JP5397555B2 - 内燃機関の制御装置 - Google Patents
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Description
本発明は、内燃機関の制御装置に関する。
内燃機関の空燃比制御装置が特許文献1に開示されている。この空燃比制御装置は、内燃機関の燃焼室内に形成される空気と燃料との混合気の空燃比を制御する。より具体的には、特許文献1の内燃機関は、吸気管を流れる空気の量を検出するための吸入空気量センサ(すなわち、エアフローメータ)と、吸気ポートに燃料を噴射するためのインジェクタ(すなわち、燃料噴射弁)とを有する。そして、特許文献1の空燃比制御装置は、吸入空気量センサによって検出される吸入空気量(すなわち、内燃機関の燃焼室に吸入される空気の量)を用いて目標空燃比(すなわち、目標とする混合気の空燃比)を達成するためにインジェクタから噴射させるべき燃料の量(以下この量を「目標燃料噴射量」という)を算出する。斯くして算出される目標燃料噴射量の燃料をインジェクタから噴射することによって目標空燃比を達成することができる。
ところで、吸入空気量センサによって検出される吸入空気量(以下この吸入空気量を「検出吸入空気量」という)が実際の吸入空気量からずれていると、検出吸入空気量を用いて算出される目標燃料噴射量が目標空燃比を達成する燃料噴射量からずれたものになってしまう。したがって、この場合、算出された目標燃料噴射量の燃料がインジェクタから噴射されると、目標空燃比が達成されないことになる。また、目標燃料噴射量の燃料をインジェクタに噴射させるための指令値がインジェクタに与えられたときにインジェクタから実際に噴射される燃料の量が目標燃料噴射量からずれていると、目標空燃比が達成されないことになる。
つまり、検出吸入空気量が実際の吸入空気量からずれている吸入空気量ずれが生じていたり、実際の燃料噴射量が目標燃料噴射量からずれている燃料噴射量ずれが生じていたりする場合、目標空燃比が達成されないことになる。そこで、特許文献1の空燃比制御装置は、吸入空気量ずれや燃料噴射量ずれが生じている場合であっても、以下のようにして目標空燃比を達成するようにしている。
すなわち、特許文献1の内燃機関は、燃焼室から排出された排気ガス中の酸素濃度を検出するO2センサ(すなわち、酸素濃度センサ)を排気管に有する。そして、特許文献1の空燃比制御装置では、このO2センサによって検出される酸素濃度を用いて混合気の空燃比が算出され、この算出された空燃比と目標空燃比との偏差(以下この偏差を「空燃比偏差」という)が算出される。そして、機関回転数(すなわち、内燃機関の回転数)が比較的大きく且つ機関負荷(すなわち、内燃機関の負荷)が比較的大きい状態に機関運転状態(すなわち、内燃機関の運転状態)があるときには、算出された空燃比偏差が零になる或いは小さくなるように検出吸入空気量を補正するための補正値(以下この補正値を「検出吸入空気量補正値」という)が算出され、新たな検出吸入空気量補正値として記憶される。すなわち、既に記憶されている検出吸入空気量補正値が更新される。一方、機関回転数が比較的小さいか或いは機関負荷が比較的小さい状態に機関運転状態があるときには、算出された空燃比偏差が零になる或いは小さくなるように目標燃料噴射量を補正するための補正値(以下この補正値を「目標燃料噴射量補正値」という)が算出され、新たな目標燃料噴射量補正値として記憶される。すなわち、既に記憶されている目標燃料噴射量補正値が更新される。
そして、検出吸入空気量を用いて目標燃料噴射量が算出されるときには上記検出吸入空気量補正値によって補正された検出吸入空気量を用いて目標燃料噴射量が算出され、この算出された目標燃料噴射量が上記目標燃料噴射量補正値によって補正され、この補正された目標燃料噴射量が最終的な目標燃料噴射量とされる。斯くして、特許文献1の空燃比制御装置は、吸入空気量ずれや燃料噴射量ずれが生じている場合であっても、目標空燃比を達成するようにしている。
ところで、上述したように、特許文献1の空燃比制御装置では、機関回転数が比較的大きく且つ機関負荷が比較的大きい状態に機関運転状態があるときには検出吸入空気量補正値のみが更新され、その他の状態に機関運転状態があるときには目標燃料噴射量補正値のみが更新される。一方、特許文献1の空燃比制御装置では、最終的な目標燃料噴射量を決定するときには常に検出吸入空気量補正値と目標燃料噴射量補正値との両方が利用される。したがって、最終的な目標燃料噴射量を決定するために検出吸入空気量補正値を利用しようとしたときに機関運転状態によっては当該検出吸入空気量補正値が直前に更新されたものではないことがあり、同様に、最終的な目標燃料噴射量を決定するために目標燃料噴射量補正値を利用しようとしたときに機関運転状態によっては当該目標燃料噴射量補正値が直前に更新されたものではないこともある。つまり、最終的な目標燃料噴射量を決定するために検出吸入空気量補正値および目標燃料噴射量補正値を利用しようとしたときには、これら補正値のうちの一方は直前に更新されたものではないことになる。
そして、当然のことながら、空燃比を目標空燃比に正確に制御するという観点からは直前に更新された検出吸入空気量補正値が最終的な目標燃料噴射量の決定に利用されるべきであるにも係わらず、検出吸入空気量補正値が直前に更新されたものではない場合、空燃比が目標空燃比に正確に制御されないことになるし、同様に、空燃比を目標空燃比に正確に制御するという観点からは直前に更新された目標吸入空気量補正値が最終的な目標燃料噴射量の決定に利用されるべきであるにも係わらず、目標燃料噴射量補正値が直前に更新されたものではない場合にも、空燃比が目標空燃比に正確に制御されない。
そこで、本発明の目的は、吸入空気量に関する補正値または燃料噴射量に関する補正値を利用して空燃比を制御する場合において空燃比を目標空燃比に正確に制御することにある。
また、本願の発明は、燃焼室に供給される燃料の量である供給燃料量の推定値を推定供給燃料量として取得する推定供給燃料量取得手段と、燃焼室に供給される空気の量である供給空気量の推定値を推定供給空気量として取得する推定供給空気量取得手段と、推定供給燃料量と推定供給空気量とに基づいて燃焼室に形成される混合気の空燃比を推定空燃比として算出する推定空燃比算出手段と、燃焼室に形成される混合気の実際の空燃比を実空燃比として取得する実空燃比取得手段と、推定空燃比に対する実空燃比の偏差である空燃比偏差が小さくなるように供給空気量を補正する補正値を算出する補正値算出手段と、該補正値算出手段によって算出される補正値を積算することによって該補正値の学習値を算出して記憶する学習手段と、を具備し、空燃比偏差がないときには前記学習値のみによって供給空気量が補正され、空燃比偏差があるときには前記学習値と前記補正値とによって供給空気量が補正される内燃機関の制御装置に関する。
そして、この発明では、推定供給空気量が実際の供給空気量に一致している状況下で実際の供給燃料量が推定供給燃料量よりも多い供給燃料量ずれが生じており且つ該供給燃料量ずれが想定される範囲内で最も大きい場合において空燃比偏差が零になったときの前記学習値が供給燃料量ずれに起因する最大リーン方向学習値として求められる。
さらに、この発明では、推定供給空気量が実際の供給空気量に一致している状況下で実際の供給燃料量が推定供給燃料量よりも少ない供給燃料量ずれが生じており且つ該供給燃料量ずれが想定される範囲内で最も大きい場合において空燃比偏差が零になったときの前記学習値が供給燃料量ずれに起因する最大リッチ方向学習値として求められる。
さらに、この発明では、推定供給燃料量が実際の供給燃料量に一致している状況下で推定供給空気量が実際の供給空気量よりも多い供給空気量ずれが生じており且つ該供給空気量ずれが想定される範囲内で最も大きい場合において空燃比偏差が零になったときの前記学習値が供給空気量ずれに起因する最大リーン方向学習値として求められる。
さらに、この発明では、推定供給燃料量が実際の供給燃料量に一致している状況下で推定供給空気量が実際の供給空気量よりも少ない供給空気量ずれが生じており且つ該供給空気量ずれが想定される範囲内で最も大きい場合において空燃比偏差が零になったときの前記学習値が供給空気量ずれに起因する最大リッチ方向学習値として求められる。
そして、この発明では、前記供給燃料量ずれに起因する最大リーン方向学習値と前記供給空気量ずれに起因する最大リーン方向学習値とのうち大きい方の最大リーン方向学習値が上限リーン方向学習値に設定される。
さらに、この発明では、前記供給燃料量ずれに起因する最大リッチ方向学習値と前記供給空気量ずれに起因する最大リッチ方向学習値とのうち大きい方の最大リッチ方向学習値が上限リッチ方向学習値に設定される。
そして、この発明では、前記学習手段によって算出された学習値が供給空気量を増大させる値であるときに同学習値が前記上限リーン方向学習値よりも大きいときには同学習値が同上限リーン方向学習値に制限される。
一方、この発明では、前記学習手段によって算出された学習値が供給空気量を減少させる値であるときに同学習値が前記上限リッチ方向学習値よりも大きいときには同学習値が同上限リッチ方向学習値に制限される。
これによれば、内燃機関に求められる要件が達成される範囲内において許容される限り最大限に供給燃料量または供給空気量を補正するという観点から、より適切な上限リーン方向学習値および上限リッチ方向学習値が設定される。すなわち、一般的に、内燃機関に求められる要件が達成される範囲内であれば、許容される限り最大限に供給燃料量または供給空気量を補正することが好ましい。一方、内燃機関における各種制御は、実際の供給燃料量が推定供給燃料量に対して正の方向にずれたときに供給燃料量ずれ量が最も大きくなると想定される場合、および、実際の供給燃料量が推定供給燃料量に対して負の方向にずれたときに供給燃料量ずれ量が最も大きくなると想定される場合においても、内燃機関に求められる要件が達成されるように構築される。つまり、供給燃料量ずれが想定される範囲内で最も大きい場合の学習値(つまり、供給燃料量ずれに起因する最大リーン方向学習値および最大リッチ方向学習値)と供給空気量ずれが想定される範囲内で最も大きい場合の学習値(つまり、供給空気量ずれに起因する最大リーン方向学習値および最大リッチ方向学習値)とが比較され、これら学習値のうち大きい方の学習値が上限リーン方向学習値または上限リッチ方向学習値に設定され、これら上限リーン方向学習値または上限リッチ方向学習値に学習値が制限されるのであれば、内燃機関に求められる要件が達成されつつ供給燃料量または供給空気量を最大限に補正する学習値が得られる。したがって、内燃機関に求められる要件が達成される範囲内において許容される限り最大限に供給燃料量または供給空気量を補正するという観点から、より適切な上限リーン方向学習値または上限リッチ方向学習値が設定されることになるのである。
なお、上記発明において、好ましくは、前記供給燃料量ずれに起因する最大リーン方向学習値および最大リッチ方向学習値が推定供給燃料量と前記燃料供給手段から燃料が供給されるときの燃料の圧力との少なくとも一方によって定まる値である。
これによれば、内燃機関に求められる要件が確実に達成されるように学習値を制限するという観点から、より適切な上限リーン方向学習値または上限リッチ方向学習値が設定される。すなわち、供給燃料量ずれは、供給燃料量や燃料供給手段から燃料が供給されるときの燃料の圧力の影響を大きく受ける。そして、供給燃料ずれに起因する最大リーン方向学習値および最大リッチ方向学習値はそれぞれ上限リーン方向学習値および上限リッチ方向学習値の設定に利用される。一方、供給燃料量ずれは内燃機関に求められる要件に大きく影響する。したがって、供給燃料量または上記燃料の圧力の少なくとも一方に基づいて供給燃料量ずれに起因する最大リーン方向学習値および最大リッチ方向学習値が定められれば、内燃機関に求められる要件が確実に達成されるように学習値を制限するという観点から、より適切な上限リーン方向学習値または上限リッチ方向学習値が設定されることになるのである。
また、上記発明において、好ましくは、前記供給空気量ずれに起因する最大リッチ方向学習値および最大リーン方向学習値が推定供給空気量によって定まる値である。
これによれば、内燃機関に求められる要件が確実に達成されるように学習値を制限するという観点から、より適切な上限リーン方向学習値または上限リッチ方向学習値が設定される。すなわち、供給空気量ずれは、吸入空気量の影響を大きく受ける。そして、供給空気量ずれに起因する最大リーン方向学習値および最大リッチ方向学習値はそれぞれ上限リーン方向学習値および上限リッチ方向学習値の設定に利用される。一方、供給空気量ずれは内燃機関に求められる要件に大きく影響する。したがって、供給空気量に基づいて供給空気量ずれに起因する最大リーン方向学習値および最大リッチ方向学習値が定められれば、内燃機関に求められる要件が確実に達成されるように学習値を制限するという観点から、より適切な上限リーン方向学習値または上限リッチ方向学習値が設定されることになるのである。
また、上記発明において、好ましくは、燃焼室から排気通路に排出された排気ガスを吸気通路に導入する排気再循環手段をさらに具備する。そして、前記補正値算出手段によって算出される補正値が前記排気再循環手段によって吸気通路に導入される排気ガスの量である再循環排気ガス量を補正する補正値である。
以下、図面を参照して本発明の内燃機関の制御装置の実施形態について説明する。第1実施形態の制御装置が適用された内燃機関が図1に示されている。図1に示されている内燃機関10は、内燃機関の本体(以下「機関本体」という)20と、該機関本体の4つの燃焼室にそれぞれ対応して配置された燃料噴射弁21と、該燃料噴射弁21に燃料供給管23を介して燃料を供給する燃料ポンプ22とを具備する。また、内燃機関10は、外部から燃焼室に空気を供給する吸気系30と、燃焼室から排出される排気ガスを外部に排出する排気系40とを具備する。また、内燃機関10は、圧縮自着火式の内燃機関(いわゆるディーゼルエンジン)である。
吸気系30は、吸気枝管31と吸気管32とを有する。なお、以下の説明において、吸気系30を「吸気通路」と称することもある。吸気枝管31の一方の端部(すなわち、枝部)は、各燃焼室に対応して機関本体20内に形成された吸気ポート(図示せず)に接続されている。一方、吸気枝管31の他方の端部は、吸気管32に接続されている。吸気管32内には、該吸気管内を流れる空気の量を制御するスロットル弁33が配置されている。さらに、吸気管32には、該吸気管内を流れる空気を冷却するインタークーラ34が配置されている。さらに、吸気管32の外部を臨む端部には、エアクリーナ36が配置されている。
なお、スロットル弁33は、その動作状態(具体的には、その開度であって、以下この開度を「スロットル弁開度」という)が制御されることによって燃焼室に吸入されるガスの量を可変に制御することができる。
一方、排気系40は、排気枝管41と排気管42とを有する。なお、以下の説明において、排気系40を「排気通路」と称することもある。排気枝管41の一方の端部(すなわち、枝部)は、各燃焼室に対応して機関本体20内に形成された排気ポート(図示せず)に接続されている。一方、排気枝管41の他方の端部は、排気管42に接続されている。排気管42には、排気ガス中の特定成分を浄化する排気浄化触媒43Aを内蔵した触媒コンバータ43が配置されている。
また、排気浄化触媒43Aよりも上流側の排気管42には、燃焼室から排出された排気ガス中の酸素濃度に応じた信号を出力する酸素濃度センサ(以下この酸素濃度センサを「上流側酸素濃度センサ」という)76Uが取り付けられている。一方、排気浄化触媒43Aよりも下流側の排気管42には、排気浄化触媒43Aから流出する排気ガス中の酸素濃度に応じた信号を出力する酸素濃度センサ(以下この酸素濃度センサを「下流側酸素濃度センサ」という)76Dが取り付けられている。
また、エアクリーナ36よりも下流であってコンプレッサ35Aよりも上流の吸気管32には、該吸気管内を流れる空気の流量(したがって、燃焼室に吸入される空気の流量であり、以下この流量を「吸入空気量」という)に応じた信号を出力するエアフローメータ71が取り付けられている。また、吸気枝管31には、該吸気枝管内のガスの圧力(すなわち、吸気圧)に応じた信号を出力する圧力センサ(以下「吸気圧センサ」という)72が取り付けられている。また、機関本体20には、クランクシャフトの回転位相に応じた信号を出力するクランクポジションセンサ74が取り付けられている。
また、内燃機関10は、排気再循環装置(以下これを「EGR装置」という)50を具備する。EGR装置50は、排気再循環管(以下これを「EGR通路」という)51を有する。EGR通路51の一端は、排気枝管41に接続されている。すなわち、EGR通路51の一端は、排気タービン35Bよりも上流の排気通路40の部分に接続されている。一方、EGR通路51の他端は、吸気枝管31に接続されている。すなわち、EGR通路51の他端は、コンプレッサ35Aよりも下流の吸気通路の部分に接続されている。また、EGR通路51には、該EGR通路内を流れる排気ガスの流量を制御する排気再循環制御弁(以下この排気再循環制御弁を「EGR制御弁」という)52が配置されている。内燃機関10では、EGR制御弁52の開度(以下この開度を「EGR制御弁開度」という)が大きいほど、EGR通路51内を流れる排気ガスの流量が多くなる。さらに、EGR通路51には、該EGR通路内を流れる排気ガスを冷却する排気再循環クーラ53が配置されている。
なお、EGR装置50は、EGR制御弁52の動作状態(具体的には、EGR制御弁52の開度であって、以下この開度を「EGR制御弁開度」という)を制御することによってEGR通路51を介して吸気通路30に導入される排気ガス(以下この排気ガスを「EGRガス」という)の量を可変に制御することができる。
また、内燃機関10は、電子制御装置60を具備する。電子制御装置60は、マイクロプロセッサ(CPU)61と、リードオンリメモリ(ROM)62と、ランダムアクセスメモリ(RAM)63と、バックアップRAM(Back up RAM)64と、インターフェース65とを有する。インターフェース65には、燃料噴射弁21、燃料ポンプ22、スロットル弁33、および、EGR制御弁52が接続されており、これらの動作を制御する制御信号がインターフェース65を介して電子制御装置60から与えられる。また、インターフェース65には、エアフローメータ71、吸気圧センサ72、クランクポジションセンサ74、および、アクセルペダルAPの開度(すなわち、アクセルペダルAPの踏込量であって、以下これを「アクセルペダル開度」という)に応じた信号を出力するアクセルペダル開度センサ75、上流側酸素濃度センサ76U、および、下流側酸素濃度センサ76Dも接続されており、エアフローメータ71から出力される信号、吸気圧センサ72から出力される信号、クランクポジションセンサ74から出力される信号、アクセルペダル開度センサ75から出力される信号、上流側酸素濃度センサ76Uから出力される信号、および、下流側酸素濃度センサ76Dから出力される信号がインターフェース65に入力される。
なお、エアフローメータ71から出力される信号に基づいて吸入空気量が電子制御装置60によって算出され、吸気圧センサ72から出力される信号に基づいて吸気圧が電子制御装置60によって算出され、クランクポジションセンサ74から出力される信号に基づいて機関回転数(すなわち、内燃機関10の回転数)が電子制御装置60によって算出され、アクセルペダル開度センサ75から出力される信号に基づいてアクセルペダル開度が電子制御装置60によって算出され、上流側酸素濃度センサ76Uから出力される信号に基づいて燃焼室から排出された排気ガスの空燃比が電子制御装置60によって算出され、下流側酸素濃度センサ76Dから出力される信号に基づいて排気浄化触媒43Aから流出する排気ガスの空燃比が電子制御装置60によって算出される。したがって、第1実施形態では、実質的に、エアフローメータ71は吸入空気量を検出する手段として機能し、吸気圧センサ72は吸気圧を検出する手段として機能し、クランクポジションセンサ74は機関回転数を検出する手段として機能し、アクセルペダル開度センサ75はアクセルペダル開度を検出する手段として機能し、上流側酸素濃度センサ76Uは燃焼室から排出された排気ガス中の酸素濃度を検出する手段として機能し、下流側酸素濃度センサ76Dは排気浄化触媒43Aから流出する排気ガス中の酸素濃度を検出する手段として機能するものと言える。
また、燃焼室に吸入されるガスの量は吸気圧が高いほど多く、逆に、吸気圧が低いほど少ない。そして、吸気圧センサ72は吸気圧を検出する手段として機能するのであるから、当該センサ72によって検出される吸気圧に基づいて燃焼室に吸入されるガスの量を把握することができる。したがって、第1実施形態では、実質的に、吸気圧センサ71は燃焼室に吸入されるガスの量を検出する手段として機能するものと言える。
