(57)【要約】【課題】サブフィードバック学習値の消去後におけるサブフィードバック学習を早期に安定させることができる内燃機関の空燃比制御装置を提供する。【解決手段】エンジン１の排気系に設置された三元触媒１３の上流側に空燃比センサ１１が、下流側に酸素センサ１２が設けられている。ＥＣＵ３０は空燃比センサ１１の出力に基づいて機関空燃比が理論空燃比となるように燃料量をフィードバック制御し、酸素センサ１２の出力に基づいてフィードバック制御における燃料量を補正するサブフィードバック制御を行う。また、ＥＣＵ３０はサブフィードバック補正値に基づいて機関空燃比と理論空燃比との定常的なずれを補償するための学習値を学習する。ＥＣＵ３０は学習値の消去に基づいて再び学習値の学習を行うときには学習が安定化するまでロックアップクラッチ２３のスリップ制御を禁止する。【選択図】      図１
2004316523.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関と自動変速機との間を連結するロックアップクラッチを有する流体伝動装置と、
車両の減速時において前記ロックアップクラッチをスリップ状態にするスリップ制御手段と、
内燃機関の排気系に設置された三元触媒の上流側に設けられ排気ガスの空燃比を検出する空燃比センサ及び下流側に設けられ排気ガスの空燃比を検出する酸素センサと、
前記空燃比センサの出力に基づいて機関空燃比が理論空燃比となるように燃料量をフィードバック制御するフィードバック手段と、
前記酸素センサの出力に基づいて前記フィードバック制御における燃料量を補正するサブフィードバック補正値を算出してサブフィードバック制御を行うサブフィードバック手段と、
前記空燃比センサの出力特性に基づく機関空燃比と理論空燃比との定常的なずれを補償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学習する学習手段と、
該学習手段により学習された学習値を記憶する記憶手段と、
を備えた内燃機関の空燃比制御装置において、
前記記憶手段の学習値の消去に基づいて再び前記学習値の学習が行われるときには学習が安定化するまで前記スリップ制御手段によるスリップ制御を禁止する禁止手段を備える
ことを特徴とする内燃機関の空燃比制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載の内燃機関の空燃比制御装置において、
前記記憶手段の学習値の消去に基づいて再び前記学習値の学習が行われるときに、前記サブフィードバック補正値を算出するためのフィードバックゲインを、学習が安定した後のフィードバックゲインよりも大きい値に切り替える切替手段を更に備える
ことを特徴とする内燃機関の空燃比制御装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の内燃機関の空燃比制御装置において、
前記記憶手段の学習値の消去に基づいて再び前記学習値の学習が行われるときに、前記サブフィードバック補正値のガード値を、学習が安定した後のサブフィードバック補正値のガード値よりも緩和する緩和手段を更に備える
ことを特徴とする内燃機関の空燃比制御装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載の内燃機関の空燃比制御装置において、
前記記憶手段の学習値の消去に基づいて再び前記学習値の学習が行われるとき、前記サブフィードバック制御中における前記酸素センサの出力反転回数が所定回数以上であることに基づいて前記学習が安定化したと判定される
ことを特徴とする内燃機関の空燃比制御装置。
【請求項５】
請求項１〜３のいずれかに記載の内燃機関の空燃比制御装置において、
前記記憶手段の学習値の消去に基づいて再び前記学習値の学習が行われるとき、前記サブフィードバック制御の開始からの所定時間の経過に基づいて前記学習が安定化したと判定される
ことを特徴とする内燃機関の空燃比制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、排気通路に酸素貯蔵能力を有する三元触媒が設けられた内燃機関に供給される可燃混合気の空燃比を最適化すべくフィードバック制御を行う内燃機関の空燃比制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、車載内燃機関においては、排気ガス浄化対策として、排気ガス中の未燃成分（ＨＣ，ＣＯ）の酸化と窒素酸化物（ＮＯｘ）の還元とを同時に促進する三元触媒が利用されている。この酸素貯蔵能力は、排気ガスがリーンであるときに過剰分の酸素を吸着し、排気ガスがリッチであるときに不足分の酸素を放出することにより、排気ガスを浄化するものである。そのような三元触媒による酸化・還元能力を高めるためには、内燃機関の燃焼状態を示す空燃比（Ａ／Ｆ）を理論空燃比近傍（ウィンドウ）に制御する必要がある。そのため、内燃機関における燃料噴射制御においては、排気ガス中に残留する酸素濃度に基づき空燃比が理論空燃比よりもリッチかリーンかを検出する酸素センサを排気通路に設け、そのセンサ出力に基づいて燃料量を補正する空燃比フィードバック（Ｆ／Ｂ）制御が行われている。
【０００３】
しかし三元触媒の上流側、例えば排気マニホールドの合流部分においては各気筒から排出される排気ガスは十分に混合していないことに起因するセンサの出力のバラツキ及び排気ガスの熱に起因するセンサの劣化により空燃比の制御精度が低下する場合がある。
【０００４】
この課題を解決するために三元触媒の下流側にも酸素センサを設置し、上流側センサによる空燃比の検出結果に基づくメインＦ／Ｂ制御に加えて、下流側酸素センサの空燃比の検出結果に基づくサブＦ／Ｂ制御を行うことにより空燃比制御精度を改善するダブルセンサシステムが既に実用化されている。
