(57)【要約】【課題】この発明は、内燃機関の空燃比制御装置に関し、メインフィードバック制御とサブフィードバック制御とを組み合わせて空燃比を制御しつつ、学習値の学習精度を向上させることを目的とする。【解決手段】触媒１４の前後にメイン空燃比センサ１６及びサブ酸素センサ１８を設ける。メイン空燃比センサ１６の出力に基づいてメインフィードバック制御を行う。サブ酸素センサの出力に基づいてサブフィードバック制御を行う。メインフィードバック制御による補正量をメイン学習値として学習する。メイン学習値は燃料噴射量に反映させる。メイン学習値の学習が完了するまではサブフィードバック制御が燃料噴射量に与える影響を抑える。【選択図】図１
2008232022.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排気通路に配置される触媒と、
前記触媒の上流に配置されるメイン排気ガスセンサと、
前記触媒の下流に配置される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とその目標値との差が小さくなるように、燃料噴射量にメインフィードバック補正を施す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とその目標値との差が小さくなるように、燃料噴射量にサブフィードバック補正を施すサブフィードバック手段と、
前記メインフィードバック補正による補正量をメイン学習値として学習するメイン学習手段と、
前記メイン学習値を燃料噴射量に反映させるメイン学習値反映手段と、
前記メイン学習値の学習完了を判定するメイン学習完了判定手段と、
前記メイン学習値の学習中は、通常時に比して、前記サブフィードバック補正が燃料噴射量に与える影響を抑えるサブ影響抑制手段と、
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】
前記サブ影響抑制手段は、
前記メイン学習値の学習中に、燃料噴射量のサブフィードバック補正を停止するサブフィードバック停止手段と、
前記メイン学習値の学習完了後に、燃料噴射量のサブフィードバック補正を開始させるサブフィードバック開始手段と、
を含む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】
前記サブ影響抑制手段は、前記メイン学習値の学習中に、サブフィードバック補正のフィードバックゲインを、通常値に比して小さな小ゲインに設定するサブ小ゲイン設定手段を含む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４】
前記サブフィードバック補正による補正量をサブ学習値として学習するサブ学習手段と、
前記サブ学習値を燃料噴射量に反映させるサブ学習値反映手段と、
前記メイン学習値の学習中は、前記サブ学習値の学習を禁止するサブ学習禁止手段と、
を備えることを特徴とする請求項３記載の内燃機関の空燃比制御装置。
【請求項５】
前記メイン学習値の学習中に、メインフィードバック補正のフィードバックゲインを、通常値に比して大きな大ゲインに設定するメイン大ゲイン設定手段を備えることを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項記載の内燃機関の空燃比制御装置。
【請求項６】
内燃機関の排気通路に配置される触媒と、
前記触媒の上流に配置されるメイン排気ガスセンサと、
前記触媒の下流に配置される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とその目標値との差が小さくなるように、燃料噴射量にメインフィードバック補正を施す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とその目標値との差が小さくなるように、燃料噴射量にサブフィードバック補正を施すサブフィードバック手段と、
前記サブフィードバック補正による補正量をサブ学習値として学習するサブ学習手段と、
前記サブ学習値を燃料噴射量に反映させるサブ学習値反映手段と、
前記サブ学習値の学習完了を判定するサブ学習完了判定手段と、
前記サブ学習値の学習中は、通常時に比して、前記メインフィードバック補正が燃料噴射量に与える影響を抑えるメイン影響抑制手段と、
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７】
前記メイン影響抑制手段は、
前記サブ学習値の学習中に、燃料噴射量のメインフィードバック補正を停止するメインフィードバック停止手段と、
前記サブ学習値の学習完了後に、燃料噴射量のメインフィードバック補正を開始させるメインフィードバック開始手段と、
を含むことを特徴とする請求項６記載の内燃機関の空燃比制御装置。
【請求項８】
前記メイン影響抑制手段は、前記サブ学習値の学習中に、メインフィードバック補正のフィードバックゲインを、通常値に比して小さな小ゲインに設定するメイン小ゲイン設定手段を含むことを特徴とする請求項６記載の内燃機関の空燃比制御装置。
【請求項９】
前記メインフィードバック補正による補正量をメイン学習値として学習するメイン学習手段と、
前記メイン学習値を燃料噴射量に反映させるメイン学習値反映手段と、
前記サブ学習値の学習中は、前記メイン学習値の学習を禁止するメイン学習禁止手段と、
を備えることを特徴とする請求項８記載の内燃機関の空燃比制御装置。
【請求項１０】
前記サブ学習値の学習中に、サブフィードバック補正のフィードバックゲインを、通常値に比して大きな大ゲインに設定するサブ大ゲイン設定手段を備えることを特徴とする請求項６乃至９の何れか１項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】
