JP3777925B2 - 内燃機関の空燃比制御装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、機関空燃比を空燃比補正係数に基づいて理論空燃比に一致するようにフィードバック制御する一方、空燃比補正係数の挙動に基づいて機関空燃比と理論空燃比との間の定常的なずれを補償するための空燃比学習値を学習し、同空燃比学習値を上記フィードバック制御に反映させるようにした内燃機関の空燃比制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
内燃機関においては、排気浄化対策として、周知のように、機関空燃比を理論空燃比にフィードバック制御する、いわゆる空燃比制御が行われている。この空燃比制御にあっては、一般に、機関空燃比と理論空燃比との間のずれを酸素センサの信号から検出し、その検出結果に基づいて上記機関空燃比の過渡的なずれを補償するためのフィードバック補正係数（以下、「空燃比補正係数」という）を算出するようにしている。
【０００３】
また、こうした空燃比制御においては、機関個体差や、燃料噴射弁の噴射特性或いは吸入空気量を検出するためのセンサの出力特性における個体差等々によって、機関空燃比と理論空燃比との間に定常的なずれが生じることがある。このため、このずれを補償するための補正値を上記空燃比補正係数の挙動に基づいて学習し、この学習される補正値（以下、「空燃比学習値」という）を空燃比補正係数と併せて機関空燃比のフィードバック制御に適用するようにしている。このように機関空燃比の定常的なずれが空燃比学習値によって補償されることにより、内燃機関の加減速等に伴う機関空燃比の過渡的なずれについてはこれを空燃比補正係数により好適に補償することができるようになり、ひいては空燃比制御の精度向上を図ることができるようになる。
【０００４】
ところで、上記のような機関空燃比のずれ傾向は機関運転状態（特に機関負荷状態）に応じて異なるものとなる。このため、上述したような機関空燃比にかかる学習は、機関運転状態に応じて区分される複数の学習領域毎に行われ、空燃比学習値はこれら学習領域毎の値として各別に求められている。
【０００５】
一方、内燃機関においては、燃料タンク内に発生する蒸発燃料をキャニスタ内において一時的に貯留するとともに、この貯留された蒸発燃料を所定の時期に機関吸気系に導入した後、機関燃焼室内において燃焼させる制御、いわゆるパージ制御が行われている。
【０００６】
こうしたパージ制御と機関空燃比にかかる学習とが同時に行われると、上記空燃比学習値はキャニスタから機関吸気系に導入される蒸発燃料の濃度やその量に応じて変動してしまうこととなり、機関空燃比の定常的なずれを補償するための補正値としてはもはや不適切なものとなる。
【０００７】
このため、こうしたパージ制御と機関空燃比の学習とをそれぞれ実行する内燃機関にあっては、機関空燃比の学習が完了し、空燃比学習値が機関空燃比の定常的なずれを補償し得るものとして設定された後にパージ制御が開始される等、これら各処理が各別の時期に実行されている。
【０００８】
ここで、キャニスタにおける燃料の貯留能力に限界がある点を鑑みると、機関空燃比の学習を早期に完了してパージ制御をより早い段階で開始するのが望ましい。しかしながら、機関空燃比の学習を単に早期に完了させるだけでは、キャニスタの燃料貯留能力は確保されるものの、空燃比学習値の精度低下が避けきれず、空燃比制御の精度も自ずと低いものとなる。
【０００９】
そこで従来では、特開平７−２５３０４０号公報に見られるように、或る学習領域において前回の機関運転時に学習が完了していることが判断され、且つ今回の機関運転時においてもその学習領域において同様に学習が完了したことが判断される場合には、前回の機関運転時において学習が完了している他の学習領域での学習を全て省略し、それら各学習領域において直ぐにパージ制御を開始するようにしている。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
このように、或る学習領域において連続して学習が完了する場合に、その他の学習領域における学習を省略することで、確かにパージ制御の開始時期を早めることができ、その実行頻度を増大させることができるようになる。
【００１１】
しかしながらその一方で、このように学習を適宜省略するようにした従来の装置にあっては、例えば、燃料噴射弁の噴射特性が或る特定の学習領域においてのみ経時的に変化し、それに伴って機関空燃比がずれるようなことがあっても、他の学習領域において連続して学習が完了していれば、その特定の学習領域における学習は行われず、従って空燃比学習値が更新されることもない。このため、その特定の学習領域において学習が長期間にわたって省略されることがあると、同学習領域における学習結果、即ち空燃比学習値の信頼性を低下させ、ひいては空燃比制御の精度低下を招くこととなる。
【００１２】
また、こうした不都合は、燃料噴射弁の噴射特性についての経時変化に限らず、機関個体差や吸入空気量センサ等、各種センサの出力特性の経時変化等に起因して機関空燃比のずれが各学習領域において経時的に異なって変化する場合にも同様に発生し得る。
【００１３】
この発明は、こうした従来の実情に鑑みてなされたものであり、その目的は機関空燃比のずれが各学習領域毎で経時的に異なって変化するものであっても、そのずれを好適に補償することができ、しかも機関空燃比の学習を完了した後にパージ制御を行う場合であれ、同パージ制御の実行頻度をより多く確保することのできる内燃機関の空燃比制御装置を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための手段及びその作用効果について以下に記載する。
請求項１に記載の発明では、機関空燃比を空燃比補正係数に基づいて理論空燃比に一致するようにフィードバック制御する制御手段と、前記空燃比補正係数の挙動に基づいて機関空燃比と理論空燃比との間の定常的なずれを補償するための空燃比学習値を機関運転状態に応じて区分された複数の学習領域毎に学習するとともに同空燃比学習値を前記フィードバック制御に反映させる学習手段と、機関始動後において所定の学習完了条件が満たされるときに前記学習手段による学習が完了したものと前記学習領域毎に判定する判定手段とを備える内燃機関の空燃比制御装置において、前記判定手段により前記学習の完了判定が少なくとも一度なされているときには学習完了履歴を履歴有りとして前記学習領域毎に設定する設定手段と、前記設定手段により或る学習領域における学習完了履歴が履歴有りと設定されているときにその学習領域での学習完了を判定するに際して前記学習完了条件を緩和する緩和手段とを備えるようにしている。
【００１５】
上記構成では、学習完了の履歴の有無にかかわらず、空燃比学習値が各学習領域毎に学習され、同学習値が機関空燃比のフィードバック制御に反映されるため、機関空燃比と理論空燃比との間の定常的なずれが各学習領域毎に補償されるようになる。また、この学習の際、学習完了履歴が履歴有りとして設定されており、空燃比学習値を大きく更新する必要のない学習領域については、履歴無しとして設定されている学習領域と比較して学習完了条件が緩和されるため、より早い段階で学習が完了するようになる。このため、学習完了後にパージ制御を行う場合には、同制御が早期に開始されるようになる。
【００１６】
従って、請求項１に記載した発明の上記構成によれば、機関空燃比のずれが各学習領域毎で経時的に異なって変化するものであっても、そのずれを好適に補償することができ、しかも機関空燃比にかかる学習を完了した後にパージ制御を行う場合であれ、同パージ制御の実行頻度をより多く確保することができるようになる。
【００１７】
また、上記のように学習完了条件を緩和するようにした構成の具体的な態様としては、請求項２に記載した発明によるように、請求項１に記載した内燃機関の空燃比制御装置において、前記学習手段は前記空燃比補正係数の平均値と理論空燃比に対応する同空燃比補正係数の基準値との偏差が減少するように前記空燃比学習値を更新するものであり、前記判定手段は前記偏差が所定の判定範囲内に存在することを前記学習完了条件とするものであり、前記緩和手段は前記設定手段により前記学習完了履歴が履歴有りと設定されているときには同学習完了履歴が履歴無しと設定されているときよりも前記判定範囲を拡大して設定するものである、といった構成を採用することができる。
【００１８】
更に、こうした構成の他、請求項３に記載した発明によるように、請求項１又は２に記載した内燃機関の空燃比制御装置において、前記学習手段は前記空燃比補正係数の平均値と理論空燃比に対応する同空燃比補正係数の基準値との偏差が減少するように前記空燃比学習値を更新するものであり、前記判定手段は前記偏差が所定の判定範囲内に所定の判定期間継続して存在することを前記学習完了条件とするものであり、前記緩和手段は前記設定手段により前記学習完了履歴が履歴有りと設定されているときには同学習完了履歴が履歴無しと設定されているときよりも前記判定期間を短く設定するものである、といった構成を採用することもできる。
【００１９】
請求項４に記載の発明では、請求項２又は３に記載した内燃機関の空燃比制御装置において、前記設定手段は前記学習手段の学習中において前記偏差が所定範囲外にあるときには前記学習完了履歴を消去して同学習完了履歴を履歴無しとして設定するものであるとしている。
【００２０】
例えば、燃料噴射弁や吸入空気量を検出するためのセンサ等、空燃比制御に関係する部品が交換された場合などにおいては、それまで学習された空燃比学習値の信頼性が大きく低下し、同学習値は機関空燃比の定常的なずれを適切に補償し得るものとはならなくなる。また、こうした場合には、フィードバック制御にその空燃比学習値が反映されたとしても、機関空燃比の定常的なずれが補償しきれなくなるため、空燃比補正係数はその基準値近傍から大きく外れるようになる。
【００２１】
請求項４に記載した発明の上記構成では、機関空燃比にかかる上記学習の実行中において空燃比補正係数とその基準値との偏差の平均値が所定範囲外にあるときには、学習完了履歴が消去されて同学習完了履歴が履歴無しとして設定される。従って、学習完了条件が緩和されることなく、空燃比学習値が確実に学習されるようになり、上記のように機関空燃比の定常的なずれが大きく変化した場合においても、このずれを好適に補償することができるようになる。
【００２２】
請求項５に記載した発明では、請求項１乃至４のいずれかに記載した内燃機関の空燃比制御装置において、前記学習手段は前記空燃比学習値を学習するに際して、前記設定手段により前記学習完了履歴が履歴有りと設定されているときには同学習完了履歴が履歴無しと設定されているときよりも、前記空燃比学習値の更新量を小さく設定するものであるとしている。
【００２３】
各学習領域において学習完了履歴が履歴有りと設定されている領域では、少なくとも一度は学習が完了しており、上記空燃比学習値が機関空燃比のずれを適切に補償し得る本来の値から大きくずれていることはない。従って、この空燃比学習値の更新に際しては、僅かに経時変化した機関空燃比のずれであってもこれが適切に補償されるように、同学習値を徐々に更新するのが望ましい。
【００２４】
