JP4049727B2

JP4049727B2 - 内燃機関の制御装置

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Publication number: JP4049727B2
Application number: JP2003342029A
Authority: JP
Inventors: 永瀬　　満; 肇福家; 征祐大里; 健司高田
Original assignee: Hitachi Ltd; Hitachi Car Engineering Co Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd; Hitachi Automotive Systems Engineering Co Ltd
Priority date: 2003-09-30
Filing date: 2003-09-30
Publication date: 2008-02-20
Anticipated expiration: 2023-09-30
Also published as: JP2005105978A

Description

本発明は、内燃機関の制御装置に係り、特に、自動車用内燃機関における検出空燃比と目標空燃比との空燃比偏差を急速に学習する空燃比学習制御手段を備えた内燃機関の制御装置に関する。

内燃機関の構成部品は、通常、インジェクタ、エアフローセンサ、圧力センサ、水温センサ、Ｏ_２センサなどの多数の部品から構成されている。それぞれの部品には公差があるため、該部品を内燃機関に組み込んだ場合には、前記部品の交差が、各内燃機関の空燃比偏差の一要因となっている。

この空燃比偏差を吸収する手段としては、空燃比フィードバック制御や空燃比学習制御が一般に行われており、周知の事項となっている。この内、空燃比学習は、部品ばらつき、運転ばらつき、環境変化や経時劣化による空燃比ずれ等に基づく空燃比偏差を学習するものであり、該空燃比学習を実施することによって、目標空燃比への収束を早めることができるものである。前記内燃機関の空燃比偏差の要因の中でも、運転ばらつきや環境変化は、一時的であり、経時劣化は進行が遅いので問題にはならないが、部品ばらつきは内燃機関の恒久的な空燃比ずれの要因となるものであるから、この要因は出きるだけ早く空燃比学習を完了させて排除してやる必要がある。

しかし、空燃比学習の精度の向上を図るために、空燃比学習マップを多数の領域に細分化し過ぎると、各領域で均等な学習がされにくくなり、かつ未学習領域が増加するので学習マップの凹凸が激しくなり、これが空燃比ずれの原因になるという問題もある。

従来の空燃比学習制御としては、所定の運転時における学習マップの当該領域で学習させた学習値と、当該学習領域と未学習領域のマップ領域における位置情報と、から学習値の反映比率を求めると共に、該反映比率を用いて未学習領域の空燃比を更新する空燃比学習方法が知られている（特許文献１参照）。この空燃比学習方法によれば、登降坂時など学習できる領域が限定されるような場合でも、どこかの領域で学習できれば、未学習領域も更新できることから、安定した空燃比学習成果を得ることができる。

特開平８−２８４７１６公報

前記空燃比学習方法は、未学習領域に対する学習値の反映比率を学習領域との位置関係から決めて学習させているが、内燃機関の部品の製造ばらつきにより、常に一定の空燃比偏差を伴うような場合には、未学習領域に反映する学習値が必ずしも適切にならないと云う問題がある。

具体的には、インジェクタノズルの穴径や穴の総面積が標準値より＋５％大きいインジェクタを搭載した内燃機関においては、常に＋５％の余剰燃料が供給され、空燃比は１４．７から１４．０となる。このような場合に、既学習領域との位置関係が離れており、未学習領域への反映比率が０．１２５のように小さいと、既学習値が−５％となるのに対し未学習領域は−０．６２５％となり、残り−４．３７５％分は学習されないことになる。また、この反映比率を１．０付近まで大きくしてしまうと、前記空燃比学習方法である位置情報による反映率は無意味となる。

そして、プレッシャレギュレータ調圧ばらつきなど複数のばらつき要因が重なって、更に空燃比ずれが大きい場合には、未学習領域と学習領域との絶対値も大きいので、空燃比学習が完了するのに時間が掛かってしまう。また、学習マップの区分が少ないと、同じ学習領域で学習しやすくなり学習値が変化しにくいことになるので、未学習領域も更新されにくいと云う問題がある。

図４は、排気ガス計測時における空燃比ずれと一酸化炭素ＣＯ排出量との関係を示したものである。これは、同一車両、同じ運転者において、燃料系部品のばらつきを変更し、かつ空燃比学習制御が未学習の状態で測定した時の一例を示したものである。該結果からＣＯ排出量は、内燃機関の機差ばらつきに比例して悪化する事が判る。