また、燃焼室に形成される混合気の燃焼によって生成される既燃ガス中の酸素濃度は、混合気の空燃比が大きいほど高く、逆に、混合気の空燃比が小さいほど低い。また、理論空燃比の混合気が燃焼室において燃焼したときに該燃焼によって生成される既燃ガス中の酸素濃度を基準酸素濃度とした場合、燃焼室に形成された混合気の燃焼によって生成される既燃ガス中の酸素濃度は、混合気の空燃比が理論空燃比よりも大きいときには基準酸素濃度よりも高く、混合気の空燃比が理論空燃比よりも小さいときには基準酸素濃度よりも低い。そして、上流側酸素濃度センサ76Uは燃焼室から排出される排気ガス中の酸素濃度を検出する手段として機能するのであるから、当該センサ76Uによって検出される酸素濃度に基づいて混合気の空燃比を把握することができる。したがって、第1実施形態では、実質的に、上流側酸素濃度センサ76Uは混合気の空燃比を検出する手段として機能するものと言える。
次に、第1実施形態の燃料噴射弁の制御について説明する。第1実施形態では、図1に示されている内燃機関においてアクセルペダル開度に応じた適切な燃料噴射量(すなわち、燃料噴射弁から噴射される燃料の量)が予め実験等によって求められ、これら求められた燃料噴射量が図2(A)に示されているように目標燃料噴射量TQとしてアクセルペダル開度Dacの関数のマップの形で電子制御装置60に記憶されている。そして、機関運転中(すなわち、内燃機関の運転中)、アクセルペダル開度Dacに基づいて図2(A)のマップから目標燃料噴射量TQが取得される。そして、この取得された目標燃料噴射量TQの燃料を燃料噴射弁から噴射させるために必要な燃料噴射弁開弁時間(すなわち、燃料噴射弁から燃料を噴射させるために燃料噴射弁を開弁させる時間)が当該目標燃料噴射量TQに基づいて算出される。そして、この算出された燃料噴射弁開弁時間だけ燃料噴射弁が開弁するように各吸気行程において燃料噴射弁の開弁時間が制御される。
なお、図2(A)のマップでは、アクセルペダル開度Dacが大きいほど目標燃料噴射量TQが多くなっている。
次に、第1実施形態のスロットル弁の制御について説明する。第1実施形態では、図1に示されている内燃機関において燃料噴射量と機関回転数(すなわち、内燃機関の回転数)とに応じた適切なスロットル弁開度(すなわち、スロットル弁の開度)が予め実験等によって求められ、これら求められたスロットル弁開度が図2(B)に示されているように目標スロットル弁開度TDthとして燃料噴射量Qと機関回転数Nとの関数のマップの形で電子制御装置60に記憶されている。そして、機関運転中、燃料噴射量Qと機関回転数Nとに基づいて図2(B)のマップから目標スロットル弁開度TDthが取得される。そして、この取得された目標スロットル弁開度TDthだけスロットル弁が開弁するようにスロットル弁の開度が制御される。
なお、図2(B)のマップでは、燃料噴射量Qが多いほど目標スロットル弁開度TDthが大きくなり、機関回転数Nが大きいほど目標スロットル弁開度TDthが大きくなっている。
また、第1実施形態では、図2(B)のマップから目標スロットル弁開度TDthを取得するために利用される燃料噴射量Qとして目標燃料噴射量TQ(すなわち、図2(A)のマップから取得される目標燃料噴射量TQ)が採用される。
次に、第1実施形態の制御装置によるEGR制御弁の開度の制御について説明する。第1実施形態では、燃料噴射量と機関回転数とに応じた適切なEGR率(すなわち、燃焼室に吸入されるガス中に含まれる排気ガスの質量割合)が予め実験等によって求められ、これら求められたEGR率が図2(C)に示されているように目標EGR率TRegrとして燃料噴射量Qと機関回転数Nとの関数のマップの形で電子制御装置60に記憶されている。そして、機関運転中、燃料噴射量Qと機関回転数Nとに基づいて図2(C)のマップから目標EGR率TRegrが取得される。そして、この取得された目標EGR率TRegrを達成するためのEGR制御弁開度(すなわち、EGR制御弁の開度)が目標EGR制御弁開度TDegrとして予め定められた演算則に従って算出される。そして、この算出された目標EGR制御弁開度TDegrだけEGR制御弁が開弁するようにEGR制御弁の開度が制御される。
なお、図2(C)のマップでは、燃料噴射量Qが多いほど目標EGR率TRegrが小さくなり、機関回転数Nが大きいほど目標EGR率TRegrが小さくなっている。
ところで、第1実施形態では、図3に示されているように、燃料噴射量Qと機関回転数Nとの関数のマップの形で学習値KGが電子制御装置60に記憶されている。そして、機関運転中、燃料噴射量Qと機関回転数Nとに対応する学習値KGが図3のマップから取得される。そして、この取得された学習値を目標燃料噴射量に加算して得られる燃料噴射量が目標EGR率取得用の燃料噴射量(すなわち、図2(C)のマップから目標EGR率TRegrを取得するために用いられる燃料噴射量)として用いられると共に、推定空燃比算出用の燃料噴射量(すなわち、混合気の空燃比の推定値を算出するために用いられる燃料噴射量)として用いられる。
次に、第1実施形態の上記学習値の更新について説明する。上述したように、第1実施形態では、図3に示されているように燃料噴射量Qと機関回転数Nとの関数のマップの形で学習値KGが電子制御装置60に記憶されている。ここで、学習値KGの初期値は、全て「1」に設定されている。
そして、機関運転中、所定の条件が成立する毎に補正値が算出され、この算出された補正値がその時の燃料噴射量Q(この燃料噴射量Qとしてその時の目標燃料噴射量TQが用いられる)とその時の機関回転数Nとに対応する図3のマップの学習値KGに加算されることによって得られる新たな学習値KGがその時の燃料噴射量Qと機関回転数Nとに対応する学習値として図3のマップに記憶される。つまり、機関運転中、所定の条件が成立する毎にその時の燃料噴射量Qと機関回転数Nとに対応する図3のマップの学習値KGが補正値によって更新される。
次に、第1実施形態の上記補正値の算出について説明する。第1実施形態では、所定の条件が成立する毎に検出空燃比(すなわち、上流側酸素濃度センサの出力値から算出される混合気の空燃比)が取得されると共に推定空燃比が算出される。ここで、推定空燃比とは、上述したように、混合気の空燃比の推定値であって、燃料噴射量Qと機関回転数Nとに基づいて図3のマップから取得される学習値KGを目標燃料噴射量TQに加算して得られる燃料噴射量と検出吸入空気量(すなわち、エアフローメータの出力値から算出される吸入空気量)とを用いて算出される混合気の空燃比である。そして、推定空燃比に対する検出空燃比の偏差(以下この偏差を「空燃比偏差」という)が算出される。そして、この算出された空燃比偏差に基づいて補正値が算出される。
なお、空燃比偏差が零よりも大きいとき(すなわち、検出空燃比が推定空燃比よりも小さいとき)に算出される補正値は、正の値であって、当該補正値によって更新された学習値を目標燃料噴射量に加算して得られる燃料噴射量が目標EGR率取得用の燃料噴射量および推定空燃比算出用の燃料噴射量として用いられたときに検出空燃比が推定空燃比よりも大きくならないような適切な値として算出される。一方、空燃比偏差が零よりも小さいとき(すなわち、検出空燃比が推定空燃比よりも大きいとき)に算出される補正値は、負の値であって、当該補正値によって更新された学習値を目標燃料噴射量に加算して得られる燃料噴射量が目標EGR率取得用の燃料噴射量および推定空燃比算出用の燃料噴射量として用いられたときに検出空燃比が推定空燃比よりも小さくならないような適切な値として算出される。
ところで、上述したように更新される学習値を目標燃料噴射量に加算して得られる燃料噴射量を目標EGR率取得用の燃料噴射量および推定空燃比算出用の燃料噴射量として用いることによって、空燃比偏差が小さくなり、最終的には、空燃比偏差が零になる。次に、その理由について説明する。なお、以下、理解しやすいように、目標燃料噴射量および機関回転数に変化がないことを前提に理由を説明する。
実際の燃料噴射量が目標燃料噴射量に一致しており且つ検出吸入空気量が実際の吸入空気量に一致している場合(すなわち、燃料噴射弁もエアフローメータも所期通りに作動している場合)、検出空燃比は、目標燃料噴射量と検出吸入空気量とを用いて算出される混合気の空燃比(すなわち、推定空燃比)に一致する。しかしながら、実際の燃料噴射量が目標燃料噴射量に一致していなかったり、検出吸入空気量が実際の吸入空気量に一致していなかったりする場合(すなわち、燃料噴射弁とエアフローメータとのいずれか一方が所期通りに作動していない場合)、偶然にも検出空燃比が推定空燃比に一致することもあるが、多くの場合、検出空燃比は推定空燃比に一致しない。
ここで、上述したように、第1実施形態では、検出空燃比が推定空燃比よりも小さいとき(すなわち、検出空燃比が推定空燃比よりもリッチな空燃比であるとき)には、正の値の補正値が算出される。そして、この算出された補正値がその時の燃料噴射量Qと機関回転数Nとに対応する図3のマップの学習値KGに加算される。ここで、補正値が正の値であることから、学習値KGは大きくなる。そして、目標EGR率取得用の燃料噴射量として当該学習値KGを目標燃料噴射量TQに加算して得られる燃料噴射量が用いられるのであるから、目標EGR率取得用の燃料噴射量が大きくなる。したがって、図2(C)のマップから取得される目標EGR率が小さくなり、その結果、吸入空気量が多くなる。したがって、検出空燃比が大きくなる。
一方、このとき、上述したように吸入空気量が多くなるのであるから、検出吸入空気量が大きくなる。したがって、推定空燃比算出用の燃料噴射量に変化がなければ、推定空燃比は大きくなる。しかしながら、第1実施形態では、学習値を目標燃料噴射量TQに加算して得られる燃料噴射量が推定空燃比算出用の燃料噴射量として用いられ、補正値が加算されることによって当該学習値が大きくなっているのであるから、推定空燃比算出用の燃料噴射量が大きくなる。したがって、検出吸入空気量が大きくなったとしても推定空燃比算出用の燃料噴射量も大きくなるので、検出吸入空気量の増大に伴う推定空燃比の増大の程度が小さくなり又は零になり(すなわち、推定空燃比が変化せず)、或いは、推定空燃比が小さくなる。
このように、検出空燃比が推定空燃比よりも小さいときには、学習値が更新されることによって検出空燃比が大きくなると共に推定空燃比が小さくなる(或いは、推定空燃比が変化せず、或いは、推定空燃比が比較的小さい程度にのみ大きくなる)ことから、空燃比偏差が小さくなる。そして、検出空燃比が推定空燃比よりも小さい限り(すなわち、空燃比偏差が零よりも大きい限り)、学習値の更新が繰り返し行われる(すなわち、学習値が大きくなり続ける)。このため、空燃比偏差が最終的に零になるのである。
一方、上述したように、検出空燃比が推定空燃比よりも大きいとき(すなわち、検出空燃比が推定空燃比よりもリーンな空燃比であるとき)には、負の値の補正値が算出される。そして、この算出された補正値がその時の燃料噴射量Qと機関回転数Nとに対応する図3のマップの学習値KGに加算される。ここで、補正値が負の値であることから、学習値KGは小さくなる。そして、目標EGR率取得用の燃料噴射量として当該学習値KGを目標燃料噴射量TQに加算して得られる燃料噴射量が用いられるのであるから、目標EGR率取得用の燃料噴射量が小さくなる。したがって、図2(C)のマップから取得される目標EGR率が大きくなり、その結果、吸入空気量が少なくなる。したがって、検出空燃比が小さくなる。
一方、このとき、上述したように吸入空気量が少なくなるのであるから、検出吸入空気量が小さくなる。したがって、推定空燃比算出用の燃料噴射量に変化がなければ、推定空燃比は小さくなる。しかしながら、第1実施形態では、学習値を目標燃料噴射量TQに加算して得られる燃料噴射量が推定空燃比算出用の燃料噴射量として用いられ、補正値が加算されることによって当該学習値が小さくなっているのであるから、推定空燃比算出用の燃料噴射量が小さくなる。したがって、検出吸入空気量が小さくなったとしても推定空燃比算出用の燃料噴射量も小さくなるので、検出吸入空気量の減少に伴う推定空燃比の減少の程度が小さくなり又は零になり(すなわち、推定空燃比が変化せず)、或いは、推定空燃比が大きくなる。
このように、検出空燃比が推定空燃比よりも大きいときには、学習値が更新されることによって検出空燃比が小さくなると共に推定空燃比が大きくなる(或いは、推定空燃比が変化せず、或いは、推定空燃比が比較的小さい程度にのみ小さくなる)ことから、空燃比偏差が小さくなる。そして、検出空燃比が推定空燃比よりも大きい限り(すなわち、空燃比偏差が零よりも小さい限り)、学習値の更新が繰り返し行われる(すなわち、学習値が小さくなり続ける)。このため、空燃比偏差が最終的に零になるのである。
なお、空燃比偏差が零であるときには、検出空燃比が推定空燃比に一致しているのであるから、学習値の更新を行う必要はない。しかしながら、制御装置の制御ロジックを簡易化するために、空燃比偏差が零ではないときに学習値を更新する上記制御ロジックを空燃比偏差が零であるときにも利用するようにしてもよい。すなわち、空燃比偏差が零であるときに補正値として零が算出され、この算出された補正値がその時の燃料噴射量Qとその時の機関回転数Nとに対応する図3のマップの学習値KGに加算されることによって得られる新たな学習値KGがその時の燃料噴射量Qとその時の機関回転数Nとに対応する学習値として図3のマップに記憶されてもよい。
ところで、目標燃料噴射量に対する実際の燃料噴射量のずれや検出吸入空気量に対する実際の吸入空気量のずれ以外の原因によって空燃比偏差が発生することがある。この場合において過剰に大きな空燃比偏差が発生すると、学習値が過剰に大きくなる。そして、この場合、目標燃料噴射量が学習値によって過剰に補正され、その結果、目標EGR率が過剰に補正されてしまうことになるが、このことは好ましくない。
そこで、第1実施形態では、EGR率の過剰な補正を回避する観点から学習値の上限値として適切な値(正の値であって、以下この値を「上限学習値」という)と学習値の下限値として適切な値(負の値であって、以下この値を「下限学習値」という)とが設定される。そして、補正値によって補正された学習値が正の値である場合において当該学習値が上限学習値よりも大きいときには、学習値は上限学習値に制限される。一方、補正値によって補正された学習値が負の値である場合において当該学習値が下限学習値よりも小さいとき(すなわち、学習値が負の値であって且つ下限学習値も負の値であるので、学習値の絶対値が下限学習値の絶対値よりも大きいとき)には、学習値が下限学習値に制限される。
次に、第1実施形態の上限学習値および下限学習値の設定について説明する。第1実施形態では、「実際の燃料噴射量が目標燃料噴射量よりも多くなる燃料噴射量ずれ」のうち目標燃料噴射量に対する実際の燃料噴射量の誤差が最も大きくなる燃料噴射量ずれ(以下この燃料噴射量ずれを「最大燃料噴射量増量ずれ」という)が生じている場合において、上述した手順に従って更新されて最終的に得られる学習値(すなわち、空燃比偏差が零になったときの学習値)が目標燃料噴射量と燃圧(すなわち、燃料噴射弁に供給される燃料の圧力)とに応じて予め求められる。そして、これら求められた学習値が図4(A)に示されているように燃料噴射量Qと燃圧Pfとの関数のマップの形で「燃料噴射量ずれに起因する最大学習値MaxF」として電子制御装置60に記憶されている。なお、この燃料噴射量ずれに起因する最大学習値は、正の値である。
また、「実際の燃料噴射量が目標燃料噴射量よりも少なくなる燃料噴射量ずれ」のうち目標燃料噴射量に対する実際の燃料噴射量の誤差が最も大きくなる燃料噴射量ずれ(以下この燃料噴射量ずれを「最大燃料噴射量減量ずれ」という)が生じている場合において、上述した手順に従って更新されて最終的に得られる学習値が目標燃料噴射量と燃圧とに応じて予め求められる。そして、これら求められた学習値が図4(B)に示されているように燃料噴射量Qと燃圧Pfとの関数のマップの形で「燃料噴射量ずれに起因する最小学習値MinF」として電子制御装置60に記憶されている。なお、この燃料噴射量ずれに起因する最小学習値は、負の値である。
また、「検出吸入空気量(すなわち、エアフローメータの出力値に基づいて算出される吸入空気量)が実際の吸入空気量よりも多くなる吸入空気量ずれ」のうち実際の吸入空気量に対する検出吸入空気量の誤差が最も大きくなる吸入空気量ずれ(以下この吸入空気量ずれを「最大吸入空気量増量ずれ」という)が生じている場合において、上述した手順に従って更新されて最終的に得られる学習値が吸入空気量に応じて予め求められる。そして、これら求められた学習値が図4(C)に示されているように吸入空気量Gaの関数のマップの形で「吸入空気量ずれに起因する最大学習値MaxA」として電子制御装置60に記憶されている。なお、この吸入空気量ずれに起因する最大学習値は、正の値である。
また、「検出吸入空気量が実際の吸入空気量よりも少なくなる吸入空気量ずれ」のうち実際の吸入空気量に対する検出吸入空気量の誤差が最も大きくなる吸入空気量ずれ(以下この吸入空気量ずれを「最大吸入空気量減量ずれ」という)が生じている場合において、上述した手順に従って更新されて最終的に得られる学習値が吸入空気量に応じて予め求められる。そして、これら求められた学習値が図4(D)に示されているように吸入空気量Gaの関数のマップの形で「吸入空気量ずれに起因する最小学習値MinA」として電子制御装置60に記憶されている。なお、この吸入空気量ずれに起因する最小学習値は、負の値である。
そして、機関運転中(すなわち、内燃機関の運転中)、学習値が更新されようとする前に、その時の燃料噴射量Qと燃圧Pfとに基づいて図4(A)および図4(B)のマップからそれぞれ燃料噴射量ずれに起因する最大学習値MaxFおよび最小学習値MinFが取得されると共に、その時の吸入空気量Gaに基づいて図4(C)および図4(D)のマップからそれぞれ吸入空気量ずれに起因する最大学習値MaxAおよび最小学習値MinAが取得される。
そして、取得された燃料噴射量ずれに起因する最大学習値MaxFと取得された吸入空気量ずれに起因する最大学習値MaxAとが比較され、これら最大学習値のうち値が大きい方の最大学習値がその時の上限学習値に設定される。また、これと同時に、取得された燃料噴射量ずれに起因する最小学習値MinFと取得された吸入空気量ずれに起因する最小学習値MaxAとが比較され、これら最小学習値のうち値が小さい方(すなわち、これら最小学習値は負の値であるのでこれら最小学習値のうちその絶対値の値が大きい方)の最小学習値が下限学習値に設定される。
なお、第1実施形態では、1つの学習値が「目標EGR率取得用の燃料噴射量を算出するために目標燃料噴射量に加算される学習値」として用いられると共に「推定空燃比算出用の燃料噴射量を算出するために目標燃料噴射量から減算される学習値」として用いられる。つまり、「目標EGR率取得用の燃料噴射量の算出に用いられる学習値」と「推定空燃比算出用の燃料噴射量の算出に用いられる学習値」とは同じ値である。しかしながら、これら学習値が異なる値であってもよい。なお、この場合、それぞれの学習値に関して第1実施形態と同様にして上限学習値および下限学習値が設定されることになる。
次に、第1実施形態の燃料噴射弁の制御を実行するルーチンの一例について説明する。このルーチンの一例は図5に示されている。なお、図5のルーチンは予め定められた時間が経過する毎に実行される。
図5のルーチンが開始されると、始めに、ステップ10において、アクセルペダル開度Dacが取得される。次いで、ステップ11において、ステップ10で取得されたアクセルペダル開度Dacに基づいて図2(A)のマップから目標燃料噴射量TQが取得される。次いで、ステップ12において、ステップ11で取得された目標燃料噴射量TQの燃料を燃料噴射弁から噴射させるための燃料噴射弁開弁時間TOが算出される。次いで、ステップ13において、ステップ12で算出された燃料噴射弁開弁時間TOだけ燃料噴射弁を開弁させるための指令値が燃料噴射弁に出力され、ルーチンが終了する。
次に、第1実施形態のスロットル弁の制御を実行するルーチンの一例について説明する。このルーチンの一例は図6に示されている。なお、図6のルーチンは予め定められた時間が経過する毎に実行される。
図6のルーチンが開始されると、始めに、ステップ20において、燃料噴射量Qと機関回転数Nとが取得される。なお、ステップ20において取得される燃料噴射量Qは、図5のルーチンのステップ11で取得される目標燃料噴射量TQである。次いで、ステップ21において、ステップ20で取得された燃料噴射量Qおよび機関回転数Nに基づいて図2(B)のマップから目標スロットル弁開度TDthが取得される。次いで、ステップ22において、ステップ21で取得された目標スロットル弁開度TDを達成するための指令値がスロットル弁に出力され、ルーチンが終了する。
次に、第1実施形態のEGR制御弁の制御を実行するルーチンの一例について説明する。このルーチンの一例は図7に示されている。なお、図7のルーチンは予め定められた時間が経過する毎に実行される。
