JP3092439B2 - 内燃機関の空燃比制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、内燃機関の空燃比制御
装置、特に空燃比学習制御機能を備えた内燃機関の空燃
比制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】内燃機関の電子制御燃料噴射システムに
おいては、機関の運転状態パラメータから定められる基
本燃料噴射量、例えば燃料噴射弁の噴射時間で表した基
本燃料噴射時間ＴＡＵ₀ 、を基にして、実際の機関空燃
比を理論空燃比にフィードバック制御するフィードバッ
ク補正係数ＦＡＦにより補正し、機関運転状態に応じて
最適な効率および排気条件となるように燃料噴射量ＴＡ
Ｕを決定し、制御している。

【０００３】ところで、実際の機関においては、例えば
エアフローメータ、インジェクタ、プレッシャレギュレ
ータ、制御ユニット等のバラツキや経時変化、インジェ
クタの非直線性、運転条件や環境の変化等の各種の要因
から、制御空燃比が理論空燃比からずれることとなり、
空燃比制御の制御性を低下させて機関の効率および排気
条件を悪化させることが生じる。そこで、空燃比フィー
ドバック制御中の制御空燃比と理論空燃比との間のずれ
を補正するための補正係数をその時の運転状態とともに
空燃比学習値ＫＧＸとして記憶しておき、同一運転状態
となった時に記憶されている空燃比学習値ＫＧＸを用い
て空燃比制御の応答性を良好にする空燃比学習制御が行
われている。

【０００４】図７は、空燃比学習値の二つの例を示す表
であり、同図（Ａ）は機関回転数Ｎおよび機関負荷ある
いは基本燃料噴射量ＴＰに基づいて機関運転状態を複数
の領域、例えば図示されているように格子分割された領
域、に分割して、各運転領域Ａ_ij毎に空燃比学習値Ｋｌ
_ijを設定し、記憶する場合、同図（Ｂ）は吸入空気量Ｇ
Ａ（あるいは吸入空気圧）に基づいて機関運転状態を領
域分割し、各領域ＫＧｊ毎に空燃比学習値ＫＧＸj を設
定し、記憶する場合である。そして、これらの各領域の
空燃比学習値Ｋｌ_ijあるいはＫＧＸは、所定時間あるい
は周期で、実際の機関運転状態における運転領域および
その時のフィードバック補正量の基準値からの偏差の平
均値を求めることによって、更新される。

【０００５】上述した空燃比学習値の設定に際しては、
設定のための運転領域すなわち学習領域を大きくする
と、学習の機会が増えて学習し易くなるが精度が低下
し、学習領域を小さくすると、精度は良くなるが学習し
にくくなり、また、空燃比フィードバック補正量の偏差
を把握するためには所定時間以上の定常状態が必要であ
るが、それを満足するような領域設定が困難であり、結
果として、空燃比学習の収束が遅くなるという問題があ
る。

【０００６】加えて、内燃機関の燃料噴射制御システム
においては、蒸発燃料の外部放散を防ぐために、蒸発燃
料を吸気系に注入して燃焼処理するパージ制御が行われ
ており、このパージ制御は、機関空燃比に影響を与える
ことから、その影響を吸収しうる空燃比フィードバック
制御中に実行される。したがって、上述した空燃比学習
制御がこのパージ制御と同時に実行されると誤学習が生
じることとなるので、二つの制御は重ならないように実
行されるとともに、パージ制御の実行時間が可能な限り
制限されないようにして、なおかつ、空燃比学習を効率
的に実行することが求められている。

【０００７】そこで、空燃比学習を速く収束させて効率
化するために、学習領域を逐次修正することが提案され
ている（特開昭６１−１９０１３８号公報参照）。すな
わち、最初に既に設定されている学習領域において学習
を開始し、学習が終了するとそのたびに、学習中の運転
状態を表す運転状態パラメータの動きの範囲を把握し、
その動きの平均値を領域の中心とするように領域を自動
修正して新たな学習領域を設定するものである。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、空燃比
学習の収束を単純に速めようとすると、隣接する未学習
の学習領域の影響を受けやすくなり、誤学習を生じるこ
ととなる。また、上記提案のように学習領域を変更する
と、学習制御の使用頻度によって学習値が変化すること
となり、例えば、エアフローメータ（ＡＦＭ）を用いる
燃料噴射制御システムの場合には、エアフローメータの
基本的なずれ特性と空燃比学習の結果とが一致しなくな
り、したがって、誤学習が生じることとなる。このよう
な誤学習に基づいて機関空燃比が制御されることによ
り、空燃比荒れが生じるという問題がある。

【０００９】具体的に説明すれば、例えば熱線式エアフ
ローメータを用いる場合、空燃比学習制御のための学習
領域は、例えば、上述した図７（Ｂ）に示されているよ
うな吸入空気量（ＧＡ）に基づいて複数の領域ＫＧ0 、
ＫＧ1 、ＫＧ2 、ＫＧ3 、ＫＧ4 、・・・に分割されて
おり、これらの学習領域ＫＧj 毎に空燃比（Ａ／Ｆ）学
習値ＫＧＸが設定されている。ところで、エアフローメ
ータの特性変動の補正に当たっては、各学習領域間でス
テップ状に補正を実行することはできず、図中に示され
ているように、機関運転中すなわち使用中の吸入空気量
ＧＡを含む領域の学習値とそれに隣接する領域の学習値
との間で補間計算を行って、所望の空燃比学習値ＫＧ
Ｘ’を求め、それを用いることにより実際の機関運転状
態に応じた空燃比学習補正量を得るようにされる。