具体的には、図中Ｂ点は、燃料系部品ばらつき無し、つまり空燃比ずれが０％時のＣＯ排出値を示しており、ＣＯ＝約０．０９（ｇ／ｋｍ）である。これに対して、図４中のＡ点は、燃料系部品のばらつきにより、空燃比ずれがリッチ側に１５％シフトすると、ＣＯ＝約０．３０（ｇ／ｋｍ）に増加し、空燃比ずれ０％に対して約３．３倍に悪化することを示している。つまり、機差ばらつきによる空燃比ずれを低減すれば、ＣＯ排出量、強いては、排気ガスの排出量を低減し、かつ安定化することができるとの知見を得ることができる。

本発明は、前記課題を解決すべくなされたものであって、その目的とするところは、前記機差ばらつきによる空燃比ずれを低減すれば、ＣＯ排出量、強いては、排気ガスの排出量を低減し、かつ安定化することができるとの知見を踏まえ、自動車用内燃機関における検出空燃比と目標空燃比との空燃比偏差を急速に学習する空燃比学習制御ができる手段、つまり、一回の空燃比学習によって、未学習領域の空燃比学習値に対しても、適切な学習値に更新できる空燃比学習制御手段を備えた内燃機関の制御装置を提供することにある。

前記目的を達成するべく、本発明の内燃機関の制御装置は、基本的には、検出した空燃比に基づき燃料の噴射量を調整して空燃比のフィードバック制御をする手段と、空燃比を学習制御する手段と、内燃機関の運転状態に基づき複数領域に区分された空燃比学習マップと、を備えた内燃機関の制御装置であって、前記空燃比学習制御手段は、前記内燃機関の運転状態が所定の運転状態にある時、前記空燃比フィードバック制御手段のフィードバック制御値と前記所定の運転状態の領域の前記空燃比学習マップの空燃比学習値とを加算した空燃比ずれ補正値を算出し、該空燃比ずれ補正値に基づいて算出した空燃比学習マップ修正値と、前記空燃比学習マップの他の各領域に格納されている空燃比学習値を前記空燃比学習マップ修正値に更新することを特徴としている。

そして、本発明の内燃機関の制御装置の具体的な態様は、前記空燃比学習マップ修正値は、前記空燃比ずれ補正値をパラメータとして予め設定したデータから算出、もしくは、該データから算出した空燃比補正係数と空燃比ずれ補正値を乗算して算出することを特徴としている。

また、本発明の内燃機関の制御装置の他の具体的な態様は、前記空燃比学習マップの各領域に格納されている学習値と前記空燃比マップ修正値の大小比較を前記他の各領域毎に行ない、その比較結果に基づいて空燃比学習マップの学習値の更新可否を前記他の各領域毎に判定し、更新可能と判定した領域の学習値を前記空燃比学習マップ修正値に更新することを特徴とし、前記空燃比学習マップの学習値を更新可能とするのは、前記空燃比学習マップ修正値がゼロより大きくて空燃比学習マップの学習値が前記空燃比マップ修正値よりも小さい場合、もしくは、前記空燃比マップ修正値がゼロより小さくて空燃比学習マップの学習値が前記空燃比マップ修正値よりも大きい場合に更新可能とすることを特徴としている。

更に、本発明の内燃機関の制御装置の更に他の具体的な態様は、前記所定の運転状態とは、車速が所定車速範囲内、内燃機関水温が所定温度以上又は暖機後、非燃料カット状態、及び、空燃比学習マップ内の所定領域の運転状態であることを特徴としている。

更にまた、本発明の内燃機関の制御装置の更に他の具体的な態様は、前記空燃比学習マップの学習値を前記空燃比学習マップ修正値に更新するタイミングを、前記内燃機関の運転状態が所定の運転状態となってから所定時間経過したときであることを特徴とし、前記空燃比学習マップの学習値を前記空燃比学習マップ修正値に更新するのは、空燃比ずれ補正値が所定範囲外にあるときに実行することを特徴としている。

更にまた、本発明の内燃機関の制御装置の更に他の具体的な態様は、前記空燃比学習マップ修正値に更新可能な空燃比学習マップの領域は、前記所定の運転状態にあるときの前記空燃比学習マップの当該領域以外とすることを特徴とし、前記空燃比学習マップの学習値を前記空燃比学習マップ修正値に更新後に、前記所定の運転状態が成立から不成立に変化したときは、所定の運転状態が成立中にあった空燃比学習マップの当該領域の学習値を前記空燃比ずれ補正値に更新することを特徴とし、前記空燃比学習マップの学習値を前記空燃比学習マップ修正値に更新する回数は、前記空燃比学習マップの学習値がリセット後一回とすることを特徴としている。