この発明は、内燃機関の空燃比制御装置に係り、特に、排気通路の触媒前後に配置された排気ガスセンサの出力に基づいて高精度な空燃比制御を行う内燃機関の空燃比制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば特開２００５−６１３５６号公報に開示されるように、内燃機関の空燃比を目標空燃比に制御するためのシステムが知られている。上記従来のシステムは、排気通路に配置される触媒の上流にメイン空燃比センサを備え、また、触媒の下流にサブ酸素センサを備えている。
【０００３】
メイン空燃比センサの出力は、触媒の上流における空燃比を目標空燃比に一致させるためのメインフィードバック制御に用いられる。また、サブ酸素センサは、触媒の下流における空燃比を目標空燃比に維持するためのサブフィードバック制御に用いられる。これらの制御を組み合わせて実行することによれば、内燃機関の運転状態の変動や、内燃機関の固体差或いは経時変化に関わらず、排気空燃比を極めて精度良く目標空燃比に制御することが可能である。
【０００４】
上記従来のシステムは、また、メインフィードバック制御に起因する補正量、及びサブフィードバック制御に起因する補正量を、それぞれ学習する機能を有している。学習された補正量（以下、「メイン学習値」、「サブ学習値」と称す）は、フィードバック制御に伴う補正量と同様に燃料噴射量に反映される。メイン学習値及びサブ学習値が燃料噴射量に反映されれば、メイン空燃比センサの出力と目標値のずれ、並びにサブ酸素センサの出力と目標値のずれは必然的に小さくなる。従って、メイン学習値及びサブ学習値の学習が進むに連れて、フィードバック制御が担うべき補正量は十分に小さな値となる。
【０００５】
メインフィードバック制御やサブフィードバック制御の実行に伴う補正量は、内燃機関の運転中に時々刻々と演算されるパラメータであり、内燃機関の停止後には保存されない。他方、メイン学習値及びサブ学習値は、内燃機関の停止後にも保存され、次回の始動直後から、補正値として利用することができる。このため、上記従来のシステムが実行するように、メイン学習値及びサブ学習値を学習して保存することとすれば、内燃機関の始動直後から、良好な空燃比制御精度を得ることが可能である。
【０００６】
【特許文献１】特開２００５−６１３５６号公報
【特許文献２】特開平６−２２９２９１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記従来のシステムは、内燃機関の始動後に、メイン学習値の学習と、サブ学習値の学習とを、同時に進行させる。すなわち、このシステムは、メインフィードバック制御とサブフィードバック制御を同時に実行しながら、メイン学習値の学習と、サブ学習値の学習とを同時に進行させる。
【０００８】
メインフィードバック制御とサブフィードバック制御とが同時に実行されていれば、燃料噴射量は、当然に、それら双方のフィードバック制御の影響をうけたものとなる。より具体的には、メイン空燃比センサの出力は、メインフィードバック制御とサブフィードバック制御の影響を共に受けた値となる。同様に、サブ酸素センサの出力も、メインフィードバック制御とサブフィードバック制御の影響を共に受けた値となる。
【０００９】
内燃機関において、良好な空燃比制御精度を得るためには、メイン学習値にはメインフィードバック制御が担うべき補正量が、また、サブ学習値にはサブフィードバック制御が担うべき補正量が、それぞれ正確に移し替えられていることが望ましい。しかしながら、上述した従来の学習手法では、メイン学習値にも、サブ学習値にも、それぞれ、メインフィードバック制御が担うべき補正量の一部と、サブフィードバック制御が担うべき補正量の一部とが重畳した状態で移し替えられることになる。この点、上述した従来のシステムは、学習値の精度に、未だ改良の余地を残すものであった。
【００１０】
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、メインフィードバック制御とサブフィードバック制御とを組み合わせて空燃比を制御するシステムにおいて、学習値の学習精度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。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
第１の発明は、上記の目的を達成するため、内燃機関の空燃比制御装置であって、
内燃機関の排気通路に配置される触媒と、
前記触媒の上流に配置されるメイン排気ガスセンサと、
前記触媒の下流に配置される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とその目標値との差が小さくなるように、燃料噴射量にメインフィードバック補正を施す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とその目標値との差が小さくなるように、燃料噴射量にサブフィードバック補正を施すサブフィードバック手段と、
前記メインフィードバック補正による補正量をメイン学習値として学習するメイン学習手段と、
前記メイン学習値を燃料噴射量に反映させるメイン学習値反映手段と、
前記メイン学習値の学習完了を判定するメイン学習完了判定手段と、
前記メイン学習値の学習中は、通常時に比して、前記サブフィードバック補正が燃料噴射量に与える影響を抑えるサブ影響抑制手段と、
を備えることを特徴とする。
【００１２】
また、第２の発明は、第１の発明において、前記サブ影響抑制手段は、