図7のルーチンが開始されると、始めに、ステップ30において、燃料噴射量Qと機関回転数Nとが取得される。なお、ステップ30において取得される燃料噴射量Qは、図5のルーチンのステップ11で取得される目標燃料噴射量TQである。次いで、ステップ31において、電子制御装置60に記憶されている学習値KGのうちステップ30で取得された燃料噴射量Qと機関回転数Nとに対応する学習値KGが取得される。次いで、ステップ32において、ステップ31で取得された学習値KGがステップ30で取得された燃料噴射量Qに加算されることによってステップ30で取得された燃料噴射量Qが補正される。次いで、ステップ33において、ステップ32で補正された燃料噴射量Qとステップ30で取得された機関回転数Nとに基づいて図2(C)のマップから目標EGR率TRegrが取得される。次いで、ステップ34において、ステップ33で取得された目標EGR率TRegrを達成するための指令値がEGR制御弁に出力され、ルーチンが終了する。
次に、第1実施形態の学習値の更新を実行するルーチンの一例について説明する。このルーチンの一例は図8に示されている。なお、図8のルーチンは予め定められた時間が経過する毎に実行される。
図8のルーチンが開始されると、始めに、ステップ100において、燃料噴射量Qと機関回転数Nと吸入空気量Gaと検出空燃比A/Fと燃圧Pfとが取得される。なお、ここで取得される燃料噴射量Qは図5のルーチンのステップ11で取得される目標燃料噴射量TQであり、ここで取得される吸入空気量Gaは検出吸入空気量である。
次いで、ステップ101において、ステップ100で取得された燃料噴射量Qと機関回転数Nとに対応する学習値KGが図3のマップから取得され、ステップ100で取得された燃料噴射量Qと燃圧Pfとに対応する「燃料噴射量ずれに起因する最大学習値MaxF」および「燃料噴射量ずれに起因する最小学習値MinF」がそれぞれ図4(A)および図4(B)のマップから取得され、ステップ100で取得された吸入空気量Gaに対応する「吸入空気量ずれに起因する最大学習値MaxA」および「吸入空気量ずれに起因する最小学習値MinA」がそれぞれ図4(C)および図4(D)のマップから取得される。
次いで、ステップ102において、ステップ101で取得された「燃料噴射量ずれに起因する最大学習値MaxF」と「吸入空気量ずれに起因する最大学習値MaxA」とのうちの大きい方の最大学習値が上限学習値Maxに設定されると共に、ステップ101で取得された「燃料噴射量ずれに起因する最小学習値MinF」と「吸入空気量ずれに起因する最小学習値MinA」とのうちの小さい方の最小学習値が下限学習値Minに設定される。
次いで、ステップ103において、ステップ101で取得された学習値KGがステップ100で取得された燃料噴射量Qに加算されることによって燃料噴射量Qが補正される。次いで、ステップ104において、ステップ103で補正された燃料噴射量Qとステップ100で取得された吸入空気量Gaとに基づいて推定空燃比A/Festが算出される。次いで、ステップ105において、ステップ104で算出された推定空燃比A/Festからステップ100で取得された検出空燃比A/Fを差し引くことによって空燃比偏差ΔA/Fが算出される。
次いで、ステップ106において、ステップ105で算出された空燃比偏差ΔA/Fに基づいて補正値Kが算出される。なお、空燃比偏差ΔA/Fが正の値であるときに算出される補正値Kは正の値であり、空燃比偏差ΔA/Fが負の値であるときに算出される補正値Kは負の値であり、空燃比偏差ΔA/Fが零であるときに算出される補正値Kは零である。
次いで、ステップ107において、ステップ106で算出された補正値Kがステップ101で取得された学習値KGに加算されることによって暫定学習値KGnが算出される。次いで、ステップ108において、ステップ107で算出された暫定学習値KGnがステップ102で設定された下限学習値Minよりも小さい(KGn<Min)か否かが判別される。ここで、KGn<Minであると判別されたときには、ルーチンはステップ109に進む。一方、KGn≧Minであると判別されたときには、ルーチンはステップ110に進む。
ステップ108においてKGn<Minであると判別され、ルーチンがステップ109に進むと、ステップ100で取得された燃料噴射量Qと機関回転数Nとに対応する図3のマップの学習値KGが下限学習値Minに置き換えられることによって当該学習値KGが更新され、ルーチンが終了する。すなわち、暫定学習値KGnが下限学習値Minよりも小さいときには、学習値KGが下限学習値Minに制限される。
一方、ステップ108においてKGn≧Minであると判別され、ルーチンがステップ110に進むと、ステップ107で算出された暫定学習値KGnがステップ102で設定された上限学習値Maxよりも大きい(KGn>Max)か否かが判別される。ここで、KGn>Maxであると判別されたときには、ルーチンはステップ111に進む。一方、KGn≦Maxであると判別されたときには、ルーチンはステップ112に進む。
ステップ110においてKGn>Maxであると判別され、ルーチンがステップ111に進むと、ステップ100で取得された燃料噴射量Qと機関回転数Nとに対応する図3のマップの学習値KGが上限学習値Maxに置き換えられることによって当該学習値KGが更新され、ルーチンが終了する。すなわち、暫定学習値KGnが上限学習値Maxよりも大きいときには、学習値KGが上限学習値Maxに制限される。
一方、ステップ110においてKGn≦Maxであると判別され、ルーチンがステップ112に進むと、ステップ100で取得された燃料噴射量Qと機関回転数Nとに対応する図3のマップの学習値KGがステップ107で算出された暫定学習値KGnに置き換えられることによって当該学習値KGが更新され、ルーチンが終了する。すなわち、暫定学習値KGnが下限学習値Min以上であって且つ上限学習値Max以下であるときには、暫定学習値KGnがそのまま学習値KGとされる。
次に、本発明の第2実施形態について説明する。本発明の第2実施形態では、上限学習値および下限学習値の設定以外の構成は、第1実施形態の構成と同じである。したがって、以下、第2実施形態における上限学習値および下限学習値の設定についてのみ説明する。
第2実施形態では、最大燃料噴射量増量ずれが生じており且つ最大吸入空気量増量ずれが生じている場合において、第1実施形態の手順と同じ手順で算出される学習値が燃料噴射量と燃圧と吸入空気量とに応じて予め求められ、これら学習値が図9(A)に示されているように燃料噴射量Qと燃圧Pfと吸入空気量Gaとの関数のマップの形で最大学習値Maxとして電子制御装置60に記憶されている。
また、最大燃料噴射量減量ずれが生じており且つ最大吸入空気量減量ずれが生じている場合において、第1実施形態の手順と同じ手順で算出される学習値が燃料噴射量と燃圧と吸入空気量とに応じて予め求められ、これら学習値が図9(B)に示されているように燃料噴射量Qと燃圧Pfと吸入空気量Gaとの関数のマップの形で最小学習値Minとして電子制御装置60に記憶されている。
そして、機関運転中、予め定められたタイミングが到来する度にその時の燃料噴射量と燃圧と吸入空気量とに基づいて図9(A)および図9(B)のマップから最大学習値Maxおよび最小学習値Minが取得され、これら最大学習値Maxおよび最小学習値Minがそれぞれ上限学習値および下限学習値に設定される。
なお、第2実施形態の燃料噴射弁、スロットル弁、および、EGR制御弁の制御は、例えば、それぞれ、図5、図6、および、図7のルーチンによって実行される。
次に、第2実施形態の学習値の更新を実行するルーチンの一例について説明する。このルーチンの一例は図10に示されている。なお、図10のルーチンは予め定められた時間が経過する毎に実行される。
図10のルーチンが開始されると、始めに、ステップ200において、燃料噴射量Qと機関回転数Nと吸入空気量Gaと検出空燃比A/Fと燃圧Pfとが取得される。なお、ここで取得される燃料噴射量Qは図5のルーチンのステップ11で取得される目標燃料噴射量TQであり、ここで取得される吸入空気量Gaは検出吸入空気量である。
次いで、ステップ201において、ステップ200で取得された燃料噴射量Qと機関回転数Nとに対応する学習値KGが図3のマップから取得され、ステップ100で取得された燃料噴射量Qと燃圧Pfと吸入空気量Gaとに対応する最大学習値Maxおよび最小学習値Minがそれぞれ図9(A)および図9(B)のマップから取得される。
次いで、ステップ202において、ステップ201で取得された最大学習値Maxおよび最小学習値Minがそれぞれ上限学習値Maxおよび下限学習値Minに設定される。
次いで、ステップ203において、ステップ201で取得された学習値KGがステップ200で取得された燃料噴射量Qに加算されることによって燃料噴射量Qが補正される。次いで、ステップ204において、ステップ203で補正された燃料噴射量Qとステップ200で取得された吸入空気量Gaとに基づいて推定空燃比A/Festが算出される。次いで、ステップ205において、ステップ204で算出された推定空燃比A/Festからステップ200で取得された検出空燃比A/Fを差し引くことによって空燃比偏差ΔA/Fが算出される。
次いで、ステップ206において、ステップ205で算出された空燃比偏差ΔA/Fに基づいて補正値Kが算出される。なお、空燃比偏差ΔA/Fが正の値であるときに算出される補正値Kは正の値であり、空燃比偏差ΔA/Fが負の値であるときに算出される補正係数Kは負の値であり、空燃比偏差ΔA/Fが零であるときに算出される補正値Kは零である。
次いで、ステップ207において、ステップ206で算出された補正値Kがステップ201で取得された学習値KGに加算されることによって暫定学習値KGnが算出される。次いで、ステップ208において、ステップ207で算出された暫定学習値KGnがステップ202で設定された下限学習値Minよりも小さい(KGn<Min)か否かが判別される。ここで、KGn<Minであると判別されたときには、ルーチンはステップ209に進む。一方、KGn≧Minであると判別されたときには、ルーチンはステップ210に進む。
ステップ208においてKGn<Minであると判別され、ルーチンがステップ209に進むと、ステップ200で取得された燃料噴射量Qと機関回転数Nとに対応する図3のマップの学習値KGが下限学習値Minに置き換えられることによって当該学習値KGが更新され、ルーチンが終了する。すなわち、暫定学習値KGnが下限学習値Minよりも小さいときには、学習値KGが下限学習値Minに制限される。
一方、ステップ208においてKGn≧Minであると判別され、ルーチンがステップ210に進むと、ステップ207で算出された暫定学習値KGnがステップ202で設定された上限学習値Maxよりも大きい(KGn>Max)か否かが判別される。ここで、KGn>Maxであると判別されたときには、ルーチンはステップ211に進む。一方、KGn≦Maxであると判別されたときには、ルーチンはステップ212に進む。
ステップ210においてKGn>Maxであると判別され、ルーチンがステップ211に進むと、ステップ200で取得された燃料噴射量Qと機関回転数Nとに対応する図3のマップの学習値KGが上限学習値Maxに置き換えられることによって当該学習値KGが更新され、ルーチンが終了する。すなわち、暫定学習値KGnが上限学習値Maxよりも大きいときには、学習値KGが上限学習値Maxに制限される。
一方、ステップ210においてKGn≦Maxであると判別され、ルーチンがステップ212に進むと、ステップ200で取得された燃料噴射量Qと機関回転数Nとに対応する図3のマップの学習値KGがステップ207で算出された暫定学習値KGnに置き換えられることによって当該学習値KGが更新され、ルーチンが終了する。すなわち、暫定学習値KGnが下限学習値Min以上であって且つ上限学習値Max以下であるときには、暫定学習値KGnがそのまま学習値KGとされる。
ところで、上述した実施形態は、EGR装置を備えた内燃機関に本発明を適用した場合の実施形態である。しかしながら、本発明は、EGR装置を備えていない内燃機関にも適用可能である。そこで、次に、EGR装置を備えていない内燃機関に本発明を適用した場合の実施形態(以下「第3実施形態」という)について説明する。
第3実施形態の内燃機関は図11に示されている。なお、第3実施形態の内燃機関の構成はEGR装置を備えていない点を除けば第1実施形態の内燃機関の構成と同じであるので、第3実施形態の内燃機関の構成の説明は省略する。
次に、第3実施形態の燃料噴射弁の制御について説明する。第3実施形態では、図11に示されている内燃機関においてアクセルペダル開度に応じた適切な燃料噴射量が予め実験等によって求められ、これら求められた燃料噴射量が図12(A)に示されているように目標燃料噴射量TQとしてアクセルペダル開度Dacの関数のマップの形で電子制御装置60に記憶されている。そして、機関運転中、アクセルペダル開度Dacに基づいて図12(A)のマップから目標燃料噴射量TQが取得される。そして、この取得された目標燃料噴射量TQの燃料を燃料噴射弁から噴射させるために必要な燃料噴射弁開弁時間が当該目標燃料噴射量TQに基づいて算出される。そして、この算出された燃料噴射弁開弁時間だけ燃料噴射弁が開弁するように各吸気行程において燃料噴射弁の開弁時間が制御される。
なお、図12(A)のマップでは、アクセルペダル開度Dacが大きいほど目標燃料噴射量TQが多くなっている。
次に、第3実施形態のスロットル弁の制御について説明する。第3実施形態では、図11に示されている内燃機関において燃料噴射量と機関回転数とに応じた適切なスロットル弁開度が予め実験等によって求められ、これら求められたスロットル弁開度が図12(B)に示されているように目標スロットル弁開度TDthとして燃料噴射量Qと機関回転数Nとの関数のマップの形で電子制御装置60に記憶されている。そして、機関運転中、燃料噴射量Qと機関回転数Nとに基づいて図12(B)のマップから目標スロットル弁開度TDthが取得される。そして、この取得された目標スロットル弁開度TDthだけスロットル弁が開弁するようにスロットル弁の開度が制御される。
なお、図12(B)のマップでは、燃料噴射量Qが多いほど目標スロットル弁開度TDthが大きくなり、機関回転数Nが大きいほど目標スロットル弁開度TDthが大きくなっている。
ところで、第3実施形態では、図13に示されているように、燃料噴射量Qと機関回転数Nとの関数のマップの形で学習値KGが電子制御装置60に記憶されている。そして、機関運転中、燃料噴射量Qと機関回転数Nとに対応する学習値KGが図13のマップから取得される。そして、この取得された学習値を目標燃料噴射量に加算して得られる燃料噴射量が目標スロットル弁開度取得用の燃料噴射量(すなわち、図12(B)のマップから目標スロットル弁開度TDthを取得するために用いられる燃料噴射量)として用いられると共に、推定空燃比算出用の燃料噴射量として用いられる。
なお、第3実施形態では、第1実施形態の手順と同じ手順で学習値の更新および補正値の算出が行われる。ただし、第3実施形態では、空燃比偏差が零よりも大きいとき(すなわち、検出空燃比が推定空燃比よりも小さいとき)に算出される補正値は、正の値であって、当該補正値によって更新された学習値を目標燃料噴射量に加算して得られる燃料噴射量が目標スロットル弁開度取得用の燃料噴射量および推定空燃比算出用の燃料噴射量として用いられたときに検出空燃比が推定空燃比よりも大きくならないような適切な値として算出される。一方、第3実施形態では、空燃比偏差が零よりも小さいとき(すなわち、検出空燃比が推定空燃比よりも大きいとき)に算出される補正値は、負の値であって、当該補正値によって更新された学習値を目標燃料噴射量に加算して得られる燃料噴射量が目標スロットル弁開度取得用の燃料噴射量および推定空燃比算出用の燃料噴射量として用いられたときに検出空燃比が推定空燃比よりも小さくならないような適切な値として算出される。
ところで、上述したように更新される学習値を目標燃料噴射量に加算して得られる燃料噴射量を目標スロットル弁開度用の燃料噴射量および推定空燃比算出用の燃料噴射量として用いることによって、空燃比偏差が小さくなり、最終的には、空燃比偏差が零になる。次に、その理由について説明する。なお、以下、理解しやすいように、目標燃料噴射量および機関回転数に変化がないことを前提に理由を説明する。
第3実施形態では、第1実施形態の手順と同じ手順で学習値の更新および補正値の算出が行われるのであるから、検出空燃比が推定空燃比よりも小さいとき(すなわち、検出空燃比が推定空燃比よりもリッチな空燃比であるとき)には、正の値の補正値が算出される。そして、この算出された補正値がその時の燃料噴射量Qと機関回転数Nとに対応する図13のマップの学習値KGに加算される。ここで、補正値が正の値であることから、学習値KGは大きくなる。そして、目標スロットル弁開度取得用の燃料噴射量として当該学習値KGを目標燃料噴射量TQに加算して得られる燃料噴射量が用いられるのであるから、目標スロットル弁開度取得用の燃料噴射量が大きくなる。したがって、図12(B)のマップから取得される目標スロットル弁開度が大きくなり、その結果、吸入空気量が多くなる。したがって、検出空燃比が大きくなる。
一方、このとき、上述したように吸入空気量が多くなるのであるから、検出吸入空気量が大きくなる。したがって、推定空燃比算出用の燃料噴射量に変化がなければ、推定空燃比は大きくなる。しかしながら、第3実施形態では、学習値を目標燃料噴射量TQに加算して得られる燃料噴射量が推定空燃比算出用の燃料噴射量として用いられ、補正値が加算されることによって当該学習値が大きくなっているのであるから、推定空燃比算出用の燃料噴射量が大きくなる。したがって、検出吸入空気量が大きくなったとしても推定空燃比算出用の燃料噴射量も大きくなるので、検出吸入空気量の増大に伴う推定空燃比の増大の程度が小さくなり又は零になり(すなわち、推定空燃比が変化せず)、或いは、推定空燃比が小さくなる。
このように、検出空燃比が推定空燃比よりも小さいときには、学習値が更新されることによって検出空燃比が大きくなると共に推定空燃比が小さくなる(或いは、推定空燃比が変化せず、或いは、推定空燃比が比較的小さい程度にのみ大きくなる)ことから、空燃比偏差が小さくなる。そして、検出空燃比が推定空燃比よりも小さい限り(すなわち、空燃比偏差が零よりも大きい限り)、学習値の更新が繰り返し行われる(すなわち、学習値が大きくなり続ける)。このため、空燃比偏差が最終的に零になるのである。
一方、第3実施形態では、検出空燃比が推定空燃比よりも大きいとき(すなわち、検出空燃比が推定空燃比よりもリーンな空燃比であるとき)には、負の値の補正値が算出される。そして、この算出された補正値がその時の燃料噴射量Qと機関回転数Nとに対応する図13のマップの学習値KGに加算される。ここで、補正値が負の値であることから、学習値KGは小さくなる。そして、目標スロットル弁開度取得用の燃料噴射量として当該学習値KGを目標燃料噴射量TQに加算して得られる燃料噴射量が用いられるのであるから、目標スロットル弁開度取得用の燃料噴射量が小さくなる。したがって、図12(B)のマップから取得される目標スロットル弁開度が小さくなり、その結果、吸入空気量が少なくなる。したがって、検出空燃比が小さくなる。
一方、このとき、上述したように吸入空気量が少なくなるのであるから、検出吸入空気量が小さくなる。したがって、推定空燃比算出用の燃料噴射量に変化がなければ、推定空燃比は小さくなる。しかしながら、第3実施形態では、学習値を目標燃料噴射量TQに加算して得られる燃料噴射量が推定空燃比算出用の燃料噴射量として用いられ、補正値が加算されることによって当該学習値が小さくなっているのであるから、推定空燃比算出用の燃料噴射量が小さくなる。したがって、検出吸入空気量が小さくなったとしても推定空燃比算出用の燃料噴射量も小さくなるので、検出吸入空気量の減少に伴う推定空燃比の減少の程度が小さくなり又は零になり(すなわち、推定空燃比が変化せず)、或いは、推定空燃比が大きくなる。
このように、検出空燃比が推定空燃比よりも大きいときには、学習値が更新されることによって検出空燃比が小さくなると共に推定空燃比が大きくなる(或いは、推定空燃比が変化せず、或いは、推定空燃比が比較的小さい程度にのみ小さくなる)ことから、空燃比偏差が小さくなる。そして、検出空燃比が推定空燃比よりも大きい限り(すなわち、空燃比偏差が零よりも小さい限り)、学習値の更新が繰り返し行われる(すなわち、学習値が小さくなり続ける)。このため、空燃比偏差が最終的に零になるのである。
ところで、第1実施形態に関連して説明したように、学習値が過剰に大きくなった場合、目標燃料噴射量が学習値によって過剰に補正され、その結果、目標スロットル弁開度が過剰に補正されてしまうことになるが、このことは好ましくない。
そこで、第3実施形態では、スロットル弁開度の過剰な補正を回避する観点から学習値の上限値として適切な値(正の値であって、以下この値を「上限学習値」という)と学習値の下限値として適切な値(負の値であって、以下この値を「下限学習値」という)とが設定される。そして、補正値によって補正された学習値が正の値である場合において当該学習値が上限学習値よりも大きいときには、学習値は上限学習値に制限される。一方、補正値によって補正された学習値が負の値である場合において当該学習値が下限学習値よりも小さいとき(すなわち、学習値が負の値であって且つ下限学習値も負の値であるので、学習値の絶対値が下限学習値の絶対値よりも大きいとき)には、学習値が下限学習値に制限される。