以上の説明から理解できるように、本発明の内燃機関の制御装置は、空燃比学習が不充分であったり、空燃比学習マップに未学習領域が多数存在するような空燃比学習マップの状態であっても、一回の空燃比学習で、適切な空燃比学習マップに更新できるので、部品ばらつき等に基づく空燃比偏差の大きい内燃機関であっても、燃費の改善を行うことができると共に、排気ガス浄化に役立つものである。

以下、本発明の内燃機関の制御装置の一実施形態を、図面を参照して詳細に説明する。

図１は、本実施形態の内燃機関の制御装置の空燃比学習制御手段が適用されている内燃機関の制御システムの全体構成を示したものである。

内燃機関１００は、各気筒（シリンダ）１の燃焼室２にピストン３、吸気弁１１、排気弁１５、及び、点火プラグ１３を有し、ピストン３はコネクティングロッド４によってクランク軸（図示省略）に連結されている。内燃機関１００の吸気系の吸気管５には、吸入空気量を検出するエアクリーナ８と一体のエアフローセンサ８ａ、吸気管内圧力を検出する圧力センサ９、吸入空気量を制御するスロットル弁１０、スロットル弁１０の開度を検出するスロットル開度センサ２１、スロットル弁１０をバイパスするバイパス管７を介して吸入空気量を調節するＩＳＣバルブ１４、吸入空気の温度を検出する吸気温度センサ１６、燃料を噴射する燃料噴射弁１２が接続され、内燃機関の排気系の排気管６には、三元触媒コンバータ１７、Ｏ_２センサ（または空燃比センサ）２５が接続されている。

また、内燃機関１００には、気筒１の冷却水の温度を検出する水温センサ２２、ノッキングを検出するノックセンサ２３、クランク角度を検出するクランク角センサ２４、カム角度を検出するカム角センサ２６が設置されている。

エアクリーナ８から吸引された吸入空気は、吸気管５内で燃料噴射弁１２から噴射される燃料と混合されて混合気として吸気弁１１を通過して燃焼室２に吸入され、点火コイル１９で発生された高電圧によって点火プラグ１３の火花スパークにより点火されて燃焼する。燃焼された混合気は、排気ガスとなって内燃機関１００の排気弁１５が開いた時に燃焼室２から排出される。

排気弁１５から排出された排気ガスは、三元触媒コンバータ１７を通過して浄化され大気へ排出される。また、自動車の速度を検出する車速センサ２９も搭載されている。前記記載した各種のセンサからのセンサ出力信号は、制御装置（以下、ＥＣＵ）３０に入力される。燃料は、燃料タンクから燃料ポンプで圧送され燃圧レギュレータにて所定の圧力に保持され（いずれも図示省略）、燃料噴射弁１２から燃焼室２に噴射供給される。

図２は、ＥＣＵ３０の内部構成を示したものである。ＥＣＵ３０には、内燃機関１００や車両の変速機（図示省略）の制御プログラムと制御に必要なデータ等が書き込まれたＲＯＭ３２と、入力信号の値や演算結果等を記憶するワークメモリ等として使用されるＲＡＭ３３と、入力回路３５、該入力回路３５を介してＡ／Ｄ変換された入力信号、後述する駆動回路や出力回路へ信号を出力する入出力ポート３４と、を有している。

ＣＰＵ３１は、ＲＯＭ３２に記憶されたプログラムやデータに基づいて前記入力信号を入出力ポート３４より読み込む。さらに、演算処理の結果、出力指令信号を、入出力ポート３４を介して点火出力回路３６、燃料噴射弁駆動回路３７、ＩＳＣバルブ駆動回路３８へ与える。また、図示しないが、前記各種のセンサや出力回路の故障を判定し、異常と判定された場合には、警告灯を点灯させる制御も行う。

本実施形態の内燃機関は、燃焼後の排気ガスを、三元触媒コンバータ１７の上流部で空燃比センサ２５で検出し、該空燃比センサ２５は排気ガスの酸素濃度に応じた信号を出力するようになっており、制御装置（ＥＣＵ）３０は、空燃比センサ２５によって検出した排気ガス中の酸素濃度に基づいて、目標空燃比となるように燃料噴射量をフィードバックして制御する空燃比フィードバック制御手段を備えると共に、経時劣化や内燃機関の機差ばらつき（部品ばらつき）があっても目標空燃比への収束性を早めるような空燃比学習制御が行える空燃比学習制御手段を備えている。

