715 without executing the reset process of the cycle counter Tmr (step 714). move on.

一方、ステップ711において、リーン方向に振動中(FRL=2)(即ち、NO)と判定されれば、続いて、下流側O2センサ111の反転フラグFRO2が「2」であるか否かにより、下流側A/Fがリーン反転である(下流側O2センサ111の出力値V2がリッチからリーンへの反転を示す)か否かを判定する(ステップ713)。   On the other hand, if it is determined in step 711 that the vibration is in the lean direction (FRL = 2) (that is, NO), then whether or not the reverse flag FRO2 of the downstream O2 sensor 111 is “2”, It is determined whether or not the downstream A / F is lean reversal (the output value V2 of the downstream O2 sensor 111 indicates reversal from rich to lean) (step 713).

ステップ713において、下流側A/Fがリーン反転(FRO2=2)(即ち、YES)と判定されれば、振動が反転するように、周期カウンタTmrのリセット処理(ステップ714)に進む。また、ステップ713において、FRO2≠1であって、下流側A/Fがリーン反転でない(即ち、NO)と判定されれば、周期カウンタTmrのリセット処理(ステップ714)を実行せずに、ステップ715に進む。   If it is determined in step 713 that the downstream A / F is lean reversal (FRO2 = 2) (that is, YES), the process proceeds to a reset process (step 714) of the period counter Tmr so that the vibration is reversed. If it is determined in step 713 that FRO2 ≠ 1 and the downstream A / F is not lean-reversed (that is, NO), the reset process (step 714) of the cycle counter Tmr is not performed, and the step is performed. Proceed to 715.

ここで、図17のタイミングチャートを参照しながら、触媒109の酸素吸蔵量の振り切れが発生した場合の挙動について説明する。酸素吸蔵量の振り切れは、外乱に起因した空燃比の乱れによって酸素吸蔵量が急変した場合、触媒109の劣化または触媒温度Tmpcatの低下などによって最大酸素吸蔵量OSCmaxが減少した場合、または、平均空燃比の反転タイミングが遅れた場合などに引き起こされる。   Here, with reference to the timing chart of FIG. 17, a behavior when the oxygen storage amount of the catalyst 109 is not fully shaken will be described. When the oxygen storage amount suddenly changes due to disturbance of the air-fuel ratio due to disturbance, the maximum oxygen storage amount OSCmax decreases due to deterioration of the catalyst 109 or a decrease in the catalyst temperature Tmpcat, or the like. It is caused when the timing of reversing the fuel ratio is delayed.

図17に示すように、時刻t141の直前でリーン方向の空燃比の大きな乱れが生じた場合、触媒109の推定酸素吸蔵量OSCは、大幅にかつ急激に増加し、時刻t141において、最大酸素吸蔵量OSCmaxから大幅に振り切れてしまう。   As shown in FIG. 17, when a large disturbance of the air-fuel ratio in the lean direction occurs immediately before time t141, the estimated oxygen storage amount OSC of the catalyst 109 increases significantly and rapidly, and at time t141, the maximum oxygen storage amount The amount is greatly out of the amount OSCmax.

このとき、仮に強制反転処理を実行しない場合には、点線波形で示すように、周期カウンタTmrの値が反転周期Tjに到達していないことから、リーン方向(FRL=2)への振動を継続し、時刻t141〜t142の期間にわたって、酸素吸蔵量が振り切れた状態を保持するので、触媒109内の空燃比が理論空燃比から逸脱して、排気ガスの浄化状態は著しく悪化する。   At this time, if the forced inversion process is not executed, the value of the period counter Tmr does not reach the inversion period Tj as indicated by the dotted line waveform, so that the vibration in the lean direction (FRL = 2) is continued. In addition, since the oxygen occlusion amount is maintained over the period from time t141 to time t142, the air-fuel ratio in the catalyst 109 deviates from the stoichiometric air-fuel ratio, and the exhaust gas purification state is significantly deteriorated.

一方、図6のステップ714により強制反転処理を実行する際には、時刻t141において下流側O2センサ111の出力値V2が反転し、反転フラグFRO2が「0」から「2」になり、触媒109の推定酸素吸蔵量OSCの振り切れが検出されるので、これに応答して、実線波形で示すように、周期カウンタTmrを反転周期Tjにリセットして、リッチ方向へ振動を強制的に反転させる。これにより、酸素吸蔵量の振り切れ状態から復帰させることができ、排気ガスの悪化を最小限に抑制することができる。   On the other hand, when the forced inversion process is executed in step 714 of FIG. 6, the output value V2 of the downstream O2 sensor 111 is inverted at time t141, the inversion flag FRO2 is changed from “0” to “2”, and the catalyst 109 In response to this, the period counter Tmr is reset to the inversion period Tj, and the vibration is forcibly inverted in the rich direction, as shown in the solid line waveform. As a result, the oxygen storage amount can be recovered from the shake-off state, and the deterioration of the exhaust gas can be suppressed to the minimum.

次に、強制リセット処理(ステップ714)に続いて、ステップ715〜721において、タイマ処理によるリッチ/リーン周期反転処理を実行する。まず、周期カウンタTmrを所定量Dtmrだけ増加させて更新し(ステップ715)、周期カウンタTmrが周期Tjを越えたか否かを判定する(ステップ716)。なお、所定量Dtmrは演算周期5msecに設定される。   Next, following the forced reset process (step 714), in steps 715 to 721, a rich / lean cycle inversion process by a timer process is executed. First, the cycle counter Tmr is updated by incrementing a predetermined amount Dtmr (step 715), and it is determined whether or not the cycle counter Tmr exceeds the cycle Tj (step 716). The predetermined amount Dtmr is set to a calculation cycle of 5 msec.

ステップ716において、Tmr>Tj(即ち、YES)と判定されれば、反転タイミングに到達しているので、周期カウンタTmrを「0」にリセットするとともに(ステップ717)、振動回数PTNを「1」だけ増加させ(ステップ718)、続いて、振動方向フラグFRLが「1」であるか否かにより、現在の振動方向がリッチであるか否かを判定する(ステップ719)。   If it is determined in step 716 that Tmr> Tj (that is, YES), the inversion timing has been reached, so the period counter Tmr is reset to “0” (step 717) and the vibration frequency PTN is set to “1”. (Step 718). Subsequently, it is determined whether or not the current vibration direction is rich depending on whether or not the vibration direction flag FRL is “1” (step 719).

ステップ719において、現在の振動方向がリッチ(FRL=1)(即ち、YES)と判定されれば、振動方向フラグFRLを「2」に設定して、リーン方向に反転させ(ステップ720)、ステップ722に進む。   If it is determined in step 719 that the current vibration direction is rich (FRL = 1) (that is, YES), the vibration direction flag FRL is set to “2” and reversed in the lean direction (step 720). Proceed to 722.

また、ステップ719において、現在の振動方向がリーン(FRL=2)(即ち、NO)と判定されれば、振動方向フラグFRLを「1」に設定して、リッチ方向に反転させ(ステップ721)、ステップ722に進む。   If it is determined in step 719 that the current vibration direction is lean (FRL = 2) (that is, NO), the vibration direction flag FRL is set to “1” and reversed in the rich direction (step 721). Go to step 722.

一方、前記ステップ716において、Tmr≦Tj(即ち、NO)と判定されれば、反転タイミングに到達していないので、ステップ717〜721を実行せずに、直ちにステップ722に進む。   On the other hand, if it is determined in step 716 that Tmr ≦ Tj (i.e., NO), the inversion timing has not been reached, and thus the process proceeds to step 722 immediately without executing steps 717 to 721.

ステップ722においては、振動条件の成立時での目標平均空燃比AFAVEobjを設定する。このとき、目標平均空燃比AFAVEobjは、振動中心AFCNT(第2の空燃比フィードバック制御手段202で演算される目標平均空燃比)に振動幅DAFjを加えることにより、以下の式(6)のように演算される。
AFAVEobj=AFCNT+DAFj ・・・(6)
In step 722, the target average air-fuel ratio AFAVEobj when the vibration condition is satisfied is set. At this time, the target average air-fuel ratio AFAVEobj is obtained by adding the vibration width DAFj to the vibration center AFCNT (target average air-fuel ratio calculated by the second air-fuel ratio feedback control means 202) as shown in the following equation (6). Calculated.
AFAVEobj = AFCNT + DAFj (6)

このように、下流側O2センサ111の出力値V2に基づいて触媒109の酸素吸蔵量の状態を検出することにより、最大酸素吸蔵量OSCmaxまたは最小酸素吸蔵量(=0)を振り切れないように目標平均空燃比AFAVEobjの振動中心AFCNTを調整することができるので、酸素吸蔵量の振動処理の制御精度をさらに向上させることができる。   As described above, the state of the oxygen storage amount of the catalyst 109 is detected based on the output value V2 of the downstream O2 sensor 111, so that the maximum oxygen storage amount OSCmax or the minimum oxygen storage amount (= 0) is not shaken. Since the vibration center AFCNT of the average air-fuel ratio AFAVEobj can be adjusted, the control accuracy of the vibration processing of the oxygen storage amount can be further improved.

なお、振動中心AFCNTは、運転条件により所定値に設定されてもよい。また、振動中心AFCNTを条件に応じてリーン方向またはリッチ方向にシフトすることにより、触媒109の浄化状態を変更してもよい。さらに、前記振動処理を、触媒109の劣化診断のみならず、センサなどの故障診断に用いてもよい。   Note that the vibration center AFCNT may be set to a predetermined value depending on operating conditions. Further, the purification state of the catalyst 109 may be changed by shifting the vibration center AFCNT in a lean direction or a rich direction depending on conditions. Further, the vibration processing may be used not only for the deterioration diagnosis of the catalyst 109 but also for the failure diagnosis of the sensor or the like.

一方、最初のステップ702において、振動条件でない(即ち、NO)と判定されれば、振動回数PTNを「0」にリセットするとともに(ステップ723)、周期カウンタTmrを「0」にリセットして(ステップ724)、振動条件の不成立時での目標平均空燃比AFAVEobjを、振動中心AFCNTに設定する(ステップ725)。   On the other hand, if it is determined in the first step 702 that the vibration condition is not satisfied (that is, NO), the vibration frequency PTN is reset to “0” (step 723), and the cycle counter Tmr is reset to “0” (step 723). Step 724), the target average air-fuel ratio AFAVEobj when the vibration condition is not satisfied is set to the vibration center AFCNT (Step 725).

最後に、ステップ722または725で設定された目標平均空燃比AFAVEobjと一致するように、第1の空燃比フィードバック制御手段201における制御定数を設定して(ステップ726)、平均空燃比振動手段203による図6A、図6Bの処理ルーチンを終了して抜け出る。   Finally, a control constant in the first air-fuel ratio feedback control means 201 is set so as to coincide with the target average air-fuel ratio AFAVEobj set in step 722 or 725 (step 726). The processing routine of FIGS. 6A and 6B ends and exits.

次に、図6B内の最終ステップ726について具体的に説明する。まず、ステップ726で実行される制御定数に基づく平均空燃比の操作処理について説明する。平均空燃比は、第1の空燃比フィードバック制御手段201における制御定数(リッチ/リーンスキップ量RSR、RSL、リッチ/リーン積分定数KIR、KIR2、KIL、KIL2、リッチ/リーン遅延期間τDR、τDL、または、上流側O2センサ110の出力値V1に対する比較電圧VR1、KIRとKIR2の切り替え電圧VR、KILとKIL2の切り替え電圧VL)を操作することによって操作される。   Next, the final step 726 in FIG. 6B will be specifically described. First, the average air-fuel ratio operation process based on the control constant executed in step 726 will be described. The average air-fuel ratio is a control constant (rich / lean skip amount RSR, RSL, rich / lean integral constants KIR, KIR2, KIL, KIL2, rich / lean delay periods τDR, τDL, or And the comparison voltage VR1, the switching voltage VR between KIR and KIR2, the switching voltage VL between KIL and KIL2 with respect to the output value V1 of the upstream O2 sensor 110, and the like.

例えば、平均空燃比は、リッチスキップ量RSRを大きくするか、またはリーンスキップ量RSLを小さくすると、リッチ側に移行し、リーンスキップ量RSLを大きくか、またはリッチスキップ量RSRを小さくすると、リーン側に移行する。つまり、平均空燃比は、リッチスキップ量RSRおよびリーンスキップ量RSLを変更することにより制御することができる。   For example, the average air-fuel ratio shifts to the rich side when the rich skip amount RSR is increased or the lean skip amount RSL is decreased, and the lean side when the lean skip amount RSR is increased or the rich skip amount RSR is decreased. Migrate to That is, the average air-fuel ratio can be controlled by changing the rich skip amount RSR and the lean skip amount RSL.

また、平均空燃比は、リッチ積分定数KIR、KIR2を大きくするか、またはリーン積分定数KIL、KIL2を小さくするとリッチ側に移行し、リーン積分定数KIL、KIL2を大きくするか、またはリッチ積分定数KIR、KIR2を小さくするとリーン側に移行する。つまり、平均空燃比は、リッチ積分定数KIR、KIR2およびリーン積分定数KIL、KIL2を変更することにより制御することができる。   The average air-fuel ratio shifts to the rich side when the rich integral constants KIR and KIR2 are increased or the lean integral constants KIL and KIL2 are decreased, and the lean integral constants KIL and KIL2 are increased or the rich integral constants KIR. When KIR2 is reduced, the shift is made to the lean side. That is, the average air-fuel ratio can be controlled by changing the rich integration constants KIR, KIR2 and the lean integration constants KIL, KIL2.

また、平均空燃比は、リッチ遅延期間τDRおよびリーン遅延期間τDLを「τDR>τDL」の関係に設定すれば、リッチ側に移行し、逆に、「τDL>τDR」の関係に設定すれば、リーン側に移行する。つまり、平均空燃比は、リッチ/リーン遅延期間τDR、τDLを変更することにより制御することができる。   Further, the average air-fuel ratio shifts to the rich side if the rich delay period τDR and lean delay period τDL are set to the relationship of “τDR> τDL”, and conversely, if the relationship of “τDL> τDR” is set, Move to the lean side. That is, the average air-fuel ratio can be controlled by changing the rich / lean delay periods τDR, τDL.

さらに、平均空燃比は、上流側O2センサ110の出力値V1に対する比較電圧VR1を大きくすると、リッチ側に移行し、また、比較電圧VR1を小さくすると、リーン側に移行する。つまり、平均空燃比は、比較電圧VR1を変更することにより制御することができる。このように、制御定数(遅延期間、スキップ量、積分ゲイン、比較電圧など)を変更することにより、上流側の平均空燃比を制御することができる。   Further, the average air-fuel ratio shifts to the rich side when the comparison voltage VR1 with respect to the output value V1 of the upstream O2 sensor 110 is increased, and shifts to the lean side when the comparison voltage VR1 is decreased. That is, the average air-fuel ratio can be controlled by changing the comparison voltage VR1. Thus, the upstream average air-fuel ratio can be controlled by changing the control constants (delay period, skip amount, integral gain, comparison voltage, etc.).

