(57)【要約】【課題】本発明は、内燃機関の空燃比制御装置に関し、学習が収束したと判定されて学習が制限された後に外乱が生じた場合であっても排気エミッションの悪化を抑制することを目的とする。【解決手段】内燃機関１０は、複数の気筒群（第１バンク１１、第２バンク１２）を有する。各気筒群毎に、触媒１８、メイン空燃比センサ２０およびサブ酸素センサ２２を含む空燃比フィードバック制御システムが設けられる。サブフィードバック制御の学習が収束したと判定された場合には、以降の学習が制限される。各気筒群で学習が収束したと判定された場合に、サブ酸素センサ２２の出力に基づいて算出される所定の指標値を気筒群間で比較する。気筒群間での指標値の差が所定値を超える場合には、学習の制限を解除する。【選択図】図１
2010019227.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の気筒群を有し、それらの気筒群毎の空燃比フィードバック制御システムを備える内燃機関の空燃比制御装置であって、
前記各気筒群の前記空燃比フィードバック制御システムは、
排気通路と、
前記排気通路に配置された触媒と、
前記触媒の上流に配置されたメイン排気ガスセンサと、
前記触媒の下流に配置されたサブ排気ガスセンサと、
前記メイン排気ガスセンサの出力に基づいて、空燃比のメインフィードバック制御を行うメインフィードバック手段と、
前記サブ排気ガスセンサの出力に基づいてサブフィードバック補正値を算出する手段と、定常的な誤差成分を補正するための学習値を前記サブフィードバック補正値に基づいて算出する手段とを含むサブフィードバック学習手段と、
前記サブフィードバック学習手段による学習の収束を判定する収束判定手段と、
前記学習が収束したと判定された場合に、以降の学習を制限する学習制限手段と、
を有し、
前記各気筒群で前記学習が収束したと判定された場合に、前記サブ排気ガスセンサの出力に基づいて算出される所定の指標値を前記気筒群間で比較する比較手段と、
前記気筒群間での前記指標値の差が所定値を超える場合に、前記学習制限手段による制限を解除する制限解除手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の空燃比制御装置。
【請求項２】
前記指標値は、前記サブ排気ガスセンサの出力値とその制御目標値との偏差の積分値であ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。
【請求項３】
前記指標値は、前記触媒が酸素飽和状態となった場合に前記サブ排気ガスセンサの出力がリーン出力からリッチ出力に変化するまでの時間、または、前記触媒が酸素欠乏状態となった場合に前記サブ排気ガスセンサの出力がリッチ出力からリーン出力に変化するまでの時間であ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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の空燃比制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特開２００３−１２０３８１号公報には、多気筒内燃機関の複数の気筒群毎に設けた排気通路の途中にそれぞれ排気酸素濃度を検出する酸素センサを備え、その酸素センサの出力に基づいて各気筒群の空燃比フィードバック制御を行うようにした空燃比制御装置が開示されている。この装置は、各気筒群について空燃比フィードバック制御時に空燃比の学習制御を行うと共に、それぞれの学習結果が収束したことを条件として、何れかの気筒群の学習結果と当該気筒群の酸素センサ出力に基づく空燃比フィードバック制御を各気筒群について行うこととしている。
【０００３】
また、空燃比フィードバック制御における学習が収束した場合には、以降の学習を制限する技術が従来より知られている。この技術によれば、学習値が過敏に変動することを防止することができるので、制御空燃比中心を安定させることができる。このため、過剰な補正を確実に防止することができ、安定した空燃比フィードバック制御を行うことができる。
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−１２０３８１号公報
【特許文献２】特開２００７−１７０３４４号公報
【特許文献３】特開２００７−１６２６２６号公報
【特許文献４】特開平１０−２２０２６７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
学習が収束し、学習が制限された後に、例えば失火などの外乱が生ずることがある。その外乱の影響により、触媒の上流側に配置された空燃比センサの出力にずれが生ずる場合がある。そのような場合には、学習値を変化させることによって、空燃比センサ出力ずれの影響を補正することが望ましい。しかしながら、学習が制限されているために、学習値の追従性が遅くなる。このため、空燃比センサ出力ずれの影響を補正することができず、排気エミッションが悪化し易い。
【０００６】