この点、請求項５に記載した発明の上記構成によれば、学習完了履歴が履歴有りと設定されているときには履歴無しと設定されているときよりも空燃比学習値の更新量が小さく設定されるため、空燃比学習値をより精密に更新することができ、上記のような僅かに経時変化した機関空燃比のずれについてもこれを木目細かく補償することができるようになる。
【００２５】
請求項６に記載した発明では、請求項１乃至５のいずれかに記載した内燃機関の空燃比制御装置において、前記制御手段は前記設定手段により前記学習完了履歴が履歴有りと設定されているときには前記空燃比補正係数をスキップ制御する際のスキップ量及び積分制御する際の積分量の少なくとも一方を同学習完了履歴が履歴無しと設定されているときよりも大きく設定するものであるとしている。
【００２６】
空燃比学習値を適切に学習する上では、空燃比補正係数におけるスキップ量及び積分量をいずれも小さく設定し、同空燃比補正係数の変動を抑えることが望ましい。しかしながら、これらスキップ量や積分量が一律に小さく設定されると、空燃比補正係数の挙動が緩慢になり、空燃比学習値の学習中において機関空燃比が理論空燃比からずれる期間が長期化するようになるため、排気性状の一時的な悪化が懸念される。
【００２７】
この点、請求項６に記載した発明の上記構成では、学習完了履歴が履歴有りと設定されており、空燃比学習値を僅かに更新するだけでよい場合には、空燃比補正係数をスキップ制御する際のスキップ量及び積分制御する際の積分量の少なくとも一方が履歴無しと設定されているときよりも大きく設定されるため、上記のような機関空燃比の学習に伴う排気性状の一時的な悪化を抑制することができるようになる。
【００２８】
【発明の実施の形態】
以下、この発明にかかる内燃機関の空燃比制御装置の一実施形態について図１〜図９を参照して説明する。
【００２９】
図１は、本実施形態にかかる内燃機関の空燃比制御装置の構成を概略的に示している。
同図に示されるように、内燃機関１０の吸気通路１１には、同吸気通路１１内に燃料を噴射する燃料噴射弁１２が設けられている。また、吸気通路１１において燃料噴射弁１２の上流側には吸入空気を調量するスロットルバルブ１３が設けられ、更にその上流側にはエアクリーナ１４が設けられている。燃料噴射弁１２から噴射される燃料は、このエアクリーナ１４を通過した吸入空気と混合された後、内燃機関１０の機関燃焼室（図示略）に導入される。そして、この混合気の燃焼により発生した排気は機関燃焼室から排気通路１５を通じて外部に排出される。この排気通路１５には、排気を浄化するための触媒コンバータ１６が設けられている。
【００３０】
吸気通路１１においてスロットルバルブ１３とエアクリーナ１４との間にはエアフローメータ１７が取り付けられており、このエアフローメータ１７により吸気通路１１を通過する吸入空気の量が検出される。一方、排気通路１５において触媒コンバータ１６の上流側には酸素センサ１８が取り付けられており、この酸素センサ１８により排気中の酸素濃度が検出される。更に、内燃機関１０の出力軸（図示略）の近傍には回転速度センサ１９が設けられており、この回転速度センサ１９により出力軸の回転速度、即ち機関回転速度が検出される。
【００３１】
これら各センサ１７〜１９の検出信号は、空燃比制御等、機関運転にかかる制御を実行する電子制御装置２０に入力される。この電子制御装置２０は、演算処理を行うＣＰＵや入出力回路（いずれも図示略）の他、各種制御に際して必要となるデータを記憶するメモリ２２等を備えて構成されている。
【００３２】
また、内燃機関１０は、パージ制御を実行するための蒸発燃料処理機構３０を備えている。この蒸発燃料処理機構３０は、燃料タンク３１及びエアクリーナ１４にそれぞれ接続されたキャニスタ３２と、このキャニスタ３２と吸気通路１１とを接続するパージ通路３３と、このパージ通路３３の途中に設けられ、上記電子制御装置２０を通じて開閉制御される流量制御弁３４とを備えて構成されている。
【００３３】
燃料タンク３１内に発生する蒸発燃料は、キャニスタ３２に導入され、その内部の燃料吸着材に一旦吸着される。一方、流量制御弁３４の開弁に伴ってエアクリーナ１４を通じてキャニスタ３２に大気が導入されると、キャニスタ３２の燃料吸着材に吸着されている燃料は、同吸着材から再び離脱する。そして、その離脱した蒸発燃料は、パージ通路３３を通じて吸気通路１１内に導入された後、機関燃焼室において燃焼される。電子制御装置２０は、流量制御弁３４の開度を適宜制御することにより、こうしたパージ制御が内燃機関１０の空燃比制御に及ぼす影響を最小限に抑えるようにしている。
【００３４】
次に、こうした電子制御装置２０によって実行される空燃比制御の詳細について説明する。
まず、燃料噴射弁１２の燃料噴射時間ＴＡＵを算出する際の手順について図２に示すフローチャートを参照して説明する。このフローチャートに示される一連の処理は電子制御装置２０により所定の制御周期毎に繰り返し実行される。
【００３５】
この一連の処理では、まず、基本燃料噴射時間ＴＰが算出される（ステップ１１０）。この基本燃料噴射時間ＴＰは、燃料噴射弁１２の燃料噴射量と吸入空気量との比、即ち機関空燃比が理論空燃比となるように、エアクリーナ１４により検出される吸入空気量と、回転速度センサ１９により検出される機関回転速度とに基づいて算出される。
【００３６】
次に、始動後増量補正や暖気増量補正等を行うための補正係数ＫＴ１、並びにパージ濃度補正等を行うための補正係数ＫＴ２がそれぞれ算出される（ステップ１１２）。そして、以下の演算式（１）に従って燃料噴射時間ＴＡＵが算出される（ステップ１１４）。
【００３７】
ＴＡＵ←ＴＰ・ＫＴ１・（ＦＡＦ＋ＫＧｊ＋ＫＴ２） …（１）
上記演算式（１）において、「ＦＡＦ」は、機関空燃比が理論空燃比から過渡的にずれる場合に、そのずれをフィードバック制御を通じて補償するためのフィードバック補正係数（以下、「空燃比補正係数」という）である。周知のように、この空燃比補正係数ＦＡＦは、その基準値が「１．０」とされ、機関空燃比が理論空燃比よりもリッチである場合には「１．０」よりも小さく、理論空燃比よりもリーンである場合には「１．０」よりも大きく設定される。従って、燃料噴射弁１２の燃料噴射量は、機関空燃比が理論空燃比よりもリッチである場合には減量補正される一方、理論空燃比よりもリーンである場合には増量補正されることとなる。
【００３８】
また、上記演算式（１）において、「ＫＧｊ」は、機関空燃比が定常的に理論空燃比からずれる場合に、そのずれを補償するための補正係数（以下、「空燃比学習値」という）である。
【００３９】
上述したように、基本燃料噴射時間ＴＰは、機関空燃比が理論空燃比と一致するように設定されているものの、内燃機関１０の個体差や、燃料噴射弁１２の噴射特性或いはエアフローメータ１７の出力特性における個体差、更にはそれら個体差の経時変化等々によって、機関空燃比を理論空燃比に一致させ得る本来の時間からずれる場合がある。空燃比学習値ＫＧｊは、こうした基本燃料噴射時間ＴＰのずれを補償するための補正値である。この空燃比学習値ＫＧｊは、吸入空気量に応じて区分された複数の領域ｊ（以下、「学習領域」という）毎の値として各別に設定されている。
【００４０】
上記演算式（１）に基づいて燃料噴射時間ＴＡＵを算出した後、この一連の処理は一旦終了される。
次に、上記空燃比補正係数ＦＡＦを算出する際の手順について図３及び図４に示すフローチャートを参照して説明する。このフローチャートに示される一連の処理は電子制御装置２０により所定の制御周期毎に繰り返し実行される。
【００４１】
この一連の処理では、まず、機関空燃比のフィードバック（Ｆ／Ｂ）制御条件が成立しているか否かが判断される（ステップ２１０）。ここでは、例えば機関始動時ではない、機関冷却水温が所定温度以上に上昇している、等々の条件が全て満たされている場合にフィードバック制御条件が成立していると判断される。
【００４２】
フィードバック制御条件が成立していると判断された場合には（ステップ２１０：ＹＥＳ）、現在の吸入空気量に対応する学習領域ｊが判断される（ステップ２１２）。そして、その判断された学習領域ｊに対応する学習完了履歴フラグＸＫＧＲｊが「オン」に設定されているか否かが判断される（ステップ２１４）。
【００４３】
この学習完了履歴フラグＸＫＧＲｊは、空燃比学習値ＫＧｊにかかる学習の完了履歴を示すフラグであり、今回の機関運転時までに同空燃比学習値ＫＧｊの学習が少なくとも一度完了していることを条件に「オン」に設定される。尚、学習完了履歴フラグＸＫＧＲｊの設定内容は、機関運転が停止され、電子制御装置２０に対する電力供給が停止された後においても、そのメモリ２２において記憶保持されている。
【００４４】
ここで学習完了履歴フラグＸＫＧＲｊが「オフ」である旨判断された場合には（ステップ２１４：ＮＯ）、空燃比補正係数ＦＡＦをスキップ制御する際のスキップ量Ｓ、並びに同係数ＦＡＦを積分制御する際の積分量Ｋが、それぞれ第２のスキップ量Ｓ２、第２の積分量Ｋ２と等しく設定される（ステップ２１７，２１８）。これら第２のスキップ量Ｓ２及び第２の積分量Ｋ２は、上記各ステップ２１７，２１８において吸入空気量等の機関運転状態に基づいて算出される。
【００４５】
一方、学習完了履歴フラグＸＫＧＲｊが「オン」である旨判断された場合には（ステップ２１４：ＹＥＳ）、上記スキップ量Ｓ及び積分量Ｋが第１のスキップ量Ｓ１、第１の積分量Ｋ１とそれぞれ等しく設定される（ステップ２１５，２１６）。これら第１のスキップ量Ｓ１及び第１の積分量Ｋ１は、上記ステップ２１５，２１６において、第２のスキップ量Ｓ２及び第２の積分量Ｋ２と同様に、機関運転状態に基づいて算出される。
【００４６】
ここで、第１のスキップ量Ｓ１は、機関運転状態が同じであれば第２のスキップ量Ｓ２よりも常に大きい値として算出される。また、第１の積分量Ｋ１についても同様に、機関運転状態が同じであれば第２の積分量Ｋ２よりも常に大きい値として算出される。
【００４７】
こうしてスキップ量Ｓ及び積分量Ｋがそれぞれ設定された後、次に現在の機関空燃比がリッチであるか否かが判断される（ステップ２１９）。図５（ａ）に示されるように、酸素センサ１８の検出信号（電圧信号）Ｖは、機関空燃比がリッチであり、排気中の酸素濃度が所定濃度未満である場合には所定電圧Ｖ１より大きくなり、同機関空燃比がリーンであり、排気中の酸素濃度が所定濃度以上である場合には所定電圧Ｖ１よりも小さくなる。電子制御装置２０は、上記判断に際してこの酸素センサ１８の検出信号Ｖを参照し、機関空燃比がリッチであるか否かを判断する。
【００４８】
そして、機関空燃比がリッチである旨判断されると（ステップ２１９：ＹＥＳ）、更に、前回の制御周期において機関空燃比がリーンであったか否か、即ち今回の制御周期において機関空燃比がリーンからリッチに切り替わったか否かが判断される（図４のステップ２２０）。
【００４９】
今回の制御周期において機関空燃比がリーンからリッチに切り替わった旨判断されると（ステップ２２０：ＹＥＳ）、現在の空燃比補正係数ＦＡＦが、機関空燃比がリーンからリッチに切り替わったときの値ＦＡＦＬとしてメモリ２２に記憶される（ステップ２２２）。その後、図５（ｂ）に示されるように、現在の空燃比補正係数ＦＡＦから上記スキップ量Ｓが減算され、その減算値（ＦＡＦ−Ｓ）が新たな空燃比補正係数ＦＡＦとして設定される（ステップ２２４）。
【００５０】
一方、前回の制御周期においても機関空燃比がリッチであったと判断された場合、即ち機関空燃比が継続してリッチであると判断された場合（ステップ２２０：ＮＯ）、図５（ｂ）に示されるように、現在の空燃比補正係数ＦＡＦから上記積分量Ｋが減算され、その減算値（ＦＡＦ−Ｋ）が新たな空燃比補正係数ＦＡＦとして設定される（ステップ２２６）。
