内燃機関の空燃比制御装置及び空燃比制御方法
【課題】学習制御中のフィードバック学習値の過応答の状況に依らず、学習制御の収束性及びロバスト性を常に良好に確保することのできる内燃機関の空燃比制御装置及び空燃比制御方法を提供する。
【解決手段】サブＦ／Ｂ学習制御中のサブＦ／Ｂ学習値ＳＧの更新に際して、その更新開始時の値である初期値Ａからの乖離量Ｅが最大となったときのサブＦ／Ｂ学習値ＳＧの値を最乖離値Ｂとして記憶するとともに、その最乖離値ＢとサブＦ／Ｂ学習値ＳＧの現状値との偏差である復帰量Ｃの値が大きいほど、サブＦ／Ｂ補正値ＶＨの比例ゲインＫｐが小さくなるように、その復帰量Ｃに応じて比例ゲインＫｐの可変設定を行うこととした。
【解決手段】サブＦ／Ｂ学習制御中のサブＦ／Ｂ学習値ＳＧの更新に際して、その更新開始時の値である初期値Ａからの乖離量Ｅが最大となったときのサブＦ／Ｂ学習値ＳＧの値を最乖離値Ｂとして記憶するとともに、その最乖離値ＢとサブＦ／Ｂ学習値ＳＧの現状値との偏差である復帰量Ｃの値が大きいほど、サブＦ／Ｂ補正値ＶＨの比例ゲインＫｐが小さくなるように、その復帰量Ｃに応じて比例ゲインＫｐの可変設定を行うこととした。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の空燃比に係る制御量を変更すべく操作される操作量を、前記制御量の実値と目標値との差に応じて更新されるフィードバック補正値と、前記フィードバック補正値を「０」に近づけるべく更新されるフィードバック学習値とにより補正することで前記空燃比のフィードバック制御を行う内燃機関の空燃比制御装置及び空燃比制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
周知のように、車載等の内燃機関の排気浄化装置として、プラチナ、パラジウム、ロジウムなどの貴金属を活性物質とした三元触媒を担持した三元触媒コンバータが使用されている。三元触媒は、排気中の一酸化炭素（ＣＯ）及び炭化水素（ＨＣ）の酸化と窒素酸化物（ＮＯｘ）の還元とを同時に行って、これらを無害な二酸化炭素（ＣＯ２）や水（Ｈ２Ｏ）、窒素（Ｎ２）とすることで排気の浄化を図るものとなっている。こうした三元触媒による排気浄化は、触媒雰囲気の酸素濃度が、内燃機関で燃焼される混合気の空燃比が理論空燃比であるときに最も効果的に行われる。そこで三元触媒コンバータを排気浄化装置として採用する内燃機関では、燃焼される混合気の空燃比を理論空燃比近傍の一定の狭い幅（ウィンドウ）内に維持するための空燃比フィードバック制御を実施するようにしている。こうした空燃比フィードバック制御では、排気酸素濃度を検出する酸素濃度センサの出力に基づいて、燃料噴射量をフィードバック補正することで、空燃比を上記ウィンドウ内に保持して排気浄化のための良好な反応条件を作り出している。また近年には、例えば特許文献１に見られるように、触媒上流側の排気酸素濃度に基づくメインフィードバック制御と、触媒下流側の排気酸素濃度に基づくサブフィードバック制御との２重のフィードバック制御を通じて空燃比を制御する装置が実用されてもいる。
【０００３】
こうした空燃比フィードバック制御では、フィードバック補正値の学習制御が行われている。この学習制御は、空燃比がその目標値となったときのフィードバック補正値の値を記憶することで行なわれる。そして、次回以降の空燃比フィードバック制御に際しては、その記憶した値（フィードバック学習値）を予め足し込むようにすることで、フィードバックの早期収束を図っている。
【０００４】
なお、こうしたフィードバック学習値の学習は、限られた期間の間に完了する必要がある。そこで特許文献２に記載の空燃比制御装置では、フィードバック補正値とフィードバック学習値との乖離が大きいときほど、フィードバック学習値の更新ゲインを増大することで、フィードバック学習値の早期収束を図るようにしている。また特許文献３に記載の空燃比制御装置では、触媒下流側の酸素濃度の検出値とその目標値との偏差を積分するとともに、その積分値に応じてフィードバック学習値の更新速度を可変とすることで、空燃比のオーバーシュートを抑えつつ、フィードバック学習値の早期収束を図るようにしている。
【特許文献１】特開２００２−２２７６８９号公報
【特許文献２】特開平０９−１１２３１０号公報
【特許文献３】特開２００７−０９２６８８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、上記のような学習制御に際しては、限られた期間内に学習を完了する必要があることから、学習中のフィードバック学習値の更新速度はある程度に高く設定されている。そのため、学習の過程において、フィードバック学習値の過応答（オーバーシュートやアンダーシュート）がしばし生じることになる。例えば図７に示される学習中のフィードバック学習値の推移の一例では、学習の開始後、フィードバック学習値は、一旦アンダーシュートした後、適正な値αへと次第に収束している。
【０００６】
こうした過応答後のフィードバック学習値の収束性には、フィードバック補正値のフィードバックゲインが大きく影響する。例えば過応答後のフィードバック学習値の早期収束を図るには、フィードバックゲインを大きく設定する必要がある。ただし、フィードバックゲインが大き過ぎると、同図の曲線Ｌａに示されるように、フィードバック学習値は発振してしまうようになり、制御の不安定化を招いてしまう。またフィードバックゲインが小さ過ぎれば、同図の曲線Ｌｂに示されるように、フィードバック学習値の収束に時間が掛り過ぎてしまうようになる。したがって、過応答後のフィードバック学習値の収束性及び安定性を良好に確保するには、フィードバック補正値のフィードバックゲインの適正化が必要となる。しかしながら、適正なフィードバックゲインの値はその時々のフィードバック学習値の過応答の状況次第で変化する。そのため、最適なフィードバックゲインを設定するには、フィードバック学習値の過応答特性を予測しておく必要があり、その予測の困難性から、過応答後のフィードバック学習値の収束性及び安定性は確保し難いものとなっている。
【０００７】
本発明は、こうした実状に鑑みてなされたものであって、その解決しようとする課題は、学習制御中のフィードバック学習値の過応答の状況に依らず、学習制御の収束性及びロバスト性を常に良好に確保することのできる内燃機関の空燃比制御装置及び空燃比制御方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
以下、上記課題を解決するための手段、及びその作用効果を記載する。
上記課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、内燃機関の空燃比に係る制御量を変更すべく操作される操作量を、前記制御量の実値と目標値との差に応じて更新されるフィードバック補正値と、前記フィードバック補正値を「０」に近づけるべく更新されるフィードバック学習値とにより補正することで前記空燃比のフィードバック制御を行う内燃機関の空燃比制御装置において、前記フィードバック学習値の更新に際して、該フィードバック学習値の過応答からの復帰が進むにつれて前記フィードバック補正値のフィードバックゲインが小さくなるように、前記復帰の度合に応じて前記フィードバックゲインを可変設定するフィードバックゲイン設定手段を備えることをその要旨としている。
【０００９】
上記構成では、学習制御中にフィードバック学習値が過応答、すなわちオーバーシュートやアンダーシュートしたときには、その後のフィードバック補正値のフィードバックゲインは、過応答からのフィードバック学習値の復帰が進むにつれ、小さく設定されるようになる。ここでフィードバック補正値を「０」に近づけるべく更新されるフィードバック学習値の更新の速度は、フィードバック補正値のフィードバックゲインが大きいほど高くなる。そのため、上記構成では、過応答の直後には、フィードバック学習値の更新速度が高められ、過応答後のフィードバック学習値の復帰が進むにつれ、その更新速度は遅くなるようになり、過応答後のフィードバック学習値の応答性と収束性との両立が図られるようになる。
【００１０】
なお上記構成では、過応答からの復帰の度合に基づいてフィードバックゲインを可変設定しているため、その時々のフィードバック学習値の過応答特性に対応したフィードバックゲインの設定が可能である。すなわち、フィードバック学習値の過応答の状況が異なっても、常に適切にフィードバックゲインを設定することができる。したがって上記構成によれば、学習制御中のフィードバック学習値の過応答の状況に依らず、学習制御の収束性及びロバスト性を常に良好に確保することができるようになる。
【００１１】
上記課題を解決するため、請求項２に記載の発明では、内燃機関の空燃比に係る制御量を変更すべく操作される操作量を、前記制御量の実値と目標値との差に応じて更新されるフィードバック補正値と、前記フィードバック補正値を「０」に近づけるべく更新されるフィードバック学習値とにより補正することで前記空燃比のフィードバック制御を行う内燃機関の空燃比制御装置において、前記フィードバック学習値の更新に際して、その更新開始時の値からの乖離量が最大となったときの前記フィードバック学習値の値を記憶する記憶手段と、その記憶手段により記憶された値と前記フィードバック学習値の現状値との偏差が大きいほど、前記フィードバック補正値のフィードバックゲインが小さくなるように、前記偏差に応じて前記フィードバックゲインを可変設定するフィードバックゲイン設定手段と、を備えることをその要旨としている。
【００１２】
上記構成では、その更新開始時の値からの乖離量が最大となったときのフィードバック学習値の値が、すなわちフィードバック学習値の過応答時の値が記憶されるようになる。そしてその後は、その記憶された値とフィードバック学習値の現状値との偏差が大きくなるほど、すなわち過応答後のフィードバック学習値の収束が進むほど、フィードバック補正値のフィードバックゲインが小さく設定されるようになる。そのため、上記構成では、過応答の直後には、フィードバック学習値の更新速度が高められ、過応答後のフィードバック学習値の収束が進むにつれ、その更新速度は遅くなるようになり、過応答後のフィードバック学習値の応答性と収束性との両立が図られるようになる。
【００１３】
なお上記構成では、過応答時のフィードバック学習値の値を基準としてフィードバックゲインを可変設定しているため、その時々のフィードバック学習値の過応答特性に対応したフィードバックゲインの設定が可能である。すなわち、フィードバック学習値の過応答の状況が異なっても、常に適切にフィードバックゲインを設定することができる。したがって上記構成によれば、学習制御中のフィードバック学習値の過応答の状況に依らず、学習制御の収束性及びロバスト性を常に良好に確保することができるようになる。
【００１４】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の内燃機関の空燃比制御装置において、当該空燃比制御装置は、触媒上流側の排気酸素濃度を検出する空燃比センサの出力より把握される空燃比と目標空燃比との差を縮小すべく燃料噴射量をフィードバック調整するメインフィードバック制御と、触媒下流側の排気酸素濃度の実測値とその目標値との偏差を縮小すべく前記空燃比センサの出力をフィードバック調整するサブフィードバック制御とを通じて前記空燃比のフィードバック制御を行うものであり、前記操作量は前記触媒下流側の排気酸素濃度とされ、前記操作量は前記空燃比センサの出力とされてなることをその要旨としている。
【００１５】
上記構成では、上記のようなメイン／サブの二重のフィードバック制御を行う場合のサブフィードバックの学習制御を対象として、上記各請求項に記載の内燃機関の空燃比制御装置における学習制御中の過応答の状況に応じたフィードバックゲインの可変設定が行われるようになる。
【００１６】
上記課題を解決するため、内燃機関の空燃比制御方法としての請求項４に記載の発明では、内燃機関の空燃比に係る制御量を変更すべく操作される操作量を、前記制御量の実値と目標値との差に応じて更新されるフィードバック補正値と、前記フィードバック補正値を「０」に近づけるべく更新されるフィードバック学習値とにより補正することで前記空燃比のフィードバック制御を行う方法であって、前記フィードバック学習値の更新に際して、該フィードバック学習値の過応答からの復帰が進むにつれて前記フィードバック補正値のフィードバックゲインが小さくなるように、前記復帰の度合に応じて前記フィードバックゲインを可変設定するようにしたことをその要旨としている。
【００１７】
上記方法では、学習制御中にフィードバック学習値が過応答、すなわちオーバーシュートやアンダーシュートしたときには、その後のフィードバック補正値のフィードバックゲインは、過応答からのフィードバック学習値の復帰が進むにつれて小さく設定されるようになる。ここでフィードバック補正値を「０」に近づけるべく更新されるフィードバック学習値の更新の速度は、フィードバック補正値のフィードバックゲインが大きいほど高くなる。そのため、上記方法では、過応答の直後には、フィードバック学習値の更新速度が高められ、過応答後のフィードバック学習値の復帰が進むにつれ、その更新速度は遅くなるようになり、過応答後のフィードバック学習値の応答性と収束性との両立が図られるようになる。
【００１８】
