JP4910904B2

JP4910904B2 - 内燃機関の空燃比制御装置

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Publication number: JP4910904B2
Application number: JP2007164732A
Authority: JP
Inventors: 徳久中川
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2007-06-22
Filing date: 2007-06-22
Publication date: 2012-04-04
Anticipated expiration: 2027-06-22
Also published as: JP2009002256A

Description

本発明は、内燃機関の空燃比制御装置に関する。

排気浄化触媒（以下「触媒」と略する。）の上流側にメイン空燃比センサを備え、触媒の下流側にサブ酸素センサを備えた装置が知られている。この装置では、空燃比フィードバック制御として、メイン空燃比センサの出力に基づくメインフィードバック制御（以下「メインＦ／Ｂ制御」という。）と、サブ酸素センサの出力に基づくサブフィードバック制御（以下「サブＦ／Ｂ制御」という。）とが実行される。

また、内燃機関の燃料カット（「Ｆ／Ｃ」ともいう。）から復帰した直後においては、触媒の酸素吸蔵量が飽和状態に達している場合が多い。触媒の浄化性能を回復させるために、燃料カットから復帰した際に、燃料噴射量を増量して空燃比を理論空燃比よりもリッチ側にする制御（以下「リッチ制御」という。）が実行されている。
かかるリッチ制御の実行時に、メインＦ／Ｂ制御又はサブＦ／Ｂ制御によるフィードバック補正量（以下「Ｆ／Ｂ補正量」という。）の算出と、そのＦ／Ｂ補正量の学習とを禁止する装置が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。この装置によれば、リッチ制御時のＦ／Ｂ補正量の誤学習を防止することができる。

特開２００５−６１３５６号公報特開２００５−１０５８３４号公報

上記特許文献１の装置によれば、Ｆ／Ｂ補正量の学習を実施する機会が減少してしまう可能性がある。特に、内燃機関始動後に燃料カットが頻繁に実行される場合には、Ｆ／Ｂ補正量の学習が一度も完了しないまま、継続して内燃機関の運転が行われる事態が生じ、空燃比制御性が低下する可能性がある。

そこで、Ｆ／Ｂ補正量の学習が未完了である場合には、燃料カットの実行条件を満たしたとしても燃料カットの実行を制限し、Ｆ／Ｂ補正量の学習の更新を継続する方法が考えられる。かかる方法によれば、Ｆ／Ｂ補正量の学習が一旦完了すれば、その後の燃料カットの実行を許容すると共に、Ｆ／Ｂ補正量の学習の更新を制限することにより、燃料カットが必要以上に制限されることがないため、燃費の悪化を防止することができる。

しかしながら、かかる方法を用いたとしても、Ｆ／Ｂ補正量の学習が誤学習状態で完了した場合には、学習の更新が制限されることによって、誤学習の状態が長く続くことになる。その結果、空燃比制御性が低下してしまい、排気エミッション特性やドライバビリティの悪化を招来する可能性がある。

本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、Ｆ／Ｂ再学習を最適なタイミングで行うことで、エミッション及びドライバビリティの悪化を抑制することが可能な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。

第１の発明は、上記の目的を達成するため、内燃機関の空燃比制御装置であって、
内燃機関の排気通路に設けられた触媒と、
前記触媒の上流と下流の少なくとも一方に設けられた排気ガスセンサと、
前記排気ガスセンサの出力に基づいて、空燃比を目標空燃比とするフィードバック制御を実行するフィードバック手段と、
前記フィードバック制御の制御中心を学習する学習手段と、
前記学習手段による学習の完了もしくは未完了を判定する判定手段と、
前記判定手段により学習未完了判定がなされた場合に、前記内燃機関の燃料カットを制限すると共に、前記学習の更新を促進する燃料カット制限手段と、
前記判定手段により学習完了判定がなされた場合に、前記学習の更新を制限すると共に、前記燃料カットを促進する学習制限手段と、
前記学習制限手段により学習の更新が制限されている場合に、前記フィードバック制御の補正量が所定範囲内に収まらないときは、前記学習完了判定を解除する学習完了判定解除手段とを備えたことを特徴とする。

また、第２の発明は、第１の発明において、
前記フィードバック手段は、触媒上流に設けられたメイン排気ガスセンサの出力に基づいて、該触媒上流の空燃比を目標空燃比とするメインフィードバック制御を実行するメインフィードバック手段と、触媒下流に設けられたサブ排気ガスセンサの出力に基づいて、該触媒下流の空燃比を目標空燃比とするためのサブフィードバック制御を実行するサブフィードバック手段とを有し、
前記学習完了判定解除手段は、前記メインフィードバック制御もしくは前記サブフィードバック制御の補正量が所定範囲内に収まらないときに、前記学習完了判定を解除することを特徴とする。

