JP2011153608A - 内燃機関の空燃比学習制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】Ｏ_２フィードバック領域以外の領域でも内燃機関の経時変化を反映させた燃料噴射による空燃比制御を行う。
【解決手段】燃料噴射量を制御する制御ユニットは、空燃比を目標空燃比とするための基本燃料噴射量をスロットル開度および機関回転数に基づいて定めるとともに、酸素センサの検出値に応じて定めたフィードバック補正係数と、内燃機関の経時変化に応じて変化するように学習しつつ機関負荷毎に定めた経時変化対応補正係数とを基本燃料噴射量に乗算することで少なくとも吸気圧および大気圧に基づくことなく燃料噴射量を得るようにしつつ、複数のＯ_２フィードバック領域を含む複数の負荷領域毎に独立して燃料噴射制御を行う内燃機関の空燃比学習制御装置において、制御ユニットは、Ｏ_２フィードバック領域以外の負荷領域では、当該負荷領域に隣り合うＯ_２フィードバック領域の学習値を用いて燃料噴射量を制御する。
【選択図】図６

Description

本発明は、吸気通路に燃料を噴射する燃料噴射弁と、排気通路を流通する排ガス中の残存酸素濃度を検出する酸素センサと、前記吸気通路を流通する吸気量を制御するスロットル弁と、該スロットル弁の開度であるスロットル開度を検出するスロットルセンサと、機関回転数を検出する回転数センサと、前記酸素センサ、前記スロットルセンサおよび前記回転数センサの検出値に基づいて前記燃料噴射弁からの燃料噴射量を制御する制御ユニットとを備え、該制御ユニットは、空燃比を目標空燃比とするための基本燃料噴射量を前記スロットル開度および前記機関回転数に基づいて定めるとともに、前記酸素センサの検出値に応じて定めたフィードバック補正係数と、内燃機関の経時変化に応じて変化するように学習しつつ機関負荷毎に定めた経時変化対応補正係数とを前記基本燃料噴射量に乗算することで少なくとも吸気圧および大気圧に基づくことなく燃料噴射量を得るようにしつつ、複数のＯ₂ フィードバック領域を含む複数の負荷領域毎に独立して燃料噴射制御を行う内燃機関の空燃比学習制御装置に関する。

空燃比をフィードバックさせる複数のＯ₂ フィードバック領域を設定し、それらの領域毎に独自にＯ₂ フィードバック制御を行うようにした内燃機関の空燃比学習制御装置が、特許文献１で知られている。

特許第２６３１５８０号公報

上記特許文献１で開示されたものは、酸素センサの検出値に基づくＯ₂ フィードバック制御によって、機関の劣化による経時変化等を勘案して適切な燃料噴射状態を得ることができるが、Ｏ₂ フィードバック領域においては、空燃比がストイキ（理論空燃比）になるように燃料噴射量が制御される。ところで、内燃機関が高回転・高スロットル開度領域の運転状態にあるときには、燃料噴射量をストイキよりも高い空燃比（リッチ側の空燃比）にすることで内燃機関の高温化を防ぐこと（噴射冷却）が好ましいのであるが、かかる運転状態でＯ₂ フィードバック制御を実行すると、噴射冷却が図れなくなることがある。また内燃機関が低回転・低スロットル開度領域の運転状態にあるときには、内燃機関に吸引される空気量が少ないので燃焼量も少なくなり、高精度のＯ₂ フィードバック制御を期待することが難しくなる。

このため機関回転数およびスロットル開度に基づいて定義される運転領域で、Ｏ₂ フィードバック制御が実行される領域と、実行されない領域とが設定され、Ｏ₂ フィードバック制御が実行されない領域では、その領域で適切な運転状態となるように燃料噴射補正がなされるのが一般的である。しかもこの補正にあたっては、通常、大気圧センサ、吸気圧センサまたは大気温センサの検出結果に基づいて補正がなされるのが一般的である。

しかるに、自動二輪車等の小型車両に搭載される内燃機関にあっては、部品の搭載スペース等の制限が厳しく、しかも燃料噴射のシステムコストを安価にすることが求められており、大気圧センサ、吸気圧センサ等を用いずに燃料噴射のシステムを成立させることが考えられてきている。その場合、上述のようなＯ₂ フィードバック制御が実行されない領域において適切な燃料噴射ができるような手法が必要となってくる。

本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、吸気圧センサ等を不要としつつＯ₂ フィードバック制御領域以外の領域でも適切な燃料噴射を行うことができるようにした内燃機関の空燃比学習制御装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は、吸気通路に燃料を噴射する燃料噴射弁と、排気通路を流通する排ガス中の残存酸素濃度を検出する酸素センサと、前記吸気通路を流通する吸気量を制御するスロットル弁と、該スロットル弁の開度であるスロットル開度を検出するスロットルセンサと、機関回転数を検出する回転数センサと、前記酸素センサ、前記スロットルセンサおよび前記回転数センサの検出値に基づいて前記燃料噴射弁からの燃料噴射量を制御する制御ユニットとを備え、該制御ユニットは、空燃比を目標空燃比とするための基本燃料噴射量を前記スロットル開度および前記機関回転数に基づいて定めるとともに、前記酸素センサの検出値に応じて定めたフィードバック補正係数と、内燃機関の経時変化に応じて変化するように学習しつつ機関負荷毎に定めた経時変化対応補正係数とを前記基本燃料噴射量に乗算することで少なくとも吸気圧および大気圧に基づくことなく燃料噴射量を得るようにしつつ、複数のＯ₂ フィードバック領域を含む複数の負荷領域毎に独立して燃料噴射制御を行う内燃機関の空燃比学習制御装置において、前記制御ユニットは、複数の前記Ｏ₂ フィードバック領域以外の前記負荷領域では、当該負荷領域に隣り合う前記Ｏ₂ フィードバック領域の学習値を用いて燃料噴射量を制御することを第１の特徴とする。