また、制御定数のうちの2つ以上を同時に操作することにより、平均空燃比の制御性を向上させることができる。ただし、2つ以上の制御定数を操作すると、平均空燃比のリッチ/リーンの操作方向を管理することはできるが、非線形な相互作用により、操作量の管理が困難となる可能性がある。そこで、複数の制御定数の操作に起因した不具合を解消するとともに、自由度を積極的に利用するために、さらに、目標平均空燃比から制御定数の操作量を演算する手段を設け、目標平均空燃比の管理指標に応じて制御定数を設定して、平均空燃比により制御定数の操作を管理する方法も考えられる。   Moreover, the controllability of the average air-fuel ratio can be improved by simultaneously operating two or more of the control constants. However, when two or more control constants are operated, the rich / lean operation direction of the average air-fuel ratio can be managed, but the operation amount may be difficult to manage due to nonlinear interaction. Therefore, in order to solve the problems caused by the operation of a plurality of control constants and to actively use the degree of freedom, a means for calculating the operation amount of the control constant from the target average air-fuel ratio is further provided. A method is also conceivable in which control constants are set in accordance with the management index of the fuel ratio, and the operation of the control constant is managed by the average air-fuel ratio.

また、制御定数ごとに平均空燃比を制御するうえで、例えば、平均空燃比の制御精度、操作幅、または制御周期、空燃比振動幅などに関して、利点および不利点があるが、目標平均空燃比の動作点に応じて、各制御定数をきめ細かく設定することにより、それぞれの利点を生かすことができる。   Further, in controlling the average air-fuel ratio for each control constant, for example, there are advantages and disadvantages regarding the control accuracy of the average air-fuel ratio, the operation width, or the control cycle, the air-fuel ratio oscillation width, etc., but the target average air-fuel ratio By finely setting each control constant according to the operating point, it is possible to take advantage of each advantage.

次に、図18を参照しながら、平均空燃比振動手段203による制御定数の設定演算処理について説明する。
図18は制御定数の設定演算処理を図式的に示すフローチャートであり、目標平均空燃比に応じて第1の空燃比フィードバック制御手段201における制御定数(各スキップ量RSR、RSL、各積分定数KIR、KIR2、KIL、KIL2、各遅延期間τDR、τDL、比較電圧VR1、切り替え電圧VR、VL)を設定する演算ルーチンを示している。図18の演算ルーチンは、所定期間(例えば、5msec)ごとに実行される。
Next, control constant setting calculation processing by the average air-fuel ratio oscillation means 203 will be described with reference to FIG.
FIG. 18 is a flowchart schematically showing a control constant setting calculation process. The control constants in the first air-fuel ratio feedback control means 201 (each skip amount RSR, RSL, each integral constant KIR, An arithmetic routine for setting KIR2, KIL, KIL2, delay periods τDR, τDL, comparison voltage VR1, switching voltages VR, VL) is shown. The calculation routine of FIG. 18 is executed every predetermined period (for example, 5 msec).

図18において、まず、目標平均空燃比AFAVEobjに応じた1次元マップにより、リッチスキップ量RSRを演算する(ステップ1501)。なお、1次元マップの値は、あらかじめ机上計算または実験に基づいて設定されており、目標平均空燃比AFAVEobの入力値に対応した設定値(マップ検索結果)がリッチスキップ量RSRとして出力される。   In FIG. 18, first, the rich skip amount RSR is calculated using a one-dimensional map corresponding to the target average air-fuel ratio AFAVEobj (step 1501). Note that the value of the one-dimensional map is set in advance based on desktop calculation or experiment, and a set value (map search result) corresponding to the input value of the target average air-fuel ratio AFAVEob is output as the rich skip amount RSR.

また、ステップ1501における1次元マップは、内燃機関101の運転条件ごとに設けられており、運転条件の変化に応じて、1次元マップを切り替えてマップ検索が行われる。運転条件には、第1の空燃比フィードバック制御手段201の構成の応答性や特性などに関係する条件(例えば、エンジン回転速度Ne、負荷、アイドル状態、冷却水温THW、排気温度、上流側O2センサの温度、EGRバルブ開度など)が含まれる。また、例えば、運転条件を所定の回転速度、負荷、冷却水温で区分けされた運転領域として設定することができる。   Further, the one-dimensional map in step 1501 is provided for each operating condition of the internal combustion engine 101, and the map search is performed by switching the one-dimensional map according to the change in the operating condition. The operating conditions include conditions related to responsiveness and characteristics of the configuration of the first air-fuel ratio feedback control means 201 (for example, engine speed Ne, load, idle state, cooling water temperature THW, exhaust temperature, upstream O2 sensor) Temperature, EGR valve opening, etc.). Further, for example, the operation condition can be set as an operation region divided by a predetermined rotation speed, load, and cooling water temperature.

さらに、リッチスキップ量RSRの演算マップは、必ずしも1次元マップでなくてもよく、入力値と出力値との関係を表す手段であればよい。例えば、1次元マップに代えて、任意の近似式であってもよく、さらに多くの入力値に対応した高次元のマップや高次関数であってもよい。   Furthermore, the calculation map of the rich skip amount RSR is not necessarily a one-dimensional map, and may be any means that represents the relationship between the input value and the output value. For example, instead of the one-dimensional map, an arbitrary approximate expression may be used, and a high-dimensional map or higher-order function corresponding to more input values may be used.

以下、ステップ1501と同様の処理方法で、目標平均空燃比AFAVEobjに応じてスキップ量RSLを演算し(ステップ1502)、目標平均空燃比AFAVEobjに応じて積分定数KIRを演算し(ステップ1503)、目標平均空燃比AFAVEobjに応じて積分定数KIR2を演算し(ステップ1504)、目標平均空燃比AFAVEobjに応じて積分定数KILを演算し(ステップ1505)、目標平均空燃比AFAVEobjに応じて積分定数KIL2を演算し(ステップ1506)、目標平均空燃比AFAVEobjに応じて遅延期間τDRを演算し(ステップ1507)、目標平均空燃比AFAVEobjに応じて遅延期間τDLを演算し(ステップ1508)、目標平均空燃比AFAVEobjに応じて比較電圧VR1を演算し(ステップ1509)、目標平均空燃比AFAVEobjに応じて切り替え電圧VRを演算し(ステップ1510)、目標平均空燃比AFAVEobjに応じて切り替え電圧VLを演算し(ステップ1511)、図18の処理ルーチンを終了する。   Thereafter, the skip amount RSL is calculated according to the target average air-fuel ratio AFAVEobj in the same processing method as in step 1501 (step 1502), the integration constant KIR is calculated according to the target average air-fuel ratio AFAVEobj (step 1503), and the target An integration constant KIR2 is calculated according to the average air-fuel ratio AFAVEobj (step 1504), an integration constant KIL is calculated according to the target average air-fuel ratio AFAVEobj (step 1505), and an integration constant KIL2 is calculated according to the target average air-fuel ratio AFAVEobj. (Step 1506), the delay period τDR is calculated according to the target average air-fuel ratio AFAVEobj (step 1507), the delay period τDL is calculated according to the target average air-fuel ratio AFAVEobj (step 1508), and the target average air-fuel ratio AFAVEobj is set. According to the comparison voltage VR1 is calculated (step 1509), the switching voltage VR is calculated according to the target average air-fuel ratio AFAVEobj (step 1510), the switching voltage VL is calculated according to the target average air-fuel ratio AFAVEobj (step 1511), and FIG. The processing routine ends.

このように、目標平均空燃比AFAVEobjに応じて、制御定数(各スキップ量RSR、RSL、各積分定数KIR、KIR2、KIL、KIL2、各遅延期間τDR、τDL、比較電圧VR1、切り替え電圧VR、VL)がそれぞれ演算される。   Thus, according to the target average air-fuel ratio AFAVEobj, the control constants (each skip amount RSR, RSL, each integral constant KIR, KIR2, KIL, KIL2, each delay period τDR, τDL, comparison voltage VR1, switching voltage VR, VL) ) Are respectively calculated.

ステップ1501〜1511における各演算マップ上の設定値は、前述のように、触媒109の上流側の実際の平均空燃比が、入力値である目標平均空燃比AFAVEobjと一致するように、あらかじめ机上計算または実験値に基づいて設定されている。また、運転条件により制御定数の設定値を変化させることにより、運転条件にかかわらず、実際の平均空燃比が目標平均空燃比AFAVEobjと一致するように設定されている。   As described above, the set values on the calculation maps in steps 1501 to 1511 are calculated in advance so that the actual average air-fuel ratio upstream of the catalyst 109 matches the target average air-fuel ratio AFAVEobj which is the input value. Or it is set based on experimental values. Further, the actual average air-fuel ratio is set to match the target average air-fuel ratio AFAVEobj regardless of the operating conditions by changing the set value of the control constant according to the operating conditions.

次に、図19のフローチャートとともに、図20および図21の説明図を参照しながら、最大酸素吸蔵量演算手段204による処理動作について説明する。図19の演算ルーチンは所定期間(例えば、5msec)ごとに実行される。   Next, the processing operation by the maximum oxygen storage amount calculating means 204 will be described with reference to the explanatory diagrams of FIGS. 20 and 21 together with the flowchart of FIG. The calculation routine of FIG. 19 is executed every predetermined period (for example, 5 msec).

図19において、まず、触媒109の最大酸素吸蔵量の初期値OSCmax0を設定する(ステップ1601)。なお、初期値OSCmax0としては、あらかじめ設計した新品時の触媒の最大酸素吸蔵量が設定されてもよい。また、初期値OSCmax0として、排気ガス規制で定められた所定距離走行後の耐久触媒の最大酸素吸蔵量を設定してもよく、この場合、確実に排気ガス規制の要件を満たすような初期値OSCmax0を設定することができる。さらに、初期値OSCmax0として、内燃機関101の運転条件(エンジン回転速度Ne、負荷、吸入空気量Qaなど)に基づき、定常状態での最大酸素吸蔵量を設定してもよく、この場合、設定精度が向上する。   In FIG. 19, first, an initial value OSCmax0 of the maximum oxygen storage amount of the catalyst 109 is set (step 1601). As the initial value OSCmax0, a maximum oxygen storage amount of a newly designed catalyst may be set. Further, as the initial value OSCmax0, the maximum oxygen storage amount of the durable catalyst after traveling a predetermined distance determined by the exhaust gas regulation may be set. In this case, the initial value OSCmax0 that reliably satisfies the requirements of the exhaust gas regulation. Can be set. Further, as the initial value OSCmax0, the maximum oxygen storage amount in the steady state may be set based on the operating conditions (engine speed Ne, load, intake air amount Qa, etc.) of the internal combustion engine 101. Will improve.

続いて、触媒温度Tmpcatを演算する(ステップ1602)。なお、触媒温度Tmpcatは、触媒109に温度センサを取り付けるか、または触媒109の上下流に温度センサを配置して、測定により直接求めてもよい。   Subsequently, the catalyst temperature Tmpcat is calculated (step 1602). The catalyst temperature Tmpcat may be obtained directly by measurement by attaching a temperature sensor to the catalyst 109 or by arranging temperature sensors upstream and downstream of the catalyst 109.

また、触媒温度Tmpcatを、他の運転条件情報から推定演算で求めてもよい。例えば、触媒温度Tmpcatは、運転条件(エンジン回転速度Ne、負荷、吸入空気量Qaなど)ごとに設定された定常状態での値をマップ演算で読み出すことにより、定常状態時の値として推定演算することができる。また、内燃機関101の過渡時における挙動は、定常状態の触媒温度Tmpcatにフィルタ処理を加えることにより、推定することができる。   Further, the catalyst temperature Tmpcat may be obtained by estimation calculation from other operating condition information. For example, the catalyst temperature Tmpcat is estimated and calculated as a value in the steady state by reading out the value in the steady state set for each operating condition (engine speed Ne, load, intake air amount Qa, etc.) by map calculation. be able to. Further, the behavior of the internal combustion engine 101 during the transition can be estimated by applying a filter process to the steady-state catalyst temperature Tmpcat.

さらに、始動時の初期触媒温度Tmpcat0は、始動時の冷却水温THW、または、前回停止時から今回始動時までの期間間隔などから推定することができる。これにより、内燃機関101の始動から触媒109が活性化して定常状態になるまでの過渡的な温度挙動のみならず、運転条件の変動による過渡的な温度挙動を求めることができる。   Furthermore, the initial catalyst temperature Tmpcat0 at the time of start can be estimated from the coolant temperature THW at the time of start or the interval between the previous stop and the current start. As a result, not only the transient temperature behavior from the start of the internal combustion engine 101 to the activation of the catalyst 109 until the steady state is reached, but also the transient temperature behavior due to fluctuations in operating conditions can be obtained.

次に、ステップ1602に続いて、触媒温度Tmpcatに応じて設定された1次元マップ(図20参照)により、最大酸素吸蔵量OSCmaxの温度補正係数Ktmpcatを演算する(ステップ1603)。   Next, following step 1602, a temperature correction coefficient Ktmpcat for the maximum oxygen storage amount OSCmax is calculated from a one-dimensional map (see FIG. 20) set according to the catalyst temperature Tmpcat (step 1603).

温度補正係数Ktmpcatは、図20に示すように、触媒温度Tmpcatが低いほど、最大酸素吸蔵量OSCmaxが減少するように、小さい値に設定される。また、触媒109の酸素吸蔵作用は、300℃〜400℃程度の温度領域で急速に活性化する特性を有するので、温度補正係数Ktmpcatは、触媒109の温度特性を考慮して設定される。   As shown in FIG. 20, the temperature correction coefficient Ktmpcat is set to a small value so that the maximum oxygen storage amount OSCmax decreases as the catalyst temperature Tmpcat decreases. Further, since the oxygen storage function of the catalyst 109 has a characteristic that it is rapidly activated in a temperature range of about 300 ° C. to 400 ° C., the temperature correction coefficient Ktmpcat is set in consideration of the temperature characteristic of the catalyst 109.

続いて、下流側O2センサ111の出力値V2に対して適応的に触媒劣化度Catdetを演算する(ステップ1604)。触媒劣化度Catdetは、触媒109の劣化が大きいほど大きい値となる。   Subsequently, the catalyst deterioration degree Catdet is adaptively calculated with respect to the output value V2 of the downstream O2 sensor 111 (step 1604). The degree of catalyst deterioration Catdet increases as the degree of deterioration of the catalyst 109 increases.

続いて、触媒劣化度Catdetに応じて設定された1次元マップ(図21参照)により最大酸素吸蔵量の劣化補正係数Kcatdetを演算する(ステップ1605)。劣化補正係数Kcatdetは、図21に示すように、触媒劣化度Catdetが大きいほど、最大酸素吸蔵量OSCmaxを減少させるように、小さい値に設定される。   Subsequently, a deterioration correction coefficient Kcatdet for the maximum oxygen storage amount is calculated from a one-dimensional map (see FIG. 21) set in accordance with the catalyst deterioration degree Catdet (step 1605). As shown in FIG. 21, the deterioration correction coefficient Kcatdet is set to a small value so as to decrease the maximum oxygen storage amount OSCmax as the catalyst deterioration degree Catdet increases.

