JP2001107781A - 多気筒内燃機関の空燃比制御装置 - Google Patents

多気筒内燃機関の空燃比制御装置

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Abstract

(57)【要約】 【課題】複雑なモデルやアルゴリズムを必要とせずに比
較的簡略な手法で、触媒装置の下流側で主排気通路に設
けた排ガスセンサの出力を所定の目標値に収束させるた
めの各気筒群の空燃比の制御を適正に行なうことができ
る多気筒内燃機関の空燃比制御装置を提供する。 【解決手段】排気系１７が、気筒群３，４毎の空燃比セ
ンサ１３，１４の出力を混ざりモデル形式のフィルタリ
ング処理により合成した合成空燃比から、Ｏ2センサ１
２（排ガスセンサ）の出力を生成する系と等価であると
みなす。この等価な系を制御対象として、排気系制御器
１５により合成空燃比の目標値を求め、その目標合成空
燃比から逆算的に各気筒群３，４に対する目標空燃比KC
MDを求める。この目標空燃比に各空燃比センサ１３，１
４の出力をフィードバック制御する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、多気筒内燃機関の
空燃比を制御する装置に関する。従来技術従来技術
【従来の技術】Ｖ型６気筒エンジンや、Ｖ型８気筒エン
ジン、あるいは直列６気筒エンジンのように多くの気筒
を有する内燃機関では、各気筒での混合気の燃焼により
生成される排ガスをそれらの気筒の近傍で合流させるこ
とが構造的な制約等により困難な場合が多い。このた
め、この種の多気筒内燃機関の排気系では、一般に、そ
の全気筒が複数組の気筒群にグループ分けされ、各組の
気筒群からそれぞれ各別の比較的長い副排気通路が導出
される。そして、それらの副排気通路の下流端が全気筒
に対して共通の主排気通路に合流される。換言すれば、
このような多気筒内燃機関の排気系では、各気筒群に属
する気筒の排ガスを、まず、その気筒群に対応する副排
気通路に該気筒群の近傍で合流させて排出する。そし
て、それらの副排気通路にそれぞれ排出された各気筒群
の排ガスを副排気通路から主排気通路に合流させる。
【０００２】例えば、図１５〜図１７にそれぞれ模式化
して示すＶ型エンジン１では、その出力軸２（クランク
軸）の両側に二つの気筒群３，４を有しており、各気筒
群３，４はそれぞれ互いに近接して出力軸２の軸心方向
に並設された複数の気筒５により構成されている。この
場合、各気筒群３，４に属する気筒５の個数は、例えば
Ｖ型６気筒エンジンでは三個、Ｖ型８気筒エンジンでは
四個である。
【０００３】そして、このＶ型エンジン１の排気系で
は、気筒群３に属する各気筒５で生成される排ガスをそ
の気筒群３の近傍で排気マニホールドにより合流してな
る排ガスが排出される副排気管６（副排気通路）が気筒
群３から延設されると共に、これと同様に気筒群４に対
応する副排気管７（副排気通路）が該気筒群４から延設
される。さらに、これらの副排気管６，７の下流端が主
排気通路である主排気管８に合流される。
【０００４】また、例えば図１８に模式化して示す直列
６気筒エンジン１０１では、その出力軸１０２（クラン
ク軸）の軸心方向に並設された六個の気筒１０３が、図
の右半分の互いに近接した三個の気筒１０３からなる気
筒群１０４と、左半分の互いに近接した三個の気筒１０
３からなる気筒群１０５とにグループ分けされる。そし
て、このエンジン１０１の排気系では、それらの気筒群
１０４，１０５から、前記Ｖ型６気筒エンジン１の場合
と同様に、それぞれ副排気管（副排気通路）１０６，１
０７が延設される。さらに、これらの副排気管１０６，
１０７の下流端が主排気管（主排気通路）１０８に合流
される。
【０００５】また、上記のように複数の気筒群毎の副排
気通路と、それらを合流させた主排気通路とを排気系に
有する多気筒内燃機関にあっては、三元触媒等により構
成される排ガス浄化用の触媒装置は、一般に、次のよう
なレイアウト構成で設けられている。
【０００６】すなわち、図１５に例示する如く各副排気
管６，７にそれぞれ触媒装置９，１０を介装する場合
や、図１６に例示する如く各副排気管６，７と主排気管
８とにそれぞれ触媒装置９，１０，１１を介装する場
合、図１７に例示する如く主排気管８のみに触媒装置１
１を介装する場合がある。
【０００７】このような触媒装置のレイアウトは、図１
５〜図１７のＶ型エンジン１の排気系に限らず、図１８
の直列６気筒エンジン１０１の排気系についても同様で
ある。
【０００８】一方、上記のような多気筒内燃機関に限ら
ず、内燃機関の排ガス浄化システムでは、環境保護など
のために、触媒装置による排ガスの所要の浄化性能を確
実に確保することが従来より重要な課題となっている。
【０００９】そして、このような課題の基で、本願出願
人は、触媒装置の所要の浄化性能を該触媒装置の劣化等
によらずに確保するために、触媒装置を通過した排ガス
中の特定成分の濃度、例えば酸素濃度を検出するＯ2セ
ンサを触媒装置の下流側に設け、このＯ2センサの出力
（酸素濃度の検出値）を所定の目標値（一定値）に収束
させるように内燃機関で燃焼させる燃料及び空気の混合
気の空燃比を操作する技術を先に提案している（例えば
特開平１１−９３７４１号公報等）。
【００１０】この技術では、例えば直列４気筒エンジン
の排気系のように、全ての気筒の排ガスがエンジンの近
傍で単一の排気管に合流され、その単一の排気管にのみ
触媒装置が設けられているような排気系に対し、触媒装
置の下流側にＯ2センサを配置している。そして、この
Ｏ2センサの出力を前記所定の目標値に収束させるよう
にエンジンで燃焼させる混合気の目標空燃比（より正確
にはエンジンの各気筒の排ガスが合流した箇所での排ガ
スの酸素濃度により表される空燃比の目標値）を決定
し、その目標空燃比に応じてエンジンの各気筒で燃焼さ
せる混合気の空燃比を操作している。
【００１１】このような技術的背景から、前述のように
複数の気筒群毎に副排気通路を備えた多気筒内燃機関の
排気系にあっては、その各副排気通路や主排気通路に設
けた触媒装置の所要の浄化性能を確保するために内燃機
関の空燃比を制御するシステムとして、例えば次のよう
なシステムが考えられる。
【００１２】すなわち、図１５のように各副排気管６，
７にそれぞれ触媒装置９，１０を介装した場合にあって
は、これらの触媒装置９，１０のトータル的な浄化性能
を確保するために、副排気管６，７が合流する主排気管
８の上流端近傍にＯ2センサ１２を設け、このＯ2センサ
１２の出力を前記所定の目標値に収束させるようにエン
ジン１の各気筒群３，４で燃焼させる混合気の空燃比を
操作する。
【００１３】また、図１６のように各副排気管６，７と
主排気管８とにそれぞれ触媒装置９，１０，１１を介装
した場合にあっては、それらの触媒装置９〜１１のトー
タル的な浄化性能を確保するために、主排気管８の触媒
装置１１の下流側で該主排気管８にＯ2センサ１２を設
け、このＯ2センサ１２の出力を前記所定の目標値に収
束させるようにエンジン１の各気筒群３，４で燃焼させ
る混合気の空燃比を操作する。
【００１４】さらに、図１７のように主排気管８のみに
触媒装置１１を介装した場合にあっては、この触媒装置
１１の浄化性能を確保するために、該触媒装置１１の下
流側で主排気管８にＯ2センサ１２を設け、このＯ2セン
サ１２の出力を前記所定の目標値に収束させるようにエ
ンジン１の各気筒群３，４で燃焼させる混合気の空燃比
を操作する。
【００１５】この場合、各気筒群３，４に対応する副排
気管６，７の長さや形状の違い、あるいは各副排気管
６，７に介装した触媒装置９，１０の特性違い等に起因
して、一般には、各気筒群３，４で燃焼する混合気の空
燃比の変化に対するＯ2センサ１２の出力の変化の応答
特性は、副排気管６側（気筒群３側）と副排気管８側
（気筒群４側）とでは相違する。
【００１６】従って、Ｏ2センサ１２の出力を前記所定
の目標値に収束（整定）させる制御をできるだけ高い安
定性で良好に行なうためには、各気筒群３，４毎に各別
の目標空燃比を決定し、その各目標空燃比に応じて各気
筒群３，４で燃焼させる混合気の空燃比を操作すること
が望ましいと考えられる。
【００１７】しかるに、このように各気筒群３，４毎
に、目標空燃比を決定するためには、副排気管６，７
や、これらに介装する触媒装置９，１０を含めたＯ2セ
ンサ１２の上流側の排気系を、各気筒群３，４でそれぞ
れ燃焼させた混合気の空燃比からＯ2センサ１２の出力
を生成する２入力１出力の系として把握しなければなら
ない。このため、各気筒群３，４毎の目標空燃比を決定
するために、上記の２入力１出力の系に対する複雑で煩
雑なモデルや演算アルゴリズムが必要となる。また、そ
のモデルや演算アルゴリズムが複雑化することで、かえ
って、モデル化誤差や演算誤差の蓄積も生じやすく、適
正な目標空燃比を決定することができなくなる虞れがあ
る。
【００１８】
【発明が解決しようとする課題】本発明はかかる背景に
鑑みてなされたものであり、複数の気筒群毎の副排気通
路を備えた多気筒内燃機関に対し、複雑なモデルやアル
ゴリズムを必要とせずに比較的簡略な手法で、触媒装置
の下流側で主排気通路に設けたＯ2センサ等の排ガスセ
ンサの出力を所定の目標値に収束させるための各気筒群
の空燃比の制御を適正に行なうことができる多気筒内燃
機関の空燃比制御装置を提供することを目的とする。
【００１９】さらには、排ガスセンサの出力の目標値へ
の収束制御を精度よく安定して行なうことができ、ひい
ては触媒装置の所要の浄化性能を確実に確保することが
できる多気筒内燃機関の空燃比制御装置を提供すること
を目的とする。
【００２０】
【課題を解決するための手段】本発明の多気筒内燃機関
の空燃比制御装置は、かかる目的を達成するために、多
気筒内燃機関の全気筒をグループ分けしてなる複数の気
筒群にそれぞれ対応して設けられ、対応する気筒群から
燃料及び空気の混合気の燃焼により生成された排ガスが
それぞれ排出される複数の副排気通路と、該複数の副排
気通路をその下流側で合流してなる主排気通路と、該主
排気通路を流れる排ガス中の特定成分の濃度を検出すべ
く該主排気通路に設けられた排ガスセンサと、該排ガス
センサの上流側で前記各副排気通路及び／又は前記主排
気通路に設けられた触媒装置とを排気系に備えた多気筒
内燃機関に対し、前記排ガスセンサの出力を所定の目標
値に収束させるように各気筒群で燃焼させる混合気の空
燃比を操作する多気筒内燃機関の空燃比制御装置であっ
て、前記各気筒群で燃焼した混合気の空燃比を検出すべ
く前記触媒装置の上流側で前記複数の副排気通路にそれ
ぞれ設けられた複数の空燃比検出用センサと、前記排気
系のうちの前記排ガスセンサの上流側の部分であって前
記複数の副排気通路及び触媒装置を含む対象排気系が、
前記各気筒群で燃焼した混合気の空燃比の値を全ての気
筒群について混ざりモデル形式のフィルタリング処理に
より合成したものとして定めた合成空燃比から前記排ガ
スセンサの出力を生成する系と等価であるとし、該対象
排気系と等価な系を制御対象として前記排ガスセンサの
出力を前記所定の目標値に収束させるために要求される
前記合成空燃比の目標値を表す目標合成空燃比データを
逐次生成する目標合成空燃比データ生成手段と、前記各
気筒群で燃焼させる混合気の目標空燃比を各気筒群につ
いて共通とすると共に該目標空燃比を表す目標空燃比デ
ータに前記混ざりモデル形式のフィルタリング処理と同
一のフィルタリング処理を施したものが前記目標合成空
燃比データであるとして、該フィルタリング処理の特性
に基づき定まる所定の変換処理により、前記目標合成空
燃比データ生成手段が生成した目標合成空燃比データか
ら前記目標空燃比データを逐次生成する目標空燃比デー
タ生成手段と、該目標空燃比データ生成手段が生成した
目標空燃比データが表す目標空燃比に前記各空燃比検出
用センサの出力を収束させるように各気筒群で燃焼させ
る混合気の空燃比を操作する空燃比操作手段とを備えた
ことを特徴とする（請求項１記載の発明）。
【００２１】かかる本発明によれば、前記各気筒群で燃
焼した混合気の空燃比の値（これは前記各空燃比検出用
センサによって検出されるものである）を全ての気筒群
について混ざりモデル形式のフィルタリング処理により
合成したものとして定めた合成空燃比を導入すること
で、前記多気筒内燃機関の排気系のうちの前記対象排気
系を、該合成空燃比から前記排ガスセンサの出力を生成
する系と等価であるとみなすことができる。つまり、該
対象排気系は、前記合成空燃比のみを入力量とし、且
つ、前記排ガスセンサの出力のみを出力量とする１入力
１出力の系（以下の説明では、この系を等価排気系とい
う）と等価であるとみなすことができる。
【００２２】このような等価排気系を導入したとき、該
等価排気系の出力量である前記排ガスセンサの出力を前
記所定の目標値に制御するためには、前記合成空燃比を
等価排気系に対する制御入力として操作してやればよ
い。そこで、本発明では、前記目標合成空燃比データ生
成手段は、前記等価排気系を制御対象として、排ガスセ
ンサの出力を前記所定の目標値に収束させるために要求
される前記合成空燃比の目標値を表す目標合成空燃比デ
ータを逐次生成する。
【００２３】この場合、目標合成空燃比データ生成手段
は、等価対象系に対する単一の制御入力として、目標合
成空燃比データのみを生成すればよい。従って、等価対
象系の複雑なモデル等を用いることなく、比較的簡素な
フィードバック制御のアルゴリズム（例えばＰＩＤ制御
等）を用いて目標合成空燃比データを生成することがで
きる。
【００２４】尚、目標合成空燃比データ生成手段が生成
する目標合成空燃比データは、目標合成空燃比の値その
ものでよいことはもちろんであるが、例えば、目標合成
空燃比の値と所定の基準空燃比（例えば理論空燃比）と
の偏差であってもよい。
【００２５】このようにして目標合成空燃比データを生
成したとき、前記合成空燃比の定義によって、該目標合
成空燃比データが表す目標合成空燃比は、各気筒群で燃
焼させる混合気の目標空燃比の値を全ての気筒群につい
て前記混ざりモデル形式のフィルタリング処理と同一の
フィルタリング処理によって合成したものとなる。そし
て、このとき、該混ざりモデル形式のフィルタリング処
理の特性によって、各気筒群に対する目標空燃比を全て
の気筒群について共通のものとすることができる。従っ
て、目標合成空燃比の値が定まれば、上記フィルタリン
グ処理の逆変換的な処理によって、該目標合成空燃比か
ら各気筒群に対する目標空燃比を決定することができ
る。
【００２６】そこで、本発明では、前記目標空燃比デー
タ生成手段は、前記各気筒群で燃焼させる混合気の目標
空燃比を各気筒群について共通とすると共に該目標空燃
比を表す目標空燃比データに前記混ざりモデル形式のフ
ィルタリング処理と同一のフィルタリング処理を施した
ものが前記目標合成空燃比データであるとして、該フィ
ルタリング処理の特性に基づき定まる所定の変換処理
（該フィルタリング処理の逆変換的な処理）により、前
記目標合成空燃比データ生成手段が生成した目標合成空
燃比データから前記目標空燃比データを逐次生成する。
【００２７】これにより、排ガスセンサの出力を前記所
定の目標値に収束させるために要求される各気筒群の目
標空燃比を得ることができる。
【００２８】尚、前記目標空燃比データは、目標合成空
燃比データと同様、目標空燃比の値そのものでよいこと
はもちろんであるが、例えば、目標空燃比の値と所定の
基準空燃比（例えば理論空燃比）との偏差であってもよ
い。
【００２９】そして、本発明では、上記のように生成し
た目標空燃比データが表す目標空燃比に、各空燃比検出
用センサの出力、すなわち各気筒群で燃焼した混合気の