また本発明は、第１の特徴の構成に加えて、前記制御ユニットは、複数の前記Ｏ₂ フィードバック領域では前記フィードバック補正係数および前記経時変化対応補正係数を用いた燃料噴射制御を実行し、前記Ｏ₂ フィードバック領域以外の負荷領域では前記フィードバック補正係数を「１」と定めるとともに前記経時変化対応補正係数を隣接するＯ₂ フィードバック領域での値として定めて燃料噴射制御を実行することを第２の特徴とする。

本発明は、第１または第２の特徴の構成に加えて、複数の前記Ｏ₂ フィードバック領域が、前記スロットル開度が小さくなるほど狭くなるように設定されることを第３の特徴とする。

本発明は、第１〜第３の特徴の構成のいずれかに加えて、前記制御ユニットでは、複数の前記負荷領域同士の境界がヒステリシスを有して定められることを第４の特徴とする。

さらに本発明は、第１〜第４の特徴の構成のいずれかに加えて、前記制御ユニットは、機関の運転状態が複数の前記負荷領域間で移行する際に新たな移行先の負荷領域の値に徐々に近づけるように燃料噴射制御を行うことを第５の特徴とする。

本発明の第１の特徴によれば、制御ユニットは、燃料噴射制御にあたって少なくとも吸気圧および大気圧に基づくことがないので、燃料噴射制御システムに吸気圧センサおよび大気圧センサを用いることを不要としてシステムのコストダウンおよび部品点数の低減を達成しつつ、Ｏ₂ フィードバック領域以外の負荷領域では、その負荷領域に隣り合うＯ₂ フィードバック領域の学習値を用いて燃料噴射量を制御するので、Ｏ₂ フィードバック領域以外の領域でも内燃機関の経時変化を反映させた燃料噴射による空燃比制御を行うことができる。特に低スロットル開度の領域では、内燃機関のフリクション変化、スロットル弁への煤の付着による吸入量変化等の機関の劣化を捉えた空燃比制御が可能となり、また高スロットル開度の領域では、スロットルセンサの出力ずれの特性がスロットル開度に依存する傾向があるが、そのスロットル開度に近いＯ₂ フィードバック領域を参照することで適切な空燃比の設定が可能となる。

また本発明の第２の特徴によれば、Ｏ₂ フィードバック領域以外の負荷領域では、フィードバック補正係数を「１」と定めるとともに経時変化対応補正係数を隣接するＯ₂ フィードバック領域での値として定めて燃料噴射制御を行うので、Ｏ₂ フィードバック領域以外での空燃比のリーン化を防止することができる。

本発明の第３の特徴によれば、スロットル開度が小さくなるほど狭くなるように複数のＯ₂ フィードバック領域が設定されるので、バイパスバルブ等の劣化の影響を受け易い低スロットル開度領域で細かな学習制御を行うようにして、より適切な空燃比制御を行うことができる。

本発明の第４の特徴によれば、負荷領域同士の境界がヒステリシスを有して定められるので、境界付近でチャタリングが生じることを防止することができる。

さらに本発明の第５の特徴によれば、機関の運転状態が負荷領域間で移行する際に燃料噴射量が急激に変化することを抑制することができる。

内燃機関の全体構成を示す図である。 制御ユニットの構成を示すブロック図である。 機関の負荷領域毎のフィードバック補正係数および経時変化対応補正係数を定める手順を示すフローチャートである。 機関の負荷領域を検索するためのマップを示す図である。 Ｏ₂ フィードバック領域を示す図である。 図４および図５を重ねて示す図である。 設定下限スロットル開度未満で設定された複数の機関負荷領域でフィードバック補正係数および経時変化対応補正係数を定めるサブルーチンを示すフローチャートである。 設定上限スロットル開度以上で設定された複数の機関負荷領域でフィードバック補正係数および経時変化対応補正係数を定めるサブルーチンを示すフローチャートである。 機関負荷領域が移行する際の処理手順を定めるサブルーチンを示すフローチャートである。 基本モード移行時の処理手順を定めるサブルーチンを示すフローチャートである。 機関負荷領域の移行に伴って経時変化対応補正係数を徐々に変化させる手順を定めるサブルーチンを示すフローチャートである。

以下、本発明の実施の形態を、添付の図１〜図１１を参照しながら説明すると、先ず図１において、たとえば自動二輪車に搭載される水冷式の内燃機関Ｅのシリンダボア１１にはピストン１２が摺動可能に嵌合され、そのピストン１２の頂部を臨ませる燃焼室１３に混合気を供給するための吸気装置１４と、前記燃焼室１３からの排ガスを排出するための排気装置１５とが前記内燃機関Ｅのシリンダヘッド１６に接続され、吸気装置１４には吸気通路１７が形成され、排気装置１５には排気通路１８が形成される。またシリンダヘッド１６には前記燃焼室１３に先端を臨ませる点火プラグ２０が取付けられる。