前記メイン学習値の学習中に、燃料噴射量のサブフィードバック補正を停止するサブフィードバック停止手段と、
前記メイン学習値の学習完了後に、燃料噴射量のサブフィードバック補正を開始させるサブフィードバック開始手段と、
を含むことを特徴とする。
【００１３】
また、第３の発明は、第１の発明において、
前記サブ影響抑制手段は、前記メイン学習値の学習中に、サブフィードバック補正のフィードバックゲインを、通常値に比して小さな小ゲインに設定するサブ小ゲイン設定手段を含むことを特徴とする。
【００１４】
また、第４の発明は、第３の発明において、
前記サブフィードバック補正による補正量をサブ学習値として学習するサブ学習手段と、
前記サブ学習値を燃料噴射量に反映させるサブ学習値反映手段と、
前記メイン学習値の学習中は、前記サブ学習値の学習を禁止するサブ学習禁止手段と、
を備えることを特徴とする。
【００１５】
また、第５の発明は、第１乃至第４の発明の何れかにおいて、前記メイン学習値の学習中に、メインフィードバック補正のフィードバックゲインを、通常値に比して大きな大ゲインに設定するメイン大ゲイン設定手段を備えることを特徴とする。
【００１６】
また、第６の発明は、内燃機関の空燃比制御装置であって、
内燃機関の排気通路に配置される触媒と、
前記触媒の上流に配置されるメイン排気ガスセンサと、
前記触媒の下流に配置される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とその目標値との差が小さくなるように、燃料噴射量にメインフィードバック補正を施す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とその目標値との差が小さくなるように、燃料噴射量にサブフィードバック補正を施すサブフィードバック手段と、
前記サブフィードバック補正による補正量をサブ学習値として学習するサブ学習手段と、
前記サブ学習値を燃料噴射量に反映させるサブ学習値反映手段と、
前記サブ学習値の学習完了を判定するサブ学習完了判定手段と、
前記サブ学習値の学習中は、通常時に比して、前記メインフィードバック補正が燃料噴射量に与える影響を抑えるメイン影響抑制手段と、
を備えることを特徴とする。
【００１７】
また、第７の発明は、第６の発明において、
前記メイン影響抑制手段は、
前記サブ学習値の学習中に、燃料噴射量のメインフィードバック補正を停止するメインフィードバック停止手段と、
前記サブ学習値の学習完了後に、燃料噴射量のメインフィードバック補正を開始させるメインフィードバック開始手段と、
を含むことを特徴とする。
【００１８】
また、第８の発明は、第６の発明において、前記メイン影響抑制手段は、前記サブ学習値の学習中に、メインフィードバック補正のフィードバックゲインを、通常値に比して小さな小ゲインに設定するメイン小ゲイン設定手段を含むことを特徴とする。
【００１９】
また、第９の発明は、第８の発明において、
前記メインフィードバック補正による補正量をメイン学習値として学習するメイン学習手段と、
前記メイン学習値を燃料噴射量に反映させるメイン学習値反映手段と、
前記サブ学習値の学習中は、前記メイン学習値の学習を禁止するメイン学習禁止手段と、
を備えることを特徴とする。
【００２０】
また、第１０の発明は、第６乃至第９の発明の何れかにおいて、前記サブ学習値の学習中に、サブフィードバック補正のフィードバックゲインを、通常値に比して大きな大ゲインに設定するサブ大ゲイン設定手段を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２１】
第１の発明によれば、メイン学習値の学習中は、通常時に比して、サブフィードバック補正が燃料噴射量に与える影響を抑えることができる。つまり、本発明によれば、燃料噴射量が、主としてメインフィードバック補正によって制御される状況下でメイン学習値の学習を進めることができる。この場合、サブフィードバック補正の影響が、メイン学習値に反映され難くなり、メイン学習値には、メインフィードバック制御が担うべき補正量が精度良く移し替えられる。
【００２２】
第２の発明によれば、メイン学習値の学習中はサブフィードバック補正を停止することができる。この場合、メイン学習値に、メインフィードバック制御が担うべき補正量だけを精度良く移し替えることができる。
【００２３】
第３の発明によれば、サブフィードバック補正のフィードバックゲインを小ゲインとすることにより、サブフィードバック補正が燃料噴射量に与える影響を抑えることができる。この手法によれば、メイン学習値に、主としてメインフィードバック補正の影響を反映させつつ、メイン学習値の学習中に、触媒の下流に未浄化のガスが吹き抜けるのを有効に回避することができる。
【００２４】
第４の発明によれば、メイン学習値の学習中は、サブ学習値の学習を禁止することができる。メイン学習値の学習中は、サブフィードバック補正の影響が抑えられているため、サブフィードバック補正の値に、サブフィードバック補正が担うべき補正量が正しく反映されていない。本発明によれば、このような状況下で、サブ学習値が不正確な値に学習されてしまうのを避けることができる。
【００２５】
第５の発明によれば、メイン学習値の学習が終わるまで、メインフィードバック補正のフィードバックゲインを高めることができる。メインフィードバック補正のフィードバックゲインが高まると、メインフィードバック補正に対する燃料噴射量の応答性が高まり、その結果、メイン学習値の学習速度が上昇する。このため、本発明によれば、メイン学習値の学習完了までの時間を短縮することができる。
【００２６】
