(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
機関排気系の三元触媒装置の上流側に配置されて排気ガスの空燃比に対応して出力が変化する空燃比センサと、機関排気系の前記三元触媒装置の下流側に配置されて排気ガスの空燃比が理論空燃比近傍の時に出力が急激に変化する酸素センサとを具備し、前記空燃比センサの出力に基づき燃焼空燃比を所望空燃比に制御する内燃機関の空燃比制御装置において、前記空燃比センサの出力は、目標空燃比を理論空燃比とする運転時に、理論空燃比を基準とする前記酸素センサの出力の偏差に基づく比例項と、前記偏差の積算値に基づく積分項とにより補正され、前記積分項は更新時期毎に更新され、前記更新時期毎に設定回数更新された前記積分項が全て連続的に収束するまで目標空燃比を理論空燃比とする運転を継続するフューエルカット禁止期間が設けられ、前記設定回数未満の前記積分項が連続的に収束して機関停止された時には、次の機関運転において、最初の更新時期から前記設定回数より小さいもう一つの設定回数更新された前記積分項が全て連続的に収束していれば、前記フューエルカット禁止期間を解除す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】
前記フューエルカット禁止期間当初に設定された前記積分項を算出するためのゲインは、前記フューエルカット禁止期間中に少なくとも一回は小さく変更されることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の空燃比制御装置。
【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】
機関排気系に排気ガスの空燃比に応じてリニアに出力が変化する空燃比センサを配置し、この空燃比センサの出力に基づき燃焼空燃比を所望空燃比に制御することが提案されている。機関排気系には、一般的に、排気ガスを浄化するための三元触媒装置が配置されている。三元触媒装置は、排気ガスの空燃比が理論空燃比近傍である時に排気ガスを良好に浄化するものであるために、一般的に、三元触媒装置に流入した排気ガスの空燃比が理論空燃比よりリーンである時には余剰分の酸素を吸蔵し、三元触媒装置に流入した排気ガスの空燃比が理論空燃比よりリッチである時には不足分の酸素を放出し、三元触媒装置内の排気ガスの空燃比を理論空燃比近傍とするＯ2ストレージ能力を有している。
【０００３】
それにより、燃焼空燃比を検出するための空燃比センサは、検出する排気ガスの空燃比が三元触媒装置のＯ2ストレージ能力により影響されないように、三元触媒装置の上流側に配置されている。ところで、空燃比センサによる空燃比制御を正確なものとするためには、三元触媒装置の下流側に、排気ガスの空燃比が理論空燃比近傍である時に出力が急変する酸素センサを配置し、Ｏ2ストレージ能力によって変化が緩やかにされる酸素センサの出力に基づき、空燃比センサの出力のリッチ側又はリーン側へのずれを補正するようにしている。
【０００４】
酸素センサの出力に基づく空燃比センサの出力の補正は、一般的に、目標空燃比を理論空燃比とする運転において、酸素センサの理論空燃比に対応する基準出力と酸素センサの実際の出力との偏差に基づく比例項と、この偏差の積算値に基づく積分項とを使用するものである。積分項は、空燃比センサの出力の最近の傾向的なずれを補正するものであり、比例項は、積分項により補正された空燃比センサの出力の今回のずれを補正するものである。積分項は、例えば、設定回数の酸素センサの偏差が算出された時を更新時期とし、空燃比センサの現状に合うように更新される。
【０００５】
ところで、内燃機関において、燃料消費を低減するために、フューエルカットが機関減速時毎のように頻繁に行われるようになっている。フューエルカットが実施されると、三元触媒装置には、排気ガスとして空気が流入することとなり、空気中の多量の酸素がＯ2ストレージ能力によって三元触媒装置に吸蔵されてしまう。排気ガスの空燃比が理論空燃比よりリーンとなってもリッチとなっても排気ガスの良好な浄化を可能とするためには、三元触媒装置には、Ｏ2ストレージ能力による最大吸蔵可能酸素量の約半分に相当する所望量の酸素を吸蔵しておくことが好ましい。それにより、一般的には、フューエルカット直後において、フューエルカット中に所望量を超えて吸蔵された酸素を放出させて所望量の酸素しか吸蔵されていないようにするために、燃焼空燃比をリッチにするリッチ化制御が実施される。