前記吸気装置１４には、吸気通路１７を流通する吸気量を制御するためのスロットル弁２１が開閉可能に配設されるとともに、スロットル弁２１よりも下流側の吸気通路１７に燃料を噴射するための燃料噴射弁２２が付設される。しかも前記スロットル弁２１を迂回するバイパス通路２７が吸気通路１７に接続され、このバイパス通路２７を流通する空気量はアーマチュア２８で調節される。また前記排気装置１５には触媒コンバータ２５が介設される。

前記点火プラグ２０による点火タイミング、前記燃料噴射弁２２からの燃料噴射量、ならびに前記アクチュエータ２８の作動は制御ユニットＣによって制御されるものであり、該制御ユニットＣには、前記スロットル弁２１の開度であるスロットル開度を検出するスロットルセンサ２６の検出値、前記ピストン１２に連接されたクランク軸２９の回転数を検出する回転数センサ３０の検出値、エンジン冷却水の水温を検出する水温センサ３１の検出値、排気通路１８を流通する排ガス中の残存酸素濃度を検出するようにして前記触媒コンバータ２５よりも下流側で前記排気装置１５に取付けられる酸素センサ３２の検出値が入力される。

図２において、前記制御ユニットＣのうち前記燃料噴射弁２２の噴射量を制御する部分は、回転数センサ３０で得られる回転数ならびにスロットルセンサ２６で得られるスロットル開度に基づいてマップ３３を参照しつつ目標空燃比を得るための基本燃料噴射量を定める基本噴射量算出手段３４と、前記酸素センサ３２で得られる酸素濃度に基づいて目標空燃比に近づくようにフィードバック補正係数を算出してＯ₂ フィードバック制御を行うフィードバック補正係数算出手段３５と、フィードバック補正係数算出手段３５で得られた補正量に基づいて基本燃料噴射量を補正する補正手段３６と、補正手段３６で得られた最終的な燃料噴射量に対応した燃料噴射時間を求める最終燃料噴射時間算出手段３７とを備えており、少なくとも吸気圧および大気圧に基づくことなく燃料噴射量を得るように構成される。

前記フィードバック補正係数算出手段３５は、酸素センサ３２で検出される酸素濃度に基づいて排ガスのリッチ・リーンの程度を判定するリッチ・リーン判定部３８と、そのリッチ・リーン判定部３８の判定結果に基づいてフィードバック補正係数および基本燃料噴射量を補正するパラメータ算出部３９とを有する。パラメータ算出部３９は、ＥＰＲＯＭやフラッシュメモリ等の不揮発性記憶部４０に、所定の周期でパラメータを記憶せしめ、イグニッションキーをオンにしたとき（システム起動時）に、不揮発性記憶部４０からパラメータを読み込む。

而して前記パラメータ算出部３９では、不揮発性記憶部４０に周期的に記憶されるフィードバック補正係数ＫＯ２および経時変化対応補正係数ＫＢＵによって、酸素センサ３２の検出値による空燃比制御のための統合補正係数ＫＴをＫＴ←（ＫＯ２×ＫＢＵ）として算出する。ここで経時変化対応補正係数ＫＢＵは、内燃機関Ｅの劣化等の経時変化に応じて変化するように学習しつつ機関負荷毎に定められるものであり、所定の周期で不揮発性記録部４０に記録され、イグニッションキーオフ（システム停止）後にも、値が保持され、システム起動時に読み込まれ、学習制御が行われる。

前記フィードバック補正係数ＫＯ２は、Ｏ₂ フィードバック制御を行う際に所定の周期毎に一次的に使用される変数であり、基本的には、このフィードバック補正係数ＫＯ２に基づいてフィードバック制御を行って空燃比を目標空燃比に近づける。而してリッチ・リーン判定部３８でのリッチ・リーンの判定結果に基づいてフィードバック補正係数ＫＯ２が定められる。

パラメータ算出部３９は、複数のＯ₂ フィードバック領域にあっては、機関回転数ＮＥおよびスロットル開度ＴＨに基づいて各Ｏ₂ フィードバック領域毎の経時変化対応補正係数ＫＢＵを算出するとともにその経時変化対応補正係数ＫＢＵを用いて統合補正係数ＫＴ（＝ＫＯ２×ＫＢＵ）を算出し、Ｏ₂ フィードバック領域以外の機関の負荷領域では、当該負荷領域に隣り合う前記Ｏ₂ フィードバック領域の学習値を用いて燃料噴射量を制御する。

このようなパラメータ算出部３９での処理手順について説明すると、図３において、ステップＳ１では、機関回転数ＮＥおよびスロットル開度ＴＨに基づいて機関の負荷がどの領域にあるかを検索する。すなわち図４で示すように、設定下限スロットル開度ＴＨ０２Ｌおよび設定上限スロットル開度ＴＨＯ２Ｈと、それらの設定下限および上限スロットル開度ＴＨＯ２Ｌ，ＴＨＯ２Ｈ間の複数の設定スロットル開度ＴＨＦＢ０，ＴＨＦＢ１，ＴＨＦＢ２，ＴＨＦＢ３とが、機関回転数ＮＥの増大に応じて大きくなるとともに、ＴＨ０２Ｌ＜ＴＨＦＢ１＜ＴＨＦＢ２＜ＴＨＦＢ３＜ＴＨＯ２Ｌとなるようにして予め設定されている。しかも各設定スロットル開度ＴＨ０２Ｌ，ＴＨＦＢ１，ＴＨＦＢ２，ＴＨＦＢ３，ＴＨＯ２Ｌは、スロットル開度ＴＨの増大側での値が実線で示され、スロットル開度ＴＨの減小側での値が破線で示されるものであり、ヒステリシスを有して設定される。