第６の発明によれば、サブ学習値の学習中は、通常時に比して、メインフィードバック補正が燃料噴射量に与える影響を抑えることができる。つまり、本発明によれば、燃料噴射量が、主としてサブフィードバック補正によって制御される状況下でサブ学習値の学習を進めることができる。この場合、メインフィードバック補正の影響が、サブ学習値に反映され難くなり、サブ学習値には、サブフィードバック制御が担うべき補正量が精度良く移し替えられる。
【００２７】
第７の発明によれば、サブ学習値の学習中はメインフィードバック補正を停止することができる。この場合、サブ学習値に、サブフィードバック制御が担うべき補正量だけを精度良く移し替えることができる。
【００２８】
第８の発明によれば、メインフィードバック補正のフィードバックゲインを小ゲインとすることにより、メインフィードバック補正が燃料噴射量に与える影響を抑えることができる。この手法によれば、サブ学習値の学習中に、触媒に流れ込む排気ガスの空燃比が大きく目標値から外れるのを防ぎつつ、サブ学習値に、主としてサブフィードバック補正の影響を反映させることができる。
【００２９】
第９の発明によれば、サブ学習値の学習中は、メイン学習値の学習を禁止することができる。サブ学習値の学習中は、メインフィードバック補正の影響が抑えられているため、メインフィードバック補正の値に、メインフィードバック補正が担うべき補正量が正しく反映されていない。本発明によれば、このような状況下で、メイン学習値が不正確な値に学習されてしまうのを避けることができる。
【００３０】
第１０の発明によれば、サブ学習値の学習が終わるまで、サブフィードバック補正のフィードバックゲインを高めることができる。サブフィードバック補正のフィードバックゲインが高まると、サブフィードバック補正に対する燃料噴射量の応答性が高まり、その結果、サブ学習値の学習速度が上昇する。このため、本発明によれば、サブ学習値の学習完了までの時間を短縮することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
実施の形態１．
[実施の形態１の構成］
図１は、本発明の実施の形態１のシステムの構成を説明するためのブロック図である。図１に示すシステムは、内燃機関１０を備えている。内燃機関１０の排気通路１２には、排気ガスを浄化するための触媒１４が配置されている。触媒１４の上流には、メイン空燃比センサ１６が配置されている。また、触媒１４の下流には、サブ酸素センサ１８が配置されている。
【００３２】
メイン空燃比センサ１６は、内燃機関１０から排出される排気ガスの空燃比に応じた出力を発するセンサである。また、サブ酸素センサ１８は、触媒１４の下流に流出してくる排気ガスがリッチであるかリーンであるかに応じて出力を変化させるセンサである。
【００３３】
図１において、破線で囲んだブロックは、ECU(Electronic Control Unit)２０により実現されるブロックである。ECU２０は、CPU、ROM、RAMなどのコンピュータ要素と、種々のハードウェア回路とを含んでいる。
【００３４】
ECU２０の内部には、メインF/Bブロック２２及び目標A/Fフロック２４が形成される。目標A/Fブロック２４は、内燃機関１０から排出される排気ガスの目標空燃比に対応する信号を生成するブロックである。メインF/Bブロック２２には、上述したメイン空燃比センサ１６の出力と共に、目標A/Fブロック２４によって生成される信号とが供給される。メインF/Bブロック２２は、それら両者の差ΔA/Fに基づいてメインフィードバック基本補正値KMB＝f(ΔA/F)を算出する。更に、メインF/Bブロック２２は、その補正値KMBに、メインフィードバックゲインGMを掛け合わせることにより、メインフィードバック補正値KMを生成する。
【００３５】
ECU２０の内部には、また、サブF/Bブロック２６及び目標電圧フロック２８が形成される。目標電圧ブロック２８は、サブ酸素センサ１８の目標出力に対応する電圧を生成するブロックである。サブF/Bブロック２６には、上述したサブ酸素センサ１８の出力と共に、目標電圧ブロック２８によって生成される信号とが供給される。サブF/Bブロック２６は、それら両者の差ΔO2に基づいてサブフィードバック基本補正値KSB＝g(ΔO2)を算出する。更に、サブF/Bブロック２６は、その補正値KSBに、サブフィードバックゲインGSを掛け合わせることによりサブフィードバック補正値KSを生成する。
【００３６】
メインフィードバック補正値KM及びサブフィードバック補正値KSは、合成器３０において合成された後、補正器３２に供給される。メインフィードバック補正値KMには、メイン空燃比センサ１６の出力が反映されている。また、サブフィードバック補正値KSには、サブ酸素センサ１８の出力が反映されている。従って、補正器３２に供給される信号は、触媒１４の上流における空燃比と、触媒１４の下流における空燃比とが反映された値となる。
【００３７】
ECU２０の内部には、基本燃料噴射量ブロック３４と、エンジン負荷ブロック３６とが形成されている。エンジン負荷ブロック３６は、内燃機関１０の負荷KLや回転数NEに応じた信号を基本燃料噴射量ブロック３４に供給する。基本燃料噴射量ブロック３４は、それらの信号を受けて、内燃機関１０に指令するべき基本燃料噴射量TAUBを算出する。
【００３８】
補正器３２は、基本燃料噴射量ブロック３４によって算出された基本燃料噴射量TAUBを、合成器３０から供給される補正値で補正する。具体的には、メインフィードバック補正値KMとサブフィードバック補正値KSとの合成値が、空燃比のリッチ化を要求している場合には、補正器３２は、基本燃料噴射量TAUBに対して増量補正を施す。他方、上記の合成値が、空燃比のリーン化を要求している場合には、補正器３２は、基本燃料噴射量TAUBに対して減量補正を施す。その結果、内燃機関１０に対する燃料噴射量は、触媒１４の上下における空燃比が共に目標空燃比となるように調整される。