【０００５】
そして、このダブルセンサシステムにおいては、下流側酸素センサの検出信号に基づいて、メインＦ／Ｂ制御における燃料量を補正するサブＦ／Ｂ補正値を算出するサブＦ／Ｂ制御が行われる。また、サブＦ／Ｂ補正値に基づいて上流側センサの出力特性に基づく機関空燃比と理論空燃比との定常的なずれを補償するための学習値を求めるサブＦ／Ｂ学習制御が行われる。この学習値がサブＦ／Ｂ制御に反映されることにより、機関空燃比を理論空燃比近傍の値とすることができ、排気エミッションの悪化を抑制することができる。
【０００６】
ところで、このようなサブＦ／Ｂ学習値は、バッテリからの給電中断に伴って消去されてしまうため、バッテリからの給電の再開後においてサブＦ／Ｂ学習を確実かつ速やかに行う必要がある。サブＦ／Ｂ学習が安定するまでの期間においては、空燃比制御精度が低下し、排気エミッションが悪化する。
【０００７】
このようなサブＦ／Ｂ学習が安定するためには、サブＦ／Ｂ制御の実行中において、下流側酸素センサの出力がリッチとリーンとの間で反転を繰り返すこと、又はサブＦ／Ｂ制御が所定時間以上継続して行われることが必要である。
【０００８】
ところが、内燃機関において燃料カット（Ｆ／Ｃ）制御が行われると、空燃比Ｆ／Ｂ制御はメインＦ／Ｂ制御及びサブＦ／Ｂ制御がともに実行されなくなる。このとき、三元触媒が劣化しておらず酸素貯蔵能力が高い場合には、三元触媒は酸素を多量に貯蔵し飽和状態となり、下流側酸素センサの検出結果はリーンとなる。
【０００９】
従って、燃料カット制御が解除された後において機関空燃比がリッチとなるような空燃比Ｆ／Ｂ制御が実行されても、三元触媒は吸着している酸素を放出するため、下流側酸素センサの出力はリーン側からリッチ側に反転しにくくなる。その結果、サブＦ／Ｂ制御におけるサブＦ／Ｂ補正値に基づいて算出されるサブＦ／Ｂ学習値は本来採りうるべき正規の値とはならない。
【００１０】
また、自動車には内燃機関と自動変速機との間にロックアップクラッチ付流体式伝動装置が備えられている。こうしたロックアップクラッチは、例えば車両の減速時において、内燃機関と自動変速機との間をスリップ状態に維持し、機関回転速度を燃料カット（Ｆ／Ｃ）回転速度以上に保持する減速ロックアップスリップ制御を行う技術が提案されている（例えば、特許文献１）。なお、上記のように、機関減速に伴うアップ変速時にロックアップクラッチを継合状態に切り換える理由の一つは、機関減速時に行われる燃料カット（Ｆ／Ｃ）を可能な限り継続して最大限の燃費改善を図るためである。
【００１１】
【特許文献１】
特開平９−２９２０１９号公報
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
このような内燃機関において、排気通路に三元触媒を設けて空燃比Ｆ／Ｂ制御を行うような場合には、燃料カット（Ｆ／Ｃ）制御を伴う減速ロックアップスリップ制御が頻繁に行われると、サブＦ／Ｂ学習は安定しない。特に、サブＦ／Ｂ学習値の消去に基づいて再び学習値の学習を行う際に、減速ロックアップスリップ制御に伴う燃料カット（Ｆ／Ｃ）制御が実行されると、サブＦ／Ｂ学習の機会を確保することができなくなってしまう。
【００１３】
すなわち、図１２に示されるように、サブＦ／Ｂ制御中において、時刻ｔ１０においてサブＦ／Ｂ制御の実行が所定時間経過すると、サブＦ／Ｂ学習が安定したものとしてサブＦ／Ｂ補正値に基づいてサブＦ／Ｂ学習値が初期値「０」から所定量だけ更新される。このサブＦ／Ｂ学習値の更新量に相当する分だけサブＦ／Ｂ補正値は減少される。減速ロックアップスリップ制御に伴って燃料カット制御（Ｆ／Ｃ）が時刻ｔ１１以後短時間のうちに繰り返し実行されると、Ｆ／Ｃが実行される毎に酸素センサ出力はリーン側にはりつく。Ｆ／Ｃの解除後において空燃比Ｆ／Ｂ制御が再開されても、三元触媒からの酸素放出があるため、酸素センサ出力はＦ／Ｃ解除後所定時間が経過しないと変化しない。従って、サブＦ／Ｂ補正値は時刻ｔ１１以後更新されなくなる。しかも、Ｆ／Ｃが短時間のうちに繰り返し実行されてＦ／Ｂ制御が所定時間以上継続して実行されないため、サブＦ／Ｂ学習が行われず、サブＦ／Ｂ学習値も時刻ｔ１１以後において更新されなくなり、サブＦ／Ｂ学習値は本来採りうるべき正規の値とはならない。従って、この学習値に基づいてメインＦ／Ｂ制御及びサブＦ／Ｂ制御を実行しても、機関空燃比を理論空燃比近傍の値とすることはできず、排気エミッションが悪化するおそれがある。
【００１４】
本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、サブフィードバック学習値の消去後におけるサブフィードバック学習を早期に安定させることができる内燃機関の空燃比制御装置を提供することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
以下、上記目的を達成するための手段及びその作用効果について記載する。