なお、第3実施形態の上限学習値および下限学習値の設定は、第1実施形態の手順と同じ手順に従って行われる。ただし、第3実施形態の「燃料噴射量ずれに起因する最大学習値」は、最大燃料噴射量増量ずれが生じている場合において、第3実施形態に従って更新されて最終的に得られる学習値であり、燃料噴射量と燃圧との関数のマップの形で電子制御装置60に記憶されている。また、第3実施形態の「燃料噴射量ずれに起因する最小学習値」は、最大燃料噴射量減量ずれが生じている場合において、第3実施形態に従って更新されて最終的に得られる学習値であり、燃料噴射量と燃圧との関数のマップの形で電子制御装置60に記憶されている。また、第3実施形態の「吸入空気量ずれに起因する最大学習値」は、最大吸入空気量増量ずれが生じている場合において、第3実施形態に従って更新されて最終的に得られる学習値であり、吸入空気量の関数のマップの形で電子制御装置60に記憶されている。また、第3実施形態の「吸入空気量ずれに起因する最小学習値」は、最大吸入空気量減量ずれが生じている場合において、第3実施形態に従って更新されて最終的に得られる学習値であり、吸入空気量の関数のマップの形で電子制御装置60に記憶されている。
また、第3実施形態の上限学習値および下限学習値の設定が第2実施形態の手順と同じ手順で行われてもよい。ただし、この場合、「最大学習値」は、最大燃料噴射量増量ずれが生じており且つ最大吸入空気量増量ずれが生じている場合において、第3実施形態に従って更新されて最終的に得られる学習値であり、目標燃料噴射量と燃圧と吸入空気量との関数のマップの形で電子制御装置60に記憶されている。また、「最小学習値」は、最大燃料噴射量減量ずれが生じており且つ最大吸入空気量減量ずれが生じている場合において、第3実施形態に従って更新されて最終的に得られる学習値であり、目標燃料噴射量と燃圧と吸入空気量との関数のマップの形で電子制御装置60に記憶されている。
なお、第3実施形態では、1つの学習値が「目標スロットル弁開度取得用の燃料噴射量を算出するために目標燃料噴射量に加算される学習値」として用いられると共に「推定空燃比算出用の燃料噴射量を算出するために目標燃料噴射量から減算される学習値」として用いられる。つまり、「目標スロットル弁開度取得用の燃料噴射量の算出に用いられる学習値」と「推定空燃比算出用の燃料噴射量の算出に用いられる学習値」とは同じ値である。しかしながら、これら学習値が異なる値であってもよい。なお、この場合、それぞれの学習値に関して第1実施形態と同様にして上限学習値および下限学習値が設定されることになる。
なお、第3実施形態の燃料噴射弁の制御は、例えば、図5のルーチンによって実行される。ただし、図5のルーチンが第3実施形態の燃料噴射弁の制御に利用される場合、ステップ11では、図12(A)のマップから目標燃料噴射量TQが取得される。
次に、第3実施形態のスロットル弁の制御を実行するルーチンの一例について説明する。このルーチンの一例は図14に示されている。なお、図14のルーチンは予め定められた時間が経過する毎に実行される。
図14のルーチンが開始されると、始めに、ステップ40において、燃料噴射量Qと機関回転数Nとが取得される。なお、ステップ40において取得される燃料噴射量Qは、図5のルーチンのステップ11で取得される目標燃料噴射量TQである。次いで、ステップ41において、電子制御装置60に記憶されている学習値KGのうちステップ40で取得された燃料噴射量Qと機関回転数Nとに対応する学習値KGが取得される。次いで、ステップ42において、ステップ41で取得された学習値KGがステップ40で取得された燃料噴射量Qに加算されることによってステップ40で取得された燃料噴射量Qが補正される。次いで、ステップ43において、ステップ42で補正された燃料噴射量Qとステップ40で取得された機関回転数Nとに基づいて図2(B)のマップから目標スロットル弁開度TDthが取得される。次いで、ステップ44において、ステップ43で取得された目標スロットル弁開度TDthを達成するための指令値がスロットル弁に出力され、ルーチンが終了する。
なお、第3実施形態の学習値の更新は、例えば、図8または図10のルーチンによって実行される。ただし、図8のルーチンが第3実施形態の学習値の更新に利用される場合、図8のステップ101で取得される学習値KGは、ステップ100で取得された燃料噴射量Qと機関回転数Nとに対応する図13のマップの学習値であり、図8のステップ101で取得される燃料噴射量ずれに起因する最大学習値MaxFおよび最小学習値MinFは、それぞれ、第3実施形態の上述した燃料噴射量ずれに起因する最大学習値および最小学習値であり、図8のステップ101で取得される吸入空気量ずれに起因する最大学習値MaxAおよび最小学習値MinAは、それぞれ、第3実施形態の上述した吸入空気量ずれに起因する最大学習値および最小学習値である。また、図10のルーチンが第3実施形態の学習値の更新に利用される場合、図10のステップ201で取得される学習値KGは、ステップ200で取得された燃料噴射量Qと機関回転数Nとに対応する図13のマップの学習値であり、図10のステップ201で取得される最大学習値Maxおよび最小学習値Minは、それぞれ、第3実施形態の上述した最大学習値および最小学習値である。
ところで、上述した実施形態は、過給機を備えていない内燃機関に本発明を適用した場合の実施形態である。しかしながら、本発明は、過給機を備えた内燃機関にも適用可能である。そこで、次に、過給機を備えた内燃機関に本発明を適用した場合の実施形態(以下「第4実施形態」という)について説明する。
第4実施形態の内燃機関は図15に示されている。第4実施形態の内燃機関の構成は、過給機35を備えているがEGR装置を備えていない点を除けば、第1実施形態の内燃機関の構成と同じである。
図15に示されている内燃機関10は、過給機35を具備する。過給機35は、インタークーラ34よりも上流の吸気管32内に配置されるコンプレッサ35Aと、触媒コンバータ43よりも上流の排気管42内に配置される排気タービン35Bとを有する。排気タービン35Bは、図16に示されているように、排気タービン本体35Cと翼状の複数のベーン35Dとを有する。
排気タービン35B(厳密には、排気タービン本体35C)は、シャフト(図示せず)を介してコンプレッサ35Aに接続されている。排気タービン本体35Cが排気ガスによって回転せしめられると、その回転がシャフトを介してコンプレッサ35Aに伝達され、これによって、コンプレッサ35Aが回転せしめられる。このコンプレッサ35Aの回転によってコンプレッサよりも下流の吸気管32内のガスが圧縮せしめられ、その結果、同ガスの圧力(以下この圧力を「過給圧」という)が上昇せしめられる。
一方、ベーン35Dは、排気タービン本体35Cを包囲するように該排気タービン本体の回転中心軸線R1を中心として放射状に等角度間隔で配置されている。また、各ベーン35Dは、図16に符号R2で示されているそれぞれ対応する軸線周りで回動可能に配置されている。そして、各ベーン35Dが延在している方向(すなわち、図16に符号Eで示されている方向)を「延在方向」と称し、排気タービン本体35Cの回転中心軸線R1とベーン35Dの回動軸線R2とを結ぶ線(すなわち、図16に符号Aで示されている線)を「基準線」と称したとき、各ベーン35Dは、その延在方向Eとそれに対応する基準線Aとがなす角度が全てのベーン35Dに関して等しくなるように回動せしめられる。そして、各ベーン35Dがその延在方向Eとそれに対応する基準線Aとがなす角度が小さくなるように、すなわち、隣り合うベーン35D間の流路面積が小さくなるように回動せしめられると、排気タービン本体35Cよりも上流の排気通路40内の圧力(以下この圧力を「排気圧」という)が高くなり、その結果、排気タービン本体35Cに供給される排気ガスの流速が速くなる。このため、排気タービン本体35Cの回転速度が速くなり、その結果、コンプレッサ35Aの回転速度も速くなり、したがって、吸気管32内を流れるガスがコンプレッサ35Aによって大きく圧縮されることになる。このため、各ベーン35Dの延在方向Eとそれに対応する基準線とがなす角度(以下この角度を「ベーン開度」という)が小さくなるほど、コンプレッサ35Aによって吸気管32内を流れるガスが圧縮される程度が大きくなる(すなわち、過給圧が高くなる)。
したがって、過給機35は、ベーン35Dの動作状態(具体的には、ベーン開度)を制御することによって過給圧を可変に制御することができる。
また、ベーンDは、電子制御装置60のインターフェース65に接続されており、ベーンDの動作を制御する制御信号がインターフェース65を介して電子制御装置60から与えられる。
次に、第4実施形態の燃料噴射弁の制御について説明する。第4実施形態では、図15に示されている内燃機関においてアクセルペダル開度に応じた適切な燃料噴射量が予め実験等によって求められ、これら求められた燃料噴射量が図17(A)に示されているように目標燃料噴射量TQとしてアクセルペダル開度Dacの関数のマップの形で電子制御装置60に記憶されている。そして、機関運転中、アクセルペダル開度Dacに基づいて図17(A)のマップから目標燃料噴射量TQが取得される。そして、この取得された目標燃料噴射量TQの燃料を燃料噴射弁から噴射させるために必要な燃料噴射弁開弁時間が当該目標燃料噴射量TQに基づいて算出される。そして、この算出された燃料噴射弁開弁時間だけ燃料噴射弁が開弁するように各吸気行程において燃料噴射弁の開弁時間が制御される。
なお、図17(A)のマップでは、アクセルペダル開度Dacが大きいほど目標燃料噴射量TQが多くなっている。
次に、第4実施形態のスロットル弁の制御について説明する。第4実施形態では、図15に示されている内燃機関において燃料噴射量と機関回転数とに応じた適切なスロットル弁開度が予め実験等によって求められ、これら求められたスロットル弁開度が図17(B)に示されているように目標スロットル弁開度TDthとして燃料噴射量Qと機関回転数Nとの関数のマップの形で電子制御装置60に記憶されている。そして、機関運転中、燃料噴射量Qと機関回転数Nとに基づいて図17(B)のマップから目標スロットル弁開度TDthが取得される。そして、この取得された目標スロットル弁開度TDthだけスロットル弁が開弁するようにスロットル弁の開度が制御される。
なお、図17(B)のマップでは、燃料噴射量Qが多いほど目標スロットル弁開度TDthが大きくなり、機関回転数が大きいほど目標スロットル弁開度TDthが大きくなっている。
また、第4実施形態では、図17(B)のマップから目標スロットル弁開度TDthを取得するために利用される燃料噴射量として目標燃料噴射量TQ(すなわち、図17(A)のマップから取得される目標燃料噴射量TQ)が採用される。
次に、第4実施形態のベーンの制御について説明する。第4実施形態では、図15に示されている内燃機関において燃料噴射量と機関回転数とに応じた適切なベーン開度(すなわち、ベーンの開度)が予め実験等によって求められ、これら求められたベーン開度が図17(C)に示されているように目標ベーン開度TDvとして燃料噴射量Qと機関回転数Nとの関数のマップの形で電子制御装置60に記憶されている。そして、機関運転中、燃料噴射量Qと機関回転数Nとに基づいて図17(C)のマップから目標ベーン開度TDvが取得される。そして、この取得された目標ベーン開度TDvだけベーンが開弁するようにベーンの開度が制御される。
なお、図17(C)のマップでは、燃料噴射量Qが多いほど目標ベーン開度TDvが小さくなり、機関回転数Nが大きいほど目標ベーン開度TDvが小さくなっている。
ところで、第4実施形態では、図18に示されているように、燃料噴射量Qと機関回転数Nとの関数のマップの形で学習値KGが電子制御装置60に記憶されている。そして、機関運転中、燃料噴射量Qと機関回転数Nとに対応する学習値KGが図18のマップから取得される。そして、この取得された学習値を目標燃料噴射量に加算して得られる燃料噴射量が目標ベーン開度取得用の燃料噴射量(すなわち、図17(C)のマップから目標ベーン開度TDvを取得するために用いられる燃料噴射量)として用いられると共に、推定空燃比算出用の燃料噴射量として用いられる。
なお、第4実施形態では、第1実施形態の手順と同じ手順で学習値の更新および補正値の算出が行われる。ただし、第4実施形態では、空燃比偏差が零よりも大きいとき(すなわち、検出空燃比が推定空燃比よりも小さいとき)に算出される補正値は、正の値であって、当該補正値によって更新された学習値を目標燃料噴射量に加算して得られる燃料噴射量が目標ベーン開度取得用の燃料噴射量および推定空燃比算出用の燃料噴射量として用いられたときに検出空燃比が推定空燃比よりも大きくならないような適切な値として算出される。一方、第4実施形態では、空燃比偏差が零よりも小さいとき(すなわち、検出空燃比が推定空燃比よりも大きいとき)に算出される補正値は、負の値であって、当該補正値によって更新された学習値を目標燃料噴射量に加算して得られる燃料噴射量が目標ベーン開度取得用の燃料噴射量および推定空燃比算出用の燃料噴射量として用いられたときに検出空燃比が推定空燃比よりも小さくならないような適切な値として算出される。
ところで、上述したように更新される学習値を目標燃料噴射量に加算して得られる燃料噴射量を目標ベーン開度用の燃料噴射量および推定空燃比算出用の燃料噴射量として用いることによって、空燃比偏差が小さくなり、最終的には、空燃比偏差が零になる。次に、その理由について説明する。なお、以下、理解しやすいように、目標燃料噴射量および機関回転数に変化がないことを前提に理由を説明する。
第4実施形態では、第1実施形態の手順と同じ手順で学習値の更新および補正値の算出が行われるのであるから、検出空燃比が推定空燃比よりも小さいとき(すなわち、検出空燃比が推定空燃比よりもリッチな空燃比であるとき)には、正の値の補正値が算出される。そして、この算出された補正値がその時の燃料噴射量Qと機関回転数Nとに対応する図18のマップの学習値KGに加算される。ここで、補正値が正の値であることから、学習値KGは大きくなる。そして、目標ベーン開度取得用の燃料噴射量として当該学習値KGを目標燃料噴射量TQに加算して得られる燃料噴射量が用いられるのであるから、目標ベーン開度取得用の燃料噴射量が大きくなる。したがって、図17(C)のマップから取得される目標ベーン開度が小さくなり、その結果、吸入空気量が多くなる。したがって、検出空燃比が大きくなる。
一方、このとき、上述したように吸入空気量が多くなるのであるから、検出吸入空気量が大きくなる。したがって、推定空燃比算出用の燃料噴射量に変化がなければ、推定空燃比は大きくなる。しかしながら、第4実施形態では、学習値を目標燃料噴射量TQに加算して得られる燃料噴射量が推定空燃比算出用の燃料噴射量として用いられ、補正値が加算されることによって当該学習値が大きくなっているのであるから、推定空燃比算出用の燃料噴射量が大きくなる。したがって、検出吸入空気量が大きくなったとしても推定空燃比算出用の燃料噴射量も大きくなるので、検出吸入空気量の増大に伴う推定空燃比の増大の程度が小さくなり又は零になり(すなわち、推定空燃比が変化せず)、或いは、推定空燃比が小さくなる。
このように、検出空燃比が推定空燃比よりも小さいときには、学習値が更新されることによって検出空燃比が大きくなると共に推定空燃比が小さくなる(或いは、推定空燃比が変化せず、或いは、推定空燃比が比較的小さい程度にのみ大きくなる)ことから、空燃比偏差が小さくなる。そして、検出空燃比が推定空燃比よりも小さい限り(すなわち、空燃比偏差が零よりも大きい限り)、学習値の更新が繰り返し行われる(すなわち、学習値が大きくなり続ける)。このため、空燃比偏差が最終的に零になるのである。
一方、第4実施形態では、検出空燃比が推定空燃比よりも大きいとき(すなわち、検出空燃比が推定空燃比よりもリーンな空燃比であるとき)には、負の値の補正値が算出される。そして、この算出された補正値がその時の燃料噴射量Qと機関回転数Nとに対応する図18のマップの学習値KGに加算される。ここで、補正値が負の値であることから、学習値KGは小さくなる。そして、目標ベーン開度取得用の燃料噴射量として当該学習値KGを目標燃料噴射量TQに加算して得られる燃料噴射量が用いられるのであるから、目標ベーン開度取得用の燃料噴射量が小さくなる。したがって、図17(C)のマップから取得される目標ベーン開度が大きくなり、その結果、吸入空気量が少なくなる。したがって、検出空燃比が小さくなる。
一方、このとき、上述したように吸入空気量が少なくなるのであるから、検出吸入空気量が小さくなる。したがって、推定空燃比算出用の燃料噴射量に変化がなければ、推定空燃比は小さくなる。しかしながら、第4実施形態では、学習値を目標燃料噴射量TQに加算して得られる燃料噴射量が推定空燃比算出用の燃料噴射量として用いられ、補正値が加算されることによって当該学習値が小さくなっているのであるから、推定空燃比算出用の燃料噴射量が小さくなる。したがって、検出吸入空気量が小さくなったとしても推定空燃比算出用の燃料噴射量も小さくなるので、検出吸入空気量の減少に伴う推定空燃比の減少の程度が小さくなり又は零になり(すなわち、推定空燃比が変化せず)、或いは、推定空燃比が大きくなる。
このように、検出空燃比が推定空燃比よりも大きいときには、学習値が更新されることによって検出空燃比が小さくなると共に推定空燃比が大きくなる(或いは、推定空燃比が変化せず、或いは、推定空燃比が比較的小さい程度にのみ小さくなる)ことから、空燃比偏差が小さくなる。そして、検出空燃比が推定空燃比よりも大きい限り(すなわち、空燃比偏差が零よりも小さい限り)、学習値の更新が繰り返し行われる(すなわち、学習値が小さくなり続ける)。このため、空燃比偏差が最終的に零になるのである。
ところで、第1実施形態に関連して説明したように、学習値が過剰に大きくなった場合、目標燃料噴射量が学習値によって過剰に補正され、その結果、目標ベーン開度が過剰に補正されてしまうことになるが、このことは好ましくない。
そこで、第4実施形態では、ベーン開度の過剰な補正を回避する観点から学習値の上限値として適切な値(正の値であって、以下この値を「上限学習値」という)と学習値の下限値として適切な値(負の値であって、以下この値を「下限学習値」という)とが設定される。そして、補正値によって補正された学習値が正の値である場合において当該学習値が上限学習値よりも大きいときには、学習値は上限学習値に制限される。一方、補正値によって補正された学習値が負の値である場合において当該学習値が下限学習値よりも小さいとき(すなわち、学習値が負の値であって且つ下限学習値も負の値であるので、学習値の絶対値が下限学習値の絶対値よりも大きいとき)には、学習値が下限学習値に制限される。
なお、第4実施形態の上限学習値および下限学習値の設定は、第1実施形態の手順と同じ手順に従って行われる。ただし、第4実施形態の「燃料噴射量ずれに起因する最大学習値」は、最大燃料噴射量増量ずれが生じている場合において、第4実施形態に従って更新されて最終的に得られる学習値であり、目標燃料噴射量と燃圧との関数のマップの形で電子制御装置60に記憶されている。また、第4実施形態の「燃料噴射量ずれに起因する最小学習値」は、最大燃料噴射量減量ずれが生じている場合において第4実施形態に従って更新されて最終的に得られる学習値であり、目標燃料噴射量と燃圧との関数のマップの形で電子制御装置60に記憶されている。また、第4実施形態の「吸入空気量ずれに起因する最大学習値」は、最大吸入空気量増量ずれが生じている場合において、第4実施形態に従って更新されて最終的に得られる学習値であり、実際の吸入空気量の関数のマップの形で電子制御装置60に記憶されている。また、第4実施形態の「吸入空気量ずれに起因する最小学習値」は、最大吸入空気量減量ずれが生じている場合において、第4実施形態に従って更新されて最終的に得られる学習値であり、実際の吸入空気量の関数のマップの形で電子制御装置60に記憶されている。
また、第4実施形態の上限学習値および下限学習値の設定が第2実施形態の手順と同じ手順で行われてもよい。ただし、この場合、「最大学習値」は、最大燃料噴射量増量ずれが生じており且つ最大吸入空気量増量ずれが生じている場合において、第4実施形態に従って更新されて最終的に得られる学習値であり、目標燃料噴射量と燃圧と吸入空気量との関数のマップの形で電子制御装置60に記憶されている。また、「最小学習値」は、最大燃料噴射量減量ずれが生じており且つ最大吸入空気量減量ずれが生じている場合において、第4実施形態に従って更新されて最終的に得られる学習値であり、目標燃料噴射量と燃圧と吸入空気量との関数のマップの形で電子制御装置60に記憶されている。
