JP2013238111A - Air-fuel ratio control device of internal combustion engine - Google Patents

Air-fuel ratio control device of internal combustion engine Download PDF

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孝伸 細谷
Takashi Kawai
孝史 川合
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an air-fuel ratio control device of an internal combustion engine capable of improving responsiveness of air-fuel ratio feedback control, in a scavenging region.SOLUTION: An air-fuel ratio sensor is provided in an exhaust passage. When an engine operating condition is not in a scavenging region in which the inside of a cylinder is scavenged, a fuel injection amount of each cylinder is corrected on the basis of a difference between an air-fuel ratio corresponding to an averaging output value obtained by applying averaging processing to an instantaneous value sequentially output from the air-fuel ratio sensor and a target air-fuel ratio so that an actual air-fuel ratio matches the target air-fuel ratio. When the engine operating condition is in the scavenging region, a fuel injection amount of each cylinder is corrected by a corrected injection amount calculated on the basis of a difference between the air-fuel ratio corresponding to the instantaneous value and the target air-fuel ratio so that the actual air-fuel ratio matches the target air-fuel ratio.

Description

この発明は、内燃機関の空燃比制御装置に係り、特に、車両に搭載される内燃機関の制御を実行するのに好適な内燃機関の空燃比制御装置に関する。   The present invention relates to an air-fuel ratio control apparatus for an internal combustion engine, and more particularly to an air-fuel ratio control apparatus for an internal combustion engine suitable for executing control of an internal combustion engine mounted on a vehicle.

従来、例えば特許文献1に開示されるように、排気通路に配置された触媒の上流と下流とに空燃比センサを備えた内燃機関が知られている。また、特許文献1には、上流側空燃比センサで空燃比フィードバック制御を行うとともに、その空燃比フィードバック制御に使用する制御定数を、下流側空燃比センサ出力に基づいて修正することが開示されている。尚、出願人は、本発明に関連するものとして、上記の文献を含めて、以下に記載する文献を認識している。   Conventionally, as disclosed in Patent Document 1, for example, an internal combustion engine having air-fuel ratio sensors upstream and downstream of a catalyst disposed in an exhaust passage is known. Patent Document 1 discloses that air-fuel ratio feedback control is performed by an upstream air-fuel ratio sensor and that control constants used for the air-fuel ratio feedback control are corrected based on the downstream air-fuel ratio sensor output. Yes. The applicant has recognized the following documents including the above-mentioned documents as related to the present invention.

特開平9−88683号公報JP-A-9-88683 特開2008−175201号公報JP 2008-175201 A 特開2006−183553号公報JP 2006-183553 A 特開2006−194112号公報JP 2006-194112 A

一般に、気筒間インバランス検出性やセンサ暖機性の観点から、空燃比センサをエキゾーストマニホールドに取り付けることが望ましい。また、上記従来の空燃比フィードバック制御では、実空燃比の荒れに対して、空燃比補正のハンチングを抑制するために、空燃比センサの出力値(瞬時値)に対してなまし処理を施すことがある。なまし処理を施したなまし出力値に対応する空燃比と目標空燃比との差分から補正噴射量を算出し、これを反映することで燃料噴射量を補正することができる。   In general, it is desirable to attach an air-fuel ratio sensor to the exhaust manifold from the viewpoint of inter-cylinder imbalance detection and sensor warm-up. In the conventional air-fuel ratio feedback control, the output value (instantaneous value) of the air-fuel ratio sensor is subjected to a smoothing process in order to suppress the hunting of the air-fuel ratio correction against the rough air-fuel ratio. There is. The fuel injection amount can be corrected by calculating the corrected injection amount from the difference between the air-fuel ratio corresponding to the smoothed output value subjected to the annealing process and the target air-fuel ratio and reflecting this.

ところで、筒内が掃気されるスカベンジ領域においては、新気の一部が排気通路に吹き抜けることによるリーンガスと、吹き抜け分だけ筒内の空気量が不足した状態で規定の燃料量が噴射されることによるリッチガスとが交互に空燃比センサに当たる。その結果、空燃比センサの出力値(瞬時値)は大きくリッチ/リーンを繰り返すこととなる。このようなスカベンジ領域において、空燃比フィードバック制御に上述のなまし処理に基づく補正噴射量を用いれば、その算出遅れから補正噴射量が反映される時期が大幅に遅れることが懸念される。その結果、空燃比フィードバック制御の応答性が悪化し、ひいてはエミッションが悪化するおそれがある。   By the way, in the scavenging area where the inside of the cylinder is scavenged, the specified amount of fuel is injected in a state where the amount of fresh air blown into the exhaust passage and the amount of air in the cylinder is insufficient by the amount of blow-through. The rich gas produced by the engine alternately hits the air-fuel ratio sensor. As a result, the output value (instantaneous value) of the air-fuel ratio sensor greatly repeats rich / lean. In such a scavenging region, if the corrected injection amount based on the above-described smoothing process is used for the air-fuel ratio feedback control, there is a concern that the time when the corrected injection amount is reflected is greatly delayed from the calculation delay. As a result, the responsiveness of the air-fuel ratio feedback control is deteriorated, and as a result, the emission may be deteriorated.

この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、スカベンジ領域において、空燃比フィードバック制御の応答性を向上させることのできる内燃機関の空燃比制御装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object thereof is to provide an air-fuel ratio control device for an internal combustion engine that can improve the responsiveness of air-fuel ratio feedback control in a scavenging region. To do.

第1の発明は、上記の目的を達成するため、空燃比センサを排気通路に備える内燃機関の空燃比制御装置であって、
機関運転状態が気筒内が掃気されるスカベンジ領域にないときには、実空燃比を目標空燃比に一致させるように、前記空燃比センサから逐次出力される瞬時値になまし処理を施したなまし出力値に対応する空燃比と前記目標空燃比との差分に基づいて、各気筒の燃料噴射量を補正する非スカベンジ領域空燃比制御手段と、
機関運転状態が前記スカベンジ領域にあるときには、実空燃比を前記目標空燃比に一致させるように、前記瞬時値に対応する空燃比と前記目標空燃比との差分に基づいて算出される補正噴射量によって各気筒の燃料噴射量を補正するスカベンジ領域空燃比制御手段と、を備えることを特徴とする。
In order to achieve the above object, a first invention is an air-fuel ratio control apparatus for an internal combustion engine comprising an air-fuel ratio sensor in an exhaust passage,
When the engine operating state is not in the scavenging region where the inside of the cylinder is scavenged, the smoothed output is applied to the instantaneous value sequentially output from the air-fuel ratio sensor so that the actual air-fuel ratio matches the target air-fuel ratio Non-scavenging region air-fuel ratio control means for correcting the fuel injection amount of each cylinder based on the difference between the air-fuel ratio corresponding to the value and the target air-fuel ratio;
When the engine operating state is in the scavenging region, the corrected injection amount calculated based on the difference between the air-fuel ratio corresponding to the instantaneous value and the target air-fuel ratio so that the actual air-fuel ratio matches the target air-fuel ratio And scavenging region air-fuel ratio control means for correcting the fuel injection amount of each cylinder.