また、第３の発明は、内燃機関の空燃比制御装置であって、
内燃機関の排気通路に設けられた触媒と、
触媒の上流と下流の少なくとも一方に設けられた排気ガスセンサと、
前記排気ガスセンサの出力に基づいて、空燃比を目標空燃比とするためのフィードバック制御を実行するフィードバック手段と、
前記フィードバック制御の制御中心を学習する学習手段と、
前記学習手段による学習の完了もしくは未完了を判定する判定手段と、
前記判定手段により学習未完了判定がなされた場合に、前記内燃機関の燃料カットを制限すると共に、前記学習の更新を促進する燃料カット制限手段と、
前記判定手段により学習完了判定がなされた場合に、前記学習の更新を制限すると共に、前記燃料カットを促進する学習制限手段と、
前記学習完了判定がなされた後に、前記学習に対する要求値である学習要求値の変化を取得する学習要求値変化取得手段と、
前記学習制限手段により学習の更新が制限されている場合に、前記学習要求値変化取得手段により学習要求値の変化が取得されたときは、前記学習完了判定を解除する学習完了判定解除手段とを備えたことを特徴とする。

また、第４の発明は、第３の発明において、
前記学習要求値変化取得手段は、燃料性状値もしくは空気密度に基づいて、前記学習要求値の変化を取得することを特徴とする。

第１の発明では、学習完了判定がなされた場合に、学習手段による学習の更新が制限されると共に、燃料カットが促進される。これにより、燃料カットが必要以上に制限されないため、燃費の悪化を防止することができる。さらに、学習の更新が制限されている場合に、フィードバック制御の補正量が所定範囲内に収まらないときは、学習完了判定が解除される。これにより、学習未完了判定がなされた状態となり、学習の更新が促進される。すなわち、学習手段による再学習が実行されるため、誤学習の状態で継続して運転が実行されることがなくなる。従って、第１の発明によれば、フィードバック制御の制御中心の再学習を最適なタイミングで行うことで、エミッション及びドライバビリティの悪化を抑制することが可能となる。

第２の発明では、メインフィードバック制御もしくはサブフィードバック制御の補正量が所定範囲内に収まらないときに、学習完了判定が解除される。これにより、フィードバック制御の制御中心の再学習を最適なタイミングで行うことができる。

第３の発明では、学習完了判定がなされた場合に、学習手段による学習の更新が制限されると共に、燃料カットが促進される。これにより、燃料カットが必要以上に制限されないため、燃費の悪化を防止することができる。さらに、学習の更新が制限されている場合に、学習要求値の変化が取得されたときは、学習完了判定が解除される。これにより、学習未完了判定がなされた状態となり、学習の更新が促進される。すなわち、学習手段による再学習が実行されるため、最新の学習要求値に対応していない学習状態で継続して運転が実行されることがなくなる。従って、第３の発明によれば、フィードバック制御の制御中心の再学習を最適なタイミングで行うことで、エミッション及びドライバビリティの悪化を抑制することが可能となる。

第４の発明では、燃料性状値もしくは空気密度に基づいて、学習完了判定がなされた後の学習要求値の変化が取得される。よって、燃料性状値もしくは空気密度の変化に基づいて、学習手段による再学習の必要性を判断することができる。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。尚、各図において共通する要素には、同一の符号を付して重複する説明を省略する。

実施の形態１．
［システム構成の説明］
図１は、本発明の実施の形態１によるシステムの構成を説明するための図である。図１に示すシステムは、内燃機関１としてのエンジンを備えている。エンジン１は、複数の気筒２を有している。図１には、複数気筒のうちの１気筒のみを示している。

エンジン１は、内部にピストン４を有するシリンダブロック６を備えている。ピストン４は、クランク機構を介してクランク軸８と接続されている。クランク軸８の近傍には、クランク軸８の回転角度（クランク角CA）を検出するクランク角センサ１０が設けられている。

シリンダブロック６の上部にはシリンダヘッド１２が組み付けられている。ピストン４上面からシリンダヘッド１２までの空間は燃焼室１４を形成している。シリンダヘッド１２には、燃焼室１４内の混合気に点火する点火プラグ１６が設けられている。

シリンダヘッド１２は、燃焼室１４と連通する吸気ポート１８を備えている。吸気ポート１８と燃焼室１４との接続部には吸気バルブ２０が設けられている。吸気バルブ２０には、吸気バルブ２０の開弁特性を変更可能な機械式もしくは油圧式の可変動弁機構２２に接続されている。吸気ポート１８には、吸気通路２４が接続されている。吸気ポート１８近傍の吸気通路２４には、該近傍に燃料を噴射するインジェクタ２６が設けられている。インジェクタ２６の上流にはサージタンク２８が設けられている。

サージタンク２８の上流にはスロットルバルブ３０が設けられている。スロットルバルブ３０は、スロットルモータ３２により駆動される電子制御式のバルブである。スロットルバルブ３０は、アクセル開度センサ３６により検出されるアクセル開度AA等に基づいて駆動されるものである。スロットルバルブ３０の近傍には、スロットル開度TAを検出するスロットル開度センサ３４が設けられている。スロットルバルブ３０の上流には、エアフロメータ４０が設けられている。エアフロメータ４０は吸入空気量Gaを検出するように構成されている。