【００１０】図８は、空燃比（Ａ／Ｆ）学習値ＫＧＸ’
の算出例を説明するための説明図であり、空燃比学習領
域に対する空燃比フィードバック補正量を示している。
例えば、ＫＧ1 領域においては既に空燃比学習値の更新
が完了しており、対応する空燃比フィードバック補正量
は１．０すなわち●（イ）となっているが、ＫＧ2 領域
においては空燃比学習が未完了であり、かつ、エアフロ
ーメータの特性ずれのためにＫＧ2 領域における実際の
空燃比フィードバック補正量は１．０すなわち●（ロ）
とならずに○（ハ）となっている場合、この付近の機関
運転状態における空燃比フィードバック補正量あるいは
それに対応する空燃比フィードバック補正係数ＦＡＦの
平均値ＦＡＦＡＶは、吸入空気量ＧＡの変化に対応して
実線イ−ハ上を推移することとなる。

【００１１】この状態において空燃比学習が実行される
と、学習の完了しているＫＧ1 領域においても、領域の
中央から外れる程、未学習のＫＧ2 領域の影響を受ける
こととなる。すなわち、空燃比フィードバック補正係数
ＦＡＦの平均値ＦＡＦＡＶあるいは空燃比（Ａ／Ｆ）補
正量は、中央に近い時は▲（ａ）に示されているような
値となり、それに基づく誤学習は小さいが、領域の端の
方においては★（ｂ）まで値がずれて誤学習される可能
性が生じる。これにより、空燃比荒れが生じ、相乗的に
空燃比学習の収束が遅れることとなる。

【００１２】本発明は、上述したような空燃比学習の性
質を考慮して、空燃比学習の誤学習を回避しつつ、空燃
比学習を速く収束させ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を目的とする。具体的には、本
発明は、実際の機関運転状態が各学習領域中に占める位
置に応じて空燃比学習の更新量に重み付けして空燃比学
習制御を実行することにより、空燃比学習を速く収束さ
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
ことを目的とする。

【００１３】また、本発明は、実際の機関運転状態が各
学習領域中に占める位置に応じて空燃比学習の更新量に
重み付けして空燃比学習制御を実行することにより、誤
学習を回避しつつ、空燃比学習を速く収束させることが
できる内燃機関の空燃比制御装置を提供することを目的
とする。更に、本発明は、隣接学習領域の空燃比学習値
の更新完了に応じて空燃比学習の更新量に重み付けして
空燃比学習制御を実行することにより、誤学習を回避し
つつ、空燃比学習を速く収束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を目的とする。

【００１４】更にまた、本発明は、空燃比学習の完了を
より正確に判断することにより、空燃比学習制御および
他の機関制御を有効に実行して、誤学習を防止すること
ができる内燃機関の空燃比制御装置を提供することを目
的とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】図１は、本発明による内
燃機関の空燃比制御装置の概念的な構成を示すブロック
図である。本発明による内燃機関の空燃比制御装置は、
機関の運転状態を検出する機関運転状態検出手段１０１
と、機関運転状態検出手段１０１の検出出力に基づいて
基本燃料噴射量を算出する基本燃料噴射量設定手段１０
２と、機関の空燃比を検出（１０３）し、その検出され
た機関の空燃比を基準空燃比にフィードバック制御する
ための空燃比フィードバック補正量を発生する空燃比フ
ィードバック制御手段１０４と、機関運転状態により分
割された空燃比学習領域毎に空燃比学習値を設定し、か
つ、その設定された空燃比学習値を用いて機関運転状態
検出手段１０１により検出された機関運転状態に対応す
る空燃比学習値を出力する空燃比学習制御手段１０５
と、基本燃料噴射量設定手段１０２により設定された基
本燃料噴射量を、空燃比フィードバック制御手段１０４
により発生された空燃比フィードバック補正量および空
燃比学習制御手段１０５から出力された空燃比学習値に
より補正して燃料噴射量を決定する燃料噴射量制御手段
１０６と、空燃比フィードバック補正量の基準値からの
偏差を減少させるように検出された機関運転状態に対応
する空燃比学習領域の空燃比学習値を更新する空燃比学
習値更新手段１０７とを備え、空燃比学習値更新手段１
０７は、検出された機関運転状態がそれに対応する空燃
比学習領域の中央部分にある時に、その空燃比学習領域
の空燃比学習値を更新するための更新量を、検出された
機関運転状態がそれに対応する空燃比学習領域の中央部
分にない時に比べて大きく設定するように、構成され
る。

【００１６】また、本発明による内燃機関の空燃比制御
装置は、空燃比学習値更新手段１０７における更新量
が、検出された機関運転状態に対応する空燃比学習領域
の両端部分から中央部分に向けて漸次増大するように重
み付けされて構成される。更に、本発明による内燃機関
の空燃比制御装置は、検出された機関運転状態がそれに
対応する空燃比学習領域の端部分にある時に、その端部
分に隣接する隣接空燃比学習領域における空燃比学習値
の更新が完了しているか否かを判断する隣接領域学習完
了判定手段１０８を更に備え、空燃比学習値更新手段１
０７は、その隣接領域学習完了判定手段１０８が更新完
了と判断している時に、更新量を更新未完了時に比べて
大きく設定するよう構成される。

【００１７】更にまた、本発明による内燃機関の空燃比
制御装置は、検出された機関運転状態がそれに対応する
空燃比学習領域の中央部分にあり、かつ、空燃比フィー
ドバック補正量が所定範囲内にある時に、その空燃比学
習領域における空燃比学習値の更新が完了していると判
断する学習完了判定手段１０９を更に備え、その学習完
了判定手段１０９が更新完了と判断している時に、機関
空燃比に影響を与える他の機関制御を実行するように構
成される。