しかし、空燃比学習制御を行うには、空燃比フィードバック制御中における特定の条件下で運転する必要があり、更に、図７に示すように、Ａ１からＡ２５の領域に細分化された空燃比学習マップ全域を均等に学習する必要がある。このため、十分な空燃比学習を得るためには、ある程度の時間が必要である。

本実施形態の内燃機関の制御装置は、機差ばらつきによる空燃比ずれの補償分を、空燃比学習マップの広域へ急速に反映させるべく制御を行うものである。

図３は、本実施形態の制御装置の空燃比フィードバック制御手段４０と空燃比学習制御手段５０と、図２のＲＡＭ３３のバックアップ領域に割付けている空燃比学習値格納マップ６０と、の制御ブロック図を示したものである。

図３において、空燃比フィードバック制御手段４０は、Ｏ_２センサの活性後の内燃機関の出力に基づき運転状態に応じて算出された燃料噴射量をベースに空燃比フィードバック制御によりＰＩ補正を行ってフィードバック制御量ＦＦＢを決定して、燃料噴射量を理論空燃比近傍となるように調整するものである。また、空燃比学習値格納マップ６０は、空燃比学習値を格納して置く部所であり、運転状態を内燃機関の回転数と吸入管圧力に基づいて２５の領域に分割した空燃比学習マップの当該領域（例えば、図７のＡ７領域）に格納するものである。

空燃比学習制御手段５０は、所定運転領域空燃比学習制御手段５１、空燃比ずれ補正値算出手段５２、空燃比学習マップ補正係数算出手段５３、空燃比学習マップ修正値算出手段５４、空燃比学習マップ更新判定手段５５、及び、空燃比学習マップ更新手段５６を備えている。

所定運転領域の空燃比学習制御手段５１は、空燃比フィードバック制御中で、かつ所定の運転条件の成立時に、図７に示した空燃比学習マップ６０内の該当する領域を、リッチまたはリーン側に学習値ＦＬＲＮを更新するものである。

空燃比ずれ補正値算出手段５２は、フィードバック制御量平均値ＦＦＢと空燃比学習値格納マップ６０の学習値ＦＬＲＮを基に、次の式（１）から理論空燃比に対する空燃比ずれＦＬＤＭＤを算出するものである。

[数１]
ＦＬＤＭＤ＝ＦＦＢ＋ＦＬＲＮ ………（１）

空燃比学習マップ補正係数算出手段５３は、検出した空燃比ずれＦＬＤＭＤに基づき図５に示すようなデータから空燃比学習マップ修正値を算出するための補正係数ＦＬＫを求める。

空燃比学習マップ修正値算出手段５４は、次の（２）式から空燃比学習マップ修正値ＦＬＲＮＩＮＩを算出するものである。

[数２]
ＦＬＲＮＩＮＩ＝ＦＬＤＭＤ × ＦＬＫ ………（２）

また、図６は、前記の補正係数ＦＬＫや（２）式を使わずに、空燃比ずれＦＬＤＭＤから直接に空燃比学習マップ修正値ＦＬＲＮＩＮＩを算出する例である。図中破線で示したＡは、空燃比ずれＦＬＤＭＤと空燃比学習マップ修正値ＦＬＲＮＩＮＩを等しくした例、図中実線で示したＢは、Ａを変形した例である。なお、データ設定値は、図５や図６の記載値に限定されるものではない。

空燃比学習マップ更新判定手段５５は、図７の空燃比学習マップの各領域（Ａ１からＡ２５）に格納されている学習値ＦＬＲＮを空燃比学習マップ修正値ＦＬＲＮＩＮＩに書き換えるか否かを判定するものである。この判定は、例えば、現在の運転領域がＡ７領域であった場合は、Ａ７領域を除く空燃比学習マップＡ１からＡ２５領域について判定する。書き換えの判定条件としては、空燃比学習マップ修正値ＦＬＲＮＩＮＩと各領域の学習値ＦＬＲＮを比較し、その大小関係で判断する。

