JP2009144632A - 内燃機関制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】排気酸素濃度に基づき内燃機関の運転状態をフィードバック制御する内燃機関制御装置であって、フィードバック補正量に相当する値を学習値として取得し記憶するにあたりその学習値取得を速やかにすることを図った内燃機関制御装置を提供する。
【解決手段】排気酸素濃度に基づき燃料の目標噴射量（空燃比制御指令値）をフィードバック補正するにあたり、その補正量の平均値であるＯ2フィードバック学習補正値を学習値としてマップＭに記憶する記憶手段と、記憶手段に記憶された学習値に基づき目標噴射量を補正する学習補正手段とを備える。そして、マップＭ中の複数領域のうち現在の運転状態量に該当する領域Ａ１の中央値Ａｍｍと現在の運転状態量との離間距離に基づき、現在の運転状態量Ａｐｍが該当領域Ａ１に留まり易くなるよう、目標スロットル開度（負荷指令値）を補正する。
【選択図】 図４

Description

本発明は、排気酸素濃度に基づき内燃機関の運転状態をフィードバック制御する内燃機関制御装置に関する。

従来、この種の内燃機関制御装置は、燃料噴射弁からの燃料噴射量を排気酸素濃度に基づき補正することで、理論空燃比での燃焼となるよう制御する空燃比フィードバック制御を行っている。ここで、前記補正の量（空燃比フィードバック補正係数α）が周期的に増減を繰り返す状態、すなわち空燃比フィードバック制御が安定した状態の時の補正量の絶対値は、燃料噴射弁等の経年変化により増大する。そして、このような経年変化による補正量（以下、経年変化補正量と呼ぶ）の絶対値が増大すると、空燃比フィードバック制御が安定するまでに要する時間が長くなるため、運転状態の変化（例えばスロットルバルブ開度の変化）に対して理論空燃比にするための制御の応答性が悪くなる。

そこで、特許文献１等に記載の制御装置では、内燃機関の運転中に経年変化補正量を学習値として記憶し、当該学習値に基づき燃料噴射量を補正しつつ空燃比フィードバック制御を実行することで、理論空燃比にするための制御の応答性向上を図っている。なお、経年変化補正量は、スロットルバルブ開度やエンジン回転速度等の運転状態量に応じて異なる値となるため、運転状態量毎に異なる経年変化補正量を学習値として記憶させている。具体的には、図４に示すように運転状態量を複数領域に分割してなるマップＭを用い、当該マップＭの各領域Ａ１，Ａ２に学習値を記憶させている。
特開平７−２４７８８９号公報

ここで、マップＭ中の未学習領域Ａ１に対して学習値を取得し記憶させるためには、運転状態量が大きく変化することなく前記未学習領域Ａ１内で安定していることを条件とし、その条件下において空燃比フィードバック制御が安定した時の経年変化補正量を取得する必要がある。しかしながら、運転状態量が、前記未学習領域Ａ１とその領域に隣接する他の領域Ａ２との間を行ったり来たりするような値（例えば図４中の符号Ａｐに示す範囲の状態量）で安定していた場合には、前述のように学習値を取得することが速やかに行われない。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、排気酸素濃度に基づき内燃機関の運転状態をフィードバック制御する内燃機関制御装置であって、フィードバック補正量に相当する値を学習値として取得し記憶するにあたりその学習値取得を速やかにすることを図った内燃機関制御装置を提供することにある。

また、本発明の他の目的は、該当領域の中心から離れた位置での運転状態量に基づき学習してしまうことを回避して、学習精度低下の抑制を図った内燃機関制御装置を提供することにある。

以下、上記課題を解決するための手段、及びその作用効果について記載する。

請求項１記載の発明では、
内燃機関の運転状態を制御するための空燃比制御指令値を、前記内燃機関の排気酸素濃度に基づき補正するフィードバック補正手段と、
前記フィードバック補正手段による補正量に相当する値を、前記内燃機関の運転状態量を複数に分割してなる領域毎に学習値として記憶する記憶手段と、
前記記憶手段に記憶された前記学習値に基づき前記空燃比制御指令値を補正する学習補正手段と、
前記複数の領域のうち現在の運転状態量に該当する領域の中央値と現在の運転状態量との離間度合いに基づき、現在の運転状態量が前記該当領域に留まり易くなるよう、前記内燃機関の負荷状態を制御するための負荷指令値を補正する領域調整用補正手段と、
を備えることを特徴とする。

これによれば、現在の運転状態量に該当する領域の中央値と現在の運転状態量との離間度合いに基づき、現在の運転状態量が前記該当領域に留まり易くなるよう、内燃機関の運転状態が制御されるので、学習しようとする領域とその領域に隣接する他の領域との間を運転状態量が行ったり来たりする状況になりにくくできる。よって、運転状態量が大きく変化することなく該当領域内で安定し易くなるので、フィードバック補正手段による補正量に相当する値（例えば先述の経年変化補正量）を学習値として速やかに取得して記憶させることができる。

請求項２記載の発明では、前記領域調整用補正手段は、前記離間度合いが設定値よりも大きい場合に、現在の運転状態量が前記中央値に近づくよう前記負荷指令値を補正することを特徴とする。

これによれば、例えば図４中に例示される符号Ａｍの範囲外に現在の運転状態量がある場合に負荷指令値を補正することとなるよう前記設定値を設定することにより、現在の運転状態量がＡｐの範囲内にあったとしても、矢印Ｙに示す如く中央値Ａｍｍに近づくよう負荷指令値が補正され、その結果、運転状態量がＡｍの範囲に留まり易くなる。したがって、学習値を速やかに取得できるとの上記効果に加え、該当領域Ａ１の中央値Ａｍｍに近い運転状態量に対するフィードバック補正量相当値（経年変化補正量）を学習値として取得でき、学習精度を向上できるとの効果が発揮される。よって、学習値に基づき空燃比制御指令値を補正するにあたりその補正精度を向上でき、ひいては、排気酸素濃度に基づき空燃比制御指令値を補正するフィードバック補正の応答性（先述した理論空燃比にするための制御の応答性）を向上できる。