本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、学習が収束したと判定されて学習が制限された後に外乱が生じた場合であっても排気エミッションの悪化を抑制す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。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
第１の発明は、上記の目的を達成するため、複数の気筒群を有し、それらの気筒群毎の空燃比フィードバック制御システムを備える内燃機関の空燃比制御装置であって、
前記各気筒群の前記空燃比フィードバック制御システムは、
排気通路と、
前記排気通路に配置された触媒と、
前記触媒の上流に配置されたメイン排気ガスセンサと、
前記触媒の下流に配置されたサブ排気ガスセンサと、
前記メイン排気ガスセンサの出力に基づいて、空燃比のメインフィードバック制御を行うメインフィードバック手段と、
前記サブ排気ガスセンサの出力に基づいてサブフィードバック補正値を算出する手段と、定常的な誤差成分を補正するための学習値を前記サブフィードバック補正値に基づいて算出する手段とを含むサブフィードバック学習手段と、
前記サブフィードバック学習手段による学習の収束を判定する収束判定手段と、
前記学習が収束したと判定された場合に、以降の学習を制限する学習制限手段と、
を有し、
前記各気筒群で前記学習が収束したと判定された場合に、前記サブ排気ガスセンサの出力に基づいて算出される所定の指標値を前記気筒群間で比較する比較手段と、
前記気筒群間での前記指標値の差が所定値を超える場合に、前記学習制限手段による制限を解除する制限解除手段と、
を備えることを特徴とする。
【０００８】
また、第２の発明は、第１の発明において、
前記指標値は、前記サブ排気ガスセンサの出力値とその制御目標値との偏差の積分値であることを特徴とする。
【０００９】
また、第３の発明は、第１の発明において、
前記指標値は、前記触媒が酸素飽和状態となった場合に前記サブ排気ガスセンサの出力がリーン出力からリッチ出力に変化するまでの時間、または、前記触媒が酸素欠乏状態となった場合に前記サブ排気ガスセンサの出力がリッチ出力からリーン出力に変化するまでの時間であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
第１の発明によれば、サブフィードバック制御の学習が収束した後において、学習値が要求値から乖離していると判定された場合には、学習の制限を解除することができる。これにより、学習の追従性を上げ、乖離している学習値を速やかに要求値に近づけることができる。このため、空燃比の制御ずれを迅速に補正することができ、排気エミッションの悪化を抑制することができる。
【００１１】
第２の発明によれば、サブ排気ガスセンサの出力値とその制御目標値との偏差の積分値を指標とすることにより、学習値が要求値から乖離しているかどうかを精度良く判定することができる。
【００１２】
第３の発明によれば、触媒が酸素飽和状態または酸素欠乏状態となった場合にサブ排気ガスセンサの出力が反転するまでの時間を指標とすることにより、学習値が要求値から乖離しているかどうかを精度良く判定することができる。また、サブフィードバック制御の実行中でなくても、学習値が要求値から乖離しているかどうかを判定することができるので、早期に判定を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
実施の形態１．
［システム構成の説明］
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図である。図１に示すように、本実施形態のシステムは、車両に動力源として搭載される内燃機関１０と、この内燃機関１０を制御するＥＣＵ(Electronic Control Unit)５０とを備えている。本実施形態の内燃機関１０は、第１バンク１１と第２バンク１２とを有しており、各バンクは３個の気筒で構成されている。すなわち、この内燃機関１０は、Ｖ型６気筒である。
【００１４】
本実施形態では、第１バンク１１および第２バンク１２の各々に対して、空燃比フィードバック制御システムが個別に設けられている。図１に示すように、第１バンク１１および第２バンク１２の各々の空燃比フィードバック制御システムは、当該バンクを構成する気筒の排気ガスを集合させる排気マニホールド１４と、集合された排気ガスが流れる排気通路１６と、排気通路１６の途中に設けられた触媒１８と、触媒１８の上流側に配置されたメイン空燃比センサ２０と、触媒１８の下流側に配置されたサブ酸素センサ２２とを有している。
【００１５】
触媒１８は、流入する排気ガスの空燃比が理論空燃比近傍である場合にＨＣ，ＣＯ，ＮＯｘを良好に浄化可能な三元触媒としての機能を有している。メイン空燃比センサ２０は、排気ガスの空燃比に対してほぼリニアな出力を発するセンサである。サブ酸素センサ２２は、排気ガスが理論空燃比に対してリッチであるか、或いはリーンであるかに応じて急変する出力を発するセンサである。