空燃比の検出値を収束させるように、前記空燃比操作手
段によって、各気筒群で燃焼させる混合気の空燃比を操
作する。これにより、前記等価排気系に対する入力量で
ある合成空燃比が前記目標合成空燃比データにより表さ
れる目標合成空燃比に操作されることとなり、ひいては
排ガスセンサの出力が所定の目標値に収束制御されるこ
ととなる。
【００３０】このような本発明によれば、複雑なモデル
やアルゴリズムを必要とせずに比較的簡略な手法で、触
媒装置の下流側の排ガスセンサの出力を所定の目標値に
収束させるための各気筒群の目標空燃比を適正に決定す
ることができる。そして、その目標空燃比に、各気筒群
で燃焼した混合気の空燃比を検出する各空燃比センサの
出力を収束させるように各気筒群の空燃比を操作するこ
とで、排ガスセンサの出力の所定の目標値への収束制御
を的確に行なうことができる。その結果、排ガスセンサ
の上流側で前記各副排気通路や主排気通路に設けた触媒
装置による浄化性能を良好に確保することができる。
【００３１】尚、本発明において、排ガスセンサの上流
側の触媒装置の最適な浄化性能を確保する上では、該排
ガスセンサをＯ2センサとし、該排ガスセンサの出力の
目標値を所定の一定値とすることが好適である。
【００３２】かかる本発明において、前記混ざりモデル
形式のフィルタリング処理は、例えば所定の制御サイク
ル毎の前記合成空燃比を、当該制御サイクル以前の制御
サイクルにおいて前記各気筒群で燃焼した混合気の空燃
比の複数の時系列値を成分とする線形関数により該複数
の時系列値を合成して得るフィルタリング処理である
（請求項２記載の発明）。
【００３３】このように線形関数を用いたフィルタリン
グ処理によって各気筒群の目標空燃比を決定する上で適
正な合成空燃比を定義することができる。
【００３４】尚、前記各気筒群で燃焼した混合気の空燃
比の複数の時系列値を成分とする線形関数は、例えば該
複数の時系列値の線形結合である。この場合、前記フィ
ルタリング処理は、当該複数の時系列値の重み付け平均
値を前記合成空燃比として得る処理となる。
【００３５】上記のように混ざりモデル形式のフィルタ
リング処理を前記線形関数により定めたとき、所定の制
御サイクル毎の前記目標合成空燃比データが、前記線形
関数の成分として当該制御サイクル以前の前記目標空燃
比データの時系列データを用いてなる線形関数により得
られることとなるので、前記目標空燃比データ生成手段
は、該線形関数により定まる所定の演算処理により、前
記目標合成空燃比データ生成手段が生成した目標合成空
燃比データから所定の制御サイクル毎の前記目標空燃比
データを生成することができる（請求項３記載の発
明）。
【００３６】この場合、制御サイクル毎の目標空燃比デ
ータは、より詳しくは、その制御サイクルにおける目標
合成空燃比データと、その制御サイクルよりも過去の制
御サイクルにおける目標空燃比データとを用いて求める
ことができる。
【００３７】本発明において、前記目標合成空燃比デー
タは、例えばＰＩＤ制御のように制御対象のモデルを必
要としないフィードバック制御手法を用いて生成するこ
とも可能である。但し、前記対象排気系が触媒装置等を
含むために、該対象排気系と等価な前記等価排気系の入
力量の変化に対して、該等価排気系の出力量としての前
記排ガスセンサの出力の変化は、前記触媒装置等に起因
した応答遅れの影響を受け易い。
【００３８】このため、本発明では、前記目標合成空燃
比データ生成手段は、前記等価排気系が前記合成空燃比
を表す合成空燃比データから少なくとも応答遅れを有し
て前記排ガスセンサの出力を表すデータを生成する系で
あるとしてあらかじめ定めた当該系のモデルに基づき構
築されたフィードバック制御のアルゴリズムを用いて前
記排ガスセンサの出力を前記所定の目標値に収束させる
ように前記目標合成空燃比データを生成する（請求項４
記載の発明）。
【００３９】このように前記等価排気系の応答遅れ特性
を考慮した当該系のモデルに基づき構築したフィードバ
ック制御のアルゴリズムを用いて前記目標合成空燃比デ
ータを生成することで、前記対象排気系が含む触媒装置
等に起因した応答遅れの影響を適正に補償して、排ガス
センサの出力を前記所定の目標値に収束させる上で的確
な目標合成空燃比データを生成することができる。ま
た、このとき、前記等価排気系は１入力１出力の系であ
るので、この等価排気系のモデルも簡略な構成で構築す
ることができる。
【００４０】尚、前記モデルにおいて、前記合成空燃比
データを、例えば実際の合成空燃比と所定の基準空燃比
との偏差とし、前記排ガスセンサの出力を表すデータ
を、例えば該排ガスセンサの実際の出力と前記所定の目
標値との偏差とすることが、前記フィードバック制御の
アルゴリズムの構築の利便性や、そのアルゴリズムを用
いて生成する目標合成空燃比データの信頼性の向上の点
で好ましい。このようにしたとき、前記目標合成空燃比
データは、実際の目標合成空燃比と前記所定の基準空燃
比との偏差（合成空燃比と基準空燃比との偏差の目標
値）である。
【００４１】上記のように前記目標合成空燃比データ生
成手段が目標合成空燃比データを生成するために実行す
るフィードバック制御のアルゴリズムを等価排気系のモ
デルに基づき構築したものとするとき、そのフィードバ
ック制御のアルゴリズムは、スライディングモード制御
のアルゴリズムであることが好適である（請求項５記載
の発明）。
【００４２】そして、特に、前記スライディングモード
制御は、適応スラディングモード制御であることが好適
である（請求項６記載の発明）。
【００４３】すなわち、スライディングモード制御は、
一般に外乱等に対する制御の安定性が高いという特性を
有している。従って、このようなスライディングモード
制御のアルゴリズムを用いて前記目標合成空燃比データ
を生成することで、該目標合成空燃比データの信頼性を
高め、ひいては、排ガスセンサの出力の目標値への収束
制御の安定性を高めることができる。
【００４４】特に、適応スライディングモード制御は、
外乱等の影響を極力排除するために、通常のスライディ
ングモード制御に対して、所謂適応則（適応アルゴリズ
ム）といわれる制御則を加味したものである。このた
め、前記目標合成空燃比データの信頼性をより高めるこ
とができる。
【００４５】さらに詳しくいえば、スライディングモー
ド制御では、制御量（本発明では排ガスセンサの出力）
とその目標値との偏差等を用いて構成される切換関数と
いわれる関数が用いられ、この切換関数の値を「０」に
収束させることが重要となる。この場合、通常のスライ
ディングモード制御では、切換関数の値を「０」に収束
させるために所謂、到達則という制御則が用いられる。
しかるに、外乱等の影響を受けると、この到達則だけで
は、切換関数の値の「０」への収束の安定性を十分に確
保することが困難となる場合もある。これに対して、適
応スライディングモード制御は、外乱等の影響を極力排
除して切換関数の値を「０」に収束させるために上記到
達則に加えて、適応則（適応アルゴリズム）という制御
則をも用いるようにしたものである。このような適応ス
ライディングモード制御のアルゴリズムを用いること
で、切換関数の値を高い安定性で「０」に収束させ、ひ
いては排ガスセンサの出力を前記所定の目標値に高い安
定性で収束させ得るように目標合成空燃比データを生成
することができる。
【００４６】このように前記フィードバック制御のアル
ゴリズムをスライディングモード制御（適応スライディ
ングモード制御を含む）のアルゴリズムとした本発明で
は、前記スライディングモード制御のアルゴリズムは、
スライディングモード制御用の切換関数として、前記排
ガスセンサの出力と前記所定の目標値との偏差の複数の
時系列データを成分とする線形関数を用いることが好ま
しい（請求項７記載の発明）。
【００４７】すなわち、スライディングモード制御で
は、それに使用する切換関数は、通常、制御量とその変
化速度とを用いて構成されるが、該変化速度は一般に直
接的に検出することが困難で、制御量の検出値から算出
することとなる場合が多い。そして、このとき、該制御
量の変化速度の値には、誤差が生じやすい。
【００４８】これに対して、本発明では、スライディン
グモード制御用の切換関数を排ガスセンサの出力と前記
所定の目標値との偏差の複数の時系列データを成分とす
る線形関数により構成するため、排ガスセンサの出力の
変化速度を必要とすることなく、目標合成空燃比データ
を生成するためのアルゴリズムを構築することができ
る。このため、生成する目標合成空燃比データの信頼性
を高めることができる。
【００４９】尚、このように切換関数を構成したとき、
スライディングモード制御のアルゴリズムは、排ガスセ
ンサの出力と前記所定の目標値との偏差の複数の時系列
データの各値を「０」に収束させるように目標合成空燃
比データを生成することとなる。
【００５０】また、前述のように目標合成空燃比データ
を生成するために、前記スライディングモード制御のア
ルゴリズムを含めて前記等価排気系のモデルに基づくフ
ィードバック制御のアルゴリズムを用いる本発明では、
前記モデルは、前記等価排気系の挙動を連続時間系で表
現するモデルとしてもよいが、前記等価排気系の挙動を
離散時間系で表現したモデルであることが好ましい（請
求項８記載の発明）。
【００５１】このようにすることで、前記フィードバッ
ク制御のアルゴリズムの構築がより容易になると共に、
そのアルゴリズムをコンピュータ処理に適したものとす
ることができる。
【００５２】この場合、前記等価排気系の挙動を離散時
間系で表現するモデルは、例えば、所定の制御サイクル
毎の前記排ガスセンサの出力を表すデータを、当該制御
サイクルよりも過去の制御サイクルにおける排ガスセン
サの出力を表すデータと前記合成空燃比データとにより
表現するモデルである（請求項９記載の発明）。
【００５３】このように前記モデルを構成することで、
前記等価排気系の挙動を該モデルにより適正に表現する
ことができる。
【００５４】尚、この場合、前記過去の制御サイクルに
おける排ガスセンサの出力を表すデータは、所謂、自己
回帰項で、前記等価排気系が有する応答遅れに係わるも
のとなる。
【００５５】上述のように前記等価排気系のモデルを離
散時間系のモデルとした本発明では、前記各空燃比セン
サの出力を表すデータに対して前記混ざりモデル形式の
フィルタリング処理と同一のフィルタリング処理を施す
ことにより前記合成空燃比データを逐次求める第１フィ
ルタ手段と、該第１フィルタ手段が求めた合成空燃比デ
ータと前記排ガスセンサの出力を表すデータとを用いて
前記モデルの設定すべきパラメータの値を逐次同定する
同定手段とを備え、前記目標合成空燃比データ生成手段
が実行する前記フィードバック制御のアルゴリズムは、
前記同定手段が同定した前記パラメータの値を用いて前
記目標合成空燃比データを生成するアルゴリズムである
ことが好ましい（請求項１０記載の発明）。
【００５６】すなわち、前記モデルは、その挙動を規定
する上である値に設定すべきパラメータを有する。例え
ば前記モデルが、前述のように所定の制御サイクル毎の
前記排ガスセンサの出力を表すデータを、当該制御サイ
クルよりも過去の制御サイクルにおける排ガスセンサの
出力を表すデータと前記合成空燃比データとにより表現
するモデルとしたときには、前記過去の制御サイクルに
おける排ガスセンサの出力を表すデータと前記合成空燃
比データとにそれぞれ係る係数パラメータを該モデルの
パラメータとして含む。
【００５７】そして、そのモデルに基づき構築される前
記フィードバック制御のアルゴリズムでは、該モデルの
パラメータを用いて前記目標合成空燃比データを生成す
こととなる。このため、該目標合成空燃比データの信頼
性をより高める上では、該モデルのパラメータの値を前
記等価排気系の実際の挙動（これは前記対象排気系の実
際の挙動特性に基づくもので、経時的に変化することが
多い）に則してリアルタイムで同定することが好まし
い。
【００５８】また、前記各空燃比検出用センサの出力を
表すデータに対して前記混ざりモデル形式のフィルタリ
ング処理と同一のフィルタリング処理を施すことにより
前記合成空燃比データを逐次求めたとき、その合成空燃
比データは前記等価排気系の入力量としての実際の合成
空燃比の検出値に相当するものとなる。そして、等価排
気系を離散時間系で表現する前記モデルでは、上記のよ
うに各空燃比検出用センサの出力を表すデータから逐次
求められる合成空燃比データと、等価排気系の実際の出
力量に相当する前記排ガスセンサの出力を表すデータと
を用いることで、前記モデルのパラメータを、等価排気
系の実際の挙動に即して逐次同定することができる。
【００５９】このようなことから、本発明では、前記第
１フィルタ手段と同定手段とを備えて、前記モデルのパ
ラメータの値を逐次同定し、その同定したパラメータの
値を用いて目標合成空燃比データを生成する。これによ
り、前記対象排気系の時々刻々の実際の挙動に基づく前
記等価排気系の実際の挙動に即して、前記目標合成空燃
比データを生成することが可能となる。この結果、該目
標合成空燃比データの信頼性をより高め、排ガスセンサ
の出力の前記所定の目標値への収束制御を精度よく安定
して行なうことができる。
【００６０】尚、前記モデルが、前述のように所定の制
御サイクル毎の前記排ガスセンサの出力を表すデータ
を、当該制御サイクルよりも過去の制御サイクルにおけ
る排ガスセンサの出力を表すデータと前記合成空燃比デ
ータとにより表現するモデルであるときには、前記同定
手段により同定するパラメータは、前記排ガスセンサの
出力を表すデータ及び前記合成空燃比データにそれぞれ
係る係数パラメータのうちの少なくとも一つ（好ましく
は全ての係数パラメータ）である。
【００６１】また、前記同定手段は、前記モデル上での
前記排ガスセンサの出力と該排ガスセンサの実際の出力
との間の誤差を最小化するように構築されたアルゴリズ
ム（例えば最小二乗法、重み付き最小二乗法、固定ゲイ
ン法、漸減ゲイン法、固定トレース法等の同定アルゴリ
ズム）により前記パラメータの値を逐次同定することが
できる。
【００６２】一方、本発明の多気筒内燃機関の空燃比制
御装置において、前記対象排気系に含まれる前記触媒装
置や各副排気管（これは比較的長い）の影響で、前記等
価排気系が比較的長い無駄時間（等価排気系の入力量で
ある実際の合成空燃比の各時点における値が排ガスセン
サの出力に反映されるようになるまでに要する時間）を
有するものとなることがある。そして、このような無駄
時間が等価排気系に存する場合には、該無駄時間を考慮
せずに、目標合成空燃比データを生成して、各気筒群の
空燃比を操作すると、排ガスセンサの出力の所定の目標
値への収束制御の安定性が低下しやすい。
【００６３】そこで、本発明では、前記等価排気系が前
記合成空燃比を表す合成空燃比データから応答遅れ及び
無駄時間を有して前記排ガスセンサの出力を表すデータ
を生成する系であるとしてあらかじめ定めた当該系のモ
デルに基づき構築されたアルゴリズムにより前記無駄時
間後の前記排ガスセンサの出力の推定値を表すデータを
逐次生成する推定手段を備え、前記目標合成空燃比デー
タ生成手段は、該推定手段により生成されたデータを用
いて構築されたフィードバック制御のアルゴリズムによ
り前記排ガスセンサの出力を前記所定の目標値に収束さ
せるように前記目標合成空燃比データを生成する（請求
項１１記載の発明）。
【００６４】すなわち、上記のように前記等価排気系の
応答遅れと無駄時間とを考慮した当該系のモデルを定め
ておくことで、前記推定手段は、該モデルに基づき構築
したアルゴリズムによって、前記無駄時間後の排ガスセ
ンサの出力の推定値を表すデータを逐次生成することが
できる。