また、シリンダヘッド１２は、燃焼室１４と連通する排気ポート４２を備えている。排気ポート４２と燃焼室１４との接続部には排気バルブ４４が設けられている。排気バルブ４４には、排気バルブ４４の開弁特性を変更可能な機械式もしくは油圧式の可変動弁機構４６に接続されている。排気ポート４４には排気通路４８が接続されている。排気通路４８には、排気ガスを浄化する触媒５０が設けられている。

触媒５０の上流には、排気空燃比に対してリニアな出力を発するメイン空燃比センサ（以下「空燃比センサ」という。）５２が設けられている。触媒５０の下流には、排気空燃比が理論空燃比よりもリッチ側であるかリーン側であるかに応じて、出力を急変させるサブ酸素センサ（以下「酸素センサ」という。）５４が設けられている。

また、図１に示すシステムは、制御装置としてのＥＣＵ（Electronic Control Unit）６０を備えている。ＥＣＵ６０の出力側には、点火プラグ１６、可変動弁機構２２，４６、インジェクタ２６、スロットルモータ３２等が接続されている。ＥＣＵ６０の入力側には、クランク角センサ１０、スロットル開度センサ３４、アクセル開度センサ３６、エアフロメータ４０、空燃比センサ５２、酸素センサ５４等のほか、燃料性状値を検出する燃料性状センサ５６が接続されている。ＥＣＵ６０は、各センサの出力に基づいて、各アクチュエータを駆動させることで、エンジン全体の制御を実行する。

また、ＥＣＵ６０は、クランク角CAに基づいて、エンジン回転数NEを算出する。また、ＥＣＵ６０は、アクセル開度AAやスロットル開度TA等に基づいて、エンジン負荷KLを算出する。
また、ＥＣＵ６０は、例えば、アクセル開度AAがゼロであり、エンジン回転数NEが基準回転数よりも高い場合に、インジェクタ２６からの燃料噴射を停止する燃料カット（Ｆ／Ｃ）を実行する。

［実施の形態１の特徴］
上記システムでは、ＥＣＵ６０により、空燃比を目標空燃比とするための空燃比フィードバック制御が実行される。
図２は、空燃比フィードバック制御を説明するためのブロック図である。
ＥＣＵ６０は、メインＦ／Ｂ手段６２と、サブＦ／Ｂ手段６４とを有する。メインＦ／Ｂ手段６２は、空燃比センサ５２の出力に基づいて、触媒５０上流の空燃比を目標空燃比とするメインＦ／Ｂ制御を実行する。さらに、メインＦ／Ｂ手段６２は、メインＦ／Ｂ制御により算出されたメインＦ／Ｂ補正量の平均値（すなわち、メインＦ／Ｂ制御の制御中心）を、メインＦ／Ｂ学習値として記憶する。

サブＦ／Ｂ手段６４は、酸素センサ５４の出力に基づいて、触媒５０下流の空燃比を目標空燃比とするサブＦ／Ｂ制御を実行する。具体的には、酸素センサ５４出力を目標空燃比に対応する目標電圧とするためのサブＦ／Ｂ制御を実行する。さらに、サブＦ／Ｂ手段６４は、サブＦ／Ｂ制御により算出されたサブＦ／Ｂ補正量の平均値（すなわち、サブＦ／Ｂ制御の制御中心）を、サブＦ／Ｂ学習値として記憶する。

ＥＣＵ６０は、詳細は後述するが、サブＦ／Ｂ学習値が収束するまで、サブＦ／Ｂ学習値の更新処理を実行する。さらに、ＥＣＵ６０は、サブＦ／Ｂ学習値が収束した場合に、サブＦ／Ｂ学習の完了を完了履歴に記憶する。

また、ＥＣＵ６０は、エンジン負荷KLに基づいて、基本燃料噴射量を算出する。この基本燃料噴射量は、Ｆ／Ｂ補正量を乗算することによって補正される。Ｆ／Ｂ補正量は、例えば、メインＦ／Ｂ補正量とサブＦ／Ｂ補正量とを加算することにより得られる。補正された燃料噴射量の分だけ、インジェクタ２６から燃料が噴射され、エンジン１の燃焼室１４内に供給される。このようにして、空燃比のフィードバック制御が行われる。

ところで、既述した特許文献１では、燃料カット復帰直後に実行されるリッチ制御時に、Ｆ／Ｂ補正量の学習が禁止される。その結果、Ｆ／Ｂ補正量が一度も完了しないまま、継続して内燃機関の運転が実行される事態が生じ得る。

かかる事態を防止すべく、Ｆ／Ｂ補正量の学習が未完了である場合には、燃料カット並びにその回復後のリッチ制御を制限することで、Ｆ／Ｂ補正量の学習の完了を優先させる方法が考えられる。この方法によれば、Ｆ／Ｂ補正量の学習が一旦完了した後は、Ｆ／Ｂ学習値の更新を制限することで、燃料カット並びにその回復後のリッチ制御が優先して実行される。これにより、燃料カットの実行が必要以上に制限されることがないため、燃費の悪化を防止することができる。