請求項１に記載の発明は、内燃機関と自動変速機との間を連結するロックアップクラッチを有する流体伝動装置と、車両の減速時において前記ロックアップクラッチをスリップ状態にするスリップ制御手段と、内燃機関の排気系に設置された三元触媒の上流側に設けられ排気ガスの空燃比を検出する空燃比センサ及び下流側に設けられ排気ガスの空燃比を検出する酸素センサと、前記空燃比センサの出力に基づいて機関空燃比が理論空燃比となるように燃料量をフィードバック制御するフィードバック手段と、前記酸素センサの出力に基づいて前記フィードバック制御における燃料量を補正するサブフィードバック補正値を算出してサブフィードバック制御を行うサブフィードバック手段と、前記空燃比センサの出力特性に基づく機関空燃比と理論空燃比との定常的なずれを補償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学習する学習手段と、該学習手段により学習された学習値を記憶する記憶手段と、を備えた内燃機関の空燃比制御装置において、前記記憶手段の学習値の消去に基づいて再び前記学習値の学習が行われるときには学習が安定化するまで前記スリップ制御手段によるスリップ制御を禁止する禁止手段を設けた。
【００１６】
排気通路に三元触媒を設けて空燃比のフィードバック制御を行うような場合には、燃料カット制御を伴うロックアップクラッチのスリップ制御が頻繁に行われると、サブフィードバック学習は安定しない。サブフィードバック学習値の消去に基づいて再び学習値の学習を行う際に、スリップ制御に伴う燃料カット制御が実行されると、サブフィードバック学習の機会を確保することができなくなる。
【００１７】
この点に関して、上記の構成によれば、記憶手段の学習値の消去に基づいて再び学習値の学習を行う際にはロックアップクラッチのスリップ制御が禁止されて燃料カットの頻度が大幅に減少するため、サブフィードバック制御が継続して行われる頻度が増加する。そのため、サブフィードバック補正値に基づいて本来採りうるべき正規の値の学習値を得ることができ、学習値の学習を早期に安定させることができ、排気エミッションの悪化を抑制することができる。
【００１８】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の内燃機関の空燃比制御装置において、前記記憶手段の学習値の消去に基づいて再び前記学習値の学習が行われるときに、前記サブフィードバック補正値を算出するためのフィードバックゲインを、学習が安定した後のフィードバックゲインよりも大きい値に切り替える切替手段を更に備えている。
【００１９】
このように、学習手段による学習が安定するまでの期間においてサブフィードバック補正値を算出するためのフィードバックゲインは、学習が安定した後のフィードバックゲインよりも大きい値に設定されるようになっている。そのため、サブフィードバック学習値の学習において、フィードバック補正値の変化を大きくすることができ、学習値を本来採りうるべき正規の値に早期に近づけることができ、学習を早期に安定させることができるようになる。
【００２０】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の内燃機関の空燃比制御装置において、前記記憶手段の学習値の消去に基づいて再び前記学習値の学習が行われるときに、前記サブフィードバック補正値のガード値を、学習が安定した後のフィードバック補正値のガード値よりも緩和する緩和手段を更に備えている。
【００２１】
このように、学習手段による学習が安定するまでの期間においてサブフィードバック補正値のガード値は、学習が安定した後のフィードバック補正値のガード値よりも緩和されるようになっている。そのため、サブフィードバック学習値の学習において、フィードバック補正値を大きくすることができ、学習値を本来採りうるべき正規の値に早期に近づけることができ、学習を早期に安定させることができるようになる。
【００２２】
請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれかに記載の内燃機関の空燃比制御装置において、前記記憶手段の学習値の消去に基づいて再び前記学習値の学習が行われるとき、前記サブフィードバック制御中における前記酸素センサの出力反転回数が所定回数以上であることに基づいて前記学習が安定化したと判定される。
【００２３】
このように、サブフィードバック制御中における酸素センサの出力反転回数が所定回数以上になって学習値の学習が安定したものと判定されれば、ロックアップクラッチのスリップ制御を許容することができ、スリップ制御に伴って実行される燃料カット制御により燃費向上を図ることができるようになる。
【００２４】
請求項５に記載の発明は、請求項１〜３のいずれかに記載の内燃機関の空燃比制御装置において、前記記憶手段の学習値の消去に基づいて再び前記学習値の学習が行われるとき、前記サブフィードバック制御の開始からの所定時間の経過に基づいて前記学習が安定化したと判定される。
【００２５】
このように、サブフィードバック制御の開始からの所定時間の経過に基づいて学習値の学習が安定したものと判定されれば、ロックアップクラッチのスリップ制御を許容することができ、スリップ制御に伴って実行される燃料カット制御により燃費向上を図ることができるようになる。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る内燃機関の空燃比制御装置を具体化した実施の形態について、図面を参照して説明する。
【００２７】
図１は、本実施の形態に係る空燃比制御装置を備えた内燃機関の周辺構造を示す概略構成図である。
図１に示すように、内燃機関としてのガソリンエンジン（以下、単にエンジンという）１には、自動変速装置２０が連結されている。自動変速装置２０は、例えば１速〜４速といった複数の変速段を有して当該変速段の切り換えを行う自動変速機２１と、エンジン１と自動変速機２１との間で流体（オイル）を媒介した動力伝達を行う流体伝動装置としてのトルクコンバータ２２とを備えている。
【００２８】
また、トルクコンバータ２２には、エンジン１のピストン１８の往復動を回転運動に変換するクランクシャフト１９と自動変速機２１を直接的に断接するロックアップクラッチ２３が設けられている。