【００３９】
［メイン学習及びサブ学習］
本実施形態において、ECU２０は、メインフィードバック制御及びサブフィードバック制御を実行するにあたって、メインフィードバック補正値KM及びサブフィードバック補正値KSの学習を進める。すなわち、メインフィードバック補正値KM及びサブフィードバック補正値KSは、それぞれ、内燃機関１０の運転が継続されることにより、内燃機関１０の個体差や経時変化に応じた値に収束していく。
【００４０】
メインフィードバック補正値KMやサブフィードバック補正値KSが学習されずに、内燃機関１０の停止に伴ってリセットされるとすれば、内燃機関１０の始動時には、収束値から大きく外れた初期値を用いてメインフィードバック制御及びサブフィードバック制御が実行されることになる。その結果、メインフィードバック補正値KM及びサブフィードバック補正値KSが、適正な収束値に達するまで、比較的長い期間に渡って空燃比の制御精度が悪い事態が継続する。
【００４１】
そこで、本実施形態では、内燃機関１０の運転中に、メインフィードバック補正値KM及びサブフィードバック補正値KSを、それぞれメイン学習値及びサブ学習値に移し替えることとしている。メイン学習値及びサブ学習値は、内燃機関１０の停止時にも、リセットされることなく保存される。また、それらの学習値は、内燃機関１０の運転中には、メインフィードバック補正値KM及びサブフィードバック補正値KSと同様に、燃料噴射量に反映される。
【００４２】
このような手法によれば、内燃機関１０に重畳している定常的な個体差や経時変化の影響は、メイン学習値及びサブ学習値に吸収されることになる。この場合、メインフィードバック補正値KM及びサブフィードバック補正値KSは、結果的に、初期値（基準値）から大きく外れることなく収束値に達する。従って、内燃機関１０の始動後、安定したフィードバック制御が実現されるまでの時間が短縮され、内燃機関１０における空燃比制御精度が良好となる。従って、本実施形態のシステムによれば、内燃機関１０に対して優れたエミッション特性を与えることができる。
【００４３】
［メインF/B制御とサブF/B制御の干渉、及び本実施形態の特徴］
ところで、本実施形態のシステムは、上述した通り、メインフィードバック補正値KMとサブフィードバック補正値KSの合成値で、基本燃料噴射量TAUBを補正することとしている。この場合、補正後の燃料噴射量TAUは、メインフィードバック補正値KMの影響と、サブフィードバック補正値KSの影響を、共に受けたものとなる。
【００４４】
メイン学習値は、本来、その値が燃料噴射量TAUに反映されることにより、触媒１４の上流における空燃比が目標空燃比に一致する値に学習されることが望ましい。しかしながら、メインフィードバック制御とサブフィードバック制御とが同時に実行されている状況下では、メインフィードバック補正値KMとサブフィードバック補正値KSの合成値が燃料噴射量TAUに反映されることにより、空燃比が目標空燃比に制御されている。この場合、メインフィードバック補正値KMは、必ずしも、それ単体で触媒１４上流の空燃比を目標空燃比に一致させ得る値にはならない。従って、そのメインフィードバック補正値KMをメイン学習値に移し替えることにより、学習を進めても、必ずしも上記の要求を満たすメイン学習値は得られない。
【００４５】
同様の事情はサブ学習値にも当てはまる。このため、本実施形態のシステムでは、単純に、メインフィードバック制御とサブフィードバック制御を組み合わせて実行しながらメイン学習値とサブ学習値を同時に学習させることによっては、それらを適正な値に学習させることが難しい。
【００４６】
そこで、本実施形態では、メイン学習値については、サブフィードバック制御が燃料噴射量に与える影響を抑えたうえで学習を進行させる。また、サブ学習値については、メインフィードバック制御が燃料噴射量に与える影響を抑えたうえで学習を進行させる。このような手法によれば、メイン学習値には、メインフィードバック制御が担うべき補正量を正しく移し替えることができる。また、サブ学習値には、サブメインフィードバック制御が担うべき補正量を正しく移し替えることができる。このため、本実施形態のシステムによれば、メイン学習値及びサブ学習値を、それぞれ適切な値に収束させることができる。
【００４７】
［実施の形態１における具体的処理］
図２は、上記の機能を実現するためにECU２０が実行するルーチンのフローチャートである。図２に示すルーチンでは、先ず、メインF/B制御の実行条件が成立しているか否かが判断される（ステップ１００）。ここでは、具体的には、メイン空燃比センサ１６が活性しているか、等の条件判定がなされる。
【００４８】
ステップ１００の判定が否定された場合は、そのまま今回のルーチンが終了される。一方、この判定が肯定された場合は、次に、メイン空燃比センサ１６の出力が検出される（ステップ１０２）。
【００４９】
次いで、上記の出力A/Fと、目標空燃比A/Ftとの差ΔA/Fが算出される（ステップ１０４）。更に、その差ΔA/Fに基づいて、メインフィードバック基本補正値KMB＝f(ΔA/F)が算出される（ステップ１０６）。メインフィードバック基本補正値KMBは、ΔA/Fを消滅させるための値である（例えば、ΔA/Fの、比例項、積分項及び微分項の和）。ECU２０は、KMBを算出するための規則fを記憶しており、ここでは、その規則fに従ってKMBが算出される。
【００５０】
次に、メイン学習値の学習完了履歴が記録されているか否かが判断される（ステップ１０８）。内燃機関１０の始動直後は、初期化処理によりこの履歴がリセットされている。この場合、本ステップ１０８の条件が不成立であると判断される。
