JP2006161643A - 内燃機関の空燃比制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】冷えた状態からの機関始動後であってメインフィードバック制御の開始初期に、空燃比の濃すぎ、薄すぎにより排気エミッションが悪化するのを抑制する。
【解決手段】始動開始後、メインフィードバック制御、サブフィードバック制御が順次開始される。サブフィードバック制御では、触媒下流の酸素センサ１５からの検出信号に基づき増減される補正項ＦＡＣＦにより、メインフィードバック制御で用いられるフィードバック補正値ＦＡＦが補正される。サブフィードバック制御中には補正項ＦＡＣＦに基づき算出される学習値Ｇが定期的に記憶される。そして、冷えた状態からのエンジン始動開始後であって、サブフィードバック制御が開始される前のメインフィードバック制御の実行中には、記憶された学習値Ｇが前回のサブフィードバック制御中における学習値Ｇの増減範囲よりも狭い範囲内の値である固定値ｎに固定した上で補正項ＦＡＣＦとして設定される。
【選択図】 図１

Description

本発明は、内燃機関の空燃比制御装置に関するものである。

自動車用エンジン等の内燃機関においては、その排気通路に触媒コンバータを設け、同コンバータの三元触媒にて排気中のＣＯ、ＨＣを酸化させるとともにＮＯx を還元させ、それらを無害なＣＯ2 、Ｈ2Ｏ 、Ｎ2 とすることで排気の浄化を図るようにしている。こうした三元触媒による排気の浄化、即ちＣＯ、ＨＣの酸化及びＮＯx の還元は、理論空燃比での混合気の燃焼がなされたときの触媒雰囲気の酸素濃度において最も効果的に行われることとなる。

このため、上記内燃機関では、理論空燃比での混合気の燃焼を行うべく、排気中の酸素濃度に応じて燃料噴射量を補正することで、混合気の空燃比を理論空燃比に近づける空燃比フィードバック制御が行われる。

こうした空燃比フィードバック制御を実現するため、排気通路の触媒上流に排気中の酸素濃度に対応した信号を出力する空燃比センサや酸素センサが設けられ、同センサからの検出信号に基づき増減するフィードバック補正値を用いて燃料噴射量が補正されることとなる。上記フィードバック補正値の増減については、機関温度が所定値（例えば４０℃まで）上昇し、安定した機関運転を行うことの可能な状況のもとで行われる。なお、上記空燃比センサは、排気中の酸素濃度に応じたリニアな検出信号を出力するものである。一方、上記酸素センサは、排気中の酸素濃度に応じて、理論空燃比よりもリッチな混合気での燃焼に起因するリッチ信号、又は理論空燃比よりもリーンな混合気での燃焼に起因するリーン信号を出力するものである。

また、触媒上流の上記センサには出力特性のばらつきや経時変化等が生じ、それによって上記空燃比フィードバック制御の精度低下を招くおそれがある。このため、上記センサのばらつきや経時変化等に起因する上記空燃比フィードバック制御（メインフィードバック制御）の精度低下を補償すべく、触媒下流に酸素センサを設け、同センサからのリッチ信号及びリーン信号に応じて増減される補正項を用いて上記フィードバック補正値を補正すること（サブフィードバック制御）も行われる。なお、上記補正項は、酸素センサからのリッチ信号出力に基づき減量されるとともに、酸素センサからのリーン信号出力に基づき増量される。こうした補正項の増減については、上記フィードバック補正値の増減が行われており、機関温度が上記所定値（４０℃）よりも高い値（例えば７０℃）に上昇している状況のもとで行われる。そして、触媒上流の上記センサに出力特性のばらつきや経時変化等が生じたときには、それに対応した分だけフィードバック補正値が補正項によって補正され、これによりメインフィードバック制御の精度低下が抑制される。

ところで、上記補正項は、触媒下流の酸素センサのリッチ信号及びリーン信号に基づき増減されることで、上記メインフィードバック制御の精度低下を補償する値へと変化してゆくことになる。

このように増減させられる補正項を機関停止時に初期値にリセットすると、次回の機関運転でのサブフィードバック制御の開始後に再度、触媒下流の酸素センサからのリッチ信号及びリーン信号に基づく補正項の増減を行い、その補正項を初期値から上記メインフィードバック制御の精度低下を補償する値へと変化させなければならなくなる。このため、内燃機関の運転開始後であって、メインフィードバック制御の開始時点からサブフィードバック制御の開始初期にかけては、上記補正項が初期値付近の値となって上記メインフィードバック制御の精度低下を補償する値から離れた値となる。その結果、理論空燃比付近からはずれた空燃比での燃焼が行われ、三元触媒での排気の浄化を効果的に行うのが困難になる。特に、冷えた状態からの機関始動時には、機関温度が所定値（４０℃）に達してメインフィードバック制御が開始された後、機関温度が補正項の増減を行うことの可能な温度（７０℃）まで上昇するのに時間がかかる。そして、この温度上昇に要する時間が経過するまでの間は理論空燃比付近から外れた空燃比での燃焼が続けられるため、その時間の分だけ三元触媒での効果的な排気浄化が行われにくくなる。

こうした問題に対処するため、特許文献１の技術を適用することも考えられる。この特許文献１では、機関運転中のサブフィードバック制御の実行中に補正項が増減されているとき、同補正項に基づき算出される学習値が定期的に記憶される。そして、機関始動開始後であってサブフィードバック制御が開始される前のメインフィードバック制御の実行中には、当該記憶された学習値が補正項としてフィードバック補正値の補正に用いられる。この場合、メインフィードバック制御の開始直後から、上記学習値（補正項）を用いて上記メインフィードバック制御の精度低下が補償されるようフィードバック補正項を補正することが可能になる。そして、機関温度がサブフィードバック制御を行うことの可能な温度（７０℃）まで上昇していれば、同制御の実行開始に伴い上記学習値（補正項）を起点として触媒下流の酸素センサからのリッチ信号及びリーン信号に応じた補正項の増減が開始されるようになる。以上により、内燃機関の運転開始後であってメインフィードバック制御の開始時点からサブフィードバック制御の開始初期にかけて、理論空燃比付近からはずれた空燃比での燃焼が行われるのを抑制し、三元触媒での排気の浄化効率が低下するのを抑制することが可能になる。
特開平３−２９００３９公報

ところで、触媒コンバータの三元触媒には、触媒雰囲気の酸素濃度を理論空燃比での混合気の燃焼がなされたときの値とする上で、触媒雰囲気中の過剰となる酸素を吸着したり、不足する酸素を放出したりする酸素ストレージ能力が持たされ、触媒雰囲気の酸素濃度の上記の値での維持が図られている。従って、例えばリーン混合気の燃焼（リーン燃焼）に伴い触媒雰囲気が酸素過剰になった場合には同酸素が触媒に吸着され、リッチ混合気の燃焼（リッチ燃焼）に伴い触媒の雰囲気が酸素不足になった場合には触媒から酸素が放出されることとなる。

以上のような三元触媒の酸素ストレージ能力の影響から、触媒下流の排気中の酸素濃度は、触媒上流の排気中の酸素濃度の増減と比較して、比較的長い周期で増減することとなる。なお、これら排気中の酸素濃度の増減は、混合気の空燃比を理論空燃比と一致させた状態での同混合気の燃焼を行ったときの値を中心として行われる。そして、触媒下流の酸素センサから出力される信号は、上述した触媒下流の排気中の酸素濃度の増減に対応して、比較的長い周期をもってリーン信号とリッチ信号との間で反転する。また、近年は更なる排気エミッションの改善等を目的に触媒コンバータの触媒容量を大とすることが望まれており、その触媒容量の増大に伴う酸素ストレージ能力の増大に起因して、触媒下流の酸素センサから出力されるリッチ信号とリーン信号との反転周期については長くなる傾向にある。