【００１６】
以下の説明では、第１バンク１１の空燃比フィードバック制御システムを第１系統と呼び、第２バンク１２の空燃比フィードバック制御システムを第２系統と呼ぶことにする。
【００１７】
図１では省略しているが、内燃機関１０の各気筒には、吸気通路が接続されている。そして、第１バンク１１および第２バンク１２には、それぞれ、燃料噴射装置２４が設けられている。
【００１８】
上述したメイン空燃比センサ２０、サブ酸素センサ２２、燃料噴射装置２４は、ＥＣＵ５０に電気的に接続されている。本実施形態では、ＥＣＵ５０は、第１系統と第２系統とに共用になっている。また、図１では省略しているが、ＥＣＵ５０には、点火装置や、吸入空気量を調節するスロットル弁、吸入空気量を検出するエアフローメータ、アクセルペダル位置を検出するアクセルポジションセンサ、クランク軸の回転角を検出するクランク角センサなど、エンジン制御に通常用いられる各種のセンサおよびアクチュエータが更に接続されている。
【００１９】
（空燃比フィードバック制御）
第１系統および第２系統の空燃比フィードバック制御システムは、それぞれ、以下に説明するような空燃比フィードバック制御を実行する。本実施形態の空燃比フィードバック制御は、メイン空燃比センサ２０の出力を基礎とするメインフィードバック制御と、サブ酸素センサ２２の出力を基礎とするサブフィードバック制御とを組み合わせて構成される。ＥＣＵ５０は、メイン空燃比センサ２０の出力evafbseと、サブ酸素センサ２２の出力とに基づいて次式で表される補正後A/F出力evabyfを算出し、その補正後A/F出力evabyfが目標空燃比に対応する値となるように燃料噴射量を制御する処理を実行する。
【００２０】
evabyf＝evafbse＋evafsfb＋evafsfbg    ・・・（１）
上記（１）式中、右辺第１項の「evafbse」は、メイン空燃比センサ２０の出力電圧である。また、右辺第２項の「evafsfb」は、サブ酸素センサ２２の出力に基づいて算出されるサブフィードバック補正値である。そして、右辺第３項の「evafsfbg」は、学習値である。
【００２１】
本実施形態では、上記（１）式に従って補正後A/F出力evabyfが算出され、更に、その補正後A/F出力evabyfを、目標空燃比相当の値に近づけるためのメインフィードバック制御が実行される。このメインフィードバック制御では、具体的には、補正後A/F出力evabyfを空燃比に換算する処理、その結果得られた空燃比と目標空燃比との偏差ΔA/Fを算出する処理、および、その偏差ΔA/Fを所定のゲインで燃料噴射量の補正に反映させる処理が実行される。
【００２２】
メイン空燃比センサ２０が理想的な特性を示す場合は、その出力evafbseと、触媒１８の上流における空燃比（以下「触媒前空燃比」と称す）とが一義的な関係を示す。そして、この場合には、メイン空燃比センサ２０の出力evafbseが理論空燃比相当の値となるようにメインフィードバックを実行すれば、触媒１８に流れ込む排気ガスは、理論空燃比近傍の空燃比を有するものとなり、触媒１８の下流には、浄化された排気ガスだけが流出することとなる。
【００２３】
しかしながら、現実には、メイン空燃比センサ２０および信号伝送系の個体差や経年変化、或いは内燃機関１０の運転状態の変化等が原因となって、メイン空燃比センサ２０は必ずしも理想的な出力特性を発揮するものではない。このため、メインフィードバック制御が実行されている状況下でも、触媒１８の下流にリッチ或いはリーンな排気ガスが吹き抜けてくる場合がある。サブ酸素センサ２２によれば、このような事態を正確に検出することが可能である。よって、触媒１８の下流にリッチな排気ガスが吹き抜けてきたことがサブ酸素センサ２２により検出された場合は、触媒前空燃比が全体としてリッチ側にシフトしていると判断できる。そして、この場合は、燃料噴射量が現状よりも少なく算出されるようにメイン空燃比センサ２０の出力evafbseを補正すれば、メインフィードバックの結果として得られる触媒前空燃比を理論空燃比に近づけることが可能である。
【００２４】
一方、触媒１８の下流にリーンな排気ガスが吹き抜けてきたことがサブ酸素センサ２２により検出された場合は、触媒前空燃比が全体としてリーン側にシフトしていると判断できる。そして、この場合は、燃料噴射量が現状よりも多く算出されるようにメイン空燃比センサ２０の出力evafbseを補正すれば、メインフィードバックの結果として得られる触媒前空燃比を理論空燃比に近づけることが可能である。上記（１）式に含まれるサブフィードバック補正値evafsfbは、このような機能を実現するための補正値である。すなわち、サブフィードバック制御は、メインフィードバック制御を補完する機能を有するものである。
【００２５】
ＥＣＵ５０は、具体的には、サブ酸素センサ２２の出力と、その目標値（理論空燃比相当の出力値）との偏差に、所定の演算を施すことにより、サブフィードバック補正値evafsfbを算出する。より具体的には、本実施形態では、ＰＩＤ制御によりサブフィードバック補正値evafsfbを算出するものとする。すなわち、サブフィードバック補正値evafsfbは、サブ酸素センサ２２の出力とその目標値との偏差に基づく比例項、積分項、および微分項の和として算出される。