【００６５】そして、前記目標合成空燃比データ生成手
段が、その排ガスセンサの出力の推定値を表すデータを
用いて構築されたフィードバック制御のアルゴリズムに
よって、前記目標合成空燃比データを生成することで、
前記等価排気系の無駄時間の影響を補償し、排ガスセン
サの出力を安定に所定の目標値に収束させる上で適正な
目標合成空燃比データを生成することができる。
【００６６】また、多気筒内燃機関の回転数が比較的低
い状態である場合等には、前記空燃比操作手段及び多気
筒内燃機関からなる系（この系は基本的には、目標合成
空燃比データから、それに対応した実際の合成空燃比を
生成する系と考えられる）が比較的長い無駄時間を有す
るものとなる場合もある。そして、このような場合に
は、前記等価排気系の無駄時間の影響だけを補償して
も、排ガスセンサの出力の所定の目標値への収束制御の
安定性を十分に確保することができなくなることがあ
る。
【００６７】そこで、本発明では、前記等価排気系が前
記合成空燃比を表す合成空燃比データから応答遅れ及び
無駄時間を有して前記排ガスセンサの出力を表すデータ
を生成する系であるとしてあらかじめ定めた当該系のモ
デルと、前記空燃比操作手段及び多気筒内燃機関からな
る系（以下の本発明の説明では、この系を空燃比操作系
という）を前記目標合成空燃比データから無駄時間を有
して前記合成空燃比データを生成する系であるとしてあ
らかじめ定めた当該系のモデルとに基づき構築されたア
ルゴリズムにより、前記等価排気系が有する無駄時間と
前記空燃比操作系の無駄時間とを合わせた合計無駄時間
後の前記排ガスセンサの出力の推定値を表すデータを逐
次生成する推定手段を備え、前記目標合成空燃比データ
生成手段は、該推定手段により生成されたデータを用い
て構築されたフィードバック制御のアルゴリズムにより
前記排ガスセンサの出力を前記所定の目標値に収束させ
るように前記目標合成空燃比データを生成する（請求項
１２記載の発明）。
【００６８】すなわち、上記のように前記等価排気系の
応答遅れと無駄時間とをを考慮した当該系のモデルを定
めると共に、前記空燃比操作系の無駄時間を考慮した該
空燃比操作系のモデルを定めておくことで、前記推定手
段は、それらのモデルに基づき構築したアルゴリズムに
よって、等価排気系の無駄時間と空燃比操作系の無駄時
間とを合わせた合計無駄時間後の排ガスセンサの出力の
推定値を表すデータを逐次生成することができる。この
場合、多気筒内燃機関が有する応答遅れの影響は空燃比
操作手段によって補償することができるので、前記空燃
比操作系のモデルでは多気筒内燃機関の応答遅れを考慮
せずとも支障はない。
【００６９】そして、前記目標合成空燃比データ生成手
段が、その排ガスセンサの出力の推定値を表すデータを
用いて構築されたフィードバック制御のアルゴリズムに
よって、前記目標合成空燃比データを生成することで、
前記等価排気系の無駄時間と前記空燃比操作系の無駄時
間との両者の無駄時間の影響を補償し、排ガスセンサの
出力を安定に所定の目標値に収束させる上で適正な目標
合成空燃比データを生成することができる。
【００７０】尚、前記等価排気系の無駄時間後の排ガス
センサの出力の推定値を表すデータを生成する場合と、
該等価排気系の無駄時間と前記空燃比操作系の無駄時間
とを合わせた合計無駄時間後の排ガスセンサの出力の推
定値を表すデータを生成する場合とのいずれの場合にお
いても、前記等価排気系のモデルにあっては、前記合成
空燃比データを、例えば実際の合成空燃比と所定の基準
空燃比との偏差とし、前記排ガスセンサの出力を表すデ
ータを、例えば該排ガスセンサの実際の出力と前記所定
の目標値との偏差とする。このようにすると、前記排ガ
スセンサの出力の推定値を表すデータを生成するための
アルゴリズムの構築の利便性や、そのアルゴリズムを用
いて生成する排ガスセンサの出力の推定値を表すデータ
の信頼性の向上の点で有利である。また、このようにし
たとき、前記排ガスセンサの出力の推定値を表すデータ
は、該排ガスセンサの出力の推定値と、前記所定の目標
値との偏差となる。
【００７１】上述のように推定手段を備えた本発明にあ
っては、該推定手段は、基本的には、前記目標合成空燃
比データ生成手段が生成した目標合成空燃比データ（詳
しくは該目標合成空燃比データの過去値の複数の時系列
データ）と前記排ガスセンサの出力を表すデータ（詳し
くは該データの現在以前の値の複数の時系列データ）と
を用いて構築したアルゴリズムによって、前記等価排気
系の無駄時間後の、あるいは等価排気系の無駄時間と前
記空燃比操作系の無駄時間とを合わせた合計無駄時間後
の排ガスセンサの出力の推定値を表すデータを逐次生成
することが可能である。
【００７２】一方、空燃比操作系の無駄時間が無視でき
る場合（等価排気系の無駄時間後の排ガスセンサの出力
の推定値を表すデータを生成する場合）には、基本的に
は、各時点の目標合成空燃比データは、同時点の実際の
合成空燃比を表す合成空燃比データに等しいと考えるこ
とができる。
【００７３】また、空燃比操作系が無駄時間を有する場
合（等価排気系の無駄時間と空燃比操作系の無駄時間と
を合わせた合計無駄時間後の排ガスセンサの出力の推定
値を表すデータを生成する場合）には、前記空燃比操作
系のモデルによって、基本的には、各時点の目標合成空
燃比データは、前記空燃比操作系の無駄時間後の実際の
合成空燃比をあらわす合成空燃比データに等しいと考え
ることができる。
【００７４】さらに、前記各空燃比検出用センサの出力
を表すデータに対して前記混ざりモデル形式のフィルタ
リング処理と同一のフィルタリング処理を施すことによ
り前記合成空燃比データを逐次求めたとき、その合成空
燃比データは前記等価排気系の入力量としての実際の合
成空燃比の検出値に相当するものとなる。
【００７５】そして、上記のような目標合成空燃比デー
タとそれに対応する実際の合成空燃比データとの関係を
考慮すると、前記空燃比操作系の無駄時間が無視できる
場合には、前述のように、前記排ガスセンサの出力の推
定値を表すデータを生成するために前記目標合成空燃比
データと排ガスセンサの出力を表すデータとを用いるア
ルゴリズムに対し、このアルゴリズムで用いる全ての目
標合成空燃比データの代わりに、前記各空燃比検出用セ
ンサの出力を表すデータから上記の如く求められる合成
空燃比データを用いることができる。
【００７６】また、前記空燃比操作系が無駄時間を有す
る場合で、該無駄時間が比較的短い場合（詳しくは該無
駄時間が高々、目標合成空燃比データを生成する周期と
同程度である場合）にあっては、排ガスセンサの出力の
推定値を表すデータの生成に係わる上記のアルゴリズム
に対し、このアルゴリズムで用いる全ての目標合成空燃
比データの代わりに、前記各空燃比検出用センサの出力
を表すデータから求められる合成空燃比データを用いる
ことができる。
【００７７】さらに、前記空燃比操作系が無駄時間を有
する場合で、該無駄時間が比較的長い場合（詳しくは該
無駄時間が目標合成空燃比データを生成する周期よりも
長い場合）にあっては、上記アルゴリズムで用いる一部
の目標合成空燃比データの代わりに、各空燃比検出用セ
ンサの出力を表すデータから求められる合成空燃比デー
タを用いることができる。
【００７８】そこで、前述のように、推定手段により前
記等価排気系の無駄時間後の排ガスセンサの出力の推定
値を表すデータを逐次生成する本発明、あるいは、前記
等価排気系の無駄時間と空燃比操作系の無駄時間とを合
わせた合計無駄時間後の排ガスセンサの出力の推定値を
表すデータを逐次生成する本発明において、前記各空燃
比センサの出力を表すデータに対して前記混ざりモデル
形式のフィルタリング処理と同一のフィルタリング処理
を施すことにより前記合成空燃比データを逐次求める第
１フィルタ手段を備え、前記推定手段が実行するアルゴ
リズムを、前記排ガスセンサの出力を表すデータと前記
第１フィルタ手段が求めた前記合成空燃比データとを用
いて前記排ガスセンサの出力の推定値を表すデータを生
成するアルゴリズムとする（請求項１３記載の発明）。
【００７９】また、推定手段により前記等価排気系の無
駄時間と空燃比操作系の無駄時間とを合わせた合計無駄
時間後の排ガスセンサの出力の推定値を表すデータを逐
次生成する本発明において、前記各空燃比センサの出力
を表すデータに対して前記混ざりモデル形式のフィルタ
リング処理と同一のフィルタリング処理を施すことによ
り前記合成空燃比データを逐次求める第１フィルタ手段
を備え、前記推定手段が実行するアルゴリズムを、前記
排ガスセンサの出力を表すデータと前記第１フィルタ手
段が求めた前記合成空燃比データと前記目標合成空燃比
データとを用いて前記排ガスセンサの出力の推定値を表
すデータを生成するアルゴリズムとする（請求項１４記
載の発明）。
【００８０】このように本発明では、推定手段が排ガス
センサの出力の推定値を表すデータを生成するアルゴリ
ズムで前記第１フィルタ手段により生成した合成空燃比
データ、すなわち、実際の合成空燃比の検出値に相当す
るデータを用いる。このため、前記推定手段は、前記目
標合成空燃比データに対して実際の合成空燃比が外乱等
により誤差を生じるような場合であっても、その外乱等
の影響を考慮した形態で排ガスセンサの出力の推定値を
表すデータを生成することができることとなる。従っ
て、該推定値を表すデータの信頼性を高めることがで
き、ひいては、前記目標合成空燃比データ生成手段は、
該推定値を表すデータを用いて構築された前記フィード
バック制御のアルゴリズムによって、前記等価排気系の
無駄時間や、空燃比操作系の無駄時間を適正に補償しつ
つ、前記目標合成空燃比データを生成することができ
る。
【００８１】また、上述のような推定手段を有する本発
明において、前記空燃比操作手段は、常に前記目標空燃
比データ生成手段が目標合成空燃比データから生成する
目標空燃比データにより表される目標空燃比に従って、
各気筒群における混合気の空燃比を操作しなけらばなら
ないわけではなく、多気筒内燃機関の運転状態（例えば
該内燃機関のフュエルカット運転時や大出力が要求され
る運転時等）によっては、必要に応じて、前記目標空燃
比データ生成手段が生成した目標空燃比データ以外の目
標空燃比に応じて、各気筒群における空燃比を操作する
ようにしてもよい。
【００８２】そして、このように前記空燃比操作手段
が、前記多気筒内燃機関の運転状態に応じて、前記目標
空燃比データ生成手段が生成した前記目標空燃比データ
により表される目標空燃比以外の目標空燃比に応じて前
記各気筒群で燃焼させる混合気の空燃比を操作する手段
を備えている場合で、且つ、前記推定手段が実行するア
ルゴリズムで前記目標合成空燃比データ生成手段が生成
した目標合成空燃比データを用いる場合においては、該
空燃比操作手段が各気筒群における空燃比を操作するた
めに実際に使用した目標空燃比を表すデータに対して前
記混ざりモデル形式のフィルタリング処理と同一のフィ
ルタリング処理を施すことにより、当該実際の目標空燃
比に対応する目標合成空燃比データとしての実使用目標
合成空燃比データを逐次求める第２フィルタ手段を備
え、前記推定手段は、前記目標合成空燃比データの代わ
りに前記第２フィルタ手段が求めた前記実使用目標合成
空燃比データを用いて前記排ガスセンサの出力の推定値
を表すデータを生成することが好ましい（請求項１５記
載の発明）すなわち、前記空燃比操作手段が実際に使用
した目標空燃比を表すデータ（これは前記目標空燃比デ
ータが生成した目標空燃比データとは限らない）に対し
て、前記第２フィルタ手段により、前記混ざりモデル形
式のフィルタリング処理と同一のフィルタリング処理を
施すことによって、空燃比操作手段が実際に使用した目
標空燃比に対応する目標合成空燃比データとしての、前
記実使用目標合成空燃比データが求められる。そして、
この実使用目標合成空燃比データを、推定手段が実行す
るアルゴリズムで目標合成空燃比データの代わりに用い
ることで、空燃比操作手段による各気筒群の空燃比の実
際の操作状況を考慮した形態で、排ガスセンサの出力の
推定値を表すデータが生成されることとなる。
【００８３】従って、推定手段が生成する排ガスセンサ
の出力の推定値を表すデータには、空燃比操作手段によ
る各気筒群の空燃比の実際の操作状況が反映されること
となる。その結果、該推定値を表すデータの信頼性を高
めることができる。
【００８４】上記のように、推定手段を備えた本発明で
は、前記等価排気系のモデルを、該等価排気系の挙動を
連続時間系で表現するモデルとして推定手段のアルゴリ
ズムを構築することも可能であるが、該等価排気系のモ
デルは、当該系の挙動を離散時間系で表現したモデルで
あることが好ましい（請求項１６、１７記載の発明）。
【００８５】このようにすることで、前記推定手段が実
行するアルゴリズムの構築がより容易になると共に、そ
のアルゴリズムをコンピュータ処理に適したものとする
ことができる。
【００８６】尚、前記推定手段が前記合計無駄時間後の
排ガスセンサの出力の推定値を表すデータを生成する場
合において、前記空燃比操作系のモデルは、単に、各時
点の実際の合成空燃比が該空燃比操作系の無駄時間前の
目標合成空燃比に等しいとして、該空燃比操作系の挙動
を表現すればよい。従って、該空燃比操作系のモデルに
ついては、それを連続時間系及び離散時間系のいずれで
表現しても差異は無い。
【００８７】上記のように前記等価排気系の挙動を離散
時間系で表現する該等価排気系のモデルは、例えば、所
定の制御サイクル毎の前記排ガスセンサの出力を表すデ
ータを、当該制御サイクルよりも過去の制御サイクルに
おける排ガスセンサの出力を表すデータと、当該制御サ
イクルよりも前記等価排気系が有する無駄時間以前の制
御サイクルにおける前記合成空燃比データとにより表現
するモデルである（請求項１８記載の発明）。
【００８８】このように前記モデルを構成することで、
前記等価排気系の挙動をその応答遅れと無駄時間とを含
めて該モデルにより適正に表現することができる。
【００８９】尚、この場合、前記過去の制御サイクルに
おける排ガスセンサの出力を表すデータは、所謂、自己
回帰項で、前記等価排気系が有する応答遅れに係わるも
のとなる。また、等価排気系の無駄時間以前の前記合成
空燃比データによって、等価排気系の無駄時間が表現さ
れることとなる。
【００９０】このように等価排気系のモデルを離散時間
系で表現した場合において、前記推定手段のアルゴリズ
ムで用いる前記合成空燃比データを求める前記第１フィ
ルタ手段を備えたときには、該第１フィルタ手段が求め
た前記合成空燃比データと前記排ガスセンサの出力を表
すデータとを用いて前記対象排気系と等価な系のモデル
の設定すべきパラメータの値を逐次同定する同定手段を
備え、前記推定手段が実行するアルゴリズムは前記排ガ
スセンサの出力の推定値を表すデータを生成するために
前記同定手段が同定した前記パラメータの値を用いるア
ルゴリズムであることが好ましい。（請求項１９記載の
発明）。
【００９１】すなわち、前記等価排気系のモデルは、そ
の挙動を規定する上である値に設定すべきパラメータを
有する。例えば該モデルを、前述のように所定の制御サ
イクル毎の前記排ガスセンサの出力を表すデータを、当
該制御サイクルよりも過去の制御サイクルにおける排ガ
スセンサの出力を表すデータと、当該制御サイクルより
も前記等価排気系が有する無駄時間以前の制御サイクル
における前記合成空燃比データとにより表現するモデル
としたときには、前記過去の制御サイクルにおける排ガ
スセンサの出力を表すデータと前記無駄時間以前の制御
サイクルにおける前記合成空燃比データとにそれぞれ係
る係数パラメータを該モデルのパラメータとして含む。
【００９２】そして、前記推定手段のアルゴリズムは、