【００５１】
他方、現在の機関空燃比がリーンであると判断された場合には（ステップ２１９：ＮＯ）、次に前回の制御周期において機関空燃比がリッチであったか否か、即ち今回の制御周期において機関空燃比がリッチからリーンに切り替わったか否かが判断される（図４のステップ２３０）。
【００５２】
今回の制御周期において機関空燃比がリッチからリーンに切り替わった旨判断されると（ステップ２３０：ＹＥＳ）、現在の空燃比補正係数ＦＡＦが、機関空燃比がリッチからリーンに切り替わったときの値ＦＡＦＲとしてメモリ２２に記憶される（ステップ２３２）。その後、現在の空燃比補正係数ＦＡＦにスキップ量Ｓが加算され、その加算値（ＦＡＦ＋Ｓ）が新たな空燃比補正係数ＦＡＦとして設定される（ステップ２３４）。
【００５３】
一方、前回の制御周期においても機関空燃比がリーンであったと判断された場合、即ち機関空燃比が継続してリーンであると判断された場合（ステップ２３０：ＮＯ）、現在の空燃比補正係数ＦＡＦに積分量Ｋが加算され、その加算値（ＦＡＦ＋Ｋ）が新たな空燃比補正係数ＦＡＦとして設定される（ステップ２３６）。
【００５４】
図６は、上記各ステップ２２４，２３４，２２６，２３６を通じて設定される空燃比補正係数ＦＡＦの変化態様の一例を示している。また、同図（ａ）は、空燃比学習値ＫＧｊの学習完了履歴が有る場合（学習完了履歴フラグＸＫＧＲｊが「オン」）における空燃比補正係数ＦＡＦの変化態様例を、同図（ｂ）は、同学習完了履歴が無い場合（学習完了履歴フラグＸＫＧＲｊが「オフ」）における空燃比補正係数ＦＡＦの変化態様例をそれぞれ示している。
【００５５】
空燃比学習値ＫＧｊの学習完了履歴が無い場合には、スキップ量Ｓ及び積分量Ｋが相対的に小さく設定されるため、空燃比補正係数ＦＡＦの変動が緩慢になる。このため、実際の機関空燃比が理論空燃比からずれる期間が長期化する傾向があるものの、空燃比補正係数ＦＡＦは、その基準値「１．０」近傍から大きく外れないようになる。
【００５６】
これに対して、空燃比学習値ＫＧｊの学習完了履歴が有る場合には、スキップ量Ｓ及び積分量Ｋが相対的に大きく設定されるため、空燃比補正係数ＦＡＦの変化速度が大きくなる。このため、学習完了履歴が無い場合と比較して、空燃比補正係数ＦＡＦが基準値「１．０」を中心に変動する際の変動幅が大きくなるものの、実際の機関空燃比が理論空燃比からずれる期間は短縮されるようになる。
【００５７】
先のステップ２２４，２３４を通じて空燃比補正係数ＦＡＦがスキップ制御された後、以下の演算式（２）に従って空燃比補正係数ＦＡＦの平均値ＦＡＦＡＶが算出される。
【００５８】
ＦＡＦＡＶ←（ＦＡＦＬ＋ＦＡＦＲ）／２ …（２）
次に、現在の制御周期が機関空燃比がリーンからリッチ、或いはリッチからリーンに切り替わるタイミング（スキップタイミング）であることを示すスキップフラグＸＳＫＩＰが「オン」に設定され（ステップ２４２）、この一連の処理が一旦終了される。
【００５９】
一方、図３のステップ２１０においてフィードバック制御条件が成立していない旨判断された場合（ステップ２１０：ＮＯ）、機関空燃比をオープンループ制御すべく空燃比補正係数ＦＡＦが「１．０」に設定された後（ステップ２５０）、更にその空燃比補正係数ＦＡＦの平均値ＦＡＦＡＶも「１．０」に設定される（ステップ２５２）。
【００６０】
このステップ２５２の処理、或いは先の各ステップ２２６，２３６の処理が実行された後、一連の処理は一旦終了される。
次に、空燃比学習値ＫＧｊを算出する際の手順について図７及び図８に示すフローチャートを参照して説明する。このフローチャートに示される一連の処理は電子制御装置２０により所定の制御周期毎に繰り返し実行される。
【００６１】
この一連の処理では、まず、学習条件が成立しているか否かが判断される（ステップ３１０）。ここでは、機関空燃比のフィードバック制御が実行されている（前記フィードバック制御条件が成立している）、内燃機関１０が加減速状態になく吸入空気量が安定している、等々の条件が全て満たされている場合に学習条件が成立していると判断される。
【００６２】
次に現在の吸入空気量に対応する学習領域ｊが判断され（ステップ３１２）、その学習領域ｊにおいて学習完了履歴が有るか否か、即ち前記学習完了履歴フラグＸＫＧＲｊが「オン」に設定されているか否かが判断される（ステップ３１４）。
【００６３】
ここで学習完了履歴が有ると判断された場合には（ステップ３１４：ＹＥＳ）、学習の完了を判定する際に用いられる判定値α及び判定期間β、並びに空燃比学習値ＫＧｊを更新する際の更新量ＤＫＧがそれぞれ所定値α１，β１，ＤＫＧ１と等しく設定される（ステップ３２０，３２２，３２４）。これら各所定値α１，β１，ＤＫＧ１はいずれも、学習完了履歴が有ることに対応して設定される値である。
【００６４】
一方、学習完了履歴が無いと判断された場合には（ステップ３１４：ＮＯ）、上記判定値α、判定期間β、並びに更新量ＤＫＧがそれぞれ所定値α２，β２，ＤＫＧ２と等しく設定される（ステップ３３０，３３２，３３４）。これら各所定値α２，β２，ＤＫＧ２はいずれも、学習完了履歴が無いことに対応して設定される値であり、上記各所定値α１，β１，ＤＫＧ１との間において以下の各式（３）〜（５）に示す大小関係が満たされるように設定されている。
【００６５】
α１＞α２ …（３）
β１＜β２ …（４）
ＤＫＧ１＜ＤＫＧ２ …（５）
従って、上記各ステップ３２０，３２２，３３０，３３２の処理を通じて、判定値αは学習完了履歴が有る場合には無い場合と比較して相対的に大きな値に設定され、判定期間βは学習完了履歴が有る場合には無い場合と比較して相対的に短い期間に設定されることなる。
【００６６】
また、更新量ＤＫＧにかかる上記所定値ＤＫＧ１，ＤＫＧ２は、いずれも空燃比補正係数ＦＡＦの平均値ＦＡＦＡＶと「１．０」との絶対偏差｜ＦＡＦＡＶ−１．０｜に基づいて設定されている。図９は、これら所定値ＤＫＧ１，ＤＫＧ２と上記絶対偏差｜ＦＡＦＡＶ−１．０｜との関係を示しており、こうした両者の関係は電子制御装置２０のメモリ２２に関数データとして記憶されている。
【００６７】
同図に示されるように、各所定値ＤＫＧ１，ＤＫＧ２はいずれも、空燃比学習値ＫＧｊの収束性と精度を確保するために、絶対偏差｜ＦＡＦＡＶ−１．０｜が小さくなるほど小さい値に設定される。従って、上記各ステップ３２４，３３４を通じて、更新量ＤＫＧは絶対偏差｜ＦＡＦＡＶ−１．０｜が小さくなるほど小さい値に設定されるとともに、学習完了履歴が有る場合には無い場合と比較して相対的に小さい値に設定されることとなる。
【００６８】
このようにして上記判定値α、判定期間β、並びに更新量ＤＫＧがそれぞれ設定されると、次に前回の制御周期から今回の制御周期までの間に学習領域ｊが変化したか否か、換言すれば今回の制御周期において判断された学習領域ｊが前回の制御周期において判断された学習領域ｊと異なっているか否かが判断される（ステップ３４０）。そして、学習領域ｊが変化していない旨判断された場合には（ステップ３４０：ＮＯ）、更に、スキップフラグＸＳＫＩＰが「オン」に設定されているか否かが判断される（ステップ３４２）。
【００６９】
ここで、スキップフラグＸＳＫＩＰが「オン」に設定されている旨判断された場合、即ち今回の制御周期がスキップタイミングであると判断された場合には（ステップ３４２：ＹＥＳ）、スキップフラグＸＳＫＩＰが「オフ」に設定された後（ステップ３４４）、スキップカウンタ値ＣＳＫＩＰがインクリメントされる（ステップ３４６）。このスキップカウンタ値ＣＳＫＩＰは、学習領域ｊが同一の領域に維持されたまま空燃比補正係数ＦＡＦのスキップ制御が行われた回数を計数するカウンタ値である。
【００７０】
そして、このスキップカウンタ値ＣＳＫＩＰが所定値ＫＣＳＫＩＰ以上であるか否かが判断され（図８のステップ３４８）、同所定値ＫＣＳＫＩＰ以上である旨判断された場合には（ステップ３４８：ＹＥＳ）、次にパージ制御が実行中であるか否か、換言すれば流量制御弁３４が開弁しているか否かが判断される（ステップ３４９）。
【００７１】
本実施形態において、上記パージ制御は、現在の学習領域ｊにおいて学習が完了しているのを条件として、その実行が許可される。即ち、内燃機関１０が始動され、機関空燃比のフィードバック制御が開始されると、まず、空燃比学習値ＫＧｊの学習が行われ、その学習が完了した後、現在の学習領域ｊにおいてパージ制御の実行が許可されるようになる。また、学習領域ｊが変化すれば、その変化後の学習領域ｊにおいて同様に空燃比学習値ＫＧｊの学習が行われ、学習完了後に同学習領域ｊでのパージ制御の実行が許可されるようになる。
【００７２】
ここでパージ制御の実行中ではない旨判断された場合（ステップ３４９：ＮＯ）、次に、上記絶対偏差｜ＦＡＦＡＶ−１．０｜が所定値γ以下であるであるかが判断される（ステップ３５０）。この所定値γは、空燃比学習値ＫＧｊの信頼性を評価するためのものである。即ち、絶対偏差｜ＦＡＦＡＶ−１．０｜が所定値γより大きい場合には、空燃比学習値ＫＧｊによって機関空燃比の定常的なずれが補償されていないために、空燃比補正係数ＦＡＦの平均値ＦＡＦＡＶが「１．０」近傍から大きく外れているとみなすことができ、空燃比学習値ＫＧｊの信頼性が低下しているものと判断することができる。
【００７３】
ここで絶対偏差｜ＦＡＦＡＶ−１．０｜が所定値γより大きい場合、換言すれば、空燃比補正係数ＦＡＦの平均値ＦＡＦＡＶと同空燃比補正係数ＦＡＦの基準値「１．０」との偏差（ＦＡＦＡＶ−１．０）が所定範囲（−γ≦ＦＡＦＡＶ−１．０≦γ）外にある場合には（ステップ３５０：ＮＯ）、現在の学習領域ｊにおける学習完了履歴フラグＸＫＧＲｊが「オフ」に設定される（ステップ３９０）。
【００７４】
この処理が実行された後、或いは絶対偏差｜ＦＡＦＡＶ−１．０｜が所定値γ以下である旨判断された場合（ステップ３５０：ＹＥＳ）、空燃比補正係数ＦＡＦの平均値ＦＡＦＡＶが上記判定値αにより定められる判定範囲（１．０−α≦ＦＡＦＡＶ≦１．０＋α）内にあるか否かが判断される（ステップ３５２，３５４）。
【００７５】
空燃比補正係数ＦＡＦの平均値ＦＡＦＡＶがこの判定範囲内にある場合には（ステップ３５２，３５４：ＮＯ）、継続時間カウンタ値ＣＴＩＭＥがインクリメントされる（ステップ３８０）。この継続時間カウンタ値ＣＴＩＭＥは、空燃比補正係数ＦＡＦの平均値ＦＡＦＡＶが上記判定範囲内に継続して存在する時間を計時するカウンタ値である。そして、この継続時間カウンタ値ＣＴＩＭＥが上記判定期間βを超えているか否かが判断され（ステップ３８２）、同判定期間βを超えていない場合には（ステップ３８２：ＮＯ）、一連の処理が一旦終了される。
【００７６】
一方、継続時間カウンタ値ＣＴＩＭＥが判定期間βを超えている場合には（ステップ３８２：ＹＥＳ）、今回の機関運転時において空燃比学習値ＫＧｊの学習が完了したことを示す学習完了フラグＸＫＧｊが「オン」に設定される（ステップ３８４）。そして更に、学習完了履歴フラグＸＫＧＲｊが「オン」に設定された後（ステップ３８６）、一連の処理が一旦終了される。
【００７７】