【００２６】
サブフィードバック補正値evafsfbに含まれる積分項の成分は、メインフィードバックに定常的に内在している誤差として把握することができる。上記（１）式における学習値evafsfbgは、サブフィードバック補正値evafsfbからその積分項成分を所定の更新タイミングで移し替えることにより、算出される値である。
【００２７】
このような処理によれば、メインフィードバック制御に定常的に内在する誤差成分を学習値evafsfbgに吸収させ、メインフィードバック制御に内包される誤差成分の変動分だけをサブフィードバック補正値evafsfbに吸収させることができる。そして、学習が進むと、学習値evafsfbgは、上記の定常的な誤差成分を適正に反映した値に収束していき、安定した値をとるようになる。
【００２８】
このような学習値evafsfbgは、ＥＣＵ５０が備えるスタンバイＲＡＭに記憶される。スタンバイＲＡＭは、イグニッションスイッチのオフ時にも給電が継続されて記憶情報が保持されるメモリである。学習が収束している場合には、スタンバイＲＡＭに記憶された学習値evafsfbgを用いることにより、定常的な誤差成分を直ちに補正することができる。このため、内燃機関１０の始動後や、空燃比フィードバック制御の再開後において、空燃比を目標空燃比に速やかに近づけることができる。
【００２９】
学習の収束は、以下の学習収束判定条件１〜３のいずれかにより判定することができる。
（学習収束判定条件１）
図２は、学習収束判定条件を説明するための図である。図２（Ａ）はサブ酸素センサ２２の出力の波形を表している。
【００３０】
学習値evafsfbgが初期化された場合には、定常的に内在する誤差成分を十分に補正することができないため、以後しばらくの間は、触媒前空燃比がリーン、リッチの何れかに偏った状態が継続する。その間、サブ酸素センサ２２の出力は、リーン出力、リッチ出力の何れか一方に偏る。図２（Ａ）に示す例では、時刻ｔ１より前で、サブ酸素センサ２２の出力がリーン出力に偏っている。
【００３１】
図２（Ａ）の時刻ｔ１前の状態において、メインおよびサブのフィードバック制御により燃料噴射量が増量方向に補正されていくと、やがて、触媒前空燃比が理論空燃比よりリッチとなる。触媒１８にリッチな排気ガスが流入すると、触媒１８に吸蔵されていた酸素が消費されていく。触媒１８の酸素が枯渇すると、触媒１８の下流にリッチな排気ガスが流れ出す。その結果、サブ酸素センサ２２の出力がリーンからリッチへと反転する（時刻ｔ１）。
【００３２】
時刻ｔ１からは、メインおよびサブのフィードバック制御により燃料噴射量が減量方向に補正されていく。やがて、触媒前空燃比は、理論空燃比よりリーンとなる。触媒１８にリーンな排気ガスが流入すると、触媒１８に酸素が吸蔵されていく。触媒１８に酸素が飽和すると、触媒１８の下流にリーンな排気ガスが流れ出す。その結果、サブ酸素センサ２２の出力がリッチからリーンへと反転する（時刻ｔ２）。
【００３３】
以降、サブ酸素センサ２２の出力は、リッチ出力とリーン出力との間で反転を繰り返していく（時刻ｔ３、ｔ４、ｔ５・・・）。これにより、学習値evafsfbgは適正な値に近づいていき、やがて収束する。よって、適当な判定回数を予め設定し、サブ酸素センサ２２の出力反転回数がその判定回数に到達したことが確認された場合に、学習が収束したものと判定することができる。このような判定条件が学習収束判定条件１である。
【００３４】
（学習収束判定条件２）
図２（Ｂ）はサブ酸素センサ２２の出力とその目標値との偏差の積分値（以下「偏差積分値」と称する）の波形を表している。サブ酸素センサ２２の出力の目標値は、理論空燃比に相当する出力とされる。上記偏差積分値は、例えばローパスフィルタなどによるなまし処理（平滑化処理）が施されたなまし値を用いても良い。以下の説明では、なまし値を用いる場合も含めて単に「偏差積分値」と称する。
【００３５】
図２（Ｂ）に示すように、サブ酸素センサ２２の偏差積分値は、学習が進むに従って、ある幅を持った範囲内の値に収束していく。よって、適当な判定範囲および判定時間を予め設定し、サブ酸素センサ２２の偏差積分値が上記判定範囲内にある状態が上記判定時間だけ継続したことが確認された場合に、学習が収束したものと判定することができる。このような判定条件が学習収束判定条件２である。
【００３６】
（学習収束判定条件３）
図３は、学習収束判定条件３を説明するための図である。ここで、図３（Ａ）は、図２（Ａ）と同様の、サブ酸素センサ２２の出力の波形を表している。そして、図３（Ｂ）中の実線はサブフィードバック補正値evafsfb中の積分項成分の変化を表し、図３（Ｃ）は学習値evafsfbgの変化を表している。
【００３７】