【００５１】
メイン学習値の学習完了が認められなかった場合は、次に、メインフィードバック制御のゲインが、通常ゲインGMNに設定される（ステップ１１０）。
【００５２】
次いで、その通常ゲインGMNを用いて、メインフィードバック制御が実行される（ステップ１１２）。具体的には、ここでは、先ず、上述したメインフィードバック基本補正値KMBに通常ゲインGMNを掛け合わせることにより、メインフィードバック補正値KM＝KMB×GMNが算出される。次いで、メインフィードバック補正値KMを燃料噴射量TAUに反映させるための処理が実行される。
【００５３】
上記の処理に続いて、今回の処理サイクルで用いられたメインフィードバック補正値KMに基づいて、メイン学習値の学習が進められる（ステップ１１４）。具体的には、メイン学習値が、メインフィードバック補正値KMの平滑値に近づくように学習される。メイン学習値は、上述した通り、メインフィードバック補正値KMと同様に、燃料噴射量TAUに反映される。従って、メイン学習値が、メインフィードバック補正値KMの平滑値に近づくと、メインフィードバック補正値KMによって行われていた補正が、メイン学習値によって実現される状態となる。その結果、メインフィードバック補正値KMが担うべき補正量が小さくなり、その値KMは（厳密には、KMの平滑値が）十分に小さな値に収束する。
【００５４】
図２に示すルーチンでは、次に、今回の処理サイクルで算出されたメイン学習値が、十分に収束しているかが判断される（ステップ１１６）。本実施形態では、この条件が成立が認められた時点でメイン学習値の学習が完了したと判断される。但し、メイン学習値の学習は、学習完了が判定された後も継続して行われる。本明細書では、明確化のため、学習完了が判定されるまでの学習値の更新を「学習」と称し、学習完了が判定された後を更新は、そのまま「更新」と称して両者を区別するものとする。
【００５５】
上記ステップ１１６で、メイン学習値が、前回のサイクル時から今回のサイクル時にかけて判定値より大きく変化していたら、収束の判定が否定される。この場合は、ステップ１２０の処理がジャンプされ、次に、メイン学習値の学習完了履歴が存在しているか否かが判断される（ステップ１１８）。
【００５６】
内燃機関１０の始動直後は、学習完了履歴がリセットされているため、上記ステップ１１８の条件が成立しない。この場合は、以後、サブフィードバック制御のための処理が行われることなく、速やかに今回の処理サイクルが終了される。メイン学習値の学習が完了するまでは、以上の処理が繰り返されることにより、通常ゲインGMNによるメインフィードバック制御のみにより、燃料噴射量TAUの制御が行われる。
【００５７】
燃料噴射量TAUがメインフィードバック制御のみで制御されていれば、メインフィードバック補正値KMに、サブフィードバックの影響が及ぶ余地がない。このため、上記の処理によれば、メイン学習値を、サブフィードバック制御の影響を受けない値に収束させることができる。換言すると、上記の処理によれば、メイン学習値に、メインフィードバック制御が担うべき補正値を、適切に移し替えることができる。
【００５８】
上記の処理が繰り返し実行されることにより、メイン学習値の学習が進められる。その結果、やがては、ステップ１１６において、メイン学習値が十分に収束したと判断される。この場合、ステップ１１６の処理に次いで、メイン学習値の完了履歴がセットされる（ステップ１２０）。
【００５９】
メイン学習値の完了履歴がセットされると、続くステップ１１８では、その履歴の存在が認められる。その結果、次に、サブF/B制御の実行条件が成立しているか否かが判断される（ステップ１２２）。ここで、サブF/B制御の実行条件が成立していない場合は、そのまま今回の処理サイクルが終了される。
【００６０】
他方、サブF/B制御の実行条件が成立していた場合は、以後、サブF/B制御のための処理が進められる。ここでは、先ず、サブ酸素センサ１８の出力が検出される（ステップ１２４）。
【００６１】
次いで、上記の出力O2と、目標空燃比O2tとの差ΔO2が算出される（ステップ１２６）。更に、その差ΔO2に基づいて、サブフィードバック基本補正値KSB＝g(ΔO2)が算出される（ステップ１２８）。サブフィードバック基本補正値KSBは、ΔO2を消滅させるための値である（例えば、ΔO2の、比例項、積分項及び微分項の和）。ECU２０は、KSBを算出するための規則gを記憶しており、ここでは、その規則fに従ってKSBが算出される。
【００６２】
次に、サブ学習値の学習完了履歴が記録されているか否かが判断される（ステップ１３０）。内燃機関１０の始動直後は、初期化処理によりこの履歴がリセットされている。この場合、本ステップ１３０の条件が不成立であると判断される。
【００６３】
サブ学習値の学習完了が認められなかった場合は、次に、サブフィードバック制御のゲインが、通常ゲインGSNに比して大きな大ゲインGSLに設定される（ステップ１３２）。
【００６４】
次いで、その大ゲインGSNを用いて、サブフィードバック制御が実行される（ステップ１３４）。具体的には、先ず、上述したサブフィードバック基本補正値KSBに大ゲインGSLを掛け合わせることにより、サブフィードバック補正値KS＝KSB×GSLが算出される。次いで、サブフィードバック補正値KSを燃料噴射量TAUに反映させるための処理が実行される。
【００６５】