ここで、上記判定値αは学習完了履歴が有る場合には相対的に大きな値に設定されているため、上記判定範囲（１．０−α≦ＦＡＦＡＶ≦１．０＋α）も学習完了履歴が有る場合には相対的に拡大されることになる。また一方、上記判定期間βについても、同期間βは学習完了履歴が有る場合には相対的に短い期間に設定されており、しかも上記スキップ量Ｓ及び積分量Ｋがいずれも相対的に大きく設定されているため、学習の完了が判定される期間も相対的に短く設定されることになる。従って、学習完了履歴が有る場合には無い場合と比較して、学習の完了を判定する条件が緩和され、より早期に学習が完了している旨判定されるようになる。
【００７８】
一方、空燃比補正係数ＦＡＦの平均値ＦＡＦＡＶが上記判定範囲から外れ、同範囲内の値よりも大きな値である判断された場合（ステップ３５２：ＹＥＳ）、或いは空燃比補正係数ＦＡＦの平均値ＦＡＦＡＶが上記判定範囲から外れ、同範囲内の値よりも小さな値であると判断された場合（ステップ３５４：ＹＥＳ）にはいずれも、空燃比学習値ＫＧｊが上記更新量ＤＫＧに基づいて更新される。
【００７９】
即ち、空燃比補正係数ＦＡＦの平均値ＦＡＦＡＶが上記判定範囲内の値よりも大きな値であると判断された場合には（ステップ３５２：ＹＥＳ）、上記継続時間カウンタ値ＣＴＩＭＥがクリアされた後（ステップ３７０）、現在の空燃比学習値ＫＧｊに上記更新量ＤＫＧが加算され、その加算値（ＫＧｊ＋ＤＫＧ）が新たな空燃比学習値ＫＧｊとして設定される（ステップ３７２）。一方、空燃比補正係数ＦＡＦの平均値ＦＡＦＡＶが上記判定範囲内の値よりも小さな値であると判断された場合には（ステップ３５４：ＹＥＳ）、継続時間カウンタ値ＣＴＩＭＥがクリアされた後（ステップ３６０）、現在の空燃比学習値ＫＧｊから上記更新量ＤＫＧが減算され、その減算値（ＫＧｊ−ＤＫＧ）が新たな空燃比学習値ＫＧｊとして設定される（ステップ３６２）。
【００８０】
ここで、上記更新量ＤＫＧは学習完了履歴が有る場合には無い場合と比較して相対的に小さな値に設定されているため、上記各ステップ３６２，３７２を通じて更新される空燃比学習値ＫＧｊは、機関空燃比のずれ傾向が経時的に僅かに変化したような場合でも、これを適切に補償し得るものとなる。また、このように更新量ＤＫＧが小さく設定されていても、学習が少なくとも一度は完了しており、空燃比学習値ＫＧｊが機関空燃比のずれを適切に補償し得る本来の値から大きくずれていることはないため、空燃比学習値ＫＧｊの収束性を大きく低下させてしまうおそれはない。
【００８１】
上記各ステップ３６２，３７２において空燃比学習値ＫＧｊを更新した後、この一連の処理は終了される。また、今回の制御周期がスキップタイミングではないと判断された場合（ステップ３４２：ＮＯ）、スキップカウンタ値ＣＳＫＩＰが所定値ＫＣＳＫＩＰ未満であると判断された場合（ステップ３４８：ＮＯ）、パージ制御が実行中であると判断された場合（ステップ３４９：ＹＥＳ）も、この一連の処理は一旦終了される。更に、学習条件が成立していないと判断された場合（ステップ３１０：ＮＯ）、或いは学習領域ｊが変化したと判断された場合には（ステップ３４０：ＹＥＳ）、上記スキップカウンタ値ＣＳＫＩＰがクリアされた後（ステップ３１６）、この一連の処理が一旦終了される。
【００８２】
以上説明した本実施形態にかかる内燃機関の空燃比制御装置によれば以下の作用効果を奏することができる。
（１）機関運転が開始されると、その学習態様は異なるものの、空燃比学習値ＫＧｊが学習完了の履歴の有無にかかわらず各学習領域ｊ毎に学習され、その学習値ＫＧｊが機関空燃比のフィードバック制御に反映される。このため、機関空燃比のずれが各学習領域毎で経時的に異なって変化するものであっても、このずれは各学習領域ｊ毎において補償されるようになる。
【００８３】
また、各学習領域ｊのうち、学習完了履歴が有り、空燃比学習値ＫＧｊを大きく更新する必要のない領域については、学習完了履歴の無い領域と比較して、上記判定値αにより定められる判定範囲を拡大するとともに、学習の完了を判定する際の上記判定期間βを短く設定することで学習完了条件を緩和させるようにしている。このため、学習完了履歴が有る学習領域ｊについては、より早い段階で学習が完了するようになり、パージ制御も早期に開始されるようになる。
【００８４】
従って、機関空燃比のずれが各学習領域ｊ毎で経時的に異なって変化するものであっても、そのずれを好適に補償することができ、しかも学習完了後に行われるパージ制御の実行頻度をより多く確保することができるようになる。
【００８５】
（２）また、学習完了履歴が有るときには同履歴が無い場合と比較して、空燃比学習値ＫＧｊを更新する際の更新量ＤＫＧを小さく設定するようにしているため、機関空燃比のずれ傾向が経時的に僅かに変化したような場合でも、これに合わせて空燃比学習値ＫＧｊを適切に設定することができるようになる。従って、空燃比学習値ＫＧｊをより精密に更新することができ、上記のような僅かに経時変化した機関空燃比のずれについてもこれを木目細かく補償することができるようになる。
【００８６】
（３）更に、学習完了履歴が有るときには同履歴の無いときと比較して、上記スキップ量Ｓ及び積分量Ｋを大きく設定するようにしているため、空燃比補正係数ＦＡＦの変化速度が大きくなり、機関空燃比が理論空燃比からずれる期間が短縮されるようになる。従って、機関空燃比の学習に伴う排気性状の一時的な悪化を抑制することができるようになる。
【００８７】
（４）また、こうした機関空燃比の学習に際して、機関空燃比の定常的なずれが大きく変化することにより、空燃比補正係数ＦＡＦの平均値ＦＡＦＡＶと空燃比補正係数ＦＡＦの基準値「１．０」との偏差（ＦＡＦＡＶ−１．０）が所定範囲（−γ≦ＦＡＦＡＶ−１．０≦γ）から外れた場合には、現在の学習領域ｊにおける学習完了履歴フラグＸＫＧＲｊを「オフ」に設定するようにしている。従って、この場合には、学習完了条件が緩和されることはなく、また、上記更新量ＤＫＧはより大きな値に、スキップ量Ｓ及び積分量Ｋはより小さな値にそれぞれ変更されるため、空燃比学習値ＫＧｊが確実に再学習されるようになる。
【００８８】
従って、燃料噴射弁１２やエアフローメータ１７が交換されたり、バッテリ交換等によりメモリ２２に記憶されている空燃比学習値ＫＧｊの設定内容が消去されたりすること等により、機関空燃比の定常的なずれが大きく変化した場合においても、このずれを好適に且つ速やかに補償することができるようになる。
【００８９】
以上説明した本発明の実施形態は以下のように構成を変更して実施することもできる。
・上記実施形態では、空燃比補正係数ＦＡＦの平均値ＦＡＦＡＶと基準値「１．０」との偏差が所定範囲から外れた場合には、その学習領域ｊにおける学習完了履歴フラグＸＫＧＲｊのみを「オフ」に設定するようにしたが、全ての学習領域ｊにおける学習完了履歴フラグＸＫＧＲｊを「オフ」に設定するようにしてもよい。
【００９０】
・上記実施形態では、上記パージ制御を機関空燃比の学習が完了した後にその実行が許可されるものとして説明した。ここで、例えば機関運転が開始された直後においては、キャニスタ３２内の蒸発燃料量がその貯留限界量近傍にまで上昇していることがある。このため、蒸発燃料をその貯留限界量を大きく下回るまで一旦減少させたほうが、蒸発燃料の放出を抑制する上でよい場合もあり得る。
【００９１】
そこで、例えば所定の条件が満たされた場合には、機関空燃比の学習完了以前にパージ制御を実行し、キャニスタ３２内の蒸発燃料を減少させた後、同学習を実行するとともに、その学習が完了した後に再度パージ制御の実行を許可するようにしてもよい。上記のようにパージ制御の実行を許可する場合であっても、上記実施形態に示す作用効果を奏することはできる。
【００９２】
・上記実施形態では、学習完了履歴の有無により上記判定値α、判定期間β、並びに更新量ＤＫＧにかかる所定値ＤＫＧ１，ＤＫＧ２を設定するようにしたが、例えば、或る学習領域ｊでの学習完了履歴フラグＸＫＧＲｊが「オン」に設定されてからの同学習領域ｊにおける学習完了回数を学習結果（空燃比学習値ＫＧｊ）の信頼性を評価する値として計数し、上記学習完了の有無に加え、この学習完了回数に応じて上記各所定値α，β，ＤＫＧ１，ＤＫＧ２を可変設定するようにしてもよい。
【００９３】
・上記実施形態では、学習完了履歴が有る場合には、上記判定値αにより定められる判定範囲を拡大するとともに、学習の完了を判定する際の判定期間βを短く設定するようにしたが、例えば、この判定範囲の拡大と判定期間βの短縮のいずれか一方のみを行うようにしてもよい。
【００９４】
・上記実施形態では、学習完了履歴が有るときにスキップ量Ｓ及び積分量Ｋの双方を同履歴の無いときと比較して大きく設定するようにしたが、これら各量のうちいずれか一方のみを学習完了履歴が有るときに相対的に大きく設定するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】一実施形態における内燃機関及びその空燃比制御装置の構成を示す概略構成図。
【図２】燃料噴射時間を算出する際の処理手順を示すフローチャート。
【図３】空燃比補正係数を算出する際の処理手順を示すフローチャート。
【図４】同じく空燃比補正係数を算出する際の処理手順を示すフローチャート。
【図５】酸素センサの検出信号及び空燃比補正係数の変化態様の一例を示すタイミングチャート。
【図６】空燃比補正係数の変化態様の一例を示すグラフ。
【図７】空燃比学習値を算出する際の処理手順を示すフローチャート。
【図８】同じく空燃比学習値を算出する際の処理手順を示すフローチャート。
【図９】空燃比学習値の更新量を設定するための関数マップを示すグラフ。
【符号の説明】
１０…内燃機関、１１…吸気通路、１２…燃料噴射弁、１３…スロットルバルブ、１４…エアクリーナ、１５…排気通路、１６…触媒コンバータ、１７…エアフローメータ、１８…酸素センサ、１９…回転速度センサ、２０…電子制御装置、２２…メモリ、３０…蒸発燃料処理機構、３１…燃料タンク、３２…キャニスタ、３３…パージ通路、３４…流量制御弁。
【発明の属する技術分野】
この発明は、機関空燃比を空燃比補正係数に基づいて理論空燃比に一致するようにフィードバック制御する一方、空燃比補正係数の挙動に基づいて機関空燃比と理論空燃比との間の定常的なずれを補償するための空燃比学習値を学習し、同空燃比学習値を上記フィードバック制御に反映させるようにした内燃機関の空燃比制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
内燃機関においては、排気浄化対策として、周知のように、機関空燃比を理論空燃比にフィードバック制御する、いわゆる空燃比制御が行われている。この空燃比制御にあっては、一般に、機関空燃比と理論空燃比との間のずれを酸素センサの信号から検出し、その検出結果に基づいて上記機関空燃比の過渡的なずれを補償するためのフィードバック補正係数（以下、「空燃比補正係数」という）を算出するようにしている。
【０００３】
また、こうした空燃比制御においては、機関個体差や、燃料噴射弁の噴射特性或いは吸入空気量を検出するためのセンサの出力特性における個体差等々によって、機関空燃比と理論空燃比との間に定常的なずれが生じることがある。このため、このずれを補償するための補正値を上記空燃比補正係数の挙動に基づいて学習し、この学習される補正値（以下、「空燃比学習値」という）を空燃比補正係数と併せて機関空燃比のフィードバック制御に適用するようにしている。このように機関空燃比の定常的なずれが空燃比学習値によって補償されることにより、内燃機関の加減速等に伴う機関空燃比の過渡的なずれについてはこれを空燃比補正係数により好適に補償することができるようになり、ひいては空燃比制御の精度向上を図ることができるようになる。