ただし、上記反転周期が長くなるということは、サブフィードバック制御の実行中において、触媒下流の酸素センサからのリッチ信号に基づく補正項の減量期間、及び、同センサからのリーン信号に基づく補正項の増量期間が長くなることを意味する。このように補正項の減量期間及び増量期間が長くなると、それに伴い補正項の増減幅が大きくなり、ひいては補正項に基づき算出されて記憶される学習値の増減幅も大きくなる。しかしながら、学習値の増減幅が大きくなると、冷えた状態からの機関始動開始後であってメインフィードバック制御の開始初期から補正項として用いられる学習値の大きさにも大きな幅が生じ、それが排気エミッションに悪影響を及ぼす可能性がある。

即ち、学習値の増減幅が大きいと、仮に学習値が最大値、或いは最小値となった状態で内燃機関が停止された場合、次回の機関始動開始後のメインフィードバック制御開始初期から補正項として用いられる学習値が過度に大きく、或いは小さくなる。ここで、冷えた状態からの機関始動開始後には、触媒温度が低いことに起因して同触媒の排気浄化能力が低下していることから、空燃比が濃すぎたり薄すぎたりすることが排気エミッションに大きな影響を及ぼす。このため、上記のように学習値が過度に大きく、或いは小さくなることに起因して、冷えた状態からの機関始動後であってメインフィードバック制御の開始初期に空燃比が濃すぎたり、或いは薄すぎたりすると、触媒での排気浄化能力が足りずに排気エミッションの悪化を招くこととなる。

本発明はこのような実情に鑑みてなされたものであって、その目的は、冷えた状態からの機関始動後であってメインフィードバック制御の開始初期に、空燃比が濃すぎたり、或いは薄すぎたりして排気エミッションが悪化するの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にある。

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。
上記目的を達成するため、請求項１記載の発明では、触媒上流の排気中の酸素濃度に応じて増減されるフィードバック補正値を用いて燃料噴射量の補正を行い内燃機関の空燃比を理論空燃比に近づけるメインフィードバック制御と、そのメインフィードバック制御の実行中に触媒下流の排気中の酸素濃度に応じてリッチ信号又はリーン信号を出力する酸素センサからの検出信号に基づき増減される補正項によって前記フィードバック補正値を補正するサブフィードバック制御とを行い、そのサブフィードバック制御中に前記補正項に基づき算出される学習値を定期的に記憶しておき、機関始動開始後であって前記サブフィードバック制御が開始される前の前記メインフィードバック制御の実行中には、記憶された最新の学習値を前記補正項として前記フィードバック補正値の補正に用いる内燃機関の空燃比制御装置において、冷えた状態からの機関始動後であって前記サブフィードバック制御が開始される前の前記メインフィードバック制御の実行中には、前記記憶された学習値を、前記サブフィードバック制御中における前記学習値の増減範囲内であって、且つ、同増減範囲よりも狭い範囲内の値に制限した上で、前記補正項として前記フィードバック補正値の補正に用いる制御手段を備えた。

記憶された学習値が例えば最大値、或いは最小値となった状態で内燃機関が停止された場合、次回に冷えた状態からの機関始動がなされ、その始動開始後にメインフィードバック制御が開始されるとき、その開始初期から上記記憶された学習値をフィードバック補正値の補正項としてそのまま用いると、以下のような不具合が生じる。即ち、補正項として用いられる学習値が過度に大きく、或いは小さくなることから、それに起因して上記メインフィードバック制御の開始初期に空燃比が濃すぎたり、或いは薄すぎたりするようになり、触媒での排気浄化能力が足りずに排気エミッションの悪化を招くこととなる。しかし、上記構成によれば、冷えた状態からの機関始動開始後であって前記サブフィードバック制御が開始される前の前記メインフィードバック制御の実行中には、記憶された学習値が前回のサブフィードバック制御中における同学習値の増減範囲よりも狭い範囲内の値に制限される。このため、メインフィードバック制御の開始初期にフィードバック補正値の補正項として用いられる学習値が過度に大きく、或いは小さくなることはなく、それに起因して空燃比が濃すぎたり、或いは薄すぎたりするようになることもない。従って、メインフィードバック制御の開始初期に、触媒での排気浄化能力が足りずに排気エミッションが悪化するのを抑制することができる。

なお、上記学習値を制限する範囲については、その範囲内への制限後の学習値を冷えた状態からの機関始動開始後のメインフィードバック制御の開始初期に補正項としてフィードバック補正値の補正に用いた場合に排気エミッションが悪化することのない範囲として、予め実験によって求められる範囲を採用することが好ましい。

請求項２記載の発明では、請求項１記載の発明において、前記制御手段は、前記サブフィードバック制御を実行可能な機関温度のもとで機関始動が行われたときには前記学習値の制限を行わないものとした。

機関温度が比較的高く、機関始動後すぐにサブフィードバック制御が実行される状況下では、機関始動開始後に速やかに補正項をメインフィードバック制御の精度低下を補償する値に近づける上で、記憶された学習値をそのままフィードバック補正値の補正項として用いることが好ましい。この場合、機関始動開始後のメインフィードバック制御の開始初期から上記学習値がそのまま補正項として用いられ、その後のサブフィードバック制御の開始に伴い当該補正項（学習値）を起点として酸素センサの検出信号に基づく補正項の増減が開始される。その補正項の増減を通じて、当該補正項は、速やかにメインフィードバック制御の精度低下を補償する値へと近づく。

仮に、上記のような状況下で、記憶された学習値を制限して用いた場合、その制限後の学習値がサブフィードバック制御の開始に伴う補正項の増減の起点として適切であるとは限らない。即ち、上記学習値の制限によって、学習値がメインフィードバック制御の精度低下を補償する値から離れてしまうおそれがあり、この場合はサブフィードバック制御の開始後に補正項を起点（学習値）から上記精度低下を補償する値へと近づけるのに余分な時間が必要になる。

しかし、上記構成によれば、上述した状況下では学習値の制限が行われないため、サブフィードバック制御の開始後に補正項を上記精度低下を補償する値へと近づけるのに余分な時間が必要になるという問題を回避することができる。また、上述した状況下では、機関温度が比較的高い状態で機関始動が行われるとともに、メインフィードバック制御の開始からサブフィードバック制御の開始までの間隔が短くなる。このため、エンジン始動開始後であってメインフィードバック制御の開始からサブフィードバック制御の開始まで、制限の加えられない学習値を補正項として用いたとしても、触媒での排気浄化能力が足りずに排気エミッションが悪化するということはない。

請求項３記載の発明では、触媒上流の排気中の酸素濃度に応じて増減されるフィードバック補正値を用いて燃料噴射量の補正を行い内燃機関の空燃比を理論空燃比に近づけるメインフィードバック制御と、そのメインフィードバック制御の実行中に触媒下流の排気中の酸素濃度に応じてリッチ信号又はリーン信号を出力する酸素センサからの検出信号に基づき増減される補正項によって前記フィードバック補正値を補正するサブフィードバック制御とを行い、そのサブフィードバック制御中に前記補正項に基づき算出される学習値を定期的に記憶しておき、機関始動開始後であって前記サブフィードバック制御が開始される前の前記メインフィードバック制御の実行中には、記憶された最新の学習値を前記補正項として前記フィードバック補正値の補正に用いる内燃機関の空燃比制御装置において、冷えた状態からの機関始動後であって前記サブフィードバック制御が開始される前の前記メインフィードバック制御の実行中には、前記サブフィードバック制御中における前記学習値の増減範囲よりも狭い範囲内の値に固定した上で、前記補正項として前記フィードバック補正値の補正に用いる制御手段を備えた。