また、第2の発明は、第1の発明において、
前記スカベンジ領域空燃比制御手段は、
機関運転状態が前記スカベンジ領域にあるときの燃料噴射量に対する前記補正噴射量による補正が、前記補正噴射量の算出の完了直後に燃料噴射量が決定される気筒の燃料噴射量から開始されること、を特徴とする請求項1記載の内燃機関の空燃比制御装置。
The second invention is the first invention, wherein
The scavenging area air-fuel ratio control means includes:
Correction by the corrected injection amount with respect to the fuel injection amount when the engine operating state is in the scavenging region is started from the fuel injection amount of the cylinder whose fuel injection amount is determined immediately after the calculation of the corrected injection amount. The air-fuel ratio control apparatus for an internal combustion engine according to claim 1, wherein:

また、第3の発明は、第1又は第2の発明において、
前記スカベンジ領域空燃比制御手段は、
機関運転状態が前記スカベンジ領域にあるときに前記瞬時値に対応する空燃比が設定空燃比よりもリーンである場合は、前記補正噴射量の算出の完了直後に排気行程となる気筒において該排気行程中に噴射された燃料が前記排気通路に排出されるタイミングで前記補正噴射量に対応する量の燃料を噴射すること、を特徴とする請求項1又は2記載の内燃機関の空燃比制御装置。
The third invention is the first or second invention, wherein
The scavenging area air-fuel ratio control means includes:
If the air-fuel ratio corresponding to the instantaneous value is leaner than the set air-fuel ratio when the engine operating state is in the scavenging region, the exhaust stroke is detected in the cylinder that becomes the exhaust stroke immediately after the calculation of the corrected injection amount is completed. 3. An air-fuel ratio control apparatus for an internal combustion engine according to claim 1, wherein an amount of fuel corresponding to the corrected injection amount is injected at a timing when the fuel injected into the exhaust passage is discharged.

この発明によれば、補正の遅れがエミッションに大きく影響を及ぼしてしまうスカベンジ領域において、空燃比フィードバック制御の応答性を向上させ、ひいてはエミッションの悪化を抑制することができる。   According to the present invention, it is possible to improve the responsiveness of the air-fuel ratio feedback control and to suppress the deterioration of the emission in the scavenging region where the delay of correction greatly affects the emission.

本発明の実施の形態1のシステム構成を説明するための概念構成図である。It is a conceptual block diagram for demonstrating the system configuration | structure of Embodiment 1 of this invention. スカベンジ領域において排気通路に排出されるガスの空燃比の変動について説明するための図である。It is a figure for demonstrating the fluctuation | variation of the air fuel ratio of the gas discharged | emitted by the exhaust passage in a scavenge area | region. 非スカベンジ領域における空燃比フィードバック制御について説明するための図である。It is a figure for demonstrating the air fuel ratio feedback control in a non-scavenge area | region. スカベンジ領域において、なまし出力値を用いた空燃比フィードバック制御を実行した場合の問題点について説明するための図である。It is a figure for demonstrating the problem at the time of performing the air fuel ratio feedback control using the smoothed output value in a scavenge area | region. 実施の形態1のシステムにおいて、スカベンジ領域で内燃機関から排出されるガスの全体的な空燃比がリッチとなる状態が発生した場合の制御例を説明するための図である。FIG. 6 is a diagram for explaining a control example when a state occurs in which the overall air-fuel ratio of gas discharged from the internal combustion engine in the scavenging region becomes rich in the system of the first embodiment. 実施の形態1のシステムにおいて、スカベンジ領域で内燃機関から排出されるガスの全体的な空燃比がリーンとなる状態が発生した場合の制御例を説明するための図である。FIG. 6 is a diagram for describing a control example when a state occurs in which the overall air-fuel ratio of gas discharged from the internal combustion engine becomes lean in the scavenging region in the system of the first embodiment. 実施の形態1のシステムにおいて、ECU50が実行する制御ルーチンのフローチャートである。4 is a flowchart of a control routine executed by an ECU 50 in the system according to the first embodiment. 実施の形態2のシステムにおける特徴的制御の一例について説明するための図である。FIG. 10 is a diagram for describing an example of characteristic control in the system of the second embodiment. 実施の形態2のシステムにおいて、ECU50が実行する制御ルーチンのフローチャートである。7 is a flowchart of a control routine executed by an ECU 50 in the system according to the second embodiment.

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について詳細に説明する。尚、各図において共通する要素には、同一の符号を付して重複する説明を省略する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the element which is common in each figure, and the overlapping description is abbreviate | omitted.

実施の形態1.
[実施の形態1のシステム構成]
図1は、本発明の実施の形態1のシステム構成を説明するための概念構成図である。図1に示すシステムは、火花点火式の内燃機関(以下、単にエンジンとも記す。)10を備えている。内燃機関10は、車両等に搭載され、その動力源とされる。図1に示す内燃機関10は、直列4気筒型であるが、本発明において、気筒数および気筒配置はこれに限定されるものではない。便宜上、以下の説明において、第1気筒〜第4気筒をそれぞれ#1〜#4と表記する。
Embodiment 1 FIG.
[System Configuration of Embodiment 1]
FIG. 1 is a conceptual configuration diagram for explaining a system configuration according to the first embodiment of the present invention. The system shown in FIG. 1 includes a spark ignition type internal combustion engine (hereinafter also simply referred to as an engine) 10. The internal combustion engine 10 is mounted on a vehicle or the like and used as a power source. Although the internal combustion engine 10 shown in FIG. 1 is an in-line four-cylinder type, in the present invention, the number of cylinders and the cylinder arrangement are not limited thereto. For convenience, in the following description, the first to fourth cylinders are denoted as # 1 to # 4, respectively.

内燃機関10には、空気を筒内に取り込むための吸気通路12と、筒内から排気ガスを排出するための排気通路14とが接続されている。吸気通路12の入口近傍には、吸気通路12に吸入される空気の流量に応じた信号を出力するエアフローメータ16が設けられている。エアフローメータ16の下流には、過給機18のコンプレッサ18aが配置されている。過給機18は、コンプレッサ18aと一体的に連結され排気ガスの排気エネルギによって作動するタービン18bを備えている。また、コンプレッサ18aは、タービン18bに入力される排気ガスの排気エネルギによって回転駆動される。   Connected to the internal combustion engine 10 are an intake passage 12 for taking air into the cylinder and an exhaust passage 14 for discharging exhaust gas from the cylinder. In the vicinity of the inlet of the intake passage 12, an air flow meter 16 that outputs a signal corresponding to the flow rate of air sucked into the intake passage 12 is provided. A compressor 18 a of the supercharger 18 is disposed downstream of the air flow meter 16. The supercharger 18 includes a turbine 18b that is integrally connected to the compressor 18a and that is operated by exhaust energy of exhaust gas. The compressor 18a is rotationally driven by the exhaust energy of the exhaust gas input to the turbine 18b.

コンプレッサ18aの下流側の吸気通路12には、コンプレッサ18aにより圧縮された空気を冷却するインタークーラ20が配置されている。インタークーラ20の下流には、吸気通路12を流れる空気量を調整するための電子制御式のスロットルバルブ22が配置されている。スロットルバルブ22の下流には、各気筒への空気の供給量を均等化するためのサージタンク24が設けられている。サージタンク24の下流には、気筒毎に吸気ポート26が設けられている。なお、サージタンク24と吸気ポート26は、吸気通路12の一部を構成している。   An intercooler 20 that cools the air compressed by the compressor 18a is disposed in the intake passage 12 on the downstream side of the compressor 18a. An electronically controlled throttle valve 22 for adjusting the amount of air flowing through the intake passage 12 is disposed downstream of the intercooler 20. A surge tank 24 for equalizing the amount of air supplied to each cylinder is provided downstream of the throttle valve 22. An intake port 26 is provided downstream of the surge tank 24 for each cylinder. The surge tank 24 and the intake port 26 constitute a part of the intake passage 12.