【０００６】
フューエルカット中及びリッチ化制御中には、理論空燃比を基準とした酸素センサの出力の偏差は、当然のごとく大きな絶対値を有し、意味のない値となる。フューエルカット中の空燃比制御は不必要であり、当然、酸素センサの出力の偏差を積算する積分項の更新も禁止される。また、リッチ化制御中には、燃焼空燃比を所望リッチ空燃比とする空燃比制御が必要であるが、この空燃比制御においては、酸素センサの出力の偏差に基づく比例項による空燃比センサの出力の補正を禁止すると共に、酸素センサの出力の偏差を積算する積分項の更新も禁止される。
【０００７】
しかしながら、このようにフューエルカット中及びその直後のリッチ化制御中において、積分項が更新されないと、機関始動からフューエルカットが頻繁に行われる場合には、今回の機関運転において全く積分項が更新されないこともあり、リッチ化制御中及びその後の理論空燃比の運転中において、空燃比センサの出力を現状に合った積分項により補正することができず、正確な空燃比制御が困難となる。
【０００８】
この問題を解決するために、積分項が複数回更新されて積分項がほぼ収束するまでフューエルカットを禁止することが提案されている（特許文献１参照）。
【０００９】
【特許文献１】特開２００７−１９８２４６
【特許文献２】特開２００６−１０４９７８
【特許文献３】特開平９−６８０７７
【特許文献４】特開昭６１−１９０１３７
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
特許文献１に記載の内燃機関の空燃比制御装置において、新たに算出された積分項と現在の積分項との偏差が設定値未満となれば、積分項は収束されたとして積分項の学習を完了し、フューエルカットの禁止が解除される。しかしながら、この偏差は、積分項が十分に収束していないにも係らずに偶々小さくなることがあり、この偏差が一回設定値未満となったからと言って積分項の学習を完了すると、正確な積分項が学習されていないことがあり、この時には正確な空燃比制御を実施することができない。
【００１１】
従って、本発明の目的は、三元触媒装置の上流側の空燃比センサの出力に基づき燃焼空燃比を所望空燃比に制御する内燃機関の空燃比制御装置において、三元触媒装置の下流側の酸素センサの出力に基づき空燃比センサの出力を補正して、正確な空燃比制御を可能とすることである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明による請求項１に記載の内燃機関の空燃比制御装置は、機関排気系の三元触媒装置の上流側に配置されて排気ガスの空燃比に対応して出力が変化する空燃比センサと、機関排気系の前記三元触媒装置の下流側に配置されて排気ガスの空燃比が理論空燃比近傍の時に出力が急激に変化する酸素センサとを具備し、前記空燃比センサの出力に基づき燃焼空燃比を所望空燃比に制御する内燃機関の空燃比制御装置において、前記空燃比センサの出力は、目標空燃比を理論空燃比とする運転時に、理論空燃比を基準とする前記酸素センサの出力の偏差に基づく比例項と、前記偏差の積算値に基づく積分項とにより補正され、前記積分項は更新時期毎に更新され、前記更新時期毎に設定回数更新された前記積分項が全て連続的に収束するまで目標空燃比を理論空燃比とする運転を継続するフューエルカット禁止期間が設けられ、前記設定回数未満の前記積分項が連続的に収束して機関停止された時には、次の機関運転において、最初の更新時期から前記設定回数より小さいもう一つの設定回数更新された前記積分項が全て連続的に収束していれば、前記フューエルカット禁止期間を解除することを特徴とする。
【００１３】
本発明による請求項２に記載の内燃機関の空燃比制御装置は、請求項１に記載の内燃機関の空燃比制御装置において、前記フューエルカット禁止期間当初に設定された前記積分項を算出するためのゲインは、前記フューエルカット禁止期間中に少なくとも一回は小さく変更されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明による請求項１に記載の内燃機関の空燃比制御装置によれば、フューエルカット禁止期間が設けられ、この期間中には目標空燃比を理論空燃比とする運転が継続的に実施され、理論空燃比を基準とする酸素センサの出力の偏差の積算値に基づき空燃比センサの出力の傾向的なずれを補正する積分項が算出されて更新されるために、フューエルカットが頻繁に実施されて積分項が更新されないようなことはなく、空燃比センサの出力を現状に合った積分項により補正することができ、燃焼空燃比を理論空燃比へ又はフューエルカット直後のリッチ化制御においては所望リッチ空燃比へ良好に制御することができる。