記憶された学習値が例えば最大値、或いは最小値となって内燃機関が停止された場合、次回に冷えた状態からの機関始動がなされ、その始動開始後にメインフィードバック制御が開始されるとき、その開始初期から上記記憶された学習値をフィードバック補正値の補正項としてそのまま用いると、以下のような不具合が生じる。即ち、補正項として用いられる学習値が過度に大きく、或いは小さくなることから、それに起因して上記メインフィードバック制御の開始初期に空燃比が濃すぎたり、或いは薄すぎたりするようになり、触媒での排気浄化能力が足りずに排気エミッションの悪化を招くこととなる。しかし、上記構成によれば、冷えた状態からの機関始動開始後であって前記サブフィードバック制御が開始される前の前記メインフィードバック制御の実行中には、記憶された学習値が前回のサブフィードバック制御中における同学習値の増減範囲よりも狭い範囲内の値に固定される。このため、メインフィードバック制御の開始初期にフィードバック補正値の補正項として用いられる学習値が過度に大きく、或いは小さくなることはなく、それに起因して空燃比が濃すぎたり、或いは薄すぎたりするようになることもない。従って、メインフィードバック制御の開始初期に、触媒での排気浄化能力が足りずに排気エミッションが悪化するのを抑制することができる。

なお、上記学習値を固定する値については、その値を冷えた状態からの機関始動開始後のメインフィードバック制御の開始初期に補正項としてフィードバック補正値の補正に用いた場合に排気エミッションが悪化することのない値として、予め実験によって求められる値を採用することが好ましい。

請求項４記載の発明では、請求項３記載の発明において、前記制御手段は、前記サブフィードバック制御を実行可能な機関温度のもとで機関始動が行われたときには前記学習値の固定を行わないものとした。

機関温度が比較的高く、機関始動後すぐにサブフィードバック制御が実行される状況下では、機関始動開始後に速やかに補正項をメインフィードバック制御の精度低下を補償する値に近づける上で、記憶された学習値をそのままフィードバック補正値の補正項として用いることが好ましい。この場合、機関始動開始後のメインフィードバック制御の開始初期から上記学習値がそのまま補正項として用いられ、その後のサブフィードバック制御の開始に伴い当該補正項（学習値）を起点として酸素センサの検出信号に基づく補正項の増減が開始される。その補正項の増減を通じて、当該補正項は、速やかにメインフィードバック制御の精度低下を補償する値へと近づく。

仮に、上記のような状況下で、記憶された学習値の固定を行った場合、その固定後の学習値がサブフィードバック制御の開始に伴う補正項の増減の起点として適切であるとは限らない。即ち、上記学習値の固定によって、学習値がメインフィードバック制御の精度低下を補償する値から離れてしまうおそれがあり、この場合はサブフィードバック制御の開始後に補正項を起点（学習値）から上記精度低下を補償する値へと近づけるのに余分な時間が必要になる。

しかし、上記構成によれば、上述した状況下では学習値の固定が行われないため、サブフィードバック制御の開始後に補正項を上記精度低下を補償する値へと近づけるのに余分な時間が必要になるという問題を回避することができる。また、上述した状況下では、機関温度が比較的高い状態で機関始動が行われるとともに、メインフィードバック制御の開始からサブフィードバック制御の開始までの間隔が短くなる。このため、エンジン始動開始後であってメインフィードバック制御の開始からサブフィードバック制御の開始まで、固定の行われていない学習値を補正項として用いたとしても、触媒での排気浄化能力が足りずに排気エミッションが悪化するということはない。

以下、本発明を具体化した一実施形態を図１〜図９に従って説明する。
図１に示されるエンジン１においては、吸気通路２に設けられたスロットルバルブ３の開度制御を通じて燃焼室４に吸入される空気の量が調整され、この空気と燃料噴射弁５から噴射された燃料との混合気が燃焼室４内にて燃焼させられる。そして、燃焼後の混合気は、排気として排気通路６に送られ、同通路６に設けられた触媒コンバータ７ａ，７ｂの三元触媒によって浄化される。

この三元触媒は、触媒雰囲気の酸素濃度が理論空燃比での混合気の燃焼時の値になるとき、排気中の有害成分（ＨＣ，ＣＯ，ＮＯx ）のすべてを最も効果的に除去できるものである。このため、触媒雰囲気の酸素濃度が理論空燃比での混合気の燃焼を行ったときの値を含む所定範囲内に保持されるよう、排気中の酸素濃度に応じて燃料噴射量を補正する空燃比フィードバック制御が実行される。

こうした空燃比フィードバック制御は、エンジン１を運転制御すべく自動車に搭載された電子制御装置８を通じて実行される。この電子制御装置８は、上記燃料噴射弁５を駆動制御するとともに、以下に示す各種センサからの検出信号を入力する。

・自動車の運転者によって踏み込み操作されるアクセルペダル９の踏み込み量（アクセル踏込量）を検出するアクセルポジションセンサ１０。
・スロットルバルブ３の開度（スロットル開度）を検出するスロットルポジションセンサ１１。

・吸気通路２を介して燃焼室４に吸入される空気の量（吸入空気量）を検出するエアフローメータ１２。
・エンジン１の出力軸であるクランクシャフトの回転に対応する信号を出力するクランクポジションセンサ１３。

・排気上流側の触媒コンバータ７ａよりも上流に存在する排気中の酸素濃度に応じてリッチ信号又はリーン信号を出力する酸素センサ１４。
・排気下流側の触媒コンバータ７ｂよりも下流に存在する排気中の酸素濃度に応じてリッチ信号又はリーン信号を出力する酸素センサ１５。

・エンジン１の冷却水温を検出する水温センサ１６
電子制御装置８は、エンジン回転速度及びエンジン負荷等のエンジン運転状態に基づき、そのときに必要とされる理論上の燃料噴射量を噴射量指令値Ｑfin として算出し、当該噴射量指令値Ｑfin に対応する量の燃料噴射が行われるよう燃料噴射弁５を駆動する。なお、エンジン回転速度はクランクポジションセンサ１３からの検出信号に基づき求められ、エンジン負荷は吸入空気量に対応するパラメータ及び上記エンジン回転速度に基づき求められる。この吸入空気量に関係するパラメータとしては、吸入空気量の実測値、スロットル開度、及びアクセル踏込量等が用いられる。

電子制御装置８による空燃比フィードバック制御は、メインフィードバック制御とサブフィードバック制御とによって実現される。ここで、メインフィードバック制御とは、触媒上流の酸素センサ１４からのリッチ信号に基づきフィードバック補正値ＦＡＦを減少させるとともに、同センサ１４からのリーン信号に基づきフィードバック補正値ＦＡＦを増加させ、当該補正値ＦＡＦを用いて燃料噴射量を補正するものである。また、サブフィードバック制御とは、触媒下流の酸素センサ１５からのリッチ信号に基づき補正項ＦＡＣＦを減少させるとともに、同センサ１５からのリーン信号に基づき補正項ＦＡＣＦを増加させ、当該補正項ＦＡＣＦを用いてメインフィードバック制御によるフィードバック補正値ＦＡＦの減少量及び増加量を補正するものである。

これら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通じて実現される空燃比フィードバック制御により、エンジン１の空燃比が理論空燃比に制御されるようになる。なお、上記サブフィードバック制御は、メインフィードバック制御に用いられる触媒上流の酸素センサ１４の出力特性のばらつきや経時変化等を補償し、それらによる空燃比フィードバック制御の精度低下を抑制するために行われる。