上記の処理に続いて、今回の処理サイクルで用いられたサブフィードバック補正値KSに基づいて、サブ学習値の学習が進められる（ステップ１３６）。具体的には、サブ学習値が、サブフィードバック補正値KMの平滑値に近づくように学習される。サブ学習値は、上述した通り、サブフィードバック補正値KSと同様に、燃料噴射量TAUに反映される。従って、サブ学習値が、サブフィードバック補正値KSの平滑値に近づくと、サブフィードバック補正値KSによって行われていた補正が、メイン学習値によって実現される状態となる。その結果、サブフィードバック補正値KSが担うべき補正量が小さくなり、その値KSは（厳密には、KSの平滑値が）十分に小さな値に収束する。
【００６６】
図２に示すルーチンでは、次に、今回の処理サイクルで算出されたサブ学習値が、十分に収束しているかが判断される（ステップ１３８）。ここで、サブ学習値が、前回のサイクル時から今回のサイクル時にかけて判定値より大きく変化していたら、収束の判定が否定される。この場合は、ステップ１４４の処理がジャンプされ、以後速やかに今回の処理サイクルが終了される。
【００６７】
上記の処理に続いて図２に示すルーチンが再び起動された際には、ステップ１０８において、メイン学習値の学習完了履歴が存在すると判断される。その結果、ステップ１０８に続いて、サブ学習値の学習完了履歴が存在しているかが判断される（ステップ１４０）。
【００６８】
サブF/B制御が開始された直後は、サブ学習値の学習が完了していないと判断される。この場合、次に、メインフィードバック制御のゲインが、通常ゲインGMNに比して小さな小ゲインGMSに変更される（ステップ１４２）。以後、ステップ１１２では、小ゲインGMSによるメインフィードバック制御が実行される。また、ステップ１１４では、小ゲインGMSによるフィードバック補正値KMに基づいて、メイン学習値の学習が進められる。
【００６９】
サブ学習値の学習が完了するまでは、上記の処理が繰り返されることにより、大ゲインGSLでのサブフィードバック制御と、小ゲインGMSでのメインフィードバック制御とが実行される。サブフィードバック制御が、大ゲインGSLで行われると、ΔO2の影響が敏感に燃料噴射量TAUに反映されるため、サブ学習値が迅速に収束値まで変化する。また、メインフィードバック制御が小ゲインGMSで実行されると、メインフィードバック制御の影響が抑えられ、サブ学習値には、サブフィードバック制御が担うべき補正値が正しく移し替えられる。このため、上記の処理によれば、サブ学習値の学習を、短時間で適切に完了させることができる。
【００７０】
上記の処理が繰り返し実行されると、サブ学習値の学習が進み、やがては、ステップ１３８において、サブ学習値が十分に収束したと判断される。この場合、ステップ１３８の処理に次いで、サブ学習値の完了履歴がセットされる（ステップ１４４）。
【００７１】
サブ学習値の完了履歴がセットされた後、図２に示すルーチンが起動されると、ステップ１４０において、サブ学習値の学習完了履歴が存在すると判断される。その結果、ステップ１１０の処理により、メインフィードバック制御のゲインが通常ゲインGMNに戻される。同様に、以後の処理サイクルでは、ステップ１３０においても、サブ学習の学習完了履歴の存在が認められる。その結果、サブフィードバック制御のゲインも、通常ゲインGSNに変更される。このため、上記の処理によれば、メイン学習値及びサブ学習値の学習完了後は、通常の手法で、メインフィードバック制御とサブフィードバック制御とを、共存させることができる。
【００７２】
以上説明した通り、図２に示すルーチンによれば、メイン学習値には、メインフィードバック制御が担うべき補正値を移し替え、サブ学習値には、サブフィードバック制御が担うべき補正愛知を移し替えることができる。このため、本実施形態のシステムによれば、メインフィードバック制御とサブフィードバック制御を共存させる手法を用いつつ、メイン学習値及びサブ学習値を、それぞれ適正な値に収束させることができる。
【００７３】
ところで、上述した実施の形態１においては、サブ学習値の学習中は、ゲインを下げたうえでメインフィードバック制御の実行を維持することとしている。触媒１４の上流における空燃比を目標空燃比の近傍に維持するためには、このような手法を採ることが望ましいが、メインフィードバック制御を停止させ得る環境が整っている場合には、メインフィードバック制御を停止させたうえでサブ学習値の学習を進めることとしてもよい。この点は、以下に説明する実施の形態２においても同様である。
【００７４】
また、上述した実施の形態１においては、サブ学習値の学習を進める際に、サブフィードバック制御のゲインを大ゲインGSLに設定することとしているが、本発明はこれに限定されるものではない。すなわち、サブ学習値の学習は、メインフィードバックの影響を抑えたうえで、通常ゲインGSNを用いて実行することとしてもよい。この点は、以下に説明する実施の形態２においても同様である。
【００７５】
また、上述した実施の形態１においては、メイン学習値の学習を進める際に、メインフィードバック制御のゲインを通常ゲインGMNに設定することとしているが、本発明はこれに限定されるものではない。すなわち、メイン学習値の学習は、メインフィードバック制御のゲインを通常ゲインGMNに比して大きな大ゲインとしたうえで進めることとしてもよい。この点は、以下に説明する実施の形態２においても同様である。
【００７６】
また、上述した実施の形態１においては、サブ学習値の学習中においても、メイン学習値の更新を禁止しないこととしているが、本発明はこれに限定されるものではない。すなわち、サブ学習値の学習中は、メイン学習値が誤った値に更新されるのを防ぐため、その更新を禁止することとしてもよい。この点は、以下に説明する実施の形態２においても同様である。
【００７７】
実施の形態２．
［実施の形態２の特徴］