しかしながら、Ｆ／Ｂ補正量の学習が誤学習状態で完了された場合に、上記のようにＦ／Ｂ学習値の更新が制限されると、誤学習されたＦ／Ｂ学習値での運転状態が長く続くことになる。その結果、空燃比制御性が低下してしまい、排気エミッション特性やドライバビリティの悪化を招来する可能性がある。

そこで、本実施の形態１では、サブＦ／Ｂ学習が完了した後に、サブＦ／Ｂ補正量が所定範囲を超えた場合には、サブＦ／Ｂ学習値が誤学習によるものであると判断し、サブＦ／Ｂ学習値を再学習するようにする。

［実施の形態１における具体的処理］
図３は、本実施の形態１において、ＥＣＵ６０が実行するルーチンを示すフローチャートである。本ルーチンは、所定間隔毎に起動されるものである。

図３に示すルーチンによれば、先ず、サブＦ／Ｂ学習の完了履歴の記憶値を読み込む（ステップ１００）。次に、サブＦ／Ｂ学習が未完了であるか否かを判別する（ステップ１０２）。このステップ１０２でサブＦ／Ｂ学習が未完了であると判別された場合、すなわち、完了履歴にサブＦ／Ｂ学習完了の記憶が無い場合には、燃料カットの実行を制限する（ステップ１０４）。このステップ１０４において、ＥＣＴ（Electric Controlled Transmission）のロックアップを制限することもできる。これにより、燃料カットよりも、サブＦ／Ｂ学習の更新が優先されることとなる。

次に、サブＦ／Ｂ学習の更新処理を実行する（ステップ１０６）。このステップ１０６では、サブＦ／Ｂ学習値が更新される。その後、更新されたサブＦ／Ｂ学習値が収束したか否かを判別する（ステップ１０８）。このステップ１０８では、ステップ１０６で更新されたサブＦ／Ｂ学習値と、更新前の（前回更新された）サブＦ／Ｂ学習値との差が基準値以下である場合に、サブＦ／Ｂ学習値が収束したと判別される。上記ステップ１０８でサブＦ／Ｂ学習値が収束していないと判別された場合には、本ルーチンを一旦終了する。

一方、上記ステップ１０８でサブＦ／Ｂ学習値が収束したと判別された場合には、サブＦ／Ｂ学習の完了を完了履歴に記憶する（ステップ１１０）。その後、本ルーチンを一旦終了する。

その後、本ルーチンが再び起動されると、上記ステップ１０２でサブＦ／Ｂ学習が完了したと判別されるため、ステップ１１２の処理に移行する。ステップ１１２では、サブＦ／Ｂ学習が制限される。これにより、サブＦ／Ｂ学習の更新よりも、燃料カットが優先されることとなる。なお、サブＦ／Ｂ補正量の算出（更新）は継続して行われる。

次に、現在のサブＦ／Ｂ補正量を読み込む（ステップ１１４）。その後、上記ステップ１１４で読み込まれたサブＦ／Ｂ補正量が、所定範囲を超えているか否かを判別する（ステップ１１６）。このステップ１１６では、サブＦ／Ｂ補正量に基づいて、サブＦ／Ｂ学習値が誤学習によるものであるか否かが判断される。上記ステップ１１６でサブＦ／Ｂ補正量が所定範囲を超えていると判別された場合には、サブＦ／Ｂ学習値が誤学習によるものであると判断し、サブＦ／Ｂ学習の完了を解除する（ステップ１１８）。このステップ１１８では、サブＦ／Ｂ学習完了が完了履歴からクリアされる。これにより、以後本ルーチンが起動されると、ステップ１０２でＹＥＳ判別されるため、サブＦ／Ｂ学習値が更新されることとなる。すなわち、サブＦ／Ｂ学習値の再学習が行われることとなる。

以上説明したように、本実施の形態１では、サブＦ／Ｂ学習が未完了である場合には、燃料カットが制限され、サブＦ／Ｂ学習値の更新が優先して実行される。また、サブＦ／Ｂ学習が完了した場合には、サブＦ／Ｂ学習値の更新が制限され、燃料カットが促進される。これにより、燃料カットが必要以上に制限されないため、燃費の悪化を防止することができる。
さらに、本実施の形態１では、サブＦ／Ｂ学習値の更新が制限されている場合に、サブＦ／Ｂ補正量が所定範囲内に収まらないときは、サブＦ／Ｂ学習値が誤学習によるものであると判断され、サブＦ／Ｂ学習の完了が解除される。これにより、サブＦ／Ｂの再学習が実行されるため、サブＦ／Ｂ学習値が誤学習の状態で継続して運転が実行されることがなくなる。従って、サブＦ／Ｂ学習値の再学習を最適なタイミングで行うことができるため、エミッション及びドライバビリティの悪化を抑制することが可能となる。