請求項３記載の発明では、前記負荷指令値は、運転者のアクセル操作量の変化に応じて可変設定されており、前記領域調整用補正手段は、前記離間度合いが設定値よりも小さい場合に、前記アクセル操作量に対する前記負荷指令値の変化が小さくなるよう前記負荷指令値を補正することを特徴とする。

これによれば、例えば図４中に例示される符号Ａｍの範囲内に現在の運転状態量がある場合に負荷指令値を補正することとなるよう前記設定値を設定することにより、現在の運転状態量がＡｍの範囲外となって中央値Ａｍｍから遠ざかることが抑制される。したがって、学習しようとする領域とその領域に隣接する他の領域との間を運転状態量が行ったり来たりする状況になりにくくでき、学習値を速やかに取得できる。

請求項４記載の発明では、前記離間度合いが前記設定値よりも大きい時における前記フィードバック補正手段による前記補正量相当値については、前記学習値として前記記憶手段に記憶させることを禁止することを特徴とする。これによれば、例えば図４中に例示される符号Ａｐの範囲を前記設定値に設定することにより、このように中央値Ａｍｍから遠い運転状態量に対するフィードバック補正量相当値（経年変化補正量）を学習値として記憶することを回避でき、学習精度低下を抑制できる。

ところで、領域調整用補正手段により負荷指令値を補正すると、補正後の負荷指令値が運転者の意図に反した値になる場合があり、運転者に違和感を与える可能性がある。この点を鑑み請求項５記載の発明では、前記該当領域が未学習であることを条件として、前記領域調整用補正手段による前記負荷指令値の補正を許可することを特徴とする。そのため、該当領域が学習済みである場合には領域調整用補正手段による負荷指令値の補正は実行されなくなるので、領域調整用補正手段による補正の機会を好適に低減でき、運転者に対して上記違和感を与えるおそれを低減できる。

ここで、例えば運転者がアクセル操作量を変化させている時のように、運転状態量が変化している時には、現在の運転状態量が該当領域に留まり易くなるよう負荷指令値を補正することは困難である。そこで、請求項６記載の発明では、現在の運転状態が、前記運転状態量の変化量が所定時間以上継続して所定範囲内である安定状態にあることを条件として、前記領域調整用補正手段による前記負荷指令値の補正を許可することを特徴とする。

請求項７記載の発明では、燃焼室への吸気量を調節する吸気量調節手段、及び前記吸気量調節手段を駆動する電動モータを備えた内燃機関に適用され、前記負荷指令値は、前記電動モータに対する吸気量指令値であることを特徴とする。なお、負荷指令値の具体例として、前記吸気量指令値の他には、燃料噴射量を指令する噴射指令値等、内燃機関の負荷に影響を及ぼす各種指令値が挙げられる。

因みに、近年では、吸気バルブを吸気カムにより駆動させることに替え、電磁アクチュエータにより駆動させる機構が開発されてきており、この場合には吸気バルブの作動を制御することにより吸気量を調整することが可能となる。本発明にかかる「吸気量指令値」は、吸気管に取り付けられて吸気量を調整するスロットルバルブに対する指令値に限られず、上述した電磁アクチュエータ駆動の吸気バルブに対しての指令値をも含むものである。

請求項８記載の発明では、燃料を噴射する燃料噴射弁、及び前記燃料噴射弁の弁体を開閉駆動させる電動アクチュエータを備えた内燃機関に適用され、前記空燃比制御指令値は、前記電動アクチュエータに対する噴射指令値であることを特徴とする。なお、空燃比制御指令値の具体例として、前記噴射指令値の他には、例えばディーゼルエンジンにおいてＥＧＲ量を指令するＥＧＲ指令値等、混合気の空燃比に影響を及ぼす各種指令値が挙げられる。

請求項９記載の発明では、前記運転状態量は、燃焼室への吸気量に相当する吸気量相当値、燃料噴射量及び機関回転速度の少なくとも１つであることを特徴とする。これら吸気量相当値（例えばスロットルバルブ開度又は吸気圧）、燃料噴射量及び機関回転速度に応じて、フィードバック補正手段による補正量は大きく変わるため、これらの値を前記運転状態量とすることが望ましい。

請求項１０記載の発明は、
内燃機関の運転状態を制御するための指令値を、前記内燃機関の排気酸素濃度に基づき補正するフィードバック補正手段と、
前記フィードバック補正手段による補正量に相当する値を、前記内燃機関の運転状態量を複数に分割してなる領域毎に学習値として記憶する記憶手段と、
前記記憶手段に記憶された前記学習値に基づき前記指令値を補正する学習補正手段と、
を備え、
前記複数の領域のうち現在の運転状態量に該当する領域の中央値と現在の運転状態量との離間度合いが、設定値よりも大きいか否かを判定する判定手段を備え、
前記設定値よりも大きいと判定された時における前記フィードバック補正手段による前記補正量相当値については、前記学習値として前記記憶手段に記憶させることを禁止することを特徴とする。

これによれば、例えば図４中に例示される符号Ａｐの範囲を前記設定値に設定することにより、このように中央値Ａｍｍから遠い運転状態量に対するフィードバック補正量相当値（経年変化補正量）を学習値として記憶することを回避でき、学習精度低下を抑制できる。特に、スロットルバルブが電動アクチュエータではなく運転者の操作力により作動する内燃機関である場合等、請求項１記載の領域調整用補正手段による補正対象として有効な負荷指令値がない場合には、上記請求項１０記載の発明を用いて好適である。