【０００４】
ところで、上記のような機関空燃比のずれ傾向は機関運転状態（特に機関負荷状態）に応じて異なるものとなる。このため、上述したような機関空燃比にかかる学習は、機関運転状態に応じて区分される複数の学習領域毎に行われ、空燃比学習値はこれら学習領域毎の値として各別に求められている。
【０００５】
一方、内燃機関においては、燃料タンク内に発生する蒸発燃料をキャニスタ内において一時的に貯留するとともに、この貯留された蒸発燃料を所定の時期に機関吸気系に導入した後、機関燃焼室内において燃焼させる制御、いわゆるパージ制御が行われている。
【０００６】
こうしたパージ制御と機関空燃比にかかる学習とが同時に行われると、上記空燃比学習値はキャニスタから機関吸気系に導入される蒸発燃料の濃度やその量に応じて変動してしまうこととなり、機関空燃比の定常的なずれを補償するための補正値としてはもはや不適切なものとなる。
【０００７】
このため、こうしたパージ制御と機関空燃比の学習とをそれぞれ実行する内燃機関にあっては、機関空燃比の学習が完了し、空燃比学習値が機関空燃比の定常的なずれを補償し得るものとして設定された後にパージ制御が開始される等、これら各処理が各別の時期に実行されている。
【０００８】
ここで、キャニスタにおける燃料の貯留能力に限界がある点を鑑みると、機関空燃比の学習を早期に完了してパージ制御をより早い段階で開始するのが望ましい。しかしながら、機関空燃比の学習を単に早期に完了させるだけでは、キャニスタの燃料貯留能力は確保されるものの、空燃比学習値の精度低下が避けきれず、空燃比制御の精度も自ずと低いものとなる。
【０００９】
そこで従来では、特開平７−２５３０４０号公報に見られるように、或る学習領域において前回の機関運転時に学習が完了していることが判断され、且つ今回の機関運転時においてもその学習領域において同様に学習が完了したことが判断される場合には、前回の機関運転時において学習が完了している他の学習領域での学習を全て省略し、それら各学習領域において直ぐにパージ制御を開始するようにしている。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
このように、或る学習領域において連続して学習が完了する場合に、その他の学習領域における学習を省略することで、確かにパージ制御の開始時期を早めることができ、その実行頻度を増大させることができるようになる。
【００１１】
しかしながらその一方で、このように学習を適宜省略するようにした従来の装置にあっては、例えば、燃料噴射弁の噴射特性が或る特定の学習領域においてのみ経時的に変化し、それに伴って機関空燃比がずれるようなことがあっても、他の学習領域において連続して学習が完了していれば、その特定の学習領域における学習は行われず、従って空燃比学習値が更新されることもない。このため、その特定の学習領域において学習が長期間にわたって省略されることがあると、同学習領域における学習結果、即ち空燃比学習値の信頼性を低下させ、ひいては空燃比制御の精度低下を招くこととなる。
【００１２】
また、こうした不都合は、燃料噴射弁の噴射特性についての経時変化に限らず、機関個体差や吸入空気量センサ等、各種センサの出力特性の経時変化等に起因して機関空燃比のずれが各学習領域において経時的に異なって変化する場合にも同様に発生し得る。
【００１３】
この発明は、こうした従来の実情に鑑みてなされたものであり、その目的は機関空燃比のずれが各学習領域毎で経時的に異なって変化するものであっても、そのずれを好適に補償することができ、しかも機関空燃比の学習を完了した後にパージ制御を行う場合であれ、同パージ制御の実行頻度をより多く確保することのできる内燃機関の空燃比制御装置を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための手段及びその作用効果について以下に記載する。
請求項１に記載の発明では、機関空燃比を空燃比補正係数に基づいて理論空燃比に一致するようにフィードバック制御する制御手段と、前記空燃比補正係数の挙動に基づいて機関空燃比と理論空燃比との間の定常的なずれを補償するための空燃比学習値を機関運転状態に応じて区分された複数の学習領域毎に学習するとともに同空燃比学習値を前記フィードバック制御に反映させる学習手段と、機関始動後において所定の学習完了条件が満たされるときに前記学習手段による学習が完了したものと前記学習領域毎に判定する判定手段とを備える内燃機関の空燃比制御装置において、前記判定手段により前記学習の完了判定が少なくとも一度なされているときには学習完了履歴を履歴有りとして前記学習領域毎に設定する設定手段と、前記設定手段により或る学習領域における学習完了履歴が履歴有りと設定されているときにその学習領域での学習完了を判定するに際して前記学習完了条件を緩和する緩和手段とを備えるようにしている。
【００１５】
上記構成では、学習完了の履歴の有無にかかわらず、空燃比学習値が各学習領域毎に学習され、同学習値が機関空燃比のフィードバック制御に反映されるため、機関空燃比と理論空燃比との間の定常的なずれが各学習領域毎に補償されるようになる。また、この学習の際、学習完了履歴が履歴有りとして設定されており、空燃比学習値を大きく更新する必要のない学習領域については、履歴無しとして設定されている学習領域と比較して学習完了条件が緩和されるため、より早い段階で学習が完了するようになる。このため、学習完了後にパージ制御を行う場合には、同制御が早期に開始されるようになる。
【００１６】
従って、請求項１に記載した発明の上記構成によれば、機関空燃比のずれが各学習領域毎で経時的に異なって変化するものであっても、そのずれを好適に補償することができ、しかも機関空燃比にかかる学習を完了した後にパージ制御を行う場合であれ、同パージ制御の実行頻度をより多く確保することができるようになる。
【００１７】
また、上記のように学習完了条件を緩和するようにした構成の具体的な態様としては、請求項２に記載した発明によるように、請求項１に記載した内燃機関の空燃比制御装置において、前記学習手段は前記空燃比補正係数の平均値と理論空燃比に対応する同空燃比補正係数の基準値との偏差が減少するように前記空燃比学習値を更新するものであり、前記判定手段は前記偏差が所定の判定範囲内に存在することを前記学習完了条件とするものであり、前記緩和手段は前記設定手段により前記学習完了履歴が履歴有りと設定されているときには同学習完了履歴が履歴無しと設定されているときよりも前記判定範囲を拡大して設定するものである、といった構成を採用することができる。
【００１８】
更に、こうした構成の他、請求項３に記載した発明によるように、請求項１又は２に記載した内燃機関の空燃比制御装置において、前記学習手段は前記空燃比補正係数の平均値と理論空燃比に対応する同空燃比補正係数の基準値との偏差が減少するように前記空燃比学習値を更新するものであり、前記判定手段は前記偏差が所定の判定範囲内に所定の判定期間継続して存在することを前記学習完了条件とするものであり、前記緩和手段は前記設定手段により前記学習完了履歴が履歴有りと設定されているときには同学習完了履歴が履歴無しと設定されているときよりも前記判定期間を短く設定するものである、といった構成を採用することもできる。
【００１９】
請求項４に記載の発明では、請求項２又は３に記載した内燃機関の空燃比制御装置において、前記設定手段は前記学習手段の学習中において前記偏差が所定範囲外にあるときには前記学習完了履歴を消去して同学習完了履歴を履歴無しとして設定するものであるとしている。
【００２０】
例えば、燃料噴射弁や吸入空気量を検出するためのセンサ等、空燃比制御に関係する部品が交換された場合などにおいては、それまで学習された空燃比学習値の信頼性が大きく低下し、同学習値は機関空燃比の定常的なずれを適切に補償し得るものとはならなくなる。また、こうした場合には、フィードバック制御にその空燃比学習値が反映されたとしても、機関空燃比の定常的なずれが補償しきれなくなるため、空燃比補正係数はその基準値近傍から大きく外れるようになる。
【００２１】
請求項４に記載した発明の上記構成では、機関空燃比にかかる上記学習の実行中において空燃比補正係数とその基準値との偏差の平均値が所定範囲外にあるときには、学習完了履歴が消去されて同学習完了履歴が履歴無しとして設定される。従って、学習完了条件が緩和されることなく、空燃比学習値が確実に学習されるようになり、上記のように機関空燃比の定常的なずれが大きく変化した場合においても、このずれを好適に補償することができるようになる。
【００２２】
請求項５に記載した発明では、請求項１乃至４のいずれかに記載した内燃機関の空燃比制御装置において、前記学習手段は前記空燃比学習値を学習するに際して、前記設定手段により前記学習完了履歴が履歴有りと設定されているときには同学習完了履歴が履歴無しと設定されているときよりも、前記空燃比学習値の更新量を小さく設定するものであるとしている。
【００２３】
各学習領域において学習完了履歴が履歴有りと設定されている領域では、少なくとも一度は学習が完了しており、上記空燃比学習値が機関空燃比のずれを適切に補償し得る本来の値から大きくずれていることはない。従って、この空燃比学習値の更新に際しては、僅かに経時変化した機関空燃比のずれであってもこれが適切に補償されるように、同学習値を徐々に更新するのが望ましい。
【００２４】
この点、請求項５に記載した発明の上記構成によれば、学習完了履歴が履歴有りと設定されているときには履歴無しと設定されているときよりも空燃比学習値の更新量が小さく設定されるため、空燃比学習値をより精密に更新することができ、上記のような僅かに経時変化した機関空燃比のずれについてもこれを木目細かく補償することができるようになる。
【００２５】
請求項６に記載した発明では、請求項１乃至５のいずれかに記載した内燃機関の空燃比制御装置において、前記制御手段は前記設定手段により前記学習完了履歴が履歴有りと設定されているときには前記空燃比補正係数をスキップ制御する際のスキップ量及び積分制御する際の積分量の少なくとも一方を同学習完了履歴が履歴無しと設定されているときよりも大きく設定するものであるとしている。
【００２６】
空燃比学習値を適切に学習する上では、空燃比補正係数におけるスキップ量及び積分量をいずれも小さく設定し、同空燃比補正係数の変動を抑えることが望ましい。しかしながら、これらスキップ量や積分量が一律に小さく設定されると、空燃比補正係数の挙動が緩慢になり、空燃比学習値の学習中において機関空燃比が理論空燃比からずれる期間が長期化するようになるため、排気性状の一時的な悪化が懸念される。
【００２７】
この点、請求項６に記載した発明の上記構成では、学習完了履歴が履歴有りと設定されており、空燃比学習値を僅かに更新するだけでよい場合には、空燃比補正係数をスキップ制御する際のスキップ量及び積分制御する際の積分量の少なくとも一方が履歴無しと設定されているときよりも大きく設定されるため、上記のような機関空燃比の学習に伴う排気性状の一時的な悪化を抑制することができるようになる。
【００２８】
【発明の実施の形態】
以下、この発明にかかる内燃機関の空燃比制御装置の一実施形態について図１〜図９を参照して説明する。
【００２９】
図１は、本実施形態にかかる内燃機関の空燃比制御装置の構成を概略的に示している。