空燃比学習マップ更新手段５６は、学習値の書き換えを行うものである。例えば、機差ばらつきにより空燃比がリッチ側にずれて空燃比ずれＦＬＤＭＤが−１１％、空燃比学習マップ修正値ＦＬＲＮＩＮＩが−８％、Ａ４領域の学習値ＦＬＲＮが−３％の場合は、空燃比学習マップ修正値ＦＬＲＮＩＮＩに対しＦＬＲＮが大きいので学習値を−８％に書き換える。すなわち、空燃比学習マップの学習値ＦＬＲＮを更新可能とするのは、空燃比マップ修正値ＦＬＲＮＩＮＩがゼロより小さくて空燃比学習マップの学習値ＦＬＲＮが空燃比マップ修正値よりも大きい場合に更新可能とすることである。また、空燃比学習マップ修正値ＦＬＲＮＩＮＩがゼロより大きくて空燃比学習マップの学習値ＦＬＲＮが空燃比マップ修正値ＦＬＲＮＩＮＩよりも小さい場合にも、更新可能である。

一方、Ａ９領域の学習値ＦＬＲＮが−１０％の場合では、空燃比学習マップ修正値ＦＬＲＮＩＮＩよりも空燃比ずれＦＬＤＭＤに近いので、学習値を更新する必要がないため書き換えは行わない。すなわち、前記空燃比学習マップの学習値ＦＬＲＮを空燃比学習マップ修正値ＦＬＲＮＩＮＩに更新するのは、空燃比ずれＦＬＤＭＤ（空燃比ずれ補正値）が所定範囲外にあるときに実行するものである。このような判定を運転状態に該当する領域以外（例えば図７のＡ７領域以外）の全領域で実施することで、空燃比学習マップを更新する。

なお、運転領域に該当する領域（例えば図７のＡ７領域）は、この書き換えを実施させない。それは通常の空燃比学習制御にて適時更新中であること、逆に書き換えを実行すると、その直後に学習値が急変して一時的な空燃比ずれが発生するためである。

図８は、本実施形態の内燃機関の制御装置の空燃比学習マップの学習値を一回で全面書き換えを行う広域学習制御のタイミング図を示したものである。広域学習運転条件とは、空燃比学習マップ全領域の更新を行うため条件で、車速、内燃機関回転数、吸入管圧力、内燃機関水温などの運転状態と空燃比フィードバック制御中かキャニスタパージ制御が停止中か等の条件を総じた条件である。

広域学習条件は、空燃比学習マップの書き換えタイミングを示すもので、広域学習運転条件成立中の経過時間で判定する。図８において、経過時間ｔ１は、広域学習運転条件成立後の経過時間、経過時間ｔ２は、広域学習成立後の経過時間であり、それぞれ所定時間データＫｔ１、Ｋｔ２で制限する。Ｋｔ１は空燃比フィードバック制御ＦＦＢが目標の理論空燃比に到達するまでに必要な時間、Ｋｔ２は空燃比学習値ＦＬＲＮが安定するまでの時間である。経験フラグは、空燃比学習マップ全域の学習が完了したかどうかの情報で、未完了なら０、完了なら１をセットする。学習マップ非当該領域とは、広域学習運転条件成立中の学習マップ位置を、図７のＡ７領域（当該領域）とした場合におけるＡ７領域以外の全領域のことである。そして広域学習条件が成立した直後に、非当該領域の学習値を空燃比学習マップ修正値ＫＦＬＲＮＩＮＩに書き換えることで、非当該領域（Ａ７領域以外）の学習が完了する。便宜上、書き換え前を未反映、書き換え後を反映で表現している。

そして、経過時間ｔ２が所定時間Ｋｔ２に到達した時点で当該領域（図７のＡ７領域）の学習が完了する。これによって空燃比学習マップ全領域が学習完了するので、経験フラグを１にセットする。

図９は、図８の制御タイミング図に対して経過時間ｔ２が所定時間Ｋｔ２の到達前に広域学習運転条件が不成立になった場合の制御タイミング図である。

空燃比ずれを正確に検出するためには、内燃機関の運転状態が最も安定している状態が良く、一定速度での長時間走行中が最適である。広域学習運転条件は、最適な状態で正確な空燃比学習を行えるように比較的一定速で走行している状態を設定するが、実際の走行では信号や交差点などの交通事情があるために一定速度で長時間走行できる機会は少なく、経過時間ｔ２が所定時間データＫｔ２まで持続できる可能性は低い。そこで広域学習条件が成立後であれば、所定時間Ｋｔ２到達前に広域学習運転条件が不成立になっても経験フラグを１にセットする事を可能とする。これは広域学習条件成立時に非当該領域の空燃比学習マップが更新されていること、当該領域（図７のＡ７領域）の学習値は当該領域で検出した空燃比ずれＦＬＤＭＤと一致するまで学習していく予定だったので、当該領域の学習値に空燃比ずれＦＬＤＭＤを書き込んでも問題はない。これにより所定時間Ｋｔ２到達前であっても空燃比学習マップ全領域の学習を完了する事が可能となる。なお、広域学習条件が成立する前に広域学習運転条件が不成立となった場合は、非当該領域の空燃比学習マップが未更新なので経験フラグは１にセットしない。