請求項１１記載の発明では、燃料を噴射する燃料噴射弁、及び前記燃料噴射弁の弁体を開閉駆動させる電動アクチュエータ（例えば電磁ソレノイド又はピエゾ素子）を備えた内燃機関に適用され、前記指令値は、前記電動アクチュエータに対する噴射指令値であることを特徴とする。なお、指令値の具体例として、前記噴射指令値の他には、吸気量を指令する吸気量指令値等、混合気の空燃比に影響を及ぼす各種指令値が挙げられる。

請求項１２記載の発明では、前記運転状態量は、燃焼室への吸気量に相当する吸気量相当値、燃料噴射量及び機関回転速度の少なくとも１つであることを特徴とする。これら吸気量相当値（例えばスロットルバルブ開度又は吸気圧）、燃料噴射量及び機関回転速度に応じて、フィードバック補正手段による補正量は大きく変わるため、これらの値を前記運転状態量とすることが望ましい。

以下、本発明を具体化した各実施形態を図面に基づいて説明するが、はじめに、各実施形態に共通する構成及び制御内容を説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、図中、同一符号を付してある。

（第１実施形態）
まず、図１に基づいて内燃機関制御システム全体の概略構成を説明する。本実施形態では内燃機関としてガソリンエンジン１０が適用されており、当該エンジン１０は自動二輪車に搭載された走行駆動源として機能するものである。

エンジン１０の吸気管１１には、電動モータ１２によって開度調節される電子スロットルバルブ１３とスロットル開度を検出するスロットル開度センサ１４とが設けられている。更に、スロットルバルブ１３の下流側には、吸気圧力を検出する吸気圧センサ１５が設けられている。また、吸気管１１のうちシリンダヘッドの吸気ポート近傍部分には、燃料を噴射する燃料噴射弁１６が取り付けられている。また、エンジン１０のシリンダヘッドには点火プラグ１７が取り付けられており、イグニッションコイル１８にて昇圧された高電圧を点火プラグ１７にて火花放電させることにより筒内の混合気に着火する。

一方、エンジン１０の排気管１９には、排気中のＣＯ，ＨＣ，ＮＯｘ等を浄化する三元触媒等を有する触媒装置２０が設けられ、この触媒装置２０の上流側に、排気の酸素濃度を検出するＯ2センサ２１が設けられている。本実施形態では、排気中酸素濃度を検出するセンサとしてＯ2センサ２１を採用しているが、Ａ／Ｆセンサを採用してもよい。なお、Ｏ2センサ２１は、排気中の酸素濃度が所定値よりも多いか少ないかを検出することで、混合気が所定値（理論空燃比）に対してリッチ及びリーンのいずれであるかを２値検出するセンサである。Ａ／Ｆセンサは、排気中の酸素濃度に応じた酸素濃度検出信号を出力することで、混合気の空燃比をリニアに検出可能なセンサである。

内燃機関制御装置としてのＥＣＵ３０（電子制御ユニット）は、ＲＯＭ３０ａ（不揮発性メモリ）、ＲＡＭ３０ｂ（揮発性メモリ）及びＣＰＵ３０ｃを有するマイクロコンピュータを主体として構成されている。ＥＣＵ３０には、先述したスロットル開度センサ１４、吸気圧センサ１５、水温センサ２２及びクランク角センサ２６の検出信号が入力される。水温センサ２２は、エンジン１０のシリンダブロックに取り付けられて冷却水温を検出する。クランク角センサ２６は、エンジン１０のクランク軸の回転速度を検出する。

ＥＣＵ３０は、各種センサから入力された検出信号に基づき、ＲＯＭ３０ａに記憶された各種のエンジン制御プログラムを実行することで、燃料噴射弁１６の燃料噴射量、噴射時期、スロットルバルブ１３の開度（スロットル開度）、及び点火プラグ１７の点火時期等を制御する。

図２は、ＥＣＵ３０のマイコンが行う処理のうち、燃料噴射量を制御するための制御信号（空燃比制御指令値）及びスロットル開度を制御するための制御信号（負荷指令値）を生成する処理の機能ブロック図である。

先ず、運転状態検出手段３１は、スロットル開度センサ１４（又は吸気圧センサ１５）及びクランク角センサ２６の検出値を取得するとともに、これらの検出値に基づき、吸気量相当値としてのスロットル開度（又は吸気圧）及びエンジン回転速度をエンジン１０の運転状態量として算出する。なお、スロットル開度は、運転者のアクセル操作量に応じて決定される。

次に、燃料噴射量算出手段３２は、運転状態検出手段３１にて算出したスロットル開度（又は吸気圧）及びエンジン回転速度等に基づき、燃料噴射量の目標値（目標噴射量）を算出する。当該算出にあたり、スロットル開度及びエンジン回転速度に対する燃料噴射量の最適値をマップにてＲＯＭ３０ａに記憶させておき、当該マップを用いて目標噴射量を算出するようにしてもよい。また、燃料噴射量算出手段３２は、このようにして算出した目標噴射量を後述するＯ2フィードバック補正値及びＯ2フィードバック学習補正値に基づき補正している。

次に、燃料噴射手段３３は、燃料噴射弁１６の作動を制御するための制御信号として噴射パルス信号を燃料噴射弁１６に出力する。燃料噴射弁１６は、噴孔を開閉するニードル及びニードルを作動させる電磁ソレノイド等を備えており、前記噴射パルス信号により電磁ソレノイドが作動して噴孔がニードルにより開閉される。そして、噴射パルス信号のパルスオン時間Ｔｑにより噴射量Ｑを制御している。