【００１８】

【作用】上記構成によれば、空燃比学習値更新手段１０
７が、検出された機関運転状態がそれに対応する空燃比
学習領域の中央部分にある時に、その空燃比学習領域の
空燃比学習値を更新するための更新量を、検出された機
関運転状態がそれに対応する空燃比学習領域の中央部分
にない時に比べて大きく設定するように、更新量設定機
能１０７−１を有することにより、空燃比学習値の更新
を速くして空燃比学習を効率化することができる。

【００１９】また、空燃比学習値更新手段１０７の更新
量設定機能１０７−１が、その更新量を検出された機関
運転状態に対応する空燃比学習領域の両端部分から中央
部分に向けて漸次増大するように重み付けすることによ
り、同様に空燃比学習の収束を速めることができる。更
に、隣接領域学習完了判定手段１０８を設けて隣接学習
領域の空燃比学習の完了を判断し、空燃比学習値更新手
段１０７の更新量設定機能１０７−１が、学習領域の端
部分であっても、隣接学習領域の空燃比学習値の更新が
完了している場合には更新量を更新未完了時に比べて大
きく設定することにより、誤学習を防止することができ
る。

【００２０】更にまた、学習完了判定手段１０９を設け
て学習領域の中央部分でのみ学習完了を判定することに
より、より正確に学習完了の判定を行うことができ、か
つ、機関空燃比に影響を与える他の機関制御をより効率
的に実行するとともに、それによる誤学習を防止するこ
とができる。

【００２１】

【実施例】図２は、本発明による内燃機関の空燃比制御
装置が適用される内燃機関の燃料噴射システムの一例の
主要な構成を示す概念構成図である。本システムにおい
て、機関本体１の吸気通路２にはエアフローメータ３が
設けられており、吸入空気量に比例した出力信号を発生
し、電子制御ユニット１０に供給されている。ディスト
リビュータ４にはその軸に例えば７２０°および３０°
のクランク角センサ５および６が取り付けられており、
それらの出力信号は電子制御ユニット１０に入力されて
いる。また、吸気通路２には各気筒毎に燃料供給系から
加圧燃料を吸気ポートに供給するための燃料噴射弁７が
設けられている。更に、機関本体１のジャケット８には
冷却水の温度を検出するための水温センサ９が設けられ
ており、検出された冷却水温ＴＨＷ信号が電子制御ユニ
ット１０に入力されている。

【００２２】排気マニホールド１１の下流の排気系に排
気浄化のための触媒コンバータ１２が設けられており、
排気マニホールド１１にはＯ₂ センサ１３が取り付けら
れて、排気ガス中の酸素成分濃度に応じた信号を発生
し、空燃比が理論空燃比に対してリーン側かあるいはリ
ッチ側かを電子制御ユニット１０に伝達する。また、吸
気通路２にはスロットル弁１４が設けられ、その弁には
弁が全閉か否かを示すアイドルスイッチ１５が設けられ
ており、アイドル状態出力信号ＬＬが電子制御ユニット
１０に供給されている。

【００２３】電子制御ユニット１０は、Ｏ₂ センサ１３
の出力信号に基づいて空燃比フィードバック制御を実行
するとともに、上述した各種の検出信号に基づいて機関
本体１の運転状態を判断して、機関運転状態に応じて燃
料噴射制御の態様を最適なものに調整する。なお、特に
図示されてはいないが、電子制御ユニット１０は空燃比
フィードバック制御とともに、空燃比学習制御を実行し
ており、燃料噴射制御システムの構成要素等の機差や経
時変化に基づく空燃比制御性の低下を補償している。更
に、図示されてはいないが、電子制御ユニット１０は、
燃料タンク等で発生した蒸発燃料を燃焼処理するため
に、その蒸発燃料が吸気通路２内に適当なパージ率で吸
入されるように制御している。

【００２４】図３は、電子制御ユニット２０において実
行される燃料噴射制御のメインルーチンである燃料噴射
量設定制御の一例を実現するためのソフトウェアの構成
を示すフローチャートであり、一定時間毎あるいは所定
クランク角タイミングにおいて実行される。まず、ステ
ップ101 において、基本燃料噴射量ＴＰおよび暖機増
量、ＯＴＰ(Over Temperature Protection) 増量等の各
種の増量係数ＦＷを算出する。次いで、ステップ102 に
おいて、フィードバック（Ｆ／Ｂ）制御条件が成立して
いるか否かを、例えば始動後一定時間経過か、暖機後
か、燃料カット（Ｆ／Ｃ）およびＯＴＰ増量中でないか
等により、判断する。是（Ｙ）であれば、ステップ103
に進み、空燃比（Ａ／Ｆ）がリッチか否かを判断する。
リッチのときは（Ｙ）、ステップ105 においてＦＡＦを
一定量（ＫＦＡＦ）小さくし、また、リーンのときは
（Ｎ）、ステップ106 においてＦＡＦを一定量大きくす
る。続いて、ステップ107 のＡ／Ｆ学習サブルーチンに
おいて、後述する空燃比学習値の更新制御を実行する。

【００２５】その後、あるいは、ステップ102 の判断が
否（Ｎ）の場合は、上記手続きをスキップし、ステップ
104 においてＦＡＦ＝１とした後、ステップ108 におい
て、現在機関が使用中の吸入空気量ＧＡがいずれの空燃
比学習領域ＫＧj （ｊは図８に示されている領域番号）
にあるかを求め、ステップ109 において、図８に示さ
れ、かつ、前述したように、その学習領域および隣接す
る学習領域の空燃比学習値ＫＧＸと吸入空気量ＧＡとの
関係から、Ａ／Ｆ学習補正量ＫＧＸを算出する。最後
に、ステップ110 において、基本燃料噴射量ＴＰ、増量
係数ＦＷ、空燃比フィードバック補正係数ＦＡＦおよび
空燃比学習補正量ＫＧＸを反映させて、燃料噴射量ＴＡ
Ｕを算出する。