図３（Ｂ）および（Ｃ）に示すように、ＥＣＵ５０は、所定の更新周期でサブフィードバック補正値evafsfb中の積分項成分を学習値evafsfbgへ移し替えることにより、学習値evafsfbgを更新していく。なお、図３（Ｂ）中の破線は、学習値evafsfbgへの移し替えを行わなかったとした場合のサブフィードバック補正値evafsfbの積分項成分の波形を表している。
【００３８】
ＥＣＵ５０は、更に、学習値evafsfbgの更新量を所定の積算時間に渡って積算した値（以下「学習値更新量積算値」と称する）を逐次計算している。図３（Ｄ）は、この学習値更新量積算値の変化を表している。図３（Ｄ）は、学習値更新量積算値が過去３回分の更新量の和として算出されるように、積算時間の長さを設定した場合の例である。
【００３９】
学習値evafsfbgが適正な値に収束していき、その変動が少なくなると、図３（Ｄ）に示すように、学習値更新量積算値は０付近の値に収束していく。よって、適当な積分時間と、０付近の適当な判定範囲とを予め設定し、上記積分時間に渡る学習値更新量積算値が上記判定範囲内に到達したことが確認された場合に、学習が収束したものと判定することができる。このような判定条件が学習収束判定条件３である。
【００４０】
ＥＣＵ５０は、以上説明した学習収束判定条件１〜３の少なくとも一つを用いて、学習が収束したかどうかを、第１バンク１１および第２バンク１２のそれぞれについて判定する。そして、ＥＣＵ５０は、第１バンク１１および第２バンク１２のそれぞれに対し、学習が収束したと判定された場合には、以降の学習を制限する処理を実行する。
【００４１】
学習を制限する具体的な処理としては、例えば、サブフィードバック補正値evafsfbの算出に用いるサブフィードバックゲインを学習収束前より小さい値に変更する処理が挙げられる。学習の収束後に学習を制限することにより、学習値が過敏に変動することが防止されるので、制御空燃比中心を安定させることができる。よって、補正が過剰に行われることを確実に防止することができ、安定した空燃比フィードバック制御を行うことができる。
【００４２】
しかしながら、学習が収束して学習が制限された後に、何れかの気筒で点火プラグが異状となり、失火が発生したような場合には、空燃比の制御性が悪化することがある。失火が発生すると、排気ガス中にＨ２が多く生成される。メイン空燃比センサ２０は、排気ガス中のＨ２が多くなると、その出力が実際の空燃比よりもリッチ方向にずれるという特性がある。メイン空燃比センサ２０の出力がリッチ方向にずれると、メインフィードバック制御は、空燃比をリーン方向に変化させようとする。その結果、実際の空燃比は、目標空燃比よりもリーン側にずれ易くなる。このようなことから、失火が発生すると、空燃比が目標空燃比よりもリーン側にずれ易くなる。このため、排気エミッションが悪化し易い。
【００４３】
一方、サブ酸素センサ２２の出力は、失火の影響を受けにくい。失火の発生によってＨ２が増加した場合であっても、そのＨ２は触媒１８での反応によって消失するため、サブ酸素センサ２２にはほとんど到達しないからである。このため、失火が発生した場合であっても、サブフィードバック制御による学習は正常な方向に作用する。従って、空燃比が目標空燃比よりもリーン側にずれた場合に、学習値evafsfbgは、空燃比を目標空燃比に戻す方向の値に変化していく。しかしながら、学習の収束後は学習が制限されているため、学習値evafsfbgの追従性が遅い。このため、学習値evafsfbgは、空燃比を目標空燃比近傍に戻すために必要とされる要求値（以下、単に「要求値」と称する）から乖離した値をとり続ける。その結果、空燃比が目標空燃比よりもリーン側にずれた状態を十分に補正することはできない。
【００４４】
同様の事態は、メイン空燃比センサ２０に異常が生じた場合や、一部の気筒で燃料過多が生じた場合などにも起こる。すなわち、メイン空燃比センサ２０の素子にクラックが生じ、そのクラックから排気ガスが大気室へ混入したような場合には、メイン空燃比センサ２０の出力が正常時と比べてオフセットしてしまう。このため、メインフィードバック制御の制御ずれが生じ、学習値evafsfbgが要求値から乖離する。また、一部の気筒において、燃料インジェクタの特性変化等によって燃料過多が生ずると、失火時と同様に、排気ガス中にＨ２が多く生成される。このため、失火時と同様にして、メインフィードバック制御の制御ずれが生じ、学習値evafsfbgが要求値から乖離する。
【００４５】
上述した失火や、メイン空燃比センサ２０の異常、燃料過多などの外乱により、学習値evafsfbgが要求値から乖離した場合には、学習の制限を解除することが望ましい。学習の制限を解除すれば、追従性が速くなるので、学習値evafsfbgを要求値に速やかに近づけることができる。このため、目標空燃比と実際の空燃比とのずれを迅速に補正することができる。
【００４６】
第１系統および第２系統の何れにおいても学習値evafsfbgが要求値に一致している場合には、第１系統および第２系統の何れにおいても、空燃比は目標空燃比の近傍に良好に制御される。このような場合には、第１系統のサブ酸素センサ２２の出力と、第２系統のサブ酸素センサ２２の出力とは、リッチ出力とリーン出力との間で、ほぼ同様に反転を繰り返す。その結果、第１系統のサブ酸素センサ２２の出力の偏差積分値と、第２系統のサブ酸素センサ２２の出力の偏差積分値とは、ほぼ同じ値に収束する。