【００２９】
ロックアップクラッチ２３は、ロックアップリレーバルブ２４による油圧制御に基づき作動し、エンジン１のクランクシャフト１９と自動変速機２１の入力軸とを直接的に継合する「直結状態」と、直結状態を解放する「解放状態」との間で作動状態が変化する。また、ロックアップクラッチ２３は、これら「直結状態」と「解放状態」との中間の状態、即ちクランクシャフト１９と自動変速機２１の入力軸との相対回転をある程度許容し、部分的に継合する「スリップ状態」をとることもできる。
【００３０】
エンジン１の吸気通路２はエアクリーナ（図示せず）に接続され、吸気通路２にはサージタンク６の上流にスロットルバルブ５が設けられている。吸気通路２は吸気量センサ７、スロットルポジションセンサ８、及び吸気温センサ９等を備える。
【００３１】
これらセンサのうち、吸気量センサ７はスロットルバルブ５の上流側に配され、吸気量センサ７はエンジン１に吸入される吸入空気量Ｑを検出する。スロットルポジションセンサ８は、アクセルペダル５ａの踏み込み操作に基づき開閉されるスロットルバルブ５の開度情報を出力する開度センサと、スロットルバルブ５の全閉時にオン状態となるアイドルスイッチとを内蔵する。また、吸気温センサ９は、エンジン１に吸入される空気の温度（吸気温）ＴＨＡを検出する。
【００３２】
また、この吸気通路２には、燃料噴射弁１０が設けられている。図示しない燃料タンクから圧送される燃料は、該燃料噴射弁１０の操作に応じて噴射され、同吸気通路２を通じて吸入される空気と混合されてエンジン１の燃焼室３内に供給される。
【００３３】
エンジン１の排気通路４には、三元触媒１３、同三元触媒１３の上流に設けられた空燃比センサ１１、及び三元触媒１３の下流に設けられた酸素センサ１２が設けられている。
【００３４】
三元触媒１３は酸素貯蔵能力を有し、エンジン１からの排気ガスがリーンであるときに過剰分の酸素を吸着し、排気ガスがリッチであるときに不足分の酸素を放出することにより、燃焼室３から排出される排気中に含まれる一酸化炭素（ＣＯ）、炭化水素（ＨＣ）、及び窒素酸化物（ＮＯｘ）を浄化する。
【００３５】
空燃比センサ１１は図２に示すように、排気ガス中の酸素濃度に基づき空燃比をリニアに検出する。酸素センサ１２は図３に示すように三元触媒１３通過後における排気ガス中の酸素濃度に基づき空燃比が理論空燃比よりもリッチかリーンかを検出する。
【００３６】
その他、同エンジン１には、図示しないイグナイタ、点火コイル等が設けられ、その点火電圧が、各気筒の燃焼室３に設けられた点火プラグ１４に印加されるようになっている。
【００３７】
また、同エンジン１は、そのシリンダブロック１ａ内を循環する冷却水によって冷却されるようになっており、その冷却水の水温が、同シリンダブロック１ａに設けられた水温センサ１７によって検出される。
【００３８】
こうしたエンジンシステムにおいて、上述した各センサの出力は、エンジン１の制御系としての役割を司どる電子制御装置（以下、ＥＣＵという）３０に対し入力される。
【００３９】
ＥＣＵ３０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、及びバックアップＲＡＭ等を内蔵したマイクロコンピュータを中心に構成される。ＥＣＵ３０には、スロットルポジションセンサ８、吸気量センサ７、吸気温センサ９、水温センサ１７、及び空燃比センサ１１及び酸素センサ１２等のセンサが接続されている。また、ＥＣＵ３０には、燃料噴射弁１０やイグナイタ等が接続されている。
【００４０】
ＥＣＵ３０は、取り込まれる各センサの出力に基づいて、エンジン１の燃料噴射制御や空燃比制御等の各種制御を実行するとともに、自動変速装置２０に関する各種制御を実行する。また同様に、ＥＣＵ３０は、上記各種センサの検知結果に基づき上記ロックアップリレーバルブ２４を作動制御して、ロックアップクラッチ２３の連結状態、非連結状態及びスリップ状態を切り換えさせている。
【００４１】
三元触媒１３の酸素貯蔵能力を効果的に利用するためには、排気ガスの空燃比が次にリッチ又はリーンのいずれとなってもよいように、三元触媒１３中に貯蔵されている酸素の量を所定量（例えば、最大酸素貯蔵量の半分）に維持することが必要である。三元触媒１３中に貯蔵されている酸素の量が維持されていれば、常に一定の酸素吸着・放出作用が可能となり、結果として三元触媒１３による一定の酸化・還元能力が常に得られる。そのため、本実施形態において、ＥＣＵ３０は、三元触媒１３の三元触媒の浄化性能を維持するために酸素貯蔵量を一定にするように空燃比制御を行うようになっている。
【００４２】
図４はＥＣＵ３０が実行する目標筒内燃料量算出ルーチンのフローチャートであって、所定クランク角度毎に割り込み処理として実行される。
本処理が開始されると、まず、ステップ１０２において、以前の本ルーチンの実行において算出された筒内空気量ＭＣｉおよび目標筒内燃料量ＦＣＲｉ（ｉ＝０〜ｎ−１）を１ずつ移行する。これは今回の実行で現在の筒内空気量ＭＣ０および目標筒内燃料量ＦＣＲ０を算出するための処置である。ステップ１０４において、ＲＡＭに記憶されている機関回転速度Ｎｅおよび吸入空気量Ｑを取り込む。
【００４３】
ステップ１０６において、機関回転速度Ｎｅおよび吸入空気量Ｑの関数として現在現在の筒内空気量ＭＣ０を算出する。
ＭＣ０＝ＭＣ（Ｎｅ，Ｑ）
さらにステップ１０８で現在の目標筒内燃料量ＦＣＲ０、即ち現在の筒内空気量ＭＣ０において空燃比を理論空燃比とするために必要な燃料量を次式により算出してこのルーチンを終了する。
【００４４】
ＦＣＲ０＝ＭＣ０／ＡＦＴ
ここでＡＦＴは理論空燃比（１４．７）である。