【００１５】
また、フューエルカット禁止期間は、更新時期毎に設定回数更新された積分項が全て連続的に収束するまで継続されるために、積分項が偶々一回収束しただけでフューエルカット禁止期間を解除して積分項の学習を完了するようなことはなく、空燃比センサ出力の傾向的なずれを補正するための正確な積分項に更新され、良好な空燃比制御を実現することができる。
【００１６】
さらに、設定回数未満の積分項が連続的に収束して機関停止された時には、次の機関運転において、新たに設定回数の積分項が連続的に収束するまでフューエルカット禁止期間を継続すると、短い期間で機関停止が繰り返されるような場合に、フューエルカットが全く実施されずに燃料消費が悪化することがある。しかしながら、本空燃比制御装置によれば、設定回数未満の積分項が連続的に収束して機関停止された時には、積分項はある程度収束しているために、次の機関運転において、最初の更新時期から設定回数より小さいもう一つの設定回数更新された積分項が全て連続的に収束していれば、フューエルカット禁止期間を解除するようになっており、それにより、積分項を正確な値まで更新することができると共にフューエルカットが実施され易くなる。
【００１７】
本発明による請求項２に記載の内燃機関の空燃比制御装置によれば、請求項１に記載の内燃機関の空燃比制御装置において、フューエルカット禁止期間当初に設定された積分項を算出するためのゲインは、フューエルカット禁止期間中に少なくとも一回は小さく変更されるようになっており、それにより、フューエルカット禁止期間当初は大きなゲインが使用されて積分項が大きく重み付けされるために、積分項により補正された空燃比センサの出力に基づく空燃比制御によって空燃比が理論空燃比に早期に収束され、すなわち、積分項も早期に収束されることとなるために、フューエルカット禁止期間を早期に解除することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
図１は機関排気系を示す概略図であり、１は三元触媒装置であり、２は三元触媒装置１の上流側に配置された空燃比センサであり、３は三元触媒装置１の下流側に配置された酸素センサである。空燃比センサ２及び酸素センサ３は、いずれも排気ガス中の酸素濃度に応じて出力電圧が変化するものであり、空燃比センサ２は排気ガスの空燃比に対応して出力がリニアに変化するリニア出力型であり、酸素センサ３は排気ガスの空燃比が理論空燃比近傍である時に出力が急激に変化するステップ出力型である。
【００１９】
本発明による空燃比制御装置は、空燃比センサ２の出力に基づき燃焼空燃比を所望空燃比にフィードバック制御するものである。空燃比センサ２は、三元触媒装置１の上流側に配置されて、常に未浄化の排気ガスに晒されているために、出力の信頼性がそれほど高くなく、出力がリッチ側又はリーン側へずれることがある。それにより、三元触媒装置１の下流側に配置されて、未浄化の排気ガスに晒されることなく、また、一般的に、排気ガスの空燃比がリッチであるかリーンであるかを検出するのに使用され、出力の信頼性の高い酸素センサ３の出力に基づき、空燃比センサの出力を補正するようにしている。
【００２０】
燃焼空燃比のフィードバック制御に使用される空燃比センサ２の出力Ｖは、目標燃焼空燃比を理論空燃比とする運転時において、以下のように補正されて出力Ｖ’とされる。
Ｖ’＝Ｖ＋Ｐ＋Ｉ
ここで、Ｐは理論空燃比に対する基準出力（例えば、０．５ボルト）と酸素センサ３の実際の出力との偏差ｄに所定ゲインＰｇを乗算した比例項であり、Ｉは設定回数の偏差ｄの積算値に所定ゲインＩｇを乗算した積分項である。こうして、積分項Ｉは、空燃比センサ２の出力の現在の傾向的なずれを補正するものとなり、比例項Ｐは、積分項Ｉにより補正された空燃比センサ２の出力の現在のずれを補正するものとなる。このように補正された空燃比センサ２の出力Ｖ’に基づき排気ガスの空燃比を正確に推定し、燃焼空燃比が理論空燃比となるように、エアフローメータにより検出される吸入空気量に対して燃料噴射量をフィードバック補正することとなる。
【００２１】