同図に示されるように、内燃機関１０の吸気通路１１には、同吸気通路１１内に燃料を噴射する燃料噴射弁１２が設けられている。また、吸気通路１１において燃料噴射弁１２の上流側には吸入空気を調量するスロットルバルブ１３が設けられ、更にその上流側にはエアクリーナ１４が設けられている。燃料噴射弁１２から噴射される燃料は、このエアクリーナ１４を通過した吸入空気と混合された後、内燃機関１０の機関燃焼室（図示略）に導入される。そして、この混合気の燃焼により発生した排気は機関燃焼室から排気通路１５を通じて外部に排出される。この排気通路１５には、排気を浄化するための触媒コンバータ１６が設けられている。
【００３０】
吸気通路１１においてスロットルバルブ１３とエアクリーナ１４との間にはエアフローメータ１７が取り付けられており、このエアフローメータ１７により吸気通路１１を通過する吸入空気の量が検出される。一方、排気通路１５において触媒コンバータ１６の上流側には酸素センサ１８が取り付けられており、この酸素センサ１８により排気中の酸素濃度が検出される。更に、内燃機関１０の出力軸（図示略）の近傍には回転速度センサ１９が設けられており、この回転速度センサ１９により出力軸の回転速度、即ち機関回転速度が検出される。
【００３１】
これら各センサ１７〜１９の検出信号は、空燃比制御等、機関運転にかかる制御を実行する電子制御装置２０に入力される。この電子制御装置２０は、演算処理を行うＣＰＵや入出力回路（いずれも図示略）の他、各種制御に際して必要となるデータを記憶するメモリ２２等を備えて構成されている。
【００３２】
また、内燃機関１０は、パージ制御を実行するための蒸発燃料処理機構３０を備えている。この蒸発燃料処理機構３０は、燃料タンク３１及びエアクリーナ１４にそれぞれ接続されたキャニスタ３２と、このキャニスタ３２と吸気通路１１とを接続するパージ通路３３と、このパージ通路３３の途中に設けられ、上記電子制御装置２０を通じて開閉制御される流量制御弁３４とを備えて構成されている。
【００３３】
燃料タンク３１内に発生する蒸発燃料は、キャニスタ３２に導入され、その内部の燃料吸着材に一旦吸着される。一方、流量制御弁３４の開弁に伴ってエアクリーナ１４を通じてキャニスタ３２に大気が導入されると、キャニスタ３２の燃料吸着材に吸着されている燃料は、同吸着材から再び離脱する。そして、その離脱した蒸発燃料は、パージ通路３３を通じて吸気通路１１内に導入された後、機関燃焼室において燃焼される。電子制御装置２０は、流量制御弁３４の開度を適宜制御することにより、こうしたパージ制御が内燃機関１０の空燃比制御に及ぼす影響を最小限に抑えるようにしている。
【００３４】
次に、こうした電子制御装置２０によって実行される空燃比制御の詳細について説明する。
まず、燃料噴射弁１２の燃料噴射時間ＴＡＵを算出する際の手順について図２に示すフローチャートを参照して説明する。このフローチャートに示される一連の処理は電子制御装置２０により所定の制御周期毎に繰り返し実行される。
【００３５】
この一連の処理では、まず、基本燃料噴射時間ＴＰが算出される（ステップ１１０）。この基本燃料噴射時間ＴＰは、燃料噴射弁１２の燃料噴射量と吸入空気量との比、即ち機関空燃比が理論空燃比となるように、エアクリーナ１４により検出される吸入空気量と、回転速度センサ１９により検出される機関回転速度とに基づいて算出される。
【００３６】
次に、始動後増量補正や暖気増量補正等を行うための補正係数ＫＴ１、並びにパージ濃度補正等を行うための補正係数ＫＴ２がそれぞれ算出される（ステップ１１２）。そして、以下の演算式（１）に従って燃料噴射時間ＴＡＵが算出される（ステップ１１４）。
【００３７】
ＴＡＵ←ＴＰ・ＫＴ１・（ＦＡＦ＋ＫＧｊ＋ＫＴ２） …（１）
上記演算式（１）において、「ＦＡＦ」は、機関空燃比が理論空燃比から過渡的にずれる場合に、そのずれをフィードバック制御を通じて補償するためのフィードバック補正係数（以下、「空燃比補正係数」という）である。周知のように、この空燃比補正係数ＦＡＦは、その基準値が「１．０」とされ、機関空燃比が理論空燃比よりもリッチである場合には「１．０」よりも小さく、理論空燃比よりもリーンである場合には「１．０」よりも大きく設定される。従って、燃料噴射弁１２の燃料噴射量は、機関空燃比が理論空燃比よりもリッチである場合には減量補正される一方、理論空燃比よりもリーンである場合には増量補正されることとなる。
【００３８】
また、上記演算式（１）において、「ＫＧｊ」は、機関空燃比が定常的に理論空燃比からずれる場合に、そのずれを補償するための補正係数（以下、「空燃比学習値」という）である。
【００３９】
上述したように、基本燃料噴射時間ＴＰは、機関空燃比が理論空燃比と一致するように設定されているものの、内燃機関１０の個体差や、燃料噴射弁１２の噴射特性或いはエアフローメータ１７の出力特性における個体差、更にはそれら個体差の経時変化等々によって、機関空燃比を理論空燃比に一致させ得る本来の時間からずれる場合がある。空燃比学習値ＫＧｊは、こうした基本燃料噴射時間ＴＰのずれを補償するための補正値である。この空燃比学習値ＫＧｊは、吸入空気量に応じて区分された複数の領域ｊ（以下、「学習領域」という）毎の値として各別に設定されている。
【００４０】
上記演算式（１）に基づいて燃料噴射時間ＴＡＵを算出した後、この一連の処理は一旦終了される。
次に、上記空燃比補正係数ＦＡＦを算出する際の手順について図３及び図４に示すフローチャートを参照して説明する。このフローチャートに示される一連の処理は電子制御装置２０により所定の制御周期毎に繰り返し実行される。
【００４１】
この一連の処理では、まず、機関空燃比のフィードバック（Ｆ／Ｂ）制御条件が成立しているか否かが判断される（ステップ２１０）。ここでは、例えば機関始動時ではない、機関冷却水温が所定温度以上に上昇している、等々の条件が全て満たされている場合にフィードバック制御条件が成立していると判断される。
【００４２】
フィードバック制御条件が成立していると判断された場合には（ステップ２１０：ＹＥＳ）、現在の吸入空気量に対応する学習領域ｊが判断される（ステップ２１２）。そして、その判断された学習領域ｊに対応する学習完了履歴フラグＸＫＧＲｊが「オン」に設定されているか否かが判断される（ステップ２１４）。
【００４３】
この学習完了履歴フラグＸＫＧＲｊは、空燃比学習値ＫＧｊにかかる学習の完了履歴を示すフラグであり、今回の機関運転時までに同空燃比学習値ＫＧｊの学習が少なくとも一度完了していることを条件に「オン」に設定される。尚、学習完了履歴フラグＸＫＧＲｊの設定内容は、機関運転が停止され、電子制御装置２０に対する電力供給が停止された後においても、そのメモリ２２において記憶保持されている。
【００４４】
ここで学習完了履歴フラグＸＫＧＲｊが「オフ」である旨判断された場合には（ステップ２１４：ＮＯ）、空燃比補正係数ＦＡＦをスキップ制御する際のスキップ量Ｓ、並びに同係数ＦＡＦを積分制御する際の積分量Ｋが、それぞれ第２のスキップ量Ｓ２、第２の積分量Ｋ２と等しく設定される（ステップ２１７，２１８）。これら第２のスキップ量Ｓ２及び第２の積分量Ｋ２は、上記各ステップ２１７，２１８において吸入空気量等の機関運転状態に基づいて算出される。
【００４５】
一方、学習完了履歴フラグＸＫＧＲｊが「オン」である旨判断された場合には（ステップ２１４：ＹＥＳ）、上記スキップ量Ｓ及び積分量Ｋが第１のスキップ量Ｓ１、第１の積分量Ｋ１とそれぞれ等しく設定される（ステップ２１５，２１６）。これら第１のスキップ量Ｓ１及び第１の積分量Ｋ１は、上記ステップ２１５，２１６において、第２のスキップ量Ｓ２及び第２の積分量Ｋ２と同様に、機関運転状態に基づいて算出される。
【００４６】
ここで、第１のスキップ量Ｓ１は、機関運転状態が同じであれば第２のスキップ量Ｓ２よりも常に大きい値として算出される。また、第１の積分量Ｋ１についても同様に、機関運転状態が同じであれば第２の積分量Ｋ２よりも常に大きい値として算出される。
【００４７】
こうしてスキップ量Ｓ及び積分量Ｋがそれぞれ設定された後、次に現在の機関空燃比がリッチであるか否かが判断される（ステップ２１９）。図５（ａ）に示されるように、酸素センサ１８の検出信号（電圧信号）Ｖは、機関空燃比がリッチであり、排気中の酸素濃度が所定濃度未満である場合には所定電圧Ｖ１より大きくなり、同機関空燃比がリーンであり、排気中の酸素濃度が所定濃度以上である場合には所定電圧Ｖ１よりも小さくなる。電子制御装置２０は、上記判断に際してこの酸素センサ１８の検出信号Ｖを参照し、機関空燃比がリッチであるか否かを判断する。
【００４８】
そして、機関空燃比がリッチである旨判断されると（ステップ２１９：ＹＥＳ）、更に、前回の制御周期において機関空燃比がリーンであったか否か、即ち今回の制御周期において機関空燃比がリーンからリッチに切り替わったか否かが判断される（図４のステップ２２０）。
【００４９】
今回の制御周期において機関空燃比がリーンからリッチに切り替わった旨判断されると（ステップ２２０：ＹＥＳ）、現在の空燃比補正係数ＦＡＦが、機関空燃比がリーンからリッチに切り替わったときの値ＦＡＦＬとしてメモリ２２に記憶される（ステップ２２２）。その後、図５（ｂ）に示されるように、現在の空燃比補正係数ＦＡＦから上記スキップ量Ｓが減算され、その減算値（ＦＡＦ−Ｓ）が新たな空燃比補正係数ＦＡＦとして設定される（ステップ２２４）。
【００５０】
一方、前回の制御周期においても機関空燃比がリッチであったと判断された場合、即ち機関空燃比が継続してリッチであると判断された場合（ステップ２２０：ＮＯ）、図５（ｂ）に示されるように、現在の空燃比補正係数ＦＡＦから上記積分量Ｋが減算され、その減算値（ＦＡＦ−Ｋ）が新たな空燃比補正係数ＦＡＦとして設定される（ステップ２２６）。
【００５１】
他方、現在の機関空燃比がリーンであると判断された場合には（ステップ２１９：ＮＯ）、次に前回の制御周期において機関空燃比がリッチであったか否か、即ち今回の制御周期において機関空燃比がリッチからリーンに切り替わったか否かが判断される（図４のステップ２３０）。
【００５２】
今回の制御周期において機関空燃比がリッチからリーンに切り替わった旨判断されると（ステップ２３０：ＹＥＳ）、現在の空燃比補正係数ＦＡＦが、機関空燃比がリッチからリーンに切り替わったときの値ＦＡＦＲとしてメモリ２２に記憶される（ステップ２３２）。その後、現在の空燃比補正係数ＦＡＦにスキップ量Ｓが加算され、その加算値（ＦＡＦ＋Ｓ）が新たな空燃比補正係数ＦＡＦとして設定される（ステップ２３４）。
【００５３】
一方、前回の制御周期においても機関空燃比がリーンであったと判断された場合、即ち機関空燃比が継続してリーンであると判断された場合（ステップ２３０：ＮＯ）、現在の空燃比補正係数ＦＡＦに積分量Ｋが加算され、その加算値（ＦＡＦ＋Ｋ）が新たな空燃比補正係数ＦＡＦとして設定される（ステップ２３６）。
【００５４】
図６は、上記各ステップ２２４，２３４，２２６，２３６を通じて設定される空燃比補正係数ＦＡＦの変化態様の一例を示している。また、同図（ａ）は、空燃比学習値ＫＧｊの学習完了履歴が有る場合（学習完了履歴フラグＸＫＧＲｊが「オン」）における空燃比補正係数ＦＡＦの変化態様例を、同図（ｂ）は、同学習完了履歴が無い場合（学習完了履歴フラグＸＫＧＲｊが「オフ」）における空燃比補正係数ＦＡＦの変化態様例をそれぞれ示している。
【００５５】