該等価排気系のモデルに基づくものであるので、該モデ
ルのパラメータを用いて前記排ガスセンサの出力の推定
値を表すデータを生成すこととなる。このため、該排ガ
スセンサの出力の推定値を表すデータの信頼性をより高
める上では、該モデルのパラメータの値を前記等価排気
系の実際の挙動に則してリアルタイムで同定することが
好ましい。
【００９３】また、等価排気系を離散時間系で表現する
モデルでは、前記第１フィルタ手段が各空燃比検出用セ
ンサの出力を表すデータから逐次求める合成空燃比デー
タと、前記排ガスセンサの出力を表すデータとを用いる
ことで、該モデルのパラメータを、等価排気系の実際の
挙動に即して逐次同定することができる。
【００９４】このようなことから、前記推定手段のアル
ゴリズムで用いる合成空燃比データを逐次求める第１フ
ィルタ手段を備えた本発明では、前記同定手段によっ
て、前記等価排気系のモデルのパラメータの値を逐次同
定し、前記推定手段は、その同定されたパラメータの値
を用いて排ガスセンサの出力の推定値を表すデータを逐
次生成する。これにより、前記対象排気系の時々刻々の
実際の挙動に基づく前記等価排気系の実際の挙動に即し
て、排ガスセンサの出力の推定値を表すデータを生成す
ることが可能となる。この結果、該推定値を表すデータ
の信頼性をより高めることができる。ひいては、該推定
値を表すデータを用いて構築された前記フィードバック
制御のアルゴリズムによって、信頼性の高い目標合成空
燃比データを生成することができ、排ガスセンサの出力
の前記所定の目標値への収束制御を精度よく安定して行
なうことができる。
【００９５】尚、前記等価排気系のモデルが、前述のよ
うに所定の制御サイクル毎の前記排ガスセンサの出力を
表すデータを、当該制御サイクルよりも過去の制御サイ
クルにおける排ガスセンサの出力を表すデータと、当該
制御サイクルよりも前記等価排気系が有する無駄時間以
前の制御サイクルにおける前記合成空燃比データとによ
り表現するモデルであるときには、前記同定手段により
同定するパラメータは、前記排ガスセンサの出力を表す
データ及び前記合成空燃比データにそれぞれ係る係数パ
ラメータのうちの少なくとも一つ（好ましくは全ての係
数パラメータ）である。
【００９６】また、前記同定手段は、前記等価排気系の
モデル上での前記排ガスセンサの出力と該排ガスセンサ
の実際の出力との間の誤差を最小化するように構築され
たアルゴリズム（例えば最小二乗法、重み付き最小二乗
法、固定ゲイン法、漸減ゲイン法、固定トレース法等の
同定アルゴリズム）により前記パラメータの値を逐次同
定することができる。
【００９７】また、上記の同定手段に関する説明では、
推定手段のアルゴリズムが第１フィルタ手段が求める合
成空燃比データを用いることを前提とした。但し、前述
の如く、推定手段のアルゴリズムが、第１フィルタ手段
による合成空燃比データを用いることなく、目標合成空
燃比データとを用いて排ガスセンサの出力の推定値を表
すデータを生成する場合には、同定手段のために第１フ
ィルタ手段を備えた上で、該同定手段により、等価排気
系のモデルのパラメータを同定するようにすればよい。
【００９８】上記のように推定手段に加えて同定手段を
備えた本発明では、前記目標合成空燃比データを生成す
るための前記フィードバック制御のアルゴリズムは、例
えば前記推定手段における等価排気系のモデルとは別に
定めた等価排気系のモデル等に基づいて構築されたもの
であってもよい。但し、前記目標合成空燃比データ生成
手段が実行する前記フィードバック制御のアルゴリズム
は、前記等価排気系のモデルに基づき構築され、前記同
定手段が同定した前記パラメータの値を用いて前記目標
合成空燃比データを生成するアルゴリズムであることが
好ましい（請求項２０記載の発明）。
【００９９】このように、前記フィードバック制御のア
ルゴリズムを、前記推定手段のアルゴリズムの構築のた
めに定めた等価排気系のモデルに基づいて構築すること
で、推定手段が生成する排ガスセンサの出力の推定値を
表すデータを用いたフィードバック制御のアルゴリズム
の構築が容易となる。同時に、該フィードバック制御の
アルゴリズムで、前記同定手段が同定する等価排気系の
パラメータの値を用いることで、等価排気系の実際の挙
動に即して、前記目標合成空燃比データを生成すること
ができる。すなわち、排ガスセンサの出力を所定の目標
値に収束制御する上で、信頼性の高い目標合成空燃比デ
ータを生成することができる。
【０１００】また、推定手段を備えた本発明では、前記
目標合成空燃比データ生成手段が実行する前記フィード
バック制御のアルゴリズムは、前記推定手段が生成した
データにより表される前記排ガスセンサの出力の推定値
を前記所定の目標値に収束させるように前記目標合成空
燃比データを生成するアルゴリズムである（請求項２１
記載の発明）。
【０１０１】このようなフィードバック制御のアルゴリ
ズムによって、前記等価排気系の無駄時間、あるいはそ
の無駄時間と空燃比操作系の無駄時間とを合わせた合計
無駄時間の影響を適正に補償し、排ガスセンサの出力を
所定の目標値に収束させる上で信頼性の高い目標合成空
燃比を生成することができる。
【０１０２】また、推定手段を備える本発明では、前述
した等価排気系のモデルに基づくフィードバック制御の
アルゴリズムに関して説明した場合（請求項５，６に関
する説明を参照）と同様、前記目標合成空燃比データ生
成手段が実行するフィードバック制御のアルゴリズムは
スライディングモード制御のアルゴリズムであることが
好適である（請求項２２記載の発明）。
【０１０３】そして、特に、前記スライディングモード
制御は、適応スラディングモード制御であることが好適
である（請求項２３記載の発明）。
【０１０４】すなわち、適応スライディングモード制御
を含めてスライディングモード制御は、前述した通りの
特徴を有するものであるので、このようなスライディン
グモード制御、特に適応スライディングモード制御のア
ルゴリズムを用いて前記目標合成空燃比データを生成す
ることで、該目標合成空燃比データの信頼性を高め、ひ
いては、排ガスセンサの出力の目標値への収束制御の安
定性を高めることができる。
【０１０５】そして、本発明ではさらに、前記スライデ
ィングモード制御のアルゴリズムは、スライディングモ
ード制御用の切換関数として、前記推定手段が生成した
データにより表される前記排ガスセンサの出力の推定値
と前記所定の目標値との偏差の複数の時系列データを成
分とする線形関数を用いる（請求項２４記載の発明）。
【０１０６】このようにスライディングモード制御用の
切換関数を構成することで、排ガスセンサの出力の変化
速度のデータ等を必要とせずに、目標合成空燃比データ
を生成するためのアルゴリズムを構築することができた
め、生成する目標合成空燃比データの信頼性を高めるこ
とができる。
【０１０７】また、このとき、スライディングモード制
御のアルゴリズムは、排ガスセンサの出力の推定値と前
記所定の目標値との偏差の複数の時系列データの各値を
「０」に収束させるように目標合成空燃比データを生成
することとなるので、前記等価排気系の無駄時間、ある
いはその無駄時間と空燃比操作系の無駄時間とを合わせ
た合計無駄時間の影響を適正に補償することができる。
【０１０８】以上説明した本発明では、前記空燃比操作
手段は、前記各気筒群毎に各別に漸化式形式のフィード
バック制御手段を用いて前記各空燃比検出用センサの出
力を前記目標空燃比データ生成手段が生成した目標空燃
比データにより表される目標空燃比に収束させるように
各気筒群で燃焼させる混合気の空燃比を操作することが
好適である（請求項２５記載の発明）。
【０１０９】すなわち、漸化式形式のフィードバック制
御手段は、適応制御器や最適レギュレータ等によって構
成されるものであり、このような制御手段を用いて、各
気筒群毎に各別に、各気筒群で燃焼させる混合気の空燃
比を操作することで、多気筒内燃機関の運転状態の変化
や経時的な特性変化などの動的な変化に対して、高い追
従性で各気筒群の空燃比を目標空燃比データにより表さ
れる目標空燃比に制御することができる。さらには、多
気筒内燃機関の応答遅れの影響も的確に補償することが
できる。このため、特に、前記等価排気系の無駄時間と
空燃比操作系の無駄時間とを合わせた合計無駄時間後の
排ガスセンサの出力の推定値を表すデータを推定手段に
より生成する場合にあっては、該推定値のデータの信頼
性をより高めることができる。
【０１１０】尚、前記漸化式形式のフィードバック制御
手段は、各気筒群に対する空燃比のフィードバック操作
量（例えば燃料供給量の補正量）の現在以前の所定数の
時系列データを含む所定の漸化式によって、新たなフィ
ードバック操作量を求めるものである。
【０１１１】また、前記漸化式形式のフィードバック制
御手段としては、特に適応制御器が好適である（請求項
２６記載の発明）。
【０１１２】
【発明の実施の形態】本発明の一実施形態を図１〜図１
４を参照して説明する。
【０１１３】図１を参照して、本実施形態は、例えば前
記図１６に示した構成の排気系を有する多気筒内燃機関
としてのＶ型エンジン１（以下、単にエンジン１とい
う）の空燃比制御装置に関するものであり、同図１はこ
の装置の全体的システム構成を示すブロック図である。
【０１１４】この場合、図１では便宜上、このエンジン
１とその排気系とを図１６よりも簡略化して記載してい
る。また、エンジン１は、より具体的には、例えば自動
車やハイブリッド車に車両の推進源として搭載されたＶ
型６気筒エンジンであり、その二つの気筒群３，４はそ
れぞれ三個の気筒（図示せず）により構成されている。
【０１１５】エンジン１の排気系は、前記図１６に関し
て説明した如く、エンジン１の二つの気筒群３，４にそ
れぞれ対応する副排気管６，７（副排気通路）と、これ
らの副排気管６，７を合流させた主排気管８（主排気通
路）と、それらの副排気管６，７及び主排気管８にそれ
ぞれ介装された触媒装置９，１０，１１とを具備する。
各触媒装置９〜１１は例えば三元触媒により構成されて
いる。
【０１１６】そして、主排気管８には、触媒装置１１の
下流側で、排ガスセンサとしてのＯ2センサ１２が装着
されている。また、副排気管６には、その上流端近傍
（詳しくは触媒装置９の上流側で、副排気管６に対応す
る気筒群３に属する各気筒の排ガスが合流する箇所の近
傍）で、空燃比検出用センサ１３が装着されている。同
様に、副排気管７にも、その上流端近傍で、空燃比検出
用センサ１４が装着されている。
【０１１７】Ｏ2センサ１２は、触媒装置１１を通過し
て主排気管８を流れる排ガス中の酸素濃度に応じたレベ
ルの出力VO2/OUT（酸素濃度の検出値を表す出力）を生
成する通常的なＯ2センサである。ここで、排ガス中の
酸素濃度は、その排ガスを燃焼により生成した混合気の
空燃比に応じたものとなる。そして、このＯ2センサ１
２の出力VO2/OUTは、図２に実線ａで示す如く、排ガス
中の酸素濃度に対応する空燃比が理論空燃比近傍の範囲
Δに存するような状態で、該排ガスの酸素濃度にほぼ比
例した高感度な変化を生じるものとなる。また、その範
囲Δを逸脱した空燃比に対応する酸素濃度では、Ｏ2セ
ンサ１２の出力VO2/OUTは飽和して、ほぼ一定のレベル
となる。
【０１１８】各空燃比検出用センサ１３，１４（以下、
ＬＡＦセンサ１３，１４という）は、それぞれ各気筒群
３，４で燃焼した混合気の空燃比（詳しくは各気筒群
３，４に属する各気筒の排ガスを合流してなる排ガスの
酸素濃度により把握される空燃比）の検出値を表す出力
KACT/A，KACT/Bを生成するものである。これらの空燃比
検出用センサ１３，１４は、例えば本願出願人が特開平
４−３６９４７１号公報にて詳細に説明した広域空燃比
センサにより構成されたものであり、図２に実線ｂで示
す如く、Ｏ2センサ１２よりも排ガス中の酸素濃度の広
範囲にわたってそれに比例したレベルの出力を生成する
ものである。換言すれば、排ガス中の酸素濃度に対応し
た空燃比の広範囲にわたってそれに比例したレベルの出
力K ACT/A，KACT/Bをそれぞれ生成するものである。
【０１１９】本実施形態のシステムは、基本的には、触
媒装置９〜１１からなる排ガス浄化装置の全体の最適な
浄化性能を確保するようにエンジン１の各気筒群３，４
で燃焼させる混合気の空燃比を操作する制御を行なうも
のである。この場合、前記Ｏ2センサの出力VO2/OUTを、
ある一定の目標値VO2/TARGET（図２を参照）に収束（整
定）させるように、エンジン１の各気筒群３，４で燃焼
させる混合気の空燃比を操作したとき、各触媒装置９〜
１１の経時的な劣化等によらずに、これらの触媒装置９
〜１１からなる排ガス浄化装置の全体の最適な浄化性能
を確保することができる。
【０１２０】そして、本実施形態のシステムは、このよ
うにＯ2センサの出力VO2/OUTを一定の目標値VO2/TARGET
に収束（整定）させる制御を行なうために、次のような
制御器を備えている。
【０１２１】すなわち、前記各センサ１２〜１４の出力
を用いて、各気筒群３，4で燃焼させる混合気の目標空
燃比KCMD（詳しくは各ＬＡＦセンサ１３，１４が検出す
る空燃比の目標値）を所定の制御サイクルで逐次生成す
る処理を実行する制御器１５（以下、排気系制御器１５
という）と、この排気系制御器１５が求めた目標空燃比
KCMDに各ＬＡＦセンサ１３，１４の出力KACT/A，KACT/B
（各気筒群３，４で燃焼した混合気の空燃比の検出値）
を収束させるように各気筒群３，４に対する燃料供給量
（燃料噴射量）を調整する処理を所定の制御サイクルで
実行することで、各気筒群３，４で燃焼させる混合気の
空燃比を操作する空燃比操作手段としての制御器１６
（以下、燃料供給制御器１６という）とを備えている。
【０１２２】尚、燃料供給制御器１６には、前記ＬＡＦ
センサ１３，１４の出力KACT/A，KACT/Bの他、Ｏ2セン
サ１２の出力VO2/OUTや、エンジン１の回転数、吸気圧
（吸気管内圧）、冷却水温等を検出するための図示しな
い各種センサの出力も与えられるようになっている。ま
た、排気系制御器１５と燃料供給制御器１６とは、前記
目標空燃比KCMDのデータの他、各種の作動状態情報を相
互に授受できるようになっている。
【０１２３】これらの制御器１５，１６はマイクロコン
ピュータを用いて構成されたもので、それぞれの制御処
理を所定の制御サイクルで実行する。ここで、本実施形
態では、排気系制御器１５がその制御処理（目標空燃比
KCMDの生成処理）を実行する制御サイクルは、触媒装置
９〜１１等に起因した後述の無駄時間や、演算負荷等を
考慮して、あらかじめ定めた一定周期（例えば３０〜１
００ｍｓ）としている。
【０１２４】また、燃料供給制御器１６が実行する制御
処理（燃料噴射量の調整処理）は、エンジン１の回転数
（詳しくはエンジン１の燃焼サイクル）に同期させて行
なう必要がある。このため、該燃料供給制御器１６がそ
の制御処理を実行する制御サイクルは、エンジン１のク
ランク角周期（所謂ＴＤＣ）に同期した周期としてい
る。
【０１２５】尚、排気系制御器１５の制御サイクルの一
定周期は、前記クランク角周期（ＴＤＣ）よりも長いも
のとされている。
【０１２６】前記排気系制御器１５及び燃料供給制御器
１６のそれぞれの制御処理についてさらに説明する。
【０１２７】まず、前記排気系制御器１５は、エンジン
１の排気系のうちの、Ｏ2センサ１２よりも上流側の部
分（副排気管６，７や触媒装置９〜１１を含む部分で、
図１の参照符号１７を付した部分。以下、対象排気系１
７という）の挙動特性（応答遅れ特性や無駄時間）等を
考慮しつつ、Ｏ2センサ１２の出力VO2/OUTを前記目標値
VO2/TARGETに収束させるように、各気筒群３，４に対す