吸気ポート26の近傍には、気筒(燃焼室)内に向けて吸気ポート26内に燃料をポート噴射するポートインジェクタ28が取付けられている。吸気通路12の下流端には、気筒内と吸気通路12との間を開閉する吸気バルブ29が設けられている。気筒内には、燃料を気筒内に直接噴射する筒内インジェクタ30や、混合気に点火するための点火プラグ32が取付けられている。   In the vicinity of the intake port 26, a port injector 28 for injecting fuel into the intake port 26 toward the cylinder (combustion chamber) is attached. An intake valve 29 that opens and closes between the cylinder and the intake passage 12 is provided at the downstream end of the intake passage 12. An in-cylinder injector 30 for directly injecting fuel into the cylinder and an ignition plug 32 for igniting the air-fuel mixture are attached in the cylinder.

排気通路14の上流端には、気筒内と排気通路14との間を開閉する排気バルブ34が設けられている。各気筒の排気バルブ34の下流には、排気通路14の一部を構成するエキゾーストマニホールド35が設けられている。エキゾーストマニホールド35は下流で合流する。エキゾーストマニホールド35の合流部近傍には、通過するガスの空燃比に応じた信号を出力する空燃比センサ36が設けられている。合流後の排気通路14には、排気ガスのエネルギによって回転するタービン18bが配置されている。タービン18bの下流には、排気ガス中の有害成分を浄化する触媒37が設けられている。触媒37として、例えば三元触媒が用いられる。   An exhaust valve 34 that opens and closes between the cylinder and the exhaust passage 14 is provided at the upstream end of the exhaust passage 14. An exhaust manifold 35 that constitutes a part of the exhaust passage 14 is provided downstream of the exhaust valve 34 of each cylinder. The exhaust manifold 35 joins downstream. An air-fuel ratio sensor 36 that outputs a signal corresponding to the air-fuel ratio of the passing gas is provided in the vicinity of the joining portion of the exhaust manifold 35. In the exhaust passage 14 after merging, a turbine 18b that is rotated by the energy of the exhaust gas is disposed. A catalyst 37 for purifying harmful components in the exhaust gas is provided downstream of the turbine 18b. For example, a three-way catalyst is used as the catalyst 37.

本実施形態のシステムは、ECU(Electronic Control Unit)50を更に備えている。ECU50は、例えばROM、RAM等を含む記憶回路を備えた演算処理装置により構成されている。ECU50の入力側には、上述したエアフローメータ16、空燃比センサ36の他、クランク角及びエンジン回転数を検出するためのクランク角センサ52、サージタンク24内の圧力(以下、サージタンク圧力と記す。)を検出するための吸気圧力センサ54等の内燃機関10の運転状態を検出するための各種センサが接続されている。   The system of this embodiment further includes an ECU (Electronic Control Unit) 50. ECU50 is comprised by the arithmetic processing apparatus provided with the memory circuit containing ROM, RAM, etc., for example. On the input side of the ECU 50, in addition to the air flow meter 16 and the air-fuel ratio sensor 36 described above, the crank angle sensor 52 for detecting the crank angle and the engine speed, and the pressure in the surge tank 24 (hereinafter referred to as surge tank pressure). .) Is connected to various sensors for detecting the operating state of the internal combustion engine 10, such as an intake pressure sensor 54.

ECU50の出力側には、上述したスロットルバルブ22、ポートインジェクタ28、筒内インジェクタ30、点火プラグ32、可変バルブタイミング装置(以下、VVT(Variable Valve Timing)と記す。)56等の内燃機関10の運転状態を制御するための各種アクチュエータが接続されている。VVT56は、吸気バルブ29及び排気バルブ34の少なくとも一方のバルブタイミングを変更することができる。   On the output side of the ECU 50, the internal combustion engine 10 such as the throttle valve 22, the port injector 28, the in-cylinder injector 30, the ignition plug 32, and the variable valve timing device (hereinafter referred to as VVT (Variable Valve Timing)) 56. Various actuators for controlling the operation state are connected. The VVT 56 can change the valve timing of at least one of the intake valve 29 and the exhaust valve 34.

ECU50は、各種センサ出力に基づいて、所定のプログラムに従って各種アクチュエータを駆動させることにより、内燃機関10の運転状態を制御する。例えば、クランク角センサ52の出力に基づいてクランク角やエンジン回転数を算出し、エアフローメータ16の出力に基づいて吸入空気量を算出する。また、吸入空気量、エンジン回転数、吸気圧力等に基づいてエンジンの負荷(負荷率)を算出する。吸入空気量や負荷等に関するパラメータを含むマップ等から機関運転状態に応じた基本燃料噴射量(例えば、排気空燃比を目標空燃比とするための基本量)を取得する。基本燃料噴射量に基づいてポートインジェクタ28と筒内インジェクタ30の燃料噴射量を算出する。クランク角に基づいて燃料噴射時期や点火時期を決定する。そして、これらの時期が到来したときに、インジェクタ28、30及び点火プラグ32を駆動する。これにより、筒内で混合気を燃焼させ、内燃機関10を運転することができる。   The ECU 50 controls the operating state of the internal combustion engine 10 by driving various actuators according to a predetermined program based on various sensor outputs. For example, the crank angle and the engine speed are calculated based on the output of the crank angle sensor 52, and the intake air amount is calculated based on the output of the air flow meter 16. Further, the engine load (load factor) is calculated based on the intake air amount, the engine speed, the intake pressure, and the like. A basic fuel injection amount (for example, a basic amount for setting the exhaust air-fuel ratio to the target air-fuel ratio) according to the engine operating state is acquired from a map including parameters relating to the intake air amount, the load, and the like. Based on the basic fuel injection amount, the fuel injection amounts of the port injector 28 and the in-cylinder injector 30 are calculated. The fuel injection timing and ignition timing are determined based on the crank angle. When these times arrive, the injectors 28 and 30 and the spark plug 32 are driven. Thereby, the air-fuel mixture is combusted in the cylinder, and the internal combustion engine 10 can be operated.

(スカベンジ領域における空燃比の変動について)
図2は、スカベンジ領域において排気通路14に排出されるガスの空燃比の変動について説明するための図である。ここで、スカベンジ領域とは、過給域かつバルブオーバーラップ領域であり、サージタンク圧力が排気圧力よりも高く、VVT56により気筒内を掃気可能なバルブオーバーラップ量が設定されている運転領域である。
(Regarding fluctuations in the air-fuel ratio in the scavenge region)
FIG. 2 is a diagram for explaining fluctuations in the air-fuel ratio of the gas discharged to the exhaust passage 14 in the scavenging region. Here, the scavenging region is a supercharging region and a valve overlap region, and is an operation region in which the surge tank pressure is higher than the exhaust pressure and a valve overlap amount that can scavenge the inside of the cylinder by the VVT 56 is set. .

図2の(A)は、バルブオーバーラップ期間中の吸気行程を示す図である。VVT56により気筒内を掃気可能なバルブオーバーラップ量が設定されると、新気の一部が排気通路14に吹き抜ける。そのため、空燃比センサ36に到達するガスの空燃比はリーンとなる。そのため、空燃比センサ36の瞬時値に対応する空燃比はリーンとなる。   FIG. 2A is a diagram showing the intake stroke during the valve overlap period. When the valve overlap amount capable of scavenging the inside of the cylinder is set by the VVT 56, a part of the fresh air is blown through the exhaust passage 14. Therefore, the air-fuel ratio of the gas that reaches the air-fuel ratio sensor 36 becomes lean. Therefore, the air-fuel ratio corresponding to the instantaneous value of the air-fuel ratio sensor 36 becomes lean.