なお上記方法では、過応答時を基準としてフィードバックゲインを可変設定しているため、その時々のフィードバック学習値の過応答特性に対応したフィードバックゲインの設定が可能である。すなわち、フィードバック学習値の過応答の状況が異なっても、常に適切にフィードバックゲインを設定することができる。したがって上記方法によれば、学習制御中のフィードバック学習値の過応答の状況に依らず、学習制御の収束性及びロバスト性を常に良好に確保することができるようになる。
【００１９】
上記課題を解決するため、内燃機関の空燃比制御方法としての請求項５に記載の発明は、内燃機関の空燃比に係る制御量を変更すべく操作される操作量を、前記制御量の実値と目標値との差に応じて更新されるフィードバック補正値と、前記フィードバック補正値を「０」に近づけるべく更新されるフィードバック学習値とにより補正することで前記空燃比のフィードバック制御を行う方法であって、前記フィードバック学習値の更新に際して、その更新開始時の値からの乖離量が最大となったときの前記フィードバック学習値の値を記憶するとともに、その記憶した値と前記フィードバック学習値の現状値との偏差が大きいほど、前記フィードバック補正値のフィードバックゲインが小さくなるように、前記偏差に応じて前記フィードバックゲインを可変設定するようにしたことをその要旨としている。
【００２０】
上記方法では、その更新開始時の値からの乖離量が最大となったときのフィードバック学習値の値が、すなわちフィードバック学習値の過応答時の値が記憶されるようになる。そしてその後は、その記憶された値とフィードバック学習値の現状値との偏差が大きくなるほど、すなわち過応答後のフィードバック学習値の復帰が進むほど、フィードバック補正値のフィードバックゲインが小さく設定されるようになる。そのため、過応答の直後には、フィードバック学習値の更新速度が高められ、過応答後のフィードバック学習値の収束が進むにつれ、その更新速度は遅くなるようになり、過応答後のフィードバック学習値の応答性と収束性との両立が図られるようになる。
【００２１】
なお上記方法では、過応答時のフィードバック学習値の値を基準としてフィードバックゲインを可変設定しているため、その時々のフィードバック学習値の過応答特性に対応したフィードバックゲインの設定が可能である。すなわち、フィードバック学習値の過応答の状況が異なっても、常に適切にフィードバックゲインを設定することができる。したがって上記方法によれば、学習制御中のフィードバック学習値の過応答の状況に依らず、学習制御の収束性及びロバスト性を常に良好に確保することができるようになる。
【００２２】
請求項６に記載の発明は、請求項４又は５に記載の内燃機関の空燃比制御方法において、前記空燃比のフィードバック制御は、触媒上流側の排気酸素濃度を検出する空燃比センサの出力より把握される空燃比と目標空燃比との差を縮小すべく燃料噴射量をフィードバック調整するメインフィードバック制御と、触媒下流側の排気酸素濃度の実測値とその目標値との偏差を縮小すべく前記空燃比センサの出力をフィードバック調整するサブフィードバック制御とを通じて行われ、前記操作量は前記触媒下流側の排気酸素濃度とされ、前記操作量は前記空燃比センサの出力とされてなることをその要旨としている。
【００２３】
上記方法では、上記のようなメイン／サブの二重のフィードバック制御を行う場合のサブフィードバックの学習制御を対象として、上記各請求項に記載の内燃機関の空燃比制御方法における学習制御中の過応答の状況に応じたフィードバックゲインの可変設定が行われるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、本発明に係る内燃機関の空燃比制御装置及び空燃比制御方法を具体化した一実施形態を、図１〜図６を参照して詳細に説明する。なお本実施の形態の空燃比制御装置及び空燃比制御方法は、車載内燃機関に適用されるものとなっている。
【００２５】
図１に示される内燃機関では、吸気通路１０に設置されたスロットルバルブ１１の開度制御を通じて燃焼室１２に吸入される空気量が調整される。そしてこの空気とインジェクタ１３より噴射された燃料との混合気が燃焼室１２内で燃焼されるようになっている。燃焼室１２内での混合気の燃焼により発生した排気は、排気通路１４に排出され、排気通路１４に設置された２つの触媒コンバータ（フロント触媒コンバータ１５，リア触媒コンバータ１６）の排気浄化触媒により浄化される。これらの触媒コンバータ（１５，１６）には排気浄化触媒として、ＨＣ及びＣＯの酸化とＮＯｘの還元とを同時に行ってこれらを浄化する三元触媒とともに、酸素吸蔵能力を有するセリウム等の助触媒が担持されており、こうした助触媒の酸素吸蔵能力によって、より高い排気浄化性能が発揮されるようになっている。
【００２６】
こうした空燃比フィードバック制御は、機関制御を司る電子制御ユニット１７によって実行される。電子制御ユニット１７は、機関制御に係る各種演算処理を実行する中央演算処理装置（ＣＰＵ）、機関制御用のプログラムやデータの記憶された読込専用メモリ（ＲＯＭ）、ＣＰＵの演算結果等を一時的に記憶するランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、外部との信号の入出力のための入出力ポート（Ｉ／Ｏ）等を備えて構成されている。
【００２７】
こうした電子制御ユニット１７の入力ポートには、アクセル操作量を検出するアクセルセンサ１８、スロットルバルブ１１の開度を検出するスロットルセンサ１９、吸入空気量を検出するエアフローメータ２０、機関回転速度を検出するＮＥセンサ２１、インジェクタ１３に供給される燃料の圧力（燃圧）を検出する燃圧センサ２２の出力が入力されている。
【００２８】
また電子制御ユニット１７の入力ポートには、触媒上流側（フロント触媒コンバータ１５の排気上流側）に設置された空燃比センサ２３、及び触媒下流側（リア触媒コンバータ１６の排気下流側）に設置された酸素センサ２４の出力も入力されている。空燃比センサ２３は、図２に示すように、触媒上流側の排気酸素濃度に応じた電圧信号を出力する。なお本実施の形態に採用される空燃比センサ２３は、触媒上流側の排気酸素濃度が理論空燃比で混合気が燃焼されたときの値Ｘであるときに、その出力ＶＡＦがちょうど「０Ｖ」となるように構成されている。また酸素センサ２４は、触媒下流側の排気酸素濃度に応じた電圧信号を出力する。図３に示すように、この酸素センサ２４の出力ＶＯは、触媒下流側の排気酸素濃度が、理論空燃比で混合気が燃焼されたときの値Ｘであるときを境界にしてステップ状に変化するようになっている。なお本実施の形態に採用される酸素センサ２４は、理論空燃比で燃焼が行われたときに、その出力ＶＯが「０．５Ｖ」となるように構成されている。
【００２９】
以下、こうした電子制御ユニット１７によって実行される空燃比フィードバック制御の詳細について説明する。ここでは、空燃比フィードバック制御として、メインフィードバック制御とサブフィードバック制御との二重のフィードバック制御を行っている。そしてメインフィードバックでは、触媒上流側の排気酸素濃度を検出する空燃比センサ２３の出力ＶＡＦより把握される空燃比と目標空燃比との差を縮小すべく燃料噴射量のフィードバック調整が行われるようになっている。またサブフィードバック制御では、酸素センサ２４による触媒下流側の排気酸素濃度の実測値とその目標値との偏差を縮小すべく空燃比センサ２３の出力ＶＡＦのフィードバック調整が行われるようになっている。
【００３０】
さて電子制御ユニット１７は基本的には、機関回転速度や機関負荷率に基づいて、そのとき必要とされる燃料噴射量を指示噴射量Ｑとして算出し、その算出された指示噴射量Ｑ分の燃料が噴射されるようにインジェクタ１３を駆動する。このときの指示噴射量Ｑの算出に用いられる機関回転速度は、上記ＮＥセンサ２１の検出結果から求められる。また機関負荷率は、内燃機関の最大負荷に対する現在の負荷の比率を示すもので、機関回転速度とエアフローメータ２０の検出する吸入空気量とに基づいて算出されている。
【００３１】
こうした指示噴射量Ｑに応じたインジェクタ１３の駆動に際しては、指示燃料噴射量Ｑ分の燃料を噴射するために必要なインジェクタ１３の通電時間として指示噴射時間ＴＡＵが算出される。この指示噴射時間ＴＡＵは、下式（１）を用いて算出されている。
【００３２】
ＴＡＵ＝Ｑ×Ｋ１×ＫＩＮＪＡ＋ＫＩＮＪＢ …（１）
上式（１）において「Ｋ１」は、インジェクタ１３に供給される燃料の圧力（燃圧）に応じた燃料噴射率（単位時間におけるインジェクタ１３からの燃料噴射量）の差異による燃料噴射量の変化分を補償するための燃圧補正係数である。この燃圧補正係数Ｋ１は、燃圧が規定の基準燃圧のときにその値が「１．０」に設定され、燃圧が低くなるほどその値が大きく、また燃圧が高くなるほどその値が小さく設定されるようになっている。また上式（１）の「ＫＩＮＪＡ」は感度係数であり、その値は、燃圧が基準燃圧であるときの単位量の燃料噴射に必要なインジェクタ１３の通電時間を示すものとなっている。また上式（１）の「ＫＩＮＪＢ」は、インジェクタ１３の無効噴射期間であり、その値は、インジェクタ１３への通電開始から実際に燃料噴射が開始されるまでの時間に相当するものとなっている。
【００３３】
次に上記指示噴射量Ｑの算出手順の詳細を説明する。指示噴射量Ｑは、基本噴射量Ｑbase、メインフィードバック補正値（以下「メインＦ／Ｂ補正値ＤＦ」と記載）、及びメインフィードバック学習値（以下「メインＦ／Ｂ学習値ＭＧ（ｉ）」と記載）に基づいて、下式（２）を用いて算出される。
【００３４】
Ｑ＝Ｑbase＋ＤＦ＋ＭＧ（ｉ） …（２）
ここで基本噴射量Ｑbaseは、燃焼室１２内で燃焼される混合気の空燃比を理論空燃比（＝１４．７）とするために必要な燃料噴射量の理論値であり、その値は、エアフローメータ２０により検出された吸入空気量ＧＡを、理論空燃比で除算した値（ＧＡ／１４．７）として求められる。またメインＦ／Ｂ補正値ＤＦは、上記空燃比センサ２３による触媒上流の排気酸素濃度の検出結果より把握される実際の空燃比と理論空燃比との偏差に応じて増減される補正値であり、このメインＦ／Ｂ補正値ＤＦの増減により、実空燃比が理論空燃比近傍に維持されるように、指示噴射量Ｑが、ひいては指示噴射時間ＴＡＵが増減されるようになっている。更にメインＦ／Ｂ学習値ＭＧ（ｉ）は、内燃機関の燃料系や吸気系の個体差や経時劣化による、理論空燃比を得るために必要な燃料噴射量の理論値と実値との定常偏差を補償するものであり、その値は、上記メインＦ／Ｂ補正値ＤＦの値に応じて更新される。
【００３５】
上記のメインＦ／Ｂ補正値ＤＦは、より具体的には、燃料量偏差ΔＱ、比例ゲインＧｐ、燃料量偏差積分値ΣΔＱ及び積分ゲインＧｉに基づいて、下式（３）を用いて算出される。
【００３６】
ＤＦ＝ΔＱ×Ｇｐ＋ΣΔＱ×Ｇｉ …（３）
上式（３）の右辺第１項「ΔＱ×Ｇｐ」は、理論空燃比に対する実空燃比のずれ量に比例した値を取る比例項となっている。なおこうした比例項における燃料量偏差ΔＱは、吸入空気量ＧＡ、実空燃比ＡＢＦ及び基本噴射量Ｑbaseに基づいて、下式（４）を用いて算出されている。また比例ゲインＧｐは、予め実験やシミュレーション等を通じてその値の適合が図られた定数であり、ここでは負の値に設定されている。
【００３７】
ΔＱ＝（ＧＡ／ＡＢＦ）−Ｑbase …（４）
なお上式（４）における実空燃比ＡＢＦの値は、空燃比センサ２３の出力ＶＡＦ（厳密には、サブフィードバック制御での補正後の出力ＶＡＦｓ）より算出されるようになっている。こうして求められる燃料量偏差ΔＱの値は、実際に燃焼された燃料量から理論空燃比を得るために必要な理論上の燃料量を指し引いた値となっている。
【００３８】
また上式（３）の右辺第２項「ΣΔＱ×Ｇｉ」は、上記比例項「ΔＱ×Ｇｐ」だけでは解消することのできない、理論空燃比に対する実空燃比の残留偏差を解消するための積分項となっている。ここでの燃料量偏差積分値ΣΔＱは、上記燃料量偏差ΔＱの時間積分値として求められる。またここでの積分ゲインＧｉは、予め実験やシミュレーション等を通じてその値の適合が図られた定数であり、ここでは負の値に設定されている。
【００３９】
こうして求められるメインＦ／Ｂ補正値ＤＦは、基本的には、理論空燃比よりもリッチな空燃比で燃焼が行われて触媒上流側の排気酸素濃度が低くなるときに基本噴射量Ｑbaseを減少させ、理論空燃比よりもリーンな空燃比で燃焼が行われて触媒上流側の排気酸素濃度が高くなるときに基本噴射量Ｑbaseを増大させるようにその値が増減される。そのため、燃焼室１２内で燃焼される混合気の空燃比は、こうしたメインＦ／Ｂ補正値ＤＦの増減を通じて理論空燃比に近づくようにフィードバック調整されることになる。
【００４０】
一方、上述のメインＦ／Ｂ学習値ＭＧ（ｉ）は、上記の如く算出されるメインＦ／Ｂ補正値ＤＦに応じてその値が更新されるものとなっている。具体的にはメインＦ／Ｂ学習値ＭＧ（ｉ）は、下記の更新条件（Ａ），（Ｂ）が共に満されたときに、その値がそのときのメインＦ／Ｂ補正値ＤＦに更新されるようになっている。
【００４１】
（Ａ）メインＦ／Ｂ補正値ＤＦによる基本噴射量Ｑbaseの補正率、すなわち基本噴射量Ｑbaseに対するメインＦ／Ｂ補正値ＤＦの比率（＝｜ＤＦ／Ｑbase｜）が十分に大きい（例えば「１％」以上）。
【００４２】
（Ｂ）メインＦ／Ｂ補正値ＤＦの変動量が十分に小さい。