次に、メインフィードバック制御について、噴射量指令値算出ルーチンを示す図３のフローチャートを参照して詳しく説明する。同ルーチンは、電子制御装置８を通じて例えば所定時間毎の時間割り込みにて実行される。

噴射量指令値算出ルーチンにおいては、まずエンジン回転速度及びエンジン負荷に基づき、そのときの運転状態において必要とされる燃料噴射量の理論上の値である基本燃料噴射量Ｑbaseが算出される（Ｓ１０１）。続いて、メインフィードバック実行条件が成立しているか否かが判断される（Ｓ１０２）。このステップＳ１０２の処理は、メインフィードバック制御を実行可能であるか否かを判断するためのものである。そして、こうした判断は、例えば、以下の（１）〜（３）等によって示される諸条件が全て成立しているか否かに基づいて行われる。

（１）エンジン１の温度が安定したエンジン運転を行うことの可能な温度である所定値（例えば４０℃）以上である。なお、ここではエンジン１の温度としてエンジン１の冷却水温が用いられる。

（２）エンジン１のフューエルカット中でない。
（３）エンジン１の始動開始直後でない。
上記（１）〜（３）等で示される諸条件が全て成立している場合、メインフィードバック制御を実行可能である旨判断され、ステップＳ１０２の処理で肯定判定がなされることとなる。その結果、メインフィードバック制御にかかるステップＳ１０３以降の処理が実行される。

この一連の処理では、まず触媒上流の酸素センサ１４からの検出信号がリッチ信号とリーン信号との間で反転したか否かが判断される（Ｓ１０３）。酸素センサ１４は、図２に示されるように、触媒上流の排気中の酸素濃度が理論空燃比での混合気の燃焼が行われたときの値（酸素濃度ｘ）であるときには例えば「０．５ｖ」を出力するものである。そして、リーン燃焼が行われること等に起因して触媒上流の排気中の酸素濃度が上述した酸素濃度ｘよりも濃くなると、酸素センサ１４からは「０．５ｖ」よりも小さい値がリーン信号として出力される。また、リッチ燃焼が行われること等に起因して触媒上流の排気中の酸素濃度が上述した酸素濃度ｘよりも薄くなると、酸素センサ１４からは「０．５ｖ」よりも大きい値がリッチ信号として出力される。

ステップＳ１０３でリッチ信号とリーン信号との反転が生じた旨判断されると、その反転時にフィードバック補正値ＦＡＦをスキップ量の分だけ増加又は減少させるスキップ制御が実行される。即ち、続くステップＳ１０４で酸素センサ１４から現在リーン信号が出力されている旨判断される場合には、リッチ信号からリーン信号への反転が生じたことになり、フィードバック補正値ＦＡＦがリッチスキップ量ＲｓＲ分だけ増量される（Ｓ１０５）。また、ステップＳ１０４で酸素センサ１４から現在リーン信号が出力されていない旨判断される場合には、リーン信号からリッチ信号への反転が生じたことになり、フィードバック補正値ＦＡＦがリーンスキップ量ＲｓＬ分だけ減量される（Ｓ１０６）。

一方、ステップＳ１０３でリッチ信号とリーン信号との反転が生じていない旨判断されると、フィードバック補正値ＦＡＦを積分量の分だけ徐々に増加又は減少させる積分制御が実行される。即ち、続くステップＳ１０７で現在リーン信号が出力されている旨判断される場合には、リーン信号出力が続いていることになり、フィードバック補正値ＦＡＦが上述したリッチスキップ量ＲｓＲよりも小さいリッチ積分量ＫｉＲ分だけ増量される（Ｓ１０８）。このため、リーン信号が出力されている間は、所定時間毎にリッチ積分量ＫｉＲずつフィードバック補正値ＦＡＦが徐々に増量されることとなる。また、ステップＳ１０７で現在リーン信号が出力されていない旨判断される場合には、リッチ信号が続いていることになり、フィードバック補正値ＦＡＦが上述したリーンスキップ量ＲｓＬよりも小さいリーン積分量ＫｉＬ分だけ減量される（Ｓ１０９）。このため、リッチ信号が出力されている間は、所定時間毎にリーン積分量ＫｉＬずつフィードバック補正値ＦＡＦが徐々に減量されることとなる。

上記リッチスキップ量ＲｓＲ及びリッチ積分量ＫｉＲは、フィードバック補正値ＦＡＦの増加に用いられ、当該補正値ＦＡＦのメインフィードバック制御での増加量を表す値となる。また、上記リーンスキップ量ＲｓＬ及びリーン積分量ＫｉＬは、フィードバック補正値ＦＡＦの減少に用いられ、当該補正値ＦＡＦのメインフィードバック制御での減少量を表す値となる。そして、上記のように算出されたフィードバック補正値ＦＡＦ及び基本燃料噴射量Ｑbase等に基づき、以下の式（１）を用いて噴射量指令値Ｑfin が算出される（Ｓ１１１）。

Ｑfin ＝Ｑbase ・ＦＡＦ・Ａ …（１）
Ｑfin ：噴射量指令値
Ｑbase：基本燃料噴射量
ＦＡＦ：フィードバック補正値
Ａ ：その他の補正値
このように算出された噴射量指令値Ｑfin は、フィードバック補正値ＦＡＦに基づき補正されることとなる。そして、フィードバック補正値ＦＡＦを触媒上流の酸素センサ１４からの検出信号に基づき上記のように増減させることで、メインフィードバック制御による混合気の空燃比の理論空燃比への制御が行われることとなる。なお、ステップＳ１０２において、メインフィードバック実行条件が成立していない旨判断された場合には、フィードバック補正値ＦＡＦが初期値「１．０」に設定されるため（Ｓ１１０）、メインフィードバック制御が実行されることはない。

次に、サブフィードバック制御について、スキップ量・積分量算出ルーチンを示す図４及び図５のフローチャートを参照して説明する。同ルーチンは、電子制御装置８を通じて例えば所定時間毎の時間割り込みにて実行される。

スキップ量・積分量算出ルーチンにおいては、まずサブフィードバック実行条件が成立しているか否かが判断される（図４のＳ２０１）。このステップＳ２０１の処理は、サブフィードバック制御を実行可能であるか否かを判断するためのものである。そして、こうした判断は、例えば、以下の（４）〜（６）等で示される諸条件が全て成立しているか否かに基づいて行われる。

（４）メインフィードバック制御が実行されている。
（５）エンジン１の温度（冷却水温）が上記（１）の所定値（４０℃）よりも高い値（例えば７０℃）以上である。

（６）エンジン運転状態の変化が小さい。
上記（４）〜（６）等で示される諸条件が全て成立している場合、サブフィードバック制御が実行可能である旨判断され、ステップＳ２０１の処理で肯定判定がなされることとなる。その結果、サブフィードバック制御にかかるステップＳ２０２〜Ｓ２０９の処理、即ち補正項ＦＡＣＦを触媒下流の酸素センサ１５からの検出信号に基づき増減させ、その補正項ＦＡＣＦを用いてフィードバック補正値ＦＡＦの減少量及び増加量を補正する処理が実行される。

なお、上記補正項ＦＡＣＦの増減態様については、その一例として酸素センサ１５からのリーン信号出力期間中に補正項ＦＡＣＦを所定量ずつ増量し、同センサ１５からのリッチ信号出力期間中に補正項ＦＡＣＦを所定量ずつ増量するといった態様を採用することが考えられる。また、これとは別の例として、上記補正項ＦＡＣＦの増減態様に加えて、リッチ信号からリーン信号への反転時には補正項ＦＡＣＦをより大きく増量し、リーン信号からリッチ信号への反転時には補正項ＦＡＣＦをより大きく減量する、といった補正項ＦＡＣＦの増減態様を採用することもできる。