なお、第4実施形態では、1つの学習値が「目標ベーン開度取得用の燃料噴射量を算出するために目標燃料噴射量に加算される学習値」として用いられると共に「推定空燃比算出用の燃料噴射量を算出するために目標燃料噴射量から減算される学習値」として用いられる。つまり、「目標ベーン開度取得用の燃料噴射量の算出に用いられる学習値」と「推定空燃比算出用の燃料噴射量の算出に用いられる学習値」とは同じ値である。しかしながら、これら学習値が異なる値であってもよい。なお、この場合、それぞれの学習値に関して第1実施形態と同様にして上限学習値および下限学習値が設定されることになる。
なお、第4実施形態の燃料噴射弁の制御は、例えば、図5のルーチンによって実行される。ただし、図5のルーチンが第4実施形態の燃料噴射弁の制御に利用される場合、ステップ11では、図17(A)のマップから目標燃料噴射量TQが取得される。
また、第4実施形態のスロットル弁の制御は、例えば、図6のルーチンによって実行される。ただし、図6のルーチンが第4実施形態のスロットル弁の制御に利用される場合、ステップ21では、図17(B)のマップから目標スロットル弁開度TDthが取得される。
次に、第4実施形態のベーンの制御を実行するルーチンの一例について説明する。このルーチンの一例は図19に示されている。なお、図19のルーチンは予め定められた時間が経過する毎に実行される。
図19のルーチンが開始されると、始めに、ステップ50において、燃料噴射量Qと機関回転数Nとが取得される。なお、ステップ50において取得される燃料噴射量Qは、図5のルーチンのステップ11で取得される目標燃料噴射量TQである。次いで、ステップ51において、電子制御装置60に記憶されている学習値KGのうちステップ50で取得された燃料噴射量Qと機関回転数Nとに対応する学習値KGが取得される。次いで、ステップ52において、ステップ51で取得された学習値KGがステップ50で取得された燃料噴射量Qに加算されることによってステップ50で取得された燃料噴射量Qが補正される。次いで、ステップ53において、ステップ52で補正された燃料噴射量Qとステップ50で取得された機関回転数Nとに基づいて図2(C)のマップから目標ベーン開度TDvが取得される。次いで、ステップ54において、ステップ53で取得された目標ベーン開度TDvを達成するための指令値がベーンに出力され、ルーチンが終了する。
なお、第4実施形態の学習値の更新は、例えば、図8または図10のルーチンによって実行される。ただし、図8のルーチンが第4実施形態の学習値の更新に利用される場合、図8のステップ101で取得される学習値KGは、ステップ100で取得された燃料噴射量Qと機関回転数Nとに対応する図18のマップの学習値であり、図8のステップ101で取得される燃料噴射量ずれに起因する最大学習値MaxFおよび最小学習値MinFは、それぞれ、第4実施形態の上述した燃料噴射量ずれに起因する最大学習値および最小学習値であり、図8のステップ101で取得される吸入空気量ずれに起因する最大学習値MaxAおよび最小学習値MinAは、それぞれ、第4実施形態の上述した吸入空気量ずれに起因する最大学習値および最小学習値である。また、図10のルーチンが第4実施形態の学習値の更新に利用される場合、図10のステップ201で取得される学習値KGは、ステップ200で取得された燃料噴射量Qと機関回転数Nとに対応する図18のマップの学習値であり、図10のステップ201で取得される最大学習値Maxおよび最小学習値Minは、それぞれ、第4実施形態の上述した最大学習値および最小学習値である。
ところで、上述した実施形態は、学習値によって最終的には吸入空気量を補正するようになっている制御装置に本発明を適用した実施形態である。しかしながら、本発明は、学習値によって燃料噴射量を補正するようになっている制御装置にも適用可能である。そこで、次に、こうした制御装置に本発明を適用した場合の実施形態(以下「第5実施形態」という)について説明する。なお、第5実施形態の内燃機関は上述した図1に示されている内燃機関であるので、その構成の説明は省略する。
始めに、第5実施形態の燃料噴射弁の制御について説明する。第5実施形態では、図20に示されているように、燃料噴射量Qと機関回転数Nとの関数のマップの形で学習値KGが電子制御装置60に記憶されている。
そして、第5実施形態では、機関運転中、アクセルペダル開度Dacに基づいて図2(A)のマップから目標燃料噴射量TQが取得される。そして、燃料噴射量Q(この燃料噴射量Qとしては目標燃料噴射量TQが用いられる)と機関回転数Nとに対応する学習値KGが図20のマップから取得される。そして、上記取得された目標燃料噴射量(以下この目標燃料噴射量を「初期目標燃料噴射量」という)TQから上記学習値KGを減算して得られる燃料噴射量が燃料噴射弁開弁時間算出用の目標燃料噴射量(すなわち、燃料噴射弁開弁時間を算出するために用いられる目標燃料噴射量)に設定される。そして、この設定された燃料噴射弁開弁時間算出用の目標燃料噴射量の燃料を燃料噴射弁から噴射させるために必要な燃料噴射弁開弁時間が当該目標燃料噴射量に基づいて算出される。そして、この算出された燃料噴射弁開弁時間だけ燃料噴射弁が開弁するように各吸気行程において燃料噴射弁の開弁時間が制御される。
なお、第5実施形態のスロットル弁の制御は、第1実施形態のものと同じであるので、その説明は省略する。
次に、第5実施形態のEGR制御弁の制御について説明する。第5実施形態では、機関運転中、燃料噴射量Qと機関回転数Nとに基づいて図2(C)のマップから目標EGR率TRegrが取得される。そして、この取得された目標EGR率TRegrを達成するためのEGR制御弁開度が目標EGR制御弁開度TDegrとして予め定められた演算則に従って算出される。そして、この算出された目標EGR制御弁開度TDegrだけEGR制御弁が開弁するようにEGR制御弁の開度が制御される。
なお、第5実施形態では、目標EGR率取得用の燃料噴射量として初期目標燃料噴射量TQ(すなわち、図2(A)のマップから取得される目標燃料噴射量TQ)が用いられる。
また、第5実施形態では、推定空燃比算出用の燃料噴射量として初期目標燃料噴射量TQ(すなわち、図2(A)のマップから取得される目標燃料噴射量TQ)が用いられる。
また、第5実施形態では、第1実施形態の手順と同じ手順で学習値の更新および補正値の算出が行われる。ただし、第5実施形態では、空燃比偏差が零よりも大きいとき(すなわち、検出空燃比が推定空燃比よりも小さいとき)に算出される補正値は、正の値であって、当該補正値によって更新された学習値を初期目標燃料噴射量から減算して得られる燃料噴射量が燃料噴射弁開弁時間算出用の目標燃料噴射量として用いられたときに検出空燃比が推定空燃比よりも大きくならないような適切な値として算出される。一方、第5実施形態では、空燃比偏差が零よりも小さいとき(すなわち、検出空燃比が推定空燃比よりも大きいとき)に算出される補正値は、負の値であって、当該補正値によって更新された学習値を目標燃料噴射量から減算して得られる燃料噴射量が燃料噴射弁開弁時間算出用の目標燃料噴射量として用いられたときに検出空燃比が推定空燃比よりも小さくならないような適切な値として算出される。
ところで、上述したように更新される学習値を初期目標燃料噴射量から減算して得られる燃料噴射量を燃料噴射弁開弁時間算出用の目標燃料噴射量として用いることによって、空燃比偏差が小さくなり、最終的には、空燃比偏差が零になる。次に、その理由について説明する。なお、以下、理解しやすいように、初期目標燃料噴射量および機関回転数に変化がないことを前提に理由を説明する。
第5実施形態では、第1実施形態の手順と同じ手順で学習値の更新および補正値の算出が行われるのであるから、検出空燃比が推定空燃比よりも小さいとき(すなわち、検出空燃比が推定空燃比よりもリッチな空燃比であるとき)には、正の値の補正値が算出される。そして、この算出された補正値がその時の燃料噴射量Q(この燃料噴射量Qとしては初期目標燃料噴射量TQが用いられる)とその時の機関回転数Nとに対応する図20のマップの学習値KGに加算される。ここで、補正値が正の値であることから、学習値KGは大きくなる。そして、燃料噴射弁開弁時間算出用の目標燃料噴射量として当該学習値KGを初期目標燃料噴射量TQから減算して得られる燃料噴射量が用いられるのであるから、燃料噴射弁開弁時間算出用の目標燃料噴射量が小さくなる。その結果、燃料噴射量が少なくなる。したがって、検出空燃比が大きくなる。
一方、第5実施形態では、推定空燃比算出用の燃料噴射量として初期目標燃料噴射量TQが用いられ、この初期目標燃料噴射量TQに変化がないのであるから、推定空燃比にも変化はない。
このように、検出空燃比が推定空燃比よりも小さいときには、学習値が更新されることによって検出空燃比が大きくなると共に推定空燃比が変化しないことから、空燃比偏差が小さくなる。そして、検出空燃比が推定空燃比よりも小さい限り(すなわち、空燃比偏差が零よりも大きい限り)、学習値の更新が繰り返し行われる(すなわち、学習値が大きくなり続ける)。このため、空燃比偏差が最終的に零になるのである。
一方、検出空燃比が推定空燃比よりも大きいとき(すなわち、検出空燃比が推定空燃比よりもリーンな空燃比であるとき)には、負の値の補正値が算出される。そして、この算出された補正値がその時の燃料噴射量Q(この燃料噴射量Qとしては初期目標燃料噴射量TQが用いられる)とその時の機関回転数Nとに対応する図20のマップの学習値KGに加算される。ここで、補正値が負の値であることから、学習値KGは小さくなる。っして、燃料噴射弁開弁時間算出用の目標燃料噴射量として当該補正値KGを初期目標燃料噴射量TQから減算して得られる燃料噴射量が用いられるのであるから、燃料噴射弁開弁時間算出用の目標燃料噴射量が大きくなる。その結果、燃料噴射量が多くなる。したがって、検出空燃比が小さくなる。
一方、第5実施形態では、推定空燃比算出用の燃料噴射量として初期目標燃料噴射量TQが用いられ、この初期目標燃料噴射量TQに変化がないのであるから、推定空燃比にも変化はない。
このように、検出空燃比が推定空燃比よりも大きいときには、学習値が更新されることによって検出空燃比が小さくなると共に推定空燃比が変化しないことから、空燃比偏差が小さくなる。そして、検出空燃比が推定空燃比よりも大きい限り(すなわち、空燃比偏差が零よりも小さい限り)、学習値の更新が繰り返し行われる(すなわち、学習値が大きくなり続ける)。このため、空燃比偏差が最終的に零になるのである。
ところで、第1実施形態に関連して説明したように、学習値が過剰に大きくなった場合、初期目標燃料噴射量が学習値によって過剰に補正され、その結果、燃料噴射弁開弁時間算出用の目標燃料噴射量が過剰に補正されてしまうことになるが、このことは好ましくない。
そこで、第5実施形態では、燃料噴射弁開弁時間算出用の目標燃料噴射量の過剰な補正を回避するという観点から学習値の上限値として適切な値(正の値であって、以下この値を「上限学習値」という)と学習値の下限値として適切な値(負の値であって、以下この値を「下限学習値」という)とが設定される。そして、補正値によって補正された学習値が正の値である場合において当該学習値が上限学習値よりも大きいときには、学習値は上限学習値に制限される。一方、補正値によって補正された学習値が負の値である場合において当該学習値が下限学習値よりも小さいとき(すなわち、学習値が負の値であって且つ下限学習値も負の値であるので、学習値の絶対値が下限学習値の絶対値よりも大きいとき)には、学習値が下限学習値に制限される。
なお、第5実施形態の上限学習値および下限学習値の設定は、第1実施形態の手順と同じ手順に従って行われる。ただし、第5実施形態の「燃料噴射量ずれに起因する最大学習値」は、最大燃料噴射量増量ずれが生じている場合において、第5実施形態に従って更新されて最終的に得られる学習値であり、初期目標燃料噴射量と燃圧との関数のマップの形で電子制御装置60に記憶されている。また、第5実施形態の「燃料噴射量ずれに起因する最小学習値」は、最大燃料噴射量減量ずれが生じている場合において、第5実施形態に従って更新されて最終的に得られる学習値であり、初期目標燃料噴射量と燃圧との関数のマップの形で電子制御装置60に記憶されている。また、第5実施形態の「吸入空気量ずれに起因する最大学習値」は、最大吸入空気量増量ずれが生じている場合において、第5実施形態に従って更新されて最終的に得られる学習値であり、吸入空気量の関数のマップの形で電子制御装置60に記憶されている。また、第5実施形態の「吸入空気量ずれに起因する最小学習値」は、最大吸入空気量減量ずれが生じている場合において、第5実施形態に従って更新されて最終的に得られる学習値であり、吸入空気量の関数のマップの形で電子制御装置60に記憶されている。
また、第5実施形態の上限学習値および下限学習値の設定が第2実施形態の手順と同じ手順で行われてもよい。ただし、この場合、「最大学習値」は、最大燃料噴射量増量ずれが生じており且つ最大吸入空気量増量ずれが生じている場合において、第5実施形態に従って更新されて最終的に得られる学習値であり、初期目標燃料噴射量と燃圧と吸入空気量との関数のマップの形で電子制御装置60に記憶されている。また、「最小学習値」は、最大燃料噴射量減量ずれが生じており且つ最大吸入空気量減量ずれが生じている場合において、第5実施形態に従って更新されて最終的に得られる学習値であり、初期目標燃料噴射量と燃圧と吸入空気量との関数のマップの形で電子制御装置60に記憶されている。
次に、第5実施形態の燃料噴射弁の制御を実行するルーチンの一例について説明する。このルーチンの一例は図21に示されている。なお、図21のルーチンは予め定められた時間が経過する毎に実行される。
図21のルーチンが開始されると、始めに、ステップ60において、アクセルペダル開度Dacと機関回転数Nとが取得される。次いで、ステップ61において、ステップ60で取得されたアクセルペダル開度Dacに基づいて図2(A)のマップから目標燃料噴射量TQが取得される。次いで、ステップ62において、電子制御装置60に記憶されている学習値KGのうちステップ61で取得された目標燃料噴射量TQとステップ60で取得された機関回転数Nとに対応する学習値KGが取得される。次いで、ステップ63において、ステップ62で取得された学習値KGがステップ61で取得された目標燃料噴射量TQから減算されることによってステップ61で取得された目標燃料噴射量TQが補正される。次いで、ステップ64において、ステップ63で補正された目標燃料噴射量TQの燃料を燃料噴射弁から噴射させるための燃料噴射弁開弁時間TOが算出される。次いで、ステップ65において、ステップ64で算出された燃料噴射量開弁時間TOだけ燃料噴射弁を開弁させるための指令値が燃料噴射弁に出力され、ルーチンが終了する。
なお、第5実施形態のスロットル弁の制御は、例えば、図6のルーチンによって実行される。ただし、図6のルーチンが第5実施形態のスロットル弁の制御に利用される場合、ステップ20で取得される燃料噴射量Qは、図21のステップ61で取得された目標燃料噴射量TQである。
次に、第5実施形態のEGR制御弁の制御を実行するルーチンの一例について説明する。このルーチンの一例は図22に示されている。なお、図22のルーチンは予め定められた時間が経過する毎に実行される。
図22のルーチンが開始されると、始めに、ステップ70において、燃料噴射量Qと機関回転数Nとが取得される。なお、ステップ70において取得される燃料噴射量Qは、図21のステップ61で取得される目標燃料噴射量TQである。次いで、ステップ71において、ステップ70で取得された燃料噴射量Qと機関回転数Nとに基づいて図2(C)のマップから目標EGR率TRegrが取得される。次いで、ステップ72において、ステップ71で取得された目標EGR率TRegrを達成するための指令値がEGR制御弁に出力され、ルーチンが終了する。
なお、第5実施形態の学習値の更新は、例えば、図8または図10のルーチンによって実行される。ただし、図8のルーチンが第5実施形態の学習値の更新に利用される場合、ステップ101で取得される学習値KGは、ステップ100で取得された燃料噴射量Qと機関回転数Nとに対応する図20のマップの学習値であり、図8のステップ101で取得される燃料噴射量ずれに起因する最大学習値MaxFおよび最小学習値MinFは、それぞれ、第5実施形態の上述した燃料噴射量ずれに起因する最大学習値および最小学習値であり、図8のステップ101で取得される吸入空気量ずれに起因する最大学習値MaxAおよび最小学習値MinAは、それぞれ、第5実施形態の上述した吸入空気量ずれに起因する最大学習値および最小学習値である。また、図10のルーチンが第5実施形態の学習値の更新に利用される場合、図10のステップ201で取得される学習値KGは、ステップ200で取得された燃料噴射量Qと機関回転数Nとに対応する図20のマップの学習値であり、図10のステップ201で取得される最大学習値Maxおよび最小学習値Minは、それぞれ、第5実施形態の上述した最大学習値および最小学習値である。
ところで、第5実施形態は、学習値によって燃料噴射弁開弁時間算出用の目標燃料噴射量のみを補正するようになっている制御装置に本発明を適用した場合の実施形態である。しかしながら、本発明は、学習値によって燃料噴射弁開弁時間算出用の目標燃料噴射量だけでなく推定空燃比算出用の燃料噴射量を補正するようになっている制御装置にも適用可能である。そこで、次に、こうした制御装置に本発明が適用された場合の実施形態(以下「第6実施形態」)という)について説明する。なお、第6実施形態の内燃機関は上述した図1に示されている内燃機関であるので、その構成の説明は省略する。
始めに、第6実施形態の燃料噴射弁の制御について説明する。第6実施形態では、図23に示されているように、燃料噴射量Qと機関回転数Nとの関数のマップの形で学習値KGが電子制御装置60に記憶されている。
そして、第6実施形態では、機関運転中、アクセルペダル開度Dacに基づいて図2(A)のマップから目標燃料噴射量TQが取得される。そして、燃料噴射量Q(この燃料噴射量Qとしては目標燃料噴射量TQが用いられる)と機関回転数Nとに対応する学習値KGが図23のマップから取得される。そして、上記取得された目標燃料噴射量(以下この目標燃料噴射量を「初期目標燃料噴射量」という)TQから上記学習値KGを減算して得られる燃料噴射量が燃料噴射弁開弁時間算出用の目標燃料噴射量に設定される。そして、この設定された燃料噴射弁開弁時間算出用の目標燃料噴射量の燃料を燃料噴射弁から噴射させるために必要な燃料噴射弁開弁時間が当該目標燃料噴射量に基づいて算出される。そして、この算出された燃料噴射弁開弁時間だけ燃料噴射弁が開弁するように各吸気行程において燃料噴射弁の開弁時間が制御される。
なお、第6実施形態のスロットル弁の開度の制御およびEGR制御弁の開度の制御は、第5実施形態のものと同じであるので、これらの説明は省略する。
また、第6実施形態では、推定空燃比算出用の燃料噴射量として初期目標燃料噴射量TQ(すなわち、図2(A)のマップから取得される目標燃料噴射量TQ)に学習値を加算して得られる燃料噴射量が用いられる。
また、第6実施形態では、第1実施形態の手順と同じ手順で学習値の更新および補正値の算出が行われる。ただし、第6実施形態では、空燃比偏差が零よりも大きいとき(すなわち、検出空燃比が推定空燃比よりも小さいとき)に算出される補正値は、正の値であって、当該補正値によって更新された学習値を初期目標燃料噴射量から減算して得られる燃料噴射量が燃料噴射弁開弁時間算出用の目標燃料噴射量として用いられると共に当該補正値によって更新された学習値を初期目標燃料噴射量に加算して得られる燃料噴射量が推定空燃比算出用の燃料噴射量として用いられたときに検出空燃比が推定空燃比よりも大きくならないような適切な値として算出される。一方、第6実施形態では、空燃比偏差が零よりも小さいとき(すなわち、検出空燃比が推定空燃比よりも大きいとき)に算出される補正値は、負の値であって、当該補正値によって更新された学習値を初期目標燃料噴射量から減算して得られる燃料噴射量が燃料噴射弁開弁時間算出用の目標燃料噴射量として用いられると共に当該補正値によって更新された学習値を初期目標燃料噴射量に加算して得られる燃料噴射量が推定空燃比算出用の燃料噴射量として用いられたときに検出空燃比が推定空燃比よりも小さくならないような適切な値として算出される。
ところで、上述したように更新される学習値を初期目標燃料噴射量から減算して得られる燃料噴射量を燃料噴射弁開弁時間算出用の目標燃料噴射量として用いると共に同学習値を初期目標燃料噴射量に加算して得られる燃料噴射量を推定空燃比算出用の燃料噴射量として用いることによって、空燃比偏差が小さくなり、最終的には、空燃比偏差が零になる。次に、その理由について説明する。なお、以下、理解しやすいように、初期目標燃料噴射量および機関回転数に変化がないことを前提に理由を説明する。