図１０は、図８の実測した空燃比学習マップ更新時のタイミング図を示している。この図１０は、空燃比学習マップが全域未学習のときに空燃比が１５％リッチ側にずれた場合である。広域学習運転条件は、吸気管圧力や車速ＶＳＰなどの入力信号情報から一定速と判定した時点で成立となる。このとき空燃比学習マップにおける当該領域は図７のＡ７領域にあたる。

空燃比フィードバック制御量ＦＦＢは、理論空燃比に対する空燃比リッチずれを吸収すべく−１５％に向かって更新していく。広域学習運転状態が成立後ｔ０秒経過するまでは、空燃比フィードバック制御量が過渡的に変化し、かつ空燃比学習値ＦＬＲＮが未更新であることから、空燃比ずれＦＬＤＭＤが収束していない。このｔ０秒以内に広域学習条件を成立させるような所定時間データＫｔ１を設定すると誤学習になるので、所定時間Ｋｔ１はｔ０よりも長い時間の設定が必要である。またｔ０秒後からはＡ７領域の空燃比学習値ＦＬＲＮが通常の空燃比学習制御によりマイナス方向（目標−１５％）に向かって学習を開始する。広域学習運転条件成立からＫｔ１秒経過後に広域学習条件が成立となった時、非当該領域（Ａ７領域以外）の学習値ＦＬＲＮは、空燃比フィードバック制御量ＦＦＢの平均値（−１５％）と図５のデータ設定値（０．７）から前述の（１）式で算出された空燃比学習マップ修正値ＦＬＲＮＩＮＩ（−１０．５％）に更新される。一方の当該領域における学習値ＦＬＲＮは−７％に更新されている。そして広域学習条件成立後の経過時間ｔ２が所定時間Ｋｔ２へ到達する前に当該領域（Ａ７領域）の学習値ＦＬＲＮは−１５％に到達している。したがって所定時間Ｋｔ２に到達した時点では、空燃比学習マップ全域の学習が完了しているので、広域学習条件を不成立とする。よって、この後に運転状態が変化して当該学習領域がＡ７以外に移行しても、目標の−１５％に対して−１０．５％にオフセットした状態から制御できる。この効果を図４の排気ガスＣＯ排出量に換算すると、１５％リッチシフト点でのＣＯ排出量が０．３０（ｇ／ｋｍ）に対し、−１０．５％オフセットした４．５％のＣＯ排出量０．１３（ｇ／ｋｍ）となり、約５７％の低減となる。

図１１と図１２は、本実施形態の制御フロ−チャートを示したものであり、図１２は図１１の制御フローチャートの後半制御部分である。本実施形態の制御装置の広域学習制御は、通常の空燃比学習制御における初期学習として位置付けており、この広域学習制御プログラムは、８０ｍｓ周期で実行する。

ステップ１０１では、空燃比学習制御の基本である空燃比フィードバック制御を実施中であるか否かを判断し、未実施なら終了し、実施中なら次ステップ１０２へ進む。ステップ１０２では、広域学習制御の前提である通常の空燃比学習制御が実施中であるか否かを判断し、未実施なら終了し、実施中なら次ステップ１０３へ進む。通常の空燃比学習制御が実施中であれば、ステップ１０３にて運転状態に応じた空燃比学習マップの当該領域（例えば図７のＡ７領域のみ）の学習値を更新する。

ステップ１０４では、広域学習制御が終了したか否かを判定する。具体的には前述した経験フラグが１か０かで判定する。広域学習制御は、前述したように空燃比学習制御の初期学習であり、かつ機差ばらつきによる空燃比ずれを学習する事が目的なので、１回実施できれば良いことから経験フラグが０の時に実施して次ステップ１０５へ進み、経験フラグが１であれば広域学習制御は実行しない。

ステップ１０５では、広域学習制御が実行予定か実行中であるので、前述の経過時間ｔ２が所定時間データＫｔ２まで継続したかを判断し、継続した場合は本処理を終了し、次ステップに進む。ステップ１０６では経験フラグを１にセットするかを判断するため経過時間ｔ２が所定時間データＫｔ２に到達した瞬間かを判断する。到達した瞬間であれば、ステップ１２０へ分岐して経験フラグを１にセットし、未到達であればステップ１０７へ進む。