本空燃比制御装置は、内燃機関の燃焼空燃比を理論空燃比（ストイキ）に制御するものであるが、図２のタイムチャートに示すように、機関減速時等に燃料消費を低減するためにフューエルカットＦ／Ｃが実施される時には、もちろん、燃料噴射が停止されるために空燃比制御は実施されない。フューエルカットＦ／Ｃ中には、酸素を多量に含む空気が排気ガスとして三元触媒装置１へ流入するために、三元触媒装置１には、Ｏ2ストレージ能力の最大吸蔵可能酸素量の約半分を超える酸素が吸蔵されてしまう（フューエルカットＦ／Ｃ時間が長ければほぼ最大吸蔵可能酸素量まで酸素が吸蔵される）。それにより、そのままでは、フューエルカット後において、燃焼空燃比が理論空燃比よりリーンとなった時には、三元触媒装置１は余剰の酸素を良好に吸蔵することができず、ＮＯXの浄化能力が低下してしまう。
【００２２】
従って、フューエルカットＦ／Ｃ直後には、燃焼空燃比を所望リッチ空燃比に制御し、フューエルカット中に三元触媒装置１に吸蔵された酸素を最大吸蔵可能酸素量の約半分まで放出させ、その後に、燃焼空燃比がリーンとなってもリッチとなっても三元触媒装置１内の排気ガスの空燃比を理論空燃比近傍とすることを可能とし、ＮＯXの浄化能力と、ＣＯ及びＨＣの浄化能力とをいずれも高く維持することが好ましい。このフューエルカットＦ／Ｃ直後のリッチ化制御が完了すれば、目標燃焼空燃比を理論空燃比とするストイキ制御が開始される。
【００２３】
酸素センサ３の理論空燃比に対する基準出力と酸素センサ３の実際の出力との偏差ｄは、フューエルカット中及びその直後のリッチ化制御中においては、算出することができず、必然的に、リッチ化制御において、空燃比センサ２の出力を比例項Ｐにより補正することはできない。また、リッチ化制御中において、空燃比センサ２の出力を積分項Ｉにより補正して燃焼空燃比を所望リッチ空燃比に制御することが好ましいが、前述の偏差ｄが算出されないために積分項Ｉを更新することはできない。
【００２４】
こうして、機関始動からフューエルカットが頻繁に行われると、積分項Ｉを更新することができず、リッチ化制御及びストイキ制御において、空燃比センサ２の出力補正に現状に合った積分項Ｉを使用することができない。本空燃比制御装置は、図３から図５に示す第一フローチャートにより空燃比センサ２の現状に合った積分項Ｉを算出して、リッチ化制御及びストイキ制御において空燃比センサ２の出力を良好に補正し、燃焼空燃比を所望空燃比に制御可能としている。
【００２５】
先ず、ステップ１０１において、フラグＦが１であるか否かが判断される。フラグＦは、１とされて積分項Ｉの学習完了を示すものであり、新車時において０とされ、機関停止時にはバックアップＲＡＭに記憶される。当初は、ステップ１０１の判断は否定されてステップ１０２へ進み、フューエルカットが禁止される。次いで、ステップ１０４では、理論空燃比に対する基準出力と酸素センサ３の現在の出力との偏差ｄを算出する条件が成立しているか否かが判断される。
【００２６】
フューエルカットが禁止されている場合には、始動直後の酸素センサ３を含む機関暖機中等を除いて、ステップ１０４の判断は肯定され、偏差ｄを算出してステップ１０５へ進む。もちろん、偏差ｄが算出されれば、この偏差ｄに基づき算出される比例項Ｐと、積分項としては前回の機関停止時の積分項Ｉとを使用して、空燃比センサ２の出力を補正し、フューエルカット禁止中のストイキ制御を実施する。
【００２７】
ステップ１０５では、積分項を算出するための設定回数の偏差ｄが算出されて、これら偏差ｄの積算値に基づく積分項Ｉの更新時期であるか否かが判断される。この判断が否定される時にはそのまま終了するが、積分項Ｉの更新時期である時には、ステップ１０６へ進む。ステップ１０６では、再びフラグＦが１であるか否かが判断される。当初、この判断は否定され、ステップ１０７において、積分項を新たに算出された積分項Ｉに更新する。こうして積分項Ｉが更新されれば、それ以降においては、新たに算出される比例項Ｐと、更新された積分項Ｉとを使用して空燃比センサ２の出力を補正し、フューエルカット禁止中のストイキ制御を実施する。
【００２８】
次いで、ステップ１０８において第一カウント値Ｃ１を１だけ増加させ、ステップ１０９において第二カウント値Ｃ２を１だけ増加させる。第一カウント値Ｃ１及び第二カウント値Ｃ２はいずれも新車時において０とされている。
【００２９】