最後に、温度補正係数Ktmpcatおよび劣化補正係数Kcatdetに基づき最大酸素吸蔵量の初期値OSCmax0を補正して、以下の式(7)のように最大酸素吸蔵量OSCmaxを演算する(ステップ1606)。
OSCmax=OSCmax0×Ktmpcat×Kcatdet ・・・(7)
Finally, the initial value OSCmax0 of the maximum oxygen storage amount is corrected based on the temperature correction coefficient Ktmpcat and the deterioration correction coefficient Kcatdet, and the maximum oxygen storage amount OSCmax is calculated as in the following equation (7) (step 1606).
OSCmax = OSCmax0 × Ktmpcat × Kcatdet (7)

式(7)により、各種運転条件の変化のみならず、触媒109の活性途中および過渡時に応じた触媒温度Tmpcatの変化や、触媒109の劣化などの各種条件に応じて変化する最大酸素吸蔵量OSCmaxを演算することができ、触媒109の酸素吸蔵量の振動処理の制御精度を向上させることができる。   According to the equation (7), the maximum oxygen storage amount OSCmax that changes in accordance with various conditions such as a change in the catalyst temperature Tmpcat according to not only changes in various operating conditions but also during the activation of the catalyst 109 and during transition, and deterioration of the catalyst 109. And the control accuracy of the vibration processing of the oxygen storage amount of the catalyst 109 can be improved.

次に、図22のフローチャートを参照しながら、最大酸素吸蔵量演算手段204による図19内の触媒劣化度演算処理(ステップ1604)について、さらに詳細に説明する。図22の演算ルーチンは、所定期間(例えば、5msec)ごとに実行される。   Next, the catalyst deterioration degree calculation process (step 1604) in FIG. 19 by the maximum oxygen storage amount calculation means 204 will be described in more detail with reference to the flowchart of FIG. The calculation routine of FIG. 22 is executed every predetermined period (for example, 5 msec).

図22において、まず、触媒劣化度Catdetの初期化条件が成立しているか否かを判定し(ステップ1901)、初期化条件が成立している(即ち、YES)と判定されれ
ば、触媒劣化度Catdetを「0」(劣化無し状態)にリセットして(ステップ1902)、ステップ1903に進む。また、ステップ1901において、初期化条件が成立していない(即ち、NO)と判定されれば、ステップ1902を実行せずに、ステップ1903に進む。
In FIG. 22, first, it is determined whether an initialization condition for the catalyst deterioration degree Catdet is satisfied (step 1901). If it is determined that the initialization condition is satisfied (that is, YES), the catalyst deterioration is performed. The degree Catdet is reset to “0” (no deterioration state) (step 1902), and the process proceeds to step 1903. If it is determined in step 1901 that the initialization condition is not satisfied (that is, NO), the process proceeds to step 1903 without executing step 1902.

触媒劣化度Catdetは、内燃機関101の停止時にリセットされないように、ECU112内のバックアップRAM124(または、EEPROMなど)に記録されて保持されているが、バッテリの取り外し後またはEEPROMの初期化後の最初の電源ON時において、初期化条件が成立するようになっている。   The catalyst deterioration degree Catdet is recorded and held in the backup RAM 124 (or EEPROM or the like) in the ECU 112 so that it is not reset when the internal combustion engine 101 is stopped, but it is the first after the battery is removed or the EEPROM is initialized. When the power is turned on, the initialization condition is established.

また、触媒劣化度Catdetの演算が不可能になった場合(下流側O2センサ111などのセンサ故障が検出された場合など)や、触媒劣化度Catdetの再演算条件が成立した場合、または、外部機器(図示せず)からの通信によりリセット要求があった場合にも、ステップ1901において、初期化条件が成立したものと判定される。   Further, when the calculation of the catalyst deterioration degree Catdet becomes impossible (when a sensor failure such as the downstream O2 sensor 111 is detected), the recalculation condition of the catalyst deterioration degree Catdet is satisfied, or the external Even when there is a reset request by communication from a device (not shown), it is determined in step 1901 that the initialization condition is satisfied.

続いて、下流側O2センサ111の出力値V2のリッチ/リーン反転の判定処理を行う(ステップ1903)。ステップ1903の判定処理は、平均空燃比振動手段203による図6A内のステップ701の判定処理と同様に行われる。   Subsequently, the rich / lean inversion determination process of the output value V2 of the downstream O2 sensor 111 is performed (step 1903). The determination process in step 1903 is performed in the same manner as the determination process in step 701 in FIG.

即ち、下流側O2センサ111の出力値V2がリーンからリッチに反転した場合には、下流側O2センサ111の反転フラグFRO2detを「1」に設定し、リッチからリーンに反転した場合には、反転フラグFRO2detを「2」に設定し、反転しなかった場合には反転フラグFRO2detを「0」に設定する。なお、図8に示すヒステリシスの設定幅、または不感帯の設定幅、出力値V2のなまし処理の程度は、平均空燃比振動手段203の場合とは異なるように設定してもよい。   That is, when the output value V2 of the downstream O2 sensor 111 is inverted from lean to rich, the inversion flag FRO2det of the downstream O2 sensor 111 is set to “1”, and when inverted from rich to lean, it is inverted. The flag FRO2det is set to “2”, and if not inverted, the inversion flag FRO2det is set to “0”. Note that the hysteresis setting range or dead band setting range and the degree of the smoothing processing of the output value V2 shown in FIG. 8 may be set differently from the case of the average air-fuel ratio oscillating means 203.

次に、ステップ1903に続いて、触媒劣化度Catdetの更新条件が成立しているか否かを判定し(ステップ1904)、触媒劣化度Catdetの更新条件が成立している(即ち、YES)と判定されれば、ステップ1905以下の処理に進む。また、ステップ1904において、更新条件が成立していない(即ち、NO)と判定されれば、ステップ1905〜1910を実行せずに、図22の処理ルーチンを終了する。   Next, following step 1903, it is determined whether or not an update condition for the catalyst deterioration degree Catdet is satisfied (step 1904), and it is determined that an update condition for the catalyst deterioration degree Catdet is satisfied (that is, YES). If so, the process proceeds to step 1905 and subsequent steps. If it is determined in step 1904 that the update condition is not satisfied (that is, NO), steps 1905 to 1910 are not executed, and the processing routine of FIG. 22 is terminated.

なお、触媒劣化度Catdetの更新条件は、触媒109が十分活性していると判定可能な条件下および平均空燃比の振動処理が実行中の条件下において成立する。また、触媒109の活性状態は、触媒温度Tmpcatから直接的に判定してもよく、内燃機関101の始動後の経過期間や始動後の積算吸入空気量、または、エンジン回転速度Neや負荷などの所定運転条件に基づいて判定してもよい。さらに、触媒109の活性状態を、平均空燃比の振動処理の振動回数PTNが所定回数以上に達したか否かに基づいて判定してもよい。   The conditions for updating the catalyst deterioration degree Catdet are satisfied under conditions where it can be determined that the catalyst 109 is sufficiently active and under conditions where vibration processing of the average air-fuel ratio is being executed. Further, the active state of the catalyst 109 may be determined directly from the catalyst temperature Tmpcat, such as an elapsed period after the start of the internal combustion engine 101, an integrated intake air amount after the start, an engine rotational speed Ne, a load, or the like. You may determine based on predetermined driving | running conditions. Further, the active state of the catalyst 109 may be determined based on whether or not the number of vibrations PTN of the vibration processing of the average air-fuel ratio has reached a predetermined number or more.

続いて、ステップ1905〜1909においては、下流側O2センサ111の出力値V2のリッチ/リーン反転に基づいて、触媒109の酸素吸蔵量が最大酸素吸蔵量OSCmaxまたは最小酸素吸蔵量(=0)からの振り切れを検出し、触媒劣化度Catdetの増減処理が行われる。   Subsequently, in steps 1905 to 1909, based on the rich / lean inversion of the output value V2 of the downstream O2 sensor 111, the oxygen storage amount of the catalyst 109 is changed from the maximum oxygen storage amount OSCmax or the minimum oxygen storage amount (= 0). Is detected, and the catalyst deterioration degree Catdet is increased or decreased.

まず、振動方向フラグFRLが「1」であるか否かにより、リッチ方向に振動中か否かを判定し(ステップ1905)、リッチ方向に振動中(FRL=1)(即ち、YES)と判定されれば、ステップ1906に進む。また、ステップ1905において、リーン方向に振動中(FRL=2)(即ち、NO)と判定されれば、ステップ1907に進む。   First, based on whether or not the vibration direction flag FRL is “1”, it is determined whether or not the vibration is in the rich direction (step 1905), and it is determined that the vibration is in the rich direction (FRL = 1) (that is, YES). If so, the process proceeds to step 1906. If it is determined in step 1905 that vibration is in the lean direction (FRL = 2) (that is, NO), the process proceeds to step 1907.

ステップ1905で、FRL=1(即ち、YES)と判定された場合に実行されるステップ1906においては、下流側O2センサ111の反転フラグFRO2detが「1」であるか否かにより、リッチ反転(下流側O2センサ111の出力値V2がリーンからリッチに反転した)か否かを判定する。   In step 1906, which is executed when it is determined in step 1905 that FRL = 1 (that is, YES), rich inversion (downstream) is performed depending on whether or not the inversion flag FRO2det of the downstream O2 sensor 111 is “1”. The output value V2 of the side O2 sensor 111 is inverted from lean to rich).

ステップ1906において、リッチ反転(FRO2det=1)(即ち、YES)と判定されれば、触媒劣化度Catdetを所定設定値XdetHだけ増加させて(ステップ1908)、以下の式(8)のように更新演算し、ステップ1910に進む。
Catdet=Catdet+XdetH ・・・(8)
If it is determined in step 1906 that rich inversion (FRO2det = 1) (that is, YES), the catalyst deterioration degree Catdet is increased by a predetermined set value XdetH (step 1908) and updated as in the following equation (8). Calculate and proceed to step 1910.
Catdet = Catdet + XdetH (8)

一方、ステップ1905で、FRL=2(即ち、NO)と判定された場合に実行されるステップ1907においては、下流側O2センサ111の反転フラグFRO2detが「2」であるか否かにより、リーン反転(下流側O2センサ111の出力値V2がリッチからリーンに反転した)か否かを判定する。   On the other hand, in step 1907, which is executed when it is determined in step 1905 that FRL = 2 (that is, NO), lean inversion is performed depending on whether or not the inversion flag FRO2det of the downstream O2 sensor 111 is “2”. It is determined whether or not the output value V2 of the downstream O2 sensor 111 is inverted from rich to lean.

ステップ1907において、リーン反転(FRO2det=2)(即ち、YES)と判定されれば、ステップ1908に進み、前記式(8)のように、触媒劣化度Catdetを所定設定値XdetHだけ増加させる。   If it is determined in step 1907 that lean reversal (FRO2det = 2) (that is, YES) is reached, the process proceeds to step 1908, and the catalyst deterioration degree Catdet is increased by a predetermined set value XdetH as shown in the equation (8).

一方、ステップ1906において、リーン反転(FRO2det=2)(即ち、NO)と判定された場合、または、ステップ1907において、リッチ反転(FRO2det=1)(即ち、NO)と判定された場合には、触媒劣化度Catdetを所定設定値XdetLだけ減少させて(ステップ1909)、以下の式(9)のように更新演算し、ステップ1910に進む。
Catdet=Catdet−XdetL ・・・(9)
On the other hand, if it is determined in step 1906 that lean reversal (FRO2det = 2) (that is, NO), or if it is determined in step 1907 that rich reversal (FRO2det = 1) (that is, NO), The catalyst deterioration degree Catdet is decreased by a predetermined set value XdetL (step 1909), the update calculation is performed as in the following equation (9), and the process proceeds to step 1910.
Catdet = Catdet−XdetL (9)

なお、式(8)、式(9)内の各所定設定値XdetH、XdetLは、平均空燃比の振動周期を考慮して設定されるとともに、吸入空気量Qaに反比例するように、吸入空気量Qaに応じて、または運転条件に応じて設定される。   The predetermined set values XdetH and XdetL in the equations (8) and (9) are set in consideration of the oscillation cycle of the average air-fuel ratio, and the intake air amount is inversely proportional to the intake air amount Qa. It is set according to Qa or according to operating conditions.

最後に、ステップ1910において、上限値MXdetと下限値MNdetとの範囲内の値となるように、以下の式(10)を用いて、触媒劣化度Catdetの上下限制限処理を行い、図22の処理ルーチンを終了する。
MNdet≦Catdet≦MXdet ・・・(10)
Finally, in step 1910, the upper and lower limit restriction processing of the catalyst deterioration degree Catdet is performed using the following equation (10) so as to be a value within the range between the upper limit value MXdet and the lower limit value MNdet, and FIG. The processing routine ends.
MNdet ≦ Catdet ≦ MXdet (10)

次に、図23および図24A、図24Bを参照しながら、触媒劣化診断手段205の処理動作について説明する。図23は触媒109の劣化時の挙動を示すタイミングチャートであり、図24A、図24Bは触媒劣化診断手段203の処理動作を示すフローチャートである。図24A、図24Bの演算ルーチンは、所定期間(例えば、5msec)ごとに実行される。   Next, the processing operation of the catalyst deterioration diagnosis unit 205 will be described with reference to FIGS. 23, 24A, and 24B. FIG. 23 is a timing chart showing the behavior of the catalyst 109 when it is deteriorated, and FIGS. 24A and 24B are flowcharts showing the processing operation of the catalyst deterioration diagnosis means 203. 24A and 24B are executed every predetermined period (for example, 5 msec).

図23において、触媒109の劣化により最大酸素吸蔵量OSCmaxが減少し、平均空燃比の振動処理による酸素吸蔵量の振動幅が、減少した最大酸素吸蔵量OSCmaxから振り切れるようになると、下流側O2センサ111の出力値V2のリッチ/リーン反転が増加することにより、触媒劣化度Catdetは増加する。   In FIG. 23, when the maximum oxygen storage amount OSCmax decreases due to the deterioration of the catalyst 109, and the vibration width of the oxygen storage amount due to the vibration processing of the average air-fuel ratio starts to swing from the reduced maximum oxygen storage amount OSCmax, the downstream O2 As the rich / lean inversion of the output value V2 of the sensor 111 increases, the catalyst deterioration degree Catdet increases.

図24A、図24Bにおいて、まず、触媒109の劣化診断の初期化条件が成立しているか否かを判定し(ステップ2101)、初期化条件が成立している(即ち、YES)と判定されれば、診断回数Nratioを「0」にリセットし(ステップ2102)、反転
回数比Roaの積算値Roasmを「0」にリセットし(ステップ2103)、劣化診断結果Fcatjを「0」(未判定状態)にリセットし(ステップ2104)、反転回数比平均値Roaaveを「0」にリセットし(ステップ2105)、続いて、劣化診断条件が成立しているか否かを判定する(ステップ2106)。
24A and 24B, first, it is determined whether or not an initialization condition for the deterioration diagnosis of the catalyst 109 is satisfied (step 2101), and it is determined that the initialization condition is satisfied (that is, YES). For example, the diagnosis number Nratio is reset to “0” (step 2102), the integrated value Roasm of the inversion number ratio Roa is reset to “0” (step 2103), and the deterioration diagnosis result Fcatj is set to “0” (unjudged state). (Step 2104), the inversion frequency ratio average value Roave is reset to “0” (step 2105), and then it is determined whether or not the deterioration diagnosis condition is satisfied (step 2106).