図2の(B)は、バルブオーバーラップ期間経過後の吸気行程を示す図である。このとき、燃焼室内は、(A)で吹き抜けた空気量だけ空気が不足した状態にある。そのため、筒内インジェクタ30から基本燃料噴射量に基づく燃料噴射量が噴射されると、筒内ガスの空燃比はリッチとなる。   FIG. 2B is a diagram illustrating the intake stroke after the valve overlap period has elapsed. At this time, the combustion chamber is in a state where air is insufficient by the amount of air blown through in (A). Therefore, when the fuel injection amount based on the basic fuel injection amount is injected from the in-cylinder injector 30, the air-fuel ratio of the in-cylinder gas becomes rich.

図2の(C)は、(B)後の排気行程を示す図である。筒内ガスの空燃比はリッチであるため、排気通路に排出されるガスの空燃比もリッチとなる。そのため、空燃比センサ36の瞬時値に対応する空燃比はリッチとなる。   (C) of FIG. 2 is a diagram showing an exhaust stroke after (B). Since the air-fuel ratio of the cylinder interior gas is rich, the air-fuel ratio of the gas discharged to the exhaust passage is also rich. Therefore, the air-fuel ratio corresponding to the instantaneous value of the air-fuel ratio sensor 36 becomes rich.

図2の(A)〜(C)に示すように、スカベンジ領域では、エンジン10から排出されるガスの全体的な空燃比は目標空燃比であっても、空燃比センサ36の出力値に対応する空燃比は、リッチとリーンが繰り返されてしまう。   As shown in FIGS. 2A to 2C, in the scavenging region, even if the overall air-fuel ratio of the gas discharged from the engine 10 is the target air-fuel ratio, it corresponds to the output value of the air-fuel ratio sensor 36. As for the air-fuel ratio, rich and lean are repeated.

[実施の形態1における特徴的制御]
このようなスカベンジ領域における空燃比の変動に鑑み、本発明の実施の形態1では、空燃比制御に関し、スカベンジ領域とスカベンジ領域以外の非スカベンジ領域とで異なった処理を実行する。本実施形態のシステムは、実空燃比と目標空燃比とを一致させるように、燃料噴射量を補正する空燃比フィードバック制御機能を有している。空燃比フィードバック制御機能では、吸入空気量や負荷に関するパラメータを含むマップ等から機関運転状態に応じた基本燃料噴射量を取得するルーチンとは別に、空燃比センサ36により検出された出力値に対応する空燃比と目標空燃比との差分に基づいて補正噴射量を算出するルーチンを有する。補正噴射量が算出されると、次の燃料噴射量・噴射タイミングの決定時までに、この補正噴射量が現在の機関運転状態に応じた基本燃料噴射量に反映され、基本燃料噴射量が補正される。
[Characteristic Control in Embodiment 1]
In view of such a change in the air-fuel ratio in the scavenging region, in the first embodiment of the present invention, regarding the air-fuel ratio control, different processes are executed in the scavenging region and the non-scavenging region other than the scavenging region. The system of the present embodiment has an air-fuel ratio feedback control function that corrects the fuel injection amount so that the actual air-fuel ratio matches the target air-fuel ratio. The air-fuel ratio feedback control function corresponds to the output value detected by the air-fuel ratio sensor 36 separately from the routine for obtaining the basic fuel injection amount according to the engine operating state from a map including parameters relating to the intake air amount and load. A routine for calculating a corrected injection amount based on a difference between the air-fuel ratio and the target air-fuel ratio; Once the corrected injection amount is calculated, this corrected injection amount is reflected in the basic fuel injection amount according to the current engine operating state until the next fuel injection amount / injection timing is determined, and the basic fuel injection amount is corrected. Is done.

(非スカベンジ領域における空燃比フィードバック制御)
非スカベンジ領域では、空燃比補正のハンチングを防止するために、空燃比センサ36から逐次出力される瞬時値の群になまし処理を施した出力値(以下、なまし出力値と記す。)が用いられ、なまし出力値に対応する空燃比と目標空燃比との差分に基づいて補正噴射量が算出される。この補正噴射量によって基本燃料噴射量が補正される。また、非スカベンジ領域では、全気筒の燃料噴射量が一律に補正される。
(Air-fuel ratio feedback control in non-scavenging range)
In the non-scavenging region, in order to prevent hunting for air-fuel ratio correction, an output value (hereinafter referred to as a smoothed output value) obtained by subjecting a group of instantaneous values sequentially output from the air-fuel ratio sensor 36 to a smoothing process. The corrected injection amount is calculated based on the difference between the air-fuel ratio that is used and the smoothed output value and the target air-fuel ratio. The basic fuel injection amount is corrected by the corrected injection amount. In the non-scavenging region, the fuel injection amounts of all cylinders are uniformly corrected.

図3は、非スカベンジ領域における空燃比フィードバック制御について説明するための図である。図3に示す60は、なまし出力値に対応する空燃比の変化を、62は、瞬時出力値(瞬時値)に対応する空燃比の変化を表している。時刻t1で空燃比センサ36が突発的に目標空燃比よりもリッチ側の空燃比に対応する瞬時値を出力後、なまし出力値は遅れて算出される。そのため、なまし出力値を用いる場合には、補正噴射量の反映が遅れる。しかしながら、非スカベンジ領域では、燃焼ガスのみが空燃比センサ36に当たるため、なまし出力値に対応する空燃比は目標空燃比近傍で推移する。そのため、空燃比は目標空燃比から大きく離れず、エミッションへの影響は小さい。このような空燃比フィードバック制御によれば、非スカベンジ領域において、なまし出力値を用いて空燃比補正のハンチングを抑制しつつ、実空燃比を目標空燃比に一致させることができる。   FIG. 3 is a diagram for explaining air-fuel ratio feedback control in the non-scavenging region. 3, 60 represents the change in the air-fuel ratio corresponding to the smoothed output value, and 62 represents the change in the air-fuel ratio corresponding to the instantaneous output value (instantaneous value). After the air-fuel ratio sensor 36 suddenly outputs an instantaneous value corresponding to the air-fuel ratio richer than the target air-fuel ratio at time t1, the smoothed output value is calculated with a delay. Therefore, when the smoothed output value is used, reflection of the corrected injection amount is delayed. However, in the non-scavenging region, only the combustion gas hits the air-fuel ratio sensor 36, so the air-fuel ratio corresponding to the smoothed output value changes in the vicinity of the target air-fuel ratio. For this reason, the air-fuel ratio does not greatly deviate from the target air-fuel ratio, and the influence on emissions is small. According to such air-fuel ratio feedback control, the actual air-fuel ratio can be matched with the target air-fuel ratio while suppressing hunting for air-fuel ratio correction using the smoothed output value in the non-scavenging region.

(スカベンジ領域における空燃比フィードバック制御)
一方、スカベンジ領域において、非スカベンジ領域と同様になまし出力値を用いた空燃比フィードバック制御を実行すると次のような問題が生じる。
(Air-fuel ratio feedback control in scavenging region)
On the other hand, when the air-fuel ratio feedback control using the smoothed output value is executed in the scavenge region as in the non-scavenge region, the following problem occurs.