次いで、ステップ１１０において、今回の積分項Ｉiと前回の積分項Ｉi-1との差の積算値Ｓが算出される。この積算値Ｓも新車時において０とされている。次いで、ステップ１１１において、積算値Ｓの絶対値が設定値ｂ以下であるか否かが判断される。当初は、前回と今回との間の積分項Ｉの変化が大きいために積算値Ｓも大きくなり、ステップ１１１の判断は否定され、ステップ１１４において積算値Ｓは０にリセットされる。
【００３０】
積分項Ｉの変化が小さくなって、ステップ１１１の判断が肯定されると、ステップ１１２において第三カウント値Ｃ３は１だけ増加され、ステップ１１３において第四カウント値Ｃ４は１だけ増加される。第三カウント値Ｃ３及び第四カウント値Ｃ４は、新車時に０とされており、また、ステップ１１１の判断が否定されると、ステップ１１５及び１１６において０にリセットされる。
【００３１】
ステップ１１７では、第一カウント値Ｃ１が第一設定回数Ｎ１以上であるか否かが判断され、ステップ１１８では、第二カウント値Ｃ２が第二設定回数Ｎ２以上であるか否かが判断され、ステップ１１９では、第三カウント値Ｃ３が第三設定回数Ｎ３以上であるか否かが判断され、ステップ１２０では、第四カウント値Ｃ４が第四設定回数Ｎ４以上であるか否かが判断される。
【００３２】
ステップ１１７から１２０のうちのいずれかの判断が否定されれば、ステップ１２２において機関停止されるか否かが判断され、この判断が否定される時にはそのまま終了するが、ステップ１２２の判断が肯定される時には、ステップ１２３において、第一カウント値Ｃ１は現在のＣ１としてバックアップＲＡＭ記憶され、ステップ１２４において、第二カウント値Ｃ２は０にリセットされ、ステップ１２５において、第三カウント値Ｃ３は現在のＣ３としてバップアップＲＡＭに記憶され、ステップ１２６において、第四カウント値Ｃ４は０にリセットされる。
【００３３】
このように、第一カウント値Ｃ１は、途中で機関停止したかに関係なく、積分項Ｉの積算更新回数を表し、第一設定回数Ｎ１（例えば４０回）となると、ステップ１１７の判断は肯定される。これに対して、第二カウント値Ｃ２は、今回の運転における積分項Ｉの更新回数を表し、第一設定回数Ｎ１より小さな第二設定回数Ｎ２（例えば２０回）となると、ステップ１１８の判断は肯定される。
【００３４】
また、第三カウント値Ｃ３は、途中で機関停止したかに関係なく、今回の積分項Ｉiと前回の積分項Ｉi-1との差の積算値Ｓが設定値ｂより小さくなった積算連続回数を表し、第三設定回数Ｎ３（例えば１０回）となると、ステップ１１９の判断は肯定される。これに対して、第四カウント値Ｃ４は、今回の運転における今回の積分項Ｉiと前回の積分項Ｉi-1との差の積算値Ｓが設定値ｂより小さくなった連続回数を表し、第三設定回数Ｎ３より小さな第四設定回数Ｎ４（例えば５回）となると、ステップ１２０の判断は肯定される。
【００３５】
ステップ１１７から１２０は、積分値Ｉの学習が完了したと判断するための四つの条件であり、ステップ１１７から１２０の判断が全て肯定されると、ステップ１２１においてフラグＦは１にセットされる。その結果として、ステップ１０１の判断は肯定され、ステップ１０３においてフューエルカットの禁止が解除される。それにより、機関減速時等にはフューエルカットが実施され、その直後には、前述のリッチ化制御が実施される。このような場合には、ステップ１０４において、フューエルカット中、リッチ化制御中、及び、リッチ化制御の完了直後において、三元触媒装置１からストイキ制御により目標空燃比を理論空燃比とした排気ガスが流出しない間は、偏差ｄの算出条件が成立しないこととなる。
【００３６】
また、ステップ１０５において新たな積分項Ｉが算出されると、ステップ１０６の判断が肯定されるために、ステップ１２７において、新たに算出された積分項Ｉiと現在の積分項Ｉi-1との差の絶対値が設定値ａより大きいか否かが判断される。この判断が肯定される時にだけ、ステップ１２８において積分項は新たに算出された積分項Ｉに更新される。
【００３７】
すなわち、現在の積分項Ｉi-1は、ステップ１１７から１２０の判断が全て肯定されて、空燃比センサ２の現状に合わせて十分に収束されたことが確認されたものであり、この積分項Ｉi-1に対して新たに算出された積分項Ｉiの差の絶対値が大きければ、空燃比センサ２の現状が変化したとして、積分項を更新するが、差の絶対値が僅かである時には、空燃比センサ２の現状は変化していないとして、積分項を更新せず、空燃比制御を安定化させるようになっている。
【００３８】