図５はＥＣＵ３０が実行するメイン空燃比フィードバック（Ｆ／Ｂ）制御ルーチンのフローチャートであって、本ルーチンは、例えば所定のクランク角ごとに実行される。
【００４５】
本処理が開始されると、まず、ステップ１１０において空燃比センサ１１によるフィードバック条件が成立しているかが判定される。即ち以下の条件がすべて成立しているときに空燃比センサ１１によるフィードバック制御が許容される。
（１）冷却水温度が所定温度以上であること。
（２）内燃機関始動中でないこと。
（３）始動時増量等燃料増量中でないこと。
（４）空燃比センサ１１の出力が１回以上反転していること。
（５）燃料カット中でないこと。
【００４６】
以上の条件がすべて成立していて空燃比センサ１１によるフィードバック制御が許容されるときは、ステップ１１０で肯定判定されステップ１１２に進み、前回以前に算出された燃料偏差量ＦＤｉ（ｉ＝１〜ｎ）が１ずつ移動される。これは今回の演算で現在の燃料偏差量ＦＤ０を算出するためである。
【００４７】
次にステップ１１４において空燃比センサ１１の出力ＶＡＦを後述するサブ空燃比フィードバック制御ルーチンで演算される電圧補正値（サブフィードバック補正値）ｅｆｓｆｂだけ次式により補正される。
【００４８】
ＶＡＦ＝ＶＡＦ＋ｅｆｓｆｂ
さらにステップ１１６において、補正後の空燃比センサ１１の出力ＶＡＦに基づいて現在の実空燃比ＡＢＦが算出される。
【００４９】
ＡＢＦ＝ｇ（ＶＡＦ）
次に、ステップ１１８において、本ルーチンのｎ回前の実行で算出された筒内空気量ＭＣｎ、目標筒内燃料量ＦＣＲｎおよび現在の実空燃比ＡＢＦに基づいて現在の燃料偏差量ＦＤ０が次式により算出される。
【００５０】
ＦＤ０＝ＭＣｎ／ＡＢＦ−ＦＣＲｎ
ここで現在の燃料偏差量ＦＤ０を求めるためにｎ回前の実行で算出された筒内空気量ＭＣｎ、目標筒内燃料量ＦＣＲｎを使用するのは気筒から空燃比センサ１１までの排気ガスの輸送遅れ時間を補正するためである。
【００５１】
最後にステップ１２０において次式に基づき燃料補正量ＤＦが演算され、本ルーチンを終了する。
ＤＦ＝Ｋｆｐ＊ＦＤ０＋Ｋｆｓ＊ΣＦＤｉ
ここでＫｆｐは比例ゲイン、Ｋｆｓは積分ゲインである。
【００５２】
なお、前記ステップ１１０において、（１）〜（５）の条件のいずれかが成立していないときは否定判定されステップ１２２に進み、燃料補正量ＤＦが「０」に設定されてこのルーチンを終了する。
【００５３】
図６，図７はＥＣＵ３０が実行するサブＦ／Ｂ学習制御を含むサブ空燃比フィードバック（Ｆ／Ｂ）制御ルーチンのフローチャートであって、メイン空燃比Ｆ／Ｂ制御ルーチンの実行時間より長い所定時間間隔毎に割り込み処理として実行される。
【００５４】
まず、ステップ１３０においてサブＦ／Ｂ学習安定フラグがＯＦＦであるか否かが判定される。このサブＦ／Ｂ学習安定フラグはバッテリからの給電中断に伴ってＲＡＭに記憶されているサブＦ／Ｂ学習値が消去されたり、ＲＡＭが破壊されたりしたときにＯＦＦに設定され、バッテリからの給電の再開後においてサブＦ／Ｂ学習が安定したと判定されるとＯＮに設定されるフラグである。サブＦ／Ｂ学習安定フラグがＯＦＦであると判定されると（ステップ１３０：ＮＯ）、処理はステップ１３２に進み、サブＦ／Ｂ学習安定フラグがＯＮであると判定されると（ステップ１３０：ＹＥＳ）、処理はステップ１３４に進む。
【００５５】
ステップ１３２では車両減速時であってもロックアップクラッチ２３のスリップ制御が禁止され、燃料カット（Ｆ／Ｃ）制御も禁止される。
次のステップ１３４において、図７のフローチャートに示されるサブＦ／Ｂ制御及びサブＦ／Ｂ学習制御が実行される。
【００５６】
図７に示されるように、まず、ステップ１４０において、酸素センサ１２によるフィードバック条件が成立しているかを判定する。すなわちメインＦ／Ｂ制御と同一の条件がすべて成立しているときに酸素センサ１２によるフィードバック制御が許容される。すなわち酸素センサ１２によるフィードバック制御が許容されるときは、ステップ１４０で肯定判定されステップ１４２に進む。
【００５７】
ステップ１４２では酸素センサ１２の出力がリーンからリッチへ、又はリッチからリーンへ反転したか否かが判定される。酸素センサ１２の出力が反転していないと判定されると（ステップ１４２：ＮＯ）、処理はステップ１４６に移行し、酸素センサ１２の出力が反転したと判定されると（ステップ１４２：ＹＥＳ）、処理はステップ１４４に進む。ステップ１４４では酸素センサ１２の出力反転回数ＣＯＸＳがインクリメントされ、処理はステップ１４６に進む。
【００５８】
そして、ステップ１４６では、次式に基づき仮電圧補正値ｔ＿ｆｓｆｂを算出し、仮電圧補正値ｔ＿ｆｓｆｂを上限ガード値ｔ＿ｆｓｆｂｇｈ及び下限ガード値ｔ＿ｆｓｆｂｇｌにてガードすることにより電圧補正値（サブＦ／Ｂ補正値）ｅｆｓｆｂを算出し、サブＦ／Ｂ制御を実施する。
【００５９】
ｔ＿ｆｓｆｂ＝Ｋｖｐ＊ＶＤ０＋Ｋｖｓ＊ΣＶＤｉ
ここでＫｖｐは比例ゲイン、Ｋｖｓは積分ゲインである。ＶＤ０は酸素センサ１２の出力電圧と目標出力電圧との間の現在の電圧偏差であり、ΣＶＤｉは前回以前に算出された電圧偏差ＶＤｉの積算値である。
【００６０】
また、このステップ１４６において、比例ゲインＫｖｐ及び積分ゲインＫｖｓと、上限ガード値ｔ＿ｆｓｆｂｇｈ及び下限ガード値ｔ＿ｆｓｆｂｇｌとは、サブＦ／Ｂ学習安定フラグの値に基づいて図１１に示すマップを参照してその値が切り替えられるようになっている。すなわち、サブＦ／Ｂ学習安定フラグがＯＦＦであるときの比例ゲインＫｖｐ、積分ゲインＫｖｓ、上限ガード値ｔ＿ｆｓｆｂｇｈ及び下限ガード値ｔ＿ｆｓｆｂｇｌの値は、サブＦ／Ｂ学習安定フラグがＯＮであるときのこれらの値よりも大きな値に設定されている。