次に、Ｏ2フィードバック補正値の算出処理について説明する。先ず、リッチ・リーン判定手段３４は、Ｏ2センサ２１の検出値を取得するとともに、その検出値に基づき、混合気が理論空燃比に対してリッチ（燃料過多）及びリーン（燃料過少）のいずれであるかを算出する。次に、Ｏ2フィードバック制御手段３５はリッチ・リーン判定手段３４の判定結果を取得し、Ｏ2フィードバック補正値算出手段３５ａは、取得した判定結果がリッチである場合には、一定の割合で目標噴射量を減少させるようＯ2フィードバック補正値を算出する。一方、前記判定結果がリーンである場合には、一定の割合で目標噴射量を増大させるよう、Ｏ2フィードバック補正値を算出する。

ここで、Ｏ2フィードバック学習補正値（以下、単に学習値と呼ぶ場合もある）の技術的意義について説明する。Ｏ2フィードバック補正値が周期的に増減を繰り返す状態、すなわち空燃比フィードバック制御が安定した状態の時のＯ2フィードバック補正量は、燃料噴射弁１６等の経年変化によりその絶対値は増大する。そして、このような経年変化による補正量（経年変化補正量）の絶対値が増大すると、空燃比フィードバック制御が安定するまでに要する時間が長くなるため、運転状態の変化（例えばスロットル開度の変化）に対して理論空燃比にするための制御の応答性が悪くなる。そこで、エンジン１０の運転中に経年変化補正量を学習値として記憶し、当該学習値に基づき目標噴射量を補正しつつ空燃比フィードバック制御を実行することで、理論空燃比にするための制御の応答性向上を図っている。

次に、Ｏ2フィードバック学習補正値の算出処理について説明する。Ｏ2フィードバック学習制御手段３６は、Ｏ2フィードバック補正値算出手段３５ａにより算出したＯ2フィードバック補正値の推移に基づき前記学習値を算出して図４に示すマップＭに記憶し、当該マップＭに記憶された学習値に基づきＯ2フィードバック学習補正値を算出する。なお、前記マップＭは、図４に示すようにスロットル開度及びエンジン回転速度を複数領域に分割され、各領域に学習値が記憶されるよう構成されている。

Ｏ2フィードバック学習制御手段３６の処理内容をより具体的に説明すると、先ず、運転領域判定手段３６ａは、運転状態検出手段３１にて算出した現在の運転状態量としてスロットル開度（又は吸気圧）及びエンジン回転速度を取得し、取得した現在の運転状態量がマップＭ中のいずれの領域に該当するかを判定する。

次に、Ｏ2フィードバック学習値更新手段３６ｂは、Ｏ2フィードバック補正値算出手段３５ａにより算出したＯ2フィードバック補正値の推移に基づき前記学習値を算出する。具体的には、例えば、Ｏ2フィードバック補正値が周期的に増減を繰り返す安定状態であることを条件として、当該安定状態の期間中におけるＯ2フィードバック補正値の平均値を学習値として算出する。そして、Ｏ2フィードバック学習値更新手段３６ｂは、運転領域判定手段３６ａにより判定された現在の該当領域に、上述の如く算出した学習値を記憶させる。これにより、Ｏ2フィードバック補正値の推移が経年変化補正量として学習される。

なお、前記安定状態に関し、Ｏ2フィードバック補正値が周期的に所定回数以上増減を繰り返した場合に安定状態であると判定してその時の学習値を算出してもよいし、現在の運転状態量がマップＭ中の同一の領域内に所定時間以上留まった場合に安定状態であると判定してその時の学習値を算出してもよい。

次に、学習補正係数算出手段３６ｃは、運転領域判定手段３６ａにより判定された現在の該当領域を取得し、マップＭ中の現在の該当領域に記憶された学習値と、その該当領域に隣接する他の領域に記憶された学習値とに基づき、以下の補間処理を行うことで学習補正係数（Ｏ2フィードバック学習補正値に相当）を算出する。つまり、例えば、現在の運転状態量が図４中の符号Ａｐｍに示す値であり該当領域が符号Ａ１に示す領域であった場合において、該当領域Ａ１の中央値Ａｍｍに対する現在の運転状態量Ａｐｍの離間距離と、隣接領域Ａ２の中央値に対する現在の運転状態量Ａｐｍの離間距離とに応じて、該当領域Ａ１の学習値と隣接領域Ａ２の学習値とを補間処理することで、Ｏ2フィードバック学習補正値を算出する。なお、上記補間処理を廃止して、マップＭ中の現在の該当領域に記憶された学習値をそのままＯ2フィードバック学習補正値として用いてもよい。

学習完了判定手段３６ｄは、マップＭ中の現在の該当領域が、学習値が記憶された学習済みの状態であるか、学習値が記憶されていない未学習の状態であるかの情報を、学習完了情報としてスロットル開度設定手段３７に出力する。なお、本実施形態に係るＥＣＵ３０は、書き替え可能なＥＥＰＲＯＭ等の不揮発性メモリを備えておらず、上記マップＭを揮発性メモリＲＡＭ３０ｂに記憶させている。したがって、イグニッションスイッチをオン操作した時点では全ての領域が未学習状態となっており、前記オン操作してから次回オフ操作するまでの期間、上述した学習値の記憶、更新が実行される。

スロットル開度設定手段３７は、運転状態検出手段３１にて算出したエンジン回転速度及び運転者のアクセル操作量等に基づき要求トルクを算出し、当該要求トルクに基づき目標スロットル開度を設定する。また、現在の該当領域が未学習状態である旨の情報が学習完了判定手段３６ｄから入力されている時には、後述する図３の処理にしたがい目標スロットル開度を補正する。

電子スロットル操作手段３８は、スロットルバルブ１３が目標スロットル開度となるよう、電動モータ１２の作動を制御してスロットルバルブ１３を操作する。このように電動モータ１２を制御するにあたり、実際のスロットル開度をスロットル開度センサ１４の検出値から取得し、取得した実際の開度が目標スロットル開度に近づくよう、電動モータ１２の作動をフィードバック制御するようにしてもよい。