図4は、スカベンジ領域において、空燃比フィードバック制御になまし出力値を用いる場合の問題点を説明するための図である。図4に示す64は、なまし出力値に対応する空燃比の変化を、66は瞬時出力値(瞬時値)に対応する空燃比の変化を、#1〜#4は吹き抜け発生気筒を表している。スカベンジ領域において、時刻t1で検出された瞬時値に関し、その空燃比は空気の吹き抜けにより元々センサ出力に対応する空燃比と目標空燃比とが乖離している状態からさらにリッチ側にずれている。空燃比フィードバック制御になまし出力値を用いる場合、なまし処理が加わるため補正噴射量の反映が遅い。さらに全気筒一律で補正するため空燃比補正自体も時間がかかってしまう。   FIG. 4 is a diagram for explaining a problem in the case where the smoothed output value is used for air-fuel ratio feedback control in the scavenging region. 4, 64 represents the change in the air-fuel ratio corresponding to the smoothed output value, 66 represents the change in the air-fuel ratio corresponding to the instantaneous output value (instantaneous value), and # 1 to # 4 represent the blown-out cylinders. Yes. In the scavenging region, with respect to the instantaneous value detected at time t1, the air-fuel ratio deviates further to the rich side from the state where the air-fuel ratio corresponding to the sensor output originally deviates from the target air-fuel ratio. When the smoothed output value is used for air-fuel ratio feedback control, the correction injection amount is reflected slowly because of the smoothing process. Furthermore, since correction is performed uniformly for all cylinders, the air-fuel ratio correction itself takes time.

スカベンジ領域では非スカベンジ領域とは異なり、空燃比が目標空燃比から大きく離れてしまうため、補正の遅れがエミッションに大きく影響を及ぼしてしまう。そのため、空燃比フィードバック制御の応答性を高めて、早期にエミッションの低減を図ることが望まれる。   Unlike the non-scavenge region, the scavenge region is far away from the target air-fuel ratio, and the correction delay greatly affects the emission. Therefore, it is desired to improve the responsiveness of the air-fuel ratio feedback control and to reduce the emission at an early stage.

そこで、本実施形態のシステムでは、スカベンジ領域では、実空燃比と目標空燃比とを一致させるように、空燃比センサ36の瞬時値に対応する空燃比と目標空燃比との差分に基づいて補正噴射量を算出する。そして、この補正噴射量の算出の完了直後に燃料噴射量が決定される気筒(以下、単に「次気筒」、「次々気筒」とも記す。)の基本燃料噴射量をこの補正噴射量で補正することとした。これによれば、なまし出力値を用いるよりも早期に補正噴射量を反映させることができる。その結果、空燃比フィードバック制御の応答性を高めて、早期にエミッションの低減を図ることが可能となる。   Therefore, in the system of the present embodiment, in the scavenging region, correction is made based on the difference between the air-fuel ratio corresponding to the instantaneous value of the air-fuel ratio sensor 36 and the target air-fuel ratio so that the actual air-fuel ratio matches the target air-fuel ratio. The injection amount is calculated. Then, the basic fuel injection amount of a cylinder (hereinafter, also simply referred to as “next cylinder” or “second cylinder”) whose fuel injection amount is determined immediately after the calculation of the corrected injection amount is corrected by this corrected injection amount. It was decided. According to this, the corrected injection amount can be reflected earlier than using the smoothed output value. As a result, it becomes possible to improve the responsiveness of the air-fuel ratio feedback control and to reduce the emission at an early stage.

(スカベンジ領域における空燃比フィードバック制御の具体例)
より具体的に、スカベンジ領域における空燃比フィードバック制御の例について図5、図6を用いて説明する。図5は、スカベンジ領域でエンジン10から排出されるガスの全体的な空燃比がリッチとなる状態が発生した場合の制御例を説明するための図である。図5に示す68は、なまし出力値に対応する空燃比の変化を、70は瞬時出力値(瞬時値)に対応する空燃比の変化を、#1〜#4は吹き抜け発生気筒を表している。
(Specific example of air-fuel ratio feedback control in the scavenge region)
More specifically, an example of air-fuel ratio feedback control in the scavenge region will be described with reference to FIGS. FIG. 5 is a diagram for explaining a control example when a state occurs in which the overall air-fuel ratio of the gas discharged from the engine 10 becomes rich in the scavenging region. In FIG. 5, 68 represents the change in the air-fuel ratio corresponding to the smoothed output value, 70 represents the change in the air-fuel ratio corresponding to the instantaneous output value (instantaneous value), and # 1 to # 4 represent the blow-off cylinders. Yes.

上述したように吹き抜け発生気筒の排気行程では、元々目標空燃比と乖離したリッチな空燃比の燃焼ガスが空燃比センサ36に当たるところ、時刻t1においては、さらにリッチ側の空燃比に対応する瞬時値が出力されている。そこで、この瞬時値に基づいて減量分の補正噴射量を算出し、この補正噴射量を次々気筒#4(すなわち、補正噴射量の算出完了直後に燃料噴射量が決定される気筒)の基本燃料噴射量に反映して、基本燃料噴射量を減量補正する。例えば、次々気筒#4の筒内インジェクタ30による燃料噴射量が減量される。これによれば、なまし処理を施す場合に比して早期に補正噴射量が反映され、空燃比フィードバック制御の応答性が高まる。また、次気筒の燃料噴射量のみを補正することで、全気筒一律で補正する場合に比して、実空燃比が目標空燃比に収束するまでの時間も短縮される。   As described above, in the exhaust stroke of the blow-off cylinder, the rich air-fuel ratio combustion gas originally deviating from the target air-fuel ratio hits the air-fuel ratio sensor 36. At time t1, the instantaneous value corresponding to the rich-side air-fuel ratio further. Is output. Therefore, a corrected injection amount corresponding to the decrease is calculated based on the instantaneous value, and this corrected injection amount is used as the basic fuel of cylinder # 4 (that is, the cylinder whose fuel injection amount is determined immediately after the calculation of the corrected injection amount). Reflecting the injection amount, the basic fuel injection amount is corrected to decrease. For example, the fuel injection amount by the in-cylinder injector 30 of the cylinder # 4 is reduced. According to this, the corrected injection amount is reflected earlier than in the case of performing the annealing process, and the responsiveness of the air-fuel ratio feedback control is enhanced. Further, by correcting only the fuel injection amount of the next cylinder, the time until the actual air-fuel ratio converges to the target air-fuel ratio is shortened as compared with the case where correction is performed uniformly for all cylinders.

図5の例では、なまし出力値を用いる場合には、時刻t4まで時間がかかるのに対し、瞬時値を用いる場合には、時刻t4よりも早い時刻t3で補正は完了し、実空燃比は目標空燃比に収束する。サイクル内で空燃比制御が完結できるためエミッションの悪化を最小限に抑えることができる。   In the example of FIG. 5, when the smoothed output value is used, it takes time until time t4. However, when the instantaneous value is used, the correction is completed at time t3 earlier than time t4, and the actual air-fuel ratio is obtained. Converges to the target air-fuel ratio. Since the air-fuel ratio control can be completed within the cycle, the deterioration of emissions can be minimized.

図6は、スカベンジ領域でエンジン10から排出されるガスの全体的な空燃比がリーンとなる状態が発生した場合の制御例を説明するための図である。図6に示す72は、なまし出力値に対応する空燃比の変化を、74は瞬時出力値(瞬時値)に対応する空燃比の変化を、#1〜#4は吹き抜け発生気筒を表している。   FIG. 6 is a diagram for describing a control example when a state occurs in which the overall air-fuel ratio of the gas discharged from the engine 10 becomes lean in the scavenging region. In FIG. 6, 72 represents the change in the air-fuel ratio corresponding to the smoothed output value, 74 represents the change in the air-fuel ratio corresponding to the instantaneous output value (instantaneous value), and # 1 to # 4 represent the blow-by cylinders. Yes.