このように、第一フローチャートによれば、今回の積分項と前回の積分項との偏差が偶々一度だけ設定値を下回っても、積分項が収束しているとしてその学習を完了することはなく、前述の四つの条件が全て肯定されて正確な積分項に更新されるまでは、積分項の学習は継続される。
【００３９】
ステップ１１７の第一条件は、途中で機関停止したかに関係なく、積分項の積算更新回数が第一設定回数Ｎ１を超えることであり、このように、正確な積分項の学習には、少なくとも第一設定回数Ｎ１の積分項の更新が必要であるとしている。しかしながら、更新回数に関しては、この第一条件だけでなく、ステップ１１８の第二条件として、今回の運転における積分項の更新回数が第一設定回数Ｎ１より小さい第二設定回数Ｎ２を超えることが要求されている。
【００４０】
正確な積分項に更新されるためには、積分値Ｉを少なくとも第一設定回数Ｎ１だけ更新することが必要である。しかしながら、一回の運転で第一設定回数Ｎ１だけ積分項が更新されなければならないとすると、短時間運転が繰り返される場合に、何時までも積分値の学習が完了せずにフューエルカットの禁止を解除することができず、燃料消費が悪化してしまう。それにより、機関停止しても積分項の第一カウント値Ｃ１は記憶され、次回の運転においては記憶された第一カウント値Ｃ１から積分項Ｉが更新される毎にカウントアップされ、今回の運転における更新回数が第一設定回数Ｎ１より少ない回数であっても、第一カウント値Ｃ１が第一設定回数Ｎ１に達すれば、ステップ１１７の判断は肯定されるようにしてフューエルカット禁止の解除を容易にしている。
【００４１】
しかしながら、今回の運転において、積分値Ｉの数回の更新によって第一カウント値Ｃ１が第一設定回数Ｎ１に達したとしても、これでは、積分項Ｉの学習完了を判断する今回の運転が積分値の更新に十分に反映されていないこととなるために、今回の運転における積分値Ｉの更新回数に対応する第二カウント値Ｃ２が第二設定回数Ｎ２に達しない限り、ステップ１１８の判断は肯定されないようになっている。すなわち、積分値Ｉの学習完了を判断する第二条件は、今回の運転が積分項の更新に十分反映されるように、一回の運転において積分項が最低限更新されなければならない更新回数を定めている。このような第二条件が付加されても、一回の運転で第一設定回数Ｎ１だけ積分項が更新されなければならない場合に比較して、フューエルカット禁止の解除は容易となる。
【００４２】
第一フローチャートにおいては、積分項の学習完了を判断するのに、さらにステップ１１９及び１２０の第三及び第四条件が設定されているが、前述の第一及び第二条件だけによって積分項の学習完了を判断してフューエルカット禁止を解除するようにしても良い。また、第一条件だけによって積分項の学習完了を判断しても良い。
【００４３】
ステップ１１９における積分項の学習完了を判断する第三条件は、今回の積分項Ｉiと前回の積分項Ｉi-1との差の積算値Ｓが設定値ｂより小さい時に今回の積分項Ｉiが収束していると判断し、途中で機関停止したかに関係なく、更新時期毎に更新される積分項Ｉが第三設定回数Ｎ３を超えて連続的に収束したことである。このように、正確な積分項の学習には、少なくとも第三設定回数Ｎ３だけは更新された積分項が連続的に収束していることが必要であるとしている。しかしながら、収束連続回数に関しては、この第三条件だけでなく、ステップ１２０の第四条件として、今回の運転における積分項の収束連続回数が第三設定回数Ｎ３より小さい第四設定回数Ｎ４を超えることが要求されている。このように、今回の積分項Ｉが収束しているか否かの判断に、今回の積分項と前回の積分項との差の積算値Ｓが使用されることにより、更新毎に僅かずつ積分項Ｉが増加又は減少する場合にも、この積算値Ｓの絶対値は設定値ｂを超えるようになり、積分項は収束していないと判断される。
【００４４】
正確な積分項に更新されるためには、更新された積分値Ｉが連続的に少なくとも第三設定回数Ｎ３だけ収束していることが必要である。しかしながら、一回の運転で第三設定回数Ｎ３連続して積分項Ｉが収束していなければならないとすると、短時間運転が繰り返される場合に、何時までも積分値の学習が完了せずにフューエルカットの禁止を解除することができず、燃料消費が悪化してしまう。それにより、機関停止しても積分項の第三カウント値Ｃ３は記憶され、次回の運転においては、記憶された第三カウント値Ｃ３から更新された積分項Ｉが連続的に収束する毎にカウントアップされ、今回の運転における収束連続回数が第三設定回数Ｎ３より少ない回数であっても、第三カウント値Ｃ３が第三設定回数Ｎ３に達すれば、ステップ１１９の判断は肯定されるようにしてフューエルカット禁止の解除を容易にしている。