次に、本実施形態の要部である目標スロットル開度の補正、及び学習値の記憶更新処理について図３を用いて説明する。図３は、ＥＣＵ３０のマイクロコンピュータによる上記処理の手順を示すフローチャートであり、当該処理は、イグニッションスイッチがオン操作されたことをトリガとして起動した後、所定周期（例えばＣＰＵ３０ｃが行う演算周期）毎又は所定のクランク角度毎に繰り返し実行される。

先ず、ステップＳ１０において、Ｏ2フィードバック補正値により目標噴射量を補正するＯ2フィードバック制御の実施を許可するか否か、つまり、Ｏ2フィードバック制御の実施条件が成立しているか否かを判定する。例えば、車両の運転性や触媒装置２０の触媒過熱防止等を図るべく、以下の複数条件のうち少なくとも１つの条件を満たしている場合には、Ｏ2フィードバック制御の実施を禁止する。すなわち、目標噴射量の始動後増量又は加速増量補正中、水温センサ２２による冷却水温が所定値以下の時、エンジン始動時、リーン状態が一定時間続いた時、燃料噴射カット中、との条件である。

実施条件が成立していないと判定（Ｓ１０：ＮＯ）された場合には図３の一連の処理を終了し、実施条件が成立していると判定（Ｓ１０：ＹＥＳ）された場合にはステップＳ２０に進む。ステップＳ２０では、先述のＯ2フィードバック補正値算出手段３５ａによりＯ2フィードバック補正値を算出し、続くステップＳ３０では、先述の運転領域判定手段３６ａにより現在の運転状態量がマップＭ中のいずれの領域に該当するかを判定する。

続くステップＳ４０では、現在の運転状態量がマップＭ中の学習領域（図４にて分割図示される領域）にあるか否かを判定し、学習領域にないと判定（Ｓ４０：ＮＯ）された場合には図３の一連の処理を終了し、学習領域にあると判定（Ｓ４０：ＹＥＳ）された場合にはステップＳ５０に進む。ステップＳ５０では、例えば、現在の運転状態量が図４中の符号Ａｐｍに示す値であり該当領域が符号Ａ１に示す領域であった場合において、現在の該当領域Ａ１の中央値Ａｍｍと現在の運転状態量Ａｐｍとの離間距離（離間度合い）を算出する。

さらにステップＳ５０では、算出した離間距離が予め設定された設定値αよりも大きいか否かを判定する。設定値αは、例えば図４中の符号Ａｍの範囲外に現在の運転状態量がある場合に離間距離＞αとなるよう設定されている。つまり、現在の運転状態量Ａｐｍが該当領域Ａ１中のＡｍ範囲外であれば、離間距離＞αであると判定（Ｓ５０：ＹＥＳ）されてステップＳ６０に進み、現在の運転状態量Ａｐｍが該当領域Ａ１中のＡｍ範囲内であれば、離間距離＞αでないと判定（Ｓ５０：ＮＯ）されてステップＳ７０に進む。ステップＳ７０では、Ｏ2フィードバック学習値更新手段３６ｂにより、マップＭ中の現在の該当領域Ａ１に学習値を記憶させる。或いは、既に記憶されている学習値を更新する。

ステップＳ６０では、現在の該当領域Ａ１が学習済みの状態（学習完了状態）であるか否かを判定する。学習済みであると判定（Ｓ６０：ＹＥＳ）された場合には、ステップＳ７０による学習値更新処理を行うことなくステップＳ８０に進み、未学習であると判定（Ｓ６０：ＮＯ）された場合にはステップＳ９０に進む。

ステップＳ９０では、先述したスロットル開度設定手段３７において目標スロットル開度を補正する。具体的には、現在の運転状態量Ａｐｍが、該当領域Ａ１中のＡｍ範囲内となるよう目標スロットル開度を補正する。したがって、現在の運転状態量がＡｐｍである図４の例では、運転者のアクセル操作量等に基づき算出されたスロットル開度よりも小さい開度となるよう補正されることとなり、スロットルバルブ１３は、当該補正により小さい開度となるよう強制的に操作される。

ステップＳ９０の処理後は、ステップＳ７０による学習値更新処理を行うことなくステップＳ８０に進み、ステップＳ８０では、学習補正係数算出手段３６ｃにより、マップＭ中の学習値に基づき先述の補間処理を行うことで、Ｏ2フィードバック学習補正値を算出する。

以上詳述した本実施形態によれば、以下の効果が得られるようになる。

（１）現在の該当領域Ａ１の中央値Ａｍｍと現在の運転状態量Ａｐｍとの離間距離が設定値αよりも大きい場合（Ｓ５０：ＹＥＳ）に、現在の運転状態量Ａｐｍが前記中央値Ａｍｍに近づくよう目標スロットル開度を補正する（Ｓ９０）。これによれば、現在の運転状態量Ａｐｍが、該当領域Ａ１中のＡｍ範囲内となるようスロットルバルブ１３が強制操作されることとなるので、運転状態量がＡｍの範囲に留まり易くなる。したがって、学習しようとする領域Ａ１とその領域に隣接する他の領域Ａ２との間を運転状態量が行ったり来たりする状況になりにくくできる。よって、運転状態量が大きく変化することなく該当領域Ａ１内で安定し易くなるので、学習値を速やかに取得してマップＭに記憶させることができる。

（２）さらに、上述の如く現在の運転状態量がＡｍの範囲に留まり易くなった結果、該当領域Ａ１の中央値Ａｍｍに近い運転状態量に対するＯ2フィードバック学習補正値をマップＭに記憶更新させることとなるので、学習値に基づき目標噴射量を補正するにあたりその補正精度を向上でき、ひいては、スロットル開度の変化に対する、Ｏ2フィードバック補正値に基づき目標噴射量を補正するフィードバック補正の応答性（理論空燃比にするための制御の応答性）を向上できる。