また、ステップ2101において、初期化条件が成立していない(即ち、NO)と判定されれば、ステップ2102〜2105を実行せずに、ステップ2106に進む。   If it is determined in step 2101 that the initialization condition is not satisfied (that is, NO), the process proceeds to step 2106 without executing steps 2102 to 2105.

なお、触媒劣化診断手段205の情報(触媒劣化度Catdetなど)は、内燃機関101の停止時にリセットされないように、バックアップRAM124(または、EEPROMなど)に記録されて保持されているが、バッテリの取り外し後またはEEPROMの初期化後の最初の電源ON時において、ステップ2101の初期化条件が成立するようになっている。   The information of the catalyst deterioration diagnosis means 205 (catalyst deterioration degree Catdet and the like) is recorded and held in the backup RAM 124 (or EEPROM or the like) so that it is not reset when the internal combustion engine 101 is stopped, but the battery is removed. When the power is turned on for the first time after initialization or after initialization of the EEPROM, the initialization condition of step 2101 is established.

また、触媒劣化度Catdetの演算が不可能になった場合(下流側O2センサ111などの故障検出時など)や、触媒劣化度Catdetの再演算条件が成立した場合、または外部機器(図示せず)からの通信によりリセット要求があった場合にも、ステップ2101において、初期化条件が成立したものと判定される。   Further, when the calculation of the catalyst deterioration degree Catdet becomes impossible (when a failure of the downstream O2 sensor 111 or the like is detected), the recalculation condition of the catalyst deterioration degree Catdet is satisfied, or an external device (not shown) Also in the case where there is a reset request by communication from), it is determined in step 2101 that the initialization condition is satisfied.

ステップ2106において、劣化診断条件が成立している(即ち、YES)と判定されれば、続いて、目標平均空燃比がリッチ/リーンで反転したか否かを判定し(ステップ2107)、反転した(即ち、YES)と判定されれば、平均空燃比反転回数Nafを「1」だけ増加させて(ステップ2108)、ステップ2109に進む。   If it is determined in step 2106 that the deterioration diagnosis condition is satisfied (that is, YES), then it is determined whether or not the target average air-fuel ratio has been reversed between rich / lean (step 2107) and reversed. If it is determined (that is, YES), the average air-fuel ratio inversion number Naf is increased by “1” (step 2108), and the process proceeds to step 2109.

また、ステップ2107において、目標平均空燃比が反転していない(即ち、NO)と判定されれば、ステップ2108を実行せずに、ステップ2109に進む。   If it is determined in step 2107 that the target average air-fuel ratio is not reversed (that is, NO), step 2108 is not executed and the routine proceeds to step 2109.

なお、ステップ2107における目標平均空燃比の反転判定は、振動方向フラグFRLが「1」(リッチ)または「2」(リーン)に変化したか否かにより行われる。つまり、前回演算時の振動方向フラグFRLを記憶しておき、今回演算時の振動方向フラグFRLと比較することにより、目標平均空燃比の反転を判定することができる。   Note that the inversion determination of the target average air-fuel ratio in step 2107 is performed based on whether or not the vibration direction flag FRL has changed to “1” (rich) or “2” (lean). That is, the reversal of the target average air-fuel ratio can be determined by storing the vibration direction flag FRL at the previous calculation and comparing it with the vibration direction flag FRL at the current calculation.

一方、ステップ2106において、劣化診断条件が成立していない(即ち、NO)と判定されれば、平均空燃比反転回数Nafを「0」にリセットし(ステップ2132)、下流側O2反転回数Nro2を「0」にリセットし(ステップ2133)、ディレイ判定フラグFrsdlyを「0」(後述するディレイ処理の非実行を示す)にリセットして(ステップ2134)、ステップ2127に進む。ステップ2127については後述する。   On the other hand, if it is determined in step 2106 that the deterioration diagnosis condition is not satisfied (that is, NO), the average air-fuel ratio inversion number Naf is reset to “0” (step 2132), and the downstream O2 inversion number Nro2 is set. It is reset to “0” (step 2133), the delay determination flag Frsdly is reset to “0” (indicating non-execution of delay processing described later) (step 2134), and the process proceeds to step 2127. Step 2127 will be described later.

なお、ステップ2106における劣化診断条件は、前述(図22内のステップ1904)の触媒劣化度Catdetの更新条件と同様に、触媒109が十分活性していると判定可能な条件下および平均空燃比の振動処理が実行中の条件下において成立する。また、触媒109の活性状態は、触媒温度Tmpcatから直接的に判定してもよく、内燃機関101の始動後の経過期間や始動後の積算吸入空気量、または、エンジン回転速度Neや負荷などの所定運転条件に基づいて判定してもよい。   Note that the deterioration diagnosis condition in step 2106 is the same as the update condition of the catalyst deterioration degree Catdet described above (step 1904 in FIG. 22) under the conditions under which it can be determined that the catalyst 109 is sufficiently active and the average air-fuel ratio. It is established under conditions where vibration processing is being executed. Further, the active state of the catalyst 109 may be determined directly from the catalyst temperature Tmpcat, such as an elapsed period after the start of the internal combustion engine 101, an integrated intake air amount after the start, an engine rotational speed Ne, a load, or the like. You may determine based on predetermined driving | running conditions.

さらに、触媒109の活性状態を、平均空燃比の振動処理の振動回数PTNが所定回数以上に達したか否かに基づいて判定してもよい。これにより、振動開始後の不安定な状態を診断することに起因した誤診断を防止して、安定的に振動するようになった時点から診断を開始することができ、診断精度を向上させることができる。   Further, the active state of the catalyst 109 may be determined based on whether or not the number of vibrations PTN of the vibration processing of the average air-fuel ratio has reached a predetermined number or more. This prevents misdiagnosis caused by diagnosing an unstable state after the start of vibration, and can start diagnosis from the point of time when the vibration starts stably, improving diagnostic accuracy Can do.

ステップ2108に戻り、続いて、前述(図6A内のステップ701、図22内のステップ1903)と同様に、下流側O2センサ111の出力値V2のリッチ/リーン反転の判定処理を実行する(ステップ2109)。   Returning to Step 2108, subsequently, the processing for determining the rich / lean inversion of the output value V2 of the downstream O2 sensor 111 is executed (Step 701 in FIG. 6A, Step 1903 in FIG. 22) (Step S108). 2109).

ステップ2109において、出力値V2がリーンからリッチへの反転が判定された場合には、下流側O2センサ111の反転フラグFRO2rvを「1」に設定し、リッチからリーンへの反転が判定された場合には、反転フラグFRO2rvを「2」に設定し、反転が判定されなかった場合には、反転フラグFRO2rvを「0」に設定する。   When it is determined in step 2109 that the output value V2 is inverted from lean to rich, the inversion flag FRO2rv of the downstream O2 sensor 111 is set to “1”, and the inversion from rich to lean is determined. The inversion flag FRO2rv is set to “2”, and when the inversion is not determined, the inversion flag FRO2rv is set to “0”.

このとき、前述のステップ1903(図22参照)の場合と同様に、図8に示すヒステリシスの設定幅、または不感帯の設定幅、出力値V2のなまし処理の程度は、平均空燃比振動手段203の場合とは異なるように設定してもよい。   At this time, as in the case of the above-described step 1903 (see FIG. 22), the hysteresis setting range or dead band setting range shown in FIG. You may set so that it may differ from the case of.

ステップ2106〜2109は、下流側O2センサ111の出力値V2のリッチ/リーン反転により、触媒109の酸素吸蔵量が、最大酸素吸蔵量OSCmaxまたは最小酸素吸蔵量(=0)から振り切れたことを検出し、これに応答して触媒劣化度Catdetを増減するための処理である。   Steps 2106 to 2109 detect that the oxygen storage amount of the catalyst 109 has been swung from the maximum oxygen storage amount OSCmax or the minimum oxygen storage amount (= 0) by rich / lean inversion of the output value V2 of the downstream O2 sensor 111. In response to this, the catalyst deterioration degree Catdet is increased or decreased.

次に、反転フラグFRO2rvが「1」または「2」であるか否かにより、出力値V2(下流側A/F)が反転したか否かを判定し(ステップ2110)、反転した(FRO2rv=1、または、FRO2rv=2)(即ち、YES)と判定されれば、下流側O2反転回数Nro2を「1」だけ増加させる(ステップ2111)。   Next, it is determined whether or not the output value V2 (downstream A / F) is inverted depending on whether or not the inversion flag FRO2rv is “1” or “2” (step 2110), and is inverted (FRO2rv = 1 or FRO2rv = 2) (ie, YES), the downstream O2 inversion number Nro2 is increased by “1” (step 2111).

続いて、平均空燃比反転回数Nafが更新条件判定値Xnaf以上であるか否かにより、劣化診断用の判定基準値Xroaの更新条件が成立しているか否かを判定し(ステップ2112)、判定基準値Xroaの更新条件が成立している(Naf≧Xnaf)(即ち、YES)と判定されれば、判定用平均空燃比反転回数Nafjとして、平均空燃比反転回数Nafを設定することにより、判定用平均空燃比反転回数Nafjを更新する(ステップ2113)。   Subsequently, it is determined whether or not the update condition of the determination reference value Xroa for deterioration diagnosis is satisfied based on whether or not the average air-fuel ratio inversion frequency Naf is equal to or greater than the update condition determination value Xnaf (step 2112). If it is determined that the update condition of the reference value Xroa is satisfied (Naf ≧ Xnaf) (ie, YES), the determination is made by setting the average air-fuel ratio inversion number Naf as the determination average air-fuel ratio inversion number Nafj. The average air-fuel ratio inversion frequency Nafj for use is updated (step 2113).

また、次回の判定基準値Xroaを演算するための準備として、平均空燃比反転回数Nafを「0」にリセットするとともに(ステップ2114)、平均空燃比が変動してから出力値V2が変動するまでの期間遅れを考慮したディレイ判定フラグFrsdlyを「1」(ディレイ処理中を示す)にセットし(ステップ2115)、ディレイ判定フラグFrsdlyが「1」であるか否かにより、ディレイ処理中であるか否かを判定する(ステップ2116)。   Further, as a preparation for calculating the next determination reference value Xroa, the average air-fuel ratio inversion number Naf is reset to “0” (step 2114) and until the output value V2 fluctuates after the average air-fuel ratio fluctuates. Is set to “1” (indicating that the delay process is in progress) (step 2115), and whether the delay process is in progress depends on whether or not the delay determination flag Frsdly is “1”. It is determined whether or not (step 2116).

一方、ステップ2112において、判定基準値Xroaの更新条件が成立してない(Naf<Xnaf)(即ち、NO)と判定されれば、ステップ2113〜2115を実行せずに、ステップ2116に進む。   On the other hand, if it is determined in step 2112 that the update condition for the determination reference value Xroa is not satisfied (Naf <Xnaf) (that is, NO), the process proceeds to step 2116 without executing steps 2213 to 2115.

ステップ2116において、ディレイ処理中である(Frsdly=1)(即ち、YES)と判定されれば、以下の式(11)のように、ディレイタイマTrsdlyを所定値DTrsdlyだけ増加させて更新し(ステップ2117)、ステップ2119に進む。
Trsdly=Trsdly+DTrsdly ・・・(11)
If it is determined in step 2116 that the delay process is being performed (Frsdly = 1) (that is, YES), the delay timer Trsdly is increased and updated by a predetermined value DTrsdly as shown in the following equation (11) (step 2117), the process proceeds to Step 2119.
Trsdly = Trsdly + DTrsdly (11)

式(11)において、タイマ更新用の所定値DTrsdlyは、例えば演算周期5msecに設定される。   In Expression (11), the predetermined value DTrsdly for timer update is set to, for example, a calculation cycle of 5 msec.

また、ステップ2116において、ディレイ処理中でない(Frsdly=0)(即ち、NO)と判定されれば、ディレイタイマTrsdlyを「0」にリセットして(ステップ2118)、ステップ2119に進む。   If it is determined in step 2116 that the delay process is not in progress (Frsdly = 0) (ie, NO), the delay timer Trsdly is reset to “0” (step 2118), and the process proceeds to step 2119.

ステップ2119においては、ディレイタイマTrsdlyが所定判定値Xrsdlyよりも大きいか否かにより、ディレイ期間が経過したか否かを判定し、ディレイ期間が経過していない(Trsdly≦Xrsdly)(即ち、NO)と判定されれば、ステップ2127に進む。ステップ2127については後述する。   In step 2119, it is determined whether or not the delay period has elapsed based on whether or not the delay timer Trsdly is greater than the predetermined determination value Xrsdly, and the delay period has not elapsed (Trsdly ≦ Xrsdly) (ie, NO). If it is determined, step 2127 follows. Step 2127 will be described later.

また、ステップ2119において、ディレイ期間が経過した(Trsdly>Xrsdly)(即ち、YES)と判定されれば、下流側O2センサ111の出力値V2に基づく劣化診断判定情報の更新条件が成立しているので、以下の更新処理(ステップ2120〜2126)を実行する。   If it is determined in step 2119 that the delay period has elapsed (Trsdly> Xrsdly) (that is, YES), the update condition for the deterioration diagnosis determination information based on the output value V2 of the downstream O2 sensor 111 is satisfied. Therefore, the following update process (steps 2120 to 2126) is executed.

なお、所定判定値Xrsdlyは、平均空燃比の変動により、触媒109の下流側O2センサ111の出力値V2が変動するまでの期間遅れを考慮して設定される。この期間遅れは、インジェクタ107から燃料が噴射された時点から、実際に混合気が下流側O2センサ111の設置位置に移動するまでの期間遅れと、触媒109の酸素吸蔵作用による期間遅れとを含み、概して吸入空気量Qaに反比例する。従って、所定判定値Xrsdlyは、例えば吸入空気量Qaに応じた1次元マップにより設定されている。   The predetermined determination value Xrsdly is set in consideration of a period delay until the output value V2 of the downstream O2 sensor 111 of the catalyst 109 fluctuates due to fluctuations in the average air-fuel ratio. This period delay includes a period delay from when the fuel is injected from the injector 107 until the air-fuel mixture actually moves to the installation position of the downstream O2 sensor 111, and a period delay due to the oxygen storage action of the catalyst 109. Generally, it is inversely proportional to the intake air amount Qa. Accordingly, the predetermined determination value Xrsdly is set by a one-dimensional map corresponding to the intake air amount Qa, for example.

また、ステップ2119における更新条件の判定に、ディレイタイマTrsdly(タイマ動作)を用いたが、ディレイタイマTrsdlyを用いずに、ディレイ判定フラグFrsdlyが「1」に設定されている期間中(ディレイ処理中)の吸入空気量Qaの積算量を演算し、吸入空気量Qaの積算量が所定量よりも大きい場合に、更新条件が成立したと判定してもよい。   Further, although the delay timer Trsdly (timer operation) is used for the determination of the update condition in Step 2119, the delay determination flag Frsdly is set to “1” without using the delay timer Trsdly (during delay processing). ) Is calculated, and it may be determined that the update condition is satisfied when the integrated amount of the intake air amount Qa is larger than a predetermined amount.