【００４７】
これに対し、第１系統および第２系統の少なくとも一方において、学習値evafsfbgが要求値から乖離している場合には、その系統の空燃比が目標空燃比からずれるので、サブ酸素センサ２２の出力はリッチまたはリーンに偏る。このような場合には、第１系統のサブ酸素センサ２２の出力の偏差積分値と、第２系統のサブ酸素センサ２２の出力の偏差積分値とは、同じ値には収束しなくなる。
【００４８】
従って、第１系統のサブ酸素センサ２２の出力の偏差積分値と、第２系統のサブ酸素センサ２２の出力の偏差積分値とを比較すれば、少なくとも一方の系統の学習値evafsfbgが要求値から乖離しているかどうかを精度良く判定することが可能である。そこで、本実施形態では、このような方法によって学習値evafsfbgが要求値から乖離しているかどうかを判定し、乖離があると判定された場合には、両系統の空燃比フィードバック制御システムにおける学習の制限を解除することとした。学習の制限を解除することにより、学習値evafsfbgの追従性が向上するので、乖離している学習値evafsfbgを要求値に速やかに近づけることができる。よって、実際の空燃比と目標空燃比とのずれを迅速に解消することができるので、排気エミッションの悪化を確実に抑制することができる。
【００４９】
［実施の形態１における具体的処理］
図４は、上記の機能を実現するために本実施形態においてＥＣＵ５０が実行するルーチンのフローチャートである。図４に示すルーチンによれば、まず、第１系統および第２系統の双方の空燃比フィードバック制御システムにおいて、サブフィードバック制御の学習が収束しており、且つ、サブフィードバック制御が実行中であるかどうかが判別される（ステップ１００）。具体的には、両系統の学習の収束を表す学習完了フラグXSFBGENDがオンになっており、且つ、両系統のサブフィードバック制御が実行中であることを表すフラグXSFBがオンになっているかどうかが確認される。
【００５０】
両系統のサブフィードバック制御の学習が収束していない場合には、以下の処理を実行する必要はない。また、本実施形態では、両系統のサブ酸素センサ２２の出力の偏差積分値を比較することによって、学習値evafsfbgと要求値との乖離を判定する。このため、判定の前提として、両系統のサブフィードバック制御が実行中であることが条件となる。従って、上記ステップ１００で、上記二つの条件の一方または両方が成立していない場合には、本ルーチンの処理がそのまま終了される。
【００５１】
一方、上記ステップ１００で、上記二つの条件が何れも満足されている場合には、次に、第１系統のサブ酸素センサ２２の出力の偏差積分値SUMVO1と、第２系統のサブ酸素センサ２２の出力の偏差積分値SUMVO2とが読み込まれ、両者の差の絶対値が所定値α以上であるか否かが判別される（ステップ１０２）。
【００５２】
上記ステップ１０２で、両系統のサブ酸素センサ２２の偏差積分値の差が所定値αより小さい場合には、何れの系統においても、学習値evafsfbgは要求値から乖離していないと判断できる。この場合には、何れの系統においても、良好な空燃比フィードバック制御が実行されていると判断できるので、再学習の必要はない。そこで、この場合には、本ルーチンの処理がそのまま終了される。
【００５３】
一方、上記ステップ１０２で、両系統のサブ酸素センサ２２の偏差積分値の差が所定値α以上である場合には、少なくとも一方の系統において、学習値evafsfbgが要求値から乖離していると判断できる。この場合には、再学習を実行させるべく、学習完了フラグXSFBGENDがオフされる（ステップ１０４）。学習完了フラグXSFBGENDがオフされると、両系統において学習が収束していないものとみなされるので、両系統において学習の制限が解除される。これにより、学習値evafsfbgの追従性が向上するので、乖離している学習値evafsfbgを要求値に速やかに近づけることができる。よって、空燃比の偏りを修正し、空燃比を目標空燃比の近傍に制御することができる。その結果、排気エミッションの悪化を回避することができる。
【００５４】
なお、本実施形態では、両系統のサブ酸素センサ２２の出力の偏差積分値を比較することによって学習値evafsfbgが要求値から乖離しているかどうかを判定しているが、両系統のサブフィードバック制御の状態を示す指標値であれば、他の値を比較することによって判定してもよい。例えば、両系統の学習値evafsfbgを比較して、要求値からの乖離を判定してもよい。
【００５５】
また、本実施形態では、内燃機関１０がＶ型６気筒であるものとして説明したが、本発明における内燃機関の気筒数および気筒配置はこれに限定されるものではなく、個別に空燃比フィードバック制御を行う複数の気筒群を備えるものであればよい。
【００５６】