（３）離間距離＞αの場合（Ｓ５０：ＹＥＳ）に、該当領域Ａ１が未学習状態であることを条件（Ｓ６０：ＮＯ）として目標スロットル開度を補正し（Ｓ９０）、離間距離＞αの場合であっても該当領域Ａ１が学習済み状態であれば（Ｓ６０：ＹＥＳ）、目標スロットル開度を補正しない。そのため、運転者によるアクセル操作量に対応するスロットル開度からずれた開度となることによる違和感について、そのような違和感を運転者に与える機会を低減できる。

（４）離間距離＞αの場合（Ｓ５０：ＹＥＳ）には学習値更新処理（Ｓ７０）の実行が禁止され、離間距離≦αの場合（Ｓ５０：ＮＯ）に許可されるので、中央値Ａｍｍから遠い運転状態量Ａｐｍに対する学習値を記憶更新させることを回避できる。よって、学習値に基づき目標噴射量を補正するにあたりその補正精度を向上でき、ひいては、前述したフィードバック補正の応答性を向上できる。

（第２実施形態）
上記第１実施形態では、現在の運転状態量Ａｐｍが該当領域Ａ１の中央値Ａｍｍから遠く、離間距離＞αの場合（Ｓ５０：ＹＥＳ）に目標スロットル開度を補正してスロットルバルブ１３を強制操作している。これに対し、本実施形態では、現在の運転状態量Ａｐｍが該当領域Ａ１の中央値Ａｍｍに近く、離間距離＞βでない場合（Ｓ５１：ＮＯ）に、アクセル操作量の変化に伴うスロットルバルブ１３の開度変化が小さくなるよう目標スロットル開度を補正することで、運転者によるアクセル操作の感度を低くする。

図５を用いてより詳細に説明すると、先ず、図３のステップＳ１０〜Ｓ４０と同様にして、実施条件が成立していると判定（Ｓ１０：ＹＥＳ）された場合には、Ｏ2フィードバック補正値を算出するとともに（Ｓ２０）、現在の運転状態量がマップＭ中のいずれの領域に該当するかを判定する（Ｓ３０）。そして、現在の運転状態量がマップＭ中の学習領域にあると判定（Ｓ４０：ＹＥＳ）された場合にはステップＳ５１に進む。

ステップＳ５１では、現在の該当領域Ａ１の中央値Ａｍｍと現在の運転状態量との離間距離を算出するとともに、算出した離間距離が設定値βよりも大きいか否かを判定する。設定値βは、例えば図４中の符号Ａｍの範囲内に現在の運転状態量がある場合に離間距離≦βとなるよう設定されている。つまり、現在の運転状態量が該当領域Ａ１中のＡｍ範囲内であれば、離間距離＞βでないと判定（Ｓ５１：ＮＯ）されてステップＳ６０に進み、現在の運転状態量が該当領域Ａ１中のＡｍ範囲外であれば、離間距離＞βであると判定（Ｓ５１：ＹＥＳ）されて、ステップＳ７０による学習値更新処理を行うことなくステップＳ８０に進む。

続くステップＳ６０では、現在の該当領域Ａ１が学習済みの状態（学習完了状態）であるか否かを判定する。学習済みであると判定（Ｓ６０：ＹＥＳ）された場合には、ステップＳ７０による学習値更新処理を実行し、Ｏ2フィードバック学習値更新手段３６ｂにより、マップＭ中の現在の該当領域Ａ１に記憶されている学習値を更新する。

未学習であると判定（Ｓ６０：ＮＯ）された場合にはステップＳ９１に進み、上述の如くスロットルバルブ１３の開度変化が小さくなるよう目標スロットル開度を補正する。したがって、例えば図４の例では、運転者のアクセル操作量等に基づき算出されたスロットル開度よりも小さい開度となるよう補正されることとなり、スロットルバルブ１３は、当該補正により小さい開度となるよう強制的に操作される。

ステップＳ９１の処理後はステップＳ７０による学習値更新処理が実行され、ステップＳ７０の処理後は、ステップＳ８０において、学習補正係数算出手段３６ｃにより、マップＭ中の学習値に基づき先述の補間処理を行うことで、Ｏ2フィードバック学習補正値を算出する。

以上詳述した本実施形態によれば、以下の効果が得られるようになる。

（１）現在の該当領域Ａ１の中央値Ａｍｍと現在の運転状態量との離間距離が設定値β以下である場合（Ｓ５１：ＮＯ）に、アクセル操作量の変化に伴うスロットルバルブ１３の開度変化が小さくなるよう目標スロットル開度を補正する（Ｓ９１）。これによれば、例えば図４中に例示される符号Ａｍの範囲内に現在の運転状態量がある場合に、現在の運転状態量がＡｍの範囲外となって中央値Ａｍｍから遠ざかることが抑制される。したがって、学習しようとする領域Ａ１とその領域に隣接する他の領域Ａ２との間を運転状態量が行ったり来たりする状況になりにくくでき、学習値を速やかに取得できる。

（２）さらに、上述の如く現在の運転状態量がＡｍの範囲に留まり易くなった結果、該当領域Ａ１の中央値Ａｍｍに近い運転状態量に対するＯ2フィードバック学習補正値をマップＭに記憶更新させることとなるので、学習値に基づき目標噴射量を補正するにあたりその補正精度を向上でき、ひいては、スロットル開度の変化に対する、Ｏ2フィードバック補正値に基づき目標噴射量を補正するフィードバック補正の応答性（理論空燃比にするための制御の応答性）を向上できる。