ステップ2119に続く劣化診断判定情報の更新処理において、まず、判定用下流側O2反転回数Nro2jとして、下流側O2反転回数Nro2に設定することにより、判定用下流側O2反転回数Nro2jを更新する(ステップ2120)。   In the deterioration diagnosis determination information update process subsequent to step 2119, first, the determination downstream O2 inversion number Nro2j is set as the downstream O2 inversion number Nro2j, thereby updating the determination downstream O2 inversion number Nro2j (step 2119). 2120).

また、次回の判定基準値Xroaを演算するための準備として、下流側O2反転回数Nro2を「0」にリセットするとともに(ステップ2121)、ディレイ判定フラグFrsdlyを「0」にリセットして(ステップ2122)、ディレイ処理を終了する。   In preparation for calculating the next determination reference value Xroa, the downstream O2 inversion number Nro2 is reset to “0” (step 2121), and the delay determination flag Frsdly is reset to “0” (step 2122). ), And the delay processing ends.

続いて、判定用平均空燃比反転回数Nafjと、これに対応する判定用下流側O2反転回数Nro2jとが揃えられたので、以下の式(12)のように、判定用平均空燃比反転回数Nafjと判定用下流側O2反転回数Nro2jとの反転回数比Roaを更新演算する(ステップ2123)。
Roa=Nro2j/Nafj ・・・(12)
Subsequently, since the determination average air-fuel ratio inversion number Nafj and the corresponding determination downstream O2 inversion number Nro2j are aligned, the determination average air-fuel ratio inversion number Nafj is expressed by the following equation (12). And the inversion number ratio Roa with the determination downstream O2 inversion number Nro2j is updated (step 2123).
Roa = Nro2j / Nafj (12)

続いて、反転回数比Roaの平均値Roaaveを更新演算するために、まず、前回の積算値Roasmに反転回数比Roaを加算して積算値Roasmを更新演算し(ステップ2124)、診断回数Nratioを「1」だけ増加させた後(ステップ2125)、以下の式(13)のように、反転回数比平均値Roaaveを更新演算する(ステップ2126)。
Roaave=Roasm/Nratio ・・・(13)
Subsequently, in order to update the average value Roave of the inversion number ratio Roa, first, the inversion number ratio Roa is added to the previous integrated value Roasm to update the integrated value Roasm (step 2124), and the diagnosis number Nratio is calculated. After incrementing by “1” (step 2125), the inversion frequency ratio average value Roave is updated as shown in the following equation (13) (step 2126).
Roave = Roasm / Nratio (13)

次に、劣化診断結果Fcatjが「0」であるか否かにより、劣化診断処理が未実行であるか否かを判定し(ステップ2127)、診断処理が実行済み(Fcatj=1、または、Fcatj=2)(即ち、NO)と判定されれば、図24の処理ルーチンを終了する。   Next, it is determined whether or not the deterioration diagnosis process is not executed depending on whether or not the deterioration diagnosis result Fcatj is “0” (step 2127), and the diagnosis process has been executed (Fcatj = 1 or Fcatj). = 2) (ie, NO), the processing routine of FIG. 24 is terminated.

また、診断処理が未実行である(Fcatj=0)(即ち、YES)と判定されれば、続いて、診断回数Nratioが診断実行回数Xnrと一致するか否かにより、診断条件が成立しているか否かを判定し(ステップ2128)、診断条件が成立していない(Nratio≠Xnr)(即ち、NO)と判定されれば、図24の処理ルーチンを終了する。   If it is determined that the diagnosis process has not been executed (Fcatj = 0) (that is, YES), then the diagnosis condition is satisfied depending on whether the diagnosis count Nratio matches the diagnosis execution count Xnr. It is determined whether or not (step 2128), and if it is determined that the diagnosis condition is not satisfied (Nratio ≠ Xnr) (that is, NO), the processing routine of FIG. 24 is terminated.

また、ステップ2128において、診断条件が成立している(Nratio=Xnr)(即ち、YES)と判定されれば、触媒109の劣化診断処理を実行し、反転回数比平均値Roaaveが判定基準値Xroa以上であるか否かにより、触媒劣化の有無を判定する(ステップ2129)。   If it is determined in step 2128 that the diagnosis condition is satisfied (Nratio = Xnr) (that is, YES), the deterioration diagnosis process of the catalyst 109 is executed, and the inversion number ratio average value Roave is determined as the determination reference value Xroa. Whether or not the catalyst has deteriorated is determined based on whether or not it is above (step 2129).

ステップ2129において、触媒109が劣化状態である(Roaave≧Xroa)(即ち、YES)と判定されれば、劣化診断結果Fcatjを「2」(劣化を示す)に設定して(ステップ2130)、図24の処理ルーチンを終了する。   If it is determined in step 2129 that the catalyst 109 is in a deteriorated state (Roaave ≧ Xroa) (that is, YES), the deterioration diagnosis result Fcatj is set to “2” (indicating deterioration) (step 2130). The process routine of 24 is ended.

また、ステップ2129において、触媒109が正常状態である(Roaave<Xroa)(即ち、NO)と判定されれば、劣化診断結果Fcatjを「1」(正常を示す)に設定して(ステップ2131)、図24の処理ルーチンを終了する。   In Step 2129, if it is determined that the catalyst 109 is in a normal state (Roaave <Xroa) (ie, NO), the deterioration diagnosis result Fcatj is set to “1” (indicating normal) (Step 2131). Then, the processing routine of FIG. 24 is terminated.

なお、判定基準値Xroaは、劣化診断が必要な触媒の最大酸素吸蔵量OSCmaxの減少状態を検出できる値に調整されている。
また、平均空燃比の振動による酸素吸蔵量を、劣化診断が必要な触媒の最大酸素吸蔵量OSCmaxよりも大きい値に設定することにより、劣化診断が必要な触媒を確実に検出することができる。
The determination reference value Xroa is adjusted to a value that can detect a decrease state of the maximum oxygen storage amount OSCmax of the catalyst that needs to be diagnosed for deterioration.
Further, by setting the oxygen storage amount due to the oscillation of the average air-fuel ratio to a value larger than the maximum oxygen storage amount OSCmax of the catalyst that needs to be deteriorated, it is possible to reliably detect the catalyst that requires the deterioration diagnosis.

さらに、下流側O2反転回数Nro2(下流側O2センサ111の出力値V2の反転回数)を、酸素吸蔵量の振動回数(平均空燃比の振動処理の振動回数PTN)との比較に基づいて判定することにより、内燃機関101の運転条件および運転パターンにより変化する振動周期に起因した劣化診断の判定精度低下を防止することができる。   Further, the downstream O2 inversion frequency Nro2 (the inversion frequency of the output value V2 of the downstream O2 sensor 111) is determined based on a comparison with the oscillation frequency of the oxygen storage amount (the oscillation frequency PTN of the average air-fuel ratio oscillation process). Accordingly, it is possible to prevent deterioration in the determination accuracy of the deterioration diagnosis due to the vibration cycle that changes depending on the operation condition and operation pattern of the internal combustion engine 101.

ここでは、反転回数平均値Roaaveを用いて触媒劣化を診断したが、最大酸素吸蔵量演算手段204で演算される触媒劣化度Catdetが所定値以上を示す場合に、触媒109が劣化していると判定してもよい。   Here, the deterioration of the catalyst is diagnosed by using the average number of inversions Roave. However, when the catalyst deterioration degree Catdet calculated by the maximum oxygen storage amount calculating means 204 indicates a predetermined value or more, the catalyst 109 is deteriorated. You may judge.

次に、図25のタイミングチャートを参照しながら、触媒劣化診断における挙動について説明する。図25においては、触媒109の劣化により最大酸素吸蔵量OSCmaxが減少して、酸素吸蔵量の振動幅が振り切れ始めた場合の各パラメータの挙動を示している。   Next, the behavior in the catalyst deterioration diagnosis will be described with reference to the timing chart of FIG. FIG. 25 shows the behavior of each parameter when the maximum oxygen storage amount OSCmax decreases due to the deterioration of the catalyst 109 and the vibration width of the oxygen storage amount starts to swing out.

図25において、下流側O2センサ111の出力値V2の反転が判定された状態でも、平均空燃比が反転していない理由は、触媒劣化診断手段205のヒステリシス幅が、平均空燃比振動手段203のヒステリシス幅よりも狭く設定されているからである。   In FIG. 25, even if it is determined that the output value V2 of the downstream O2 sensor 111 is reversed, the reason why the average air-fuel ratio is not reversed is that the hysteresis width of the catalyst deterioration diagnosis unit 205 is that of the average air-fuel ratio oscillation unit 203. This is because it is set narrower than the hysteresis width.

まず、時刻t221において、平均空燃比(振動方向フラグFRL参照)がリッチからリーンに反転すると、平均空燃比反転回数Nafが更新条件判定値Xnafに到達し、ディレイタイマTrsdlyが増加し始める。   First, at time t221, when the average air-fuel ratio (see the vibration direction flag FRL) is reversed from rich to lean, the average air-fuel ratio inversion number Naf reaches the update condition determination value Xnaf, and the delay timer Trsdly starts to increase.

続いて、前述の混合気の移動遅れや酸素吸蔵作用により、時刻t221においてリッチからリーンに反転した影響が、期間遅れをもって時刻t222の付近から表れ始め、時刻t222において、下流側O2センサ111の出力値V2がリッチ反転する。   Subsequently, the influence of reversal from rich to lean at time t221 due to the above-described movement delay of the air-fuel mixture and oxygen storage action starts to appear around time t222 with a time delay, and at time t222, the output of the downstream O2 sensor 111 is output. The value V2 is richly inverted.

一方、ディレイタイマTrsdlyは、時刻t223において、所定判定値Xrsdlyに到達し、判定用下流側O2反転回数Nro2jを更新する。このように、制御系の遅れを考慮したディレイタイマTrsdlyを設けることにより、平均空燃比の振動に対応した下流側O2センサ111の出力値V2の変動を精度よく検出することができる。   On the other hand, the delay timer Trsdly reaches the predetermined determination value Xrsdly at time t223, and updates the determination downstream O2 inversion number Nro2j. As described above, by providing the delay timer Trsdly in consideration of the delay of the control system, it is possible to accurately detect the fluctuation of the output value V2 of the downstream O2 sensor 111 corresponding to the oscillation of the average air-fuel ratio.

次に、図26のフローチャートおよび図27の説明図を参照しながら、第2の空燃比フィードバック制御手段202による演算処理について説明する。図26の処理ルーチンは、下流側O2センサ111の出力値V2に基づく平均空燃比振動の振動中心AFCNTを演算するための手順を示しており、所定期間(例えば、5msec)ごとに実行される。   Next, calculation processing by the second air-fuel ratio feedback control means 202 will be described with reference to the flowchart of FIG. 26 and the explanatory diagram of FIG. The processing routine of FIG. 26 shows a procedure for calculating the vibration center AFCNT of the average air-fuel ratio vibration based on the output value V2 of the downstream O2 sensor 111, and is executed every predetermined period (for example, 5 msec).

図26において、第2の空燃比フィードバック制御手段202は、まず、下流側O2センサ111の出力値V2を読み込み、フィルタ処理(または、平均化処理などのなまし処理)を施し(ステップ2301)、処理後の出力値V2fltに基づく制御を可能にする。   In FIG. 26, the second air-fuel ratio feedback control means 202 first reads the output value V2 of the downstream O2 sensor 111 and performs filter processing (or smoothing processing such as averaging processing) (step 2301). Control based on the output value V2flt after processing is enabled.

続いて、下流側O2センサ111によるフィードバック領域(閉ループ条件が成立している)か否かを判定する(ステップ2302)。ステップ2302においては、例えば、理論空燃比制御以外の空燃比制御条件下(内燃機関101の始動中、冷却水温THWが低温時でのリッチ化制御中、高負荷パワー増量時でのリッチ化制御中、燃費向上時のリーン化制御中、始動後のリーン化制御中、燃料カット中など)、下流側O2センサ111の不活性状態時または故障時などの場合に、閉ループ条件が不成立と判定され、その他の場合には閉ループ条件が成立したと判定される。   Subsequently, it is determined whether or not the feedback region (the closed loop condition is satisfied) by the downstream O2 sensor 111 (step 2302). In step 2302, for example, air-fuel ratio control conditions other than the stoichiometric air-fuel ratio control (during the start of the internal combustion engine 101, during the enrichment control when the cooling water temperature THW is low, during the enrichment control when the high load power is increased. The closed-loop condition is determined not to be established when the downstream O2 sensor 111 is in an inactive state or at a failure, etc., during leaning control when improving fuel efficiency, during leaning control after starting, during fuel cut, etc.) In other cases, it is determined that the closed loop condition is satisfied.

なお、下流側O2センサ111の活性/不活性状態の判定は、始動後から所定期間だけ経過したか否か、または、下流側O2センサ111の出力値V2のレベルが所定電圧を一度横切ったか否かにより判定することができる。   Whether the downstream O2 sensor 111 is active / inactive is determined whether or not a predetermined period has elapsed since the start, or whether or not the level of the output value V2 of the downstream O2 sensor 111 has once crossed the predetermined voltage. It can be determined by.

ステップ2302において、閉ループ条件が成立していない(即ち、NO)と判定されれば、平均空燃比振動の振動中心(中心空燃比)の初期値AFCNT0と積分演算値(以下、積分値という。)AFIを用いて、平均空燃比振動の振動中心AFCNTを、以下の式(14)のように求め(ステップ2313)、図26の処理ルーチンを終了する。
AFCNT=AFCNT0+AFI ・・・(14)
If it is determined in step 2302 that the closed-loop condition is not satisfied (that is, NO), the initial value AFCNT0 of the oscillation center (central air-fuel ratio) of the average air-fuel ratio oscillation and the integral calculation value (hereinafter referred to as an integral value). Using AFI, the vibration center AFCNT of the average air-fuel ratio vibration is obtained as in the following equation (14) (step 2313), and the processing routine of FIG.
AFCNT = AFCNT0 + AFI (14)

式(14)において、初期値AFCNT0は、例えば「14.53」に設定される。また、積分値AFIは、閉ループ制御が終了する直前の値であり、制御回路10内のバックアップRAM106に保持されている。初期値AFCNT0および積分値AFIは、内燃機関101の運転条件(例えば、エンジン回転速度Ne、負荷、冷却水温THWで区分けされた運転領域)ごとに保持された設定値であり、それぞれ、バックアップRAM106内に保持されている。   In the equation (14), the initial value AFCNT0 is set to “14.53”, for example. Further, the integral value AFI is a value immediately before the end of the closed loop control, and is held in the backup RAM 106 in the control circuit 10. The initial value AFCNT0 and the integral value AFI are set values that are held for each operation condition (for example, an operation region divided by the engine rotational speed Ne, load, and coolant temperature THW), and are respectively stored in the backup RAM 106. Is held in.

一方、ステップ2302において、閉ループ条件が成立している(即ち、YES)と判定されれば、下流側O2センサ111の出力値V2の目標値VR2を設定する(ステップ2303)。   On the other hand, if it is determined in step 2302 that the closed loop condition is satisfied (that is, YES), the target value VR2 of the output value V2 of the downstream O2 sensor 111 is set (step 2303).