上述したように吹き抜け発生気筒のバルブオーバーラップ期間では、元々目標空燃比と乖離したリーンな空燃比の新気が空燃比センサ36に当たるところ、時刻t1においては、さらにリーン側の空燃比に対応する瞬時値が出力されている。そこで、この瞬時値に応じて増量分の補正噴射量を算出し、この補正噴射量を次気筒#3(すなわち、補正噴射量の算出完了直後に燃料噴射量が決定される気筒)の基本燃料噴射量に反映して、基本燃料噴射量を増量補正する。例えば、次気筒#3の筒内インジェクタ30による燃料噴射量を増量する。これによれば、なまし処理を施す場合に比して早期に補正噴射量が反映され、空燃比フィードバック制御の応答性が高まる。また、次気筒の燃料噴射量のみを補正することで、全気筒一律で補正する場合に比して、実空燃比が目標空燃比に収束するまでの時間も短縮される。   As described above, in the valve overlap period of the blow-off cylinder, the lean air-fuel ratio originally deviating from the target air-fuel ratio hits the air-fuel ratio sensor 36, and at time t1, it further corresponds to the lean-side air-fuel ratio. Instantaneous value is output. Therefore, a corrected injection amount corresponding to the increased amount is calculated according to the instantaneous value, and this corrected injection amount is used as the basic fuel for the next cylinder # 3 (that is, the cylinder whose fuel injection amount is determined immediately after the calculation of the corrected injection amount). Reflecting the injection amount, the basic fuel injection amount is corrected to be increased. For example, the fuel injection amount by the in-cylinder injector 30 of the next cylinder # 3 is increased. According to this, the corrected injection amount is reflected earlier than in the case of performing the annealing process, and the responsiveness of the air-fuel ratio feedback control is enhanced. Further, by correcting only the fuel injection amount of the next cylinder, the time until the actual air-fuel ratio converges to the target air-fuel ratio is shortened as compared with the case where correction is performed uniformly for all cylinders.

図6の例では、瞬時値を用いる場合には、なまし出力値を用いる場合よりも早い時刻t2において補正は完了し、実空燃比は目標空燃比に収束する。サイクル内で空燃比制御が完結できるためエミッションの悪化を最小限に抑えることができる。   In the example of FIG. 6, when the instantaneous value is used, the correction is completed at time t2 earlier than when the smoothed output value is used, and the actual air-fuel ratio converges to the target air-fuel ratio. Since the air-fuel ratio control can be completed within the cycle, the deterioration of emissions can be minimized.

図7は、上述の動作を実現するために、ECU50が実行する制御ルーチンのフローチャートである。図7に示すルーチンでは、まず、ECU50は、バルブオーバーラップ量が所定値よりも大きいか否かを判定する(ステップS100)。所定値として、筒内を掃気可能なバルブオーバーラップ量が設定されている。ECU50は、VVT56の位相から実オーバーラップ量を算出し所定値と比較する。バルブオーバーラップ量が所定値以下の場合には、本ルーチンの処理は終了され、上述した非スカベンジ領域における空燃比フィードバック制御が実行される。   FIG. 7 is a flowchart of a control routine executed by the ECU 50 in order to realize the above-described operation. In the routine shown in FIG. 7, first, the ECU 50 determines whether or not the valve overlap amount is larger than a predetermined value (step S100). As the predetermined value, a valve overlap amount capable of scavenging the cylinder is set. The ECU 50 calculates the actual overlap amount from the phase of the VVT 56 and compares it with a predetermined value. When the valve overlap amount is less than or equal to the predetermined value, the process of this routine is terminated, and the above-described air-fuel ratio feedback control in the non-scavenge region is executed.

一方、バルブオーバーラップ量が所定値よりも大きい場合、次にECU50は、サージタンク圧力が排気圧よりも高いか否かを判定する(ステップS110)。例えば、過給域において判定条件が成立する。判定条件が成立しない場合には、本ルーチンの処理は終了され、上述した非スカベンジ領域における空燃比フィードバック制御が実行される。   On the other hand, when the valve overlap amount is larger than the predetermined value, the ECU 50 next determines whether or not the surge tank pressure is higher than the exhaust pressure (step S110). For example, the determination condition is satisfied in the supercharging region. If the determination condition is not satisfied, the processing of this routine is terminated, and the above-described air-fuel ratio feedback control in the non-scavenge region is executed.

一方、判定条件が成立する場合には、吸入空気の一部が筒内を吹き抜けているスカベンジ領域であると判断され(ステップS120)、以降のステップで、上述したスカベンジ領域における空燃比フィードバック制御が実行される。   On the other hand, when the determination condition is satisfied, it is determined that the portion of the intake air is in the scavenge region where the air is blown through the cylinder (step S120), and the air-fuel ratio feedback control in the scavenge region described above is performed in the subsequent steps. Executed.

まず、ECU50は、吸入空気の一部が吹き抜けている場合の空燃比センサ36の生電圧(瞬時値)に対応する空燃比が設定空燃比よりもリッチ又はリーンであるか否かを判定する(ステップS130)。この設定空燃比は、吸気行程初期のバルブオーバーラップ期間においては、新気の一部が排気通路14に吹き抜けることによりリーンとなる分を目標空燃比に加えたリーン側設定空燃比であり、排気行程においては、吹き抜け分だけ筒内の空気量が不足することによりリッチとなる分を目標空燃比から減じたリッチ側設定空燃比である。2つの設定空燃比の中央値は目標空燃比(例えば、理論空燃比)である。例えば、空燃比センサの瞬時値に対応する空燃比がその行程の設定空燃比と乖離している場合には、空燃比補正の必要があると判断できる。この場合、実空燃比を目標空燃比に戻すために必要な補正噴射量を算出する(ステップS140)。   First, the ECU 50 determines whether or not the air-fuel ratio corresponding to the raw voltage (instantaneous value) of the air-fuel ratio sensor 36 when part of the intake air is blown through is richer or leaner than the set air-fuel ratio ( Step S130). This set air-fuel ratio is a lean-side set air-fuel ratio obtained by adding, to the target air-fuel ratio, the amount that becomes lean when part of fresh air blows through the exhaust passage 14 during the valve overlap period at the beginning of the intake stroke. In the stroke, the rich side set air-fuel ratio is obtained by subtracting from the target air-fuel ratio the amount that becomes rich due to the amount of air in the cylinder being insufficient by the amount of blow-through. The median value of the two set air-fuel ratios is a target air-fuel ratio (for example, the theoretical air-fuel ratio). For example, when the air-fuel ratio corresponding to the instantaneous value of the air-fuel ratio sensor deviates from the set air-fuel ratio of the stroke, it can be determined that the air-fuel ratio needs to be corrected. In this case, a correction injection amount necessary for returning the actual air-fuel ratio to the target air-fuel ratio is calculated (step S140).

補正噴射量を算出後、この補正噴射量によって、補正噴射量の算出の完了直後に燃料噴射量が決定される気筒(次気筒)の基本燃料噴射量を補正する(ステップS150)。例えば、吸気行程において筒内インジェクタ30から補正後の燃料噴射量に基づく燃料噴射を実施する。   After calculating the corrected injection amount, the basic fuel injection amount of the cylinder (next cylinder) in which the fuel injection amount is determined immediately after completion of the calculation of the corrected injection amount is corrected by this corrected injection amount (step S150). For example, fuel injection based on the corrected fuel injection amount is performed from the in-cylinder injector 30 in the intake stroke.