る目標空燃比KCMD（各ＬＡＦセンサ１３，１４の出力の
目標値）を所定の制御サイクル（一定周期）で逐次求め
る処理を行なうものである。
【０１２８】この処理を行なうために、本実施形態で
は、上記対象排気系１７が、各気筒群３，４で燃焼した
混合気の実際の空燃比の値（これは各ＬＡＦセンサ１
３，１４の出力KACT/A，KACT/Bとして把握される）を後
述するフィルタリング処理によって合成したものとして
定めた合成空燃比（以下、これに参照符号KACT/Tを付す
る）から、応答遅れと無駄時間とを有してＯ2センサ１
２の出力VO2/OUTを生成する系と等価であるとみなす。
【０１２９】つまり、対象排気系１７は、図３に示す如
く、合成空燃比KACT/Tを入力量、Ｏ2センサ１２の出力V
O2/OUTを出力量とする１入力１出力の系１８と等価であ
って、その等価な系１８（以下、この系１８を等価排気
系１８という）が応答遅れ要素と無駄時間要素とからな
る系であるとする。
【０１３０】ここで、等価排気系１８の応答遅れ要素
は、主として、前記対象排気系１７が有する触媒装置９
〜１１に起因するものである。また、等価排気系１８の
無駄時間要素は、主として、対象排気系１７が有する副
排気管６，７及び触媒装置９〜１１に起因するものであ
る。
【０１３１】前記排気系制御器１５が実行する基本的な
制御処理では、この等価排気系１８を制御対象としたフ
ィードバック制御のアルゴリズムによって、該等価排気
系１８の出力量であるＯ2センサ１２の出力VO2/OUTをそ
の目標値VO2/TARGETに収束させるように、該等価排気系
１８に対する制御入力としての合成空燃比KACT/Tの目標
値（以下、これを目標合成空燃比KCMD/Tという）を制御
サイクル毎に逐次求める。さらに、この目標合成空燃比
KCMD/Tから、各気筒群３，４に対する目標空燃比KCMDを
求める。
【０１３２】そして、このような制御処理を実行するた
めに、この等価排気系１８の挙動を表現するモデルをあ
らかじめ構築しておく。この場合、このモデルの構築に
あたっては、等価排気系１８の入力量として、前記合成
空燃比KACT/Tとあらかじめ定めた所定の基準空燃比FLAF
/BASEとの偏差（＝KACT/T−FLAF/BASE。以下、合成偏差
空燃比kact/tという）を用いる。さらに、等価排気系１
８の出力量として、Ｏ2センサ１２の出力VO2/OUTとこれ
に対する前記目標値VO2/TARGETとの偏差（＝VO2/OUT−V
O2/TARGET。以下、偏差出力VO2という）を用いる。
【０１３３】尚、上記基準空燃比FLAF/BASEは、本実施
形態では例えば「理論空燃比」としている。また、本発
明の構成に対応させると、前記合成偏差空燃比kact/t
は、合成空燃比データに相当するものであり、Ｏ2セン
サ１２の偏差出力VO2はＯ2センサ１２の出力を表すデー
タに相当するものである。
【０１３４】本実施形態では、これらの合成偏差空燃比
kact/tとＯ2センサ１２の偏差出力VO2とにより次のよう
に等価排気系１８のモデルを構築している。
【０１３５】すなわち、この等価排気系１８のモデル
は、次式（１）の如く、該等価排気系１８の挙動を離散
時間系で表現するモデル（より詳しくは等価排気系１８
の入力量としての合成偏差空燃比kact/tに無駄時間を有
する自己回帰モデル）として構築する。
【０１３６】
【数１】
【０１３７】ここで、上式（１）において、「ｋ」は排
気系制御器１５の離散時間的な制御サイクルの番数を表
す整数である（以下、同様）。また、「d1」は等価排気
系１８が有する無駄時間、すなわち、各制御サイクルに
おける合成空燃比KACT/Tもしくは合成偏差空燃比kact/t
の値がＯ2センサ１２の出力VO2/OUTもしくは偏差出力VO
2に反映されるようになるまでに要する無駄時間を排気
系制御器１５の制御サイクル数で表したものである。こ
の無駄時間d1の値は、後述するようにあらかじめ定めた
所定値（固定値）に設定されるものである。
【０１３８】また、式（１）の右辺第１項及び第２項は
それぞれ等価排気系１８の応答遅れ要素を表す自己回帰
項である。そして、「a1」、「a2」はそれぞれ１次目の
自己回帰項のゲイン係数、2次目の自己回帰項のゲイン
係数である。これらのゲイン係数a1，a2は別の言い方を
すれば、等価排気系１８の出力量としてのＯ2センサ１
２の偏差出力VO2に係る係数パラメータである。
【０１３９】さらに、式（１）の右辺第３項は、等価排
気系１８の無駄時間要素を表すものであり、より正確に
は、等価排気系１８の入力量としての合成偏差空燃比ka
ct/tに等価排気系１８の無駄時間d1を含めて表現したも
のである。そして、「b1」はこの要素に係るゲイン係数
であり、別の言い方をすれば、等価排気系１８の入力量
としての合成偏差空燃比kact/tに係る係数パラメータで
ある。
【０１４０】これらのゲイン係数a1，a2，b1は、等価排
気系１８のモデルの挙動を規定する上で、ある値に設定
（同定）すべきパラメータであり、本実施形態では後述
の同定器によって逐次同定されるものである。
【０１４１】このように式（１）により離散時間系で表
現した等価排気系１８のモデルは、それを言葉で表現す
れば、排気系制御器１５の各制御サイクルにおける等価
排気系１８の出力量としてのＯ2センサ１２の偏差出力V
O2(k+1)を、その制御サイクルよりも過去の制御サイク
ルにおける複数（本実施形態では二つ）の偏差出力VO2
(k)，VO2(k-1)と、等価排気系１８の無駄時間d1以前の
制御サイクルにおけるおける等価排気系１８の入力量と
しての合成偏差空燃比kact/t(k -d1)とにより表したも
のである。
【０１４２】一方、上記のような等価排気系１８の入力
量である合成空燃比KACT/Tは、本実施形態では、エンジ
ン１の各気筒群３，４で燃焼した混合気の空燃比の値
（検出値）を表す各ＬＡＦセンサ１３，１４の出力KACT
/A，KACT/Bを、以下に説明する混ざりモデル形式のフィ
ルタリング処理によって両気筒群３，４について合成し
たものとして定義している。この場合、前記等価排気系
１８のモデルにおいて合成偏差空燃比kact/t（＝KACT/T
−FLAF/BASE）を用いることから、この合成偏差空燃比k
act/tを、ＬＡＦセンサ１３の出力KACT/Aと前記基準空
燃比FLAF/BASEとの偏差kact/a（＝KACT/A−FLAF/BASE。
以下、偏差出力kact/aという）と、ＬＡＦセンサ１４の
出力KACT/Bと基準空燃比との偏差FLAF/BASEとの偏差kac
t/b（＝KACT/B−FLAF/BASE。以下、偏差出力kact/bとい
う）とを合成したものとして定義する。
【０１４３】すなわち、本実施形態では、合成偏差空燃
比kact/tは、各気筒群３，４で実際に燃焼した混合気の
空燃比の値を表す各ＬＡＦセンサ１３，１４の偏差出力
kact/a，kact/bを、次式（２）により表す混ざりモデル
形式のフィルタリング処理によって合成したものとして
定義する。
【０１４４】
【数２】
【０１４５】ここで、式（２）の右辺に現れる「dA」
は、排気系制御器１５の各制御サイクルにおける気筒群
３側のＬＡＦセンサ１３の出力KACT/AがＯ2センサ１２
の出力VO2/OUTに反映されるようになるまでに要する無
駄時間（以下、気筒群３側排気系無駄時間という）を排
気系制御器１５の制御サイクル数で表したものである。
また、「dB」は、各制御サイクルにおける気筒群４側の
ＬＡＦセンサ１４の出力KACT/BがＯ2センサ１２の出力V
O2/OUTに反映されるようになるまでに要する無駄時間
（以下、気筒群４側排気系無駄時間という）を排気系制
御器１５の制御サイクル数で表したものである。
【０１４６】これらの無駄時間dA，dBの値は、各副排気
管６，７の長さや、各副排気管６，７に備えた触媒装置
９，１０の容量、主排気管１１の触媒装置１１の容量等
に応じたものとなる。そして、本実施形態では、それら
の無駄時間dA，dBの値は、各種実験やシミュレーション
を通じてあらかじめ定めた所定値（固定値）に設定して
おく。
【０１４７】尚、式（２）の右辺の各項の係数A1，A2，
B1，B2は後述するようにあらかじめ設定されるものであ
る。
【０１４８】つまり、本実施形態では、等価排気系１８
の無駄時間d1前の合成偏差空燃比kact/t(k-d1)を、気筒
群３側のＬＡＦセンサ１３の偏差出力kact/aの前記気筒
群３側排気系無駄時間dA以前の複数（本実施形態では二
つ）の時系列データkact/a(k-dA)，kact/a(k-dA-1)と、
気筒群４側のＬＡＦセンサ１４の偏差出力kact/bの前記
気筒群４側排気系無駄時間dB以前の複数（本実施形態で
は二つ）の時系列データkact/b(k-dB)，kact/b(k-dB-1)
とを成分とする線形関数（より詳しくはそれらの時系列
データの線形結合）により定める。
【０１４９】この場合、上記各時系列データkact/a(k-d
A)，kact/a(k-dA-1)，kact/b(k-dB)，kact/b(k-dB-1)に
それぞれ係る係数A1，A2，B1，B2は、A1＋A2＋B1＋B2＝
１（好ましくはA1＋A2＝B1＋B2＝0.5）となり、また、A
1＞A2、B1＞B2となる値（例えばA1＝B1＝0.4、A2＝B2＝
0.1）にあらかじめ設定しておく。
【０１５０】このようにして合成偏差空燃比kact/tを定
めたとき、該合成偏差空燃比kact/tは、上記時系列デー
タkact/a(k-dA)，kact/a(k-dA-1)，kact/b(k-dB)，kact
/b(k-dB-1)の重み付き平均値としての意味を持つ。
【０１５１】尚、合成偏差空燃比kact/tを定めるため
に、各ＬＡＦセンサ１３，１４の偏差出力kact/a，kact
/bのさらに多くの時系列データを用いてもよい。
【０１５２】上記のように合成偏差空燃比kact/tを定め
たとき、制御サイクル毎の合成偏差空燃比kact/t(k)
は、前記式（２）の右辺の全体を等価排気系１８の無駄
時間d1分の制御サイクルだけ未来側にシフトした式によ
り与えられることとなる。
【０１５３】ここで、前記気筒群３側排気系無駄時間dA
及び気筒群４側排気系無駄時間dBについて、例えばdA≧
dBであるとし、それらの偏差（dA−dB）をdD（≧０）と
おく。このとき、前記等価排気系１８の無駄時間d1が図
面の説明図面の説明気筒群３側排気系無駄時間dA及び気
筒群４側排気系無駄時間dBのうちの短い方、すなわち、
気筒群４側排気系無駄時間dBに等しいとする（d1＝dBで
あるとする）と、前記式（２）から、次式（３）が得ら
れる。
【０１５４】
【数３】
【０１５５】従って、制御サイクル毎の合成偏差空燃比
kact/t(k)は、その制御サイクル以前に取得される各Ｌ
ＡＦセンサ１３，１４の偏差出力kact/a，kact/bの時系
列データkact/a(k-dD)，kact/a(k-dD-1)，kact/b(k)，k
act/b(k-1)から式（３）フィルタリング処理によって求
めることができることとなる。
【０１５６】そこで、本実施形態では、等価排気系１８
のモデルの無駄時間d1の値として、気筒群３側排気系無
駄時間dA及び気筒群４側排気系無駄時間dBのうちの短い
方（本実施形態ではdB）の値と等しい値を設定する（本
実施形態では例えばd1＝７）。そして、式（３）を、各
ＬＡＦセンサ１３，１４の偏差出力kact/a，kact/bから
合成偏差空燃比kact/tを定める混ざりモデル形式のフィ
ルタリング処理を表す基本の演算式として用いる。
【０１５７】尚、このように定めた合成偏差空燃比kact
/tは、各気筒群３，４から排出される排ガスを、仮にそ
れらの気筒群３，４の近傍で合流させたとした場合に、
その合流した排ガスの酸素濃度から把握される空燃比を
意味するものである。そして、各ＬＡＦセンサ１３，１
４の偏差出力kact/a，kact/bから式（３）により合成偏
差空燃比kact/tを求めたとき、その求められる値は、合
成偏差空燃比kact/tの検出値（等価排気系１８の実入力
量）に相当するものである。
【０１５８】また、上記のように合成空燃比KACT/Tや合
成偏差空燃比kact/tを定めたとき、該合成空燃比KACT/T
の目標値（等価排気系１８の入力量の目標値）である目
標合成空燃比KCMD/T、あるいは合成偏差空燃比kact/tの
目標値（＝KCMD/T−FLAF/BASE。以下、これを目標合成
偏差空燃比kcmd/tという）を制御サイクル毎に決定すれ
ば、その制御サイクル毎の目標合成空燃比KCMD/T(k)あ
るいは目標合成偏差空燃比kcmd/t(k)から、次のように
して、制御サイクル毎の各気筒群３，４に対する目標空
燃比KCMD(k)（各ＬＡＦセンサ１３，１４の出力KACT/
A，KACT/Bの目標値）を決定することができる。
【０１５９】すなわち、各気筒群３，４に対する目標空
燃比KCMDを両気筒群３，４について共通であるとし、そ
の目標空燃比KCMDと前記基準空燃比FLAF/BASEとの偏差
（＝KCMD−FLAF/BASE）をkcmdとおく（以下、この偏差k
cmdを目標偏差空燃比kcmdという）。このとき、次式
（４）のように、上記目標偏差空燃比kcmdの時系列デー
タに対して、前記式（３）の右辺と同じ形のフィルタリ
ング処理を施したものが、制御サイクル毎の目標合成偏
差空燃比kcmd/t(k)となる。
【０１６０】
【数４】
【０１６１】従って、制御サイクル毎の目標合成偏差空
燃比kcmd/t(k)の値が定まれば、上記式（４）に基づい
て、逆算的に、目標合成偏差空燃比kcmd/t(k)の値か
ら、制御サイクル毎の目標偏差空燃比kcmd(k)を決定す
ることができ、ひいては各気筒群３，４に対する目標空
燃比KCMD(k)（＝kcmd(k)＋FLAF/BASE）を決定すること
ができる。
【０１６２】具体的には、前記気筒群３側排気系無駄時
間dA及び気筒群４側排気系無駄時間dBの間の偏差dD（＝
dA1−dB1。以下、これを気筒群別排気系無駄時間差dDと
いう）が、dD＝０であるかdD＞０であるかに応じて、そ
れぞれ次式（５），（６）により制御サイクル毎の目標
偏差空燃比kcmd(k)を決定することができる。
【０１６３】
【数５】
【０１６４】
【数６】
【０１６５】つまり、制御サイクル毎の目標偏差空燃比
kcmd(k)は、その制御サイクルで決定した目標合成偏差
空燃比kcmd/t(k)と、過去の制御サイクルにおける目標
偏差空燃比kcmd(k-dD),kcmd(k-dD-1),kcmd(k-1)（式
（５）の場合）あるいはkcmd(k-1)（式（６）の場合）
とから求めることができる。
【０１６６】尚、本実施形態では、前記気筒群別排気系
無駄時間差dDは、dD＞０（例えばdD＝２）であり、この
場合には、式（５）によって、目標合成偏差空燃比kcmd
/t(k)に対応する各気筒群３，４の目標偏差空燃比kcmd
(k)を制御サイクル毎に決定することができる。
【０１６７】また、本発明の構成に対応させると、前記
目標合成偏差空燃比kcmd/tは、目標合成空燃比データに
相当するものであり、前記目標偏差空燃比kcmdは目標空
燃比データに相当するものである。
【０１６８】さらに、本実施形態では、各気筒群３，４
に対する目標空燃比KCMDを求めるに際して、前記等価排
気系１８の無駄時間d1だけでなく、前記燃料供給制御器
１６とエンジン１とからなる系（以下、この系を空燃比
操作系という）が有する無駄時間の影響をも補償するた
めに、次のように該空燃比操作系の挙動を表現するモデ
ルをあらかじめ構築しておく。
【０１６９】すなわち、上記空燃比操作系は、目標空燃
比KCMDから各ＬＡＦセンサ１３，１４の出力KACT/A，KA