なおこうしたメインＦ／Ｂ学習値ＭＧ（ｉ）による補正の結果によっては、メインＦ／Ｂ補正値ＤＦが「０」に近づけられるようになる。そしてメインＦ／Ｂ補正値ＤＦが「０」に近づいたときのメインＦ／Ｂ学習値ＭＧ（ｉ）の値は、吸気系や燃料系の個体差や経時変化に起因した、理論空燃比に対する実空燃比の定常偏差に相応する値となるようになっている。
【００４３】
またメインＦ／Ｂ学習値ＭＧ（ｉ）は、内燃機関の負荷領域に応じて区分けされた複数の学習領域ｉ（ｉ＝１，２，３…）毎に個別に算出されている。そしてそのときの機関負荷に応じて、使用されるメインＦ／Ｂ学習値ＭＧ（ｉ）として対応する学習領域ｉのものが選択されるようになっている。
【００４４】
以上のように、本実施の形態に係る内燃機関の燃料噴射制御装置では、触媒上流側の排気酸素濃度を検出する空燃比センサ２３の検出結果に基づく空燃比のフィードバック制御、すなわちメインフィードバック制御が行なわれている。一方、本実施の形態では、これに加え、個体差や経時変化による空燃比センサ２３の出力特性のばらつきによる上記メインフィードバック制御の精度低下を抑制するためのサブフィードバック制御が併せ行なわれている。
【００４５】
こうしたサブフィードバック制御においては、上記メインフィードバック制御に使用される実空燃比ＡＢＦの算出に用いられる空燃比センサ２３の出力ＶＡＦを、下式（５）に示される態様で補正するようにしている。なお下式（５）の「ＶＡＦｓ」は、サブフィードバック制御による補正後の空燃比センサ２３の出力を、「ＶＡＦ」は、その補正前の出力をそれぞれ示している。
【００４６】
ＶＡＦｓ→ＶＡＦ＋ＶＨ＋ＳＧ …（５）
上式（５）の「ＶＨ」は、サブフィードバック（サブＦ／Ｂ）補正値であり、その値は触媒下流に設置された上記酸素センサ２４の検出結果に応じて増減されるものとなっている。また上式（５）の「ＳＧ」は、サブＦ／Ｂ学習値であり、その値はサブＦ／Ｂ補正値ＶＨの増減に応じて更新されるものとなっている。
【００４７】
サブＦ／Ｂ補正値ＶＨは、電圧偏差ΔＶ、比例ゲインＫｐ、電圧偏差積分値ΣΔＶ、積分ゲインＫｉ、電圧微分値ｄＶ及び微分ゲインＫｄに基づき、下式（６）を用いて算出される。
【００４８】
ＶＨ＝ΔＶ×Ｋｐ＋ΣΔＶ×Ｋｉ＋ｄＶ×Ｋｄ …（６）
上式（６）の右辺第１項「ΔＶ×Ｋｐ」は、触媒下流側の排気酸素濃度についての実際の値と、理論空燃比で燃焼が行なわれたときのその値との偏差に比例した値を取る比例項となっている。この比例項「ΔＶ×Ｋｐ」における電圧偏差ΔＶは、酸素センサ２４の実際の出力ＶＯから目標出力ｔＶＯを減算した値（＝ＶＯ−ｔＶＯ）として算出されている。ここでは、目標出力ｔＶＯは、理論空燃比で燃焼が行われたときの酸素センサ２４の出力の理論値に設定されている。なお図３に示したように、理論空燃比よりもリーンな空燃比で燃焼が行われて、触媒下流側の排気酸素濃度が理論空燃比での値Ｘよりも高くなると、この酸素センサ２４の出力ＶＯは目標出力ｔＶＯよりも小さい値を取るようになっている。また理論空燃比よりもリッチな空燃比で燃焼が行われて、触媒下流側の排気酸素濃度が理論空燃比での値Ｘよりも低くなると、出力ＶＯは目標出力ｔＶＯよりも大きい値を取るようになっている。またこうした比例項「ΔＶ×Ｋｐ」における比例ゲインＫｐは、予め実験やシミュレーション等を通じてその値の適合が図られた定数であり、ここでは負の値に設定されている。
【００４９】
また上式（６）の右辺第２項「ΣΔＶ×Ｋｉ」は、上記比例項「ΔＶ×Ｋｐ」だけでは解消することのできない、理論空燃比に対する実空燃比の残留偏差を解消するための積分項となっている。ここでの電圧偏差積分値ΣΔＶは、上記電圧偏差ΔＶの時間積分値として求められる。またここでの積分ゲインＫｉは、予め実験やシミュレーション等を通じてその値の適合が図られた定数であり、ここでは負の値に設定されている。
【００５０】
更に上式（６）の右辺第３項「ｄＶ×Ｋｄ」は、触媒下流側の排気酸素濃度を理論空燃比における値に収束させる際の応答性を高めるための微分項となっている。ここでの電圧微分値ｄＶは、酸素センサ２４の出力ＶＯの時間微分値として求められており、その値は出力ＶＯの単位時間当りの変化量を表わしている。また微分項「ｄＶ×Ｋｄ」における微分ゲインＫｄは、予め実験やシミュレーション等を通じてその値の適合が図られた定数であり、ここでは負の値に設定されている。
【００５１】
こうして求められるサブＦ／Ｂ補正値ＶＨの値は、理論空燃比よりもリッチな空燃比で燃焼が行われて触媒下流側の排気酸素濃度が低くなるときには、酸素センサ２４の出力ＶＯが上記目標出力ｔＶＯよりも大きくなるため、実空燃比ＡＢＦの算出に供される空燃比センサ２３の出力ＶＡＦを減少補正するようにその値が減少される。そのため、このときの実空燃比ＡＢＦの計算値は、よりもリッチな空燃比であることを示す値へと補正され、基本噴射量Ｑbaseが更に減量補正されるようにメインＦ／Ｂ補正値ＤＦの値が減少されるようになる。一方、理論空燃比よりもリーンな空燃比で燃焼が行われて触媒下流側の排気酸素濃度が高くなるときには、酸素センサ２４の出力ＶＯが上記目標出力ｔＶＯよりも小さくなるため、実空燃比ＡＢＦの算出に供される空燃比センサ２３の出力ＶＡＦを増大補正するようにその値が増大される。そのため、このときの実空燃比ＡＢＦの計算値は、よりもリーンな空燃比であることを示す値へと補正され、基本噴射量Ｑbaseが更に増量補正されるようにメインＦ／Ｂ補正値ＤＦの値が増大されるようになる。したがって、サブＦ／Ｂ補正値ＶＨの増減によっては、触媒下流側の排気酸素濃度が、理論空燃比で燃焼が行われたときの値となるように、燃料噴射量がフィードバック調整されるようになる。
【００５２】
一方、こうしたサブＦ／Ｂ補正値ＶＨの増減に応じたサブＦ／Ｂ学習値ＳＧの更新は、以下の態様で行われる。すなわち、サブＦ／Ｂ学習値ＳＧの更新に際しては、まずサブＦ／Ｂ補正値ＶＨの徐変値を算出し、更にこの徐変値に上限ガード及び下限ガードを施して更新量ＳＧＫが算出される。そしてこの更新量ＳＧＫを、更新前のサブＦ／Ｂ学習値ＳＧに加算した値を最新の値として設定することで、サブＦ／Ｂ学習値ＳＧの更新が行われる（「更新後のＳＧ」←「更新前のＳＧ」＋ＳＧＫ）。
【００５３】
こうして更新されるサブＦ／Ｂ学習値ＳＧによっては、サブＦ／Ｂ補正値ＶＨの値が「０」に近づけられるようになる。そしてサブＦ／Ｂ補正値ＶＨの値が「０」に近づいたときのサブＦ／Ｂ学習値ＳＧの値は、空燃比センサ２３の出力特性や触媒の排気浄化特性の個体差や経時変化に起因した、理論空燃比に対する実空燃比の定常偏差に相応する値となるようになっている。以下、こうしたサブＦ／Ｂ学習値ＳＧの更新に係る制御を、「サブＦ／Ｂ学習制御」と記載する。
【００５４】
次にこうした本実施の形態でのサブＦ／Ｂ学習制御の詳細について説明する。本実施の形態では、サブＦ／Ｂ学習制御中のサブＦ／Ｂ学習値ＳＧの更新に際して、過応答時、すなわちオーバーシュート時やアンダーシュート時のサブＦ／Ｂ学習値ＳＧの値を基準としたサブＦ／Ｂ補正値ＶＨのフィードバックゲイン（以下「Ｆ／Ｂゲイン」と記載）の可変設定を行うようにしている。そしてこれにより、サブＦ／Ｂ学習制御中のサブＦ／Ｂ学習値ＳＧの過応答の状況に依らず、同学習制御の収束性及びロバスト性を常に良好に確保するようにしている。具体的には、サブＦ／Ｂ学習値ＳＧの更新に際して、その更新開始時の値からの乖離量が最大となったときの同サブＦ／Ｂ学習値ＳＧの値を記憶するようにしている。そしてその記憶された値とサブＦ／Ｂ学習値ＳＧの現状値との偏差が大きいほど、サブＦ／Ｂ補正値ＶＨのＦ／Ｂゲインが小さくなるように、その偏差に応じてＦ／Ｂゲインを可変設定するようにしている。そして、これにより、サブＦ／Ｂ学習値ＳＧの更新に際して、該サブＦ／Ｂ学習値ＳＧの過応答からの復帰が進むにつれ、サブＦ／Ｂ補正値ＶＨのＦ／Ｂゲインを小さく設定するようにしている。
【００５５】
なお本実施の形態では、こうしたサブＦ／Ｂ学習制御中のサブＦ／Ｂ補正値ＶＨのＦ／Ｂゲインの可変設定を、比例ゲインＫｐを対象に行うようにしている。もっとも、必要であれば、積分ゲインＫｉや微分ゲインＫｄも、そうした可変設定の対象としても良い。
【００５６】
図４に、こうした本実施の形態でのサブＦ／Ｂ学習制御の制御態様の一例を示す。同図の例では、サブＦ／Ｂ学習制御の開始後、サブＦ／Ｂ学習値ＳＧは減少されている。そしてサブＦ／Ｂ学習値ＳＧは、適正値αを一旦アンダーシュートした後に増加に転じ、次第に適正値αに収束されるように推移している。ここで本実施の形態では、サブＦ／Ｂ学習値ＳＧの更新開始時の値（初期値Ａ）からの乖離量Ｅ（＝｜ＳＧＦ−ＳＧ｜）が最大となったときの、同図の例ではサブＦ／Ｂ学習値ＳＧの最小となったときの同サブＦ／Ｂ学習値ＳＧの値を、最乖離値Ｂとして記憶するようにしている。そしてアンダーシュートからの復帰が始まり、サブＦ／Ｂ学習値ＳＧが増加傾向に転じた後は、その最乖離値ＢとサブＦ／Ｂ学習値ＳＧの現状値との偏差である復帰量Ｃ（＝｜Ｂ−ＳＧ｜）に応じて、サブＦ／Ｂ補正値ＶＨの比例ゲインＫｐを可変設定するようにしている。
【００５７】
このときの比例ゲインＫｐを設定は、図５に例示のような復帰量Ｃと比例ゲインＫｐとの一次元マップを用いて、復帰量Ｃに基づき比例ゲインＫｐを算出することで行なわれる。この一次元マップは、復帰量Ｃの値が小さいほど、比例ゲインＫｐの値が大きくなるように作成されている。そのため、アンダーシュートからのサブＦ／Ｂ学習値ＳＧの復帰開始の直後には、比例ゲインＫｐの値は大きく設定され、その後、アンダーシュートからの復帰が進むにつれ、比例ゲインＫｐの値は次第に小さく設定されるようになる。ここで一般に、比例ゲインＫｐの値が大きいほど、サブＦ／Ｂ補正値ＶＨの応答速度は高くなり、またサブＦ／Ｂ学習値ＳＧの更新速度も高くなる傾向にある。したがってアンダーシュートの直後には、サブＦ／Ｂ学習値ＳＧの更新速度が高められ、過応答からの復帰が進むにつれ、その更新速度は遅くなるようになる。そのため、アンダーシュート後のサブＦ／Ｂ学習値ＳＧの応答性と収束性との両立が図られるようになっている。なお、更新開始後にサブＦ／Ｂ学習値ＳＧがオーバーシュートする場合にも、サブＦ／Ｂ学習値ＳＧの増減の方向が反対となるだけで、基本的にはアンダーシュート時と同様にサブＦ／Ｂ学習制御が行われることになる。
【００５８】
ここで本実施の形態では、サブＦ／Ｂ学習値ＳＧの過応答（アンダーシュート／オーバーシュート）後における比例ゲインＫｐの値を、過応答時のサブＦ／Ｂ学習値ＳＧの値を基準に可変設定している。そのため、サブＦ／Ｂ学習値ＳＧの過応答の状況が異なっても、比例ゲインＫｐを常に適正に設定することが可能となる。すなわち、その時々の過応答特性に対応して比例ゲインＫｐを適切に設定することができるようになる。そのため、本実施の形態では、サブＦ／Ｂ学習中のサブＦ／Ｂ学習値ＳＧの過応答の状況に依らず、学習制御の収束性及びロバスト性を常に良好に確保することができるようになっている。
【００５９】
図６は、こうしたサブＦ／Ｂ学習制御中の比例ゲインＫｐの可変設定に係るＦ／Ｂゲイン設定ルーチンのフローチャートを示している。本ルーチンの処理は、サブＦ／Ｂ学習制御の実施中に、電子制御ユニット１７により、規定の制御周期毎に繰り返し実行されるものとなっている。
【００６０】
さて、本ルーチンの処理が開始されると、電子制御ユニット１７はまずステップＳ１０において、サブＦ／Ｂ学習実行フラグが「０」から「１」に切り替えられた直後であるか否かを確認する。サブＦ／Ｂ学習実行フラグは、サブＦ／Ｂ学習制御の開始時に「１」にセットされ、その完了時に「０」にクリアされるフラグとなっている。したがってこのときの電子制御ユニット１７は、サブＦ／Ｂ学習制御の開始の直後であるか否かを確認している。
【００６１】
ここで電子制御ユニット１７は、サブＦ／Ｂ学習制御の開始の直後であれば（Ｓ１０：ＹＥＳ）、ステップＳ２０においてそのときのサブＦ／Ｂ学習値ＳＧの値を初期値Ａに設定した後、ステップＳ３０に処理を進める。一方、サブＦ／Ｂ学習制御の開始の直後でなければ（Ｓ１０：ＮＯ）、電子制御ユニット１７はステップＳ２０の処理をスキップしてそのままステップＳ３０に処理を進める。
【００６２】
処理がステップＳ３０に進められると、電子制御ユニット１７はそのステップＳ３０において、初期値Ａからの現状のサブＦ／Ｂ学習値ＳＧの乖離量Ｅ（＝｜Ａ−ＳＧ｜）がそれまでの乖離量Ｅの最大値（最大乖離量Ｅｍｘ）以上であるか否かを確認する。ここでサブＦ／Ｂ学習値ＳＧがその更新開始時より増加／減少を続けている間は、乖離量Ｅは次第に増加する。そしてサブＦ／Ｂ学習値ＳＧがオーバーシュート／アンダーシュートからの復帰を開始すると、乖離量Ｅは減少に転じるようになる。したがって、乖離量Ｅが最大乖離量Ｅｍｘ以上となっていれば、サブＦ／Ｂ学習値ＳＧが過応答からの復帰を始めるよりも前の期間にあり、乖離量Ｅが最大乖離量Ｅｍｘ未満となるようになれば、サブＦ／Ｂ学習値ＳＧが過応答からの復帰を始めて以降の期間にあることになる。
【００６３】
そのときの乖離量Ｅがそれまでの最大乖離量Ｅｍｘ以上であれば（Ｓ３０：ＹＥＳ）、電子制御ユニット１７は処理をステップＳ４０に進める。そして電子制御ユニット１７はそのステップＳ４０において、最大乖離量Ｅｍｘの値をそのときの乖離量Ｅの値に更新し、更に続くステップＳ５０において最乖離値ＢをそのときのサブＦ／Ｂ学習値ＳＧの値に更新した後、今回の本ルーチンの処理を終了する。なお、上記のように乖離量Ｅが最大乖離量Ｅｍｘ以上となる状態は、サブＦ／Ｂ学習値ＳＧが過応答からの復帰を始める直前まで続く。したがって最終的には、最乖離値Ｂの値には、更新開始時の値（初期値Ａ）からの乖離量Ｅが最大となったときの、すなわちオーバーシュート或いはアンダーシュートのピークを迎えたときのサブＦ／Ｂ学習値ＳＧの値が記憶されることになる。