尚、本実施の形態１においては、エンジン１が第１の発明における「内燃機関」に、排気通路４８が第１の発明における「空燃比センサ」に、空燃比センサ５２が第１の発明における「排気ガスセンサ」及び第２の発明における「メイン排気ガスセンサ」に、酸素センサ５４が第１の発明における「排気ガスセンサ」及び第２の発明における「サブ排気ガスセンサ」に、それぞれ相当する。また、本実施の形態１においては、メインＦ／Ｂ手段６２が第１の発明における「フィードバック手段」及び第２の発明における「メインフィードバック手段」に、サブＦ／Ｂ手段６４が第１の発明における「フィードバック手段」及び第２の発明における「サブフィードバック手段」に、それぞれ相当する。また、本実施の形態１においては、ＥＣＵ６０が、ステップ１０６の処理を実行することにより第１の発明における「学習手段」が、ステップ１０８，１１０の処理を実行することにより第１の発明における「判定手段」が、ステップ１０４の処理を実行することにより第１の発明における「燃料カット制限手段」が、ステップ１１２の処理を実行することにより第１の発明における「学習制限手段」が、ステップ１１６，１１８の処理を実行することにより第１及び第２の発明における「学習完了判定解除手段」が、それぞれ実現されている。

実施の形態２．
次に、図４及び図５を参照して、本発明の実施の形態２について説明する。
本実施の形態２のシステムは、図１に示すハードウェア構成を用いて、ＥＣＵ６０に、後述する図５に示すルーチンを実行させることにより実現することができる。

［実施の形態２の特徴］
上記実施の形態１では、サブＦ／Ｂ補正量が所定範囲を超えた場合に、サブＦ／Ｂ学習値が誤学習によるものであると判断し、サブＦ／Ｂ学習値の再学習を実行する。

ところで、サブＦ／Ｂ学習の更新が制限された場合でも、メインＦ／Ｂ学習の更新を実行することができる。また、図２に示すように、メインＦ／Ｂ補正量とサブＦ／Ｂ補正量との間には相補関係がある。このため、サブＦ／Ｂ学習値の更新が制限された場合には、メインＦ／Ｂ補正量及びメインＦ／Ｂ学習値が変化する。よって、サブＦ／Ｂ学習値が誤学習によるものである場合には、メインＦ／Ｂ学習値の変化が大きくなる。
また、メインＦ／Ｂ学習値は、サブＦ／Ｂ学習値とは異なり、運転領域毎に記憶される。本実施の形態２では、メインＦ／Ｂ学習値に基づいて、サブＦ／Ｂ学習値が誤学習によるものであるか否かを判断する。

図４は、サブＦ／Ｂ学習完了後におけるメインＦ／Ｂ学習値の変化を説明するための図である。
本実施の形態２では、サブＦ／Ｂ学習完了時に、図４において丸印で示すように、吸入空気量Gaで定められた運転領域Ga1〜Ga4に対応してメインＦ／Ｂ学習値KGを記憶する。サブＦ／Ｂ学習が完了すると、サブＦ／Ｂ学習値の更新が制限されるものの、メインＦ／Ｂ学習値の更新は継続して行われる。

図４における四角印は、サブＦ／Ｂ学習完了後のメインＦ／Ｂ学習値を表している。図４に示すように、運転領域Ga1において、サブＦ／Ｂ学習完了時からのメインＦ／Ｂ学習値の変化量が、基準値を超えている。かかる場合に、本実施の形態２では、サブＦ／Ｂ学習値が誤学習によるものであると判断し、サブＦ／Ｂ学習値の再学習を実行する。

［実施の形態２における具体的処理］
図５は、本実施の形態２において、ＥＣＵ６０が実行するルーチンを示すフローチャートである。
図５に示すルーチンによれば、図３に示すルーチンと同様に、ステップ１０２でサブＦ／Ｂ学習が未完了であると判別された場合には、燃料カットを制限し（ステップ１０４）、サブＦ／Ｂ学習の更新処理を実行する（ステップ１０６）。

さらに、図３に示すルーチンと同様に、ステップ１０８でサブＦ／Ｂ学習値が収束したと判別された場合には、サブＦ／Ｂ学習の完了を完了履歴に記憶する（ステップ１１０）。

その後、図３に示すルーチンとは異なり、サブＦ／Ｂ学習完了時のメインＦ／Ｂ学習値を、運転領域に応じて記憶する（ステップ１２０）。このステップ１２０では、図４に示す例のように、吸入空気量Gaにより規定された運転領域に応じて、メインＦ／Ｂ学習値KGが記憶される。そして、本ルーチンを一旦終了する。

その後、本ルーチンが再び起動されると、上記ステップ１０２でサブＦ／Ｂ学習が完了したと判別されるため、ステップ１１２の処理に移行する。このステップ１１２でサブＦ／Ｂ学習の更新処理が制限されると、燃料カットが優先されることとなる。

次に、現在のメインＦ／Ｂ学習値を読み込む（ステップ１２２）。そして、対応する運転領域のサブＦ／Ｂ学習完了時のメインＦ／Ｂ学習値を読み込む（ステップ１２４）。このステップ１２４では、上記ステップ１２０で記憶されたメインＦ／Ｂ学習値のうち、対応する運転領域のものが読み込まれる。その後、サブＦ／Ｂ学習完了時からのメインＦ／Ｂ学習値の変化量を算出する（ステップ１２６）。このステップ１２６では、上記ステップ１２２で読み込まれた現在のメインＦ／Ｂ学習値と、上記ステップ１２４で読み込まれたＦ／Ｂ学習完了時のメインＦ／Ｂ学習値との差分が算出される。