CT/Bを生成する系であり、この空燃比操作系は、特に、
エンジン１の低速回転域において無駄時間を有する。ま
た、該空燃比操作系は、基本的には、エンジン１に起因
して応答遅れ特性も有する。但し、エンジン１の応答遅
れの影響は、詳細を後述する燃料供給制御器１５の制御
処理によって補償することができる。
【０１７０】このとき、制御サイクル毎の目標空燃比KC
MDがＬＡＦセンサ１３の出力KACT/Aに反映されるように
なるまでの無駄時間（以下、これを気筒群３側空燃比操
作無駄時間という）と該目標空燃比KCMDがＬＡＦセンサ
１４の出力KACT/Bに反映されるようになるまでの無駄時
間（以下、これを気筒群４側空燃比操作無駄時間とい
う）とが互いにほぼ等しいとし、その等しい値（制御サ
イクル数で表した値）をd2とおく。このようにしたと
き、前記空燃比操作系の挙動は、前記目標偏差空燃比kc
mdと、各ＬＡＦセンサ１３，１４の偏差出力kact/a，ka
ct/bとを用いて、次式（７）により表現できる。
【０１７１】
【数７】
【０１７２】そして、この式（７）を前記式（３）に適
用し、さらに前記式（４）を用いると、次式（８）が得
られる。
【０１７３】
【数８】
【０１７４】また、前記気筒群３側空燃比操作無駄時間
と気筒群４側空燃比操作無駄時間とは、各ＬＡＦセンサ
１３，１４の取付け位置などを調整することで、ほぼ等
しくなるようにする（詳しくはそれらの無駄時間の差が
排気系制御器１５の制御サイクルの１周期内に収まるよ
うにする）ことができる。
【０１７５】そこで、本実施形態では、前記気筒群３側
空燃比操作無駄時間と気筒群４側空燃比操作無駄時間と
が上記のようにほぼ等しくなるようにした上で、空燃比
操作系の挙動を表現するモデルを前記式（８）により定
めておく。
【０１７６】つまり、空燃比操作系が目標合成偏差空燃
比kcmd/tから、無駄時間d2を有して等価排気系１８の入
力量としての合成偏差空燃比kact/tを生成する系、換言
すれば、制御サイクル毎の実際の合成偏差空燃比kact/t
(k)が無駄時間d2前の目標合成偏差空燃比kcmd/t(k-d2)
に一致する系として表現しておく。
【０１７７】この場合、前記気筒群３側空燃比操作無駄
時間及び気筒群４側空燃比操作無駄時間は、エンジン１
の回転数が低くなるほど、長くなる。そこで、本実施形
態では、前記式（８）における無駄時間d2の値は、例え
ばエンジン１のアイドリング回転数における上記の空燃
比操作無駄時間の実際の値に等しいかもしくはそれより
も若干長い所定値（本実施形態では例えばd2＝３）にあ
らかじめ設定しておく。
【０１７８】前記排気系制御器１５は、基本的には上述
のように定めた等価排気系１８のモデルや、空燃比操作
系のモデル、混ざりモデル形式のフィルタリング処理等
を基礎として構築されたアルゴリズムによって、Ｏ2セ
ンサ１２の偏差出力VO2を「０」に収束させる（Ｏ2セン
サ１２の出力VO2/OUTを目標値VO2/TARGETに収束させ
る）ために要求される目標合成偏差空燃比kc md/t（等
価排気系１８に対する制御入力）を制御サイクル毎に逐
次求める。このとき、この目標合成偏差空燃比kcmd/tを
求めるに際しては、等価排気系１８の挙動特性の変化
や、該等価排気系１８の応答遅れ及び無駄時間d1、前記
空燃比操作系の無駄時間d2の影響を補償する。そして、
この求めた目標合成偏差空燃比kcmd/tから、各気筒群
３，４に対する目標偏差空燃比kcmd、さらには目標空燃
比KCMDを制御サイクル毎に逐次求め、その目標空燃比KC
MDを前記燃料供給制御器１６に与える。
【０１７９】このような処理を行なうために、排気系制
御器１５は、図４に示すような機能的構成を具備してい
る。
【０１８０】すなわち、排気系制御器１５は、各ＬＡＦ
センサ１３，１４の出力KACT/A，KACT/Bからそれぞれ前
記基準空燃比FLAF/BASEを減算することで前記偏差出力k
act/a，kact/bを逐次求める減算処理器１９，２０と、
その偏差出力kact/a，kact/bに対して前記式（３）のフ
ィルタリング処理を施すことで、合成偏差空燃比kact/t
を逐次求める第１フィルタ２１（第１フィルタ手段）
と、前記Ｏ2センサ１２の出力VO2/OUTから前記目標値VO
2/T ARGETを減算することで前記偏差出力VO2を逐次求め
る減算処理器２２とを具備する。
【０１８１】また、排気系制御器１５は、前記等価排気
系１８のモデル（式（１））の設定すべきパラメータで
ある前記ゲイン係数a1，a2，b1の同定値a1ハット，a2ハ
ット，b1ハット（以下、同定ゲイン係数a1ハット，a2ハ
ット，b1ハットという）を逐次求める同定器２３（同定
手段）を具備する。
【０１８２】また、排気系制御器１５は、前記等価排気
系１８の無駄時間d1と空燃比操作系の無駄時間d2と合わ
せた合計無駄時間ｄ（＝d1+d2）後のＯ2センサ１２の出
力の推定値を表すデータとして、該合計無駄時間ｄ後の
Ｏ2センサ１２の偏差出力VO2の推定値VO2バー（以下、
推定偏差出力VO2バーという）を逐次求める推定器２４
（推定手段）を具備する。
【０１８３】さらに排気系制御器１５は、フィードバッ
ク制御の一手法である適応スライディングモード制御の
アルゴリズムにより、Ｏ2センサ１２の出力VO2/OUTを目
標値VO2/TARGETに収束させるために要求される前記目標
合成偏差空燃比kcmd/tを逐次求めるスライディングモー
ド制御器２５（目標合成空燃比データ生成手段）を具備
する。
【０１８４】また、排気系制御器１５は、スライディン
グモード制御器２５が求めた目標合成偏差空燃比kcmd/t
に対して前記式（５）の演算処理（変換処理）を行なう
ことで、各気筒群３，４に対する目標偏差空燃比kcmdを
逐次求める目標偏差空燃比算出器２６（目標空燃比デー
タ生成手段）と、その目標偏差空燃比kcmdに前記基準空
燃比FLAF/BASEを加算することで各気筒群３，４に対す
る目標空燃比KCMDを逐次求める加算処理器２７とを具備
する。
【０１８５】さらに、本実施形態では、燃料供給制御器
１６は、後述するように、エンジン１の運転状態等によ
っては、排気系制御器１５が求めた目標空燃比KCMDを使
用せずに、それとは別に定めた目標空燃比を使用して各
気筒群３，４で実際に燃焼させる混合気の空燃比を操作
することがある（以下、この別の目標空燃比を含めて燃
料供給制御器１６が各気筒群３，４の空燃比を操作する
ために実際に使用する目標空燃比を実使用目標空燃比RK
CMDという）。そして、詳細は後述するが、この実使用
目標空燃比RKCMDを前記推定器２４の演算処理に反映さ
せるために、次のような機能的構成も具備している。
【０１８６】すなわち、排気系制御器１５は、燃料供給
制御器１６から与えられる実使用目標空燃比RKCMDから
前記基準空燃比FLAF/BASEを減算することで、燃料供給
制御器１６が実際に使用している目標偏差空燃比に相当
する実使用目標偏差空燃比rkcmd（＝RKCMD−FLAF/BAS
E）を逐次求める減算処理器２８と、この実使用目標偏
差空燃比rkcmdに対して、前記式（３）あるいは式
（４）の右辺と同じ形のフィルタリング処理を施すこと
で、燃料供給制御器１６が実際に使用している実使用目
標偏差空燃比rkcmdの基礎となる目標合成偏差空燃比と
しての実使用目標合成偏差空燃比rkcmd/ t（実使用目標
合成空燃比データ）を逐次生成する第２フィルタ２９
（第２フィルタ手段）とを具備する。
【０１８７】この場合、この第２フィルタ２９のフィル
タリング処理は、具体的には、次式（９）により与えら
れ、この式（９）により、排気系制御器１５の制御サイ
クル毎に、前記実使用目標合成偏差空燃比rkcmd/t(k)が
求められる。
【０１８８】
【数９】
【０１８９】つまり、制御サイクル毎の実使用目標合成
偏差空燃比rkcmd/t(k)は、その制御サイクル以前に、燃
料供給制御器１６が使用しており、あるいは使用した実
使用目標空燃比RKCMDに相当する実使用目標偏差空燃比r
kcmdの時系列データrkcmd(k)，rkcmd(k-1)，rkcmd(k-d
D)，rkcmd(k-dD-1)から式（９）のフィルタリング処理
によって算出される。
【０１９０】尚、排気系制御器１５の各制御サイクルに
おいて燃料供給制御器１６が実際に使用している実使用
目標空燃比RKCMD(k)は、通常的には、前回の制御サイク
ルで排気系制御器１５が最終的に求めた目標空燃比KCMD
(k-1)に等しい。つまり、通常的には、rkcmd(k)＝kcmd
(k-1)である。従って、前記第２フィルタ２９が制御サ
イクル毎に求める実使用目標合成偏差空燃比rkcmd/t(k)
は、スライディングモード制御器２５が後述する如く求
める目標合成偏差空燃比kcmd/tの前回値kcmd/t(k-1)に
対応するものである（通常的には、rkcmd/t(k)＝kcmd/t
(k-1)）。
【０１９１】前記同定器２３、推定器２４及びスライデ
ィングモード制御器２５による処理のアルゴリズムは以
下のように構築されている。
【０１９２】まず、同定器２３は、前記等価排気系１８
のモデルのモデル化誤差を極力小さくするように前記同
定ゲイン係数a1ハット，a2ハット，b1ハットをリアルタ
イムで逐次更新しつつ算出するものであり、その同定処
理を次のように行う。
【０１９３】すなわち、同定器２３は、排気系制御器１
５の制御サイクル毎に、まず、前回の制御サイクルで決
定した同定ゲイン係数a1(k-1)ハット，a2(k-1)ハット，
b1(k-1)ハットの値（同定ゲイン係数の現在値）と、前
記減算処理器２２が算出したＯ2センサ１２の偏差出力V
O2の過去値のデータ（詳しくは１制御サイクル前の偏差
出力VO2(k-1)と２制御サイクル前の偏差出力VO2(k-2)）
と、前記第１フィルタ２１が算出した合成偏差空燃比ka
ct/ tの過去値のデータ（詳しくは(d1+1)制御サイクル
前の偏差出力kact/t(k-d1-1)）とを用いて、次式（１
０）により等価排気系１８のモデル上での現在の制御サ
イクルにおけるＯ2センサ１２の偏差出力VO2(k)（以
下、同定偏差出力VO2(k)ハットという）の値を求める。
【０１９４】
【数１０】
【０１９５】この式（１０）は、等価排気系１８のモデ
ルを表す前記式（１）を１制御サイクル分、過去側にシ
フトし、ゲイン係数a1，a2，b1を同定ゲイン係数a1(k-
1)ハット，a2(k-1)ハット，b1(k-1)ハットで置き換えた
ものである。
【０１９６】尚、式（１０）の第３項で用いる等価排気
系１８の無駄時間d1の値は、前述の如く設定した値（一
定値。これは本実施形態では、前記気筒群４側排気系無
駄時間dBの設定値である）を用いる。また、式（１０）
中の「Θ」，「ξ」は、同式（１０）の但し書きで定義
したベクトルである。そして、式（１０）やその但し書
き中で用いている「Ｔ」は転置を意味する（以下、同
様）。
【０１９７】さらに同定器２３は、上記同定偏差出力VO
2(k)ハットと今現在のＯ2センサ１２の実際の偏差出力V
O2(k)との偏差ID/E(k)を、等価排気系１８のモデルのモ
デル化誤差を表すものとして次式（１１）により求める
（以下、この偏差ID/Eを同定誤差ID/Eという）。
【０１９８】
【数１１】
【０１９９】同定器２３は、上記同定誤差ID/E（より正
確には同定誤差ID/Eの絶対値）を最小化するようなアル
ゴリズムにより、新たな同定ゲイン係数a1(k)ハット，a
2(k)ハット，b1(k)ハット、換言すれば、これらの同定
ゲイン係数を成分とする新たな前記ベクトルΘ(k)（以
下、このベクトルを同定ゲイン係数ベクトルΘという）
を求めるものであり、その算出を、次式（１２）により
行う。
【０２００】
【数１２】
【０２０１】すなわち、同定器２３は、前回の制御サイ
クルで決定した同定ゲイン係数a1(k-1)ハット，a2(k-1)
ハット，b1(k-1)ハットを、同定誤差ID/E(k)に比例させ
た量だけ変化させることで新たな同定ゲイン係数ar1(k)
ハット，ar2(k)ハット，br1(k)ハットを求める。
【０２０２】ここで、式（１２）中の「Ｋp(k)」は制御
サイクル毎に次式（１３）により決定される三次のベク
トルで、各同定ゲイン係数a1ハット，a2ハット，b1ハッ
トの同定誤差ID/Eに応じた変化度合い（ゲイン）を規定
するものである。
【０２０３】
【数１３】
【０２０４】また、上式（１３）中の「Ｐ(k)」は制御
サイクル毎に次式（１４）の漸化式により更新される三
次の正方行列である。
【０２０５】
【数１４】
【０２０６】尚、式（１４）中の行列Ｐ(k)の初期値Ｐ
(0)は、その各対角成分を正の数とした対角行列であ
る。また、式（１４）中の「λ1」、「λ2」は０＜λ1
≦１及び０≦λ2＜２の条件を満たすように設定され
る。
【０２０７】この場合、上記λ1，λ2の設定の仕方によ
って、最小２乗法、重み付き最小２乗法、固定ゲイン
法、漸減ゲイン法、固定トレース法等、各種の具体的な
アルゴリズムが構成される。本実施形態では、例えば最
小２乗法（この場合、λ1＝λ2＝１）を採用している。
【０２０８】本実施形態における同定器２３は基本的に
は前述のようなアルゴリズム（詳しくは逐次型最小二乗
法の演算処理）によって、前記同定誤差ID/Eを最小化す
るように前記同定ゲイン係数a1ハット，a2ハット，b1ハ
ットを制御サイクル毎に逐次更新しつつ求める。このよ
うな処理によって、実際の等価排気系１８の挙動に適合
した同定ゲイン係数a1ハット，a2ハット，b1ハットがリ
アルタイムで逐次求められる。
【０２０９】以上説明したアルゴリズムが同定器２３に
よる基本的な処理のアルゴリズムである。
【０２１０】次に、前記推定器２４は、後に詳細を説明
するスライディングモード制御器２５による目標合成偏
差空燃比kcmd/tの算出処理に際しての等価排気系１８の
無駄時間d1（本実施形態ではd1＝７）の影響と、前記空
燃比操作系（エンジン１及び燃料供給制御器１６からな
る系）の無駄時間d2（本実施形態ではd2＝３）の影響と
を補償するために、それらの無駄時間d1，d2を合わせた
合計無駄時間ｄ（＝d1＋d2）後のＯ2センサ１２の偏差
出力VO2の推定値である前記推定偏差出力VO2バーを制御
サイクル毎に逐次求めるものである。
【０２１１】このようなＯ2センサ１２の推定偏差出力V
O2バーを求めるアルゴリズムは前記式（１）により表現
した等価排気系１８のモデルと、前記式（８）により表
現した空燃比操作系のモデルとに基づいて次のように構
築されている。
【０２１２】まず、式（８）を式（１）に適用すると、
次式（１５）が得られる。
【０２１３】
【数１５】
【０２１４】この式（１５）は、前記空燃比操作系が無
駄時間要素のみからなる系として、該空燃比操作系と等
価排気系とを合わせた系の挙動を離散時間系で表現した
ものである。
【０２１５】そして、この式（１５）を用いることで、
各制御サイクルにおける前記合計無駄時間ｄ後のＯ2セ
ンサ１２の偏差出力VO2(k+d)の推定値である推定偏差出
力VO2(k+d)バーは、Ｏ2センサ１２の偏差出力VO2の時系
列データVO2(k)，VO2(k-1)と、前記目標合成偏差空燃比
kcmd/tの過去値の時系列データkcmd/t(k-j)（ｊ＝1,2,
…,d)とを用いて次式（１６）により表される。
【０２１６】
【数１６】
【０２１７】ここで、式（１６）において、「α1」，
「α2」は、それぞれ同式（１６）の但し書きで定義し
た行列Ａのべき乗Ａd(ｄ：合計無駄時間）の第１行第１
列成分、第１行第２列成分である。また、「βj」（ｊ
＝1,2,…,d)は、それぞれ、行列Ａのべき乗Ａj-1（ｊ＝
1,2,…,d)と同式（１６）の但し書きで定義したベクト