【００４５】
しかしながら、今回の運転において、数回更新された積分値Ｉが連続的に収束していて第三カウント値Ｃ３が第三設定回数Ｎ３に達したとしても、これでは、積分項Ｉの学習完了を判断する今回の運転が積分値の更新に十分に反映されていないこととなるために、今回の運転における積分値Ｉの収束連続回数に対応する第四カウント値Ｃ４が第四設定回数Ｎ４に達しない限り、ステップ１２０の判断は肯定されないようになっている。すなわち、積分値Ｉの学習完了を判断する第四条件は、今回の運転が積分項の更新に十分反映されるように、一回の運転において積分項が最低限連続して収束しなければならない更新回数を定めている。
【００４６】
第一フローチャートにおいて、積分項の学習完了を判断するのに、前述の第一及び第二条件を省略して、ステップ１１９及び１２０の第三及び第四条件だけによって積分項の学習完了を判断してフューエルカット禁止を解除するようにしても良い。また、第三条件だけによって積分項の学習完了を判断するようにしても良い。
【００４７】
図６は、積分項の収束を早めてフューエルカット禁止解除を早めるための第二フローチャートであり、第一フローチャートと同時に実施される。先ず、ステップ２０１において、第一フローチャートのフラグＦが１であるか否かが判断され、積分項Ｉの学習が完了していない時には、この判断は否定されて、ステップ２０２へ進む。
【００４８】
ステップ２０２では、第一フローチャートの第一カウント値Ｃ１、すなわち、積分項の積算更新回数が設定回数Ｎ（例えば２０回）に達したか否かが判断される。積分項の学習開始当初において、この判断は否定され、ステップ２０３において、積分項を算出するためのゲインＩｇは比較的大きなＩｇ１とされる。それにより、積分項の学習開始当初は大きなゲインＩｇ１が使用されて積分項Ｉが大きく重み付けされる。
【００４９】
一方、第一カウント値Ｃ１が設定回数Ｎに達してステップ２０２の判断が肯定されると、ステップ２０４において、積分項を算出するためのゲインＩｇは比較的小さなＩｇ２とされる。それにより、積分項の学習完了に近づくと、小さなゲインＩｇ２が使用されて積分項Ｉの重み付けが小さくされる。また、フラグＦが１とされて、積分項の学習が完了すると、ステップ２０５において、ゲインはＩｇ２よりさらに小さなゲインＩｇ３とされる。
【００５０】
こうして、図９に示すように、積分項を学習するフューエルカット禁止期間は、時刻ｔ０から開始され、時刻ｔ１において、積分項の積算更新回数Ｃ１が設定回数Ｎに達すると、ゲインは小さくされるようにＩｇ１からＩｇ２へ切り換えられる。それにより、積分項により補正された空燃比センサの出力に基づく空燃比制御において、時刻ｔ１以前では、空燃比は大きく重み付けられた積分項により大きく補正され、時刻ｔ１以降では、空燃比は小さく重み付けられた積分項により小さく補正されるために、空燃比を発散させることなく早期に時刻ｔ２において理論空燃比に収束させることができ、すなわち、積分項も時刻ｔ２において早期に確実に収束させることができる。
【００５１】
それにより、積分値の学習期間において一定のゲイン（例えばＩｇ２）を使用する場合（点線で示す）には、積分項は時刻ｔ３まで収束しないが、第二フローチャートの制御により積分項Ｉを早期に確実に収束させることができ、早期にフューエルカット禁止を解除して燃料消費の悪化を抑制することができる。また、フラグＦが１とされて積分項の学習が完了すれば、ゲインはＩｇ２よりさらに小さなＩｇ３とされて、積分項の重み付けをさらに小さくし、空燃比制御において空燃比の変動を抑制するようになっている。
【００５２】
図７は、積分項の収束を早めてフューエルカット禁止解除を早めるための第三フローチャートであり、前述の第二フローチャートとの違いについてのみ以下に説明する。
【００５３】
本フローチャートにおいて、ステップ３０２では、積分項ＩのゲインＩｇが比較的小さなＩｇ２とされているか否かが判断される。当初、この判断は否定されてステップ３０３に進む。ステップ３０３では、今回と前回との間の積分項Ｉの差の絶対値Ｅが設定値ｅより小さいか否かが判断され、すなわち、積分項Ｉがある程度収束したか否かが判断される。積分項の学習開始当初において、この判断は否定され、ステップ３０４において、積分項を算出するためのゲインＩｇは比較的大きなＩｇ１とされる。また、積分項Ｉがある程度収束すれば、ステップ３０３の判断が肯定され、ステップ３０５において、積分項を算出するためのゲインＩｇは比較的小さなＩｇ２とされる。ゲインがＩｇ２とされると、ステップ３０２の判断が肯定されるために、ゲインがＩｇ１に戻されることはない。