【００２６】図４は、本発明による内燃機関の空燃比制
御装置の第一の実施例における空燃比学習値更新のため
の空燃比学習ルーチンを示すフローチャートであり、図
３のＴＡＵ算出ルーチンからの指令に従って実行され
る。まず、ステップ201 において現在使用中の空燃比学
習領域ＫＧj の領域番号ｔj を算出し、ステップ202 に
おいて空燃比学習領域が変わったか、すなわち、j ≠ｔ
j であるかを判断する。是（Ｙ）であれば、ステップ20
3 において学習領域番号ｔj を更新し、かつ、ステップ
204 においてスキップ回数ＣＳＫＩＰをクリアして、終
了する。ステップ202 において空燃比学習領域が同じ
（Ｎ）であれば、ステップ205 において空燃比フィード
バック制御のスキップタイミングであるか否かを判断
し、否（Ｎ）であれば終了するが、是（Ｙ）であればス
テップ206 に進む。

【００２７】ステップ206 においては、前回のスキップ
直前のＦＡＦ値（ＦＡＦ0 ）と今回のスキップ直前のＦ
ＡＦ値との平均値ＦＡＦＡＶが算出される。次いで、ス
テップ207 においてスキップ回数ＣＳＫＩＰをカウント
アップすなわち歩進させ、ステップ208 において、例え
ばＣＳＫＩＰ≧３、すなわち、機関運転状態がその学習
領域内に所定時間以上留まっており、その領域内でＦＡ
Ｆが安定しているかどうかが判断される。不安定であれ
ば（Ｎ）終了するが、安定しておれば（Ｙ）ステップ20
9 に進む。

【００２８】ステップ209 においては、ＦＡＦＡＶ値の
ずれが一定値、例えば、５％以上であるか（｜ＦＡＦＡ
Ｖ−１｜≧０．０５？）が判断され、ずれが少なければ
（Ｎ）ステップ210 に進む。また、ずれが大きい場合
（Ｙ）は、ステップ214 において一気学習領域である
か、すなわち、学習領域の中央付近、例えば、図８中に
ハッチングを付されて示されている中央を含む１／３の
範囲内、の吸入空気量の使用中で隣接する領域の影響の
少ない領域にあるか判断する。一気学習領域にあれば
（Ｙ）、ステップ215 において空燃比学習値を一気更新
するためのＡ／Ｆ学習更新量ｔＫＧを算出する。ここで
は、一気更新のためのＡ／Ｆ学習更新量ｔＫＧは、過学
習を避けるためにＦＡＦＡＶずれの１／２程度、すなわ
ち、ｔＫＧ＝（ＦＡＦＡＶ−１）／２とされているが、
その比率を適宜変えることができるし、また、ステップ
212 あるいはステップ213 における一気学習領域外の更
新量の２倍以上の値等の一定値とすることもできる。

【００２９】次に、ステップ216 において、この更新量
ｔＫＧを用いて、使用中の学習領域における空燃比学習
値ＫＧＸを更新する。続いて、ステップ217 において、
このように空燃比学習値を更新すると、空燃比フィード
バック制御系が即応していわゆるＦＡＦの追いかけが発
生することとなるので、空燃比学習値の更新分ｔＫＧほ
どＦＡＦをもどし補正する。すなわち、 ＦＡＦ ←ＦＡＦ −ｔＫＧ ＦＡＦ0 ←ＦＡＦ0 −ｔＫＧ ＦＡＦＡＶ←ＦＡＦＡＶ−ｔＫＧ として、終了する。

【００３０】ステップ209 においてずれが少ない場合、
および、ステップ214 において一気学習領域にない場合
（Ｎ）には、ステップ210 およびステップ21において、
ＦＡＦＡＶが上下に２％より多くずれているか（ＦＡＦ
ＡＶ＞１．０２？あるいはＦＡＦＡＶ＜０．９８？）を
判断し、２％以内の場合は終了し、また、−２％より小
さい場合は、ステップ212 において空燃比学習値ＫＧＸ
を少量の一定値、例えば０．００２をマイナス更新し、
＋２％より大きい場合は、ステップ213 において空燃比
学習値ＫＧＸを少量の一定値、例えば０．００２をプラ
ス更新して、終了する。

【００３１】本実施例によれば、各学習領域の中央部
分、使用頻度からみて中央１／３の範囲内を使用中は、
ＦＡＦＡＶのずれ量に応じた一気学習により、あるい
は、空燃比学習の更新量を大きくして空燃比学習の収束
を速め、中央から外れた領域の使用中は、従来のように
逐次最小量を更新するようにしているので、誤学習を避
けることが可能となる。

【００３２】図５は、本発明による内燃機関の空燃比制
御装置の第二の実施例における空燃比学習値更新のため
の空燃比学習ルーチンを示すフローチャート（Ａ）およ
びそこに用いられる空燃比学習更新のための修正係数の
一例を示すグラフ（Ｂ）である。図５（Ａ）のフローチ
ャートは、図４のフローチャートのうちのステップ209
からステップ215 までが図中の点線により囲まれたステ
ップ209'、ステップ214'およびステップ215'に置き換え
られたものであって、ステップ201 からステップ208 ま
では同等であるので図中の表示は一部省略されており、
同様に図３のＴＡＵ算出ルーチンからの指令に従って実
行される。

【００３３】ステップ208 において、同じ空燃比学習領
域内で３回以上スキップが行われる（Ｙ）と、ステップ
209'に進み、ＦＡＦＡＶが２％以上ずれているか（｜Ｆ
ＡＦＡＶ−１｜≧０．０２？）が判断され，ずれが小さ
ければ（Ｎ）終了する。２％以上のずれがあれば
（Ｙ）、ステップ214'において、例えば図５（Ｂ）に示
されているような修正係数を記憶しているマップを用い
て、使用している吸入空気量との関係からＡ／Ｆ学習更
新修正係数ＫＫＧを算出する。