【００６４】
一方、そのときの乖離量Ｅがそれまでの最大乖離量Ｅｍｘ未満であれば（Ｓ３０：ＮＯ）、電子制御ユニット１７はその処理をステップＳ６０に進める。そして電子制御ユニット１７はそのステップＳ６０において、上記復帰量Ｃ、すなわち上記記憶された最乖離値ＢとサブＦ／Ｂ学習値ＳＧの現状値との偏差（＝｜Ｂ−ＳＧ｜）に基づき、上述の一次元マップ（図５）を用いて比例ゲインＫｐを設定した後、今回の本ルーチンの処理を終了する。したがってサブＦ／Ｂ学習値ＳＧが過応答からの復帰を開始して以降は、復帰量Ｃに、すなわちサブＦ／Ｂ学習値ＳＧの過応答からの復帰の度合に応じてサブＦ／Ｂ補正値ＶＨの比例ゲインＫｐが可変設定されるようになる。なおこうした比例ゲインＫｐの可変設定は、サブＦ／Ｂ補正値ＶＨが十分「０」に近づき、サブＦ／Ｂ学習値ＳＧの学習が完了したと判定されるまで続けられるようになる。
【００６５】
なお本実施の形態では、空燃比センサ２３の出力ＶＡＦが上記「内燃機関の空燃比に係る制御量」に、酸素センサ２４による触媒下流側の排気酸素濃度の検出値、より厳密には同酸素センサ２４の出力ＶＯが上記「制御量を変更すべく操作される操作量」にそれぞれ対応している。またサブＦ／Ｂ補正値ＶＨが上記「制御量の実値と目標値との差に応じて更新されるフィードバック補正値」に、サブＦ／Ｂ学習値ＳＧが上記「フィードバック補正値を『０』に近づけるべく更新されるフィードバック学習値」にそれぞれ対応している。更に上記Ｆ／Ｂゲイン設定ルーチンのステップＳ５０における電子制御ユニット１７の処理が上記「記憶手段」の行う処理に、同ルーチンのステップＳ６０における電子制御ユニット１７の処理が上記「フィードバックゲイン設定手段」の行う処理にそれぞれ相当する処理となっている。
【００６６】
以上説明した本実施の形態に係る内燃機関の空燃比制御装置及び空燃比制御方法によれば、次の効果を奏することができる。
・本実施の形態では、電子制御ユニット１７は、サブＦ／Ｂ学習値ＳＧの更新に際して、その更新開始時の値（初期値Ａ）からの乖離量Ｅが最大となったときのサブＦ／Ｂ学習値ＳＧの値を最乖離値Ｂとして記憶するようにしている。そして電子制御ユニット１７は、その記憶した最乖離値ＢとサブＦ／Ｂ学習値ＳＧの現状値との偏差である復帰量Ｃの値が大きいほど、サブＦ／Ｂ補正値ＶＨのＦ／Ｂゲインの一つである比例ゲインＫｐが小さくなるように、上記偏差に応じて比例ゲインＫｐを可変設定するようにしている。そしてこれにより、サブＦ／Ｂ学習値ＳＧの過応答からの復帰が進むにつれて比例ゲインＫｐが小さくなるように、その復帰の度合に応じて比例ゲインＫｐを可変設定するようにしている。係る本実施の形態では、サブＦ／Ｂ学習制御中にサブＦ／Ｂ学習値ＳＧが過応答、すなわちオーバーシュートやアンダーシュートしたときには、その後のサブＦ／Ｂ補正値ＶＨのＦ／Ｂゲイン（比例ゲインＫｐ）が、過応答からのサブＦ／Ｂ学習値ＳＧの復帰が進むにつれ、小さく設定されるようになる。そのため、上記構成では、過応答の直後には、サブＦ／Ｂ学習値ＳＧの更新速度が高められ、過応答後のサブＦ／Ｂ学習値ＳＧの復帰が進むにつれ、その更新速度は遅くなるようになり、過応答後のサブＦ／Ｂ学習値ＳＧの応答性と収束性との両立が図られるようになる。しかも、そうしたＦ／Ｂゲイン（比例ゲインＫｐ）の可変設定は、過応答時のサブＦ／Ｂ学習値ＳＧを基準とし、過応答からの復帰の度合に基づいて行われる。そのため、サブＦ／Ｂ学習値ＳＧの過応答の状況が異なっても、Ｆ／Ｂゲインを常に適切に設定することができ、その時々のサブＦ／Ｂ学習値ＳＧの過応答特性に対応したＦ／Ｂゲインの設定が可能となる。したがって、本実施の形態によれば、学習制御中のサブＦ／Ｂ学習値ＳＧの過応答の状況に依らず、サブＦ／Ｂ学習制御の収束性及びロバスト性を常に良好に確保することができるようになる。
【００６７】
なお上記実施の形態は、以下のように変更して実施することもできる。
・上記実施の形態では、サブＦ／Ｂ学習制御中のサブＦ／Ｂ学習値ＳＧの過応答からの復帰の度合に応じた可変設定を、サブＦ／Ｂ補正値ＶＨの比例ゲインＫｐについてのみ適用するようにしていたが、必要があれば、同様の可変設定をサブＦ／Ｂ補正値ＶＨの積分ゲインＫｉや微分ゲインＫｄについて行うようにしても良い。
【００６８】
・上記実施の形態では、サブＦ／Ｂ学習値ＳＧの過応答からの復帰の度合を、上記最乖離値ＢとサブＦ／Ｂ学習値ＳＧの現状値との偏差である復帰量Ｃの値に基づき確認して、サブＦ／Ｂ補正値ＶＨのＦ／Ｂゲインの可変設定を行うようにしていた。サブＦ／Ｂ学習値ＳＧの過応答からの復帰の度合を上記偏差（復帰量Ｃ）以外のパラメータより確認してＦ／Ｂゲインの可変設定を行うことも可能である。例えばサブＦ／Ｂ学習値ＳＧの初期値Ａとその現状値との乖離量（＝｜Ａ−ＳＧ｜）の最大乖離量Ｅｍｘに対する比率を、サブＦ／Ｂ学習値ＳＧの過応答からの復帰の度合を計るパラメータとして使用してＦ／Ｂゲインの可変設定を行うことも可能である。この場合、上記比率が小さくなるほど、サブＦ／Ｂ補正値ＶＨのＦ／Ｂゲインを小さく設定することになる。
【００６９】
・上記実施の形態では、サブＦ／Ｂ学習値ＳＧの更新に際して、該サブＦ／Ｂ学習値ＳＧの過応答からの復帰の度合に応じてサブＦ／Ｂ補正値ＶＨのＦ／Ｂゲインを可変設定するようにしていた。なお、メインＦ／Ｂ学習値ＭＧ（ｉ）の学習制御における同メインＦ／Ｂ学習値ＭＧ（ｉ）の過応答後の収束性及び安定性の確保が求められる場合には、学習制御中のＦ／Ｂゲインの可変設定をメインＦ／Ｂ補正値ＤＦのＦ／Ｂゲイン（比例ゲインＧｐや積分ゲインＧｉ）を対象に行うようにすることもできる。この場合には、空燃比センサ２３による触媒上流の排気酸素濃度の検出結果より把握される実際の空燃比が上記「内燃機関の空燃比に係る制御量」に、指示噴射量Ｑが上記「制御量を変更すべく操作される操作量」にそれぞれ対応することになる。またメインＦ／Ｂ補正値ＤＦが上記「制御量の実値と目標値との差に応じて更新されるフィードバック補正値」に、メインＦ／Ｂ学習値ＭＧ（ｉ）が上記「フィードバック補正値を『０』に近づけるべく更新されるフィードバック学習値」にそれぞれ対応することになる。
【００７０】
・本発明は、上記実施の形態のようなメイン／サブの二重フィードバックを通じた空燃比フィードバック制御以外の態様で空燃比フィードバック制御を行う空燃比制御装置、空燃比制御方法にも適用可能である。要は、フィードバック制御の制御量、操作量としていずれのパラメータを使用するかに拘わらず、以下の条件（Ａ）〜（Ｃ）を満すような空燃比フィードバック制御を行う装置、方法であれば、本発明を適用することが可能である。そしてその適用により、更新中のフィードバック学習値の過応答の状況に依らず、学習制御の収束性及びロバスト性を常に良好に確保することができるようになる。
【００７１】
（Ａ）内燃機関の空燃比に係る制御量の実値と目標値との差に応じてフィードバック補正値を更新するものであること。
（Ｂ）フィードバック補正値を「０」に近づけるべくフィードバック学習値を更新するものであること。
【００７２】
（Ｃ）それらのフィードバック補正値及びフィードバック学習値により、上記制御量を変更すべく操作される操作量を補正することで空燃比のフィードバック制御を行うものであること。
【００７３】
・なお、本発明の空燃比制御装置、空燃比制御方法は、上記条件（Ａ）〜（Ｃ）を満すような空燃比フィードバック制御の行われる内燃機関であれば、センサや触媒コンバータの数や配置といった構成が上記実施の形態のものとは異なる内燃機関にも適用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１】本発明の一実施形態についてその適用対象となる内燃機関の構成を模式的に示す略図。
【図２】同実施形態に採用される空燃比センサの出力特性を示すグラフ。
【図３】同実施形態に採用される酸素センサの出力特性を示すグラフ。
【図４】同実施形態におけるサブＦ／Ｂ学習制御時の制御態様の一例を示すタイムチャート。
【図５】同実施形態に採用される比例ゲイン演算用の一次元マップの一例についてそのマップでの復帰量と比例ゲインとの関係を示すグラフ。
【図６】同実施形態に適用されるＦ／Ｂゲイン設定ルーチンの処理手順を示すフローチャート。
【図７】従来の空燃比制御装置における学習制御時のフィードバック学習値の推移を例示するタイムチャート。
【符号の説明】
【００７５】
１０…吸気通路、１１…スロットルバルブ、１２…燃焼室、１３…インジェクタ、１４…排気通路、１５…フロント触媒コンバータ、１６…リア触媒コンバータ、１７…電子制御ユニット（記憶手段、フィードバックゲイン設定手段）、１８…アクセルセンサ、１９…スロットルセンサ、２０…エアフローメータ、２１…ＮＥセンサ、２２…燃圧センサ、ＶＡＦ…空燃比センサの出力（制御量）、ＶＯ…酸素センサの出力（操作量）、ＶＨ…サブＦ／Ｂ補正値（フィードバック補正値）、ＳＧ…サブＦ／Ｂ学習値（フィードバック学習値）。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の空燃比に係る制御量を変更すべく操作される操作量を、前記制御量の実値と目標値との差に応じて更新されるフィードバック補正値と、前記フィードバック補正値を「０」に近づけるべく更新されるフィードバック学習値とにより補正することで前記空燃比のフィードバック制御を行う内燃機関の空燃比制御装置及び空燃比制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
周知のように、車載等の内燃機関の排気浄化装置として、プラチナ、パラジウム、ロジウムなどの貴金属を活性物質とした三元触媒を担持した三元触媒コンバータが使用されている。三元触媒は、排気中の一酸化炭素（ＣＯ）及び炭化水素（ＨＣ）の酸化と窒素酸化物（ＮＯｘ）の還元とを同時に行って、これらを無害な二酸化炭素（ＣＯ２）や水（Ｈ２Ｏ）、窒素（Ｎ２）とすることで排気の浄化を図るものとなっている。こうした三元触媒による排気浄化は、触媒雰囲気の酸素濃度が、内燃機関で燃焼される混合気の空燃比が理論空燃比であるときに最も効果的に行われる。そこで三元触媒コンバータを排気浄化装置として採用する内燃機関では、燃焼される混合気の空燃比を理論空燃比近傍の一定の狭い幅（ウィンドウ）内に維持するための空燃比フィードバック制御を実施するようにしている。こうした空燃比フィードバック制御では、排気酸素濃度を検出する酸素濃度センサの出力に基づいて、燃料噴射量をフィードバック補正することで、空燃比を上記ウィンドウ内に保持して排気浄化のための良好な反応条件を作り出している。また近年には、例えば特許文献１に見られるように、触媒上流側の排気酸素濃度に基づくメインフィードバック制御と、触媒下流側の排気酸素濃度に基づくサブフィードバック制御との２重のフィードバック制御を通じて空燃比を制御する装置が実用されてもいる。
【０００３】
こうした空燃比フィードバック制御では、フィードバック補正値の学習制御が行われている。この学習制御は、空燃比がその目標値となったときのフィードバック補正値の値を記憶することで行なわれる。そして、次回以降の空燃比フィードバック制御に際しては、その記憶した値（フィードバック学習値）を予め足し込むようにすることで、フィードバックの早期収束を図っている。
【０００４】
なお、こうしたフィードバック学習値の学習は、限られた期間の間に完了する必要がある。そこで特許文献２に記載の空燃比制御装置では、フィードバック補正値とフィードバック学習値との乖離が大きいときほど、フィードバック学習値の更新ゲインを増大することで、フィードバック学習値の早期収束を図るようにしている。また特許文献３に記載の空燃比制御装置では、触媒下流側の酸素濃度の検出値とその目標値との偏差を積分するとともに、その積分値に応じてフィードバック学習値の更新速度を可変とすることで、空燃比のオーバーシュートを抑えつつ、フィードバック学習値の早期収束を図るようにしている。
【特許文献１】特開２００２−２２７６８９号公報
【特許文献２】特開平０９−１１２３１０号公報
【特許文献３】特開２００７−０９２６８８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、上記のような学習制御に際しては、限られた期間内に学習を完了する必要があることから、学習中のフィードバック学習値の更新速度はある程度に高く設定されている。そのため、学習の過程において、フィードバック学習値の過応答（オーバーシュートやアンダーシュート）がしばし生じることになる。例えば図７に示される学習中のフィードバック学習値の推移の一例では、学習の開始後、フィードバック学習値は、一旦アンダーシュートした後、適正な値αへと次第に収束している。
【０００６】