【００５４】
こうして、図９に示すように、積分項を学習するフューエルカット禁止期間の当初は、今回の積分項Ｉ2と前回の積分項Ｉ1との間の差の絶対値Ｅ1は設定値ｅ以上であるが、時刻ｔ１’において、今回の積分項Ｉ3と前回の積分項Ｉ2との間の差の絶対値Ｅ2が設定値ｅより小さくなると、ゲインは小さくされるようにＩｇ１からＩｇ２へ切り換えられる。それにより、積分項により補正された空燃比センサの出力に基づく空燃比制御において、時刻ｔ１’以前では、空燃比は大きく重み付けられた積分項により大きく補正され、時刻ｔ１’以降では、空燃比は小さく重み付けられた積分項により小さく補正されるために、空燃比を発散させることなく早期に時刻ｔ２において理論空燃比に収束させることができ、すなわち、積分項も時刻ｔ２において早期に確実に収束させることができる。
【００５５】
図８は、積分項の収束を早めてフューエルカット禁止解除を早めるための第四フローチャートであり、前述の第三フローチャートとの違いについてのみ以下に説明する。
【００５６】
本フローチャートにおいて、ステップ４０３では、同時期の比例項Ｐと吸気量Ｇａとの積を設定回数積算した積算値ΣＰ・Ｇａが、今回の比例項Ｐと今回の吸気量Ｇａとの積の積算によって設定回数に達して算出されたか否かが判断される。この積算値は、比例項Ｐ及び積分項Ｉによる補正された空燃比センサの出力に基づく空燃比制御の結果としての空燃比の収束程度に対応している。設定回数に達せずに積算値ΣＰ・Ｇａが算出されない時には、ステップ４０３の判断は否定されて、そのまま終了するが、ステップ４０３の判断が肯定される時には、ステップ４０４において、この積算値の絶対値が設定値ｇより小さいか否かが判断される。
【００５７】
ステップ４０４の判断が否定される時には、空燃比は理論空燃比にあまり収束しておらず、ステップ４０５において、積算値ΣＰ・Ｇａは０にリセットされ、ステップ４０６において、積分項を算出するためのゲインＩｇは比較的大きなＩｇ１とされる。また、空燃比が理論空燃比にある程度収束すると、ステップ４０４の判断が肯定され、ステップ４０７において、積分項を算出するためのゲインＩｇは比較的小さなＩｇ２とされる。こうして、第三フローチャートと同様に、空燃比を早期に理論空燃比へ収束させることができると共に、積分項も早期に収束させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】本発明による空燃比制御装置が制御する内燃機関の排気系を示す概略図である。
【図２】本発明による空燃比制御装置の目標空燃比を示すタイムチャートである。
【図３】本発明による空燃比制御装置により実施される第一フローチャートの一部である。
【図４】図３の第一フローチャートの一部である。
【図５】図３の第一フローチャートの一部である。
【図６】積分項を早期に収束させるための第二フローチャートである。
【図７】積分項を早期に収束させるための第三フローチャートである。
【図８】積分項を早期に収束させるための第四フローチャートである。
【図９】第二及び第三フローチャートの制御による積分項の変化を示すタイムチャートである。
【符号の説明】
【００５９】
１    三元触媒装置
２    空燃比センサ
３    酸素センサ
【図１】
0004888365.tif 000002
【図２】
0004888365.tif 000003
【図３】
0004888365.tif 000004
【図４】
0004888365.tif 000005
【図５】
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【図６】
0004888365.tif 000007
【図７】
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【図８】
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【図９】
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