第6実施形態では、第1実施形態の手順と同じ手順で学習値の更新および補正値の算出が行われるのであるから、検出空燃比が推定空燃比よりも小さいとき(すなわち、検出空燃比が推定空燃比よりもリッチな空燃比であるとき)には、正の値の補正値が算出される。そして、この算出された補正値がその時の燃料噴射量Q(この燃料噴射量Qとしては初期目標燃料噴射量TQが用いられる)とその時の機関回転数Nとに対応する図23のマップの学習値KGに加算される。ここで、補正値が正の値であることから、学習値KGは大きくなる。そして、燃料噴射弁開弁時間算出用の目標燃料噴射量として当該学習値KGを初期目標燃料噴射量TQから減算して得られる燃料噴射量が用いられるのであるから、燃料噴射弁開弁時間算出用の目標燃料噴射量が小さくなる。その結果、燃料噴射量が少なくなる。したがって、検出空燃比が大きくなる。
一方、第6実施形態では、推定空燃比算出用の燃料噴射量として初期目標燃料噴射量TQに上記学習値KGを加算して得られる燃料噴射量が用いられ、当該学習値KGが補正値によって大きくされているのであるから、推定空燃比が小さくなる。
このように、検出空燃比が推定空燃比よりも小さいときには、学習値が更新されることによって検出空燃比が大きくなると共に推定空燃比が小さくなることから、空燃比偏差が小さくなる。そして、検出空燃比が推定空燃比よりも小さい限り(すなわち、空燃比偏差が零よりも大きい限り)、学習値の更新が繰り返し行われる(すなわち、学習値が大きくなり続ける)。このため、空燃比偏差が最終的に零になるのである。
一方、検出空燃比が推定空燃比よりも大きいとき(すなわち、検出空燃比が推定空燃比よりもリーンな空燃比であるとき)には、負の値の補正値が算出される。そして、この算出された補正値がその時の燃料噴射量Q(この燃料噴射量Qとしては初期目標燃料噴射量TQが用いられる)とその時の機関回転数Nとに対応する図23のマップの学習値KGに加算される。ここで、補正値が負の値であることから、学習値KGは小さくなる。そして、燃料噴射弁開弁時間算出用の目標燃料噴射量として当該学習値KGを初期目標燃料噴射量TQから減算して得られる燃料噴射量が用いられるのであるから、燃料噴射弁開弁時間算出用の目標燃料噴射量が大きくなる。その結果、燃料噴射量が多くなる。したがって、検出空燃比が小さくなる。
一方、第6実施形態では、推定空燃比算出用の燃料噴射量として初期目標燃料噴射量TQに上記学習値KGを加算して得られる燃料噴射量が用いられ、当該学習値KGが補正値によって小さくされているのであるから、推定空燃比が大きくなる。
このように、検出空燃比が推定空燃比よりも大きいときには、学習値が更新されることによって検出空燃比が小さくなると共に推定空燃比が大きくなることから、空燃比偏差が小さくなる。そして、検出空燃比が推定空燃比よりも大きい限り(すなわち、空燃比偏差が零よりも小さい限り)、学習値の更新が繰り返し行われる(すなわち、学習値が大きくなり続ける)。このため、空燃比偏差が最終的に零になるのである。
ところで、第1実施形態に関連して説明したように、学習値が過剰に大きくなった場合、初期目標燃料噴射量が学習値によって過剰に補正され、その結果、燃料噴射弁開弁時間算出用の目標燃料噴射量および推定空燃比算出用の燃料噴射量が過剰に補正されてしまうことになるが、このことは好ましくない。
そこで、第6実施形態では、燃料噴射弁開弁時間算出用の目標燃料噴射量の過剰な補正および推定空燃比算出用の燃料噴射量の過剰な補正を回避するという観点から学習値の上限値として適切な値(正の値であって、以下この値を「上限学習値」という)と学習値の下限値として適切な値(負の値であって、以下この値を「下限学習値」という)とが設定される。そして、補正値によって補正された学習値が正の値である場合において当該学習値が上限学習値よりも大きいときには、学習値は上限学習値に制限される。一方、補正値によって補正された学習値が負の値である場合において当該学習値が下限学習値よりも小さいとき(すなわち、学習値が負の値であって且つ下限学習値も負の値であるので、学習値の絶対値が下限学習値の絶対値よりも大きいとき)には、学習値が下限学習値に制限される。
なお、第6実施形態の上限学習値および下限学習値の設定は、第1実施形態の手順と同じ手順に従って行われる。ただし、第6実施形態の「燃料噴射量ずれに起因する最大学習値」は、最大燃料噴射量増量ずれが生じている場合において、第6実施形態に従って更新されて最終的に得られる学習値であり、初期目標燃料噴射量と燃圧との関数のマップの形で電子制御装置60に記憶されている。また、第6実施形態の「燃料噴射量ずれに起因する最小学習値」は、最大燃料噴射量減量ずれが生じている場合において、第6実施形態に従って更新されて最終的に得られる学習値であり、初期目標燃料噴射量と燃圧との関数のマップの形で電子制御装置60に記憶されている。また、第6実施形態の「吸入空気量ずれに起因する最大学習値」は、最大吸入空気量増量ずれが生じている場合において、第6実施形態に従って更新されて最終的に得られる学習値であり、吸入空気量の関数のマップの形で電子制御装置60に記憶されている。また、第6実施形態の「吸入空気量ずれに起因する最小学習値」は、最大吸入空気量減量ずれが生じている場合において、第6実施形態に従って更新されて最終的に得られる学習値であり、吸入空気量の関数のマップの形で電子制御装置60に記憶されている。
また、第6実施形態の上限学習値および下限学習値の設定が第2実施形態の手順と同じ手順で行われてもよい。ただし、この場合、「最大学習値」は、最大燃料噴射量増量ずれが生じており且つ最大吸入空気量増量ずれが生じている場合において第6実施形態に特有の上記制約の範囲内で算出される補正値によって更新されつつ算出される学習値であり、初期目標燃料噴射量と燃圧と吸入空気量との関数のマップの形で電子制御装置60に記憶されている。また、「最小学習値」は、最大燃料噴射量減量ずれが生じており且つ最大吸入空気量減量ずれが生じている場合において第6実施形態に特有の上記制約の範囲内で算出される補正値によって更新されつつ算出される学習値であり、初期目標燃料噴射量と燃圧と吸入空気量との関数のマップの形で電子制御装置60に記憶されている。
なお、第6実施形態では、1つの学習値が「燃料噴射弁開弁時間算出用の目標燃料噴射量を算出するために初期目標燃料噴射量から減算される学習値」として用いられると共に「推定空燃比算出用の燃料噴射量を算出するために初期目標燃料噴射量に加算される学習値」として用いられる。つまり、「燃料噴射弁開弁時間算出用の目標燃料噴射量を算出するために初期目標燃料噴射量から減算される学習値」と「推定空燃比算出用の燃料噴射量を算出するために初期目標燃料噴射量に加算される学習値」とは同じ値である。しかしながら、これら学習値が異なる値であってもよい。なお、この場合、それぞれの学習値に関して第1実施形態と同様にして上限学習値および下限学習値が設定されることになる。
なお、第6実施形態の燃料噴射弁の制御は、例えば、図21のルーチンによって実行される。ただし、図21のルーチンが第6実施形態の燃料噴射弁の制御に利用される場合、ステップ62で取得される学習値KGは、第6実施形態に従って更新されて最終的に得られる学習値である。
また、第6実施形態のスロットル弁の制御は、例えば、図6のルーチンによって実行される。ただし、図6のルーチンが第6実施形態のスロットル弁の制御に利用される場合、ステップ20で取得される燃料噴射量Qは、図21のステップ61で取得された目標燃料噴射量TQである。
また、第6実施形態のEGR制御弁の制御は、例えば、図22のルーチンによって実行される。
また、第6実施形態の学習値の更新は、例えば、図8または図10のルーチンによって実行される。ただし、図8のルーチンが第6実施形態の学習値の更新に利用される場合、ステップ101で取得される学習値KGは、ステップ100で取得された燃料噴射量Qと機関回転数Nとに対応する図23のマップの学習値であり、図8のステップ101で取得される燃料噴射量ずれに起因する最大学習値MaxFおよび最小学習値MinFは、それぞれ、第6実施形態の上述した燃料噴射量ずれに起因する最大学習値および最小学習値であり、図8のステップ101で取得される吸入空気量ずれに起因する最大学習値MaxAおよび最小学習値MinAは、それぞれ、第6実施形態の上述した吸入空気量ずれに起因する最大学習値および最小学習値である。また、図10のルーチンが第6実施形態の学習値の更新に利用される場合、ステップ201で取得される学習値KGは、ステップ200で取得された燃料噴射量Qと機関回転数Nとに対応する図23のマップの学習値であり、図10のステップ201で取得される最大学習値Maxおよび最小学習値Minは、それぞれ、第6実施形態の上述した最大学習値および最小学習値である。
なお、上述した実施形態によれば、目標燃料噴射量に学習値が加算される前または目標燃料噴射量から学習値が減算される前(つまり、目標燃料噴射量が学習値によって補正される前)に、学習値が新たに算出される。すなわち、学習値が最新の学習値に更新される。したがって、目標燃料噴射量には最新の学習値が加算され或いは目標燃料噴射量から最新の学習値が減算されることになる。さらに、目標燃料噴射量に学習値が加算される直前または目標燃料噴射量から学習値が減算される直前(つまり、目標燃料噴射量が学習値によって補正される直前)に最新の学習値が算出されるのであるから、目標燃料噴射量にはその時の最適な学習値が加算され或いは目標燃料噴射量からはその時の最適な学習値が減算されることになる。このため、目標燃料噴射量が不適切に補正されることが回避されることから、検出空燃比が推定空燃比に正確に一致するようになる。
また、上述した実施形態のうち図8のルーチンを利用する実施形態によれば、内燃機関に求められる要件が達成される範囲内において許容される限り最大限に吸入空気量または燃料噴射量を補正するという観点から、より適切な上限学習値および下限学習値が設定される。すなわち、一般的に、内燃機関に求められる要件が達成される範囲内であれば、許容される限り最大限に吸入空気量または燃料噴射量を補正することが好ましい。一方、内燃機関における各種制御は、実際の燃料噴射量が目標燃料噴射量に対して正の方向にずれたときに燃料噴射量ずれ量が最も大きくなると想定される場合、実際の燃料噴射量が目標燃料噴射量に対して負の方向にずれたときに燃料噴射量ずれ量が最も大きくなると想定される場合、検出吸入空気量が実際の吸入空気量に対して正の方向にずれたときに吸入空気量ずれ量が最も大きくなると想定される場合、および、検出吸入空気量が実際の吸入空気量に対して負の方向にずれたときに吸入空気量ずれ量が最も大きくなると想定される場合においても、内燃機関に求められる要件が達成されるように構築される。つまり、燃料噴射量ずれが想定される範囲内で最も大きい場合の学習値(つまり、燃料噴射量ずれに起因する最大学習値および最小学習値)と吸入空気量ずれが想定される範囲内で最も大きい場合の学習値(つまり、吸入空気量ずれに起因する最大学習値および最小学習値)とが比較され、最大学習値のうち大きい方の最大学習値が上限学習値に設定されると共に最小学習値のうち小さい方の最小学習値が下限学習値に設定され、これら上限学習値および下限学習値に学習値が制限されるのであれば、内燃機関に求められる要件が達成されつつ吸入空気量または燃料噴射量を最大限に補正する学習値が得られる。したがって、内燃機関に求められる要件が達成される範囲内において許容される限り最大限に吸入空気量または燃料噴射量を補正するという観点から、より適切な上限学習値および下限学習値が設定されることになるのである。
また、上述した実施形態のうち図10のルーチンを利用する実施形態によれば、内燃機関に求められる要件が達成される範囲内において許容される限り最大限に吸入空気量または燃料噴射量を補正するという観点から、より適切な上限学習値および下限学習値が設定される。すなわち、一般的に、内燃機関に求められる要件が達成される範囲内であれば、許容される限り最大限に吸入空気量または燃料噴射量を補正することが好ましい。一方、内燃機関における各種制御は、実際の燃料噴射量が目標燃料噴射量に対して正の方向にずれたときに燃料噴射量ずれ量が最も大きくなり且つ検出吸入空気量が実際の吸入空気量に対して正の方向にずれたときに吸入空気量ずれ量が最も大きくなると想定される場合、および、実際の燃料噴射量が目標燃料噴射量に対して負の方向にずれたときに燃料噴射量ずれ量が最も大きくなり且つ検出吸入空気量が実際の吸入空気量に対して負の方向にずれたときに吸入空気量ずれ量が最も大きくなると想定される場合においても、内燃機関に求められる要件が達成されるように構築される。つまり、燃料噴射量ずれが想定される範囲内で最も大きく且つ吸入空気量ずれが想定される範囲内で最も大きい場合の学習値が上限学習値または下限学習値に設定され、これら上限学習値または下限学習値に学習値が制限されるのであれば、内燃機関に求められる要件が達成されつつ吸入空気量または燃料噴射量を最大限に補正する学習値が得られる。したがって、内燃機関に求められる要件が達成される範囲内において許容される限り最大限に吸入空気量または燃料噴射量を補正するという観点から、より適切な上限学習値または下限学習値が設定されることになるのである。
また、上述した実施形態の考え方は、広くは、燃料噴射弁以外の手段によって燃焼室に燃料が供給される内燃機関にも適用可能である。したがって、本発明は、燃焼室に燃料を供給する手段を具備する内燃機関に適用可能である。
また、上述した実施形態の考え方は、広くは、エアフローメータ以外の手段によって燃焼室に供給される空気の量を検出する内燃機関にも適用可能である。そして、上述した実施形態において、検出吸入空気量は、燃焼室に供給される空気の量の推定値であるとも言える。したがって、本発明は、燃焼室に供給される空気の量の推定値を取得する手段を具備する内燃機関に適用可能である。
また、上述した実施形態の考え方は、広くは、酸素濃度センサ手段以外の手段によって実際の空燃比が取得される内燃機関にも適用可能である。したがって、本発明は、実際の空燃比を取得する手段を具備する内燃機関に適用可能である。
また、上述した実施形態の考え方は、広くは、目標燃料噴射量以外の燃料噴射量の推定値または目標燃料噴射量に相当するパラメータが目標EGR率または目標スロットル弁開度または目標ベーン開度の取得と推定空燃比の算出とに利用される内燃機関にも適用可能である。そして、目標燃料噴射量は、燃焼室に供給される燃料の量の推定値(すなわち、推定供給燃料量)であるとも言える。したがって、本発明は、推定供給燃料量またはそれに相当するパラメータが目標EGR率または目標スロットル弁開度または目標ベーン開度の取得と推定空燃比の算出とに利用される内燃機関に適用可能である。
また、上述した実施形態の考え方は、広くは、検出吸入空気量以外の吸入空気量の推定値または検出吸入空気量に相当するパラメータが推定空燃比の算出に利用される内燃機関にも適用可能である。そして、上述したように、検出吸入空気量は、燃焼室に供給される空気の量の推定値(すなわち、推定供給空気量)であるとも言える。したがって、本発明は、推定供給空気量またはそれに相当するパラメータが推定空燃比の算出に利用される内燃機関に適用可能である。
また、第1実施形態および第2実施形態は、図2(A)のマップから取得される目標燃料噴射量が学習値によって補正され、この補正された目標燃料噴射量と機関回転数とに基づいて図2(C)のマップから目標EGR率が取得され、この取得された目標EGR率がEGR率制御用の目標EGR率として利用される場合に本発明を適用した場合の実施形態である。しかしながら、本発明は、図2(A)のマップから取得される目標燃料噴射量と機関回転数とに基づいて図2(C)のマップから目標EGR率を取得し、この取得された目標EGR率を学習値によって補正し、この補正された目標EGR率をEGR率制御用の目標EGR率として用いるようになっている制御装置(より具体的には、例えば、マップから取得された目標EGR率から学習値を減算することによって当該目標EGR率を補正し、この補正された目標EGR率をEGR率制御用の目標EGR率として利用するようになっている制御装置)にも適用可能である。
また、第3実施形態は、図12(A)のマップから取得される目標燃料噴射量が学習値によって補正され、この補正された目標燃料噴射量と機関回転数とに基づいて図12(B)のマップから目標スロットル弁開度が取得され、この取得された目標スロットル弁開度がスロットル弁開度制御用の目標スロットル弁開度として利用される場合に本発明を適用した場合の実施形態である。しかしながら、本発明は、図12(A)のマップから取得される目標燃料噴射量と機関回転数とに基づいて図12(B)のマップから目標スロットル弁開度を取得し、この取得された目標スロットル弁開度を学習値によって補正し、この補正された目標スロットル弁開度をスロットル弁開度制御用の目標スロットル弁開度として用いるようになっている制御装置(より具体的には、例えば、マップから取得された目標スロットル弁開度に学習値を加算することによって当該目標スロットル弁開度を補正し、この補正された目標スロットル弁開度をスロットル弁開度制御用の目標スロットル弁開度として用いるようになっている制御装置)にも適用可能である。
また、第4実施形態は、図17(A)のマップから取得される目標燃料噴射量が学習値によって補正され、この補正された目標燃料噴射量と機関回転数とに基づいて図17(C)のマップから目標ベーン開度が取得され、この取得された目標ベーン開度がベーン開度制御用の目標ベーン開度として利用される場合に本発明を適用した場合の実施形態である。しかしながら、本発明は、図17(A)のマップから取得される目標燃料噴射量と機関回転数とに基づいて図17(C)のマップから目標ベーン開度を取得し、この取得された目標ベーン開度を学習値によって補正し、この補正された目標ベーン開度をベーン開度制御用の目標ベーン開度として用いるようになっている制御装置(より具体的には、例えば、マップから取得された目標ベーン開度から学習値を減算することによって当該目標ベーン開度を補正し、この補正された目標ベーン開度をベーン開度制御用の目標ベーン開度として用いるようになっている制御装置)にも適用可能である。
また、第1実施形態および第2実施形態は、燃料噴射量と機関回転数とに基づいて図2(C)のマップから目標EGR率が取得される場合に本発明を適用した場合の実施形態である。しかしながら、本発明は、燃料噴射量のみに基づいて目標EGR率を取得するようになっている制御装置にも適用可能であるし、燃料噴射量と機関回転数とを含む3つ以上のパラメータに基づいて目標EGR率を取得するようになっている制御装置にも適用可能であるし、燃料噴射量と機関回転数以外の1つ又は複数のパラメータに基づいて目標EGR率を取得するようになっている制御装置にも適用可能である。
また、第3実施形態は、燃料噴射量と機関回転数とに基づいて図12(B)のマップから目標スロットル弁開度が取得される場合に本発明を適用した場合の実施形態である。しかしながら、本発明は、燃料噴射量のみに基づいて目標スロットル弁開度を取得するようになっている制御装置にも適用可能であるし、燃料噴射量と機関回転数とを含む3つ以上のパラメータに基づいて目標スロットル弁開度を取得するようになっている制御装置にも適用可能であるし、燃料噴射量と機関回転数以外の1つ又は複数のパラメータに基づいて目標スロットル弁開度を取得するようになっている制御装置にも適用可能である。
また、第4実施形態は、燃料噴射量と機関回転数とに基づいて図17(C)のマップから目標ベーン開度を取得するようになっている制御装置に本発明を適用した場合の実施形態である。しかしながら、本発明は、燃料噴射量のみに基づいて目標ベーン開度を取得するようになっている制御装置にも適用可能であるし、燃料噴射量と機関回転数とを含む3つ以上のパラメータに基づいて目標ベーン開度を取得するようになっている制御装置にも適用可能であるし、燃料噴射量と機関回転数以外の1つ又は複数のパラメータに基づいて目標ベーン開度を取得するようになっている制御装置にも適用可能である。
また、上述した実施形態は、目標値(すなわち、目標EGR率または目標スロットル弁開度または目標ベーン開度)の取得用の燃料噴射量を得るために学習値によって目標燃料噴射量のみを補正するようになっている制御装置に本発明を適用した場合の実施形態である。しかしながら、本発明は、目標値の取得用の機関回転数を得るために学習値によって機関回転数のみを補正するようになっている制御装置にも適用可能であるし、目標値の取得用の燃料噴射量および機関回転数を得るために学習値によって目標燃料噴射量と機関回転数との両方を補正するようになっている制御装置にも適用可能である。
また、上述した実施形態は、目標値(すなわち、目標EGR率または目標スロットル弁開度または目標ベーン開度)の取得に燃料噴射量と機関回転数とを用いるようになっている制御装置に本発明を適用した場合の実施形態である。しかしながら、本発明は、燃料噴射量と機関回転数とを含む3つ以上のパラメータを目標値の取得に用いるようになっている制御装置にも適用可能であるし、燃料噴射量および機関回転数以外の1つ又は複数のパラメータを目標値の取得に用いるようになっている制御装置にも適用可能である。なお、こうした制御装置に本発明を適用した場合には、少なくとも1つのパラメータが学習値によって補正され、この補正されたパラメータが目標値の取得に用いられる。
また、第1実施形態および第2実施形態では、空燃比偏差に基づいてEGR率を補正している。したがって、云い方を換えれば、これら実施形態では、空燃比偏差に基づいてEGRガス量を補正しているとも言える。