一方、Ｏ₂ フィードバック領域は、図５の斜線で示すように、設定下限回転数ＮＬＯＰ、設定上限回転数ＮＨＯＰおよびアイドル領域上限回転数ＮＴＨＯ２Ｌと、設定下限スロットル開度ＴＨＯ２Ｌおよび設定上限スロットル開度ＴＨＯ２Ｈとで定まる領域として設定される。しかもアイドル領域上限回転数ＮＴＨＯ２Ｌは、機関回転数ＮＥの増大側での値が実線で示され、機関回転数ＮＥの減小側での値が破線で示され、設定下限スロットル開度ＴＨＯ２Ｌおよび設定上限スロットル開度ＴＨＯ２Ｈは、スロットル開度ＴＨの増大側での値が実線で示され、スロットル開度ＴＨの減小側での値が破線で示されるものであり、ヒステリシスを有して設定されている。

而して図４および図５で定まる領域を重ねると、図６で示すようになり、機関回転数ＮＥおよびスロットル開度ＴＨに基づいて、複数のＯ₂ フィードバック領域を含む複数の負荷領域が設定されることになり、この実施の形態では、６つのＯ₂ フィードバック領域が「１」〜「６」の番号を付して示され、Ｏ₂ フィードバック領域以外の領域が「０」，「７」〜「１１」の番号を付して示される。

しかも図６で示される複数の負荷領域同士の境界は、ヒステリシスを有して定められることになり、「１」〜「６」で示されるＯ₂ フィードバック領域は、スロットル開度ＴＨが小さくなるほど狭くなるように設定されている。

再び図３において、上記ステップＳ１での検索完了後には、ステップＳ２〜Ｓ７によって各領域毎の処理を実行するためのサブルーチンに振り分けられる。すなわちＴＨ＜ＴＨＯ２ＬであることをステップＳ２で確認したときには、ステップＳ２からステップＳ８に進んでＴＨ＜ＴＨＯ２Ｌの領域でのフィードバック補正係数ＫＯ２および経時変化対応補正係数ＫＢＵを定め、ＴＨＯ２Ｌ≦ＴＨ≦ＴＨＦＢ０であることをステップＳ３で確認したときには、ステップＳ３からステップＳ９に進んでＴＨＯ２Ｌ≦ＴＨ≦ＴＨＦＢ０の領域でのフィードバック補正係数ＫＯ２および経時変化対応補正係数ＫＢＵを定め、ＴＨＦＢ０＜ＴＨ≦ＴＨＦＢ１であることをステップＳ４で確認したときには、ステップＳ４からステップＳ１０に進んでＴＨＦＢ０＜ＴＨ≦ＴＨＦＢ１の領域でのフィードバック補正係数ＫＯ２および経時変化対応補正係数ＫＢＵを定め、ＴＨＦＢ１＜ＴＨ≦ＴＨＦＢ２であることをステップＳ５で確認したときには、ステップＳ５からステップＳ１１に進んでＴＨＦＢ１＜ＴＨ≦ＴＨＦＢ２の領域でのフィードバック補正係数ＫＯ２および経時変化対応補正係数ＫＢＵを定め、ＴＨＦＢ２＜ＴＨ≦ＴＨＦＢ３であることをステップＳ６で確認したときには、ステップＳ６からステップＳ１２に進んでＴＨＦＢ２＜ＴＨ≦ＴＨＦＢ３の領域でのフィードバック補正係数ＫＯ２および経時変化対応補正係数ＫＢＵを定め、ＴＨＦＢ３＜ＴＨ＜ＴＨＯ２ＨであることをステップＳ７で確認したときには、ステップＳ７からステップＳ１３に進んでＴＨＦＢ３＜ＴＨ＜ＴＨＯ２Ｈの領域でのフィードバック補正係数ＫＯ２および経時変化対応補正係数ＫＢＵを定め、ＴＨ≧ＴＨＯ２Ｈであることを確認したときには、ステップＳ７からステップＳ１４に進んでＴＨ≧ＴＨＯ２Ｈの領域での経時変化対応補正係数ＫＢＵを定める。またステップＳ８〜Ｓ１４でのサブルーチンの処理が完了したときには、ステップＳ１５で経時変化対応補正係数ＫＢＵを徐々に移行させる判断を実行する。

ステップＳ８での処理は、図７で示す手順で実行するものであり、図７のステップＳ２１では、フラグＦＮＬＯＰが「１」であるか否かを判断する。而してフラグＦＮＬＯＰは機関回転数ＮＥが設定下限回転数ＮＬＯＰよりも大きいとき（ＮＬＯＰ＜ＮＥ）に「１」となるものであり、ＦＮＬＯＰが「０」のとき、すなわちＮＥ≦ＮＬＯＰのときには、ステップＳ２１からステップＳ２２に進み、このステップＳ２２で機関の運転領域が図６で示したＯ₂ フィードバック領域以外の領域「０」にあるものとしてＫＢＵ領域ＫＢＵＺＮを「０」と定め、次のステップＳ２３で、経時変化対応補正係数ＫＢＵＮを、上記領域「０」に隣接するＯ₂ フィードバック領域である「１」の領域の値ＫＢＵ１に定める。