（３）離間距離≦βの場合（Ｓ５１：ＮＯ）に、該当領域Ａ１が未学習状態であることを条件（Ｓ６０：ＮＯ）として目標スロットル開度を補正し（Ｓ９１）、離間距離≦βの場合であっても該当領域Ａ１が学習済み状態であれば（Ｓ６０：ＹＥＳ）、目標スロットル開度を補正しない。そのため、運転者によるアクセル操作量に対応するスロットル開度からずれた開度となることによる違和感について、そのような違和感を運転者に与える機会を低減できる。

（４）離間距離＞βの場合（Ｓ５１：ＹＥＳ）には学習値更新処理（Ｓ７０）の実行が禁止され、離間距離≦βの場合（Ｓ５１：ＮＯ）に許可されるので、中央値Ａｍｍから遠い運転状態量Ａｐｍに対する学習値を記憶更新させることを回避できる。よって、学習値に基づき目標噴射量を補正するにあたりその補正精度を向上でき、ひいては、前述したフィードバック補正の応答性を向上できる。

（第３実施形態）
上記各実施形態では、スロットルバルブ１３が電動モータ１２によって駆動する電子スロットルが採用されたエンジン１０を対象としているのに対し、本実施形態では、スロットルバルブ１３が電動モータ１２ではなく運転者の操作力により作動するエンジン１０を対象としており、そのため、図３のステップＳ９０及び図５のステップＳ９１の如くスロットルバルブ１３を強制操作することができない。そこで本実施形態では、現在の該当領域Ａ１の中央値Ａｍｍと現在の運転状態量Ａｐｍとの離間距離が設定値γよりも大きい場合（Ｓ５２：ＹＥＳ）には学習値の記憶更新を禁止している。

図６を用いてより詳細に説明すると、先ず、図３のステップＳ１０〜Ｓ４０と同様にして、実施条件が成立していると判定（Ｓ１０：ＹＥＳ）された場合には、Ｏ2フィードバック補正値を算出するとともに（Ｓ２０）、現在の運転状態量がマップＭ中のいずれの領域に該当するかを判定する（Ｓ３０）。そして、現在の運転状態量がマップＭ中の学習領域にあると判定（Ｓ４０：ＹＥＳ）された場合にはステップＳ５２に進む。

ステップＳ５２では、現在の該当領域Ａ１の中央値Ａｍｍと現在の運転状態量との離間距離を算出するとともに、算出した離間距離が設定値γよりも大きいか否かを判定する。設定値γは、例えば図４中の符号Ａｍの範囲外に現在の運転状態量Ａｐｍがある場合に離間距離＞γとなるよう設定されている。つまり、現在の運転状態量Ａｐｍが該当領域Ａ１中のＡｍ範囲外であれば、離間距離＞γであると判定（Ｓ５２：ＹＥＳ）されてステップＳ６０に進み、現在の運転状態量Ａｐｍが該当領域Ａ１中のＡｍ範囲内であれば、離間距離＞γでないと判定（Ｓ５２：ＮＯ）されてステップＳ７０に進む。ステップＳ７０では、Ｏ2フィードバック学習値更新手段３６ｂにより、マップＭ中の現在の該当領域Ａ１に学習値を記憶させる。或いは、既に記憶されている学習値を更新する
ステップＳ６０では、現在の該当領域Ａ１が学習済みの状態（学習完了状態）であるか否かを判定する。学習済みであると判定（Ｓ６０：ＹＥＳ）された場合には、ステップＳ７０による学習値更新処理を行うことなくステップＳ８０に進み、未学習であると判定（Ｓ６０：ＮＯ）された場合には図６の一連の処理を終了する。ステップＳ８０では、マップＭ中の学習値に基づき先述の補間処理を行うことで、Ｏ2フィードバック学習補正値を算出する。

以上詳述した本実施形態によれば、現在の該当領域Ａ１の中央値Ａｍｍと現在の運転状態量Ａｐｍとの離間距離が設定値γよりも大きい場合（Ｓ５２：ＹＥＳ）には、学習値更新処理（Ｓ７０）の実行が禁止され、離間距離≦γの場合（Ｓ５２：ＮＯ）に許可される。そのため、中央値Ａｍｍから遠い運転状態量Ａｐｍに対する学習値を記憶更新させることを回避できる。よって、学習値に基づき目標噴射量を補正するにあたりその補正精度を向上でき、ひいては、前述したフィードバック補正の応答性を向上できる。

（他の実施形態）
上記各実施形態は、以下のように変更して実施してもよい。また、本発明は上記実施形態の記載内容に限定されず、各実施形態の特徴的構造をそれぞれ任意に組み合わせるようにしてもよい。

・上記第１及び第２実施形態を組み合わせてスロットルバルブ１３を強制操作するように目標スロットル開度を補正してもよい。すなわち、現在の該当領域Ａ１の中央値Ａｍｍと現在の運転状態量Ａｐｍとの離間距離が設定値αよりも大きい場合には、現在の運転状態量Ａｐｍが中央値Ａｍｍに近づくよう目標スロットル開度を補正する。一方、現在の運転状態量Ａｐｍが該当領域Ａ１の中央値Ａｍｍに近く、離間距離＞βでない場合には、アクセル操作量の変化に伴うスロットルバルブ１３の開度変化が小さくなるよう目標スロットル開度を補正する。

・上記第１実施形態では、ステップＳ９０にて目標スロットル開度を補正するにあたり、予め決められた所定量だけ目標スロットル開度を補正するようにしているが、離間距離の大きさに応じて異なる補正量にて目標スロットル開度を補正するようにしてもよい。

・上記各実施形態では、排気酸素濃度に基づき燃料噴射量をフィードバック補正しているが、排気の一部を吸気に循環させるＥＧＲシステムが採用されたエンジン１０において、排気酸素濃度に基づきＥＧＲ量をフィードバック補正するようにしてもよい。