目標値VR2は、理論空燃比付近の触媒109の浄化ウインドウに対応した下流側O2センサ111の所定出力値(例えば、0.45V付近)に設定されてもよく、または、触媒109のNOx浄化率が高くなるような高めの電圧(例えば、0.75V付近)や、CO、HCの浄化率が高くなるような低めの電圧(例えば、0.2V付近)などに設定されてもよく、さらに、運転条件などに応じて可変変更されてもよい。   The target value VR2 may be set to a predetermined output value (for example, around 0.45 V) of the downstream O2 sensor 111 corresponding to the purification window of the catalyst 109 near the theoretical air-fuel ratio, or the NOx purification rate of the catalyst 109 May be set to a higher voltage (for example, near 0.75 V), a lower voltage (for example, near 0.2 V), etc., to increase the purification rate of CO, HC, etc. It may be variably changed according to operating conditions.

なお、運転条件に応じて目標値VR2を変更する場合には、変更時のステップ的な変化による空燃比変動を緩和するために、目標値VR2になまし処理(例えば、1次遅れフィルタ処理)を施してもよい。   When the target value VR2 is changed according to the operating conditions, a smoothing process (for example, first-order lag filter process) is performed on the target value VR2 in order to mitigate fluctuations in the air-fuel ratio due to step changes at the time of change. May be applied.

次に、ステップ2303に続いて、出力値V2の目標値VR2と、フィルタ処理後の出力値V2fltとの偏差ΔV2(=VR2−V2flt)を演算し(ステップ2304)、偏差ΔV2が「0」となるような振動中心AFCNTを設定するために、偏差ΔV2に応じたPI制御処理(比例演算および積分演算)を行う(ステップ2305〜2311)。   Next, following step 2303, a deviation ΔV2 (= VR2−V2flt) between the target value VR2 of the output value V2 and the output value V2flt after filtering is calculated (step 2304), and the deviation ΔV2 is “0”. In order to set such a vibration center AFCNT, PI control processing (proportional calculation and integral calculation) corresponding to the deviation ΔV2 is performed (steps 2305 to 2311).

例えば、下流側O2センサ111の出力値V2が目標値VR2よりも小さく、リーン側の場合には、上流側の目標平均空燃比AFAVEobjをリッチ側に設定して、下流側O2センサ111の出力値V2が目標値VR2に復帰するように作用させる。   For example, if the output value V2 of the downstream O2 sensor 111 is smaller than the target value VR2 and is on the lean side, the upstream target average air-fuel ratio AFAVEobj is set to the rich side, and the output value of the downstream O2 sensor 111 is set. The operation is performed so that V2 returns to the target value VR2.

触媒109の上流側の目標平均空燃比AFAVEobjは、一般的なPI制御器により、目標平均空燃比の初期値AFAVE0と、積分ゲインKi2に基づく積分操作量Σ{Ki2(ΔV2)}と、比例ゲインKp2に基づく比例操作量Kp2(ΔV2)とを用いて、以下の式(15)のように演算される。
AFAVEobj=AFAVE0+Σ{Ki2(ΔV2)}+Kp2(ΔV2) ・・・(15)
The target average air-fuel ratio AFAVEobj on the upstream side of the catalyst 109 is obtained by an ordinary PI controller using an initial value AFAVE0 of the target average air-fuel ratio, an integral operation amount Σ {Ki2 (ΔV2)} based on the integral gain Ki2, and a proportional gain. Using the proportional manipulated variable Kp2 (ΔV2) based on Kp2, the calculation is performed as in the following equation (15).
AFAVEobj = AFAVE0 + Σ {Ki2 (ΔV2)} + Kp2 (ΔV2) (15)

式(15)において、初期値AFAVE0は、運転条件ごとに設定された理論空燃比に相当する値であり、例えば「14.53」に設定される。また、積分ゲインKi2に基づく積分演算は、偏差ΔV2を積分しながら出力を生成して比較的ゆっくり動作するので、上流側O2センサ110の特性変動に起因する下流側O2センサ111の出力値V2の定常的な偏差を解消する効果がある。   In equation (15), the initial value AFAVE0 is a value corresponding to the theoretical air-fuel ratio set for each operating condition, and is set to “14.53”, for example. Further, the integral calculation based on the integral gain Ki2 generates an output while integrating the deviation ΔV2 and operates relatively slowly, so that the output value V2 of the downstream O2 sensor 111 caused by the characteristic variation of the upstream O2 sensor 110 is calculated. There is an effect of eliminating the steady deviation.

積分ゲインKi2は、大きく設定すればするほど、積分操作量Σ{Ki2(ΔV2)}の絶対値が大きくなり、偏差解消用の制御効果は大きくなるが、大きく設定し過ぎると位相遅れが大きくなり、制御系が不安定になってハンチングが生じるので、適切なゲイン設定が必要となる。   As the integral gain Ki2 is set larger, the absolute value of the integral operation amount Σ {Ki2 (ΔV2)} becomes larger and the control effect for eliminating the deviation becomes larger. However, if the integral gain Ki2 is set too large, the phase delay becomes larger. Since the control system becomes unstable and hunting occurs, an appropriate gain setting is required.

一方、比例ゲインKp2に基づく比例演算は、偏差ΔV2に比例した出力を生成して早い応答性を示すので、偏差を早急に復帰させる効果がある。比例ゲインKp2は、大きく設定すればするほど、比例操作量Kp2(ΔV2)(例えば、「Kp2・ΔV2」)の絶対値が大きくなり、復帰速度が早くなるが、大きく設定し過ぎると制御系が不安定になってハンチングを生じるので、適切なゲイン設定が必要となる。   On the other hand, since the proportional calculation based on the proportional gain Kp2 generates an output proportional to the deviation ΔV2 and exhibits quick response, it has an effect of quickly returning the deviation. The larger the proportional gain Kp2 is set, the larger the absolute value of the proportional manipulated variable Kp2 (ΔV2) (for example, “Kp2 · ΔV2”), and the return speed becomes faster. Since it becomes unstable and causes hunting, an appropriate gain setting is required.

前記PI制御処理において、まず、積分値AFIの更新条件が成立しているか否かを判定する(ステップ2305)。積分値AFIの更新条件は、過渡運転中の場合および過渡運転後の所定期間以外の場合に成立する。   In the PI control process, first, it is determined whether or not an update condition for the integral value AFI is satisfied (step 2305). The update condition of the integral value AFI is satisfied during the transient operation and when it is outside the predetermined period after the transient operation.

例えば、過渡運転時においては、上流側A/Fが大きく乱れ、同様に下流側A/Fも乱れるので、仮に、この状態で積分演算を行うと間違った値を積分し、特に積分演算は比較的ゆっくり動作することから、過渡運転後もしばらくは間違った値を保持して制御性能が悪化する。   For example, during transient operation, the upstream side A / F is greatly disturbed, and similarly the downstream side A / F is also disturbed. Therefore, if an integral operation is performed in this state, an incorrect value is integrated. Since it operates slowly, the control performance deteriorates by holding the wrong value for a while after the transient operation.

従って、過渡運転時においては、積分演算の更新を一時的に停止して積分値AFIを保持することにより、前記のような誤った積分演算を防止している。また、過渡運転後も、制御対象の遅れによりしばらくは影響が残るので、過渡運転後の所定期間においても積分値AFIの更新を禁止する。特に、触媒109の遅れが大きいので、過渡運転後の所定期間を、過渡運転後の積算吸入空気量が所定値に到達するまでの期間として設定してもよい。なぜなら、触媒109の状態が過渡運転の影響から復帰するまでの速度は、触媒109のO2吸蔵作用に依存し、吸入空気量Qaに比例するからである。   Therefore, during transient operation, the integration calculation is temporarily stopped and the integration value AFI is held to prevent the erroneous integration calculation as described above. In addition, even after the transient operation, the influence remains for a while due to the delay of the controlled object, so that the update of the integral value AFI is prohibited even in a predetermined period after the transient operation. In particular, since the delay of the catalyst 109 is large, the predetermined period after the transient operation may be set as the period until the integrated intake air amount after the transient operation reaches a predetermined value. This is because the speed until the state of the catalyst 109 returns from the influence of the transient operation depends on the O 2 occlusion action of the catalyst 109 and is proportional to the intake air amount Qa.

なお、過渡運転は、急な加減速、燃料カット、リッチ化制御、リーン化制御、第2の空燃比フィードバック制御手段202による制御の停止、第1の空燃比フィードバック制御手段201による制御の停止、蒸散ガス導入の急変、などを含む。急な加減速は、スロットル開度の単位期間当たりの変化量が所定以上を示す場合、または、吸入空気量Qaの単位期間当たりの変化量が所定以上を示す場合などに判定される。また、蒸散ガス導入の急変は、蒸散ガスを導入するバルブ開度の単位期間当たりの変化量が所定以上を示す場合などに判定される。   The transient operation includes sudden acceleration / deceleration, fuel cut, enrichment control, lean control, stop of control by the second air-fuel ratio feedback control unit 202, stop of control by the first air-fuel ratio feedback control unit 201, Including sudden changes in transpiration gas introduction. Abrupt acceleration / deceleration is determined when the amount of change in the throttle opening per unit period exceeds a predetermined value, or when the amount of change in the intake air amount Qa per unit period indicates a predetermined value or more. Moreover, the sudden change of the transpiration gas introduction is determined when the amount of change per unit period of the valve opening for introducing the transpiration gas is greater than a predetermined value.

ステップ2305において、積分値AFIの更新条件が成立している(即ち、YES)と判定されれば、前回までの積分値AFIに、積分ゲインKi2に基づく更新量Ki2(ΔV2)を加算し、積分値AFIを更新演算して(ステップ2306)、ステップ2308に進む。   If it is determined in step 2305 that the update condition for the integral value AFI is satisfied (that is, YES), the update amount Ki2 (ΔV2) based on the integral gain Ki2 is added to the previous integral value AFI to integrate the integral value AFI. The value AFI is updated (step 2306), and the process proceeds to step 2308.

積分値AFIは、前述のように運転条件ごとにバックアップRAM106に保持されている。更新量Ki2(ΔV2)は、単に「Ki2・ΔV2」と設定されてもよく、または、図27に示すような1次元マップを用いて、偏差ΔV2に応じた値に可変設定(所謂、可変ゲイン設定)してもよい。   The integrated value AFI is held in the backup RAM 106 for each operating condition as described above. The update amount Ki2 (ΔV2) may be simply set as “Ki2 · ΔV2”, or may be variably set to a value corresponding to the deviation ΔV2 using a one-dimensional map as shown in FIG. 27 (so-called variable gain). Setting).

また、積分値AFIにより補償される上流側O2センサ110の特性変動は、排気温度または排気圧力などの運転条件に応じて変化するので、積分値AFIは、運転条件が変化するごとに更新設定されるバックアップRAM106内に保持しておき、運転条件ごとに切り替えられる。また、積分値AFIは、バックアップRAM106内に保持されているので、内燃機関101の停止または再始動ごとにリセットされ、制御性能の低下を回避することができる。   Further, the characteristic fluctuation of the upstream O2 sensor 110 compensated by the integral value AFI changes according to the operating conditions such as the exhaust temperature or the exhaust pressure, so the integrated value AFI is updated and set every time the operating conditions change. Are stored in the backup RAM 106 and are switched for each operating condition. Further, since the integral value AFI is held in the backup RAM 106, it is reset every time the internal combustion engine 101 is stopped or restarted, and a decrease in control performance can be avoided.

一方、ステップ2305において、積分値AFIの更新条件が成立していない(即ち、NO)と判定されれば、前回の積分値AFIのままに設定し、積分値AFIを更新せずに(ステップ2307)、ステップ2308に進む。ステップ2308においては、積分値AFIの最小値AFIminおよび最大値AFImaxを用いて、以下の式(16)を満たすように、積分値AFIの上下限制限処理を行う。
AFImin<AFI<AFImax ・・・(16)
On the other hand, if it is determined in step 2305 that the update condition of the integral value AFI is not satisfied (that is, NO), the previous integral value AFI is set as it is, and the integral value AFI is not updated (step 2307). ), Go to Step 2308. In step 2308, the upper and lower limit limiting processing of the integrated value AFI is performed using the minimum value AFImin and the maximum value AFImax of the integrated value AFI so as to satisfy the following expression (16).
AFImin <AFI <AFImax (16)

最小値AFIminおよび最大値AFImaxは、上流側O2センサ110の特性変動幅(あらかじめ把握可能)を補償できるような適切な制限値に設定される。これにより、過大な空燃比操作を回避することができる。   The minimum value AFImin and the maximum value AFImax are set to appropriate limit values that can compensate for the characteristic fluctuation range (which can be grasped in advance) of the upstream O2 sensor 110. Thereby, an excessive air-fuel ratio operation can be avoided.

続いて、比例演算処理を行い、比例演算値(以下、比例値という。)AFPとして、比例操作量Kp2(ΔV2)を設定する(ステップ2309)。比例値Kp2(ΔV2)は、単に「Kp2・ΔV2」と設定してもよく、積分値AFIの更新量Ki2(ΔV2)と同様に、図27に示すような1次元マップを用いて、偏差ΔV2に応じて可変設定(可変ゲイン設定)してもよい。   Subsequently, a proportional calculation process is performed, and a proportional operation amount Kp2 (ΔV2) is set as a proportional calculation value (hereinafter referred to as a proportional value) AFP (step 2309). The proportional value Kp2 (ΔV2) may be simply set as “Kp2 · ΔV2”. Like the update value Ki2 (ΔV2) of the integral value AFI, a deviation ΔV2 is obtained using a one-dimensional map as shown in FIG. Depending on, variable setting (variable gain setting) may be performed.

また、積分ゲインKi2および比例ゲインKp2は、平均空燃比振動手段203による平均空燃比の振動処理の有無、または平均空燃比の振動幅に応じて、設定変更されてもよい。この場合、平均空燃比振動手段203により下流側O2センサ111の出力値V2の変動が増加すると、第2の空燃比フィードバック制御手段202の制御により、出力値V2の変動を抑制するように平均空燃比が操作されるので、平均空燃比振動手段203と第2の空燃比制御手段202とが相互に影響する。つまり、積分ゲインKi2および比例ゲインKp2は、平均空燃比の振動処理中に変更され、相互影響を考慮して設定される。   Further, the integral gain Ki2 and the proportional gain Kp2 may be set and changed in accordance with the presence / absence of the average air / fuel ratio oscillation process by the average air / fuel ratio oscillation means 203 or the average air / fuel ratio oscillation width. In this case, when the fluctuation in the output value V2 of the downstream O2 sensor 111 is increased by the average air-fuel ratio oscillation means 203, the average air-fuel ratio feedback control means 202 controls the average air-fuel ratio so as to suppress the fluctuation in the output value V2. Since the fuel ratio is manipulated, the mean air-fuel ratio oscillating means 203 and the second air-fuel ratio control means 202 influence each other. That is, the integral gain Ki2 and the proportional gain Kp2 are changed during the average air-fuel ratio oscillation process, and are set in consideration of mutual influences.