【００３４】この修正係数は、例えば、前述した図８に
おける各学習領域ＫＧj 、すなわち、吸入空気量ＧＡが
j ×6(g/sec)から(j+1) ×6(g/sec)の範囲内におけるＧ
Ａに対する関数として設定されており、学習値更新にＧ
Ａ軸上の位置に応じて連続的に変化する重み付けを行う
ものである。空燃比学習において隣接する領域の空燃比
学習値ＫＧＸによる影響が少ない部分、すなわち、領域
の中央に近いほど係数が大きく、空燃比学習の収束を速
めるようにされており、領域の端に向けて漸次減少し、
領域の端部においては、誤学習の可能性が大きいので、
最小の更新となるように設定されている。

【００３５】次に、ステップ215'において、ＦＡＦＡＶ
ずれ量に得られた修正係数ＫＫＧを掛けることにより、
Ａ／Ｆ学習更新量ｔＫＧを算出し、以下図４の場合と同
様に、ステップ216 においてＡ／Ｆ学習値を更新し、か
つ、ステップ217 においてＦＡＦのもどし補正を実行し
て、本ルーチンを終了する。本実施例によれば、Ａ／Ｆ
学習更新に重み付けを与える修正係数を学習領域設定パ
ラメータ、例えば、吸入空気量の関数として容易かつ自
由に設定することができるので、より滑らかな空燃比学
習の更新を実現することができる。

【００３６】図６は、本発明による内燃機関の空燃比制
御装置の第三の実施例における空燃比学習値更新のため
の空燃比学習ルーチンを示すフローチャートであり、図
３のＴＡＵ算出ルーチンからの指令に従って実行され
る。まず、ステップ301 において、機関運転状態、例え
ば使用中の吸入空気量ＧＡ、に基づいて空燃比学習領域
の番号ｔj を算出し、次いで、ステップ302 において、
空燃比（Ａ／Ｆ）学習領域が変わったか否か、すなわ
ち、j ≠ｔj ？を判断する。是（Ｙ）であれば、ステッ
プ303 において学習領域番号を更新し、かつ、ステップ
304 においてスキップ回数ＣＳＫＩＰをクリアして、終
了する。ステップ302 において空燃比学習領域が同じ
（Ｎ）であれば、ステップ305 において空燃比フィード
バック制御のスキップタイミングであるか否かを判断
し、否（Ｎ）であれば終了するが、是（Ｙ）であればス
テップ306 に進む。

【００３７】ステップ306 においては、前回のスキップ
直前のＦＡＦ値（ＦＡＦ0 ）と今回のスキップ直前のＦ
ＡＦ値との平均値ＦＡＦＡＶが算出される。次いで、ス
テップ307 においてスキップ回数ＣＳＫＩＰをカウント
アップすなわち歩進させ、ステップ308 において、例え
ばＣＳＫＩＰ≧３、すなわち、機関運転状態がその学習
領域内に所定時間以上留まっており、その領域内でＦＡ
Ｆが安定しているかどうかが判断される。不安定であれ
ば（Ｎ）終了するが、安定しておれば（Ｙ）ステップ30
9 に進む。ステップ309 においては、ＦＡＦＡＶのずれ
が一定値、例えば、±２％内にあるか、すなわち、１．
０２＞ＦＡＦＡＶ＞０．９８が判断される。

【００３８】ここで、本実施例においては、空燃比学習
値の更新に当たって、隣接する学習領域の空燃比学習値
の更新が完了している場合には、使用中の吸入空気量Ｇ
Ａが対応する領域すなわち空燃比学習更新領域が、学習
領域内の中央領域だけでなく端の領域である場合でも、
上記第一の実施例における一気更新を拡張的に実行する
ようにする。そして、学習領域内の中央領域における空
燃比補正量のずれが小さい場合には、その領域は既に空
燃比学習値の更新が完了していると判断するようにす
る。図９は、本実施例における空燃比（Ａ／Ｆ）学習値
の算出例を説明するための説明図であり、空燃比学習領
域および空燃比学習更新領域に対する空燃比フィードバ
ック補正量を示している。

【００３９】ステップ309 において、ＦＡＦＡＶのずれ
が小さい、すなわち、±２％内であると判断された
（Ｙ）場合、ステップ310 において、使用中の吸入空気
量ＧＡが対応する領域がその空燃比学習領域ＫＧj 内の
中央領域、すなわち、図９に示されているｂ領域である
か否かが判断される。否（Ｎ）であれば終了するが、是
（Ｙ）であれば、ステップ311 において、その学習領域
ＫＧj の空燃比学習完了フラグＸＫＧj をたてて（ＸＫ
Ｇj ＝１）、終了する。

【００４０】ステップ309 において、ＦＡＦＡＶのずれ
が大きい、すなわち、±２％以上であると判断された
（Ｎ）場合、ステップ312 において、使用中の吸入空気
量ＧＡが対応する領域すなわちＡ／Ｆ学習更新領域がそ
のＡ／Ｆ学習領域ＫＧj 内の中央領域、すなわち、図９
に示されているｂ領域であるか否かが判断される。ｂ領
域にあれば（Ｙ）ステップ319 に進むが、否（Ｎ）であ
れば、ステップ313 において、更に、Ａ／Ｆ学習更新領
域がそのＡ／Ｆ学習領域ＫＧj 内の低い方の端の領域、
すなわち、図９に示されているａ領域であるか否かが判
断される。