・上記第１及び第２実施形態では、現在の該当領域Ａ１の中央値Ａｍｍと現在の運転状態量Ａｐｍとの離間距離に応じてスロットルバルブ１３を強制操作しているが、本発明に係る強制操作の対象はスロットルバルブ１３に限定されるものではなく、例えば、前記離間距離に応じて燃料噴射量、噴射時期、ＥＧＲ量等を補正して、燃料噴射弁１６やＥＧＲバルブ等を強制操作してもよい。

本発明の第１実施形態に係る内燃機関制御システム全体の概略構成を示す図。 図１のＥＣＵにおける、燃料噴射量及びスロットル開度を制御するための制御信号を生成する処理の機能ブロック図。 図１のＥＣＵによる目標スロットル開度の補正処理、及び学習値の記憶更新処理の手順を示すフローチャート。 図３の処理で用いるマップを示す図。 本発明の第２実施形態に係る目標スロットル開度の補正処理、及び学習値の記憶更新処理の手順を示すフローチャート。 本発明の第３実施形態に係る学習値の記憶更新処理の手順を示すフローチャート。

符号の説明

１２…電動モータ、１３…スロットルバルブ（吸気量調節手段）、１６…燃料噴射弁、３０…ＥＣＵ（内燃機関制御装置）、３０ｂ…ＲＡＭ（記憶手段）、３５…Ｏ2フィードバック制御手段（フィードバック補正手段）、３６…Ｏ2フィードバック学習制御手段（学習補正手段）、Ｓ５２…判定手段、Ｓ９０，Ｓ９１…領域調整用補正手段。

Claims (12)

1. 内燃機関の空燃比状態を制御するための空燃比制御指令値を、前記内燃機関の排気酸素濃度に基づき補正するフィードバック補正手段と、
   前記フィードバック補正手段による補正量に相当する値を、前記内燃機関の運転状態量を複数に分割してなる領域毎に学習値として記憶する記憶手段と、
   前記記憶手段に記憶された前記学習値に基づき前記空燃比制御指令値を補正する学習補正手段と、
   前記複数の領域のうち現在の運転状態量に該当する領域の中央値と現在の運転状態量との離間度合いに基づき、現在の運転状態量が前記該当領域に留まり易くなるよう、前記内燃機関の負荷状態を制御するための負荷指令値を補正する領域調整用補正手段と、
   を備えることを特徴とする内燃機関制御装置。
2. 前記領域調整用補正手段は、前記離間度合いが設定値よりも大きい場合に、現在の運転状態量が前記中央値に近づくよう前記負荷指令値を補正することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関制御装置。
3. 前記負荷指令値は、運転者のアクセル操作量の変化に応じて可変設定されており、
   前記領域調整用補正手段は、前記離間度合いが設定値よりも小さい場合に、前記アクセル操作量に対する前記負荷指令値の変化が小さくなるよう前記負荷指令値を補正することを特徴とする請求項１又は２に記載の内燃機関制御装置。
4. 前記離間度合いが前記設定値よりも大きい時における前記フィードバック補正手段による前記補正量相当値については、前記学習値として前記記憶手段に記憶させることを禁止することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の内燃機関制御装置。
5. 前記該当領域が未学習であることを条件として、前記領域調整用補正手段による前記負荷指令値の補正を許可することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の内燃機関制御装置。
6. 現在の運転状態が、前記運転状態量の変化量が所定時間以上継続して所定範囲内である安定状態にあることを条件として、前記領域調整用補正手段による前記負荷指令値の補正を許可することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載の内燃機関制御装置。
7. 燃焼室への吸気量を調節する吸気量調節手段、及び前記吸気量調節手段を駆動する電動モータを備えた内燃機関に適用され、
   前記負荷指令値は、前記電動モータに対する吸気量指令値であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１つに記載の内燃機関制御装置。
8. 燃料を噴射する燃料噴射弁、及び前記燃料噴射弁の弁体を開閉駆動させる電動アクチュエータを備えた内燃機関に適用され、
   前記空燃比制御指令値は、前記電動アクチュエータに対する噴射指令値であることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１つに記載の内燃機関制御装置。
9. 前記運転状態量は、燃焼室への吸気量に相当する吸気量相当値、燃料噴射量及び機関回転速度の少なくとも１つであることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１つに記載の内燃機関制御装置。
10. 内燃機関の運転状態を制御するための指令値を、前記内燃機関の排気酸素濃度に基づき補正するフィードバック補正手段と、
    前記フィードバック補正手段による補正量に相当する値を、前記内燃機関の運転状態量を複数に分割してなる領域毎に学習値として記憶する記憶手段と、
    前記記憶手段に記憶された前記学習値に基づき前記指令値を補正する学習補正手段と、
    を備え、
    前記複数の領域のうち現在の運転状態量に該当する領域の中央値と現在の運転状態量との離間度合いが、設定値よりも大きいか否かを判定する判定手段を備え、
    前記設定値よりも大きいと判定された時における前記フィードバック補正手段による前記補正量相当値については、前記学習値として前記記憶手段に記憶させることを禁止することを特徴とする内燃機関制御装置。
11. 燃料を噴射する燃料噴射弁、及び前記燃料噴射弁の弁体を開閉駆動させる電動アクチュエータを備えた内燃機関に適用され、
    前記指令値は、前記電動アクチュエータに対する噴射指令値であることを特徴とする請求項１０に記載の内燃機関制御装置。
12. 前記運転状態量は、燃焼室への吸気量に相当する吸気量相当値、燃料噴射量及び機関回転速度の少なくとも１つであることを特徴とする請求項１０又は１１に記載の内燃機関制御装置。

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