こうした過応答後のフィードバック学習値の収束性には、フィードバック補正値のフィードバックゲインが大きく影響する。例えば過応答後のフィードバック学習値の早期収束を図るには、フィードバックゲインを大きく設定する必要がある。ただし、フィードバックゲインが大き過ぎると、同図の曲線Ｌａに示されるように、フィードバック学習値は発振してしまうようになり、制御の不安定化を招いてしまう。またフィードバックゲインが小さ過ぎれば、同図の曲線Ｌｂに示されるように、フィードバック学習値の収束に時間が掛り過ぎてしまうようになる。したがって、過応答後のフィードバック学習値の収束性及び安定性を良好に確保するには、フィードバック補正値のフィードバックゲインの適正化が必要となる。しかしながら、適正なフィードバックゲインの値はその時々のフィードバック学習値の過応答の状況次第で変化する。そのため、最適なフィードバックゲインを設定するには、フィードバック学習値の過応答特性を予測しておく必要があり、その予測の困難性から、過応答後のフィードバック学習値の収束性及び安定性は確保し難いものとなっている。
【０００７】
本発明は、こうした実状に鑑みてなされたものであって、その解決しようとする課題は、学習制御中のフィードバック学習値の過応答の状況に依らず、学習制御の収束性及びロバスト性を常に良好に確保することのできる内燃機関の空燃比制御装置及び空燃比制御方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
以下、上記課題を解決するための手段、及びその作用効果を記載する。
上記課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、内燃機関の空燃比に係る制御量を変更すべく操作される操作量を、前記制御量の実値と目標値との差に応じて更新されるフィードバック補正値と、前記フィードバック補正値を「０」に近づけるべく更新されるフィードバック学習値とにより補正することで前記空燃比のフィードバック制御を行う内燃機関の空燃比制御装置において、前記フィードバック学習値の更新に際して、該フィードバック学習値の過応答からの復帰が進むにつれて前記フィードバック補正値のフィードバックゲインが小さくなるように、前記復帰の度合に応じて前記フィードバックゲインを可変設定するフィードバックゲイン設定手段を備えることをその要旨としている。
【０００９】
上記構成では、学習制御中にフィードバック学習値が過応答、すなわちオーバーシュートやアンダーシュートしたときには、その後のフィードバック補正値のフィードバックゲインは、過応答からのフィードバック学習値の復帰が進むにつれ、小さく設定されるようになる。ここでフィードバック補正値を「０」に近づけるべく更新されるフィードバック学習値の更新の速度は、フィードバック補正値のフィードバックゲインが大きいほど高くなる。そのため、上記構成では、過応答の直後には、フィードバック学習値の更新速度が高められ、過応答後のフィードバック学習値の復帰が進むにつれ、その更新速度は遅くなるようになり、過応答後のフィードバック学習値の応答性と収束性との両立が図られるようになる。
【００１０】
なお上記構成では、過応答からの復帰の度合に基づいてフィードバックゲインを可変設定しているため、その時々のフィードバック学習値の過応答特性に対応したフィードバックゲインの設定が可能である。すなわち、フィードバック学習値の過応答の状況が異なっても、常に適切にフィードバックゲインを設定することができる。したがって上記構成によれば、学習制御中のフィードバック学習値の過応答の状況に依らず、学習制御の収束性及びロバスト性を常に良好に確保することができるようになる。
【００１１】
上記課題を解決するため、請求項２に記載の発明では、内燃機関の空燃比に係る制御量を変更すべく操作される操作量を、前記制御量の実値と目標値との差に応じて更新されるフィードバック補正値と、前記フィードバック補正値を「０」に近づけるべく更新されるフィードバック学習値とにより補正することで前記空燃比のフィードバック制御を行う内燃機関の空燃比制御装置において、前記フィードバック学習値の更新に際して、その更新開始時の値からの乖離量が最大となったときの前記フィードバック学習値の値を記憶する記憶手段と、その記憶手段により記憶された値と前記フィードバック学習値の現状値との偏差が大きいほど、前記フィードバック補正値のフィードバックゲインが小さくなるように、前記偏差に応じて前記フィードバックゲインを可変設定するフィードバックゲイン設定手段と、を備えることをその要旨としている。
【００１２】
上記構成では、その更新開始時の値からの乖離量が最大となったときのフィードバック学習値の値が、すなわちフィードバック学習値の過応答時の値が記憶されるようになる。そしてその後は、その記憶された値とフィードバック学習値の現状値との偏差が大きくなるほど、すなわち過応答後のフィードバック学習値の収束が進むほど、フィードバック補正値のフィードバックゲインが小さく設定されるようになる。そのため、上記構成では、過応答の直後には、フィードバック学習値の更新速度が高められ、過応答後のフィードバック学習値の収束が進むにつれ、その更新速度は遅くなるようになり、過応答後のフィードバック学習値の応答性と収束性との両立が図られるようになる。
【００１３】
なお上記構成では、過応答時のフィードバック学習値の値を基準としてフィードバックゲインを可変設定しているため、その時々のフィードバック学習値の過応答特性に対応したフィードバックゲインの設定が可能である。すなわち、フィードバック学習値の過応答の状況が異なっても、常に適切にフィードバックゲインを設定することができる。したがって上記構成によれば、学習制御中のフィードバック学習値の過応答の状況に依らず、学習制御の収束性及びロバスト性を常に良好に確保することができるようになる。
【００１４】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の内燃機関の空燃比制御装置において、当該空燃比制御装置は、触媒上流側の排気酸素濃度を検出する空燃比センサの出力より把握される空燃比と目標空燃比との差を縮小すべく燃料噴射量をフィードバック調整するメインフィードバック制御と、触媒下流側の排気酸素濃度の実測値とその目標値との偏差を縮小すべく前記空燃比センサの出力をフィードバック調整するサブフィードバック制御とを通じて前記空燃比のフィードバック制御を行うものであり、前記操作量は前記触媒下流側の排気酸素濃度とされ、前記操作量は前記空燃比センサの出力とされてなることをその要旨としている。
【００１５】
上記構成では、上記のようなメイン／サブの二重のフィードバック制御を行う場合のサブフィードバックの学習制御を対象として、上記各請求項に記載の内燃機関の空燃比制御装置における学習制御中の過応答の状況に応じたフィードバックゲインの可変設定が行われるようになる。
【００１６】
上記課題を解決するため、内燃機関の空燃比制御方法としての請求項４に記載の発明では、内燃機関の空燃比に係る制御量を変更すべく操作される操作量を、前記制御量の実値と目標値との差に応じて更新されるフィードバック補正値と、前記フィードバック補正値を「０」に近づけるべく更新されるフィードバック学習値とにより補正することで前記空燃比のフィードバック制御を行う方法であって、前記フィードバック学習値の更新に際して、該フィードバック学習値の過応答からの復帰が進むにつれて前記フィードバック補正値のフィードバックゲインが小さくなるように、前記復帰の度合に応じて前記フィードバックゲインを可変設定するようにしたことをその要旨としている。
【００１７】
上記方法では、学習制御中にフィードバック学習値が過応答、すなわちオーバーシュートやアンダーシュートしたときには、その後のフィードバック補正値のフィードバックゲインは、過応答からのフィードバック学習値の復帰が進むにつれて小さく設定されるようになる。ここでフィードバック補正値を「０」に近づけるべく更新されるフィードバック学習値の更新の速度は、フィードバック補正値のフィードバックゲインが大きいほど高くなる。そのため、上記方法では、過応答の直後には、フィードバック学習値の更新速度が高められ、過応答後のフィードバック学習値の復帰が進むにつれ、その更新速度は遅くなるようになり、過応答後のフィードバック学習値の応答性と収束性との両立が図られるようになる。
【００１８】
なお上記方法では、過応答時を基準としてフィードバックゲインを可変設定しているため、その時々のフィードバック学習値の過応答特性に対応したフィードバックゲインの設定が可能である。すなわち、フィードバック学習値の過応答の状況が異なっても、常に適切にフィードバックゲインを設定することができる。したがって上記方法によれば、学習制御中のフィードバック学習値の過応答の状況に依らず、学習制御の収束性及びロバスト性を常に良好に確保することができるようになる。
【００１９】
上記課題を解決するため、内燃機関の空燃比制御方法としての請求項５に記載の発明は、内燃機関の空燃比に係る制御量を変更すべく操作される操作量を、前記制御量の実値と目標値との差に応じて更新されるフィードバック補正値と、前記フィードバック補正値を「０」に近づけるべく更新されるフィードバック学習値とにより補正することで前記空燃比のフィードバック制御を行う方法であって、前記フィードバック学習値の更新に際して、その更新開始時の値からの乖離量が最大となったときの前記フィードバック学習値の値を記憶するとともに、その記憶した値と前記フィードバック学習値の現状値との偏差が大きいほど、前記フィードバック補正値のフィードバックゲインが小さくなるように、前記偏差に応じて前記フィードバックゲインを可変設定するようにしたことをその要旨としている。
【００２０】
上記方法では、その更新開始時の値からの乖離量が最大となったときのフィードバック学習値の値が、すなわちフィードバック学習値の過応答時の値が記憶されるようになる。そしてその後は、その記憶された値とフィードバック学習値の現状値との偏差が大きくなるほど、すなわち過応答後のフィードバック学習値の復帰が進むほど、フィードバック補正値のフィードバックゲインが小さく設定されるようになる。そのため、過応答の直後には、フィードバック学習値の更新速度が高められ、過応答後のフィードバック学習値の収束が進むにつれ、その更新速度は遅くなるようになり、過応答後のフィードバック学習値の応答性と収束性との両立が図られるようになる。
【００２１】
なお上記方法では、過応答時のフィードバック学習値の値を基準としてフィードバックゲインを可変設定しているため、その時々のフィードバック学習値の過応答特性に対応したフィードバックゲインの設定が可能である。すなわち、フィードバック学習値の過応答の状況が異なっても、常に適切にフィードバックゲインを設定することができる。したがって上記方法によれば、学習制御中のフィードバック学習値の過応答の状況に依らず、学習制御の収束性及びロバスト性を常に良好に確保することができるようになる。
【００２２】
請求項６に記載の発明は、請求項４又は５に記載の内燃機関の空燃比制御方法において、前記空燃比のフィードバック制御は、触媒上流側の排気酸素濃度を検出する空燃比センサの出力より把握される空燃比と目標空燃比との差を縮小すべく燃料噴射量をフィードバック調整するメインフィードバック制御と、触媒下流側の排気酸素濃度の実測値とその目標値との偏差を縮小すべく前記空燃比センサの出力をフィードバック調整するサブフィードバック制御とを通じて行われ、前記操作量は前記触媒下流側の排気酸素濃度とされ、前記操作量は前記空燃比センサの出力とされてなることをその要旨としている。
【００２３】
上記方法では、上記のようなメイン／サブの二重のフィードバック制御を行う場合のサブフィードバックの学習制御を対象として、上記各請求項に記載の内燃機関の空燃比制御方法における学習制御中の過応答の状況に応じたフィードバックゲインの可変設定が行われるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、本発明に係る内燃機関の空燃比制御装置及び空燃比制御方法を具体化した一実施形態を、図１〜図６を参照して詳細に説明する。なお本実施の形態の空燃比制御装置及び空燃比制御方法は、車載内燃機関に適用されるものとなっている。
【００２５】
図１に示される内燃機関では、吸気通路１０に設置されたスロットルバルブ１１の開度制御を通じて燃焼室１２に吸入される空気量が調整される。そしてこの空気とインジェクタ１３より噴射された燃料との混合気が燃焼室１２内で燃焼されるようになっている。燃焼室１２内での混合気の燃焼により発生した排気は、排気通路１４に排出され、排気通路１４に設置された２つの触媒コンバータ（フロント触媒コンバータ１５，リア触媒コンバータ１６）の排気浄化触媒により浄化される。これらの触媒コンバータ（１５，１６）には排気浄化触媒として、ＨＣ及びＣＯの酸化とＮＯｘの還元とを同時に行ってこれらを浄化する三元触媒とともに、酸素吸蔵能力を有するセリウム等の助触媒が担持されており、こうした助触媒の酸素吸蔵能力によって、より高い排気浄化性能が発揮されるようになっている。
【００２６】
こうした空燃比フィードバック制御は、機関制御を司る電子制御ユニット１７によって実行される。電子制御ユニット１７は、機関制御に係る各種演算処理を実行する中央演算処理装置（ＣＰＵ）、機関制御用のプログラムやデータの記憶された読込専用メモリ（ＲＯＭ）、ＣＰＵの演算結果等を一時的に記憶するランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、外部との信号の入出力のための入出力ポート（Ｉ／Ｏ）等を備えて構成されている。
【００２７】