このステップ１０７では、前述の広域学習制御運転状態の成立状態を判定する。この広域学習制御運転状態は、図８と図９で説明したように、広域学習制御条件が成立前か成立後かで処理が異なり、不成立の場合はステップ１１８へ進み、成立の場合はステップ１０８に進む。広域学習制御運転状態が成立した場合はステップ１０８にて成立後の経過時間ｔ１を判定し、所定時間Ｋｔ１経過後ならステップ１０９にて経過時間ｔ２のカウントアップを行い、経過前なら次ステップに進む。

ステップ１１０では、経過時間ｔ１が所定時間データＫｔ１に到達した瞬間かを判断する。到達していない場合はステップ１１１にて経過時間ｔ１のカウントアップを行い、到達した瞬間であれば、空燃比学習マップの非当該領域の書き換え処理を行うために次ステップ１１２へ進む。ステップ１１２は、図３の空燃比ずれ補正値算出手段５４と空燃比学習マップ補正係数算出手段５５と空燃比学習マップ修正係数算出手段５６の処理を行い、当該領域（図７のＡ７領域）における空燃比ずれＦＬＤＭＤ、補正係数ＦＬＫ、空燃比学習マップ修正値ＦＬＲＮＩＮＩを算出する。

そして、ステップ１１３とステップ１１４では、図３の空燃比学習マップ更新判定手段５７の処理を行う。ステップ１１３で空燃比学習マップの非当該領域（Ａ７領域以外）を１領域づつ順に選択し、ステップ１１４で空燃比学習マップに格納されている学習値ＦＬＲＮと空燃比学習マップ修正値ＦＬＲＮＩＮＩを比較し、学習値ＦＬＲＮの書き換え可否を判断する。書き換え可能であれば、ステップ１１５にて図３の空燃比学習マップ更新処理を行って空燃比学習マップ修正値ＦＬＲＮＩＮＩに書き換える。一方、書き換え不要であればステップ１１５をジャンプする。そしてステップ１１６では、空燃比学習マップの非当該領域全てにおいて学習マップ書き換え処理を完了したかを判定する。ここで未完了であればステップ１１３に戻り、完了するまでループ処理する。完了すればステップ１１７にて非当該領域の学習マップ更新完了となる。この時点ではまだ当該領域の学習が完了していないので、経験フラグを１にセットしない。

ここで、ステップ１０７にて広域学習運転条件が不成立となった場合はステップ１１８に分岐する。ステップ１１８では、ステップ１１７の非当該領域の学習マップ更新完了有無を判定する。もし未完了であれば、広域学習制御を最初からやり直すが、完了していれば図９で説明したように経過時間ｔ２が所定時間データＫｔ２に到達前に運転状態が不成立になった場合と判定し、経験フラグを１にセットする処理に移行する。ステップ１１９では、空燃比学習マップの当該領域の学習値ＦＬＲＮを空燃比ずれＦＬＤＭＤに書き換える。その後ステップ１２０にて経験フラグを１にセットする。そしてステップ１２１にて広域学習制御を全処理が終了する。

本発明の一実施形態の内燃機関の制御装置の内燃機関システムの全体構成図。図１の内燃機関の制御装置（ＥＣＵ）の内部構成図。図１の内燃機関の制御装置の制御ブロック図。内燃機関の空燃比偏差とＣＯ排出量の関係図。内燃機関の制御装置の空燃比学習マップ修正値算出用の補正係数と空燃比ずれとの関係図。内燃機関の制御装置の他の空燃比学習マップ修正値算出用の補正係数と空燃比ずれとの関係図。空燃比学習マップの一実施例。図１の内燃機関の制御装置の空燃比学習マップ更新時のタイムチャート。図１の内燃機関の制御装置の他の空燃比学習マップ更新時のタイムチャート。図１の内燃機関の制御装置の空燃比学習マップ更新時の制御動作図。図１の内燃機関の制御装置の制御フローチャート（前段）。図１の内燃機関の制御装置の制御フローチャート（後段）。

符号の説明

１…内燃機関の気筒（シリンダ）、９…圧力センサ、１２…インジェクタ、１７…三元触媒、２５…Ｏ_２センサ、３０…ＥＣＵ（制御装置）、４０…空燃比フィードバック制御手段、５０…空燃比学習制御手段、５１…所定運転領域空燃比学習制御手段、５２…空燃比ずれ補正値算出手段、５３…空燃比学習マップ補正係数算出手段、５４…空燃比学習マップ修正値算出手段、５５…空燃比学習マップ更新判定手段、５６…空燃比学習マップ更新手段、６０…空燃比学習値格納マップ