空燃比学習値ＫＧｊの学習完了履歴が無い場合には、スキップ量Ｓ及び積分量Ｋが相対的に小さく設定されるため、空燃比補正係数ＦＡＦの変動が緩慢になる。このため、実際の機関空燃比が理論空燃比からずれる期間が長期化する傾向があるものの、空燃比補正係数ＦＡＦは、その基準値「１．０」近傍から大きく外れないようになる。
【００５６】
これに対して、空燃比学習値ＫＧｊの学習完了履歴が有る場合には、スキップ量Ｓ及び積分量Ｋが相対的に大きく設定されるため、空燃比補正係数ＦＡＦの変化速度が大きくなる。このため、学習完了履歴が無い場合と比較して、空燃比補正係数ＦＡＦが基準値「１．０」を中心に変動する際の変動幅が大きくなるものの、実際の機関空燃比が理論空燃比からずれる期間は短縮されるようになる。
【００５７】
先のステップ２２４，２３４を通じて空燃比補正係数ＦＡＦがスキップ制御された後、以下の演算式（２）に従って空燃比補正係数ＦＡＦの平均値ＦＡＦＡＶが算出される。
【００５８】
ＦＡＦＡＶ←（ＦＡＦＬ＋ＦＡＦＲ）／２ …（２）
次に、現在の制御周期が機関空燃比がリーンからリッチ、或いはリッチからリーンに切り替わるタイミング（スキップタイミング）であることを示すスキップフラグＸＳＫＩＰが「オン」に設定され（ステップ２４２）、この一連の処理が一旦終了される。
【００５９】
一方、図３のステップ２１０においてフィードバック制御条件が成立していない旨判断された場合（ステップ２１０：ＮＯ）、機関空燃比をオープンループ制御すべく空燃比補正係数ＦＡＦが「１．０」に設定された後（ステップ２５０）、更にその空燃比補正係数ＦＡＦの平均値ＦＡＦＡＶも「１．０」に設定される（ステップ２５２）。
【００６０】
このステップ２５２の処理、或いは先の各ステップ２２６，２３６の処理が実行された後、一連の処理は一旦終了される。
次に、空燃比学習値ＫＧｊを算出する際の手順について図７及び図８に示すフローチャートを参照して説明する。このフローチャートに示される一連の処理は電子制御装置２０により所定の制御周期毎に繰り返し実行される。
【００６１】
この一連の処理では、まず、学習条件が成立しているか否かが判断される（ステップ３１０）。ここでは、機関空燃比のフィードバック制御が実行されている（前記フィードバック制御条件が成立している）、内燃機関１０が加減速状態になく吸入空気量が安定している、等々の条件が全て満たされている場合に学習条件が成立していると判断される。
【００６２】
次に現在の吸入空気量に対応する学習領域ｊが判断され（ステップ３１２）、その学習領域ｊにおいて学習完了履歴が有るか否か、即ち前記学習完了履歴フラグＸＫＧＲｊが「オン」に設定されているか否かが判断される（ステップ３１４）。
【００６３】
ここで学習完了履歴が有ると判断された場合には（ステップ３１４：ＹＥＳ）、学習の完了を判定する際に用いられる判定値α及び判定期間β、並びに空燃比学習値ＫＧｊを更新する際の更新量ＤＫＧがそれぞれ所定値α１，β１，ＤＫＧ１と等しく設定される（ステップ３２０，３２２，３２４）。これら各所定値α１，β１，ＤＫＧ１はいずれも、学習完了履歴が有ることに対応して設定される値である。
【００６４】
一方、学習完了履歴が無いと判断された場合には（ステップ３１４：ＮＯ）、上記判定値α、判定期間β、並びに更新量ＤＫＧがそれぞれ所定値α２，β２，ＤＫＧ２と等しく設定される（ステップ３３０，３３２，３３４）。これら各所定値α２，β２，ＤＫＧ２はいずれも、学習完了履歴が無いことに対応して設定される値であり、上記各所定値α１，β１，ＤＫＧ１との間において以下の各式（３）〜（５）に示す大小関係が満たされるように設定されている。
【００６５】
α１＞α２ …（３）
β１＜β２ …（４）
ＤＫＧ１＜ＤＫＧ２ …（５）
従って、上記各ステップ３２０，３２２，３３０，３３２の処理を通じて、判定値αは学習完了履歴が有る場合には無い場合と比較して相対的に大きな値に設定され、判定期間βは学習完了履歴が有る場合には無い場合と比較して相対的に短い期間に設定されることなる。
【００６６】
また、更新量ＤＫＧにかかる上記所定値ＤＫＧ１，ＤＫＧ２は、いずれも空燃比補正係数ＦＡＦの平均値ＦＡＦＡＶと「１．０」との絶対偏差｜ＦＡＦＡＶ−１．０｜に基づいて設定されている。図９は、これら所定値ＤＫＧ１，ＤＫＧ２と上記絶対偏差｜ＦＡＦＡＶ−１．０｜との関係を示しており、こうした両者の関係は電子制御装置２０のメモリ２２に関数データとして記憶されている。
【００６７】
同図に示されるように、各所定値ＤＫＧ１，ＤＫＧ２はいずれも、空燃比学習値ＫＧｊの収束性と精度を確保するために、絶対偏差｜ＦＡＦＡＶ−１．０｜が小さくなるほど小さい値に設定される。従って、上記各ステップ３２４，３３４を通じて、更新量ＤＫＧは絶対偏差｜ＦＡＦＡＶ−１．０｜が小さくなるほど小さい値に設定されるとともに、学習完了履歴が有る場合には無い場合と比較して相対的に小さい値に設定されることとなる。
【００６８】
このようにして上記判定値α、判定期間β、並びに更新量ＤＫＧがそれぞれ設定されると、次に前回の制御周期から今回の制御周期までの間に学習領域ｊが変化したか否か、換言すれば今回の制御周期において判断された学習領域ｊが前回の制御周期において判断された学習領域ｊと異なっているか否かが判断される（ステップ３４０）。そして、学習領域ｊが変化していない旨判断された場合には（ステップ３４０：ＮＯ）、更に、スキップフラグＸＳＫＩＰが「オン」に設定されているか否かが判断される（ステップ３４２）。
【００６９】
ここで、スキップフラグＸＳＫＩＰが「オン」に設定されている旨判断された場合、即ち今回の制御周期がスキップタイミングであると判断された場合には（ステップ３４２：ＹＥＳ）、スキップフラグＸＳＫＩＰが「オフ」に設定された後（ステップ３４４）、スキップカウンタ値ＣＳＫＩＰがインクリメントされる（ステップ３４６）。このスキップカウンタ値ＣＳＫＩＰは、学習領域ｊが同一の領域に維持されたまま空燃比補正係数ＦＡＦのスキップ制御が行われた回数を計数するカウンタ値である。
【００７０】
そして、このスキップカウンタ値ＣＳＫＩＰが所定値ＫＣＳＫＩＰ以上であるか否かが判断され（図８のステップ３４８）、同所定値ＫＣＳＫＩＰ以上である旨判断された場合には（ステップ３４８：ＹＥＳ）、次にパージ制御が実行中であるか否か、換言すれば流量制御弁３４が開弁しているか否かが判断される（ステップ３４９）。
【００７１】
本実施形態において、上記パージ制御は、現在の学習領域ｊにおいて学習が完了しているのを条件として、その実行が許可される。即ち、内燃機関１０が始動され、機関空燃比のフィードバック制御が開始されると、まず、空燃比学習値ＫＧｊの学習が行われ、その学習が完了した後、現在の学習領域ｊにおいてパージ制御の実行が許可されるようになる。また、学習領域ｊが変化すれば、その変化後の学習領域ｊにおいて同様に空燃比学習値ＫＧｊの学習が行われ、学習完了後に同学習領域ｊでのパージ制御の実行が許可されるようになる。
【００７２】
ここでパージ制御の実行中ではない旨判断された場合（ステップ３４９：ＮＯ）、次に、上記絶対偏差｜ＦＡＦＡＶ−１．０｜が所定値γ以下であるであるかが判断される（ステップ３５０）。この所定値γは、空燃比学習値ＫＧｊの信頼性を評価するためのものである。即ち、絶対偏差｜ＦＡＦＡＶ−１．０｜が所定値γより大きい場合には、空燃比学習値ＫＧｊによって機関空燃比の定常的なずれが補償されていないために、空燃比補正係数ＦＡＦの平均値ＦＡＦＡＶが「１．０」近傍から大きく外れているとみなすことができ、空燃比学習値ＫＧｊの信頼性が低下しているものと判断することができる。
【００７３】
ここで絶対偏差｜ＦＡＦＡＶ−１．０｜が所定値γより大きい場合、換言すれば、空燃比補正係数ＦＡＦの平均値ＦＡＦＡＶと同空燃比補正係数ＦＡＦの基準値「１．０」との偏差（ＦＡＦＡＶ−１．０）が所定範囲（−γ≦ＦＡＦＡＶ−１．０≦γ）外にある場合には（ステップ３５０：ＮＯ）、現在の学習領域ｊにおける学習完了履歴フラグＸＫＧＲｊが「オフ」に設定される（ステップ３９０）。
【００７４】
この処理が実行された後、或いは絶対偏差｜ＦＡＦＡＶ−１．０｜が所定値γ以下である旨判断された場合（ステップ３５０：ＹＥＳ）、空燃比補正係数ＦＡＦの平均値ＦＡＦＡＶが上記判定値αにより定められる判定範囲（１．０−α≦ＦＡＦＡＶ≦１．０＋α）内にあるか否かが判断される（ステップ３５２，３５４）。
【００７５】
空燃比補正係数ＦＡＦの平均値ＦＡＦＡＶがこの判定範囲内にある場合には（ステップ３５２，３５４：ＮＯ）、継続時間カウンタ値ＣＴＩＭＥがインクリメントされる（ステップ３８０）。この継続時間カウンタ値ＣＴＩＭＥは、空燃比補正係数ＦＡＦの平均値ＦＡＦＡＶが上記判定範囲内に継続して存在する時間を計時するカウンタ値である。そして、この継続時間カウンタ値ＣＴＩＭＥが上記判定期間βを超えているか否かが判断され（ステップ３８２）、同判定期間βを超えていない場合には（ステップ３８２：ＮＯ）、一連の処理が一旦終了される。
【００７６】
一方、継続時間カウンタ値ＣＴＩＭＥが判定期間βを超えている場合には（ステップ３８２：ＹＥＳ）、今回の機関運転時において空燃比学習値ＫＧｊの学習が完了したことを示す学習完了フラグＸＫＧｊが「オン」に設定される（ステップ３８４）。そして更に、学習完了履歴フラグＸＫＧＲｊが「オン」に設定された後（ステップ３８６）、一連の処理が一旦終了される。
【００７７】
ここで、上記判定値αは学習完了履歴が有る場合には相対的に大きな値に設定されているため、上記判定範囲（１．０−α≦ＦＡＦＡＶ≦１．０＋α）も学習完了履歴が有る場合には相対的に拡大されることになる。また一方、上記判定期間βについても、同期間βは学習完了履歴が有る場合には相対的に短い期間に設定されており、しかも上記スキップ量Ｓ及び積分量Ｋがいずれも相対的に大きく設定されているため、学習の完了が判定される期間も相対的に短く設定されることになる。従って、学習完了履歴が有る場合には無い場合と比較して、学習の完了を判定する条件が緩和され、より早期に学習が完了している旨判定されるようになる。
【００７８】
一方、空燃比補正係数ＦＡＦの平均値ＦＡＦＡＶが上記判定範囲から外れ、同範囲内の値よりも大きな値である判断された場合（ステップ３５２：ＹＥＳ）、或いは空燃比補正係数ＦＡＦの平均値ＦＡＦＡＶが上記判定範囲から外れ、同範囲内の値よりも小さな値であると判断された場合（ステップ３５４：ＹＥＳ）にはいずれも、空燃比学習値ＫＧｊが上記更新量ＤＫＧに基づいて更新される。
【００７９】
即ち、空燃比補正係数ＦＡＦの平均値ＦＡＦＡＶが上記判定範囲内の値よりも大きな値であると判断された場合には（ステップ３５２：ＹＥＳ）、上記継続時間カウンタ値ＣＴＩＭＥがクリアされた後（ステップ３７０）、現在の空燃比学習値ＫＧｊに上記更新量ＤＫＧが加算され、その加算値（ＫＧｊ＋ＤＫＧ）が新たな空燃比学習値ＫＧｊとして設定される（ステップ３７２）。一方、空燃比補正係数ＦＡＦの平均値ＦＡＦＡＶが上記判定範囲内の値よりも小さな値であると判断された場合には（ステップ３５４：ＹＥＳ）、継続時間カウンタ値ＣＴＩＭＥがクリアされた後（ステップ３６０）、現在の空燃比学習値ＫＧｊから上記更新量ＤＫＧが減算され、その減算値（ＫＧｊ−ＤＫＧ）が新たな空燃比学習値ＫＧｊとして設定される（ステップ３６２）。
【００８０】