こうした電子制御ユニット１７の入力ポートには、アクセル操作量を検出するアクセルセンサ１８、スロットルバルブ１１の開度を検出するスロットルセンサ１９、吸入空気量を検出するエアフローメータ２０、機関回転速度を検出するＮＥセンサ２１、インジェクタ１３に供給される燃料の圧力（燃圧）を検出する燃圧センサ２２の出力が入力されている。
【００２８】
また電子制御ユニット１７の入力ポートには、触媒上流側（フロント触媒コンバータ１５の排気上流側）に設置された空燃比センサ２３、及び触媒下流側（リア触媒コンバータ１６の排気下流側）に設置された酸素センサ２４の出力も入力されている。空燃比センサ２３は、図２に示すように、触媒上流側の排気酸素濃度に応じた電圧信号を出力する。なお本実施の形態に採用される空燃比センサ２３は、触媒上流側の排気酸素濃度が理論空燃比で混合気が燃焼されたときの値Ｘであるときに、その出力ＶＡＦがちょうど「０Ｖ」となるように構成されている。また酸素センサ２４は、触媒下流側の排気酸素濃度に応じた電圧信号を出力する。図３に示すように、この酸素センサ２４の出力ＶＯは、触媒下流側の排気酸素濃度が、理論空燃比で混合気が燃焼されたときの値Ｘであるときを境界にしてステップ状に変化するようになっている。なお本実施の形態に採用される酸素センサ２４は、理論空燃比で燃焼が行われたときに、その出力ＶＯが「０．５Ｖ」となるように構成されている。
【００２９】
以下、こうした電子制御ユニット１７によって実行される空燃比フィードバック制御の詳細について説明する。ここでは、空燃比フィードバック制御として、メインフィードバック制御とサブフィードバック制御との二重のフィードバック制御を行っている。そしてメインフィードバックでは、触媒上流側の排気酸素濃度を検出する空燃比センサ２３の出力ＶＡＦより把握される空燃比と目標空燃比との差を縮小すべく燃料噴射量のフィードバック調整が行われるようになっている。またサブフィードバック制御では、酸素センサ２４による触媒下流側の排気酸素濃度の実測値とその目標値との偏差を縮小すべく空燃比センサ２３の出力ＶＡＦのフィードバック調整が行われるようになっている。
【００３０】
さて電子制御ユニット１７は基本的には、機関回転速度や機関負荷率に基づいて、そのとき必要とされる燃料噴射量を指示噴射量Ｑとして算出し、その算出された指示噴射量Ｑ分の燃料が噴射されるようにインジェクタ１３を駆動する。このときの指示噴射量Ｑの算出に用いられる機関回転速度は、上記ＮＥセンサ２１の検出結果から求められる。また機関負荷率は、内燃機関の最大負荷に対する現在の負荷の比率を示すもので、機関回転速度とエアフローメータ２０の検出する吸入空気量とに基づいて算出されている。
【００３１】
こうした指示噴射量Ｑに応じたインジェクタ１３の駆動に際しては、指示燃料噴射量Ｑ分の燃料を噴射するために必要なインジェクタ１３の通電時間として指示噴射時間ＴＡＵが算出される。この指示噴射時間ＴＡＵは、下式（１）を用いて算出されている。
【００３２】
ＴＡＵ＝Ｑ×Ｋ１×ＫＩＮＪＡ＋ＫＩＮＪＢ …（１）
上式（１）において「Ｋ１」は、インジェクタ１３に供給される燃料の圧力（燃圧）に応じた燃料噴射率（単位時間におけるインジェクタ１３からの燃料噴射量）の差異による燃料噴射量の変化分を補償するための燃圧補正係数である。この燃圧補正係数Ｋ１は、燃圧が規定の基準燃圧のときにその値が「１．０」に設定され、燃圧が低くなるほどその値が大きく、また燃圧が高くなるほどその値が小さく設定されるようになっている。また上式（１）の「ＫＩＮＪＡ」は感度係数であり、その値は、燃圧が基準燃圧であるときの単位量の燃料噴射に必要なインジェクタ１３の通電時間を示すものとなっている。また上式（１）の「ＫＩＮＪＢ」は、インジェクタ１３の無効噴射期間であり、その値は、インジェクタ１３への通電開始から実際に燃料噴射が開始されるまでの時間に相当するものとなっている。
【００３３】
次に上記指示噴射量Ｑの算出手順の詳細を説明する。指示噴射量Ｑは、基本噴射量Ｑbase、メインフィードバック補正値（以下「メインＦ／Ｂ補正値ＤＦ」と記載）、及びメインフィードバック学習値（以下「メインＦ／Ｂ学習値ＭＧ（ｉ）」と記載）に基づいて、下式（２）を用いて算出される。
【００３４】
Ｑ＝Ｑbase＋ＤＦ＋ＭＧ（ｉ） …（２）
ここで基本噴射量Ｑbaseは、燃焼室１２内で燃焼される混合気の空燃比を理論空燃比（＝１４．７）とするために必要な燃料噴射量の理論値であり、その値は、エアフローメータ２０により検出された吸入空気量ＧＡを、理論空燃比で除算した値（ＧＡ／１４．７）として求められる。またメインＦ／Ｂ補正値ＤＦは、上記空燃比センサ２３による触媒上流の排気酸素濃度の検出結果より把握される実際の空燃比と理論空燃比との偏差に応じて増減される補正値であり、このメインＦ／Ｂ補正値ＤＦの増減により、実空燃比が理論空燃比近傍に維持されるように、指示噴射量Ｑが、ひいては指示噴射時間ＴＡＵが増減されるようになっている。更にメインＦ／Ｂ学習値ＭＧ（ｉ）は、内燃機関の燃料系や吸気系の個体差や経時劣化による、理論空燃比を得るために必要な燃料噴射量の理論値と実値との定常偏差を補償するものであり、その値は、上記メインＦ／Ｂ補正値ＤＦの値に応じて更新される。
【００３５】
上記のメインＦ／Ｂ補正値ＤＦは、より具体的には、燃料量偏差ΔＱ、比例ゲインＧｐ、燃料量偏差積分値ΣΔＱ及び積分ゲインＧｉに基づいて、下式（３）を用いて算出される。
【００３６】
ＤＦ＝ΔＱ×Ｇｐ＋ΣΔＱ×Ｇｉ …（３）
上式（３）の右辺第１項「ΔＱ×Ｇｐ」は、理論空燃比に対する実空燃比のずれ量に比例した値を取る比例項となっている。なおこうした比例項における燃料量偏差ΔＱは、吸入空気量ＧＡ、実空燃比ＡＢＦ及び基本噴射量Ｑbaseに基づいて、下式（４）を用いて算出されている。また比例ゲインＧｐは、予め実験やシミュレーション等を通じてその値の適合が図られた定数であり、ここでは負の値に設定されている。
【００３７】
ΔＱ＝（ＧＡ／ＡＢＦ）−Ｑbase …（４）
なお上式（４）における実空燃比ＡＢＦの値は、空燃比センサ２３の出力ＶＡＦ（厳密には、サブフィードバック制御での補正後の出力ＶＡＦｓ）より算出されるようになっている。こうして求められる燃料量偏差ΔＱの値は、実際に燃焼された燃料量から理論空燃比を得るために必要な理論上の燃料量を指し引いた値となっている。
【００３８】
また上式（３）の右辺第２項「ΣΔＱ×Ｇｉ」は、上記比例項「ΔＱ×Ｇｐ」だけでは解消することのできない、理論空燃比に対する実空燃比の残留偏差を解消するための積分項となっている。ここでの燃料量偏差積分値ΣΔＱは、上記燃料量偏差ΔＱの時間積分値として求められる。またここでの積分ゲインＧｉは、予め実験やシミュレーション等を通じてその値の適合が図られた定数であり、ここでは負の値に設定されている。
【００３９】
こうして求められるメインＦ／Ｂ補正値ＤＦは、基本的には、理論空燃比よりもリッチな空燃比で燃焼が行われて触媒上流側の排気酸素濃度が低くなるときに基本噴射量Ｑbaseを減少させ、理論空燃比よりもリーンな空燃比で燃焼が行われて触媒上流側の排気酸素濃度が高くなるときに基本噴射量Ｑbaseを増大させるようにその値が増減される。そのため、燃焼室１２内で燃焼される混合気の空燃比は、こうしたメインＦ／Ｂ補正値ＤＦの増減を通じて理論空燃比に近づくようにフィードバック調整されることになる。
【００４０】
一方、上述のメインＦ／Ｂ学習値ＭＧ（ｉ）は、上記の如く算出されるメインＦ／Ｂ補正値ＤＦに応じてその値が更新されるものとなっている。具体的にはメインＦ／Ｂ学習値ＭＧ（ｉ）は、下記の更新条件（Ａ），（Ｂ）が共に満されたときに、その値がそのときのメインＦ／Ｂ補正値ＤＦに更新されるようになっている。
【００４１】
（Ａ）メインＦ／Ｂ補正値ＤＦによる基本噴射量Ｑbaseの補正率、すなわち基本噴射量Ｑbaseに対するメインＦ／Ｂ補正値ＤＦの比率（＝｜ＤＦ／Ｑbase｜）が十分に大きい（例えば「１％」以上）。
【００４２】
（Ｂ）メインＦ／Ｂ補正値ＤＦの変動量が十分に小さい。
なおこうしたメインＦ／Ｂ学習値ＭＧ（ｉ）による補正の結果によっては、メインＦ／Ｂ補正値ＤＦが「０」に近づけられるようになる。そしてメインＦ／Ｂ補正値ＤＦが「０」に近づいたときのメインＦ／Ｂ学習値ＭＧ（ｉ）の値は、吸気系や燃料系の個体差や経時変化に起因した、理論空燃比に対する実空燃比の定常偏差に相応する値となるようになっている。
【００４３】
またメインＦ／Ｂ学習値ＭＧ（ｉ）は、内燃機関の負荷領域に応じて区分けされた複数の学習領域ｉ（ｉ＝１，２，３…）毎に個別に算出されている。そしてそのときの機関負荷に応じて、使用されるメインＦ／Ｂ学習値ＭＧ（ｉ）として対応する学習領域ｉのものが選択されるようになっている。
【００４４】
以上のように、本実施の形態に係る内燃機関の燃料噴射制御装置では、触媒上流側の排気酸素濃度を検出する空燃比センサ２３の検出結果に基づく空燃比のフィードバック制御、すなわちメインフィードバック制御が行なわれている。一方、本実施の形態では、これに加え、個体差や経時変化による空燃比センサ２３の出力特性のばらつきによる上記メインフィードバック制御の精度低下を抑制するためのサブフィードバック制御が併せ行なわれている。
【００４５】
こうしたサブフィードバック制御においては、上記メインフィードバック制御に使用される実空燃比ＡＢＦの算出に用いられる空燃比センサ２３の出力ＶＡＦを、下式（５）に示される態様で補正するようにしている。なお下式（５）の「ＶＡＦｓ」は、サブフィードバック制御による補正後の空燃比センサ２３の出力を、「ＶＡＦ」は、その補正前の出力をそれぞれ示している。
【００４６】
ＶＡＦｓ→ＶＡＦ＋ＶＨ＋ＳＧ …（５）
上式（５）の「ＶＨ」は、サブフィードバック（サブＦ／Ｂ）補正値であり、その値は触媒下流に設置された上記酸素センサ２４の検出結果に応じて増減されるものとなっている。また上式（５）の「ＳＧ」は、サブＦ／Ｂ学習値であり、その値はサブＦ／Ｂ補正値ＶＨの増減に応じて更新されるものとなっている。
【００４７】
サブＦ／Ｂ補正値ＶＨは、電圧偏差ΔＶ、比例ゲインＫｐ、電圧偏差積分値ΣΔＶ、積分ゲインＫｉ、電圧微分値ｄＶ及び微分ゲインＫｄに基づき、下式（６）を用いて算出される。
【００４８】
ＶＨ＝ΔＶ×Ｋｐ＋ΣΔＶ×Ｋｉ＋ｄＶ×Ｋｄ …（６）
上式（６）の右辺第１項「ΔＶ×Ｋｐ」は、触媒下流側の排気酸素濃度についての実際の値と、理論空燃比で燃焼が行なわれたときのその値との偏差に比例した値を取る比例項となっている。この比例項「ΔＶ×Ｋｐ」における電圧偏差ΔＶは、酸素センサ２４の実際の出力ＶＯから目標出力ｔＶＯを減算した値（＝ＶＯ−ｔＶＯ）として算出されている。ここでは、目標出力ｔＶＯは、理論空燃比で燃焼が行われたときの酸素センサ２４の出力の理論値に設定されている。なお図３に示したように、理論空燃比よりもリーンな空燃比で燃焼が行われて、触媒下流側の排気酸素濃度が理論空燃比での値Ｘよりも高くなると、この酸素センサ２４の出力ＶＯは目標出力ｔＶＯよりも小さい値を取るようになっている。また理論空燃比よりもリッチな空燃比で燃焼が行われて、触媒下流側の排気酸素濃度が理論空燃比での値Ｘよりも低くなると、出力ＶＯは目標出力ｔＶＯよりも大きい値を取るようになっている。またこうした比例項「ΔＶ×Ｋｐ」における比例ゲインＫｐは、予め実験やシミュレーション等を通じてその値の適合が図られた定数であり、ここでは負の値に設定されている。
【００４９】
また上式（６）の右辺第２項「ΣΔＶ×Ｋｉ」は、上記比例項「ΔＶ×Ｋｐ」だけでは解消することのできない、理論空燃比に対する実空燃比の残留偏差を解消するための積分項となっている。ここでの電圧偏差積分値ΣΔＶは、上記電圧偏差ΔＶの時間積分値として求められる。またここでの積分ゲインＫｉは、予め実験やシミュレーション等を通じてその値の適合が図られた定数であり、ここでは負の値に設定されている。
【００５０】
更に上式（６）の右辺第３項「ｄＶ×Ｋｄ」は、触媒下流側の排気酸素濃度を理論空燃比における値に収束させる際の応答性を高めるための微分項となっている。ここでの電圧微分値ｄＶは、酸素センサ２４の出力ＶＯの時間微分値として求められており、その値は出力ＶＯの単位時間当りの変化量を表わしている。また微分項「ｄＶ×Ｋｄ」における微分ゲインＫｄは、予め実験やシミュレーション等を通じてその値の適合が図られた定数であり、ここでは負の値に設定されている。
【００５１】
こうして求められるサブＦ／Ｂ補正値ＶＨの値は、理論空燃比よりもリッチな空燃比で燃焼が行われて触媒下流側の排気酸素濃度が低くなるときには、酸素センサ２４の出力ＶＯが上記目標出力ｔＶＯよりも大きくなるため、実空燃比ＡＢＦの算出に供される空燃比センサ２３の出力ＶＡＦを減少補正するようにその値が減少される。そのため、このときの実空燃比ＡＢＦの計算値は、よりもリッチな空燃比であることを示す値へと補正され、基本噴射量Ｑbaseが更に減量補正されるようにメインＦ／Ｂ補正値ＤＦの値が減少されるようになる。一方、理論空燃比よりもリーンな空燃比で燃焼が行われて触媒下流側の排気酸素濃度が高くなるときには、酸素センサ２４の出力ＶＯが上記目標出力ｔＶＯよりも小さくなるため、実空燃比ＡＢＦの算出に供される空燃比センサ２３の出力ＶＡＦを増大補正するようにその値が増大される。そのため、このときの実空燃比ＡＢＦの計算値は、よりもリーンな空燃比であることを示す値へと補正され、基本噴射量Ｑbaseが更に増量補正されるようにメインＦ／Ｂ補正値ＤＦの値が増大されるようになる。したがって、サブＦ／Ｂ補正値ＶＨの増減によっては、触媒下流側の排気酸素濃度が、理論空燃比で燃焼が行われたときの値となるように、燃料噴射量がフィードバック調整されるようになる。