次に、図３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、ECU２０に、上記図２に示すルーチンに代えて、後述する図３に示すルーチンを実行させることにより実現することができる。
【００７８】
上述した実施の形態１では、メイン学習値の学習中は、サブフィードバック制御を停止させることとしている。メイン学習値にサブフィードバック制御の影響が及ぶのを防ぐ観点では、実施の形態１が用いる手法は効果的である。しかしながら、このような手法によると、メイン学習値の学習中に、触媒１４の下流における空燃比が、目標空燃比から外れやすくなる。
【００７９】
そこで、本実施形態では、メイン学習値の学習値においては、メインフィードバック制御と共に、ゲインを下げたうえでサブフィードバック制御を実行することとした。但し、この場合は、サブフィードバック補正値KSが、触媒１４の下流における空燃比を目標空燃比に一致させるための値に正確には一致しない。従って、このような状況下でサブ学習値の学習を進めると、サブ学習値が、不適切な値に学習される事態が生じ得る。このため、本実施形態では、メイン学習値の学習中は、サブ学習値の学習を禁止したうえで、ゲインを下げたサブフィードバック制御を実行することとした。
【００８０】
［実施の形態２における具体的処理］
図３は、本実施形態においてECU２０が実行するルーチンのフローチャートである。図３に示すルーチンは、ステップ１２０と並列にステップ１５０が挿入されている点、ステップ１３０，１３２及び１４６が削除されている点、並びにステップ１１８の位置がステップ１２０の直後からステップ１３４の直後に変更されている点を除いて、図２に示すルーチンと同様である。
【００８１】
ECU２０が図３に示すルーチンを実行する場合、ステップ１１６において、メイン学習値の収束が判定されるまでは、サブフィードバック制御のゲイン縮小が図られる（ステップ１５０）。以後、サブF/B制御の実行条件が成立している限り、縮小されたゲインによってサブフィードバック制御が実行される（ステップ１２２〜１３４参照）。
【００８２】
但し、メイン学習値の学習が完了するまでは、ステップ１１８の条件が不成立となり、ステップ１３６の処理、つまり、サブ学習値の学習処理は実行されない。このように、図３に示すルーチンによれば、メイン学習値の学習が完了するまでは、サブ学習値の学習を禁止しつつ、ゲインを縮小した状態でサブフィードバック制御を実行することができる。このため、本実施形態のシステムによれば、メイン学習値の学習中に、サブ学習値の誤学習を防止しながら、触媒下流における空燃比を精度良く目標空燃比の近傍に維持することができる。
【００８３】
本実施形態のシステムにおいて、メイン学習値の学習が完了すると、ステップ１２０の処理により、メイン学習値の学習完了履歴がセットされる。この場合、ステップ１５０の処理がジャンプされることから、サブフィードバックのゲインは通常値とされる。従って、メイン学習値の学習完了後は、サブフィードバック制御が通常のゲインで実行されることになる。
【００８４】
更に、この場合は、ステップ１１８においても条件成立の判定がなされる。このため、ステップ１３６の処理により、サブ学習値の学習が進められる。メイン学習値の学習が完了した後、サブ学習値の学習が完了するまでは、図２に示すルーチンの場合と同様に、ステップ１４２の処理により、メインフィードバック制御のゲインが小ゲインGMSとされる。従って、サブ学習値は、サブフィードバック制御の影響を多大に受けた値となる。このため、サブ学習値には、サブフィードバック制御が担うべき補正値が正しく移し替えられる。
【００８５】
以上説明した通り、図３に示すルーチンによれば、メイン学習値及びサブ学習値を、それぞれの学習期間中に、適切な値に収束させることができる。更に、このルーチンによれば、メイン学習値の学習中における触媒下流の空燃比を、実施の形態１の場合に比して更に精度良く目標値に一致させることができる。このため、本実施形態のシステムによれば、実施の形態１のシステムと同等の精度でメイン学習値及びサブ学習値の学習を進めることができ、かつ、実施の形態１のシステムに比して、更に良好なエミッション特性を内燃機関１０に与えることができる。
【００８６】
ところで、上述した実施の形態２においては、メイン学習値の学習中は、サブフィードバック制御のゲインが縮小されることから、サブ学習値の学習を禁止することとしているが、本発明はこれに限定されるものではない。すなわち、サブ学習値の学習精度が無視できる場合には、メイン学習値の学習中も、サブ学習値を学習することとしてもよい。
【００８７】
また、上述した実施の形態２においては、サブ学習値の学習中は、サブフィードバック制御のゲインを通常値にすることとしているが、本発明はこれに限定されるものではない。すなわち、実施の形態１の場合と同様に、サブ学習値の学習中は、サブフィードバック制御のゲインを拡大して、その学習の速度を高めることとしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００８８】
【図１】本発明の実施の形態１の構成を説明するためのブロック図である。
【図２】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３】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】
【００８９】
１０  内燃機関
１４  触媒
１６  メイン空燃比センサ
１８  サブ酸素センサ
２０  ECU(Electronic Control Unit)
【図１】
2008232022.tif 000003
【図２】
2008232022.tif 000004
【図３】
2008232022.tif 000005