次に、上記ステップ１２６で算出されたメインＦ／Ｂ学習値の変化量が基準値以上であるか否かを判別する（ステップ１２８）。このステップ１２８では、メインＦ／Ｂ学習値の変化量に基づいて、サブＦ／Ｂ学習値が誤学習によるものであるか否かが判断される。上記ステップ１２８でメインＦ／Ｂ学習値の変化量が基準値よりも小さいと判別された場合には、サブＦ／Ｂ学習値が誤学習によるものではないと判断される。この場合、そのまま本ルーチンを終了する。

一方、上記ステップ１２８でメインＦ／Ｂ学習値の変化量が基準値以上であると判別された場合、すなわち、メインＦ／Ｂ学習値の変化量が所定範囲内に収まらない場合には、サブＦ／Ｂ学習値が誤学習によるものであると判断される。この場合、上記ステップ１１０で記憶されたサブＦ／Ｂ学習の完了が解除される（ステップ１１８）。このステップ１１８では、サブＦ／Ｂ学習完了履歴がクリアされる。これにより、以後本ルーチンが起動されると、ステップ１０２でＹＥＳ判別されるため、サブＦ／Ｂ学習値が更新されることとなる。すなわち、サブＦ／Ｂ学習値が再学習されることとなる。

以上説明したように、本実施の形態２では、サブＦ／Ｂ学習値の更新が制限されている場合に、メインＦ／Ｂ学習値の変化量が基準値以上であるときは、サブＦ／Ｂ学習値が誤学習によるものであると判断され、サブＦ／Ｂ学習の完了が解除される。これにより、サブＦ／Ｂの再学習が実行されるため、サブＦ／Ｂ学習値が誤学習の状態で継続して運転が実行されることがなくなる。従って、サブＦ／Ｂ学習値の再学習を最適なタイミングで行うことができるため、エミッション及びドライバビリティの悪化を抑制することが可能となる。
また、メインＦ／Ｂ学習値の記憶は運転領域毎に行われるため、このメインＦ／Ｂ学習値の変化量を基準とすることで、サブＦ／Ｂ学習値が誤学習によるものであるか否かを制度良く判断することができる。

尚、本実施の形態２においては、ＥＣＵ６０が、ステップ１２８，１１８の処理を実行することにより第２の発明における「学習完了判定解除手段」が実現されている。

実施の形態３．
次に、図６を参照して、本発明の実施の形態３について説明する。
本実施の形態３のシステムは、図１に示すハードウェア構成を用いて、ＥＣＵ６０に、後述する図６に示すルーチンを実行させることにより実現することができる。

［実施の形態３の特徴］
上記実施の形態１，２では、サブＦ／Ｂ学習値が誤学習によるものである場合に、サブＦ／Ｂ学習完了が解除され、サブＦ／Ｂ学習値の再学習が実行される。

ところで、例えば、給油等により燃料性状値が変化した場合には、サブＦ／Ｂ学習に対する要求値（以下「学習要求値」という。）が変化する。かかる場合に、燃料性状値の変化前に記憶されたサブＦ／Ｂ学習値を使用しつづけると、空燃比制御性が低下してしまい、排気エミッション特性やドライバビリティの悪化を招来する可能性がある。

そこで、本実施の形態３では、サブＦ／Ｂ学習完了後に燃料性状値が基準値以上変化した場合には、学習要求値が変化したものと判断し、サブＦ／Ｂ学習値の再学習を実行する。

［実施の形態３における具体的処理］
図６は、本実施の形態３において、ＥＣＵ６０が実行するルーチンを示すフローチャートである。
図６に示すルーチンによれば、図３に示すルーチンと同様に、ステップ１０２でサブＦ／Ｂ学習が未完了であると判別された場合には、燃料カットを制限し（ステップ１０４）、サブＦ／Ｂ学習値の更新処理を実行する（ステップ１０６）。

その後、図３に示すルーチンと同様に、ステップ１０８でサブＦ／Ｂ学習値が収束したと判別された場合には、サブＦ／Ｂ学習の完了を記憶する（ステップ１１０）。

次に、図３に示すルーチンとは異なり、サブＦ／Ｂ学習完了時の燃料性状値を記憶する（ステップ１３０）。そして、本ルーチンを一旦終了する。

その後に本ルーチンが再び起動されると、上記ステップ１０２でサブＦ／Ｂ学習が完了したと判別されるため、図３に示すルーチンと同様に、サブＦ／Ｂ学習の更新処理が制限される（ステップ１１２）。このステップ１１２の処理により、サブＦ／Ｂ学習よりも燃料カットが優先されることとなる。