以上説明したように、図7に示すルーチンによれば、スカベンジ領域において瞬時値を用いることで、なまし処理を用いる場合に比して、早期に補正噴射量を反映することができる。そのため、補正の遅れがエミッションに大きく影響を及ぼしてしまうスカベンジ領域において、空燃比フィードバック制御の応答性を高め、エミッションの低減を図ることができる。   As described above, according to the routine shown in FIG. 7, the corrected injection amount can be reflected earlier by using the instantaneous value in the scavenging region as compared with the case of using the smoothing process. Therefore, in the scavenging region where the delay in correction greatly affects the emission, the responsiveness of the air-fuel ratio feedback control can be improved and the emission can be reduced.

尚、上述した実施の形態1においては、空燃比センサ36が前記第1の発明における「空燃比センサ」に、上述した非スカベンジ領域における空燃比フィードバック制御が前記第1の発明における「非スカベンジ領域空燃比制御手段」に、上述したスカベンジ領域における空燃比フィードバック制御が前記第1及び第2の発明における「スカベンジ領域空燃比制御手段」に、それぞれ相当している。また、ここでは、ECU50が、上記ステップS130〜ステップS150の処理を実行することにより前記第2の発明における「スカベンジ領域空燃比制御手段」が実現されている。   In the first embodiment described above, the air-fuel ratio sensor 36 corresponds to the “air-fuel ratio sensor” in the first invention, and the air-fuel ratio feedback control in the non-scavenge area described above corresponds to the “non-scavenge area in the first invention. The above-mentioned air-fuel ratio feedback control in the scavenge region corresponds to the “scavenge region air-fuel ratio control unit” in the first and second inventions. Further, here, the “scavenge region air-fuel ratio control means” in the second aspect of the present invention is realized by the ECU 50 executing the processing of steps S130 to S150.

実施の形態2.
[実施の形態2のシステム構成]
次に、図8及び図9を参照して本発明の実施の形態2について説明する。本実施形態のシステムは図1に示す構成において、ECU50に後述する図9のルーチンを実施させることで実現することができる。
Embodiment 2. FIG.
[System Configuration of Embodiment 2]
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. The system of the present embodiment can be realized by causing the ECU 50 to execute a routine of FIG. 9 described later in the configuration shown in FIG.

上述した実施の形態1では、図6及び図7について、スカベンジ領域での吸気行程初期のバルブオーバーラップ期間に設定空燃比よりもリーン側の空燃比に対応する瞬時値が出力される場合に、瞬時値を用いて補正噴射量を算出し、次気筒の基本燃料噴射量を増量補正するケースを説明した。しかしながら、瞬時値を用いて補正噴射量を算出する場合であっても、補正噴射量の算出が、直近の燃料噴射量・噴射タイミングの決定時期に間に合わないケースも考えられる。このような場合に、次気筒の燃料噴射量・噴射タイミングの決定時期を待てば、実施の形態1で述べたように補正噴射量が基本燃料噴射量に反映されるのであるが、より早期に実空燃比を目標空燃比に一致させることができれば望ましい。   In the first embodiment described above, with reference to FIGS. 6 and 7, when an instantaneous value corresponding to an air-fuel ratio leaner than the set air-fuel ratio is output during the valve overlap period in the initial stage of the intake stroke in the scavenging region, The case where the correction injection amount is calculated using the instantaneous value and the basic fuel injection amount of the next cylinder is increased and corrected has been described. However, even when the corrected injection amount is calculated using the instantaneous value, there may be a case where the calculation of the corrected injection amount is not in time for the latest determination of the fuel injection amount / injection timing. In such a case, if the determination timing of the fuel injection amount / injection timing of the next cylinder is waited, the corrected injection amount is reflected in the basic fuel injection amount as described in the first embodiment. It is desirable if the actual air-fuel ratio can be matched with the target air-fuel ratio.

[実施の形態2における特徴的制御]
そこで、本実施形態のシステムでは、機関運転状態がスカベンジ領域にあるときに瞬時値に対応する空燃比が設定空燃比よりもリーンである場合は、補正噴射量の算出の完了直後に排気行程となる気筒において、この排気行程中に噴射された燃料が排気通路14に排出されるタイミングで補正噴射量に対応する量の燃料を噴射することとした。すなわち、実施の形態1に述べたスカベンジ領域における空燃比フィードバック制御での補正噴射量反映時期に先駆けて、補正噴射量に対応する量の燃料を噴射することとした。
[Characteristic Control in Embodiment 2]
Therefore, in the system of the present embodiment, when the air-fuel ratio corresponding to the instantaneous value is leaner than the set air-fuel ratio when the engine operating state is in the scavenging region, the exhaust stroke is calculated immediately after the calculation of the corrected injection amount is completed. In this cylinder, the amount of fuel corresponding to the corrected injection amount is injected at the timing when the fuel injected during the exhaust stroke is discharged to the exhaust passage 14. That is, prior to the correction injection amount reflection timing in the air-fuel ratio feedback control in the scavenging region described in the first embodiment, an amount of fuel corresponding to the correction injection amount is injected.

図8は、実施の形態2における特徴的制御の一例について説明するための図である。図8に示す76は、なまし出力値に対応する空燃比の変化を、78は瞬時出力値(瞬時値)に対応する空燃比の変化を、#1〜#4は吹き抜け発生気筒を表している。   FIG. 8 is a diagram for describing an example of characteristic control in the second embodiment. In FIG. 8, 76 represents the change in the air-fuel ratio corresponding to the smoothed output value, 78 represents the change in the air-fuel ratio corresponding to the instantaneous output value (instantaneous value), and # 1 to # 4 represent the blow-off cylinders. Yes.

上述したように吹き抜け発生気筒のバルブオーバーラップ期間では、元々目標空燃比と乖離した新気が空燃比センサ36に当たるところ、時刻t1においては、さらにリーン側の空燃比に対応する瞬時値が出力されている。実施の形態2では、この瞬時値に応じて増量分の補正噴射量を算出し、算出の完了直後に排気行程となる気筒において、この補正噴射量に対応する量の燃料を噴射する。図8の例では、補正噴射量の算出の完了直後に燃料噴射量が決定される気筒(次気筒)は#4であるが、#4気筒についてはその決定時期を待たずに、補正噴射量に対応する量の燃料を噴射する。また、噴射タイミングは、筒内インジェクタ30から燃料を噴射する場合は、排気行程中の任意のタイミングで噴射し、ポートインジェクタ28から燃料を噴射する場合は、少なくともバルブオーバーラップ期間のタイミングで噴射する。   As described above, in the valve overlap period of the blow-off cylinder, when fresh air originally deviating from the target air-fuel ratio hits the air-fuel ratio sensor 36, an instantaneous value corresponding to the lean-side air-fuel ratio is further output at time t1. ing. In the second embodiment, a corrected injection amount corresponding to the increased amount is calculated according to the instantaneous value, and an amount of fuel corresponding to the corrected injection amount is injected in a cylinder that becomes an exhaust stroke immediately after the completion of the calculation. In the example of FIG. 8, the cylinder (next cylinder) for which the fuel injection amount is determined immediately after completion of the calculation of the correction injection amount is # 4. However, for the # 4 cylinder, the correction injection amount is not waited for. An amount of fuel corresponding to is injected. In addition, when the fuel is injected from the in-cylinder injector 30, the injection timing is injected at an arbitrary timing during the exhaust stroke, and when the fuel is injected from the port injector 28, the injection is performed at least at the timing of the valve overlap period. .

図9は、上述の機能を実現するために、ECU50が実行する制御ルーチンのフローチャートである。このルーチンは、ステップS130の処理がステップS230に、ステップS150の処理がステップS250に置き換えられている点を除き、図7に示すルーチンと同様である。以下、図9において、図7に示すステップと同一のステップについては、同一の符号を付してその説明を省略または簡略する。   FIG. 9 is a flowchart of a control routine executed by the ECU 50 in order to realize the above-described function. This routine is the same as the routine shown in FIG. 7 except that the process of step S130 is replaced with step S230 and the process of step S150 is replaced with step S250. In FIG. 9, the same steps as those shown in FIG. 7 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted or simplified.