【００６１】
ステップ１４６に続くステップ１４８において、燃料カット制御の解除後所定時間以上経過しているか否かに基づいてサブＦ／Ｂ学習条件が成立しているか否かが判定される。燃料カット制御の解除後所定時間以上経過しているときにサブＦ／Ｂ学習条件が成立していると判定される。サブＦ／Ｂ学習条件が成立していないと判定されると（ステップ１４８：ＮＯ）、このルーチンを一旦終了する。また、サブＦ／Ｂ学習条件が成立していると判定されると（ステップ１４８：ＹＥＳ）、ステップ１５０に進んでサブＦ／Ｂ制御の継続時間ｅｓｆｂｇｅｘがインクリメントされ、処理はステップ１５２に進む。
【００６２】
そして、ステップ１５２では、次式に基づいて学習値ｅｆｇｆｓｂを更新するとともに、学習値ｅｆｇｆｓｂの更新量分だけ電圧補正値（サブＦ／Ｂ補正値）ｅｆｓｆｂを更新することにより、サブＦ／Ｂ学習を実施する。
【００６３】
ｅｆｇｆｓｂ←ｅｆｇｆｓｂ＋（ｅｆｓｆｂ−ｅｆｇｆｓｂ）＊α
ｅｆｓｆｂ←ｅｆｓｆｂ−（ｅｆｓｆｂ−ｅｆｇｆｓｂ）＊α
ここでαはなまし率である。
【００６４】
次に図６に戻り、ステップ１３６では、酸素センサ１２の出力反転回数ＣＯＸＳが所定回数ＣＯＸＳ０以上であるかどうか、又はサブＦ／Ｂ制御の継続時間ｅｓｆｂｇｅｘが所定時間ｅｓｆｂｇｅｘ０以上であるかどうかに基づいて、サブＦ／Ｂ学習が安定したか否かが判定される。酸素センサ１２の出力反転回数ＣＯＸＳが所定回数ＣＯＸＳ０以上であると判定されたとき、又はサブＦ／Ｂ制御の継続時間ｅｓｆｂｇｅｘが所定時間ｅｓｆｂｇｅｘ０以上であると判定されたときにサブＦ／Ｂ学習が安定したと判定される。サブＦ／Ｂ学習が安定したと判定されると（ステップ１３６：ＹＥＳ）、処理はステップ１３８に進んでサブＦ／Ｂ学習安定フラグがＯＮに設定されてこのルーチンを終了する。
【００６５】
図８は本実施形態においてサブＦ／Ｂ学習値の消去に基づいて再びサブＦ／Ｂ学習値が学習される状態を示す。
すなわち、サブＦ／Ｂ制御中において、時刻ｔ１においてサブＦ／Ｂ制御の実行が所定時間経過すると、サブＦ／Ｂ学習が安定したものとしてサブＦ／Ｂ補正値に基づいてサブＦ／Ｂ学習値が初期値「０」から所定量だけ更新される。このサブＦ／Ｂ学習値の更新量に相当する分だけサブＦ／Ｂ補正値は減少される。
【００６６】
時刻ｔ１以後において車両が減速状態となっても、サブＦ／Ｂ学習安定フラグはＯＦＦであるため、ロックアップクラッチ２３のスリップ制御が禁止されて燃料カット（Ｆ／Ｃ）制御も行われず、メインＦ／Ｂ制御及びサブＦ／Ｂ制御が継続して行われる。従って、酸素センサ出力はリーン側にはりつくようなことはなく、排気ガスの空燃比に応じた所定の出力となる。
【００６７】
時刻ｔ２においてサブＦ／Ｂ制御の実行が所定時間経過すると、サブＦ／Ｂ学習が安定したものとしてそのときのサブＦ／Ｂ補正値に基づいてサブＦ／Ｂ学習値が所定量だけさらに更新される。このサブＦ／Ｂ学習値の更新量に相当する分だけサブＦ／Ｂ補正値は減少される。
【００６８】
時刻ｔ２以後において車両が減速状態であっても、サブＦ／Ｂ学習安定フラグはＯＦＦであるため、ロックアップクラッチ２３のスリップ制御が禁止されて燃料カット（Ｆ／Ｃ）制御も行われず、メインＦ／Ｂ制御及びサブＦ／Ｂ制御が継続して行われる。従って、酸素センサ出力は排気ガスの空燃比に応じた所定の出力となる。
【００６９】
時刻ｔ３において酸素センサ出力がリーンからリッチへ反転すると、そのときのサブＦ／Ｂ補正値に基づいてサブＦ／Ｂ学習値が所定量だけさらに更新され、サブＦ／Ｂ学習値は本来採りうるべき正規の値となる。このサブＦ／Ｂ学習値の更新量に相当する分だけサブＦ／Ｂ補正値は減少される。
【００７０】
時刻ｔ３以後において酸素センサの出力反転回数が所定回数以上となる時刻ｔ４においてサブＦ／Ｂ学習安定フラグがＯＮに設定され、このサブＦ／Ｂ学習安定フラグのＯＮ設定によってロックアップクラッチ２３のスリップ制御の実行が許可される。
【００７１】
そして、時刻ｔ４以後の時刻ｔ５において車両が減速状態になると、ロックアップクラッチ２３のスリップ制御が実行され、Ｆ／Ｃ制御が行われる。
このように、本実施形態では、サブＦ／Ｂ学習値の消去に基づいて再びサブＦ／Ｂ学習値が学習されるとき、サブＦ／Ｂ学習が安定してサブＦ／Ｂ学習安定フラグがＯＮに設定されるまでの期間においては、ロックアップクラッチ２３のスリップ制御を禁止し、極高回転時を除きＦ／Ｃも禁止するようにしている。そのため、メインＦ／Ｂ制御及びサブＦ／Ｂ制御を継続して行うことができ、サブＦ／Ｂ補正値に基づいて本来採りうるべき正規の値のサブＦ／Ｂ学習値を得ることができ、サブＦ／Ｂ学習値の学習を早期に安定させることができる。このように得られたサブＦ／Ｂ学習値をメインＦ／Ｂ制御及びサブＦ／Ｂ制御に反映させることにより、排気エミッションの悪化を抑制することができるようになる。
【００７２】
また、図９は本実施形態においてサブＦ／Ｂ学習値の消去に基づいて再びサブＦ／Ｂ学習値が学習される状態を示す。サブＦ／Ｂ補正値の算出のための比例ゲインＫｖｐ及び積分ゲインＫｖｓと、サブＦ／Ｂ補正値をガードする上限ガード値ｔ＿ｆｓｆｂｇｈ及び下限ガード値ｔ＿ｆｓｆｂｇｌは、サブＦ／Ｂ学習安定フラグがＯＮであるときのこれらの値よりも大きな値に設定されている。
【００７３】