ここで、上記更新量ＤＫＧは学習完了履歴が有る場合には無い場合と比較して相対的に小さな値に設定されているため、上記各ステップ３６２，３７２を通じて更新される空燃比学習値ＫＧｊは、機関空燃比のずれ傾向が経時的に僅かに変化したような場合でも、これを適切に補償し得るものとなる。また、このように更新量ＤＫＧが小さく設定されていても、学習が少なくとも一度は完了しており、空燃比学習値ＫＧｊが機関空燃比のずれを適切に補償し得る本来の値から大きくずれていることはないため、空燃比学習値ＫＧｊの収束性を大きく低下させてしまうおそれはない。
【００８１】
上記各ステップ３６２，３７２において空燃比学習値ＫＧｊを更新した後、この一連の処理は終了される。また、今回の制御周期がスキップタイミングではないと判断された場合（ステップ３４２：ＮＯ）、スキップカウンタ値ＣＳＫＩＰが所定値ＫＣＳＫＩＰ未満であると判断された場合（ステップ３４８：ＮＯ）、パージ制御が実行中であると判断された場合（ステップ３４９：ＹＥＳ）も、この一連の処理は一旦終了される。更に、学習条件が成立していないと判断された場合（ステップ３１０：ＮＯ）、或いは学習領域ｊが変化したと判断された場合には（ステップ３４０：ＹＥＳ）、上記スキップカウンタ値ＣＳＫＩＰがクリアされた後（ステップ３１６）、この一連の処理が一旦終了される。
【００８２】
以上説明した本実施形態にかかる内燃機関の空燃比制御装置によれば以下の作用効果を奏することができる。
（１）機関運転が開始されると、その学習態様は異なるものの、空燃比学習値ＫＧｊが学習完了の履歴の有無にかかわらず各学習領域ｊ毎に学習され、その学習値ＫＧｊが機関空燃比のフィードバック制御に反映される。このため、機関空燃比のずれが各学習領域毎で経時的に異なって変化するものであっても、このずれは各学習領域ｊ毎において補償されるようになる。
【００８３】
また、各学習領域ｊのうち、学習完了履歴が有り、空燃比学習値ＫＧｊを大きく更新する必要のない領域については、学習完了履歴の無い領域と比較して、上記判定値αにより定められる判定範囲を拡大するとともに、学習の完了を判定する際の上記判定期間βを短く設定することで学習完了条件を緩和させるようにしている。このため、学習完了履歴が有る学習領域ｊについては、より早い段階で学習が完了するようになり、パージ制御も早期に開始されるようになる。
【００８４】
従って、機関空燃比のずれが各学習領域ｊ毎で経時的に異なって変化するものであっても、そのずれを好適に補償することができ、しかも学習完了後に行われるパージ制御の実行頻度をより多く確保することができるようになる。
【００８５】
（２）また、学習完了履歴が有るときには同履歴が無い場合と比較して、空燃比学習値ＫＧｊを更新する際の更新量ＤＫＧを小さく設定するようにしているため、機関空燃比のずれ傾向が経時的に僅かに変化したような場合でも、これに合わせて空燃比学習値ＫＧｊを適切に設定することができるようになる。従って、空燃比学習値ＫＧｊをより精密に更新することができ、上記のような僅かに経時変化した機関空燃比のずれについてもこれを木目細かく補償することができるようになる。
【００８６】
（３）更に、学習完了履歴が有るときには同履歴の無いときと比較して、上記スキップ量Ｓ及び積分量Ｋを大きく設定するようにしているため、空燃比補正係数ＦＡＦの変化速度が大きくなり、機関空燃比が理論空燃比からずれる期間が短縮されるようになる。従って、機関空燃比の学習に伴う排気性状の一時的な悪化を抑制することができるようになる。
【００８７】
（４）また、こうした機関空燃比の学習に際して、機関空燃比の定常的なずれが大きく変化することにより、空燃比補正係数ＦＡＦの平均値ＦＡＦＡＶと空燃比補正係数ＦＡＦの基準値「１．０」との偏差（ＦＡＦＡＶ−１．０）が所定範囲（−γ≦ＦＡＦＡＶ−１．０≦γ）から外れた場合には、現在の学習領域ｊにおける学習完了履歴フラグＸＫＧＲｊを「オフ」に設定するようにしている。従って、この場合には、学習完了条件が緩和されることはなく、また、上記更新量ＤＫＧはより大きな値に、スキップ量Ｓ及び積分量Ｋはより小さな値にそれぞれ変更されるため、空燃比学習値ＫＧｊが確実に再学習されるようになる。
【００８８】
従って、燃料噴射弁１２やエアフローメータ１７が交換されたり、バッテリ交換等によりメモリ２２に記憶されている空燃比学習値ＫＧｊの設定内容が消去されたりすること等により、機関空燃比の定常的なずれが大きく変化した場合においても、このずれを好適に且つ速やかに補償することができるようになる。
【００８９】
以上説明した本発明の実施形態は以下のように構成を変更して実施することもできる。
・上記実施形態では、空燃比補正係数ＦＡＦの平均値ＦＡＦＡＶと基準値「１．０」との偏差が所定範囲から外れた場合には、その学習領域ｊにおける学習完了履歴フラグＸＫＧＲｊのみを「オフ」に設定するようにしたが、全ての学習領域ｊにおける学習完了履歴フラグＸＫＧＲｊを「オフ」に設定するようにしてもよい。
【００９０】
・上記実施形態では、上記パージ制御を機関空燃比の学習が完了した後にその実行が許可されるものとして説明した。ここで、例えば機関運転が開始された直後においては、キャニスタ３２内の蒸発燃料量がその貯留限界量近傍にまで上昇していることがある。このため、蒸発燃料をその貯留限界量を大きく下回るまで一旦減少させたほうが、蒸発燃料の放出を抑制する上でよい場合もあり得る。
【００９１】
そこで、例えば所定の条件が満たされた場合には、機関空燃比の学習完了以前にパージ制御を実行し、キャニスタ３２内の蒸発燃料を減少させた後、同学習を実行するとともに、その学習が完了した後に再度パージ制御の実行を許可するようにしてもよい。上記のようにパージ制御の実行を許可する場合であっても、上記実施形態に示す作用効果を奏することはできる。
【００９２】
・上記実施形態では、学習完了履歴の有無により上記判定値α、判定期間β、並びに更新量ＤＫＧにかかる所定値ＤＫＧ１，ＤＫＧ２を設定するようにしたが、例えば、或る学習領域ｊでの学習完了履歴フラグＸＫＧＲｊが「オン」に設定されてからの同学習領域ｊにおける学習完了回数を学習結果（空燃比学習値ＫＧｊ）の信頼性を評価する値として計数し、上記学習完了の有無に加え、この学習完了回数に応じて上記各所定値α，β，ＤＫＧ１，ＤＫＧ２を可変設定するようにしてもよい。
【００９３】
・上記実施形態では、学習完了履歴が有る場合には、上記判定値αにより定められる判定範囲を拡大するとともに、学習の完了を判定する際の判定期間βを短く設定するようにしたが、例えば、この判定範囲の拡大と判定期間βの短縮のいずれか一方のみを行うようにしてもよい。
【００９４】
・上記実施形態では、学習完了履歴が有るときにスキップ量Ｓ及び積分量Ｋの双方を同履歴の無いときと比較して大きく設定するようにしたが、これら各量のうちいずれか一方のみを学習完了履歴が有るときに相対的に大きく設定するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】一実施形態における内燃機関及びその空燃比制御装置の構成を示す概略構成図。
【図２】燃料噴射時間を算出する際の処理手順を示すフローチャート。
【図３】空燃比補正係数を算出する際の処理手順を示すフローチャート。
【図４】同じく空燃比補正係数を算出する際の処理手順を示すフローチャート。
【図５】酸素センサの検出信号及び空燃比補正係数の変化態様の一例を示すタイミングチャート。
【図６】空燃比補正係数の変化態様の一例を示すグラフ。
【図７】空燃比学習値を算出する際の処理手順を示すフローチャート。
【図８】同じく空燃比学習値を算出する際の処理手順を示すフローチャート。
【図９】空燃比学習値の更新量を設定するための関数マップを示すグラフ。
【符号の説明】
１０…内燃機関、１１…吸気通路、１２…燃料噴射弁、１３…スロットルバルブ、１４…エアクリーナ、１５…排気通路、１６…触媒コンバータ、１７…エアフローメータ、１８…酸素センサ、１９…回転速度センサ、２０…電子制御装置、２２…メモリ、３０…蒸発燃料処理機構、３１…燃料タンク、３２…キャニスタ、３３…パージ通路、３４…流量制御弁。
Claims (6)
- 機関空燃比を空燃比補正係数に基づいて理論空燃比に一致するようにフィードバック制御する制御手段と、前記空燃比補正係数の挙動に基づいて機関空燃比と理論空燃比との間の定常的なずれを補償するための空燃比学習値を機関運転状態に応じて区分された複数の学習領域毎に学習するとともに同空燃比学習値を前記フィードバック制御に反映させる学習手段と、機関始動後において所定の学習完了条件が満たされるときに前記学習手段による学習が完了したものと前記学習領域毎に判定する判定手段とを備える内燃機関の空燃比制御装置において、
前記判定手段により前記学習の完了判定が少なくとも一度なされているときには学習完了履歴を履歴有りとして前記学習領域毎に設定する設定手段と、
前記設定手段により或る学習領域における学習完了履歴が履歴有りと設定されているときにその学習領域での学習完了を判定するに際して前記学習完了条件を緩和する緩和手段と
を備えることを特徴とする内燃機関の空燃比制御装置。 - 請求項１に記載した内燃機関の空燃比制御装置において、
前記学習手段は前記空燃比補正係数の平均値と理論空燃比に対応する同空燃比補正係数の基準値との偏差が減少するように前記空燃比学習値を更新するものであり、
前記判定手段は前記偏差が所定の判定範囲内に存在することを前記学習完了条件とするものであり、
前記緩和手段は前記設定手段により前記学習完了履歴が履歴有りと設定されているときには同学習完了履歴が履歴無しと設定されているときよりも前記判定範囲を拡大して設定するものである
ことを特徴とする内燃機関の空燃比制御装置。 - 請求項１又は２に記載した内燃機関の空燃比制御装置において、
前記学習手段は前記空燃比補正係数の平均値と理論空燃比に対応する同空燃比補正係数の基準値との偏差が減少するように前記空燃比学習値を更新するものであり、
前記判定手段は前記偏差が所定の判定範囲内に所定の判定期間継続して存在することを前記学習完了条件とするものであり、
前記緩和手段は前記設定手段により前記学習完了履歴が履歴有りと設定されているときには同学習完了履歴が履歴無しと設定されているときよりも前記判定期間を短く設定するものである
ことを特徴とする内燃機関の空燃比制御装置。 - 請求項２又は３に記載した内燃機関の空燃比制御装置において、
前記設定手段は前記学習手段の学習中において前記偏差が所定範囲外にあるときには前記学習完了履歴を消去して同学習完了履歴を履歴無しとして設定するものである
ことを特徴とする内燃機関の空燃比制御装置。 - 請求項１乃至４のいずれかに記載した内燃機関の空燃比制御装置において、
前記学習手段は前記空燃比学習値を学習するに際して、前記設定手段により前記学習完了履歴が履歴有りと設定されているときには同学習完了履歴が履歴無しと設定されているときよりも、前記空燃比学習値の更新量を小さく設定するものである
ことを特徴とする内燃機関の空燃比制御装置。 - 請求項１乃至５のいずれかに記載した内燃機関の空燃比制御装置において、
前記制御手段は前記設定手段により前記学習完了履歴が履歴有りと設定されているときには前記空燃比補正係数をスキップ制御する際のスキップ量及び積分制御する際の積分量の少なくとも一方を同学習完了履歴が履歴無しと設定されているときよりも大きく設定するものである
ことを特徴とする内燃機関の空燃比制御装置。
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