図9に示すルーチンでは、ステップS230において、ECU50は、吸入空気の一部が吹き抜けている場合の空燃比センサ36の生電圧(瞬時値)に対応する空燃比が設定空燃比よりもリーン側であるか否かを判定する(ステップS230)。設定空燃比は、吸気行程初期のバルブオーバーラップ期間においては、新気の一部が排気通路14に吹き抜けることによりリーンとなる分を目標空燃比に加えたリーン側設定空燃比であり、排気行程においては、吹き抜け分だけ筒内の空気量が不足することによりリッチとなる分を目標空燃比から減じたリッチ側設定空燃比である、2つの設定空燃比の中央値は目標空燃比(例えば、理論空燃比)である。   In the routine shown in FIG. 9, in step S230, the ECU 50 determines that the air-fuel ratio corresponding to the raw voltage (instantaneous value) of the air-fuel ratio sensor 36 when part of the intake air is blown is leaner than the set air-fuel ratio. It is determined whether or not there is (step S230). The set air-fuel ratio is a lean-side set air-fuel ratio obtained by adding, to the target air-fuel ratio, the amount that becomes lean when a part of fresh air blows into the exhaust passage 14 during the valve overlap period at the beginning of the intake stroke. In this case, the median value of the two set air-fuel ratios, which are rich side set air-fuel ratios obtained by subtracting the amount that becomes rich due to the shortage of air amount in the cylinder by the amount of blow-through, is the target air-fuel ratio (for example, Theoretical air / fuel ratio).

ステップS140において補正噴射量を算出後、その算出の完了直後に排気行程となる気筒において補正噴射量に対応する量の燃料を噴射する(ステップS250)。噴射タイミングは上述した通りであるため説明は省略する。   After the correction injection amount is calculated in step S140, an amount of fuel corresponding to the correction injection amount is injected in the cylinder that becomes the exhaust stroke immediately after the completion of the calculation (step S250). Since the injection timing is as described above, the description is omitted.

以上説明したように、図9に示すルーチンによれば、スカベンジ領域において吹き抜けたガスの空燃比が設定空燃比よりリーンである場合に、実施の形態1に述べたスカベンジ領域における空燃比フィードバック制御での補正噴射量反映時期に先駆けて、補正噴射量に対応する量の燃料を噴射することができる。そのため、より早期に実空燃比を目標空燃比に一致させることが可能となる。その結果、エミッションの低減を図ることができる。   As described above, according to the routine shown in FIG. 9, when the air-fuel ratio of the gas blown through in the scavenge region is leaner than the set air-fuel ratio, the air-fuel ratio feedback control in the scavenge region described in the first embodiment is performed. An amount of fuel corresponding to the corrected injection amount can be injected prior to the correction injection amount reflecting timing. Therefore, it becomes possible to make the actual air-fuel ratio coincide with the target air-fuel ratio earlier. As a result, emission can be reduced.

10 内燃機関
12 吸気通路
14 排気通路
16 エアフローメータ
18、18a、18b 過給機、コンプレッサ、タービン
22 スロットルバルブ
24 サージタンク
26 吸気ポート
28 ポートインジェクタ
29 吸気バルブ
30 筒内インジェクタ
34 排気バルブ
35 エキゾーストマニホールド
36 空燃比センサ
37 触媒
50 ECU(Electronic Control Unit)
52 クランク角センサ
54 吸気圧力センサ
56 VVT(Variable Valve Timing)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Internal combustion engine 12 Intake passage 14 Exhaust passage 16 Air flow meter 18, 18a, 18b Supercharger, compressor, turbine 22 Throttle valve 24 Surge tank 26 Intake port 28 Port injector 29 Intake valve 30 In-cylinder injector 34 Exhaust valve 35 Exhaust manifold 36 Air-fuel ratio sensor 37 Catalyst 50 ECU (Electronic Control Unit)
52 Crank Angle Sensor 54 Intake Pressure Sensor 56 VVT (Variable Valve Timing)

Claims (3)

空燃比センサを排気通路に備える内燃機関の空燃比制御装置において、
機関運転状態が気筒内が掃気されるスカベンジ領域にないときには、実空燃比を目標空燃比に一致させるように、前記空燃比センサから逐次出力される瞬時値になまし処理を施したなまし出力値に対応する空燃比と前記目標空燃比との差分に基づいて、各気筒の燃料噴射量を補正する非スカベンジ領域空燃比制御手段と、
機関運転状態が前記スカベンジ領域にあるときには、実空燃比を前記目標空燃比に一致させるように、前記瞬時値に対応する空燃比と前記目標空燃比との差分に基づいて算出される補正噴射量によって各気筒の燃料噴射量を補正するスカベンジ領域空燃比制御手段と、を備えることを特徴とする内燃機関の空燃比制御装置。
In an air-fuel ratio control apparatus for an internal combustion engine provided with an air-fuel ratio sensor in an exhaust passage,
When the engine operating state is not in the scavenging region where the inside of the cylinder is scavenged, the smoothed output is applied to the instantaneous value sequentially output from the air-fuel ratio sensor so that the actual air-fuel ratio matches the target air-fuel ratio Non-scavenging region air-fuel ratio control means for correcting the fuel injection amount of each cylinder based on the difference between the air-fuel ratio corresponding to the value and the target air-fuel ratio;
When the engine operating state is in the scavenging region, the corrected injection amount calculated based on the difference between the air-fuel ratio corresponding to the instantaneous value and the target air-fuel ratio so that the actual air-fuel ratio matches the target air-fuel ratio An air-fuel ratio control apparatus for an internal combustion engine, comprising: scavenging region air-fuel ratio control means for correcting the fuel injection amount of each cylinder by
前記スカベンジ領域空燃比制御手段は、
機関運転状態が前記スカベンジ領域にあるときの燃料噴射量に対する前記補正噴射量による補正が、前記補正噴射量の算出の完了直後に燃料噴射量が決定される気筒の燃料噴射量から開始されること、を特徴とする請求項1記載の内燃機関の空燃比制御装置。
The scavenging area air-fuel ratio control means includes:
Correction by the corrected injection amount with respect to the fuel injection amount when the engine operating state is in the scavenging region is started from the fuel injection amount of the cylinder whose fuel injection amount is determined immediately after the calculation of the corrected injection amount. The air-fuel ratio control apparatus for an internal combustion engine according to claim 1, wherein:
前記スカベンジ領域空燃比制御手段は、
機関運転状態が前記スカベンジ領域にあるときに前記瞬時値に対応する空燃比が設定空燃比よりもリーンである場合、前記補正噴射量の算出の完了直後に排気行程となる気筒において該排気行程中に噴射された燃料が前記排気通路に排出されるタイミングで前記補正噴射量に対応する量の燃料を噴射すること、を特徴とする請求項1又は2記載の内燃機関の空燃比制御装置。
The scavenging area air-fuel ratio control means includes:
If the air-fuel ratio corresponding to the instantaneous value is leaner than the set air-fuel ratio when the engine operating state is in the scavenging region, the exhaust stroke in the cylinder that becomes the exhaust stroke immediately after the calculation of the corrected injection amount is completed. 3. The air-fuel ratio control apparatus for an internal combustion engine according to claim 1, wherein an amount of fuel corresponding to the corrected injection amount is injected at a timing when the fuel injected into the exhaust passage is discharged into the exhaust passage.
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