ステップＳ２０２〜Ｓ２０９の処理については、補正項ＦＡＣＦの増減態様として、上記別の例が採用されているという前提のもとで説明する。
この一連の処理のうち、ステップＳ２０２〜Ｓ２０８の処理は、酸素センサ１４の出力特性のばらつきや経時変化等に起因するメインフィードバック制御の精度が低下したとき、その精度低下を補償することの可能な値へと上記補正項ＦＡＣＦを近づけるためのものである。この処理では、まず触媒下流の酸素センサ１５からの検出信号がリッチ信号とリーン信号との間で反転したか否かが判断される（Ｓ２０２）。なお、酸素センサ１５は、図２に示される酸素センサ１４の出力特性と同様の出力特性を有するものである。従って、触媒下流の排気中の酸素濃度が上述した酸素濃度ｘよりも濃くなると、酸素センサ１５からは「０．５ｖ」よりも小さい値がリーン信号として出力される。また、触媒下流の排気中の酸素濃度が上述した酸素濃度ｘよりも薄くなると、酸素センサ１５からは「０．５ｖ」よりも大きい値がリッチ信号として出力される。

そして、ステップＳ２０２で酸素センサ１５からのリッチ信号とリーン信号との反転が生じた旨判断されると、続くステップＳ２０３で酸素センサ１４から現在リーン信号が出力されているか否かが判断される。ここで肯定判定であれば、リッチ信号からリーン信号への反転が生じたことになり、補正項ＦＡＣＦが所定量ΔＦ１だけ増量される（Ｓ２０４）。また、否定判定であれば、リーン信号からリッチ信号への反転が生じたことになり、補正項ＦＡＣＦが所定量ΔＦ２だけ減量される（Ｓ２０５）。

一方、ステップＳ２０２でリッチ信号とリーン信号との反転が生じていない旨判断されると、続くステップＳ２０６で現在リーン信号が出力されているか否かが判断される。ここで肯定判定であれば、リーン信号出力が続いていることになり、補正項ＦＡＣＦが上述した所定量ΔＦ１よりも小さい所定量ΔｓＦ１だけ増量される（Ｓ２０７）。このため、リーン信号が出力されている間は、所定時間毎に所定量ΔｓＦ１ずつ補正項ＦＡＣＦが徐々に増量される。また、ステップＳ２０６で否定判定がなされた場合には、リッチ信号出力が続いていることになり、補正項ＦＡＣＦが上述した所定量ΔＦ２よりも小さい所定量ΔｓＦ２だけ減量される（Ｓ２０８）。このため、リッチ信号が出力されている間は、所定時間毎に所定量ΔｓＦ２ずつ補正項ＦＡＣＦが徐々に減量される。

ここで、以上のように増減する補正項ＦＡＣＦの推移の一例を図７のタイムチャートに示す。同図において、（ａ）は酸素センサ１５からの検出信号がリッチ信号とリーン信号との間で周期的に反転している状態を表しており、（ｂ）は上記のように酸素センサ１５からの検出信号が変化したときの補正項ＦＡＣＦの推移を表している。

このように補正項ＦＡＣＦが増減されると、その補正項ＦＡＣＦに基づきフィードバック補正値ＦＡＦのスキップ量ＲｓＲ，ＲｓＬ、及び、積分量ＫｉＲ，ＫｉＬが変更される（Ｓ２０９）。具体的には、補正項ＦＡＣＦが初期値（例えば「１．０」）から大きくなるほど、リッチスキップ量ＲｓＲ及びリッチ積分量ＫｉＲが大きされるとともに、リーンスキップ量ＲｓＬ及びリーン積分量ＫｉＬが小さくされる。また、補正項ＦＡＣＦが初期値から小さくなるほど、リッチスキップ量ＲｓＲ及びリッチ積分量ＫｉＲを小さくされるとともに、リーンスキップ量ＲｓＬ及びリーン積分量ＫｉＬが大きくされる。こうした補正項ＦＡＣＦの大きさに基づくスキップ量ＲｓＲ，ＲｓＬ、及び、積分量ＫｉＲ，ＫｉＬの変更により、フィードバック補正値ＦＡＦが補正され、メインフィードバック制御が酸素センサ１４の出力特性のばらつきや経時変化等から影響を受けることなく適切に行われる。

また、上記のように増減した補正項ＦＡＣＦは、エンジン１が停止された後の次回のエンジン運転でも用いられる。即ち、サブフィードバック制御中に増減する補正項ＦＡＣＦに基づき学習値Ｇが算出され、この算出された学習値Ｇが電子制御装置８の不揮発性メモリに記憶される（Ｓ２１０）。そして、次回のエンジン運転開始後であって、メインフィードバック制御の開始時、上記不揮発性メモリに記憶された学習値Ｇが補正項ＦＡＣＦとして設定される（図５のＳ２１１〜Ｓ２１３）。その後、サブフィードバック制御が開始されると（Ｓ２０１：ＹＥＳ）、補正項ＦＡＣＦは上記学習値Ｇを起点として酸素センサ１５からの検出信号に基づき増減される（Ｓ２０２〜Ｓ２０８）。

なお、上記ステップＳ２１０の学習値学習処理での学習値Ｇの算出については種々の方法が考えられるが、ここでは例えば以下の［１］〜［３］に示される手順による方法が採用されている。

［１］酸素センサ１５からの検出信号がリーンからリッチに反転するときの補正項ＦＡＣＦを記憶しておき、その反転複数回分で記憶された各補正項ＦＡＣＦのうち最も小さいものを最小値ＭＩＮとして設定する。

［２］酸素センサ１５からの検出信号がリッチからリーンに反転するときの補正項ＦＡＣＦを記憶しておき、その反転複数回分で記憶された各補正項ＦＡＣＦのうち最も大きいものを最大値ＭＡＸとして設定する。

［３］上記［１］及び［２］で設定された最小値ＭＩＮ及び最大値ＭＡＸに基づき、次の式（１）に基づき、学習値Ｇを算出する。
Ｇ＝（Ｎ・ＭＡＸ＋Ｋ・ＭＩＮ）／（Ｎ＋Ｋ） …（１）
Ｇ ：学習値
ＭＡＸ：最大値
ＭＩＮ：最小値
Ｎ，Ｋ：正の整数
こうして算出された学習値Ｇは、図７（ｂ）に示される補正項ＦＡＣＦの推移に対し、例えば図７（ｃ）に示されるように推移する。そして、算出された学習値Ｇは、不揮発性メモリに記憶され、次回のエンジン運転開始後のメインフィードバック制御の開始初期から補正項ＦＡＣＦとして用いられることとなる。以下、不揮発性メモリに記憶された学習値Ｇをメインフィードバック制御の開始時に補正項ＦＡＣＦに設定する処理（Ｓ２１１〜Ｓ２１３）について詳しく説明する。

この一連の処理は、スキップ量・積分量算出ルーチンのステップＳ２０１（図４）で否定判定がなされることに基づき実行される。例えば、エンジン始動開始後であって冷却水温が７０℃に満たないような場合には、ステップＳ２０１で否定判定がなされてステップＳ２１１（図５）に進む。そして、ステップＳ２１１では、記憶された学習値Ｇを補正項ＦＡＣＦとして設定することが完了しているか否かを判断するためのフラグＦが「０（未完了）」であるか否かが判断される。