上述した実施の形態１においては、第１バンク１１および第２バンク１２が前記第１の発明における「気筒群」に、メイン空燃比センサ２０が前記第１の発明における「メイン排気ガスセンサ」に、サブ酸素センサ２２が前記第１の発明における「サブ排気ガスセンサ」に、サブ酸素センサ２２の出力の偏差積分値が前記第１の発明における「所定の指標値」に、それぞれ相当している。また、ＥＣＵ５０が、メイン空燃比センサ２０の出力に基づいてメインフィードバック制御を行うことにより前記第１の発明における「メインフィードバック手段」が、サブ酸素センサ２２の出力に基づいてサブフィードバック補正値evafsfbおよび学習値evafsfbgを算出することにより前記第１の発明における「サブフィードバック学習手段」が、上記学習収束条件１〜３の何れかに従って学習の収束を判定することにより前記第１の発明における「収束判定手段」が、学習が収束したと判定された場合にサブフィードバックゲインを学習収束前より小さい値に変更する処理を実行することにより前記第１の発明における「学習制限手段」が、上記ステップ１０２の処理を実行することにより前記第１の発明における「比較手段」が、上記ステップ１０４の処理を実行することにより前記第１の発明における「制限解除手段」が、それぞれ実現されている。
【００５７】
実施の形態２．
次に、図５乃至図７を参照して、本発明の実施の形態２について説明するが、上述した実施の形態１との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を簡略化または省略する。
【００５８】
本実施形態は、学習値evafsfbgが要求値から乖離しているかどうかの判定方法が異なること以外は、前述した実施の形態１と同様である。図５および図６は、内燃機関１０の始動時からの第１系統および第２系統のサブ酸素センサ２２の出力の変化を示す図である。
【００５９】
内燃機関１０の始動時、第１系統および第２系統の触媒１８は、何れも、酸素飽和状態になっている。始動後、しばらくの間は、触媒１８に吸蔵されている酸素が放出されることにより、サブ酸素センサ２２の出力はリーン出力に維持される。そして、触媒１８に吸蔵された酸素が消費されていき、酸素欠乏状態になると、サブ酸素センサ２２の出力はリッチ出力に反転する。以後、サブ酸素センサ２２の出力はリッチ出力とリーン出力との間で反転を繰り返す。
【００６０】
第１系統および第２系統の双方において学習値evafsfbgが要求値にほぼ一致している場合には、何れの系統においても空燃比が目標空燃比の近傍に精度良く維持される。このため、始動後、第１系統および第２系統の触媒１８に吸蔵された酸素の量は、ほぼ同じペースで減少する。また、上述したように、始動時における第１系統および第２系統の触媒１８は何れも酸素飽和状態であるので、始動時に第１系統の触媒１８に吸蔵されている酸素の量と、第２系統の触媒１８に吸蔵されている酸素の量とは一致している。従って、始動後、第１系統の触媒１８の酸素が枯渇するまでの時間と、第２系統の触媒１８の酸素が枯渇するまでの時間とは、ほぼ等しくなる。よって、図５に示すように、始動後、第１系統のサブ酸素センサ２２の出力がリッチ出力に反転するまでの時間と、第２系統のサブ酸素センサ２２の出力がリッチ出力に反転するまでの時間とは、ほぼ等しくなる。
【００６１】
これに対し、第１系統および第２系統の少なくとも一方において学習値evafsfbgが要求値から乖離している場合には、目標空燃比からの空燃比のずれが大きくなる。このため、始動後、触媒１８に吸蔵された酸素の量が減少するペースは、第１系統と第２系統とで一致しなくなる。これにより、始動後、第１系統の触媒１８の酸素が枯渇するまでの時間と、第２系統の触媒１８の酸素が枯渇するまでの時間とは、一致しなくなる。従って、図６に示すように、始動後、第１系統のサブ酸素センサ２２の出力がリッチ出力に反転するまでの時間Ｔ１と、第２系統のサブ酸素センサ２２の出力がリッチ出力に反転するまでの時間Ｔ２との差が大きくなる。
【００６２】
このように、内燃機関１０の始動後、第１系統のサブ酸素センサ２２の出力がリッチ出力に反転するまでの時間Ｔ１と、第２系統のサブ酸素センサ２２の出力がリッチ出力に反転するまでの時間Ｔ２とを比較すれば、少なくとも一方の系統の学習値evafsfbgが要求値から乖離しているかどうかを精度良く判定することが可能である。そこで、本実施形態では、このような方法によって学習値evafsfbgが要求値から乖離しているかどうかを判定し、乖離があると判定された場合には、両系統の空燃比フィードバック制御システムにおける学習の制限を解除することとした。これにより、実施の形態１と同様の効果が得られる。
【００６３】
本実施形態では、更に、次のような利点もある。始動後、サブフィードバック制御の実行が開始されるまでには、しばらく時間がかかる場合がある。本実施形態では、サブフィードバック制御が実行されていないときであっても、学習値evafsfbgが要求値から乖離しているかどうかの判定が可能である。このため、本実施形態によれば、学習値evafsfbgが要求値から乖離しているかどうかの判定をより早期に行うことができるという利点がある。
【００６４】
［実施の形態２における具体的処理］