【００４１】ステップ313 の判断が是（Ｙ）すなわちａ
領域であれば、ステップ314 において、そのＡ／Ｆ学習
領域ＫＧj の低い方に隣接するＡ／Ｆ学習領域ＫＧ(j-
1) の空燃比学習が完了しているか否か、すなわち、Ａ
／Ｆ学習完了フラグＸＫＧ(j-1) ＝１？が判断され、ま
た、否（Ｎ）すなわち図９のｃ領域であれば、ステップ
315 において、そのＡ／Ｆ学習領域ＫＧj の高い方に隣
接するＡ／Ｆ学習領域ＫＧ(j+1) の空燃比学習が完了し
ているか否か、すなわち、Ａ／Ｆ学習完了フラグＸＫＧ
(j+1) ＝１？が判断される。

【００４２】ステップ314 あるいはステップ315 の判断
が是（Ｙ）であればステップ319 へ進むが、否（Ｎ）で
あれば、ステップ316 において、ＦＡＦＡＶが１．０よ
り大きい、すなわち、空燃比がリーン補正中であるか否
かが判断される。すなわち、ステップ309 において空燃
比学習の補正が必要であると判断された場合に、更新の
方向を判別して、−補正のときはステップ317 におい
て、また、＋補正のときはステップ318 において、それ
ぞれその学習領域ＫＧj のＡ／Ｆ学習値ＫＧＸを比較的
小さい一定値、ここでは０．００２ほど更新して、終了
する。

【００４３】ステップ312 においてＡ／Ｆ学習更新領域
が図９におけるｂ領域である（Ｙ）と判断されるか、ま
たは、ステップ314 あるいはステップ315 において隣接
するＡ／Ｆ学習領域ＫＧ(j-1) あるいはＫＧ(j+1) のＡ
／Ｆ学習が完了している（Ｙ）と判断された場合は、ス
テップ319 において、Ａ／Ｆフィードバック補正量のず
れ量すなわち（ＦＡＦＡＶ−１）を基にしてその一定比
率（１／Ｍ）を補正するように、上述した第１の実施例
における一気更新と同様に比較的大きいＡ／Ｆ学習更新
量ｔＫＧを算出する。すなわち、ｔＫＧ＝（ＦＡＦＡＶ
−１）／Ｍを演算する。

【００４４】ここで、Ｍは、空燃比学習の収束を速める
ためにずれ量を何回で取り込むかを設定する定数であ
り、Ｍが小さ過ぎると更に一気に更新が進んで誤学習を
招き、また、Ｍが大き過ぎると空燃比学習の収束を遅ら
せることとなるので、一般的な空燃比学習制御の使用頻
度における適合値としては２〜８となる。次に、ステッ
プ320 において、この更新量ｔＫＧを用いて、使用中の
学習領域における空燃比学習値ＫＧＸを更新する。続い
て、ステップ321 において、このように空燃比学習値の
更新に伴うＦＡＦの追いかけを防止するために、ＦＡＦ
のもどし補正を実行して、終了する。

【００４５】本実施例によれば、隣接する空燃比学習値
の影響を受けない学習領域の中央領域に加えて、学習領
域の端領域においても、それに隣接する学習領域の空燃
比学習が完了している結果、隣接する空燃比学習値の影
響を受けない場合には、空燃比学習の更新を速めるよう
にすることができるので、空燃比学習に誤学習がなく、
しかも、空燃比学習の収束を速めることが可能となる。
特に、本実施例は、空燃比学習領域の多い場合、例え
ば、燃料噴射制御の基本パラメータとして吸気管圧力Ｐ
Ｍを用いるＤ−Ｊｅｔｒｏ方式の内燃機関の空燃比制御
に適用すれば、効果が大きいものである。

【００４６】上述した第三の実施例においては、空燃比
学習の収束を速めるために比較的大きい更新量ｔＫＧを
算出する場合に、図６のステップ319 に示されているよ
うに、演算ｔＫＧ＝（ＦＡＦＡＶ−１）／Ｍ（ここで、
Ｍ＝２〜８）を行っているが、空燃比学習の収束をより
速めるために、一気更新を行う領域の全範囲にわたって
学習領域の中央でのＦＡＦＡＶずれ量に対応する更新量
により一気に更新するようにすることもできる。図１０
は、本発明による内燃機関の空燃比制御装置の第三の実
施例の変形例について、その空燃比（Ａ／Ｆ）学習値の
算出例を説明するための説明図（Ａ）およびそれを実現
するためのソフトウェアを示すフローチャート（Ｂ）で
ある。

【００４７】図１０（Ａ）に示されているように、学習
領域ＫＧ2 におけるＡ／Ｆ学習値ＫＧＸは完了し、そし
て、学習領域ＫＧ1 およびＫＧ3 は未完了であると仮定
すると、学習領域ＫＧ2 における空燃比補正量は●
（ア）により示されているように１．０となり、学習領
域ＫＧ1 およびＫＧ3 においては、例えば○（イ）およ
び○（ウ）により示されているような１．０から上方に
乖離したＦＡＦＡＶずれが生じ、機関運転状態すなわち
使用ＧＡに従ってＦＡＦＡＶが実線イ−アあるいは実線
ア−ウに沿って移動することとなる。ここで、現在のＦ
ＡＦＡＶが星印（白）にあるとし、ＦＡＦＡＶずれ量Ａ
＝ＦＡＦＡＶ−１、学習領域間ＧＡ量をＢ、そして、現
在の使用ＧＡと学習領域ＫＧ2 の中央のＧＡ値との差を
Ｃとする。