ここで、フラグＦが「１（完了）」である旨判断された場合には、記憶された学習値Ｇが既に補正項ＦＡＣＦに設定されていることになるため、ステップＳ２１２以降の処理は行われず、ステップＳ２１０に進んでスキップ量ＲｓＲ，ＲｓＬ、及び、積分量ＫｉＲ，ＫｉＬが補正項ＦＡＣＦ（学習値Ｇ）に対応した値とされる。なお、上記フラグＦはエンジン停止毎に「０」にリセットされる。一方、ステップＳ２１１でフラグＦが「０（未完了）」である旨判断されると、記憶された学習値Ｇを補正項ＦＡＣＦとして設定することは未だ行われていないことになるため、同設定を行うためのステップＳ２１２以降の処理が実行される。

ステップＳ２１２では、メインフィードバック制御が実行中であるか否かが判断される。冷却水温が７０℃未満の状態でエンジン１が始動開始された場合、始動開始後に冷却水温が４０℃以上になってからメインフィードバック制御が開始され、その後に冷却水温が７０℃以上になってからサブフィードバック制御が開始される。また、冷却水温が７０℃以上の状態でエンジン１が始動開始された場合には、メインフィードバック制御が開始された後、すぐにサブフィードバック制御が開始されることとなる。上記ステップＳ２１２で肯定判定がなされるのは、エンジン始動開始後であってサブフィードバック制御が開始される前のフィードバック制御中である。そして、ステップＳ２１２での肯定判定に基づき、不揮発性メモリに記憶された学習値Ｇを補正項ＦＡＣＦとして設定するための処理が実行され（Ｓ２１３）、その後にフラグＦが「１（完了）」に設定されることとなる（Ｓ２１４）。

次に、サブフィードバック制御中に学習値Ｇの記憶を行い、記憶された学習値Ｇを次回のエンジン運転開始後に補正項ＦＡＣＦとして設定することの効果について、図８のタイムチャートを参照して説明する。

図８（ａ）は、冷えた状態からのエンジン１の始動開始後における冷却水温の推移を示している。この冷却水温が４０℃以上になり（タイミングＴ１）、メインフィードバック実行条件が成立すると、エンジン始動開始後における最初のメインフィードバック制御が開始される。その後、冷却水温が７０℃以上になり（タイミングＴ２）、サブフィードバック実行条件が成立すると、エンジン始動開始後における最初のサブフィードバック制御が開始される。

ここで、仮に上記補正項ＦＡＣＦがエンジン停止毎に初期値「１．０」にリセットされる場合について考えてみる。この場合、上記メインフィードバック制御の開始時には図８（ｂ）に示されるように補正項ＦＡＣＦが初期値「１．０」に設定され、その補正項ＦＡＣＦに基づきスキップ量ＲｓＲ，ＲｓＬ及び積分量ＫｉＲ，ＫｉＬが設定される。その後、サブフィードバック制御が開始されるまで、補正項ＦＡＣＦは初期値「１．０」に保持されたままになる。そして、サブフィードバック制御開始後には、酸素センサ１５からの検出信号に基づく補正項ＦＡＣＦの増減が行われる。このように増減する補正項ＦＡＣＦに基づきスキップ量ＲｓＲ，ＲｓＬ及び積分量ＫｉＲ，ＫｉＬを変更することで、フィードバック補正値ＦＡＦが補正され、酸素センサ１４の出力特性のばらつきや経時変化等によるメインフィードバック制御の精度低下が補償される。従って、補正項ＦＡＣＦは、サブフィードバック制御の開始後、図８（ｂ）に示されるように、メインフィードバック制御の精度低下を補償する値（ここでは「Ｘ１」）に近づいてゆく。

従って、補正項ＦＡＣＦをエンジン停止毎に初期値「１．０」にリセットすると、次回のエンジン運転での最初のサブフィードバック開始後に再度、酸素センサ１５からの検出信号に基づく補正項ＦＡＣＦの増減により、同補正項ＦＡＣＦを初期値から上記「Ｘ１」という値に変化させなければならなくなる。このため、エンジン１の開始後であって、メインフィードバック制御の開始時点からサブフィードバック制御の開始初期にかけては、補正項ＦＡＣＦが初期値、或いは初期値付近の値となって、上記「Ｘ１」という値から離れた値となる。その結果、メインフィードバック制御の精度低下が補償されず、理論空燃比から外れた空燃比での燃焼が行われ、三元触媒での排気の浄化を効果的に行うのが困難になる。特に、冷えた状態からのエンジン始動時には、冷却水温の関係からメインフィードバック制御が開始されてからサブフィードバック制御が開始されるまでの時間ｔが長くなる。そして、少なくとも上記時間ｔが経過するまでの間、更に当該時間ｔの経過直後には、理論空燃比付近から外れた空燃比での燃焼が続けられるため、その時間ｔが長くなる分だけ三元触媒での効果的な排気浄化が行われにくくなる。

これに対し、本実施形態のようにサブフィードバック制御中に学習値Ｇの記憶を行い、その学習値Ｇを次回のエンジン運転開始後の補正項ＦＡＣＦとして用いれば、上述したような問題の発生を抑制することができる。即ち、エンジン始動開始後の最初のメインフィードバック制御の開始時（タイミングＴ１）に、図８（ｃ）に示されるように補正項ＦＡＣＦとして上記学習値Ｇが用いられ、その補正項ＦＡＣＦ（学習値Ｇ）に基づきスキップ量ＲｓＲ，ＲｓＬ及び積分量ＫｉＲ，ＫｉＬが設定される。この場合、サブフィードバック制御の開始前のメインフィードバック制御において同制御の開始直後から、メインフィードバック制御の精度低下を補償するためのフィードバック補正値ＦＡＦの補正が可能になる。更に、サブフィードバック制御の開始後（タイミングＴ２以後）には、補正項ＦＡＣＦを上記「Ｘ１」という値に近づけるための補正項ＦＡＣＦの増減が学習値Ｇを起点として開始される。従って、エンジン始動開始後であって、メインフィードバック制御の開始時点からサブフィードバック制御の開始初期にかけて、メインフィードバック制御の精度低下が補償されず、理論空燃比から外れた空燃比での燃焼が行われ、三元触媒での排気浄化効率が低下するのを抑制することができる。

ところで、触媒コンバータ７ａ，７ｂの三元触媒には酸素ストレージ能力があり、こうした酸素ストレージ能力が近年の排気エミッション改善の要求に応じた触媒容量の増大に伴って高くなると、［発明が解決しようとする課題］の欄に記載したとおり、酸素センサ１５から出力されるリッチ信号とリーン信号との反転周期が長くなる。そして、当該反転周期が長くなることによって、サブフィードバック制御中の補正項ＦＡＣＦの増減幅、ひいては不揮発性メモリに記憶される学習値Ｇの増減幅も大きくなり、それが排気エミッションに悪影響を及ぼす可能性があることも、［発明が解決しようとする課題］の欄に記載した。

即ち、サブフードバック制御中の学習値Ｇの増減幅が大きいと、仮に学習値Ｇが最大値、或いは最小値となった状態でエンジン１が停止された場合、次回のエンジン始動開始後における最初のメインフィードバック制御の開始初期から補正項ＦＡＣＦとして用いられる学習値Ｇが過度に大きく、或いは小さくなる。例えば、図８（ｃ）において、学習値Ｇが増減範囲の最大値となるタイミングＰ１、或いは、学習値Ｇが増減範囲の最小値となるタイミングＰ１にてエンジン１が停止されると、上述したメインフィードバック制御開始初期の補正項ＦＡＣＦ（学習値Ｇ）の過大・過小に繋がる。