すなわち、サブＦ／Ｂ制御中において、比例ゲインＫｖｐ及び積分ゲインＫｖｓを大きな値に設定することにより、サブＦ／Ｂ補正値における比例項及び積分項を大きな値としてサブＦ／Ｂ補正値の変化を大きくすることができる。このようにサブＦ／Ｂ補正値の変化を大きくすることによって、酸素センサ出力も大きくなり、出力が反転し易くなる。また、サブＦ／Ｂ補正値をガードする上限ガード値ｔ＿ｆｓｆｂｇｈ及び下限ガード値ｔ＿ｆｓｆｂｇｌを大きな値に設定することにより、サブＦ／Ｂ補正値を大きくすることができる。従って、時刻ｔ６においてサブＦ／Ｂ学習が行われるとサブＦ／Ｂ学習値として大きな値を設定することができ、サブＦ／Ｂ学習値を本来採りうるべき正規値に早期に近づけることができ、学習を早期に安定させることができるようになる。
【００７４】
なお、図１０はサブＦ／Ｂ制御において、比例ゲインＫｖｐ及び積分ゲインＫｖｓと、サブＦ／Ｂ補正値をガードする上限ガード値ｔ＿ｆｓｆｂｇｈ及び下限ガード値ｔ＿ｆｓｆｂｇｌを、サブＦ／Ｂ学習安定フラグがＯＦＦであるときのこれらの値よりも小さな値に設定した場合を示している。
【００７５】
すなわち、サブＦ／Ｂ制御中において、比例ゲインＫｖｐ及び積分ゲインＫｖｓを小さな値に設定することにより、サブＦ／Ｂ補正値における比例項及び積分項を小さな値としてサブＦ／Ｂ補正値の変化が小さくなる。このようにサブＦ／Ｂ補正値の変化が小さくなることによって、酸素センサ出力も小さくなり、出力が反転しにくくなる。また、サブＦ／Ｂ補正値をガードする上限ガード値ｔ＿ｆｓｆｂｇｈ及び下限ガード値ｔ＿ｆｓｆｂｇｌを小さな値に設定することにより、サブＦ／Ｂ補正値が小さくなる。従って、時刻ｔ７においてサブＦ／Ｂ学習が行われるとサブＦ／Ｂ学習値として小さな値しか設定することができず、サブＦ／Ｂ学習値は本来採りうるべき正規値から離れたものとなる。従って、このように算出されたサブＦ／Ｂ学習値に基づいてサブＦ／Ｂ制御を実行すると、空燃比制御精度が低下し、排気エミッションが悪化する。
【００７６】
なお、実施の形態は、次のように変更してもよい。
・  上記実施形態では、三元触媒の上流に設けた空燃比センサをリニア空燃比センサとしたが、上流側の空燃比センサも酸素センサとしたいわゆるダブル酸素センサシステムにも本発明を適用することも可能である。ただしこの場合には酸素センサの出力は排気ガス中の残存酸素量に比例せず燃料噴射量は上流側酸素センサ出力に直接的に比例しないため、燃料偏差量の積算値に基づいて三元触媒の酸素収支を推定することはできない。そこで三元触媒の酸素収支を推定する手段として空燃比補正係数と空燃比学習値との偏差の積分値を使用する。
【００７７】
・  上記実施形態では、ロックアップクラッチ付のトルクコンバータを有する自動変速機を備えたシステムに具体化したが、手動変速機を備えたシステムに具体化してもよい。
【００７８】
・  上記実施形態では、吸気通路２において燃料噴射弁１０により燃料を噴射するエンジン１に具体化したが、燃焼室３内に直接燃料を噴射するタイプのエンジンに具体化してもよい。
【００７９】
・  上記実施形態において、サブＦ／Ｂ学習許可条件の成立が所定回数以上となったときにサブＦ／Ｂ学習が安定したと判定するようにしてもよい。
次に、上記各実施形態から把握できる他の技術的思想を、以下に記載する。
【００８０】
（イ）  内燃機関の排気系に設置された三元触媒の上流側に設けられ排気ガスの空燃比を検出する空燃比センサ及び下流側に設けられ排気ガスの空燃比を検出する酸素センサと、前記空燃比センサの出力に基づいて機関空燃比が理論空燃比となるように燃料量をフィードバック制御するフィードバック手段と、前記酸素センサの出力に基づいて前記フィードバック制御における燃料量を補正するサブフィードバック補正値を算出してサブフィードバック制御を行うサブフィードバック手段と、前記空燃比センサの出力特性に基づく機関空燃比と理論空燃比との定常的なずれを補償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学習する学習手段と、該学習手段により学習された学習値を記憶する記憶手段と、を備えた内燃機関の空燃比制御装置において、前記記憶手段の学習値の消去に基づいて再び前記学習値の学習が行われるときに、前記サブフィードバック補正値を算出するためのフィードバックゲイン又はサブフィードバック補正値のガードの絶対値を、学習の安定化後のフィードバックゲイン又はフィードバック補正値ガードよりも大きい値に切り替える切替手段を備えることを特徴とする内燃機関の空燃比制御装置。
【００８１】
・  上記（イ）及び請求項１〜５のいずれかに記載の内燃機関の空燃比制御装置において、前記空燃比センサは、排気ガスの空燃比をリニアに検出するリニア空燃比センサである内燃機関の空燃比制御装置。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る空燃比制御装置の実施形態を示す概略構成図。
【図２】空燃比と空燃比センサ出力電圧との関係を示す特性図。
【図３】空燃比と酸素センサ出力電圧との関係を示す特性図。
【図４】目標筒内燃料量算出ルーチンのフローチャート
【図５】メイン空燃比フィードバック制御ルーチンのフローチャート。
【図６】実施形態の空燃比学習制御手順を示すフローチャート。
【図７】サブ空燃比フィードバック制御ルーチンのフローチャート。
【図８】実施形態によるサブＦ／Ｂ学習態様を示すタイムチャート。
【図９】実施形態によるサブＦ／Ｂ学習態様を示すタイムチャート。
【図１０】従来のサブＦ／Ｂ学習態様を示すタイムチャート。
【図１１】実施形態のフィードバックゲイン及びサブＦ／Ｂ補正値のガードマップ。
【図１２】従来のサブＦ／Ｂ学習態様を示すタイムチャート。
【符号の説明】