【００４８】本変形例においては、例えば使用ＧＡが領
域ＫＧ1 内の星印（白）にある場合、ＦＡＦＡＶずれ量
Ａに基づく空燃比学習値の更新量Ａ／Ｍ＝（ＦＡＦＡＶ
−１）／Ｍを領域ＫＧ1 の中央のずれ（すなわち、○
（イ）のずれ量）に基づく更新量に変換して、更新量ｔ
ＫＧ＝〔（ＦＡＦＡＶ−１）／Ｍ〕×（Ｂ／Ｃ）を求
め、また、使用ＧＡが領域ＫＧ3 内の星印（白）にある
場合の空燃比学習値の更新量を領域ＫＧ3 の中央のずれ
（すなわち、○（ウ）のずれ量）に基づく更新量に変換
して、同様に更新量ｔＫＧ＝〔（ＦＡＦＡＶ−１）／
Ｍ〕×（Ｂ／Ｃ）を求めるようにする。これを一般的な
領域ＫＧj （ｊは領域番号）に敷衍すれば、更新量ｔＫ
Ｇの演算式中のＣが、使用ＧＡが領域ＫＧ1 のように中
央より大きい範囲にある場合には、Ｃ＝Ｂ×(j+1) ＋Ｂ
／２−ＧＡとなり、また、使用ＧＡが領域ＫＧ3 のよう
に中央より小さい範囲にある場合には、Ｃ＝ＧＡ−（Ｂ
×j −Ｂ／２）となる。

【００４９】そこで、本変形例における更新量ｔＫＧの
算出は図１０（Ｂ）のフローチャートにより実行されて
おり、図６におけるステップ312 、ステップ314 あるい
はステップ315 により一気更新あるいは比較的大きい更
新を行うべき領域と判断されると、まず、ステップ401
において、その使用ＧＡが学習領域の中央のＧＡ値より
大きいか否かが判断される。是（Ｙ）であれば、ステッ
プ402 においてＣ＝Ｂ×(j+1+1/2) −ＧＡとし、また、
否（Ｎ）であればＣ＝ＧＡ−Ｂ×(j-1/2) とする。次い
で、ステップ404 において、更新量ｔＫＧをｔＫＧ＝
〔（ＦＡＦＡＶ−１）／Ｍ〕×（Ｂ／Ｃ）により算出す
る。

【００５０】本変形例によれば、一気更新あるいは比較
的大きい更新を行うべき領域においては、その領域の全
範囲にわたって学習領域の中央でのＦＡＦＡＶずれ量に
対応する更新量により一気に更新するようにすることが
でき、空燃比学習の収束をより速くし、空燃比学習の効
率化を図ることができる。なお、本変形例は、図４に示
されている本発明の第一の実施例における一気更新領域
のみにおける更新のためにも適用しうることはいうまで
もない。

【００５１】次に、前述したように、蒸発燃料のパージ
制御を実行する場合には、空燃比学習制御と重ならない
ように実行する必要があり、そのために空燃比学習の完
了した領域においてこのパージ制御を実行するように
し、空燃比学習の未完了の領域については空燃比学習を
効率的に実行することが有効である。図１１は、本発明
による内燃機関の空燃比制御装置の第四の実施例を実現
するためのソフトウェアの一例を示すフローチャートで
あり、図３に示されているフローチャート中のステップ
107 に置換されて、内燃機関の燃料噴射制御システム中
に組み込まれる。本実施例においては、空燃比学習制御
と組み合わせてパージ制御を実行する構成が例示されて
いるが、パージ制御の他、空燃比学習制御に並設される
ＥＧＲ制御、サブ空燃比フィードバック制御等を同時並
行的に実行する場合についても有効である。

【００５２】本実施例は次のように動作する。すなわ
ち、図３のＴＡＵ算出ルーチンにおいて空燃比フィード
バック補正係数ＦＡＦが設定されると、ステップ501 に
おいて、機関運転状態に対応する学習領域ＫＧj におけ
る空燃比学習が完了しているか否か、すなわち、Ａ／Ｆ
学習完了フラグＸＫＧj ＝１？を判断する。Ａ／Ｆ学習
が完了しておれば（Ｙ）、ステップ502 においてパージ
オンすなわちパージ制御を実行し、また、未完了であれ
ば（Ｎ）、ステップ503 においてパージオフすなわちパ
ージ制御を停止し、かつ、ステップ504 において、例え
ば図６に示されているＡ／Ｆ学習ルーチンが実行され、
上述したように空燃比学習を実行するとともに、同ルー
チン中のステップ310 およびステップ311 によって、各
空燃比学習領域（ＫＧj ）における中央部、例えば図９
におけるｂ領域、においてのみ空燃比学習の完了判定を
行う。以下、図３のＴＡＵ算出ルーチンに従って、設定
された空燃比学習値を用いて燃料噴射量ＴＡＵを算出
し、目的とする空燃比制御を実現することができる。

【００５３】本実施例によれば、空燃比学習領域に対応
した機関運転領域の中央部においてのみ空燃比学習の完
了判定を行うことができ、しかも、上述した空燃比学習
の効率化を図ることができるので、例えばパージ制御を
空燃比学習制御に影響を与えることなく、かつ、可能な
限り頻度多く実行することができる。したがって、パー
ジの実行を速めることによりキャニスタのＷＣを確保す
ることができ、しかも、パージの機会を増やすことによ
るキャニスタのＷＣの劣化防止となり、キャニスタのオ
ーバーフローを有効に防止することが可能となる。

【００５４】

【発明の効果】以上のように、本発明による内燃機関の
空燃比制御装置によれば、空燃比学習値の更新値を増大
させて一気更新する空燃比学習更新領域を設けたことに
より、空燃比学習の収束を速めることができ、しかも、
その更新量に空燃比フィードバック補正量のずれ量を反
映させることにより、空燃比ずれの大きい場合において
も空燃比学習を効率化することができる。また、空燃比
学習値を一気に更新する場合に、その更新分について空
燃比フィードバック補正係数ＦＡＦ等にもどし補正を行
うことによって、ＦＡＦの追いかけを防止することがで
きる。