また、積分ゲインKi2および比例ゲインKp2は、最大酸素吸蔵量演算手段204により演算される最大酸素吸蔵量OSCmax、触媒温度Tmpcat、触媒劣化度Catdet、または、触媒劣化診断手段205による劣化有無の診断結果に応じて、設定変更されてもよい。この場合、積分ゲインKi2および比例ゲインKp2の変更により、触媒109の最大酸素吸蔵量OSCmaxの変化に応じた適切なゲインを設定することができる。   The integral gain Ki2 and the proportional gain Kp2 are the maximum oxygen storage amount OSCmax calculated by the maximum oxygen storage amount calculation means 204, the catalyst temperature Tmpcat, the catalyst deterioration degree Catdet, or the deterioration determination result by the catalyst deterioration diagnosis means 205. Depending on the setting, the setting may be changed. In this case, by changing the integral gain Ki2 and the proportional gain Kp2, it is possible to set an appropriate gain according to the change in the maximum oxygen storage amount OSCmax of the catalyst 109.

また、過渡運転条件下(積分値AFIの更新条件が不成立)における過渡運転後の所定期間では、比例ゲインKp2の絶対値を大きく設定して、外乱で悪化した触媒109の浄化状態の復帰速度を速める。一方、過渡運転後の所定期間経過後は、比例ゲインKp2の絶対値を小さく設定して、目標空燃比A/Foの操作量過大に起因したドライバビリティの悪化を回避する。   Further, during a predetermined period after the transient operation under the transient operation condition (the update condition of the integral value AFI is not established), the absolute value of the proportional gain Kp2 is set to be large so that the return speed of the purification state of the catalyst 109 deteriorated by the disturbance is increased. Speed up. On the other hand, after the lapse of a predetermined period after the transient operation, the absolute value of the proportional gain Kp2 is set to a small value to avoid the deterioration of drivability due to the excessive operation amount of the target air-fuel ratio A / Fo.

比例演算における過渡運転後の所定期間は、積分演算の場合と同様に、過渡運転後の積算空気量が所定値に到達するまでの期間に制御されてもよい。なぜなら、触媒109の状態が過渡運転の影響から復帰するまでの速度は、触媒109のO2吸蔵作用に依存し、吸入空気量Qaに比例するからである。   The predetermined period after the transient operation in the proportional calculation may be controlled to the period until the integrated air amount after the transient operation reaches a predetermined value, as in the case of the integral calculation. This is because the speed until the state of the catalyst 109 returns from the influence of the transient operation depends on the O 2 occlusion action of the catalyst 109 and is proportional to the intake air amount Qa.

従って、過渡運転後の所定期間において、比例ゲインKp2の絶対値を大きく設定することにより、過渡運転による触媒109の浄化状態悪化を早く復帰させることができ、また通常運転時のドライバビリティの悪化を回避することができる。   Therefore, by setting the absolute value of the proportional gain Kp2 large during a predetermined period after the transient operation, the deterioration of the purification state of the catalyst 109 due to the transient operation can be quickly recovered, and the drivability during the normal operation is also deteriorated. It can be avoided.

次に、ステップ2309に続いて、過大な空燃比操作を防止するために、比例値AFPの最小値AFPminおよび最大値AFPmaxを用いて、以下の式(17)を満たすように、比例値AFPの上下限制限処理を行う(ステップ2310)。
AFPmin<AFP<AFPmax ・・・(17)
Next, following step 2309, in order to prevent an excessive air-fuel ratio operation, the proportional value AFP is set to satisfy the following expression (17) using the minimum value AFPmin and the maximum value AFPmax of the proportional value AFP. Upper / lower limit processing is performed (step 2310).
AFPmin <AFP <AFPmax (17)

続いて、ステップ2306〜2308で求めた積分値AFIと、ステップ2309、2310で求めた比例値AFPとを合計し、以下の式(18)により、振動中心AFCNTを演算する(ステップ2311)。
AFCNT=AFAVE0+AFP+AFI ・・・(18)
Subsequently, the integral value AFI obtained in steps 2306 to 2308 and the proportional value AFP obtained in steps 2309 and 2310 are summed, and the vibration center AFCNT is calculated by the following equation (18) (step 2311).
AFCNT = AFAVE0 + AFP + AFI (18)

式(18)のようにPI演算値の合計からなる振動中心AFCNTは、触媒109の上流側の目標平均空燃比AFAVEobjを求める前述の式(15)に対応する。   The vibration center AFCNT formed by the sum of the PI calculation values as in Expression (18) corresponds to the above-described Expression (15) for obtaining the target average air-fuel ratio AFAVEobj on the upstream side of the catalyst 109.

最後に、過大な空燃比操作を回避するために、振動中心AFCNT(目標平均空燃比AFAVEobjに対応)の最小値AFCNTminおよび最大値AFCNTmaxを用いて、以下の式(19)を満たすように、振動中心AFCNT(目標平均空燃比AFAVEobj)の上下限制限処理を行い(ステップ2312)、図26の処理ルーチンを終了する。
AFCNTmin<AFCNTobj<AFCNTmax ・・・(19)
Finally, in order to avoid an excessive air / fuel ratio operation, the minimum value AFCNTmin and the maximum value AFCNTmax of the vibration center AFCNT (corresponding to the target average air / fuel ratio AFAVEobj) are used so that the following equation (19) is satisfied. The upper and lower limit limiting processing for the center AFCNT (target average air-fuel ratio AFAVEobj) is performed (step 2312), and the processing routine of FIG.
AFCNTmin <AFCNTobj <AFCNTmax (19)

以上のように、この発明の実施の形態1に係る内燃機関の空燃比制御装置は、触媒12の上流側に設けられて上流側排気ガス中の空燃比を検出する上流側O2センサ110と、上流側O2センサ110の出力値V1および制御定数に応じて内燃機関101に供給する空燃比を調整して、空燃比を周期的にリッチ方向およびリーン方向に振動させる第1の空燃比フィードバック制御手段201とを備え、第1の空燃比フィードバック制御手段201にて、内燃機関101に供給する空燃比を調整する際、上流側O2センサ110の出力値V1が所定の電圧以上となるタイミングにて制御定数の増大量を小さくし、所定電圧以下となるタイミングにて制御定数の減少量を小さくする。   As described above, the air-fuel ratio control apparatus for an internal combustion engine according to Embodiment 1 of the present invention is provided on the upstream side of the catalyst 12 and detects the air-fuel ratio in the upstream exhaust gas, and the upstream O2 sensor 110. First air-fuel ratio feedback control means for adjusting the air-fuel ratio supplied to the internal combustion engine 101 in accordance with the output value V1 of the upstream O2 sensor 110 and the control constant, and causing the air-fuel ratio to periodically oscillate in the rich direction and the lean direction. 201, and when the air-fuel ratio supplied to the internal combustion engine 101 is adjusted by the first air-fuel ratio feedback control means 201, control is performed at a timing when the output value V1 of the upstream O2 sensor 110 becomes a predetermined voltage or more. The amount of increase of the constant is reduced, and the amount of decrease of the control constant is reduced at the timing when the constant voltage or less is reached.

これにより、内燃機関101に供給する空燃比が理論空燃比に対して大きく外れることは無くなり、ドライバビリティおよび排ガス悪化を防止することができる。   As a result, the air-fuel ratio supplied to the internal combustion engine 101 is not greatly deviated from the stoichiometric air-fuel ratio, and drivability and exhaust gas deterioration can be prevented.

また、内燃機関101に供給する空燃比を調整する際、上流側O2センサ110の出力値V1が理論空燃比相当電圧VR3以上となるタイミングにて制御定数の増大量を小さくし、上流側O2センサ110の出力値V1が理論空燃比相当電圧VR3以下となるタイミングにて制御定数の減少量を小さくすることで、内燃機関101に供給する空燃比がリッチまたはリーンに変わったタイミングで制御定数を切り替えることができる。これにより、空燃比の振動を確実にリッチ状態とリーン状態の間で実施することが可能となり、加減速等でA/F制御幅が大きくなる傾向となった場合や、劣化触媒時の酸素吸蔵量低下時に排ガス悪化を抑える効果が得られる。   Further, when adjusting the air-fuel ratio supplied to the internal combustion engine 101, the increase amount of the control constant is reduced at the timing when the output value V1 of the upstream O2 sensor 110 becomes equal to or higher than the theoretical air-fuel ratio equivalent voltage VR3, and the upstream O2 sensor. The control constant is switched at the timing when the air-fuel ratio supplied to the internal combustion engine 101 changes to rich or lean by reducing the decrease amount of the control constant when the output value V1 of 110 becomes equal to or lower than the theoretical air-fuel ratio equivalent voltage VR3. be able to. As a result, the air-fuel ratio can be reliably oscillated between the rich state and the lean state, and when the A / F control width tends to increase due to acceleration / deceleration or the like, or the oxygen storage during the deteriorated catalyst The effect of suppressing exhaust gas deterioration when the amount is reduced can be obtained.

また、内燃機関101に供給する空燃比を調整する際、上流側O2センサ110の出力値V1が所定電圧VRまたはVLに到達した期間を計測し、燃料補正係数FAFのA/F制御幅が大きくなりすぎた場合に、その期間が長くなることを利用して空燃比の振動処理の実行を中止させることで、触媒劣化の診断時における正常触媒を劣化触媒と誤検出する可能性を低減できる。   Further, when adjusting the air-fuel ratio supplied to the internal combustion engine 101, the period during which the output value V1 of the upstream O2 sensor 110 reaches the predetermined voltage VR or VL is measured, and the A / F control width of the fuel correction coefficient FAF is large. If the period becomes too long, the execution of the air-fuel ratio oscillation process is stopped using the longer period, thereby reducing the possibility of erroneously detecting a normal catalyst as a deteriorated catalyst at the time of diagnosis of catalyst deterioration.

次に、図28および図29のタイミングチャートを参照しながら、前記実施の形態1に係る内燃機関の空燃比制御装置の効果について更に説明する。図28は従来の内燃機関の空燃比制御装置(例えば特許文献4)の劣化触媒時の挙動であり、図29は実施の形態1に係る内燃機関の空燃比制御装置の劣化触媒時の挙動を示している。   Next, the effects of the air-fuel ratio control apparatus for an internal combustion engine according to Embodiment 1 will be further described with reference to the timing charts of FIGS. FIG. 28 shows the behavior of the conventional air-fuel ratio control device for an internal combustion engine (for example, Patent Document 4) at the time of the deteriorated catalyst, and FIG. 29 shows the behavior of the air-fuel ratio control device for the internal combustion engine according to Embodiment 1 at the time of the deteriorated catalyst. Show.

図28および図29内の最上段の上流側A/Fにおいて、実線波形は実空燃比の変動を示し、点線波形は平均空燃比の変動を示している。図28における実空燃比の振動幅は、図29の場合と比べ、理論空燃比から大きく外れている状態を示す。平均空燃比を用いることでA/F振動幅を抑えることが期待できる制御であっても、軽微劣化触媒への適応のためには平均空燃比を変動させる必要があり、そのため、理論空燃比から大きく外れることを抑えることができない。従って、下流側O2センサの出力値V2の挙動に見られるように、実空燃比の変動幅が大きいことから排ガス変動が発生し、排ガスが悪化する。また、エンジン回転の挙動に見られるように、実空燃比幅の変動が大きいことから回転変動が発生し、ドライバビリティが悪化する。実施の形態1では平均空燃比を用いた場合を用いて説明したが、平均空燃比を用いる場合よりA/F変動幅が大きくなると考えられる平均空燃比を用いない場合においても、同様の問題が発生するため、前述と同様の作用効果を奏する。   In the uppermost upstream A / F in FIG. 28 and FIG. 29, the solid line waveform indicates the fluctuation of the actual air-fuel ratio, and the dotted line waveform indicates the fluctuation of the average air-fuel ratio. The vibration width of the actual air-fuel ratio in FIG. 28 shows a state greatly deviating from the theoretical air-fuel ratio as compared with the case of FIG. Even in the control that can be expected to suppress the A / F oscillation width by using the average air-fuel ratio, it is necessary to change the average air-fuel ratio in order to adapt to the lightly deteriorated catalyst. It cannot be suppressed from coming off greatly. Therefore, as seen in the behavior of the output value V2 of the downstream O2 sensor, the fluctuation range of the actual air-fuel ratio is large, so that the exhaust gas fluctuation occurs and the exhaust gas deteriorates. Further, as seen in the behavior of the engine rotation, the fluctuation of the actual air-fuel ratio width is large, so that the fluctuation of the rotation occurs and the drivability is deteriorated. In the first embodiment, the case where the average air-fuel ratio is used has been described. However, the same problem occurs even when the average air-fuel ratio is considered not to be larger than when the average air-fuel ratio is used. Therefore, the same effects as described above are obtained.

一方、実施の形態1のように、上流側A/Fの空燃比振動に使用する燃料補正係数FAFを上流側O2センサ110の電圧に応じて増加量あるいは減少量を小さくすることで、理論空燃比から大きく外れることは無くなる。そのため、下流側O2センサ111の出力値V2の挙動に見られるように、実空燃比の変動幅が小さくなることから排ガス変動を抑
えられ、排ガスの悪化を抑制できる。また、エンジン回転の挙動に見られるように、実空燃比の変動幅が小さくなることから回転変動を抑えられ、ドライバビリティの悪化を抑制できる。
On the other hand, as in the first embodiment, the increase or decrease of the fuel correction coefficient FAF used for the upstream A / F air-fuel ratio oscillation is reduced according to the voltage of the upstream O2 sensor 110, thereby reducing the theoretical sky. There will be no significant deviation from the fuel ratio. Therefore, as seen in the behavior of the output value V2 of the downstream O2 sensor 111, the fluctuation range of the actual air-fuel ratio becomes small, so that the exhaust gas fluctuation can be suppressed and the deterioration of the exhaust gas can be suppressed. Further, as seen in the behavior of engine rotation, the fluctuation range of the actual air-fuel ratio becomes small, so that the fluctuation in rotation can be suppressed and the deterioration in drivability can be suppressed.

以上、この発明の実施の形態について詳説したが、この発明は、その発明の範囲内において、実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。例えば、実施の形態1では、下流側O2センサ111としてλ型センサを用いたが、下流側O2センサ111は、上流側に位置する触媒109の浄化状態を検出可能なセンサであれば他のセンサでもよく、リニアO2センサ、NOxセンサ、HCセンサ、COセンサなどを用いても、触媒109の浄化状態を制御することができるので、前述と同様の作用効果を奏する。   Although the embodiments of the present invention have been described in detail above, the present invention can be appropriately modified or omitted within the scope of the present invention. For example, in the first embodiment, a λ-type sensor is used as the downstream O2 sensor 111. However, the downstream O2 sensor 111 may be any other sensor as long as it can detect the purification state of the catalyst 109 located on the upstream side. However, even if a linear O2 sensor, NOx sensor, HC sensor, CO sensor, or the like is used, the purification state of the catalyst 109 can be controlled, so that the same effect as described above can be obtained.