また上記ステップＳ２１で、ＦＮＬＯＰが「１」であることを確認したときには、ステップＳ２１からステップＳ２４に進み、ＮＥ＜ＮＴＨＯ２Ｌであるか否かを判断し、ＮＥ＜ＮＴＨＯ２Ｌであると判断したときには、ステップＳ２５において機関の運転領域がアイドル運転状態でのＯ₂ フィードバック領域にあって図６で示した領域「１」にあるものとしてＫＢＵ領域ＫＢＵＺＮを「１」と定め、次のステップＳ２６で、経時変化対応補正係数ＫＢＵＮを、Ｏ₂ フィードバック領域「１」の値ＫＢＵ１に定めるとともにフィードバック補正係数ＫＯ２Ｎを領域「１」の値ＫＯ２１に定める。

さらに上記ステップＳ２４で、ＮＴＨＯ２Ｌ≦ＮＥであると判断したときには、ステップＳ２７において機関の運転領域がＯ₂ フィードバック領域以外の領域であって図６で示した領域「７」にあるものしてＫＢＵ領域ＫＢＵＺＮを「７」と定め、次のステップＳ２８で、経時変化対応補正係数ＫＢＵを、領域「７」に隣接するＯ₂ フィードバック領域「２」の値ＫＢＵ２に定める。

図３におけるステップＳ９〜Ｓ１３のサブルーチンでは、上記図７で示した処理と同様の処理が行われるものであり、ステップＳ９では、ＴＨＯ２Ｌ≦ＴＨ≦ＴＨＦＢ０の範囲でのフィードバック領域「２」の経時変化対応補正係数ＫＢＵＮを領域「２」の値であるＫＢＵ２に定めるとともにフィードバック補正係数ＫＯ２Ｎを領域「２」の値に定め、フィードバック領域「２」に隣接する領域「７」の経時変化対応補正係数ＫＢＵＮをＯ₂ フィードバック領域「２」の値であるＫＢＵ２に定める。またステップＳ１０では、ＴＨＦＢ０＜ＴＨ≦ＴＨＦＢ１の範囲でのフィードバック領域「３」の経時変化対応補正係数ＫＢＵＮを領域「３」の値であるＫＢＵ３に定めるとともにフィードバック補正係数ＫＯ２Ｎを領域「３」の値に定め、フィードバック領域「３」に隣接する領域「８」での経時変化対応補正係数ＫＢＵＮをＯ₂ フィードバック領域「３」の値であるＫＢＵ３に定める。ステップＳ１１では、ＴＨＦＢ１＜ＴＨ≦ＴＨＦＢ２の範囲でのフィードバック領域「４」の経時変化対応補正係数ＫＢＵＮを領域「４」の値であるＫＢＵ４に定めるとともにフィードバック補正係数ＫＯ２Ｎを領域「４」の値に定め、フィードバック領域「４」に隣接する領域「９」での経時変化対応補正係数ＫＢＵＮをＯ₂ フィードバック領域「４」の値であるＫＢＵ４に定める。ステップＳ１２では、ＴＨＦＢ２＜ＴＨ≦ＴＨＦＢ３の範囲でのフィードバック領域「５」の経時変化対応補正係数ＫＢＵＮを領域「５」の値であるＫＢＵ５に定めるとともにフィードバック補正係数ＫＯ２Ｎを領域「５」の値に定め、フィードバック領域「５」に隣接する領域「１０」での経時変化対応補正係数ＫＢＵＮをＯ₂ フィードバック領域「５」の値であるＫＢＵ５に定める。ステップＳ１３では、ＴＨＦＢ３＜ＴＨ≦ＴＨ０２Ｈの範囲でのフィードバック領域「６」の経時変化対応補正係数ＫＢＵＮを領域「６」の値であるＫＢＵ６に定めるとともにフィードバック補正係数ＫＯ２Ｎを領域「６」の値に定め、フィードバック領域「６」に隣接する領域「１１」での経時変化対応補正係数ＫＢＵＮをＯ₂ フィードバック領域「６」の値であるＫＢＵ６に定める。

ステップＳ１４での処理は、図８で示す手順で実行するものであり、図８のステップＳ３１では、ＫＢＵ領域ＫＢＵＺＮを「１１」と定め、次のステップＳ３２で、経時変化対応補正係数ＫＢＵＮを、上記領域「１１」に隣接するＯ₂ フィードバック領域である「６」の領域の値ＫＢＵ６に定める。