次に、現在の燃料性状値を読み込む（ステップ１３２）。そして、サブＦ／Ｂ学習完了時の燃料性状値を読み込む（ステップ１３４）。このステップ１３４では、上記ステップ１３０で記憶された燃料性状値が読み込まれる。その後、サブＦ／Ｂ学習完了時からの燃料性状値の変化量を算出する（ステップ１３６）。このステップ１３６では、上記ステップ１３２で読み込まれた現在の燃料性状値と、上記ステップ１３４で読み込まれたサブＦ／Ｂ学習完了時の燃料性状値との差分が算出される。

次に、上記ステップ１３５で算出された燃料性状値の変化量が基準値以上であるか否かを判別する（ステップ１３８）。このステップ１３８では、燃料性状値の変化量に基づいて、サブＦ／Ｂ学習完了後に学習要求値が変化したか否かが判別される。上記ステップ１３８で燃料性状値の変化量が基準値よりも小さいと判別された場合には、サブＦ／Ｂ学習完了後も学習要求値が変化していないと判断される。この場合、そのまま本ルーチンを終了する。

一方、上記ステップ１３８で燃料性状値の変化量が基準値以上であると判別された場合には、サブＦ／Ｂ学習完了後に学習要求値が変化したと判断される。この場合、上記ステップ１１０で記憶されたサブＦ／Ｂ学習の完了が解除される（ステップ１１８）。これにより、以後本ルーチンが起動されると、ステップ１０２でＹＥＳ判別されるため、サブＦ／Ｂ学習値が更新されることとなる。すなわち、サブＦ／Ｂ学習値が再学習されることとなる。

ところで、本実施の形態３では、燃料性状値の変化量に基づいて、サブＦ／Ｂ学習完了後に学習要求値が変化したか否かが判別されているが、他の物理量の変化量に基づいて判別してもよい。例えば、標高により変化する空気密度の変化量に基づいて、学習要求値が変化したか否かを判別してもよい。

図７は、本実施の形態３の変形例において、ＥＣＵ６０が実行するルーチンを示すフローチャートである。
図７に示すルーチンによれば、図６に示すルーチンとは異なり、サブＦ／Ｂ学習完了時の空気密度推定値を記憶する（ステップ１４０）。ここで、空気密度推定値は、スロットル開度TAと、その開度TAにおける吸入空気量Gaとの関係で、予めマップに規定しておき、該マップをＥＣＵ６０内に格納しておく。このステップ１４０では、サブＦ／Ｂ学習完了時に該マップを参照することで求められた空気密度推定値が記憶される。
なお、空気密度の推定方法は、マップを参照する方法に限らず、計算により求める方法を用いることができる。

その後に本ルーチンが再び起動されると、上記ステップ１０２でサブＦ／Ｂ学習が完了したと判別されるため、図６に示すルーチンと同様に、サブＦ／Ｂ学習の更新処理が制限される（ステップ１１２）。このステップ１１２の処理により、サブＦ／Ｂ学習よりも燃料カットが優先されることとなる。

次に、現在の空気密度を推定する（ステップ１４２）。そして、上記ステップ１４０で記憶されたサブＦ／Ｂ学習完了時の空気密度推定値を読み込む（ステップ１４４）。その後、サブＦ／Ｂ学習完了時からの空気密度推定値の変化量を算出する（ステップ１４６）。このステップ１４６では、上記ステップ１４２で推定された空気密度推定値と、上記ステップ１４４で読み込まれたサブＦ／Ｂ学習完了時の空気密度推定値との差分が算出される。

次に、上記ステップ１４６で算出された空気密度推定値の変化量が基準値以上であるか否かを判別する（ステップ１４８）。このステップ１４８では、空気密度推定値の変化量に基づいて、サブＦ／Ｂ学習完了後に学習要求値が変化したか否かが判別される。上記ステップ１４８で空気密度推定値の変化量が基準値以上であると判別された場合には、サブＦ／Ｂ学習完了後に学習要求値が変化したと判断される。この場合、上記ステップ１１０で記憶されたサブＦ／Ｂ学習の完了が解除される（ステップ１１８）。これにより、以後本ルーチンが起動されると、ステップ１０２でＹＥＳ判別されるため、サブＦ／Ｂ学習値が更新されることとなる。すなわち、サブＦ／Ｂ学習値が再学習されることとなる。

以上説明したように、本実施の形態３及び変形例では、サブＦ／Ｂ学習が未完了である場合には、燃料カットが制限され、サブＦ／Ｂ学習値の更新が優先して実行される。また、サブＦ／Ｂ学習が完了した場合には、サブＦ／Ｂ学習値の更新が制限され、燃料カットが促進される。これにより、燃料カットが必要以上に制限されないため、燃費の悪化を防止することができる。
さらに、本実施の形態３及び変形例では、サブＦ／Ｂ学習値の更新が制限されている場合に、燃料性状値もしくは空気密度推定値の変化量が基準値以上であるときは、学習要求値が変化したものと判断され、サブＦ／Ｂ学習の完了が解除される。これにより、サブＦ／Ｂの再学習が実行されるため、最新の学習要求値に対応していない学習状態で継続して運転が実行されることがなくなる。従って、サブＦ／Ｂ学習値の再学習を最適なタイミングで行うことができるため、エミッション及びドライバビリティの悪化を抑制することが可能となる。