１…内燃機関としてのエンジン、２…吸気通路、３…燃焼室、４…排気通路、５…スロットルバルブ、６…サージタンク、７…吸気量センサ、８…スロットルポジションセンサ（開度センサ）、９…吸気温センサ、１０…燃料噴射弁、１１…空燃比センサ、１２…酸素センサ、１３…三元触媒、１４…点火プラグ、１７…水温センサ、２１…自動変速機、２２…流体伝動装置としてのトルクコンバータ、２３…ロックアップクラッチ、３０…スリップ制御手段、フィードバック手段、サブフィードバック手段、学習手段、記憶手段、禁止手段、切替手段及び緩和手段としてのＥＣＵ（電子制御装置）。
【図１】
2004316523.tif 000003
【図２】
2004316523.tif 000004
【図３】
2004316523.tif 000005
【図４】
2004316523.tif 000006
【図５】
2004316523.tif 000007
【図６】
2004316523.tif 000008
【図７】
2004316523.tif 000009
【図８】
2004316523.tif 000010
【図９】
2004316523.tif 000011
【図１０】
2004316523.tif 000012
【図１１】
2004316523.tif 000013
【図１２】
2004316523.tif 000014
【手続補正書】
【提出日】平成16年3月26日(2004.3.26)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項１】
内燃機関の排気系に設置された三元触媒の上流側に設けられ排気ガスの空燃比を検出する空燃比センサ及び下流側に設けられ排気ガスの空燃比を検出する酸素センサと、
前記空燃比センサの出力に基づいて機関空燃比が理論空燃比となるように燃料量をフィードバック制御するフィードバック手段と、
前記酸素センサの出力に基づいて前記フィードバック制御における燃料量を補正するサブフィードバック補正値を算出してサブフィードバック制御を行うサブフィードバック手段と、
前記空燃比センサの出力特性に基づく機関空燃比と理論空燃比との定常的なずれを補償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学習する学習手段と、
該学習手段により学習された学習値を記憶する記憶手段と、
を備えた内燃機関の空燃比制御装置において、
前記記憶手段の学習値の消去に基づいて再び前記学習値の学習が行われるときには学習が安定化するまで前記内燃機関の燃料カット制御を禁止する禁止手段を備える
ことを特徴とする内燃機関の空燃比制御装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１５】
【課題を解決するための手段】
以下、上記目的を達成するための手段及びその作用効果について記載する。
請求項１に記載の発明は、内燃機関と自動変速機との間を連結するロックアップクラッチを有する流体伝動装置と、車両の減速時において前記ロックアップクラッチをスリップ状態にするスリップ制御手段と、内燃機関の排気系に設置された三元触媒の上流側に設けられ排気ガスの空燃比を検出する空燃比センサ及び下流側に設けられ排気ガスの空燃比を検出する酸素センサと、前記空燃比センサの出力に基づいて機関空燃比が理論空燃比となるように燃料量をフィードバック制御するフィードバック手段と、前記酸素センサの出力に基づいて前記フィードバック制御における燃料量を補正するサブフィードバック補正値を算出してサブフィードバック制御を行うサブフィードバック手段と、前記空燃比センサの出力特性に基づく機関空燃比と理論空燃比との定常的なずれを補償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学習する学習手段と、該学習手段により学習された学習値を記憶する記憶手段と、を備えた内燃機関の空燃比制御装置において、前記記憶手段の学習値の消去に基づいて再び前記学習値の学習が行われるときには学習が安定化するまで前記内燃機関の燃料カット制御を禁止する禁止手段を設けた。


【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１６】
排気通路に三元触媒を設けて空燃比のフィードバック制御を行うような場合には、燃料カット制御が頻繁に行われると、サブフィードバック学習は安定しない。サブフィードバック学習値の消去に基づいて再び学習値の学習を行う際に、燃料カット制御が実行されると、サブフィードバック学習の機会を確保することができなくなる。


【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１７】
この点に関して、上記の構成によれば、記憶手段の学習値の消去に基づいて再び学習値の学習を行う際には燃料カット制御が禁止されるため、サブフィードバック制御が継続して行われる頻度が増加する。そのため、サブフィードバック補正値に基づいて本来採りうるべき正規の値の学習値を得ることができ、学習値の学習を早期に安定させることができ、排気エミッションの悪化を抑制することができる。


【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２３】
このように、サブフィードバック制御中における酸素センサの出力反転回数が所定回数以上になって学習値の学習が安定したものと判定されれば、燃料カット制御を許容することができ、燃料カット制御により燃費向上を図ることができるようになる。


【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２５】
このように、サブフィードバック制御の開始からの所定時間の経過に基づいて学習値の学習が安定したものと判定されれば、燃料カット制御を許容することができ、燃料カット制御により燃費向上を図ることができるようになる。