図９は、メインフィードバック制御開始初期、上記のように補正項ＦＡＣＦ（学習値Ｇ）が過大・過小になっている場合の同補正項ＦＡＣＦの推移を示すタイムチャートである。

メインフィードバック制御開始初期、補正項ＦＡＣＦとして設定される学習値Ｇが最大値である場合、その後の補正項ＦＡＣＦの推移は実線Ｌ１で示されるような推移となる。また、メインフィードバック制御開始初期、補正項ＦＡＣＦとして設定される学習値Ｇが最小値である場合、その後の補正項ＦＡＣＦの推移は実線Ｌ２で示されるような推移となる。これらの場合、メインフィードバック制御の開始（タイミングＴ１）からサブフィードバック制御の開始（タイミングＴ２）までは、補正項ＦＡＣＦが過大・過小の状態に保持され、サブフィードバック制御の開始後には補正項ＦＡＣＦを上記「Ｘ１」という値に近づけるための同補正項ＦＡＣＦの増減が行われる。なお、図中、「Ｔ１〜Ｔ２」の期間における実線Ｌ１，Ｌ２は、それぞれ前回のサブフィードバック制御中における学習値Ｇの最大値及び最小値を表す。このため、同図の縦軸における範囲Ａ１は、前回のサブフィードバック制御中における学習値Ｇの増減範囲ということになる。

ここで、冷えた状態からのエンジン始動開始後には、触媒温度が低いことに起因して同触媒の排気浄化能力が低下していることから、空燃比が濃すぎたり薄すぎたりすることが排気エミッションに大きな影響を及ぼす。このため、記憶された学習値Ｇが上記のように過度に大きく或いは小さくなること、例えば最大値や最小値になることに起因して、冷えた状態からのエンジン始動開始後であってメインフィードバック制御の開始初期に空燃比が濃すぎたり、或いは薄すぎたりすると、触媒での排気浄化能力が足りずに排気エミッションの悪化を招くことになる。

そこで本実施形態では、冷えた状態からのエンジン始動開始後であって、サブフィードバック制御が開始される前のメインフィードバック制御実行中（Ｔ１〜Ｔ２）には、不揮発性メモリに記憶された学習値Ｇを、前回のサブフィードバック制御中における学習値Ｇの増減範囲Ａ１内よりも狭い範囲Ａ２内の値である固定値ｎに固定する。なお、このときの固定値ｎとしては、例えば冷えた状態でのエンジン運転時に排気エミッションの悪化を招くことのない値として、予め実験等によって定められた値が採用される。そして、このように学習値Ｇを固定値ｎに固定した上で、学習値Ｇ（固定値ｎ）に基づき、スキップ量ＲｓＲ，ＲｓＬ及び積分量ＫｉＲ，ＫｉＬを設定する。

このため、冷えた状態からのエンジン始動開始後における最初のメインフィードバック制御の開始初期（Ｔ１〜Ｔ２）に、スキップ量ＲｓＲ，ＲｓＬ及び積分量ＫｉＲ，ＫｉＬの設定に用いられる補正項ＦＡＣＦ（学習値Ｇ）が過度に大きく、或いは小さくなることはなく、それに起因して空燃比が濃すぎたり、或いは薄すぎたりすることもない。このため、上記メインフィードバック制御の開始初期に、触媒での排気浄化能力が足りずに排気エミッションが悪化するのを抑制することができる。

次に、上記のように学習値Ｇを固定値ｎに固定する詳細な手順について、補正項初期設定ルーチンを示す図６のフローチャートを参照して説明する。この補正項初期設定ルーチンは、スキップ量・積分量算出ルーチンにおけるステップＳ２１３（図５）に進む毎に電子制御装置８を通じて実行される。このようにステップＳ２１３に進むということは、エンジン１の始動開始後であって、サブフィードバック制御が開始される前のメインフィードバック制御の実行が開始された直後であることを意味している。

補正項初期設定ルーチンにおいては、まずエンジン１の始動開始時の冷却水温がサブフィードバック実行条件の水温（７０℃）未満であるか否かが判断される（Ｓ３０１）。ここで、肯定判定であれば、冷えた状態からのエンジン始動開始後であって、冷却水温が低く、メインフィードバック制御が開始された後、しばらくしてからサブフィードバック制御が開始される状況であることになる。この場合、記憶された学習値Ｇが固定値ｎに固定された上で補正項ＦＡＣＦとして設定される（Ｓ３０２）。

一方、ステップＳ３０１で否定判定がなされた場合には、冷却水温が高く、エンジン始動後すぐにサブフィードバック制御が実行される状況下であることになる。こうした状況のもとでは、エンジン始動開始後に速やかに補正項ＦＡＣＦをメインフィードバック制御の制度低下を保証する値、即ち上記「Ｘ１」という値に近づける上で、不揮発性メモリに記憶された学習値Ｇをそのまま補正項ＦＡＣＦとして用いることが好ましい。この場合、エンジン始動開始後における最初のメインフィードバック制御の開始初期から上記学習値Ｇがそのまま補正項ＦＡＣＦとして用いられ、その後のサブフィードバック制御の開始に伴い当該学習値Ｇを起点として酸素センサ１５からの検出信号に基づく補正項ＦＡＣＦの増減が開始される。その補正項ＦＡＣＦの増減を通じて、当該補正項ＦＡＣＦは、速やかに上記「Ｘ１」という値に近づけられる。

仮に、上記のような状況下で、記憶された学習値Ｇを固定値ｎに固定した上で補正項ＦＡＣＦとした場合、その固定後の学習値Ｇがサブフィードバック制御の開始に伴う補正項ＦＡＣＦの増減の起点として適切であるとは限らない。即ち、上記学習値Ｇの固定値ｎへの固定によって、例えば図９に示されるようにタイミングＴ１で固定値ｎに固定された学習値Ｇが上記「Ｘ１」という値から離れてしまうおそれがある。この場合、サブフィードバック制御の開始後（タイミングＴ２以後）、補正項ＦＡＣＦを起点（学習値Ｇ＝固定値ｎ）上記「Ｘ１」という値に近づけるのに余分な時間が必要になる。

しかし、上記のような状況下では、学習値Ｇの固定値ｎへの固定が行われないため、サブフィードバック制御の開始後に補正項ＦＡＣＦを上記「Ｘ１」という値に近づけるのに余分な時間が必要になるという問題を回避することができる。また、上記の状況下では、冷却水温が高い状態でエンジン始動が行われるとともに、メインフィードバック制御の開始からサブフィードバック制御の開始までの間隔が短くなる。このため、エンジン始動開始後であってメインフィードバック制御の開始からサブフィードバック制御の開始まで、固定値ｎに固定されていない学習値Ｇを補正項ＦＡＣＦとして用いたとしても、触媒での浄化能力が足りずに排気エミッションが悪化するということはない。

以上詳述した本実施形態によれば、以下に示す効果が得られるようになる。
（１）冷えた状態からのエンジン始動開始後であって、サブフィードバック制御が開始される前のメインフィードバック制御実行中には、不揮発性メモリに記憶された学習値Ｇが固定値ｎに固定された上で補正項ＦＡＣＦとして設定され、その補正項ＦＡＣＦに基づきスキップ量ＲｓＲ，ＲｓＬ及び積分量ＫｉＲ，ＫｉＬが設定される。このため、冷えた状態からのエンジン始動開始後における最初のメインフィードバック制御の開始初期に、スキップ量ＲｓＲ，ＲｓＬ及び積分量ＫｉＲ，ＫｉＬの設定に用いられる補正項ＦＡＣＦ（学習値Ｇ）が過度に大きく、或いは小さくなることはなく、それに起因して空燃比が濃すぎたり、或いは薄すぎたりすることもない。このため、上記メインフィードバック制御の開始初期に、触媒での排気浄化能力が足りずに排気エミッションが悪化するのを抑制することができる。