101 内燃機関、102 エアクリーナ、103 スロットルバルブ、104 サージタンク、105 吸気管、106 エアフローセンサ、107 インジェクタ、108 排気管(排気系)、109 三元触媒、110 上流側O2センサ、111 下流側O2センサ、112 内燃機関制御ユニット(ECU)、113 中央処理装置(CPU)、114 リードオンリメモリ(ROM)、115 ランダムアクセスメモリ(RAM)、116 入出力インタフェース(I/O)、117 スロットルセンサ、118 アイドルスイッチ、119 水温センサ、120 クランク角センサ、121 カム角センサ、122 駆動回路、123 警告ランプ、124 バックアップRAM、201 第1の空燃比フィードバック制御手段、202 第2の空燃比フィードバック制御手段、203 平均空燃比振動手段、204 最大酸素吸蔵量演算手段、205 触媒劣化振動手段、206、207 制御ゲイン変更手段、208 制御期間計測手段、V1 上流側O2センサの出力値、V2 下流側O2センサの出力値、WT 冷却水温、CA クランク角信号、DL アイドル信号、θ スロットル開度、Qa 吸入空気量。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 101 Internal combustion engine, 102 Air cleaner, 103 Throttle valve, 104 Surge tank, 105 Intake pipe, 106 Air flow sensor, 107 Injector, 108 Exhaust pipe (exhaust system), 109 Three-way catalyst, 110 Upstream O2 sensor, 111 Downstream O2 sensor , 112 Internal combustion engine control unit (ECU), 113 Central processing unit (CPU), 114 Read only memory (ROM), 115 Random access memory (RAM), 116 Input / output interface (I / O), 117 Throttle sensor, 118 Idle Switch, 119 water temperature sensor, 120 crank angle sensor, 121 cam angle sensor, 122 drive circuit, 123 warning lamp, 124 backup RAM, 201 first air-fuel ratio feedback control means, 202 second Air-fuel ratio feedback control means, 203 average air-fuel ratio vibration means, 204 maximum oxygen storage amount calculation means, 205 catalyst deterioration vibration means, 206, 207 control gain change means, 208 control period measurement means, V1 upstream O2 sensor output value, V2 Output value of downstream O2 sensor, WT cooling water temperature, CA crank angle signal, DL idle signal, θ throttle opening, Qa Intake air amount.

この発明による内燃機関の空燃比制御装置は、内燃機関の排気系に設置されて前記内燃機関からの排ガスを浄化する触媒の上流側に設けられ、上流側排ガス中の空燃比を検出する空燃比検出手段と、前記内燃機関の運転条件を検出する運転状態検出手段と、前記空燃比検出手段の出力値および前記運転状態検出手段の所定のフィードバック制御定数に応じて前記内燃機関に供給する空燃比を調整して、前記空燃比を周期的にリッチ方向およびリーン方向に振動させる空燃比フィードバック制御手段と、前記触媒の劣化の有無を診断する触媒劣化診断手段と、前記触媒の酸素吸蔵量に基づいて、周期的に振動する空燃比を平均化した平均空燃比がリッチ方向およびリーン方向に振動するように、前記空燃比フィードバック制御手段で用いる制御定数を操作する平均空燃比振動手段と、を備えた内燃機関の空燃比制御装置であって、前記空燃比フィードバック制御手段は、前記空燃比検出手段の出力値が所定の電圧以上となるタイミングで前記フィードバック制御定数の増大量を小さくし、前記空燃比検出手段の出力値が所定の電圧以下となるタイミングで前記フィードバック制御定数の減少量を小さくし、前記平均空燃比振動手段は、前記触媒劣化診断手段による前記触媒の劣化診断時と劣化診断時以外とで、前記触媒の酸素吸蔵量の振動幅が変化するように、前記平均空燃比の振動幅または振動周期を変更するものである。 An air-fuel ratio control apparatus for an internal combustion engine according to the present invention is provided on an upstream side of a catalyst that is installed in an exhaust system of the internal combustion engine and purifies exhaust gas from the internal combustion engine, and detects an air-fuel ratio in upstream exhaust gas Detecting means; operating condition detecting means for detecting operating conditions of the internal combustion engine; and air-fuel ratio supplied to the internal combustion engine in accordance with an output value of the air-fuel ratio detecting means and a predetermined feedback control constant of the operating condition detecting means The air-fuel ratio feedback control means for periodically oscillating the air-fuel ratio in the rich direction and the lean direction, catalyst deterioration diagnosis means for diagnosing the presence or absence of deterioration of the catalyst, and oxygen storage amount of the catalyst And the control used by the air-fuel ratio feedback control means so that the average air-fuel ratio obtained by averaging the periodically oscillating air-fuel ratio oscillates in the rich direction and the lean direction. A air-fuel ratio control apparatus for an internal combustion engine having a mean air-fuel ratio oscillation means for manipulating the number, the, the air-fuel ratio feedback control means, at the timing when the output value of the air-fuel ratio detecting means is equal to or more than a predetermined voltage to reduce the increase amount of the feedback control constants, the output value of the air-fuel ratio detecting means to reduce the amount of decrease in the feedback control constants at the timing when a predetermined voltage or less, the average air fuel ratio oscillation means, the catalyst deterioration The vibration width or vibration cycle of the average air-fuel ratio is changed so that the vibration width of the oxygen storage amount of the catalyst changes between when the catalyst is diagnosed for deterioration and when it is not deteriorated .

図2において、ECU112は、第1の空燃比フィードバック制御手段201と、第2の空燃比フィードバック制御手段202と、平均空燃比振動手段203と、最大酸素吸蔵量演算手段204と、触媒劣化診断手段205とを備えており、第1の空燃比フィードバック制御手段201には、上流側O2センサ110の出力値V1が入力されている。 In FIG. 2, the ECU 112 includes a first air-fuel ratio feedback control means 201, a second air-fuel ratio feedback control means 202, an average air-fuel ratio oscillation means 203, a maximum oxygen storage amount calculation means 204, and a catalyst deterioration diagnosis means. 205, and the output value V1 of the upstream O2 sensor 110 is input to the first air-fuel ratio feedback control means 201.

第2の空燃比フィードバック制御手段202、平均空燃比振動手段203および触媒劣化診断手段205には、下流側O2センサ111の出力値V2が入力され、最大酸素吸蔵量演算手段204には、他の各種センサからの検出情報が入力されている。 The output value V2 of the downstream O2 sensor 111 is input to the second air-fuel ratio feedback control means 202, the average air-fuel ratio oscillation means 203, and the catalyst deterioration diagnosis means 205, and the maximum oxygen storage amount calculation means 204 receives other values. Detection information from various sensors is input.

触媒劣化診断手段205は、最大酸素吸蔵量演算手段204により演算された最大酸素吸蔵量OSCmaxに基づいて、触媒109の劣化の有無を診断する。また、触媒劣化診断手段205は、平均空燃比振動手段203による平均空燃比の振動処理の実行中に、少なくとも下流側O2センサ111の出力値V2により触媒109の劣化を診断する。触媒劣化診断手段205による診断結果は、警告ランプ123などの警報駆動手段に入力される。 The catalyst deterioration diagnosis unit 205 diagnoses the presence or absence of deterioration of the catalyst 109 based on the maximum oxygen storage amount OSCmax calculated by the maximum oxygen storage amount calculation unit 204. Further, the catalyst deterioration diagnosis unit 205 diagnoses the deterioration of the catalyst 109 based on at least the output value V2 of the downstream O2 sensor 111 during the execution of the average air-fuel ratio vibration process by the average air-fuel ratio vibration unit 203. A diagnosis result by the catalyst deterioration diagnosis unit 205 is input to an alarm driving unit such as a warning lamp 123.

式(2)において、内燃機関101への空気量Qacylは、エアフローセンサ106から検出される吸入空気量Qaに基づいて演算される。また、エアフローセンサ106を用いない場合には、吸気管105内のスロットル弁下流側に設けられた圧力センサ(図示せず)の出力信号に基づいて吸入空気量Qaを演算してもよく、エンジン回転速度Neまたはスロットル弁のスロットル開度などに基づいて演算してもよい。 In equation (2), the air amount Qacyl to the internal combustion engine 101 is calculated based on the intake air amount Qa detected from the air flow sensor 106. When the air flow sensor 106 is not used, the intake air amount Qa may be calculated based on an output signal of a pressure sensor (not shown) provided on the downstream side of the throttle valve in the intake pipe 105. The calculation may be based on the rotational speed Ne or the throttle opening of the throttle valve.

また、積分ゲインKi2および比例ゲインKp2は、平均空燃比振動手段203による平均空燃比の振動処理の有無、または平均空燃比の振動幅に応じて、設定変更されてもよい。この場合、平均空燃比振動手段203により下流側O2センサ111の出力値V2の変動が増加すると、第2の空燃比フィードバック制御手段202の制御により、出力値V2の変動を抑制するように平均空燃比が操作されるので、平均空燃比振動手段203と第2の空燃比フィードバック制御手段202とが相互に影響する。つまり、積分ゲインKi2および比例ゲインKp2は、平均空燃比の振動処理中に変更され、相互影響を考慮して設定される。 Further, the integral gain Ki2 and the proportional gain Kp2 may be set and changed in accordance with the presence / absence of the average air / fuel ratio oscillation process by the average air / fuel ratio oscillation means 203 or the average air / fuel ratio oscillation width. In this case, when the fluctuation in the output value V2 of the downstream O2 sensor 111 is increased by the average air-fuel ratio oscillation means 203, the average air-fuel ratio feedback control means 202 controls the average air-fuel ratio so as to suppress the fluctuation in the output value V2. Since the fuel ratio is manipulated, the mean air-fuel ratio oscillation means 203 and the second air-fuel ratio feedback control means 202 influence each other. That is, the integral gain Ki2 and the proportional gain Kp2 are changed during the average air-fuel ratio oscillation process, and are set in consideration of mutual influences.

101 内燃機関、102 エアクリーナ、103 スロットルバルブ、104 サージタンク、105 吸気管、106 エアフローセンサ、107 インジェクタ、108 排気管(排気系)、109 三元触媒、110 上流側O2センサ、111 下流側O2センサ、112 内燃機関制御ユニット(ECU)、113 中央処理装置(CPU)、114 リードオンリメモリ(ROM)、115 ランダムアクセスメモリ(RAM)、116 入出力インタフェース(I/O)、117 スロットルセンサ、118 アイドルスイッチ、119 水温センサ、120 クランク角センサ、121 カム角センサ、122 駆動回路、123 警告ランプ、124 バックアップRAM、201 第1の空燃比フィードバック制御手段、202 第2の空燃比フィードバック制御手段、203 平均空燃比振動手段、204 最大酸素吸蔵量演算手段、205 触媒劣化診断手段、206、207 制御ゲイン変更手段、208 制御期間計測手段、V1 上流側O2センサの出力値、V2 下流側O2センサの出力値、WT 冷却水温、CA クランク角信号、DL アイドル信号、θ スロットル開度、Qa 吸入空気量。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 101 Internal combustion engine, 102 Air cleaner, 103 Throttle valve, 104 Surge tank, 105 Intake pipe, 106 Air flow sensor, 107 Injector, 108 Exhaust pipe (exhaust system), 109 Three-way catalyst, 110 Upstream O2 sensor, 111 Downstream O2 sensor , 112 Internal combustion engine control unit (ECU), 113 Central processing unit (CPU), 114 Read only memory (ROM), 115 Random access memory (RAM), 116 Input / output interface (I / O), 117 Throttle sensor, 118 Idle Switch, 119 water temperature sensor, 120 crank angle sensor, 121 cam angle sensor, 122 drive circuit, 123 warning lamp, 124 backup RAM, 201 first air-fuel ratio feedback control means, 202 second air-fuel ratio feedback Click control means 203 average air fuel ratio oscillation means, 204 maximum oxygen storage amount calculation means, 205 a catalyst deterioration diagnosis means, 206 and 207 control gain changing means 208 control period measuring means, V1 output value of the upstream O2 sensor, V2 downstream Side O2 sensor output value, WT cooling water temperature, CA crank angle signal, DL idle signal, θ throttle opening, Qa intake air amount.

Claims (3)

内燃機関の排気系に設置されて前記内燃機関からの排ガスを浄化する触媒の上流側に設けられ、上流側排ガス中の空燃比を検出する空燃比検出手段と、
前記内燃機関の運転条件を検出する運転状態検出手段と、
前記空燃比検出手段の出力値および前記運転状態検出手段の所定のフィードバック制御定数に応じて前記内燃機関に供給する空燃比を調整して、前記空燃比を周期的にリッチ方向およびリーン方向に振動させる空燃比フィードバック制御手段と、
を備えた内燃機関の空燃比制御装置であって、
前記空燃比フィードバック制御手段は、
前記空燃比検出手段の出力値が所定の電圧以上となるタイミングで前記フィードバック制御定数の増大量を小さくし、前記空燃比検出手段の出力値が所定の電圧以下となるタイミングで前記フィードバック制御定数の減少量を小さくすることを特徴とする内燃機関の空燃比制御装置。
An air-fuel ratio detecting means provided on the upstream side of a catalyst installed in an exhaust system of the internal combustion engine to purify exhaust gas from the internal combustion engine, and detecting an air-fuel ratio in the upstream exhaust gas;
An operating state detecting means for detecting an operating condition of the internal combustion engine;
The air-fuel ratio supplied to the internal combustion engine is adjusted according to the output value of the air-fuel ratio detection means and a predetermined feedback control constant of the operating state detection means, and the air-fuel ratio is periodically oscillated in the rich direction and the lean direction. An air-fuel ratio feedback control means,
An air-fuel ratio control apparatus for an internal combustion engine comprising:
The air-fuel ratio feedback control means includes
The amount of increase in the feedback control constant is reduced at a timing when the output value of the air-fuel ratio detection means becomes equal to or higher than a predetermined voltage, and the feedback control constant is reached at a timing when the output value of the air-fuel ratio detection means becomes lower than a predetermined voltage. An air-fuel ratio control apparatus for an internal combustion engine, characterized in that the amount of decrease is reduced.
前記所定の電圧は、前記空燃比検出手段の理論空燃比に相当する電圧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。   2. The air-fuel ratio control apparatus for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the predetermined voltage is set to a voltage corresponding to a theoretical air-fuel ratio of the air-fuel ratio detection means. 前記空燃比の振動が前記リーン方向から前記リッチ方向に移行した後、前記フィードバック制御定数の増大量を小さくするまでの制御期間、あるいは、前記空燃比の振動が前記リッチ方向から前記リーン方向に移行した後、前記フィードバック制御定数の減少量を小さくするまでの制御期間を計測する制御期間計測手段を備え、
前記制御期間が所定期間より長い場合において、前記空燃比フィードバック制御手段による空燃比の振動処理の実行を中止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。
A control period from when the air-fuel ratio oscillation shifts from the lean direction to the rich direction until the feedback control constant increases, or the air-fuel ratio oscillation shifts from the rich direction to the lean direction. And a control period measuring means for measuring a control period until the amount of decrease in the feedback control constant is reduced,
The air-fuel ratio control apparatus for an internal combustion engine according to claim 1 or 2, wherein when the control period is longer than a predetermined period, the execution of the air-fuel ratio oscillation process by the air-fuel ratio feedback control means is stopped.
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