尚、本実施の形態３及び変形例においては、ＥＣＵ６０が、ステップ１０６の処理を実行することにより第１の発明における「学習手段」が、ステップ１０８，１１０の処理を実行することにより第１の発明における「判定手段」が、ステップ１０４の処理を実行することにより第１の発明における「燃料カット制限手段」が、ステップ１１２の処理を実行することにより第１の発明における「学習制限手段」が、ステップ１３２〜１３６の処理を実行することにより第３及び第４の発明における「学習要求値変化取得手段」が、ステップ１３８，１１８の処理を実行することにより第３の発明における「学習完了判定解除手段」が、ステップ１４８，１１８の処理を実行することにより第４の発明における「学習完了判定解除手段」が、それぞれ実現されている。

本発明の実施の形態１によるシステムの構成を説明するための図である。空燃比フィードバック制御を説明するためのブロック図である。本発明の実施の形態１において、ＥＣＵ６０が実行するルーチンを示すフローチャートである。サブＦ／Ｂ学習完了後におけるメインＦ／Ｂ学習値の変化を説明するための図である。本発明の実施の形態２において、ＥＣＵ６０が実行するルーチンを示すフローチャートである。本発明の実施の形態３において、ＥＣＵ６０が実行するルーチンを示すフローチャートである。本発明の実施の形態３の変形例において、ＥＣＵ６０が実行するルーチンを示すフローチャートである。

符号の説明

１エンジン
４８排気通路
５０触媒
５２空燃比センサ
５４酸素センサ
５６燃料性状センサ
６０ＥＣＵ
６２メインＦ／Ｂ手段
６４サブＦ／Ｂ手段

Claims

内燃機関の排気通路に設けられた触媒と、
前記触媒の上流と下流の少なくとも一方に設けられた排気ガスセンサと、
前記排気ガスセンサの出力に基づいて、空燃比を目標空燃比とするフィードバック制御を実行するフィードバック手段と、
前記フィードバック制御の制御中心を学習する学習手段と、
前記フィードバック制御の補正量が収束した場合に前記学習手段による学習が完了したと判定し、前記補正量が収束しない場合に前記学習手段による学習が未完了であると判定する判定手段と、
前記判定手段により学習未完了判定がなされた場合に、前記内燃機関の燃料カットを制限すると共に、前記学習の更新を促進する燃料カット制限手段と、
前記判定手段により学習完了判定がなされた場合に、前記学習の更新を制限すると共に、前記燃料カットを促進する学習制限手段と、
前記学習制限手段により学習の更新が制限されている場合に、前記フィードバック制御の補正量が誤学習が行われていない状態に対応する所定範囲を超えたときは、誤学習が行われたものと判定して前記学習完了判定を解除する学習完了判定解除手段とを備えたことを特徴とする内燃機関の空燃比制御装置。
請求項１に記載の内燃機関の空燃比制御装置において、
前記フィードバック手段は、触媒上流に設けられたメイン排気ガスセンサの出力に基づいて、該触媒上流の空燃比を目標空燃比とするメインフィードバック制御を実行するメインフィードバック手段と、触媒下流に設けられたサブ排気ガスセンサの出力に基づいて、該触媒下流の空燃比を目標空燃比とするためのサブフィードバック制御を実行するサブフィードバック手段とを有し、
前記学習完了判定解除手段は、前記メインフィードバック制御もしくは前記サブフィードバック制御の補正量が所定範囲内に収まらないときに、前記学習完了判定を解除することを特徴とする内燃機関の空燃比制御装置。
内燃機関の排気通路に設けられた触媒と、
触媒の上流と下流の少なくとも一方に設けられた排気ガスセンサと、
前記排気ガスセンサの出力に基づいて、空燃比を目標空燃比とするためのフィードバック制御を実行するフィードバック手段と、
前記フィードバック制御の制御中心を学習する学習手段と、
前記学習手段による学習の完了もしくは未完了を判定する判定手段と、
前記判定手段により学習未完了判定がなされた場合に、前記内燃機関の燃料カットを制限すると共に、前記学習の更新を促進する燃料カット制限手段と、
前記判定手段により学習完了判定がなされた場合に、前記学習の更新を制限すると共に、前記燃料カットを促進する学習制限手段と、
前記学習完了判定がなされた後に、前記学習に対する要求値である学習要求値の変化を当該学習要求値が反映されるパラメータの変化量として取得する学習要求値変化取得手段と、
前記学習制限手段により学習の更新が制限されている場合に、前記パラメータの変化量が再学習を必要とする基準値以上であるときは、前記学習完了判定を解除する学習完了判定解除手段とを備えたことを特徴とする内燃機関の空燃比制御装置。
請求項３に記載の内燃機関の空燃比制御装置において、
前記学習要求値変化取得手段は、前記パラメータである燃料性状値もしくは空気密度の変化量に基づいて、前記学習要求値の変化を取得することを特徴とする内燃機関の空燃比制御装置。