（２）エンジン始動開始時の冷却水温がサブフィードバック実行条件の水温（７０℃）よりも高く、エンジン始動開始後すぐにメインフィードバック制御、サブフィードバック制御と順次開始される状況下では、上記学習値Ｇの固定値ｎへの固定が行われることはない。このため、当該固定により学習値Ｇがメインフィードバック制御の制度低下を保証する値、即ち上記「Ｘ１」という値から離れてしまうおそれもない。従って、サブフィードバック制御の開始後、上記学習値Ｇを起点として補正項ＦＡＣＦを増減させて当該補正項ＦＡＣＦを上記「Ｘ１」という値に近づけるのに、余分な時間が必要になることもなくなる。そして、その時間が必要ない分だけ、サブフィードバック制御の開始後、補正項ＦＡＣＦを速やかに上記「Ｘ１」という値に近づけることができる。

なお、上記実施形態は、例えば以下のように変更することもできる。
・エンジン始動開始時の冷却水温がサブフィードバック実行条件の水温（７０℃）よりも高いとき、上記学習値Ｇの固定値ｎへの固定を行ってもよい。

・上記学習値Ｇの固定値ｎへの固定を行う代わりに、同学習値Ｇを増減範囲Ａ１内の範囲Ａ２（図９参照）内に制限するようにしてもよい。このときの範囲Ａ２としては、例えば冷えた状態でのエンジン運転時に排気エミッションの悪化を招くことのない範囲として、予め実験等によって定められた範囲が採用される。なお、この場合においても、エンジン始動開始時の冷却水温がサブフィードバック実行条件の水温（７０℃）よりも高いときには、上記学習値Ｇの範囲Ａ２内への制限を行わないようにすることが好ましい。

・スキップ量・積分量算出ルーチン（図４）における学習値学習処理（Ｓ２１０）では、式（１）に基づき補正項ＦＡＣＦの学習値Ｇを算出したが、この式（１）以外の計算式で学習値Ｇの算出を行ってもよい。

・補正項ＦＡＣＦの増減を、例えば、リーン期間中の所定量ΔｓＦ１分の増量、及び，リッチ期間中の所定量ΔｓＦ２分の減量のみによって実現してもよい。
・触媒上流の酸素センサ１４に代えて、排気中の酸素濃度の変化に対しリニアに出力が変化する空燃比センサを設け、その空燃比センサから出力される信号に基づきフィードバック補正値ＦＡＦを算出するエンジンに本発明を適用してもよい。

・メインフィードバック実行条件の冷却水温として４０℃という値を採用したが、この値を適宜変更してもよい。
・サブフィードバック実行条件の冷却水温として７０℃という値を採用したが、この値を適宜変更してもよい。

本実施形態の空燃比制御装置が適用されるエンジン全体を示す略図。 酸素センサの出力特性を示すグラフ。 噴射量指令値Ｑfin の算出手順を示すフローチャート。 リッチスキップ量ＲｓＲ、リーンスキップ量ＲｓＬ、リッチ積分量ＫｉＲ、及びリーン積分量ＫｉＬの算出手順を示すフローチャート。 リッチスキップ量ＲｓＲ、リーンスキップ量ＲｓＬ、リッチ積分量ＫｉＲ、及びリーン積分量ＫｉＬの算出手順を示すフローチャート。 エンジン始動開始後、記憶された学習値Ｇを固定値ｎに固定して補正項ＦＡＣＦに設定する手順を示すフローチャート （ａ）〜（ｃ）は、触媒下流の酸素センサからの検出信号の出力態様、補正項ＦＡＣＦの変化態様、及び、学習値Ｇの変化態様を示すタイムチャート。 （ａ）はエンジン始動開始後の冷却水温の推移、（ｂ）及び（ｃ）はエンジン始動開始後の補正項ＦＡＣＦの推移を示すタイムチャート。 エンジン始動開始後の補正項ＦＡＣＦの設定態様、及び、同補正項ＦＡＣＦの推移を示すタイムチャート。

符号の説明

１…エンジン、２…吸気通路、３…スロットルバルブ、４…燃焼室、５…燃料噴射弁、６…排気通路、７ａ，７ｂ…触媒コンバータ、８…電子制御装置（制御手段）、９…アクセルペダル、１０…アクセルポジションセンサ、１１…スロットルポジションセンサ、１２…エアフローメータ、１３…クランクポジションセンサ、１４，１５…酸素センサ、１６…水温センサ。

Claims (4)

1. 触媒上流の排気中の酸素濃度に応じて増減されるフィードバック補正値を用いて燃料噴射量の補正を行い内燃機関の空燃比を理論空燃比に近づけるメインフィードバック制御と、そのメインフィードバック制御の実行中に触媒下流の排気中の酸素濃度に応じてリッチ信号又はリーン信号を出力する酸素センサからの検出信号に基づき増減される補正項によって前記フィードバック補正値を補正するサブフィードバック制御とを行い、そのサブフィードバック制御中に前記補正項に基づき算出される学習値を定期的に記憶しておき、機関始動開始後であって前記サブフィードバック制御が開始される前の前記メインフィードバック制御の実行中には、記憶された最新の学習値を前記補正項として前記フィードバック補正値の補正に用いる内燃機関の空燃比制御装置において、
   冷えた状態からの機関始動後であって前記サブフィードバック制御が開始される前の前記メインフィードバック制御の実行中には、前記記憶された学習値を、前記サブフィードバック制御中における前記学習値の増減範囲内であって、且つ、同増減範囲よりも狭い範囲内の値に制限した上で、前記補正項として前記フィードバック補正値の補正に用いる制御手段を備える
   ことを特徴とする内燃機関の空燃比制御装置。
2. 前記制御手段は、前記サブフィードバック制御を実行可能な機関温度のもとで機関始動が行われたときには前記学習値の制限を行わないものである
   請求項１記載の内燃機関の空燃比制御装置。
3. 触媒上流の排気中の酸素濃度に応じて増減されるフィードバック補正値を用いて燃料噴射量の補正を行い内燃機関の空燃比を理論空燃比に近づけるメインフィードバック制御と、そのメインフィードバック制御の実行中に触媒下流の排気中の酸素濃度に応じてリッチ信号又はリーン信号を出力する酸素センサからの検出信号に基づき増減される補正項によって前記フィードバック補正値を補正するサブフィードバック制御とを行い、そのサブフィードバック制御中に前記補正項に基づき算出される学習値を定期的に記憶しておき、機関始動開始後であって前記サブフィードバック制御が開始される前の前記メインフィードバック制御の実行中には、記憶された最新の学習値を前記補正項として前記フィードバック補正値の補正に用いる内燃機関の空燃比制御装置において、
   冷えた状態からの機関始動後であって前記サブフィードバック制御が開始される前の前記メインフィードバック制御の実行中には、前記サブフィードバック制御中における前記学習値の増減範囲よりも狭い範囲内の値に固定した上で、前記補正項として前記フィードバック補正値の補正に用いる制御手段を備える
   ことを特徴とする内燃機関の空燃比制御装置。
4. 前記制御手段は、前記サブフィードバック制御を実行可能な機関温度のもとで機関始動が行われたときには前記学習値の固定を行わないものである
   請求項３記載の内燃機関の空燃比制御装置。

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