また、上述した実施形態のうち図8のルーチンを利用する実施形態は、燃料噴射量ずれに起因する最大学習値および最小学習値を燃料噴射量と燃圧とに応じて取得するようになっている制御装置に本発明を適用した場合の実施形態である。しかしながら、本発明は、これら最大学習値および最小学習値を燃料噴射量のみに応じて取得するようになっている制御装置にも適用可能である。
また、第1実施形態および第2実施形態では、学習値によってEGR率が補正される。そして、EGR率が補正されると吸入空気量が変化することから、結局のところ、学習値によって吸入空気量を補正していると捉えることもできる。
なお、上述した実施形態では、推定空燃比は特定の時点の検出吸入空気量と特定の時点の目標燃料噴射量とに基づいて算出される。しかしながら、これら特定の時点の検出吸入空気量の空気と目標燃料噴射量の燃料との混合気が燃焼し、その燃焼ガスが排気ガスとして燃焼室から排出され、その排気ガスが酸素濃度センサに到達するまでには一定の時間を要する。そこで、上述した実施形態において、一次なまし処理が施された推定空燃比から検出空燃比を差し引くことによって空燃比偏差を算出するようにしてもよい。
また、「燃料噴射量ずれに起因する最大学習値」および「燃料噴射量ずれに起因する最小学習値」を上述した実施形態の手法以外の手法によって求めるようにしてもよい。この手法としては、例えば、「実際の燃料噴射量が目標燃料噴射量からずれる燃料噴射量ずれ(すなわち、ここでの燃料噴射量ずれには、実際の燃料噴射量が目標燃料噴射量よりも多くなる燃料噴射量ずれも、実際の燃料噴射量が目標燃料噴射量よりも少なくなる燃料噴射量ずれも含まれる)が生じている場合に算出される学習値を十分に多い数だけ取得し、これら取得された学習値を統計的な手法によって処理することによって「燃料噴射量ずれに起因する最大学習値」として適した値と「燃料噴射量ずれに起因する最小学習値」として適した値とをそれぞれ「燃料噴射量ずれに起因する最大学習値」および「燃料噴射量ずれに起因する最小学習値」として求めるという手法を挙げることができる。
同様に、「吸入空気量ずれに起因する最大学習値」および「吸入空気量ずれに起因する最小学習値」を上述した実施形態の手法以外の手法によって求めるようにしてもよい。この手法としては、例えば、「検出吸入空気量が実際の吸入空気量からずれる吸入空気量ずれ(すなわち、ここでの吸入空気量ずれには、検出吸入空気量が実際の吸入空気量よりも多くなる吸入空気量ずれも、検出吸入空気量が実際の吸入空気量よりも少なくなる吸入空気量ずれも含まれる)が生じている場合に算出される学習値を十分に多い数だけ取得し、これら取得された学習値を統計的によって処理することによって「吸入空気量ずれに起因する最大学習値」として適した値と「吸入空気量ずれに起因する最小学習値」として適した値とをそれぞれ「吸入空気量ずれに起因する最大学習値」および「吸入空気量ずれに起因する最小学習値」として求めるという手法を挙げることができる。
また、上述した実施形態のうち図8のルーチンを利用する実施形態において、「最大燃料噴射量増量ずれ」および「最大燃料噴射量減量ずれ」として、燃料噴射量に関する燃料噴射弁の図面交差(いわゆる公称誤差)を利用するようにしてもよい。すなわち、燃料噴射弁の図面交差の範囲内で実際の燃料噴射量が目標燃料噴射量よりも最も多くなってしまう場合において、最終的に得られる学習値を「燃料噴射量ずれに起因する最大学習値」に設定し、燃料噴射弁の図面交差の範囲内で実際の燃料噴射量が目標燃料噴射量よりも最も少なくなってしまう場合において、最終的に得られる学習値を「燃料噴射量ずれに起因する最小学習値」に設定するようにしてもよい。
同様に、上述した実施形態のうち図8のルーチンを利用する実施形態において、「最大吸入空気量増量ずれ」および「最大吸入空気量減量ずれ」として、検出吸入空気量に関するエアフローメータの図面交差(いわゆる公称誤差)を利用するようにしてもよい。すなわち、エアフローメータの図面交差の範囲内で検出吸入空気量が実際の吸入空気量よりも最も多くなってしまう場合において、最終的に得られる学習値を「吸入空気量ずれに起因する最大学習値」に設定し、エアフローメータの図面交差の範囲内で検出吸入空気量が実際の吸入空気量よりも最も少なくなってしまう場合において、最終的に得られる学習値を「吸入空気量ずれに起因する最小学習値」に設定するようにしてもよい。
また、上述した実施形態のうち図10のルーチンを利用する実施形態において、「最大燃料噴射量増量ずれ」および「最大燃料噴射量減量ずれ」として、燃料噴射量に関する燃料噴射弁の図面交差(いわゆる公称誤差)を利用し、「最大吸入空気量増量ずれ」および「最大吸入空気量減量ずれ」として、検出吸入空気量に関するエアフローメータの図面交差(いわゆる公称誤差)を利用するようにしてもよい。すなわち、燃料噴射弁の図面交差の範囲内で実際の燃料噴射量が目標燃料噴射量よりも最も多くなってしまい且つエアフローメータの図面交差の範囲内で検出吸入空気量が実際の吸入空気量よりも最も多くなってしまう場合において、最終的に得られる学習値を「最大学習値」に設定し、燃料噴射弁の図面交差の範囲内で実際の燃料噴射量が目標燃料噴射量よりも最も少なくなってしまい且つエアフローメータの図面交差の範囲内で検出吸入空気量が実際の吸入空気量よりも最も少なくなってしまう場合において、最終的に得られる学習値を「最小学習値」に設定するようにしてもよい。
また、本発明は、目標燃料噴射量に学習値を加算して得られる燃料噴射量を目標EGR率取得用の燃料噴射量、目標スロットル弁開度取得用の燃料噴射量、および、推定空燃比算出用の燃料噴射量として用いるようになっている制御装置にも適用可能である。つまり、第1実施形態または第2実施形態の思想に第3実施形態の思想が組み合わされてもよい。なお、この場合、空燃比偏差が零よりも大きいときに算出される補正値は、正の値であって、当該補正値によって更新された学習値を用いた内燃機関の制御が行われたときに検出空燃比が推定空燃比よりも大きくならないような適切な値として算出される。一方、空燃比偏差が零よりも小さいときに算出される補正値は、負の値であって、当該補正値によって更新された学習値を用いた内燃機関の制御が行われたときに検出空燃比が推定空燃比よりも小さくならないような適切な値として算出される。
そして、この場合において、第1実施形態のように上限学習値を設定するために「燃料噴射量ずれに起因する最大学習値」と「吸入空気量ずれに起因する最大学習値」とが用いられるのであれば、「燃料噴射量ずれに起因する最大学習値」は、最大燃料噴射量増量ずれが生じている場合において、「学習値の更新」と「該学習値を用いた内燃機関の制御」とが繰り返されたときに最終的に得られる学習値であり、「吸入空気量ずれに起因する最大学習値」は、最大吸入空気量増量ずれが生じている場合において、同様に最終的に得られる学習値である。また、下限学習値を設定するために「燃料噴射量ずれに起因する最小学習値」と「吸入空気量ずれに起因する最小学習値」とが用いられるのであれば、「燃料噴射量ずれに起因する最小学習値」は、最大燃料噴射量減量ずれが生じている場合において、「学習値の更新」と「該学習値を用いた内燃機関の制御」とが繰り返されたときに最終的に得られる学習値であり、「吸入空気量ずれに起因する最小学習値」は、最大吸入空気量減量ずれが生じている場合において、同様に最終的に得られる学習値である。
また、第2実施形態のように最大学習値および最小学習値がそれぞれ上限学習値および下限学習値に設定されるのであれば、最大学習値は、最大燃料噴射量増量ずれが生じており且つ最大吸入空気量増量ずれが生じている場合において、「学習値の更新」と「該学習値を用いた内燃機関の制御」とが繰り返されたときに最終的に得られる学習値であり、最小学習値は、最大燃料噴射量減量ずれが生じており且つ最大燃料噴射量減量ずれが生じている場合において、同様に最終的に得られる学習値である。
また、本発明は、目標燃料噴射量に学習値を加算して得られる燃料噴射量を目標EGR率取得用の燃料噴射量、目標ベーン開度取得用の燃料噴射量、および、推定空燃比算出用の燃料噴射量として用いるようになっている制御装置にも適用可能である。つまり、第1実施形態または第2実施形態の思想に第4実施形態の思想が組み合わされてもよい。なお、この場合、空燃比偏差が零よりも大きいときに算出される補正値は、正の値であって、当該補正値によって更新された学習値を用いた内燃機関の制御が行われたときに検出空燃比が推定空燃比よりも大きくならないような適切な値として算出される。一方、空燃比偏差が零よりも小さいときに算出される補正値は、負の値であって、当該補正値によって更新された学習値を用いた内燃機関の制御が行われたときに検出空燃比が推定空燃比よりも小さくならないような適切な値として算出される。
そして、この場合において、第1実施形態のように上限学習値を設定するために「燃料噴射量ずれに起因する最大学習値」と「吸入空気量ずれに起因する最大学習値」とが用いられるのであれば、「燃料噴射量ずれに起因する最大学習値」は、最大燃料噴射量増量ずれが生じている場合において、「学習値の更新」と「該学習値を用いた内燃機関の制御」とが繰り返されたときに最終的に得られる学習値であり、「吸入空気量ずれに起因する最大学習値」は、最大吸入空気量増量ずれが生じている場合において、同様に最終的に得られる学習値である。また、下限学習値を設定するために「燃料噴射量ずれに起因する最小学習値」と「吸入空気量ずれに起因する最小学習値」とが用いられるのであれば、「燃料噴射量ずれに起因する最小学習値」は、最大燃料噴射量減量ずれが生じている場合において、「学習値の更新」と「該学習値を用いた内燃機関の制御」とが繰り返されたときに最終的に得られる学習値であり、「吸入空気量ずれに起因する最小学習値」は、最大吸入空気量減量ずれが生じている場合において、同様に最終的に得られる学習値である。
また、第2実施形態のように最大学習値および最小学習値がそれぞれ上限学習値および下限学習値に設定されるのであれば、最大学習値は、最大燃料噴射量増量ずれが生じており且つ最大吸入空気量増量ずれが生じている場合において、「学習値の更新」と「該学習値を用いた内燃機関の制御」とが繰り返されたときに最終的に得られる学習値であり、最小学習値は、最大燃料噴射量減量ずれが生じており且つ最大燃料噴射量減量ずれが生じている場合において、同様に最終的に得られる学習値である。
また、本発明は、目標燃料噴射量に学習値を加算して得られる燃料噴射量を目標EGR率取得用の燃料噴射量および推定空燃比算出用の燃料噴射量として用いると共に目標燃料噴射量から学習値を減算して得られる燃料噴射量を燃料噴射弁開弁時間算出用の目標燃料噴射量として用いるようになっている制御装置にも適用可能である。つまり、第1実施形態または第2実施形態の思想に第5実施形態または第6実施形態の思想が組み合わされてもよい。なお、この場合、空燃比偏差が零よりも大きいときに算出される補正値は、正の値であって、当該補正値によって更新された学習値を用いた内燃機関の制御が行われたときに検出空燃比が推定空燃比よりも大きくならないような適切な値として算出される。一方、空燃比偏差が零よりも小さいときに算出される補正値は、負の値であって、当該補正値によって更新された学習値を用いた内燃機関の制御が行われたときに検出空燃比が推定空燃比よりも小さくならないような適切な値として算出される。
そして、この場合において、第1実施形態のように上限学習値を設定するために「燃料噴射量ずれに起因する最大学習値」と「吸入空気量ずれに起因する最大学習値」とが用いられるのであれば、「燃料噴射量ずれに起因する最大学習値」は、最大燃料噴射量増量ずれが生じている場合において、「学習値の更新」と「該学習値を用いた内燃機関の制御」とが繰り返されたときに最終的に得られる学習値であり、「吸入空気量ずれに起因する最大学習値」は、最大吸入空気量増量ずれが生じている場合において、同様に最終的に得られる学習値である。また、下限学習値を設定するために「燃料噴射量ずれに起因する最小学習値」と「吸入空気量ずれに起因する最小学習値」とが用いられるのであれば、「燃料噴射量ずれに起因する最小学習値」は、最大燃料噴射量減量ずれが生じている場合において、「学習値の更新」と「該学習値を用いた内燃機関の制御」とが繰り返されたときに最終的に得られる学習値であり、「吸入空気量ずれに起因する最小学習値」は、最大吸入空気量減量ずれが生じている場合において、同様に最終的に得られる学習値である。
また、第2実施形態のように最大学習値および最小学習値がそれぞれ上限学習値および下限学習値に設定されるのであれば、最大学習値は、最大燃料噴射量増量ずれが生じており且つ最大吸入空気量増量ずれが生じている場合において、「学習値の更新」と「該学習値を用いた内燃機関の制御」とが繰り返されたときに最終的に得られる学習値であり、最小学習値は、最大燃料噴射量減量ずれが生じており且つ最大燃料噴射量減量ずれが生じている場合において、同様に最終的に得られる学習値である。
また、本発明は、目標燃料噴射量に学習値を加算して得られる燃料噴射量を目標EGR率取得用の燃料噴射量、目標スロットル弁開度取得用の燃料噴射量、目標ベーン開度取得用の燃料噴射量、および、推定空燃比算出用の燃料噴射量として用いるようになっている制御装置にも適用可能である。つまり、第1実施形態または第2実施形態の思想に第3実施形態の思想と第4実施形態の思想とが組み合わされてもよい。なお、この場合、空燃比偏差が零よりも大きいときに算出される補正値は、正の値であって、当該補正値によって更新された学習値を用いた内燃機関の制御が行われたときに検出空燃比が推定空燃比よりも大きくならないような適切な値として算出される。一方、空燃比偏差が零よりも小さいときに算出される補正値は、負の値であって、当該補正値によって更新された学習値を用いた内燃機関の制御が行われたときに検出空燃比が推定空燃比よりも小さくならないような適切な値として算出される。
そして、この場合において、第1実施形態のように上限学習値を設定するために「燃料噴射量ずれに起因する最大学習値」と「吸入空気量ずれに起因する最大学習値」とが用いられるのであれば、「燃料噴射量ずれに起因する最大学習値」は、最大燃料噴射量増量ずれが生じている場合において、「学習値の更新」と「該学習値を用いた内燃機関の制御」とが繰り返されたときに最終的に得られる学習値であり、「吸入空気量ずれに起因する最大学習値」は、最大吸入空気量増量ずれが生じている場合において、同様に最終的に得られる学習値である。また、下限学習値を設定するために「燃料噴射量ずれに起因する最小学習値」と「吸入空気量ずれに起因する最小学習値」とが用いられるのであれば、「燃料噴射量ずれに起因する最小学習値」は、最大燃料噴射量減量ずれが生じている場合において、「学習値の更新」と「該学習値を用いた内燃機関の制御」とが繰り返されたときに最終的に得られる学習値であり、「吸入空気量ずれに起因する最小学習値」は、最大吸入空気量減量ずれが生じている場合において、同様に最終的に得られる学習値である。
また、第2実施形態のように最大学習値および最小学習値がそれぞれ上限学習値および下限学習値に設定されるのであれば、最大学習値は、最大燃料噴射量増量ずれが生じており且つ最大吸入空気量増量ずれが生じている場合において、「学習値の更新」と「該学習値を用いた内燃機関の制御」とが繰り返されたときに最終的に得られる学習値であり、最小学習値は、最大燃料噴射量減量ずれが生じており且つ最大燃料噴射量減量ずれが生じている場合において、同様に最終的に得られる学習値である。
また、本発明は、目標燃料噴射量に学習値を加算して得られる燃料噴射量を目標EGR率取得用の燃料噴射量、目標スロットル弁開度取得用の燃料噴射量、および、推定空燃比算出用の燃料噴射量として用いると共に目標燃料噴射量から学習値を減算して得られる燃料噴射量を燃料噴射弁開弁時間算出用の目標燃料噴射量として用いるようになっている制御装置にも適用可能である。つまり、第1実施形態または第2実施形態の思想に第3実施形態の思想と第5実施形態または第6実施形態の思想とが組み合わされてもよい。なお、この場合、空燃比偏差が零よりも大きいときに算出される補正値は、正の値であって、当該補正値によって更新された学習値を用いた内燃機関の制御が行われたときに検出空燃比が推定空燃比よりも大きくならないような適切な値として算出される。一方、空燃比偏差が零よりも小さいときに算出される補正値は、負の値であって、当該補正値によって更新された学習値を用いた内燃機関の制御が行われたときに検出空燃比が推定空燃比よりも小さくならないような適切な値として算出される。
そして、この場合において、第1実施形態のように上限学習値を設定するために「燃料噴射量ずれに起因する最大学習値」と「吸入空気量ずれに起因する最大学習値」とが用いられるのであれば、「燃料噴射量ずれに起因する最大学習値」は、最大燃料噴射量増量ずれが生じている場合において、「学習値の更新」と「該学習値を用いた内燃機関の制御」とが繰り返されたときに最終的に得られる学習値であり、「吸入空気量ずれに起因する最大学習値」は、最大吸入空気量増量ずれが生じている場合において、同様に最終的に得られる学習値である。また、下限学習値を設定するために「燃料噴射量ずれに起因する最小学習値」と「吸入空気量ずれに起因する最小学習値」とが用いられるのであれば、「燃料噴射量ずれに起因する最小学習値」は、最大燃料噴射量減量ずれが生じている場合において、「学習値の更新」と「該学習値を用いた内燃機関の制御」とが繰り返されたときに最終的に得られる学習値であり、「吸入空気量ずれに起因する最小学習値」は、最大吸入空気量減量ずれが生じている場合において、同様に最終的に得られる学習値である。
また、第2実施形態のように最大学習値および最小学習値がそれぞれ上限学習値および下限学習値に設定されるのであれば、最大学習値は、最大燃料噴射量増量ずれが生じており且つ最大吸入空気量増量ずれが生じている場合において、「学習値の更新」と「該学習値を用いた内燃機関の制御」とが繰り返されたときに最終的に得られる学習値であり、最小学習値は、最大燃料噴射量減量ずれが生じており且つ最大燃料噴射量減量ずれが生じている場合において、同様に最終的に得られる学習値である。
また、本発明は、目標燃料噴射量に学習値を加算して得られる燃料噴射量を目標EGR率取得用の燃料噴射量、目標ベーン開度取得用の燃料噴射量、および、推定空燃比算出用の燃料噴射量として用いると共に目標燃料噴射量から学習値を減算して得られる燃料噴射量を燃料噴射弁開弁時間算出用の目標燃料噴射量として用いる制御装置にも適用可能である。つまり、第1実施形態または第2実施形態の思想に第4実施形態の思想と第5実施形態または第6実施形態の思想とが組み合わされてもよい。なお、この場合、空燃比偏差が零よりも大きいときに算出される補正値は、正の値であって、当該補正値によって更新された学習値を用いた内燃機関の制御が行われたときに検出空燃比が推定空燃比よりも大きくならないような適切な値として算出される。一方、空燃比偏差が零よりも小さいときに算出される補正値は、負の値であって、当該補正値によって更新された学習値を用いた内燃機関の制御が行われたときに検出空燃比が推定空燃比よりも小さくならないような適切な値として算出される。
そして、この場合において、第1実施形態のように上限学習値を設定するために「燃料噴射量ずれに起因する最大学習値」と「吸入空気量ずれに起因する最大学習値」とが用いられるのであれば、「燃料噴射量ずれに起因する最大学習値」は、最大燃料噴射量増量ずれが生じている場合において、「学習値の更新」と「該学習値を用いた内燃機関の制御」とが繰り返されたときに最終的に得られる学習値であり、「吸入空気量ずれに起因する最大学習値」は、最大吸入空気量増量ずれが生じている場合において、同様に最終的に得られる学習値である。また、下限学習値を設定するために「燃料噴射量ずれに起因する最小学習値」と「吸入空気量ずれに起因する最小学習値」とが用いられるのであれば、「燃料噴射量ずれに起因する最小学習値」は、最大燃料噴射量減量ずれが生じている場合において、「学習値の更新」と「該学習値を用いた内燃機関の制御」とが繰り返されたときに最終的に得られる学習値であり、「吸入空気量ずれに起因する最小学習値」は、最大吸入空気量減量ずれが生じている場合において、同様に最終的に得られる学習値である。
また、第2実施形態のように最大学習値および最小学習値がそれぞれ上限学習値および下限学習値に設定されるのであれば、最大学習値は、最大燃料噴射量増量ずれが生じており且つ最大吸入空気量増量ずれが生じている場合において、「学習値の更新」と「該学習値を用いた内燃機関の制御」とが繰り返されたときに最終的に得られる学習値であり、最小学習値は、最大燃料噴射量減量ずれが生じており且つ最大燃料噴射量減量ずれが生じている場合において、同様に最終的に得られる学習値である。