【００５２】
一方、こうしたサブＦ／Ｂ補正値ＶＨの増減に応じたサブＦ／Ｂ学習値ＳＧの更新は、以下の態様で行われる。すなわち、サブＦ／Ｂ学習値ＳＧの更新に際しては、まずサブＦ／Ｂ補正値ＶＨの徐変値を算出し、更にこの徐変値に上限ガード及び下限ガードを施して更新量ＳＧＫが算出される。そしてこの更新量ＳＧＫを、更新前のサブＦ／Ｂ学習値ＳＧに加算した値を最新の値として設定することで、サブＦ／Ｂ学習値ＳＧの更新が行われる（「更新後のＳＧ」←「更新前のＳＧ」＋ＳＧＫ）。
【００５３】
こうして更新されるサブＦ／Ｂ学習値ＳＧによっては、サブＦ／Ｂ補正値ＶＨの値が「０」に近づけられるようになる。そしてサブＦ／Ｂ補正値ＶＨの値が「０」に近づいたときのサブＦ／Ｂ学習値ＳＧの値は、空燃比センサ２３の出力特性や触媒の排気浄化特性の個体差や経時変化に起因した、理論空燃比に対する実空燃比の定常偏差に相応する値となるようになっている。以下、こうしたサブＦ／Ｂ学習値ＳＧの更新に係る制御を、「サブＦ／Ｂ学習制御」と記載する。
【００５４】
次にこうした本実施の形態でのサブＦ／Ｂ学習制御の詳細について説明する。本実施の形態では、サブＦ／Ｂ学習制御中のサブＦ／Ｂ学習値ＳＧの更新に際して、過応答時、すなわちオーバーシュート時やアンダーシュート時のサブＦ／Ｂ学習値ＳＧの値を基準としたサブＦ／Ｂ補正値ＶＨのフィードバックゲイン（以下「Ｆ／Ｂゲイン」と記載）の可変設定を行うようにしている。そしてこれにより、サブＦ／Ｂ学習制御中のサブＦ／Ｂ学習値ＳＧの過応答の状況に依らず、同学習制御の収束性及びロバスト性を常に良好に確保するようにしている。具体的には、サブＦ／Ｂ学習値ＳＧの更新に際して、その更新開始時の値からの乖離量が最大となったときの同サブＦ／Ｂ学習値ＳＧの値を記憶するようにしている。そしてその記憶された値とサブＦ／Ｂ学習値ＳＧの現状値との偏差が大きいほど、サブＦ／Ｂ補正値ＶＨのＦ／Ｂゲインが小さくなるように、その偏差に応じてＦ／Ｂゲインを可変設定するようにしている。そして、これにより、サブＦ／Ｂ学習値ＳＧの更新に際して、該サブＦ／Ｂ学習値ＳＧの過応答からの復帰が進むにつれ、サブＦ／Ｂ補正値ＶＨのＦ／Ｂゲインを小さく設定するようにしている。
【００５５】
なお本実施の形態では、こうしたサブＦ／Ｂ学習制御中のサブＦ／Ｂ補正値ＶＨのＦ／Ｂゲインの可変設定を、比例ゲインＫｐを対象に行うようにしている。もっとも、必要であれば、積分ゲインＫｉや微分ゲインＫｄも、そうした可変設定の対象としても良い。
【００５６】
図４に、こうした本実施の形態でのサブＦ／Ｂ学習制御の制御態様の一例を示す。同図の例では、サブＦ／Ｂ学習制御の開始後、サブＦ／Ｂ学習値ＳＧは減少されている。そしてサブＦ／Ｂ学習値ＳＧは、適正値αを一旦アンダーシュートした後に増加に転じ、次第に適正値αに収束されるように推移している。ここで本実施の形態では、サブＦ／Ｂ学習値ＳＧの更新開始時の値（初期値Ａ）からの乖離量Ｅ（＝｜ＳＧＦ−ＳＧ｜）が最大となったときの、同図の例ではサブＦ／Ｂ学習値ＳＧの最小となったときの同サブＦ／Ｂ学習値ＳＧの値を、最乖離値Ｂとして記憶するようにしている。そしてアンダーシュートからの復帰が始まり、サブＦ／Ｂ学習値ＳＧが増加傾向に転じた後は、その最乖離値ＢとサブＦ／Ｂ学習値ＳＧの現状値との偏差である復帰量Ｃ（＝｜Ｂ−ＳＧ｜）に応じて、サブＦ／Ｂ補正値ＶＨの比例ゲインＫｐを可変設定するようにしている。
【００５７】
このときの比例ゲインＫｐを設定は、図５に例示のような復帰量Ｃと比例ゲインＫｐとの一次元マップを用いて、復帰量Ｃに基づき比例ゲインＫｐを算出することで行なわれる。この一次元マップは、復帰量Ｃの値が小さいほど、比例ゲインＫｐの値が大きくなるように作成されている。そのため、アンダーシュートからのサブＦ／Ｂ学習値ＳＧの復帰開始の直後には、比例ゲインＫｐの値は大きく設定され、その後、アンダーシュートからの復帰が進むにつれ、比例ゲインＫｐの値は次第に小さく設定されるようになる。ここで一般に、比例ゲインＫｐの値が大きいほど、サブＦ／Ｂ補正値ＶＨの応答速度は高くなり、またサブＦ／Ｂ学習値ＳＧの更新速度も高くなる傾向にある。したがってアンダーシュートの直後には、サブＦ／Ｂ学習値ＳＧの更新速度が高められ、過応答からの復帰が進むにつれ、その更新速度は遅くなるようになる。そのため、アンダーシュート後のサブＦ／Ｂ学習値ＳＧの応答性と収束性との両立が図られるようになっている。なお、更新開始後にサブＦ／Ｂ学習値ＳＧがオーバーシュートする場合にも、サブＦ／Ｂ学習値ＳＧの増減の方向が反対となるだけで、基本的にはアンダーシュート時と同様にサブＦ／Ｂ学習制御が行われることになる。
【００５８】
ここで本実施の形態では、サブＦ／Ｂ学習値ＳＧの過応答（アンダーシュート／オーバーシュート）後における比例ゲインＫｐの値を、過応答時のサブＦ／Ｂ学習値ＳＧの値を基準に可変設定している。そのため、サブＦ／Ｂ学習値ＳＧの過応答の状況が異なっても、比例ゲインＫｐを常に適正に設定することが可能となる。すなわち、その時々の過応答特性に対応して比例ゲインＫｐを適切に設定することができるようになる。そのため、本実施の形態では、サブＦ／Ｂ学習中のサブＦ／Ｂ学習値ＳＧの過応答の状況に依らず、学習制御の収束性及びロバスト性を常に良好に確保することができるようになっている。
【００５９】
図６は、こうしたサブＦ／Ｂ学習制御中の比例ゲインＫｐの可変設定に係るＦ／Ｂゲイン設定ルーチンのフローチャートを示している。本ルーチンの処理は、サブＦ／Ｂ学習制御の実施中に、電子制御ユニット１７により、規定の制御周期毎に繰り返し実行されるものとなっている。
【００６０】
さて、本ルーチンの処理が開始されると、電子制御ユニット１７はまずステップＳ１０において、サブＦ／Ｂ学習実行フラグが「０」から「１」に切り替えられた直後であるか否かを確認する。サブＦ／Ｂ学習実行フラグは、サブＦ／Ｂ学習制御の開始時に「１」にセットされ、その完了時に「０」にクリアされるフラグとなっている。したがってこのときの電子制御ユニット１７は、サブＦ／Ｂ学習制御の開始の直後であるか否かを確認している。
【００６１】
ここで電子制御ユニット１７は、サブＦ／Ｂ学習制御の開始の直後であれば（Ｓ１０：ＹＥＳ）、ステップＳ２０においてそのときのサブＦ／Ｂ学習値ＳＧの値を初期値Ａに設定した後、ステップＳ３０に処理を進める。一方、サブＦ／Ｂ学習制御の開始の直後でなければ（Ｓ１０：ＮＯ）、電子制御ユニット１７はステップＳ２０の処理をスキップしてそのままステップＳ３０に処理を進める。
【００６２】
処理がステップＳ３０に進められると、電子制御ユニット１７はそのステップＳ３０において、初期値Ａからの現状のサブＦ／Ｂ学習値ＳＧの乖離量Ｅ（＝｜Ａ−ＳＧ｜）がそれまでの乖離量Ｅの最大値（最大乖離量Ｅｍｘ）以上であるか否かを確認する。ここでサブＦ／Ｂ学習値ＳＧがその更新開始時より増加／減少を続けている間は、乖離量Ｅは次第に増加する。そしてサブＦ／Ｂ学習値ＳＧがオーバーシュート／アンダーシュートからの復帰を開始すると、乖離量Ｅは減少に転じるようになる。したがって、乖離量Ｅが最大乖離量Ｅｍｘ以上となっていれば、サブＦ／Ｂ学習値ＳＧが過応答からの復帰を始めるよりも前の期間にあり、乖離量Ｅが最大乖離量Ｅｍｘ未満となるようになれば、サブＦ／Ｂ学習値ＳＧが過応答からの復帰を始めて以降の期間にあることになる。
【００６３】
そのときの乖離量Ｅがそれまでの最大乖離量Ｅｍｘ以上であれば（Ｓ３０：ＹＥＳ）、電子制御ユニット１７は処理をステップＳ４０に進める。そして電子制御ユニット１７はそのステップＳ４０において、最大乖離量Ｅｍｘの値をそのときの乖離量Ｅの値に更新し、更に続くステップＳ５０において最乖離値ＢをそのときのサブＦ／Ｂ学習値ＳＧの値に更新した後、今回の本ルーチンの処理を終了する。なお、上記のように乖離量Ｅが最大乖離量Ｅｍｘ以上となる状態は、サブＦ／Ｂ学習値ＳＧが過応答からの復帰を始める直前まで続く。したがって最終的には、最乖離値Ｂの値には、更新開始時の値（初期値Ａ）からの乖離量Ｅが最大となったときの、すなわちオーバーシュート或いはアンダーシュートのピークを迎えたときのサブＦ／Ｂ学習値ＳＧの値が記憶されることになる。
【００６４】
一方、そのときの乖離量Ｅがそれまでの最大乖離量Ｅｍｘ未満であれば（Ｓ３０：ＮＯ）、電子制御ユニット１７はその処理をステップＳ６０に進める。そして電子制御ユニット１７はそのステップＳ６０において、上記復帰量Ｃ、すなわち上記記憶された最乖離値ＢとサブＦ／Ｂ学習値ＳＧの現状値との偏差（＝｜Ｂ−ＳＧ｜）に基づき、上述の一次元マップ（図５）を用いて比例ゲインＫｐを設定した後、今回の本ルーチンの処理を終了する。したがってサブＦ／Ｂ学習値ＳＧが過応答からの復帰を開始して以降は、復帰量Ｃに、すなわちサブＦ／Ｂ学習値ＳＧの過応答からの復帰の度合に応じてサブＦ／Ｂ補正値ＶＨの比例ゲインＫｐが可変設定されるようになる。なおこうした比例ゲインＫｐの可変設定は、サブＦ／Ｂ補正値ＶＨが十分「０」に近づき、サブＦ／Ｂ学習値ＳＧの学習が完了したと判定されるまで続けられるようになる。
【００６５】
なお本実施の形態では、空燃比センサ２３の出力ＶＡＦが上記「内燃機関の空燃比に係る制御量」に、酸素センサ２４による触媒下流側の排気酸素濃度の検出値、より厳密には同酸素センサ２４の出力ＶＯが上記「制御量を変更すべく操作される操作量」にそれぞれ対応している。またサブＦ／Ｂ補正値ＶＨが上記「制御量の実値と目標値との差に応じて更新されるフィードバック補正値」に、サブＦ／Ｂ学習値ＳＧが上記「フィードバック補正値を『０』に近づけるべく更新されるフィードバック学習値」にそれぞれ対応している。更に上記Ｆ／Ｂゲイン設定ルーチンのステップＳ５０における電子制御ユニット１７の処理が上記「記憶手段」の行う処理に、同ルーチンのステップＳ６０における電子制御ユニット１７の処理が上記「フィードバックゲイン設定手段」の行う処理にそれぞれ相当する処理となっている。
【００６６】
以上説明した本実施の形態に係る内燃機関の空燃比制御装置及び空燃比制御方法によれば、次の効果を奏することができる。
・本実施の形態では、電子制御ユニット１７は、サブＦ／Ｂ学習値ＳＧの更新に際して、その更新開始時の値（初期値Ａ）からの乖離量Ｅが最大となったときのサブＦ／Ｂ学習値ＳＧの値を最乖離値Ｂとして記憶するようにしている。そして電子制御ユニット１７は、その記憶した最乖離値ＢとサブＦ／Ｂ学習値ＳＧの現状値との偏差である復帰量Ｃの値が大きいほど、サブＦ／Ｂ補正値ＶＨのＦ／Ｂゲインの一つである比例ゲインＫｐが小さくなるように、上記偏差に応じて比例ゲインＫｐを可変設定するようにしている。そしてこれにより、サブＦ／Ｂ学習値ＳＧの過応答からの復帰が進むにつれて比例ゲインＫｐが小さくなるように、その復帰の度合に応じて比例ゲインＫｐを可変設定するようにしている。係る本実施の形態では、サブＦ／Ｂ学習制御中にサブＦ／Ｂ学習値ＳＧが過応答、すなわちオーバーシュートやアンダーシュートしたときには、その後のサブＦ／Ｂ補正値ＶＨのＦ／Ｂゲイン（比例ゲインＫｐ）が、過応答からのサブＦ／Ｂ学習値ＳＧの復帰が進むにつれ、小さく設定されるようになる。そのため、上記構成では、過応答の直後には、サブＦ／Ｂ学習値ＳＧの更新速度が高められ、過応答後のサブＦ／Ｂ学習値ＳＧの復帰が進むにつれ、その更新速度は遅くなるようになり、過応答後のサブＦ／Ｂ学習値ＳＧの応答性と収束性との両立が図られるようになる。しかも、そうしたＦ／Ｂゲイン（比例ゲインＫｐ）の可変設定は、過応答時のサブＦ／Ｂ学習値ＳＧを基準とし、過応答からの復帰の度合に基づいて行われる。そのため、サブＦ／Ｂ学習値ＳＧの過応答の状況が異なっても、Ｆ／Ｂゲインを常に適切に設定することができ、その時々のサブＦ／Ｂ学習値ＳＧの過応答特性に対応したＦ／Ｂゲインの設定が可能となる。したがって、本実施の形態によれば、学習制御中のサブＦ／Ｂ学習値ＳＧの過応答の状況に依らず、サブＦ／Ｂ学習制御の収束性及びロバスト性を常に良好に確保することができるようになる。
【００６７】
なお上記実施の形態は、以下のように変更して実施することもできる。
・上記実施の形態では、サブＦ／Ｂ学習制御中のサブＦ／Ｂ学習値ＳＧの過応答からの復帰の度合に応じた可変設定を、サブＦ／Ｂ補正値ＶＨの比例ゲインＫｐについてのみ適用するようにしていたが、必要があれば、同様の可変設定をサブＦ／Ｂ補正値ＶＨの積分ゲインＫｉや微分ゲインＫｄについて行うようにしても良い。
【００６８】
・上記実施の形態では、サブＦ／Ｂ学習値ＳＧの過応答からの復帰の度合を、上記最乖離値ＢとサブＦ／Ｂ学習値ＳＧの現状値との偏差である復帰量Ｃの値に基づき確認して、サブＦ／Ｂ補正値ＶＨのＦ／Ｂゲインの可変設定を行うようにしていた。サブＦ／Ｂ学習値ＳＧの過応答からの復帰の度合を上記偏差（復帰量Ｃ）以外のパラメータより確認してＦ／Ｂゲインの可変設定を行うことも可能である。例えばサブＦ／Ｂ学習値ＳＧの初期値Ａとその現状値との乖離量（＝｜Ａ−ＳＧ｜）の最大乖離量Ｅｍｘに対する比率を、サブＦ／Ｂ学習値ＳＧの過応答からの復帰の度合を計るパラメータとして使用してＦ／Ｂゲインの可変設定を行うことも可能である。この場合、上記比率が小さくなるほど、サブＦ／Ｂ補正値ＶＨのＦ／Ｂゲインを小さく設定することになる。