ルＢとの積Ａj-1・Ｂの第１行成分である。
【０２１８】さらに、式（１６）の目標合成偏差空燃比
kcmd/tの過去値の時系列データのうちの、空燃比操作系
の無駄時間d2以前の時系列データkcmd/t(k-d2)，kcmd/t
(k-d2-1)，…，kcmd/t(k-d)は、前記式（８）（空燃比
操作系のモデル）に基づいて、それぞれ、前記第１フィ
ルタ２１が算出する合成偏差空燃比kact/tの現在の制御
サイクル以前のデータkact/t(k)，kact/t(k-1)，…，ka
ct/t(k-d+d2)に置き換えることができる。そして、この
置き換えを行なうことで、次式（１７）が得られる。
【０２１９】
【数１７】
【０２２０】ここで、式（１７）の目標合成偏差空燃比
kcmd/tの過去値の時系列データkcmd/t(k-1)，…，kcmd/
t(k-d2+1)は、基本的には、燃料供給制御器１６がエン
ジン１の各気筒群３，４の空燃比を操作するために使用
した目標空燃比KCMDに相当するものであるが、該燃料供
給制御器１６は後述するように、排気系制御器１５が求
める目標空燃比KCMD以外の別の目標空燃比を各気筒群
３，４の操作のために使用することがある。そして、こ
のような場合には、排気系制御器１５が後述するスライ
ディングモード制御器２５により求める目標合成偏差空
燃比kcmd/tがエンジン１の各気筒群３，４における実際
の空燃比の操作には反映されないこととなる。
【０２２１】また、前述したように、前記第２フィルタ
２９が制御サイクル毎に逐次求める前記実使用目標合成
偏差空燃比rkcmd/t(k)は、前回の制御サイクルにおい
て、スライディングモード制御器２５が後述の如く求め
た目標合成偏差空燃比kcmd/t(k-1)に対応するものであ
る（通常的には、rkcmd/t(k)＝kcmd/t(k-1)）。
【０２２２】そこで、本実施形態では、式（１７）の目
標合成偏差空燃比kcmd/tの過去値の時系列データkcmd/t
(k-1)，…，kcmd/t(k-d2+1)の代わりに、前記第２フィ
ルタ２９が逐次求める前記実使用目標合成偏差空燃比rk
cmd/tの時系列データrkcmd/t(k)，…，rkcmd/t(k-d2+2)
を用いることとする。このようにすると、式（１７）は
次式（１８）に書き換えられる。
【０２２３】
【数１８】
【０２２４】この式（１８）が本実施形態において、推
定器２４が前記推定偏差出力VO2(k+d)バーを制御サイク
ル毎に算出するための式である。つまり、本実施形態で
は、推定器２４は、制御サイクル毎に、Ｏ2センサ１２
の偏差出力VO2の時系列データVO2(k)，VO2(k-1)と、燃
料供給制御器１６が実際に使用した目標空燃比に相当す
るものとして前記第２フィルタ２９が求める前記実使用
目標合成偏差空燃比rkcmdの現在値及び過去値の時系列
データrkcmd(k-j+1)（ｊ＝1,…，d2-1）と、前記合成空
燃比KACT/Tの検出値に相当するものとして第１フィルタ
２１が求める合成偏差空燃比kact/tの現在値及び過去値
の時系列データkact/t(k+d2-i)（ｉ＝d2，…，ｄ）とを
用いて式（１８）の演算を行うことによって、Ｏ2セン
サ１２の推定偏差出力VO2(k+d)バーを求める。
【０２２５】この場合、式（１８）の演算に必要な係数
値α1，α2及びβ(j)（ｊ＝1,2,…,ｄ）は、基本的に
は、前記同定器２３によって求められた同定ゲイン係数
a1ハット，a2ハット，b1ハットの最新値（現在の制御サ
イクルで求めた値）から、式（１６）の但し書きの定義
に従って算出する。また、式（１８）の演算に必要な等
価排気系の無駄時間d1や、空燃比操作系の無駄時間d2は
前述の如く設定した値を用いる。
【０２２６】以上説明した処理が、推定器２４が実行す
る基本的アルゴリズムである。
【０２２７】次に、前記スライディングモード制御器２
５を説明する。
【０２２８】スライディングモード制御器２５は、通常
的なスライディングモード制御に外乱等の影響を極力排
除するための適応則（適応アルゴリズム）を加味した適
応スライディングモード制御のアルゴリズムによって、
Ｏ2センサ１２の出力VO2/OUTをその目標値VO2/TAR GET
に収束させる（Ｏ2センサ１２の偏差出力VO2を「０」に
収束させる）ために要求される目標合成偏差空燃比kcmd
/t（等価排気系１８に与えるべき制御入力）を制御サイ
クル毎に逐次求めるものである。そして、その処理のた
めのアルゴリズムは以下に説明するように構築されてい
る。
【０２２９】まず、スライディングモード制御器２５が
実行する適応スライディングモード制御のアルゴリズム
に必要な切換関数と、この切換関数により定義される超
平面（これはすべり面とも言われる）とについて説明す
る。
【０２３０】スライディングモード制御器２５によるス
ライディングモード制御の基本的な考え方としては、制
御すべき状態量（制御量）を、例えばＯ2センサ１２の
偏差出力VO2の複数の時系列データとし、スライディン
グモード制御用の切換関数σを次式（１９）により定義
する。
【０２３１】
【数１９】
【０２３２】すなわち、該切換関数σは、Ｏ2センサ１
２の偏差出力VO2の現在以前の複数（本実施形態では二
つ）の時系列データVO2(k)，VO2(k-1)（詳しくは、現在
の制御サイクルと前回の制御サイクルとにおける偏差出
力VO2(k)，VO2(k-1)）を成分とする線形関数（時系列デ
ータVO2(k)，VO2 (k-1)の線形結合）により定義する。
尚、偏差出力VO2(k)，VO2(k-1)を成分とするベクトルと
して式（１９）中で定義したベクトルＸを以下、状態量
Ｘという。
【０２３３】この場合、切換関数σの成分VO2(k)，VO2
(k-1)に係る係数s1，s2は、次式（２０）の条件を満た
すような値にあらかじめ設定しておく。この条件は、切
換関数σの値が「０」となる状態で、偏差出力VO2が安
定に「０」に収束するために係数s1，s2が満たすべき条
件である。
【０２３４】
【数２０】
【０２３５】尚、本実施形態では、簡略化のために係数
s1をs1＝１とし（この場合、s2／s1＝s2である）、−１
＜s2＜１の条件を満たすように係数s2の値（一定値）を
設定している。
【０２３６】このような切換関数σに対して、スライデ
ィングモード制御用の超平面はσ＝０なる式によって定
義されるものである。この場合、前記状態量Ｘは二次系
であるので超平面σ＝０は図５に示すように直線とな
り、このとき、該超平面σ＝０は切換線とも言われる。
【０２３７】尚、本実施形態では、切換関数の成分とし
て、実際には前記推定器２４により求められる前記推定
偏差出力VO2バーの時系列データを用いるのであるが、
これについては後述する。
【０２３８】スライディングモード制御器２５が用いる
適応スライディングモード制御は、状態量Ｘ＝（VO2
(k)，VO2(k-1)）を上記の如く設定した超平面σ＝０に
収束させる（切換関数σの値を「０」に収束させる）た
めの制御則である到達則と、その超平面σ＝０への収束
に際して外乱等の影響を補償するための制御則である適
応則（適応アルゴリズム）とにより該状態量Ｘを超平面
σ＝０に収束させる（図５のモード１）。そして、該状
態量Ｘを所謂、等価制御入力によって超平面σ＝０に拘
束しつつ（切換関数σの値を「０」に保持する）、該状
態量Ｘを超平面σ＝０上の平衡点であるVO2(k)＝VO2(k-
1)＝０となる点、すなわち、Ｏ2センサ１２の出力VO2/O
UTの時系列データVO2/OUT(k)，VO2/OUT(k-1)が目標値VO
2/TARGETに一致するような点に収束させる（図５のモー
ド２）。
【０２３９】尚、通常的なスライディングモード制御で
は、前記モード１において適応則が省略され、到達則の
みによって、状態量Ｘを超平面σ＝０に収束させる。
【０２４０】上記のように状態量Ｘを超平面σ＝０の平
衡点に収束させるためにスライディングモード制御器２
５が生成する目標合成偏差空燃比kcmd/tは、状態量Ｘを
超平面σ＝０上に拘束するための制御則に従って前記等
価排気系１８に与えるべき入力成分である等価制御入力
ｕeqと、前記到達則に従って等価排気系１８に与えるべ
き入力成分ｕrch（以下、到達則入力ｕrchという）と、
前記適応則に従って等価排気系１８に与えるべき入力成
分ｕadp（以下、適応則入力ｕadpという）との総和によ
り与えられる（次式（２１））。
【０２４１】
【数２１】
【０２４２】これらの等価制御入力ｕeq、到達則入力ｕ
rch及び適応則入力ｕadpは、本実施形態では、前記式
（１）により表した等価排気系１８のモデルと、前記式
（８）により表した空燃比操作系のモデルとを複合させ
た前記式（１５）に基づいて次のように決定する。
【０２４３】まず、前記状態量Ｘを超平面σ＝０に拘束
する（切換関数σの値を「０」に保持する）ために等価
排気系１８に与えるべき入力成分である前記等価制御入
力ｕeqは、σ(k+1)＝σ(k)＝０なる条件を満たす目標合
成偏差空燃比kcmd/tである。そして、このような条件を
満たす等価制御入力ｕeqは、式（１５）と式（１９）と
を用いて次式（２２）により与えられる。
【０２４４】
【数２２】
【０２４５】この式（２２）が、各制御サイクルにおけ
る等価制御入力ｕeq(k)を求めるための基本式である。
【０２４６】また、前記到達則入力ｕrchは、本実施形
態では、基本的には次式（２３）により決定するものと
する。
【０２４７】
【数２３】
【０２４８】すなわち、各制御サイクルにおける到達則
入力ｕrch(k)は、前記合計無駄時間ｄを考慮し、その合
計無駄時間ｄ後の切換関数σ(k+d)の値に比例させるよ
うに決定する。
【０２４９】この場合、式（２３）中の係数Ｆ（これは
到達則のゲインを規定する）は、次式（２４）の条件を
満たすように設定する。
【０２５０】
【数２４】
【０２５１】尚、式（２４）に示した係数Ｆの好ましい
条件は、切換関数σの値が「０」に対して振動的な変化
（所謂チャタリング）を生じるのを抑制する上で好適な
条件である。
【０２５２】また、前記適応則入力ｕadpは、本実施形
態では、基本的には次式（２５）により決定するものと
する。ここで式（２５）中のΔＴは排気系制御器１５の
制御サイクルの周期（一定値）である。
【０２５３】
【数２５】
【０２５４】すなわち、各制御サイクルにおける適応則
入力ｕadp(k)は、前記合計無駄時間ｄを考慮し、該合計
無駄時間ｄ後までにおける切換関数σの値と制御サイク
ルの周期ΔＴとの積の制御サイクル毎の積算値（これは
切換関数σの値の積分値に相当する）に比例させるよう
に決定する。
【０２５５】この場合、式（２５）中の係数Ｇ（これは
適応則のゲインを規定する）は、次式（２６）の条件を
満たすように設定する。
【０２５６】
【数２６】
【０２５７】尚、前記式（２４）、（２６）の設定条件
のより具体的な導出の仕方については、本願出願人が既
に特開平１１−９３７４１号公報等にて詳細に説明して
いるので、ここでは詳細な説明を省略する。
【０２５８】前記等価排気系１８に与えるべき制御入力
としてスライディングモード制御器２５が生成する目標
合成偏差空燃比kcmd/tは、基本的には前記式（２２）、
（２３）、（２５）により決定される等価制御入力ｕe
q、到達則入力ｕrch及び適応則入力ｕadpの総和（ｕeq
＋ｕrch＋ｕadp）として決定すればよい。しかるに、前
記式（２２）、（２３）、（２５）で使用するＯ2セン
サ１２の偏差出力VO2(k+d)，VO2(k+d-1)や、切換関数σ
の値σ(k+d)等は未来値であるので直接的には得られな
い。
【０２５９】そこで、スライディングモード制御器２５
は、前記式（２２）の演算に必要な偏差出力VO2(k+d)，
VO2(k+d-1)の代わりに、それらの推定値（予測値）とし
て前記推定器２４が前述の如く求める推定偏差出力VO2
(k+d)バー，VO2(k+d-1)バーを用い、次式（２７）によ
り制御サイクル毎の等価制御入力ｕeq(k)を算出する。
【０２６０】
【数２７】
【０２６１】また、本実施形態では、実際には、推定器
２４により前述の如く逐次求められた推定偏差出力VO2
バーの時系列データを制御すべき状態量とし、前記式
（１９）により定義した切換関数σに代えて、次式（２
８）により切換関数σバーを定義する（この切換関数σ
バーは、前記式（１９）の偏差出力VO2の時系列データ
を推定偏差出力VO2バーの時系列データで置き換えたも
のである）。
【０２６２】
【数２８】
【０２６３】そして、スライディングモード制御器２５
は、前記式（２３）により前記到達則入力ｕrchを決定
するための切換関数σの値の代わりに、前記式（２８）
により表される切換関数σバーの値を用いて次式（２
９）により制御サイクル毎の到達則入力ｕrch(k)を算出
する。
【０２６４】
【数２９】
【０２６５】同様に、スライディングモード制御器２５
は、前記式（２５）により前記適応則入力ｕadpを決定
するための切換関数σの値の代わりに、前記式（２３）
により表される切換関数σバーの値を用いて次式（３
０）により制御サイクル毎の適応則入力ｕadp(k)を算出
する。
【０２６６】
【数３０】
【０２６７】尚、前記式（２７），（２９），（３０）
により等価制御入力ｕeq、到達則入力ｕrch及び適応則
入力ｕadpを算出する際に必要となる前記ゲイン係数a
1，a2，b1は、基本的には前記同定器２３により求めら
れた最新の同定ゲイン係数a1(k)ハット，a2(k)ハット，
b1(k)ハットを用いる。
【０２６８】そして、スライディングモード制御器２５
は、前記式（２７），（２９），（３０）によりそれぞ
れ求められる等価制御入力ｕeq、到達則入力ｕrch及び
適応則入力ｕadpの総和を目標合成偏差空燃比kcmd/tと
して求める（前記式（２１）を参照）。尚、この場合に
おいて、前記式（２７），（２９），（３０）中で用い
る前記係数s1,s2,Ｆ,Ｇの設定条件は前述の通りであ
る。
【０２６９】このようにしてスライディングモード制御
器２５が求める目標合成偏差空燃比kcmd/tは、Ｏ2セン
サ１２の推定偏差出力VO2バーを「０」に収束させ、そ
の結果としてＯ2センサ１２の出力VO2/OUTを目標値VO2/
TARGETに収束させる上で、等価排気系１８に与えるべき
制御入力である。
【０２７０】以上説明した処理が、スライディングモー
ド制御器２５により目標合成偏差空燃比kcmd/tを制御サ
イクル毎に生成するための基本的なアルゴリズムであ
る。
【０２７１】次に、前記燃料供給制御器１６を説明す
る。
【０２７２】燃料供給制御器１６は、図６に示すよう
に、その機能的構成として、エンジン１の基本燃料噴射
量Ｔimを求める基本燃料噴射量算出部３０と、基本燃料
噴射量Ｔimを補正するための第１補正係数KTOTAL及び第
２補正係数KCMDMをそれぞれ求める第１補正係数算出部
３１及び第２補正係数算出部３２とを具備する。
【０２７３】前記基本燃料噴射量算出部３０は、エンジ
ン１の回転数NEと吸気圧P Bとから、それらに応じたエ
ンジン１の基準の燃料噴射量（燃料供給量）をあらかじ
め設定されたマップを用いて求め、その基準の燃料噴射
量をエンジン１の図示しないスロットル弁の有効開口面
積に応じて補正することで基本燃料噴射量Ｔimを算出す
るものである。
【０２７４】また、第１補正係数算出部３１が求める第
１補正係数KTOTALは、エンジン１の排気還流率（エンジ
ン１の吸入空気中に含まれる排ガスの割合）や、エンジ
ン１の図示しないキャニスタのパージ時にエンジン１に
供給される燃料のパージ量、エンジン１の冷却水温、吸
気温等を考慮して前記基本燃料噴射量Ｔimを補正するた
めのものである。