図７は、上記の機能を実現するために本実施形態においてＥＣＵ５０が実行するルーチンのフローチャートである。図７に示すルーチンによれば、まず、第１系統および第２系統の双方の空燃比フィードバック制御システムにおいて、サブフィードバック制御の学習が収束しているかどうかが判別される（ステップ１１０）。具体的には、両系統の学習の収束を表す学習完了フラグXSFBGENDがオンになっているかどうかが確認される。
【００６５】
上記ステップ１１０で、両系統のサブフィードバック制御の学習が収束していないと認められた場合には、以下の処理を実行する必要はない。そこで、この場合には、本ルーチンの処理がそのまま終了される。
【００６６】
本実施形態において、ＥＣＵ５０は、内燃機関１０の始動後、第１系統のサブ酸素センサ２２の出力がリッチ出力に反転するまでの時間Ｔ１と、第２系統のサブ酸素センサ２２の出力がリッチ出力に反転するまでの時間Ｔ２とをそれぞれ計時している。上記ステップ１１０で、両系統のサブフィードバック制御の学習が収束していると認められた場合には、それらの反転時間Ｔ１およびＴ２が読み込まれ、両者の差の絶対値が所定値β以上であるか否かが判別される（ステップ１１２）。
【００６７】
上記ステップ１１２で、両系統の反転時間Ｔ１，Ｔ２の差が所定値βより小さい場合には、何れの系統においても、学習値evafsfbgは要求値から乖離していないと判断できる。この場合には、何れの系統においても、良好な空燃比フィードバック制御が実行されていると判断できるので、再学習の必要はない。そこで、この場合には、本ルーチンの処理がそのまま終了される。
【００６８】
一方、上記ステップ１１２で、両系統の反転時間Ｔ１，Ｔ２の差が所定値β以上である場合には、少なくとも一方の系統において、学習値evafsfbgが要求値から乖離していると判断できる。この場合には、再学習を実行させるべく、学習完了フラグXSFBGENDがオフされる（ステップ１１４）。学習完了フラグXSFBGENDがオフされると、両系統において学習が収束していないものとみなされるので、両系統において学習の制限が解除される。その結果、学習値evafsfbgの追従性が向上するので、乖離している学習値evafsfbgを要求値に速やかに近づけることができる。よって、空燃比の偏りを修正し、空燃比を目標空燃比の近傍に制御することができるので、排気エミッションの悪化を回避することができる。
【００６９】
上述した実施の形態２においては、上記反転時間Ｔ１，Ｔ２が前記第１の発明における「所定の指標値」に相当している。
【００７０】
本実施形態では、内燃機関１０の始動後、両系統のサブ酸素センサ２２の出力がリッチ出力に反転するまでの時間に基づいて、学習値evafsfbgが要求値から乖離しているかどうかを判定することとしているが、このような時間以外であっても、両系統の触媒１８の酸素吸蔵状態が一致した時点からサブ酸素センサ２２の出力が反転するまでの時間に基づいて、同様の判定を行うことができる。
【００７１】
例えば、内燃機関１０の燃料カットが実行された場合には、両系統の触媒１８に燃料を含まない空気が流通するので、両触媒１８は共に酸素飽和状態となる。よって、燃料カットから復帰した後、両系統のサブ酸素センサ２２の出力がリーン出力からリッチ出力に反転するまでの時間に基づいて、学習値evafsfbgが要求値から乖離しているかどうかを同様に判定することができる。また、高負荷時等に燃料増量が実行された場合には、両系統の触媒１８にリッチ空燃比の排気ガスが流通するので、両触媒１８は共に酸素欠乏状態となる。よって、燃料増量の終了後、両系統のサブ酸素センサ２２の出力がリッチ出力からリーン出力に反転するまでの時間に基づいて、学習値evafsfbgが要求値から乖離しているかどうかを同様に判定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【図１】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図である。
【図２】学習収束判定条件を説明するための図である。
【図３】学習収束判定条件を説明するための図である。
【図４】本発明の実施の形態１において実行されるルーチンのフローチャートである。
【図５】内燃機関の始動時からの第１系統および第２系統のサブ酸素センサの出力の変化を示す図である。
【図６】内燃機関の始動時からの第１系統および第２系統のサブ酸素センサの出力の変化を示す図である。
【図７】本発明の実施の形態２において実行されるルーチンのフローチャートである。
【符号の説明】
【００７３】
１０  内燃機関
１１  第１バンク
１２  第２バンク
１４  排気マニホールド
１６  排気通路
１８  触媒
２０  メイン空燃比センサ
２２  サブ酸素センサ
２４  燃料噴射装置
５０  ＥＣＵ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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