また、本発明は、目標燃料噴射量に学習値を加算して得られる燃料噴射量を目標EGR率取得用の燃料噴射量、目標スロットル弁開度取得用の燃料噴射量、目標ベーン開度取得用の燃料噴射量、および、推定空燃比算出用の燃料噴射量として用いると共に目標燃料噴射量から学習値を減算して得られる燃料噴射量を燃料噴射弁開弁時間算出用の目標燃料噴射量として用いるようになっている制御装置にも適用可能である。つまり、第1実施形態または第2実施形態の思想に第3実施形態の思想と第4実施形態の思想と第5実施形態または第6実施形態の思想とが組み合わされてもよい。なお、この場合、空燃比偏差が零よりも大きいときに算出される補正値は、正の値であって、当該補正値によって更新された学習値を用いた内燃機関の制御が行われたときに検出空燃比が推定空燃比よりも大きくならないような適切な値として算出される。一方、空燃比偏差が零よりも小さいときに算出される補正値は、負の値であって、当該補正値によって更新された学習値を用いた内燃機関の制御が行われたときに検出空燃比が推定空燃比よりも小さくならないような適切な値として算出される。
そして、この場合において、第1実施形態のように上限学習値を設定するために「燃料噴射量ずれに起因する最大学習値」と「吸入空気量ずれに起因する最大学習値」とが用いられるのであれば、「燃料噴射量ずれに起因する最大学習値」は、最大燃料噴射量増量ずれが生じている場合において、「学習値の更新」と「該学習値を用いた内燃機関の制御」とが繰り返されたときに最終的に得られる学習値であり、「吸入空気量ずれに起因する最大学習値」は、最大吸入空気量増量ずれが生じている場合において、同様に最終的に得られる学習値である。また、下限学習値を設定するために「燃料噴射量ずれに起因する最小学習値」と「吸入空気量ずれに起因する最小学習値」とが用いられるのであれば、「燃料噴射量ずれに起因する最小学習値」は、最大燃料噴射量減量ずれが生じている場合において、「学習値の更新」と「該学習値を用いた内燃機関の制御」とが繰り返されたときに最終的に得られる学習値であり、「吸入空気量ずれに起因する最小学習値」は、最大吸入空気量減量ずれが生じている場合において、同様に最終的に得られる学習値である。
また、第2実施形態のように最大学習値および最小学習値がそれぞれ上限学習値および下限学習値に設定されるのであれば、最大学習値は、最大燃料噴射量増量ずれが生じており且つ最大吸入空気量増量ずれが生じている場合において、「学習値の更新」と「該学習値を用いた内燃機関の制御」とが繰り返されたときに最終的に得られる学習値であり、最小学習値は、最大燃料噴射量減量ずれが生じており且つ最大燃料噴射量減量ずれが生じている場合において、同様に最終的に得られる学習値である。
また、「目標燃料噴射量に学習値を加算すること」または「目標燃料噴射量から学習値を減算すること」を「目標燃料噴射量を補正値によって補正すること」と捉えた場合、上述した実施形態は、この目標燃料噴射量を補正する補正値として学習値そのものを用いるようになっている制御装置に本発明を適用した場合の実施形態であると言える。しかしながら、本発明は、目標燃料噴射量を補正する補正値として学習値そのものではなく学習値に基づいて算出される値を用いるようになっている制御装置にも適用可能である。
また、上述した実施形態では、空燃比偏差に基づいて補正値が算出されたときに「同補正値」と「その時の燃料噴射量と機関回転数とに対応する学習値」とが目標燃料噴射量に加算され或いは目標燃料噴射量から減算されて内燃機関の制御が行われるのではなく、「同補正値」が「その時の燃料噴射量と機関回転数とに対応する学習値」に加算されることによって学習値が更新され、この更新された学習値が目標燃料噴射量に加算され或いは目標燃料噴射量から減算されて内燃機関の制御が行われる。すなわち、「目標燃料噴射量に加算されるべき学習値を取得すること」または「目標燃料噴射量から減算されるべき学習値を取得すること」を「目標燃料噴射量を補正するための補正値を設定すること」と捉えた場合、上述した実施形態では、目標燃料噴射量を補正するための補正値を設定する直前に学習値が更新され(すなわち、算出され)、この更新された学習値を利用して目標燃料噴射量を補正するための補正値が設定されるとも言える。
以上を考慮すれば、上述した実施形態から導き出される制御装置は、広く捉えれば、燃料供給手段(例えば、燃料噴射弁)と、空気供給手段(例えば、吸気通路)と、を具備し、供給燃料量と供給空気量とを制御することによって混合気の空燃比を制御する内燃機関の制御装置であって、供給燃料量を補正する補正値である供給燃料量補正値または供給空気量を補正する補正値である供給空気量補正値を設定するために利用される学習値(上述した実施形態では、学習値そのものが供給燃料量補正値または供給空気量補正値として利用される)が目標空燃比(例えば、推定空燃比)に対する実際の空燃比(例えば、検出空燃比)のずれ(例えば、空燃比偏差)に基づいて該空燃比のずれが小さくなるような値として算出され、該学習値を利用して供給燃料量補正値または供給空気量補正値が設定される制御装置であって、供給燃料量補正値または供給空気量補正値の設定の直前に前記学習値が算出され、該算出された学習値を利用して供給燃料量補正値または供給空気量補正値が設定される制御装置であると言える。
また、「目標燃料噴射量に加算されるべき学習値を取得すること」または「目標燃料噴射量から減算されるべき学習値を取得すること」を「目標燃料噴射量を補正するための補正値を設定すること」と捉えた場合、上述した実施形態では、目標燃料噴射量を補正するための補正値の設定を実行する決定がなされたことを契機として学習値の更新(すなわち、算出)が実行され、この学習値の更新の完了後に上記決定に従って目標燃料噴射量を補正するための補正値の設定が実行されるとも言える。
また、上述した実施形態は、学習値の更新と学習値の利用とを一連の流れの中で行うようになっている制御装置に本発明を適用した場合の実施形態である。しかしながら、本発明は、学習値の更新と学習値の利用とを異なる流れの中で行うようになっている制御装置にも適用可能である。この場合、学習値の更新(すなわち、算出)が予め定められた時間間隔を開けたタイミング毎に実行されると共に学習値の利用が予め定められた時間間隔を開けたタイミング毎に実行されるようになっており、学習値の利用の実行タイミングと同実行タイミングの直後の学習値の更新の実行タイミングとの間の時間よりも、学習値の利用の実行タイミングと同実行タイミングの直前の学習値の更新の実行タイミングとの間の時間の方が短くなるように、学習値の利用の実行タイミングと学習値の更新の実行タイミングとが設定されていることが好ましい。つまり、「目標燃料噴射量に加算されるべき学習値を取得すること」または「目標燃料噴射量から減算されるべき学習値を取得すること」を「目標燃料噴射量を補正するための補正値を設定すること」と捉えた場合、学習値の更新(すなわち、算出)が予め定められた時間間隔を開けたタイミング毎に実行されると共に目標燃料噴射量を補正するための補正値の設定が予め定められた時間間隔を開けたタイミング毎に実行されるようになっており、補正値の設定の実行タイミングと同実行タイミングの直後の学習値の更新の実行タイミングとの間の時間よりも、補正値の設定の実行タイミングと同実行タイミングの直前の学習値の更新の実行タイミングとの間の時間の方が短くなるように、補正値の設定の実行タイミングと学習値の更新の実行タイミングとが設定されていることが好ましい。
また、以上を考慮すれば、上述した実施形態から導き出される制御装置は、広く捉えれば、供給燃料量の推定値を推定供給燃料量(上述した実施形態では、目標燃料噴射量に学習値を加算して得られる燃料噴射量)として取得する手段と、供給空気量の推定値を推定供給空気量(上述した実施形態では、検出吸入空気量)として取得する手段と、推定供給燃料量と推定供給空気量とに基づいて混合気の空燃比を推定空燃比として算出する手段と、混合気の実際の空燃比を実空燃比(上述した実施形態では、検出空燃比)として取得する手段と、推定空燃比に対する実空燃比の偏差である空燃比偏差が小さくなるように供給空気量を補正する補正値を算出する手段と、補正値を積算することによって該補正値の学習値を算出して記憶する手段と、を具備し、
空燃比偏差がないときには前記学習値のみによって供給空気量が補正され、空燃比偏差があるときには前記学習値と前記補正値とによって供給空気量が補正される、内燃機関の制御装置であると言える。
空燃比偏差がないときには前記学習値のみによって供給空気量が補正され、空燃比偏差があるときには前記学習値と前記補正値とによって供給空気量が補正される、内燃機関の制御装置であると言える。
そして、この制御装置は、
推定供給空気量が実際の供給空気量に一致している状況下で実際の供給燃料量が推定供給燃料量よりも多い供給燃料量ずれが生じており且つ該供給燃料量ずれが想定される範囲内で最も大きい場合(上述した実施形態では、最大燃料噴射量増量ずれが生じている場合)において空燃比偏差が零になったときの前記学習値が供給燃料量ずれに起因する最大リーン方向学習値(上述した実施形態では、燃料噴射量ずれに起因する最大学習値)として求められ、
推定供給空気量が実際の供給空気量に一致している状況下で実際の供給燃料量が推定供給燃料量よりも少ない供給燃料量ずれが生じており且つ該供給燃料量ずれが想定される範囲内で最も大きい場合(上述した実施形態では、最大燃料噴射量減量ずれが生じている場合)において空燃比偏差が零になったときの前記学習値が供給燃料量ずれに起因する最大リッチ方向学習値(上述した実施形態では、燃料噴射量ずれに起因する最小学習値)として求められ、
推定供給燃料量が実際の供給燃料量に一致している状況下で推定供給空気量が実際の供給空気量よりも多い供給空気量ずれが生じており且つ該供給空気量ずれが想定される範囲内で最も大きい場合(上述した実施形態では、最大吸入空気量増量ずれが生じている場合)において空燃比偏差が零になったときの前記学習値が供給空気量ずれに起因する最大リーン方向学習値(上述した実施形態では、吸入空気量ずれに起因する最大学習値)として求められ、
推定供給燃料量が実際の供給燃料量に一致している状況下で推定供給空気量が実際の供給空気量よりも少ない供給空気量ずれが生じており且つ該供給空気量ずれが想定される範囲内で最も大きい場合(上述した実施形態では、最大吸入空気量減量ずれが生じている場合)において空燃比偏差が零になったときの前記学習値が供給空気量ずれに起因する最大リッチ方向学習値(上述した実施形態では、吸入空気量ずれに起因する最小学習値)として求められ、
前記供給燃料量ずれに起因する最大リーン方向学習値と前記供給空気量ずれに起因する最大リーン方向学習値とのうち大きい方の最大リーン方向学習値が上限リーン方向学習値(上述した実施形態では、上限学習値)に設定され、
前記供給燃料量ずれに起因する最大リッチ方向学習値と前記供給空気量ずれに起因する最大リッチ方向学習値とのうち大きい方の最大リッチ方向学習値が上限リッチ方向学習値(上述した実施形態では、下限学習値)に設定され、
学習値が供給空気量を増大させる値であるとき(上述した実施形態では、学習値が正の値であるとき)に同学習値が前記上限リーン方向学習値よりも大きいときには同学習値が同上限リーン方向学習値に制限され、
学習値が供給空気量を減少させる値であるとき(上述した実施形態では、学習値が負の値であるとき)に同学習値が前記上限リッチ方向学習値よりも大きいときには同学習値が同上限リーン方向学習値に制限されるものと言える。
推定供給空気量が実際の供給空気量に一致している状況下で実際の供給燃料量が推定供給燃料量よりも多い供給燃料量ずれが生じており且つ該供給燃料量ずれが想定される範囲内で最も大きい場合(上述した実施形態では、最大燃料噴射量増量ずれが生じている場合)において空燃比偏差が零になったときの前記学習値が供給燃料量ずれに起因する最大リーン方向学習値(上述した実施形態では、燃料噴射量ずれに起因する最大学習値)として求められ、
推定供給空気量が実際の供給空気量に一致している状況下で実際の供給燃料量が推定供給燃料量よりも少ない供給燃料量ずれが生じており且つ該供給燃料量ずれが想定される範囲内で最も大きい場合(上述した実施形態では、最大燃料噴射量減量ずれが生じている場合)において空燃比偏差が零になったときの前記学習値が供給燃料量ずれに起因する最大リッチ方向学習値(上述した実施形態では、燃料噴射量ずれに起因する最小学習値)として求められ、
推定供給燃料量が実際の供給燃料量に一致している状況下で推定供給空気量が実際の供給空気量よりも多い供給空気量ずれが生じており且つ該供給空気量ずれが想定される範囲内で最も大きい場合(上述した実施形態では、最大吸入空気量増量ずれが生じている場合)において空燃比偏差が零になったときの前記学習値が供給空気量ずれに起因する最大リーン方向学習値(上述した実施形態では、吸入空気量ずれに起因する最大学習値)として求められ、
推定供給燃料量が実際の供給燃料量に一致している状況下で推定供給空気量が実際の供給空気量よりも少ない供給空気量ずれが生じており且つ該供給空気量ずれが想定される範囲内で最も大きい場合(上述した実施形態では、最大吸入空気量減量ずれが生じている場合)において空燃比偏差が零になったときの前記学習値が供給空気量ずれに起因する最大リッチ方向学習値(上述した実施形態では、吸入空気量ずれに起因する最小学習値)として求められ、
前記供給燃料量ずれに起因する最大リーン方向学習値と前記供給空気量ずれに起因する最大リーン方向学習値とのうち大きい方の最大リーン方向学習値が上限リーン方向学習値(上述した実施形態では、上限学習値)に設定され、
前記供給燃料量ずれに起因する最大リッチ方向学習値と前記供給空気量ずれに起因する最大リッチ方向学習値とのうち大きい方の最大リッチ方向学習値が上限リッチ方向学習値(上述した実施形態では、下限学習値)に設定され、
学習値が供給空気量を増大させる値であるとき(上述した実施形態では、学習値が正の値であるとき)に同学習値が前記上限リーン方向学習値よりも大きいときには同学習値が同上限リーン方向学習値に制限され、
学習値が供給空気量を減少させる値であるとき(上述した実施形態では、学習値が負の値であるとき)に同学習値が前記上限リッチ方向学習値よりも大きいときには同学習値が同上限リーン方向学習値に制限されるものと言える。
或いは、この制御装置は、
実際の供給燃料量が推定供給燃料量よりも多い供給燃料量ずれが生じており且つ該燃料供給量ずれが想定される範囲内で最も大きい場合であって推定供給空気量が実際の供給空気量よりも多い供給空気量ずれが生じており且つ該供給空気量ずれが想定される範囲内で最も大きい場合(上述した実施形態では、最大燃料噴射量増量ずれが生じており且つ最大吸入空気量増量ずれが生じている場合)において空燃比偏差が零になったときの前記学習値が上限リーン方向学習値(上述した実施形態では、上限学習値)に設定され、
実際の供給燃料量が推定供給燃料量よりも少ない供給燃料量ずれが生じており且つ該供給燃料ずれが想定される範囲内で最も大きい場合であって推定供給空気量が実際の供給空気量よりも少ない供給空気量ずれが生じており且つ該供給空気量ずれが想定される範囲内で最も大きい場合(上述した実施形態では、最大燃料噴射量減量ずれが生じており且つ最大吸入空気量減量ずれが生じている場合)において空燃比偏差が零になったときの前記学習値が上限リッチ方向学習値(上述した実施形態では、下限学習値)に設定され、
学習値が供給空気量を増大させる値であるとき(上述した実施形態では、学習値が正の値であるとき)に同学習値が前記上限リーン方向学習値よりも大きいときには同学習値が同上限リーン方向学習値に制限され、
前記学習手段によって算出された学習値が供給空気量を減少させる値であるとき(上述した実施形態では、学習値が負の値であるとき)に同学習値が前記上限リッチ方向学習値よりも大きいときには同学習値が同上限リッチ方向学習値に制限されるものとも言える。
実際の供給燃料量が推定供給燃料量よりも多い供給燃料量ずれが生じており且つ該燃料供給量ずれが想定される範囲内で最も大きい場合であって推定供給空気量が実際の供給空気量よりも多い供給空気量ずれが生じており且つ該供給空気量ずれが想定される範囲内で最も大きい場合(上述した実施形態では、最大燃料噴射量増量ずれが生じており且つ最大吸入空気量増量ずれが生じている場合)において空燃比偏差が零になったときの前記学習値が上限リーン方向学習値(上述した実施形態では、上限学習値)に設定され、
実際の供給燃料量が推定供給燃料量よりも少ない供給燃料量ずれが生じており且つ該供給燃料ずれが想定される範囲内で最も大きい場合であって推定供給空気量が実際の供給空気量よりも少ない供給空気量ずれが生じており且つ該供給空気量ずれが想定される範囲内で最も大きい場合(上述した実施形態では、最大燃料噴射量減量ずれが生じており且つ最大吸入空気量減量ずれが生じている場合)において空燃比偏差が零になったときの前記学習値が上限リッチ方向学習値(上述した実施形態では、下限学習値)に設定され、
学習値が供給空気量を増大させる値であるとき(上述した実施形態では、学習値が正の値であるとき)に同学習値が前記上限リーン方向学習値よりも大きいときには同学習値が同上限リーン方向学習値に制限され、
前記学習手段によって算出された学習値が供給空気量を減少させる値であるとき(上述した実施形態では、学習値が負の値であるとき)に同学習値が前記上限リッチ方向学習値よりも大きいときには同学習値が同上限リッチ方向学習値に制限されるものとも言える。
Claims (4)
- 燃焼室に供給される燃料の量である供給燃料量の推定値を推定供給燃料量として取得する推定供給燃料量取得手段と、燃焼室に供給される空気の量である供給空気量の推定値を推定供給空気量として取得する推定供給空気量取得手段と、推定供給燃料量と推定供給空気量とに基づいて燃焼室に形成される混合気の空燃比を推定空燃比として算出する推定空燃比算出手段と、燃焼室に形成される混合気の実際の空燃比を実空燃比として取得する実空燃比取得手段と、推定空燃比に対する実空燃比の偏差である空燃比偏差が小さくなるように供給空気量を補正する補正値を算出する補正値算出手段と、該補正値算出手段によって算出される補正値を積算することによって該補正値の学習値を算出して記憶する学習手段と、を具備し、空燃比偏差がないときには前記学習値のみによって供給空気量が補正され、空燃比偏差があるときには前記学習値と前記補正値とによって供給空気量が補正される内燃機関の制御装置において、
推定供給空気量が実際の供給空気量に一致している状況下で実際の供給燃料量が推定供給燃料量よりも多い供給燃料量ずれが生じており且つ該供給燃料量ずれが想定される範囲内で最も大きい場合において空燃比偏差が零になったときの前記学習値が供給燃料量ずれに起因する最大リーン方向学習値として求められ、
推定供給空気量が実際の供給空気量に一致している状況下で実際の供給燃料量が推定供給燃料量よりも少ない供給燃料量ずれが生じており且つ該供給燃料量ずれが想定される範囲内で最も大きい場合において空燃比偏差が零になったときの前記学習値が供給燃料量ずれに起因する最大リッチ方向学習値として求められ、
推定供給燃料量が実際の供給燃料量に一致している状況下で推定供給空気量が実際の供給空気量よりも多い供給空気量ずれが生じており且つ該供給空気量ずれが想定される範囲内で最も大きい場合において空燃比偏差が零になったときの前記学習値が供給空気量ずれに起因する最大リーン方向学習値として求められ、
推定供給燃料量が実際の供給燃料量に一致している状況下で推定供給空気量が実際の供給空気量よりも少ない供給空気量ずれが生じており且つ該供給空気量ずれが想定される範囲内で最も大きい場合において空燃比偏差が零になったときの前記学習値が供給空気量ずれに起因する最大リッチ方向学習値として求められ、
前記供給燃料量ずれに起因する最大リーン方向学習値と前記供給空気量ずれに起因する最大リーン方向学習値とのうち大きい方の最大リーン方向学習値が上限リーン方向学習値に設定され、
前記供給燃料量ずれに起因する最大リッチ方向学習値と前記供給空気量ずれに起因する最大リッチ方向学習値とのうち大きい方の最大リッチ方向学習値が上限リッチ方向学習値に設定され、
前記学習手段によって算出された学習値が供給空気量を増大させる値であるときに同学習値が前記上限リーン方向学習値よりも大きいときには同学習値が同上限リーン方向学習値に制限され、
前記学習手段によって算出された学習値が供給空気量を減少させる値であるときに同学習値が前記上限リッチ方向学習値よりも大きいときには同学習値が同上限リッチ方向学習値に制限される内燃機関の制御装置。 - 前記供給燃料量ずれに起因する最大リーン方向学習値および最大リッチ方向学習値が推定供給燃料量と前記燃料供給手段から燃料が供給されるときの燃料の圧力との少なくとも一方によって定まる値である請求項1に記載の内燃機関の制御装置。
- 前記供給空気量ずれに起因する最大リッチ方向学習値および最大リーン方向学習値が推定供給空気量によって定まる値である請求項1または2に記載の内燃機関の制御装置。
- 燃焼室から排気通路に排出された排気ガスを吸気通路に導入する排気再循環手段をさらに具備し、前記補正値算出手段によって算出される補正値が前記排気再循環手段によって吸気通路に導入される排気ガスの量である再循環排気ガス量を補正する補正値である請求項1〜3のいずれか1つに記載の内燃機関の制御装置。
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