而してパラメータ算出部３９は、前記Ｏ₂ フィードバック領域以外の負荷領域では、前記フィードバック補正係数ＫＯ２を「１」と定めるとともに、前記経時変化対応補正係数ＫＢＵを隣接するＯ₂ フィードバック領域での値として定めて統合補正係数ＫＴ（＝ＫＯ２×ＫＢＵ）を算出するものであり、図６において、Ｏ₂ フィードバック領域以外であって番号「０」が付されている負荷領域では、Ｏ₂ フィードバック領域「１」での経時変化対応補正係数ＫＢＵ１を選択し、Ｏ₂ フィードバック領域以外であって番号「７」が付されている負荷領域では、Ｏ₂ フィードバック領域「２」での経時変化対応補正係数ＫＢＵ２を選択し、Ｏ₂ フィードバック領域以外であって番号「８」が付されている負荷領域では、Ｏ₂ フィードバック領域「３」での経時変化対応補正係数ＫＢＵ３を選択し、Ｏ₂ フィードバック領域以外であって番号「９」が付されている負荷領域では、Ｏ₂ フィードバック領域「４」での経時変化対応補正係数ＫＢＵ４を選択し、Ｏ₂ フィードバック領域以外であって番号「１０」が付されている負荷領域では、Ｏ₂ フィードバック領域「５」での経時変化対応補正係数ＫＢＵ５を選択し、Ｏ₂ フィードバック領域以外であって番号「１１」が付されている負荷領域では、Ｏ₂ フィードバック領域「６」での経時変化対応補正係数ＫＢＵ６を選択する。

図３のステップＳ１５の処理は、図９で示す手順に従って実行するものであり、図９のステップＳ４１では、前回のＫＢＵ領域ＫＢＵＺＮ１が今回のＫＢＵ領域ＫＢＵＺＮと等しいか否か、すなわち機関の負荷領域の移行があったか否かを確認し、移行がなかった場合にはステップＳ４２でフラグＦＺＣＨＡＮＧＥを「０」としてステップＳ４４に進み、移行があった場合にはステップＳ４３でフラグＦＺＣＨＡＮＧＥを「１」としてステップＳ４４に進む。

ステップＳ４４では、フラグＦＫＢＵＳＦＴが「１」であるか否かを確認する。このフラグＦＫＢＵＳＦＴは機関の負荷領域が徐々に移行中であるときには「１」となり、徐々に移行中ではないときには「０」となるものであり、ＦＫＢＵＳＦＴが「０」であると判断したときにはステップＳ４５に進み、フラグＦＺＣＨＡＮＧＥが「１」であるか否かを確認し、フラグＦＺＣＨＡＮＧＥが「１」であると判断したときにはステップＳ４６に進む。ステップＳ４６では、フラグＦ１ＳＴＺＸが「１」であるか否かを確認するのであるが、このフラグＦ１ＳＴＺＸは、機関の始動後にＫＢＵ領域の判断を実施したか否かを表すものであり、ＫＢＵ領域の判断を実施済みであるときにフラグＦ１ＳＴＺＸは「１」となる。而してフラグＦ１ＳＴＺＸが「０」であり、ＫＢＵ領域の判断を実施していないとステップＳ４６で判断したときには、ステップＳ４７で基本モード移行時のＫＢＵ処理を実行する。またステップＳ４６でＫＢＵ領域の判断を実施済みであると判断したときには、ステップＳ４６からステップＳ４８に進み、負荷領域を移行する際に経時変化対応補正係数ＫＢＵを徐々に移行させる処理を実行する。

またステップＳ４４で、フラグＦＫＢＵＳＦＴが「１」であって機関の負荷領域が徐々に移行中であると判断したときには、ステップＳ４４からステップＳ４９に進み、このステップＳ４９でフラグＦＺＣＨＡＮＧＥが「１」であるか否かを判断し、フラグＦＺＣＨＡＮＧＥが「０」であると判断したときにはステップＳ４９からステップＳ５０に進み、同一領域内で経時変化対応補正係数ＫＢＵを徐々に移行させる処理を実行し、ステップＳ４９でフラグＦＺＣＨＡＮＧＥが「１」であると判断したときにはステップＳ４９からステップＳ５１に進み、経時変化対応補正係数ＫＢＵを徐々に移行させる途中で負荷領域が切り替わったときの処理を実行する。

図９のステップＳ４７の処理は、図１０で示す手順に従って実行するものであり、図１０のステップＳ６１では、経時変化対応補正係数ＫＢＵを今回の負荷領域の経時変化対応補正係数ＫＢＵＮとし、次のステップＳ６２では、フラグＦＺＣＨＡＮＧＥを「０」、フラグＦ１ＳＴＺＸを「１」と定める。

また図９のステップＳ４８の処理は、図１１で示す手順に従って実行するものであり、図１１のステップＳ７１では、前回の経時変化対応補正係数ＫＢＵ１が移行先の負荷領域の経時変化対応補正係数ＫＢＵＮすなわち目標値以下（ＫＢＵ１≦ＫＢＵＮ）であるか否かを確認する。そしてＫＢＵＮ＜ＫＢＵ１であったときには、経時変化対応補正係数ＫＢＵを減少させる処理を行うためにステップＳ７２でフラグＦＫＢＵＩＮＣを「０」とする。

次のステップＳ７３では、前回の経時変化対応補正係数ＫＢＵ１から所定値ＤＫＢＵＳＦＴを減じて経時変化対応補正係数ＫＢＵＮのバッファＫＢＵＢＵＦとして定め、ステップＳ７４では、前記バッファＫＢＵＢＵＦが移行先の負荷領域の経時変化対応補正係数ＫＢＵＮ以下になったか否かを判断する。而してＫＢＵＢＵＦ≦ＫＢＵＮとなったことを確認したときには、ステップＳ７５で移行先の負荷領域の経時変化対応補正係数ＫＢＵＮを経時変化対応補正係数ＫＢＵとして定め、さらにステップＳ７６でフラグＫＢＵＳＦＴを「０」、フラグＨＺＣＨＡＮＧＥを「０」とする。