Claims

検出した空燃比に基づき燃料の噴射量を調整して空燃比のフィードバック制御をする手段と、空燃比を学習制御する手段と、内燃機関の運転状態に基づき複数領域に区分された空燃比学習マップと、を備えた内燃機関の制御装置であって、
前記空燃比学習制御手段は、前記内燃機関の運転状態が所定の運転状態にある時、前記空燃比フィードバック制御手段のフィードバック制御値と前記所定の運転状態の領域の前記空燃比学習マップの空燃比学習値とを加算した空燃比ずれ補正値を算出し、該空燃比ずれ補正値に基づいて空燃比学習マップ修正値を算出し、前記空燃比学習マップの他の各領域に格納されている前記空燃比学習値を前記空燃比学習マップ修正値に更新する場合において、
前記空燃比学習マップの各領域に格納されている学習値と前記空燃比マップ修正値の大小比較を前記他の各領域毎に行ない、その比較結果に基づいて空燃比学習マップの学習値の更新可否を前記他の各領域毎に判定し、更新可能と判定した領域の学習値を前記空燃比学習マップ修正値に更新することを特徴とする内燃機関の制御装置。
検出した空燃比に基づき燃料の噴射量を調整して空燃比のフィードバック制御をする手段と、空燃比を学習制御する手段と、内燃機関の運転状態に基づき複数領域に区分された空燃比学習マップと、を備えた内燃機関の制御装置であって、
前記空燃比学習制御手段は、前記内燃機関の運転状態が所定の運転状態にある時、前記空燃比フィードバック制御手段のフィードバック制御値と前記所定の運転状態の領域の前記空燃比学習マップの空燃比学習値とを加算した空燃比ずれ補正値を算出し、該空燃比ずれ補正値に基づいて空燃比学習マップ修正値を算出し、前記空燃比学習マップの他の各領域に格納されている前記空燃比学習値を前記空燃比学習マップ修正値に更新する場合において、
前記空燃比学習マップの学習値を前記空燃比学習マップ修正値に更新後に、前記所定の運転状態が成立から不成立に変化したときは、所定の運転状態が成立中にあった空燃比学習マップの当該領域の学習値を前記空燃比ずれ補正値に更新することを特徴とする内燃機関の制御装置。
前記空燃比学習マップ修正値は、前記空燃比ずれ補正値をパラメータとして予め設定したデータから算出、もしくは、該データから算出した空燃比補正係数と空燃比ずれ補正値を乗算して算出することを特徴とする請求項１又は２に記載の内燃機関の制御装置。
前記空燃比学習マップの学習値を更新可能とするのは、前記空燃比学習マップ修正値がゼロより大きくて空燃比学習マップの学習値が前記空燃比マップ修正値よりも小さい場合、もしくは、前記空燃比マップ修正値がゼロより小さくて空燃比学習マップの学習値が前記空燃比マップ修正値よりも大きい場合に更新可能とすることを特徴とする請求項１又は２に記載の内燃機関の制御装置。
前記所定の運転状態とは、車速が所定車速範囲内、内燃機関水温が所定温度以上又は暖機後、非燃料カット状態、及び、空燃比学習マップ内の所定領域の運転状態であることを特徴とする請求項１又は２に記載の内燃機関の制御装置。
前記空燃比学習マップの学習値を前記空燃比学習マップ修正値に更新するタイミングは、前記内燃機関の運転状態が所定の運転状態となってから所定時間経過したときであることを特徴とする請求項１又は２に記載の内燃機関の制御装置。
前記空燃比学習マップの学習値を前記空燃比学習マップ修正値に更新するのは、前記空燃比ずれ補正値が所定範囲外にあるときに実行することを特徴とする請求項１又は２に記載の内燃機関の制御装置。
前記空燃比学習マップ修正値に更新可能な空燃比学習マップの領域は、前記所定の運転状態にあるときの前記空燃比学習マップの当該領域以外とすることを特徴とする請求項１又は２に記載の内燃機関の制御装置。
前記空燃比学習マップの学習値を前記空燃比学習マップ修正値に更新する回数は、前記空燃比学習マップの学習値がリセット後一回とすることを特徴とする請求項１又は２に記載の内燃機関の制御装置。