【００５５】更に、空燃比学習領域に対応した機関運転
領域の中央部においてのみ空燃比学習の完了判定を行う
ことができ、しかも、空燃比学習の効率化を図ることが
できるので、例えばパージ制御を空燃比学習制御に影響
を与えることなく、かつ、可能な限り頻度多く実行する
ことが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による内燃機関の空燃比制御装置の概念
的な構成を示すブロック図である。

【図２】本発明による内燃機関の空燃比制御装置が適用
される内燃機関の燃料噴射システムの一例の主要な構成
を示す概念構成図である。

【図３】内燃機関の燃料噴射制御のメインルーチンであ
る燃料噴射量設定制御の一例を実現するためのソフトウ
ェアの構成を示すフローチャートである。

【図４】本発明による内燃機関の空燃比制御装置の第一
の実施例における空燃比学習値更新のための空燃比学習
ルーチンを示すフローチャートである。

【図５】本発明による内燃機関の空燃比制御装置の第二
の実施例における空燃比学習値更新のための空燃比学習
ルーチンを示すフローチャート（Ａ）およびそこに用い
られる空燃比学習更新のための修正係数の一例を示すグ
ラフ（Ｂ）である。

【図６】本発明による内燃機関の空燃比制御装置の第三
の実施例における空燃比学習値更新のための空燃比学習
ルーチンを示すフローチャートである。

【図７】空燃比学習値の二つの例を示す表である。

【図８】空燃比学習値の算出例を説明するための説明図
である。

【図９】空燃比学習値の算出例を説明するための説明図
である。

【図１０】本発明による内燃機関の空燃比制御装置の第
三の実施例の変形例について、その空燃比（Ａ／Ｆ）学
習値の算出例を説明するための説明図（Ａ）およびそれ
を実現するためのソフトウェアを示すフローチャート
（Ｂ）である。

【図１１】本発明による内燃機関の空燃比制御装置の第
四の実施例を実現するためのソフトウェアの一例を示す
フローチャートである。

【符号の説明】

１…機関本体 ２…吸気通路 ３…エアフローメータ ４…ディストリビュータ ５、６…クランク角センサ ７…燃料噴射弁 ８…ジャケット ９…水温センサ １０…電子制御ユニット １１…排気マニホールド １２…触媒コンバータ １３…Ｏ₂ センサ １４…スロットル弁 １５…アイドルスイッチ １０１…機関運転状態検出手段 １０２…基本燃料噴射量設定手段 １０３…空燃比検出手段 １０４…空燃比フィードバック制御手段 １０５…空燃比学習制御手段 １０６…燃料噴射量制御手段 １０７…空燃比学習値更新手段 １０８…隣接領域学習完了判定手段 １０９…学習完了判定手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F02D 41/00 - 41/40 F02D 45/00

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 機関の運転状態を検出する機関運転状態
   検出手段と、 上記機関運転状態検出手段の検出出力に基づいて基本燃
   料噴射量を算出する基本燃料噴射量設定手段と、 機関の空燃比を検出し、該検出された機関の空燃比を基
   準空燃比にフィードバック制御するための空燃比フィー
   ドバック補正量を発生する空燃比フィードバック制御手
   段と、 機関運転状態により分割された空燃比学習領域毎に空燃
   比学習値を設定し、かつ、該設定された空燃比学習値を
   用いて上記検出された機関運転状態に対応する空燃比学
   習値を出力する空燃比学習制御手段と、 上記設定された基本燃料噴射量を、上記発生された空燃
   比フィードバック補正量および上記出力された空燃比学
   習値により補正して燃料噴射量を決定する燃料噴射量制
   御手段と、 上記空燃比フィードバック補正量の基準値からの偏差を
   減少させるように上記検出された機関運転状態に対応す
   る空燃比学習領域の空燃比学習値を更新する空燃比学習
   値更新手段とを備え、 上記空燃比学習値更新手段は、上記検出された機関運転
   状態が該検出された機関運転状態に対応する上記空燃比
   学習領域の中央部分にある時に、該空燃比学習領域の空
   燃比学習値を更新するための更新量を、上記検出された
   機関運転状態が該検出された機関運転状態に対応する空
   燃比学習領域の中央部分にない時に比べて大きく設定す
   るようになっている内燃機関の空燃比制御装置。
2. 【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、 空燃比学習値更新手段における更新量が、検出された機
   関運転状態に対応する空燃比学習領域の両端部分から中
   央部分に向けて漸次増大するように重み付けされている
   内燃機関の空燃比制御装置。
3. 【請求項３】 請求項１に記載の内燃機関の空燃比制御
   装置であって、 検出された機関運転状態が該機関運転状態に対応する空
   燃比学習領域の端部分にある時に、該端部分に隣接する
   隣接空燃比学習領域における空燃比学習値の更新が完了
   しているか否かを判断する隣接領域学習完了判定手段を
   更に備え、 空燃比学習値更新手段は、上記隣接領域学習完了判定手
   段が更新完了と判断している時に、更新量を更新未完了
   時に比べて大きく設定するようになっている内燃機関の
   空燃比制御装置。
4. 【請求項４】 請求項１に記載の内燃機関の空燃比制御
   装置であって、 検出された機関運転状態が該機関運転状態に対応する空
   燃比学習領域の中央部分にあり、かつ、空燃比フィード
   バック補正量が所定範囲内にある時に、該空燃比学習領
   域における空燃比学習値の更新が完了していると判断す
   る学習完了判定手段を更に備え、 上記学習完了判定手段が更新完了と判断している時に、
   機関空燃比に影響を与える他の機関制御を実行するよう
   になっている内燃機関の空燃比制御装置。