またステップＳ７４でＫＢＵＢＵＦ＞ＫＢＵＮであることを確認したときには、ステップＳ７４からステップＳ７７に進み、ステップＳ７７でバッファＫＢＵＢＵＦを経時変化対応補正係数ＫＢＵとして定め、ステップＳ７８では、フラグＫＢＵＳＦＴを「１」、フラグＨＺＣＨＡＮＧＥを「０」とする。

またステップＳ７１でＫＢＵ１≦ＫＢＵＮであることを確認したときには、経時変化対応補正係数ＫＢＵを増大させる処理を行うためにステップＳ７９でフラグＦＫＢＵＩＮＣを「１」とする。

次のステップＳ８０では、前回の経時変化対応補正係数ＫＢＵ１に所定値ＤＫＢＵＳＦＴを加算して経時変化対応補正係数ＫＢＵＮのバッファＫＢＵＢＵＦとして定め、ステップＳ８１では、前記バッファＫＢＵＢＵＦが移行先の負荷領域の経時変化対応補正係数ＫＢＵＮ以上になったか否かを判断する。而してＫＢＵＢＵＦ≧ＫＢＵＮとなったことを確認したときには、ステップＳ８２で移行先の負荷領域の経時変化対応補正係数ＫＢＵＮを経時変化対応補正係数ＫＢＵとして定め、さらにステップＳ８３でフラグＫＢＵＳＦＴを「０」、フラグＨＺＣＨＡＮＧＥを「０」とする。

またステップＳ８１でＫＢＵＢＵＦ＜ＫＢＵＮであることを確認したときには、ステップＳ８１からステップＳ８２に進み、ステップＳ８４でバッファＫＢＵＢＵＦを経時変化対応補正係数ＫＢＵとして定め、ステップＳ８５では、フラグＫＢＵＳＦＴを「１」、フラグＨＺＣＨＡＮＧＥを「０」とする。

このようなステップＳ７１〜Ｓ８５の処理によれば、機関負荷の領域間での移行が生じたときには、移行先の負荷領域の経時変化対応補正係数ＫＢＵＮを目標値として、所定値ＤＫＢＵＳＦＴを、たとえばクランク角の７２０度毎に減算もしくは加算して前記目標値に徐々に近づける処理が実行されることになる。

また図９のステップＳ５０およびステップＳ５１では、上述の図１１で示したサブルーチンと同様の処理を実行するものであり、ステップＳ５０では、領域切換え後にも経時変化対応補正係数ＫＢＵを所定値ＤＫＢＵＳＦＴの加算もしくは減算によって徐々に変化させる処理を実行し、ステップＳ５１では、経時変化対応補正係数ＫＢＵを徐々に移行させる途中で負荷領域が切り替わったときに、新たな移行先の負荷領域での目標値に向けて経時変化対応補正係数ＫＢＵを所定値ＤＫＢＵＳＦＴの加算もしくは減算によって徐々に変化させる処理を実行し、ステップＳ５１では、経時変化対応補正係数ＫＢＵを徐々に移行させる途中で負荷領域が切り替わったときに、新たな移行先の負荷領域での目標値に向けて経時変化対応補正係数ＫＢＵＮを所定値ＤＫＢＵＳＦＴの加算もしくは減算によって徐々に変化させる処理を実行する。

基本噴射量算出手段３４において、マップ３３に基づいて基本燃料噴射量をＴＯとしたときに、補正手段３６では、補正燃料噴射量Ｔ１を（ＴＯ×ＫＴ）として求め、最終燃料噴射時間算出手段３７は最終的な燃料噴射量（ＴＯ×ＫＴ）に対応した燃料噴射時間を求めることになる。すなわち制御ユニットＣは、酸素センサ３２の検出値に基づく空燃比を目標空燃比に近づけるための学習制御を行って前記燃料噴射弁２２からの燃料噴射量を制御することになる。

次にこの実施の形態の作用について説明すると、制御ユニットＣは、空燃比を目標空燃比とするための基本燃料噴射量をスロットル開度および機関回転数に基づいて定めるとともに、酸素センサ３２の検出値に応じて定めるフィードバック補正係数ＫＯ２と、内燃機関Ｅの経時変化に応じて変化するように学習しつつ機関負荷毎に定める経時変化対応補正係数ＫＢＵとを基本燃料噴射量に乗算することで少なくとも吸気圧および大気圧に基づくことなく燃料噴射量を得るようにした燃料噴射制御を、複数のＯ₂ フィードバック領域を予む複数の負荷領域毎に独立して行うのであるが、前記Ｏ₂ フィードバック領域以外の前記負荷領域では、当該負荷領域に隣り合う前記Ｏ₂ フィードバック領域の学習値を用いて燃料噴射量を制御する。