【００６９】
・上記実施の形態では、サブＦ／Ｂ学習値ＳＧの更新に際して、該サブＦ／Ｂ学習値ＳＧの過応答からの復帰の度合に応じてサブＦ／Ｂ補正値ＶＨのＦ／Ｂゲインを可変設定するようにしていた。なお、メインＦ／Ｂ学習値ＭＧ（ｉ）の学習制御における同メインＦ／Ｂ学習値ＭＧ（ｉ）の過応答後の収束性及び安定性の確保が求められる場合には、学習制御中のＦ／Ｂゲインの可変設定をメインＦ／Ｂ補正値ＤＦのＦ／Ｂゲイン（比例ゲインＧｐや積分ゲインＧｉ）を対象に行うようにすることもできる。この場合には、空燃比センサ２３による触媒上流の排気酸素濃度の検出結果より把握される実際の空燃比が上記「内燃機関の空燃比に係る制御量」に、指示噴射量Ｑが上記「制御量を変更すべく操作される操作量」にそれぞれ対応することになる。またメインＦ／Ｂ補正値ＤＦが上記「制御量の実値と目標値との差に応じて更新されるフィードバック補正値」に、メインＦ／Ｂ学習値ＭＧ（ｉ）が上記「フィードバック補正値を『０』に近づけるべく更新されるフィードバック学習値」にそれぞれ対応することになる。
【００７０】
・本発明は、上記実施の形態のようなメイン／サブの二重フィードバックを通じた空燃比フィードバック制御以外の態様で空燃比フィードバック制御を行う空燃比制御装置、空燃比制御方法にも適用可能である。要は、フィードバック制御の制御量、操作量としていずれのパラメータを使用するかに拘わらず、以下の条件（Ａ）〜（Ｃ）を満すような空燃比フィードバック制御を行う装置、方法であれば、本発明を適用することが可能である。そしてその適用により、更新中のフィードバック学習値の過応答の状況に依らず、学習制御の収束性及びロバスト性を常に良好に確保することができるようになる。
【００７１】
（Ａ）内燃機関の空燃比に係る制御量の実値と目標値との差に応じてフィードバック補正値を更新するものであること。
（Ｂ）フィードバック補正値を「０」に近づけるべくフィードバック学習値を更新するものであること。
【００７２】
（Ｃ）それらのフィードバック補正値及びフィードバック学習値により、上記制御量を変更すべく操作される操作量を補正することで空燃比のフィードバック制御を行うものであること。
【００７３】
・なお、本発明の空燃比制御装置、空燃比制御方法は、上記条件（Ａ）〜（Ｃ）を満すような空燃比フィードバック制御の行われる内燃機関であれば、センサや触媒コンバータの数や配置といった構成が上記実施の形態のものとは異なる内燃機関にも適用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１】本発明の一実施形態についてその適用対象となる内燃機関の構成を模式的に示す略図。
【図２】同実施形態に採用される空燃比センサの出力特性を示すグラフ。
【図３】同実施形態に採用される酸素センサの出力特性を示すグラフ。
【図４】同実施形態におけるサブＦ／Ｂ学習制御時の制御態様の一例を示すタイムチャート。
【図５】同実施形態に採用される比例ゲイン演算用の一次元マップの一例についてそのマップでの復帰量と比例ゲインとの関係を示すグラフ。
【図６】同実施形態に適用されるＦ／Ｂゲイン設定ルーチンの処理手順を示すフローチャート。
【図７】従来の空燃比制御装置における学習制御時のフィードバック学習値の推移を例示するタイムチャート。
【符号の説明】
【００７５】
１０…吸気通路、１１…スロットルバルブ、１２…燃焼室、１３…インジェクタ、１４…排気通路、１５…フロント触媒コンバータ、１６…リア触媒コンバータ、１７…電子制御ユニット（記憶手段、フィードバックゲイン設定手段）、１８…アクセルセンサ、１９…スロットルセンサ、２０…エアフローメータ、２１…ＮＥセンサ、２２…燃圧センサ、ＶＡＦ…空燃比センサの出力（制御量）、ＶＯ…酸素センサの出力（操作量）、ＶＨ…サブＦ／Ｂ補正値（フィードバック補正値）、ＳＧ…サブＦ／Ｂ学習値（フィードバック学習値）。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の空燃比に係る制御量を変更すべく操作される操作量を、前記制御量の実値と目標値との差に応じて更新されるフィードバック補正値と、前記フィードバック補正値を「０」に近づけるべく更新されるフィードバック学習値とにより補正することで前記空燃比のフィードバック制御を行う内燃機関の空燃比制御装置において、
前記フィードバック学習値の更新に際して、該フィードバック学習値の過応答からの復帰が進むにつれて前記フィードバック補正値のフィードバックゲインが小さくなるように、前記復帰の度合に応じて前記フィードバックゲインを可変設定するフィードバックゲイン設定手段を備える
ことを特徴とする内燃機関の空燃比制御装置。
【請求項２】
内燃機関の空燃比に係る制御量を変更すべく操作される操作量を、前記制御量の実値と目標値との差に応じて更新されるフィードバック補正値と、前記フィードバック補正値を「０」に近づけるべく更新されるフィードバック学習値とにより補正することで前記空燃比のフィードバック制御を行う内燃機関の空燃比制御装置において、
前記フィードバック学習値の更新に際して、その更新開始時の値からの乖離量が最大となったときの前記フィードバック学習値の値を記憶する記憶手段と、
その記憶手段により記憶された値と前記フィードバック学習値の現状値との偏差が大きいほど、前記フィードバック補正値のフィードバックゲインが小さくなるように、前記偏差に応じて前記フィードバックゲインを可変設定するフィードバックゲイン設定手段と、
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３】
当該空燃比制御装置は、触媒上流側の排気酸素濃度を検出する空燃比センサの出力より把握される空燃比と目標空燃比との差を縮小すべく燃料噴射量をフィードバック調整するメインフィードバック制御と、触媒下流側の排気酸素濃度の実測値とその目標値との偏差を縮小すべく前記空燃比センサの出力をフィードバック調整するサブフィードバック制御とを通じて前記空燃比のフィードバック制御を行うものであり、
前記操作量は前記触媒下流側の排気酸素濃度とされ、前記操作量は前記空燃比センサの出力とされてなる
請求項１又は２に記載の内燃機関の空燃比制御装置。
【請求項４】
内燃機関の空燃比に係る制御量を変更すべく操作される操作量を、前記制御量の実値と目標値との差に応じて更新されるフィードバック補正値と、前記フィードバック補正値を「０」に近づけるべく更新されるフィードバック学習値とにより補正することで前記空燃比のフィードバック制御を行う方法であって、
前記フィードバック学習値の更新に際して、該フィードバック学習値の過応答からの復帰が進むにつれて前記フィードバック補正値のフィードバックゲインが小さくなるように、前記復帰の度合に応じて前記フィードバックゲインを可変設定するようにした
ことを特徴とする内燃機関の空燃比制御方法。
【請求項５】
内燃機関の空燃比に係る制御量を変更すべく操作される操作量を、前記制御量の実値と目標値との差に応じて更新されるフィードバック補正値と、前記フィードバック補正値を「０」に近づけるべく更新されるフィードバック学習値とにより補正することで前記空燃比のフィードバック制御を行う方法であって、
前記フィードバック学習値の更新に際して、その更新開始時の値からの乖離量が最大となったときの前記フィードバック学習値の値を記憶するとともに、その記憶した値と前記フィードバック学習値の現状値との偏差が大きいほど、前記フィードバック補正値のフィードバックゲインが小さくなるように、前記偏差に応じて前記フィードバックゲインを可変設定するようにした
ことを特徴とする内燃機関の空燃比制御方法。
【請求項６】
前記空燃比のフィードバック制御は、触媒上流側の排気酸素濃度を検出する空燃比センサの出力より把握される空燃比と目標空燃比との差を縮小すべく燃料噴射量をフィードバック調整するメインフィードバック制御と、触媒下流側の排気酸素濃度の実測値とその目標値との偏差を縮小すべく前記空燃比センサの出力をフィードバック調整するサブフィードバック制御とを通じて行われ、
前記操作量は前記触媒下流側の排気酸素濃度とされ、前記操作量は前記空燃比センサの出力とされてなる
請求項４又は５に記載の内燃機関の空燃比制御方法。
【請求項１】
内燃機関の空燃比に係る制御量を変更すべく操作される操作量を、前記制御量の実値と目標値との差に応じて更新されるフィードバック補正値と、前記フィードバック補正値を「０」に近づけるべく更新されるフィードバック学習値とにより補正することで前記空燃比のフィードバック制御を行う内燃機関の空燃比制御装置において、
前記フィードバック学習値の更新に際して、該フィードバック学習値の過応答からの復帰が進むにつれて前記フィードバック補正値のフィードバックゲインが小さくなるように、前記復帰の度合に応じて前記フィードバックゲインを可変設定するフィードバックゲイン設定手段を備える
ことを特徴とする内燃機関の空燃比制御装置。
【請求項２】
内燃機関の空燃比に係る制御量を変更すべく操作される操作量を、前記制御量の実値と目標値との差に応じて更新されるフィードバック補正値と、前記フィードバック補正値を「０」に近づけるべく更新されるフィードバック学習値とにより補正することで前記空燃比のフィードバック制御を行う内燃機関の空燃比制御装置において、
前記フィードバック学習値の更新に際して、その更新開始時の値からの乖離量が最大となったときの前記フィードバック学習値の値を記憶する記憶手段と、
その記憶手段により記憶された値と前記フィードバック学習値の現状値との偏差が大きいほど、前記フィードバック補正値のフィードバックゲインが小さくなるように、前記偏差に応じて前記フィードバックゲインを可変設定するフィードバックゲイン設定手段と、
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３】
当該空燃比制御装置は、触媒上流側の排気酸素濃度を検出する空燃比センサの出力より把握される空燃比と目標空燃比との差を縮小すべく燃料噴射量をフィードバック調整するメインフィードバック制御と、触媒下流側の排気酸素濃度の実測値とその目標値との偏差を縮小すべく前記空燃比センサの出力をフィードバック調整するサブフィードバック制御とを通じて前記空燃比のフィードバック制御を行うものであり、
前記操作量は前記触媒下流側の排気酸素濃度とされ、前記操作量は前記空燃比センサの出力とされてなる
請求項１又は２に記載の内燃機関の空燃比制御装置。
【請求項４】
内燃機関の空燃比に係る制御量を変更すべく操作される操作量を、前記制御量の実値と目標値との差に応じて更新されるフィードバック補正値と、前記フィードバック補正値を「０」に近づけるべく更新されるフィードバック学習値とにより補正することで前記空燃比のフィードバック制御を行う方法であって、
前記フィードバック学習値の更新に際して、該フィードバック学習値の過応答からの復帰が進むにつれて前記フィードバック補正値のフィードバックゲインが小さくなるように、前記復帰の度合に応じて前記フィードバックゲインを可変設定するようにした
ことを特徴とする内燃機関の空燃比制御方法。
【請求項５】
内燃機関の空燃比に係る制御量を変更すべく操作される操作量を、前記制御量の実値と目標値との差に応じて更新されるフィードバック補正値と、前記フィードバック補正値を「０」に近づけるべく更新されるフィードバック学習値とにより補正することで前記空燃比のフィードバック制御を行う方法であって、
前記フィードバック学習値の更新に際して、その更新開始時の値からの乖離量が最大となったときの前記フィードバック学習値の値を記憶するとともに、その記憶した値と前記フィードバック学習値の現状値との偏差が大きいほど、前記フィードバック補正値のフィードバックゲインが小さくなるように、前記偏差に応じて前記フィードバックゲインを可変設定するようにした
ことを特徴とする内燃機関の空燃比制御方法。
【請求項６】
前記空燃比のフィードバック制御は、触媒上流側の排気酸素濃度を検出する空燃比センサの出力より把握される空燃比と目標空燃比との差を縮小すべく燃料噴射量をフィードバック調整するメインフィードバック制御と、触媒下流側の排気酸素濃度の実測値とその目標値との偏差を縮小すべく前記空燃比センサの出力をフィードバック調整するサブフィードバック制御とを通じて行われ、
前記操作量は前記触媒下流側の排気酸素濃度とされ、前記操作量は前記空燃比センサの出力とされてなる
請求項４又は５に記載の内燃機関の空燃比制御方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２００９−２５７１８８（Ｐ２００９−２５７１８８Ａ）
【公開日】平成２１年１１月５日（２００９．１１．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１０６９６６（Ｐ２００８−１０６９６６）
【出願日】平成２０年４月１６日（２００８．４．１６）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１１月５日（２００９．１１．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年４月１６日（２００８．４．１６）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]