したがって制御ユニットＣは、燃料噴射制御にあたって少なくとも吸気圧および大気圧に基づくことがないので、燃料噴射制御システムに吸気圧センサおよび大気圧センサを用いることを不要としてシステムのコストダウンおよび部品点数の低減を達成しつつ、Ｏ₂ フィードバック領域以外の負荷領域では、その負荷領域に隣り合うＯ₂ フィードバック領域の学習値を用いて燃料噴射量を制御するので、Ｏ₂ フィードバック領域以外の領域でも内燃機関の経時変化を反映させた燃料噴射による空燃比制御を行うことができる。特に低スロットル開度の領域では、内燃機関Ｅのフリクション変化、スロットル弁２１への煤の付着による吸入量変化等の機関の劣化を捉えた空燃比制御が可能となり、また高スロットル開度の領域では、スロットルセンサ２６の出力ずれの特性がスロットル開度に依存する傾向があるが、そのスロットル開度に近いＯ₂ フィードバック領域を参照することで適切な空燃比の設定が可能となる。

また制御ユニットＣは、Ｏ₂ フィードバック領域では前記フィードバック補正係数ＫＯ２および前記経時変化対応補正係数ＫＢＵを用いた燃料噴射制御を実行し、前記Ｏ₂ フィードバック領域以外の負荷領域では前記フィードバック補正係数ＫＯ２を「１」と定めるとともに前記経時変化対応補正係数ＫＢＵを隣接するＯ₂ フィードバック領域での値として定めて燃料噴射制御を実行するので、Ｏ₂ フィードバック領域以外での空燃比のリーン化を防止することができる。

またＯ₂ フィードバック領域が、スロットル開度が小さくなるほど狭くなるように設定されるので、バイパスバルブ等の劣化の影響を受け易い低スロットル開度領域で細かな学習制御を行うようにして、より適切な空燃比制御を行うことができる。

また制御ユニットＣでは、複数の負荷領域同士の境界がヒステリシスを有して定められるので、境界付近でチャタリングが生じることを防止することができる。

さらに制御ユニットＣは、機関の運転状態が複数の負荷領域間で移行する際に新たな移行先の負荷領域の値に徐々に近づけるように燃料噴射制御を行うので機関の運転状態が負荷領域間で移行する際に燃料噴射量が急激に変化することを抑制することができる。

以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明を逸脱することなく種々の設計変更を行うことが可能である。

１７・・・吸気通路
１８・・・排気通路
２１・・・スロットル弁
２２・・・燃料噴射弁
２６・・・スロットルセンサ
３０・・・回転数センサ
３２・・・酸素センサ
Ｃ・・・制御ユニット
Ｅ・・・内燃機関

Claims (5)

1. 吸気通路（１７）に燃料を噴射する燃料噴射弁（２２）と、排気通路（１８）を流通する排ガス中の残存酸素濃度を検出する酸素センサ（３２）と、前記吸気通路（１７）を流通する吸気量を制御するスロットル弁（２１）と、該スロットル弁（２１）の開度であるスロットル開度を検出するスロットルセンサ（２６）と、機関回転数を検出する回転数センサ（３０）と、前記酸素センサ（３２）、前記スロットルセンサ（２８）および前記回転数センサ（３０）の検出値に基づいて前記燃料噴射弁（２２）からの燃料噴射量を制御する制御ユニット（Ｃ）とを備え、該制御ユニット（Ｃ）は、空燃比を目標空燃比とするための基本燃料噴射量を前記スロットル開度および前記機関回転数に基づいて定めるとともに、前記酸素センサ（３２）の検出値に応じて定めたフィードバック補正係数（ＫＯ２）と、内燃機関（Ｅ）の経時変化に応じて変化するように学習しつつ機関負荷毎に定めた経時変化対応補正係数（ＫＢＵ）とを前記基本燃料噴射量に乗算することで少なくとも吸気圧および大気圧に基づくことなく燃料噴射量を得るようにしつつ、複数のＯ₂ フィードバック領域を含む複数の負荷領域毎に独立して燃料噴射制御を行う内燃機関の空燃比学習制御装置において、前記制御ユニット（Ｃ）は、複数の前記Ｏ₂ フィードバック領域以外の前記負荷領域では、当該負荷領域に隣り合う前記Ｏ₂ フィードバック領域の学習値を用いて燃料噴射量を制御することを特徴とする内燃機関の空燃比学習制御装置。
2. 前記制御ユニット（Ｃ）は、複数の前記Ｏ₂ フィードバック領域では前記フィードバック補正係数および前記経時変化対応補正係数を用いた燃料噴射制御を実行し、前記Ｏ₂ フィードバック領域以外の負荷領域では前記フィードバック補正係数（ＫＯ２）を「１」と定めるとともに前記経時変化対応補正係数（ＫＢＵ）を隣接するＯ₂ フィードバック領域での値として定めて燃料噴射制御を実行することを特徴とする請求項１記載の内燃機関の空燃比学習制御装置。
3. 複数の前記Ｏ₂ フィードバック領域が、前記スロットル開度が小さくなるほど狭くなるように設定されることを特徴とする請求項１または２記載の内燃機関の空燃比学習制御装置。
4. 前記制御ユニット（Ｃ）では、複数の負荷領域同士の境界がヒステリシスを有して定められることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の内燃機関の空燃比学習制御装置。
5. 前記制御ユニット（Ｃ）は、機関の運転状態が複数の前記負荷領域間で移行する際に新たな移行先の負荷領域の値に徐々に近づけるように燃料噴射制御を行うことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の内燃機関の空燃比学習制御装置。

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