【０２７５】また、第２補正係数算出部３２が求める第
２補正係数KCMDMは、前記排気系制御器１５が生成した
目標空燃比KCMDに対応してエンジン１へ流入する燃料の
冷却効果による吸入空気の充填効率を考慮して基本燃料
噴射量Ｔimを補正するためのものである。
【０２７６】これらの第１補正係数KTOTAL及び第２補正
係数KCMDMによる基本燃料噴射量Ｔimの補正は、第１補
正係数KTOTAL及び第２補正係数KCMDMを基本燃料噴射量
Ｔimに乗算することで行われ、この補正によりエンジン
１の要求燃料噴射量Ｔcylが得られる。
【０２７７】尚、前記基本燃料噴射量Ｔimや、第１補正
係数KTOTAL、第２補正係数KCMDMはエンジン１の両気筒
群３，４について共通である。また、前記基本燃料噴射
量Ｔimや、第１補正係数KTOTAL、第２補正係数KCMDMの
より具体的な算出手法は、特開平５−７９３７４号公報
等に本願出願人が開示しているので、ここでは詳細な説
明を省略する。
【０２７８】燃料供給制御器１６は、上記の機能的構成
の他、さらに、排気系制御器１６が逐次生成する目標空
燃比KCMDに気筒群３側のＬＡＦセンサ１３の出力KACT/A
（気筒群３側の空燃比の検出値）を収束させるように、
フィードバック制御により気筒群３に対する燃料噴射量
を調整するフィードバック制御部３３（フィードバック
制御手段）と、上記目標空燃比KCMDに気筒群４側のＬＡ
Ｆセンサ１４の出力KACT/B（気筒群４側の空燃比の検出
値）を収束させるように、フィードバック制御により気
筒群４に対する燃料噴射量を調整するフィードバック制
御部３４とをそれぞれ独立的に具備している。
【０２７９】これらのフィードバック制御部３３，３４
の制御処理は同一であるので、ここでは、例えば気筒群
４側のフィードバック制御部３４についてさらに説明す
る。
【０２８０】フィードバック制御部３４は、本実施形態
では、気筒群４の全体的な空燃比を制御する大局的フィ
ードバック制御部３５と、気筒群４に属する各気筒毎の
空燃比を制御する局所的フィードバック制御部３６とに
分別される。
【０２８１】前記大局的フィードバック制御部３５は、
ＬＡＦセンサ１４の出力KACT/Bを前記目標空燃比KCMDに
収束させるように前記要求燃料噴射量Ｔcylを補正する
（要求燃料噴射量Ｔcylに乗算する）フィードバック補
正係数KFBを逐次求めるものである。
【０２８２】この大局的フィードバック制御部３５は、
ＬＡＦセンサ１４の出力KACT/Bと目標空燃比KCMDとの偏
差に応じて周知のＰＩＤ制御を用いて前記フィードバッ
ク補正係数KFBとしてのフィードバック操作量KLAFを生
成するＰＩＤ制御器３７と、ＬＡＦセンサ１４の出力KA
CT/Bと目標空燃比KCMDとからエンジン１の運転状態の変
化や特性変化等を考慮して前記フィードバック補正係数
KFBを規定するフィードバック操作量KSTRを適応的に求
める適応制御器３８（図ではＳＴＲと称している）とを
それぞれ独立的に具備している。
【０２８３】ここで、本実施形態では、前記ＰＩＤ制御
器３７が生成するフィードバック操作量KLAFは、ＬＡＦ
センサ１４の出力KACT/B（気筒群４側の空燃比の検出
値）が目標空燃比KCMDに一致している状態で「１」とな
り、該操作量KLAFをそのまま前記フィードバック補正係
数KFBとして使用できるようになっている。一方、適応
制御器３９が生成するフィードバック操作量KSTRはＬＡ
Ｆセンサ１４の出力KACTが目標空燃比KCMDに一致する状
態で「目標空燃比KCMD」となるものである。このため、
該フィードバック操作量KSTRを除算処理部３９で目標空
燃比KCMDにより除算してなるフィードバック操作量kstr
（＝KSTR／KCMD）が前記フィードバック補正係数KFBと
して使用できるようになっている。
【０２８４】そして、大局的フィードバック制御部３５
は、ＰＩＤ制御器３７により生成されるフィードバック
操作量KLAFと、適応制御器３８が生成するフィードバッ
ク操作量KSTRを目標空燃比KCMDにより除算してなるフィ
ードバック操作量kstrとを切換部４０で適宜、択一的に
選択する。さらに、その選択したいずれか一方のフィー
ドバック操作量KLAF又はkstrを前記フィードバック補正
係数KFBとして使用し、該補正係数KFBを前記要求燃料噴
射量Ｔcylに乗算することにより該要求燃料噴射量Ｔcyl
を補正する。尚、かかる大局的フィードバック制御部３
５（特に適応制御器３８）については後にさらに詳細に
説明する。
【０２８５】前記局所的フィードバック制御部３６は、
ＬＡＦセンサ１４の出力KACT/Bから気筒群４の各気筒毎
の実空燃比#nA/F(n=1,2,3)を推定するオブザーバ４１
と、このオブザーバ４１により推定された各気筒毎の実
空燃比#nA/Fから各気筒毎の空燃比のばらつきを解消す
るよう、ＰＩＤ制御を用いて各気筒毎の燃料噴射量のフ
ィードバック補正係数#nKLAFをそれぞれ求める複数（気
筒群４の気筒数個）のＰＩＤ制御器４２とを具備する。
【０２８６】ここで、オブザーバ４１は、それを簡単に
説明すると、各気筒毎の実空燃比#nA/Fの推定を次のよ
うに行うものである。すなわち、エンジン１の気筒群４
からＬＡＦセンサ１４の箇所（気筒群４の各気筒毎の排
ガスが集合する副排気管７の上流端近傍箇所）にかけて
の系を、エンジン１の各気筒毎の実空燃比#nA/FからＬ
ＡＦセンサ１４で検出される空燃比を生成する系と考
え、これを、ＬＡＦセンサ１４の検出応答遅れ（例えば
一次遅れ）や、ＬＡＦセンサ１４で検出される空燃比に
対する気筒群４の各気筒毎の空燃比の時間的寄与度を考
慮してモデル化する。そして、そのモデルの基で、ＬＡ
Ｆセンサ１４の出力KACT/Bから、逆算的に各気筒毎の実
空燃比#nA/Fを推定する。
【０２８７】尚、この種のオブザーバは、本願出願人が
例えば特開平７−８３０９４号公報にて詳細に説明して
いるので、ここでは、さらなる説明を省略する。
【０２８８】また、局所的フィードバック制御部３６の
各ＰＩＤ制御器４２は、ＬＡＦセンサ１４の出力KACT/B
を、燃料供給制御器１６における前回の制御サイクルで
各ＰＩＤ制御器４２により求められたフィードバック補
正係数#nKLAFの全気筒（気筒群４の全気筒）についての
平均値により除算してなる値を気筒群４の各気筒の空燃
比の目標値とする。そして、その目標値とオブザーバ４
１により求められた各気筒毎の実空燃比#nA/Fの推定値
との偏差が解消するように、今回の制御サイクルにおけ
る、各気筒毎のフィードバック補正係数#nKLAFを求め
る。
【０２８９】さらに、局所的フィードバック制御部３６
は、前記要求燃料噴射量Ｔcylに大局的フィードバック
制御部３５のフィードバック補正係数KFBを乗算してな
る値に、気筒群４の各気筒毎のフィードバック補正係数
#nKLAFを乗算することで、該気筒群４の各気筒の出力燃
料噴射量#nＴout(n=1,2,3)を求める。
【０２９０】このようにして求められる各気筒の出力燃
料噴射量#nＴoutは、フィードバック制御部３４が有す
る各気筒毎の付着補正部４３により吸気管の壁面付着を
考慮した補正が各気筒毎になされた後、気筒群４の各気
筒に対する燃料噴射量の指令値として、図示しない燃料
噴射装置に与えられる。そして、その付着補正がなされ
た出力燃料噴射量#nＴout（燃料噴射量の指令値）に従
って、気筒群４の各気筒への燃料噴射が行われるように
なっている。
【０２９１】尚、上記付着補正については、本願出願人
が例えば特開平８−２１２７３号公報にて詳細に説明し
ているので、ここではさらなる説明を省略する。
【０２９２】前記大局的フィードバック制御部３５、特
に前記適応制御器３８をさらに説明する。
【０２９３】前記大局的フィードバック制御部３５は、
前述のようにＬＡＦセンサ１４の出力KACT/B（気筒群４
側の空燃比の検出値）を目標空燃比KCMDに収束させるよ
うにフィードバック制御を行うものである。このとき、
このようなフィードバック制御を周知のＰＩＤ制御だけ
で行うようにすると、エンジン１の運転状態の変化や経
年的特性変化等、動的な挙動変化に対して、安定した制
御性を確保することが困難である。
【０２９４】前記適応制御器３８は、上記のようなエン
ジン１の動的な挙動変化を補償したフィードバック制御
を可能とする漸化式形式の制御器であり、Ｉ．Ｄ．ラン
ダウ等により提唱されているパラメータ調整則を用い
て、図８に示すように、複数の適応パラメータを設定す
るパラメータ調整部４５と、設定された適応パラメータ
を用いて前記フィードバック操作量KSTRを算出する操作
量算出部４６とにより構成されている。
【０２９５】ここで、パラメータ調整部４５について説
明すると、ランダウ等の調整則では、離散系の制御対象
の伝達関数Ｂ（Ｚ-1）／Ａ（Ｚ-1）の分母分子の多項式
を一般的に下記の式（３１），（３２）のようにおいた
とき、パラメータ調整部４５が設定する適応パラメータ
θハット(j)（ｊは制御サイクルの番数を示す）は、式
（３３）のようにベクトル（転置ベクトル）で表され
る。また、パラメータ調整部４５への入力ζ(j)は、式
（３４）のように表される。この場合、本実施形態で
は、大局的フィードバック制御部３５の制御対象である
エンジン１の気筒群４が一次系で３制御サイクル分の無
駄時間ｄp（エンジン１の燃焼サイクルの３サイクル分
の時間）を持つプラントと考え、式（３１）〜式（３
４）でｍ＝ｎ＝１，ｄp＝３とし、設定する適応パラメ
ータはｓ0，ｒ1，ｒ2，ｒ3，ｂ0の５個とした（図７参
照）。尚、式（３４）の上段式及び中段式におけるｕ
s，ｙsは、それぞれ、制御対象への入力（操作量）及び
制御対象の出力（制御量）を一般的に表したものである
が、本実施形態では、上記入力をフィードバック操作量
KSTR、制御対象（エンジン１の気筒群４）の出力を前記
ＬＡＦセンサ１４の出力KACT/B（空燃比の検出値）と
し、パラメータ調整部４５への入力ζ(j)を、式（３
４）の下段式により表す（図７参照）。
【０２９６】
【数３１】
【０２９７】
【数３２】
【０２９８】
【数３３】
【０２９９】
【数３４】
【０３００】ここで、前記式（３３）に示される適応パ
ラメータθハットは、適応制御器３８のゲインを決定す
るスカラ量要素ｂ0ハット-1（Ｚ-1，ｊ）、操作量を用
いて表現される制御要素ＢRハット（Ｚ-1，ｊ）、及び
制御量を用いて表現される制御要素Ｓ（Ｚ-1，ｊ）から
なり、それぞれ、次式（３５）〜（３７）により表現さ
れる（図７の操作量算出部４６のブロック図を参照）。
【０３０１】
【数３５】
【０３０２】
【数３６】
【０３０３】
【数３７】
【０３０４】パラメータ調整部４５は、これらのスカラ
量要素や制御要素の各係数を設定して、それを式（３
３）に示す適応パラメータθハットとして操作量算出部
４６に与えるもので、現在から過去に渡るフィードバッ
ク操作量KSTRの時系列データとＬＡＦセンサ１４の出力
KACT/Bとを用いて、該出力KACT/Bが前記目標空燃比KCMD
に一致するように、適応パラメータθハットを算出す
る。
【０３０５】この場合、具体的には、適応パラメータθ
ハットは、次式（３８）により算出する。
【０３０６】
【数３８】
【０３０７】同式（３８）において、Γ(j)は、適応パ
ラメータθハットの設定速度を決定するゲイン行列（こ
の行列の次数はｍ＋ｎ＋ｄp）、ｅアスタリスク(j)は、
適応パラメータθハットの推定誤差を示すもので、それ
ぞれ次式（３９），（４０）のような漸化式で表され
る。
【０３０８】
【数３９】
【０３０９】
【数４０】
【０３１０】ここで、式（４０）中の「Ｄ（Ｚ-1）」
は、収束性を調整するための、漸近安定な多項式であ
り、本実施形態ではＤ（Ｚ-1）＝１としている。
【０３１１】尚、式（３９）のλ1(j)，λ2(j)の選び方
により、漸減ゲインアルゴリズム、可変ゲインアルゴリ
ズム、固定トレースアルゴリズム、固定ゲインアルゴリ
ズム等の種々の具体的なアルゴリズムが得られる。エン
ジン１の燃料噴射あるいは空燃比等の時変プラントで
は、漸減ゲインアルゴリズム、可変ゲインアルゴリズ
ム、固定ゲインアルゴリズム、および固定トレースアル
ゴリズムのいずれもが適している。
【０３１２】前述のようにパラメータ調整部４５により
設定される適応パラメータθハット（ｓ0，ｒ1，ｒ2，
ｒ3，ｂ0）と、前記目標空燃比KCMDとを用いて、操作量
算出部４６は、次式（４１）の漸化式により、フィード
バック操作量KSTRを求める。図７の操作量算出部４６
は、同式（４１）の演算をブロック図で表したものであ
る。
【０３１３】
【数４１】
【０３１４】尚、式（４１）により求められるフィード
バック操作量KSTRは、ＬＡＦセンサ１４の出力KACT/Bが
目標空燃比KCMDに一致する状態において、「目標空燃比
KCMD」となる。このために、前述の如く、フィードバッ
ク操作量KSTRを除算処理部３９によって目標空燃比KCMD
で除算することで、前記フィードバック補正係数KFBと
して使用できるフィードバック操作量kstrを求めるよう
にしている。
【０３１５】このように構築された適応制御器３８は、
前述したことから明らかなように、制御対象であるエン
ジン１の動的な挙動変化を考慮した漸化式形式の制御器
であり、換言すれば、エンジン１の動的な挙動変化を補
償するために、漸化式形式で記述された制御器である。
そして、より詳しくは、漸化式形式の適応パラメータ調
整機構を備えた制御器と定義することができる。
【０３１６】尚、この種の漸化式形式の制御器は、所
謂、最適レギュレータを用いて構築する場合もあるが、
この場合には、一般にはパラメータ調整機構は備えられ
ておらず、エンジン１の動的な挙動変化を補償する上で
は、前述のように構成された適応制御器３８が好適であ
る。
【０３１７】以上が適応制御器３８の詳細である。
【０３１８】尚、適応制御器３８と共に、大局的フィー
ドバック制御部３５に具備したＰＩＤ制御器３７は、一
般のＰＩＤ制御と同様に、ＬＡＦセン１４の出力KACT/B
と、目標空燃比KCMDとの偏差から、比例項（Ｐ項）、積
分項（Ｉ項）及び微分項（Ｄ項）を算出し、それらの各
項の総和をフィードバック操作量KLAFとして算出する。
この場合、本実施形態では、積分項（Ｉ項）の初期値を
「１」とすることで、ＬＡＦセンサ１４の出力KACT/Bが
目標空燃比KCMDに一致する状態において、フィードバッ
ク操作量KLAFが「１」になるようにし、該フィードバッ
ク操作量KLAFをそのまま燃料噴射量を補正するための前
記フィードバック補正係数KFBとして使用することがで
きるようしている。また、比例項、積分項及び微分項の
ゲインは、エンジン１の回転数と吸気圧とから、あらか
じめ定められたマップを用いて決定される。
【０３１９】また、大局的フィードバック制御部３５の
前記切換部４０は、エンジン１の冷却水温の低温時や、
高速回転運転時、吸気圧の低圧時等、エンジン１の燃焼
が不安定なものとなりやすい場合、あるいは、目標空燃
比KC MDの変化が大きい時や、空燃比のフィードバック
制御の開始直後等、これに応じたＬＡＦセンサ１４の出
力KACT/Bが、そのＬＡＦセンサ１４の応答遅れ等によっ
て、信頼性に欠ける場合、あるいは、エンジン１のアイ
ドル運転時のようエンジン１の運転状態が極めて安定し
ていて、適応制御器３８による高ゲイン制御を必要とし
ない場合には、ＰＩＤ制御器３７により求められるフィ
ードバック操作量KLAFを燃料噴射量を補正するためのフ
ィードバック補正量数KFBとして出力する。そして、上
記のような場合以外の状態で、適応制御器３８により求
められるフィードバック操作量KSTRを目標空燃比KCMDで
除算してなるフィードバック操作量kstrを燃料噴射量を
補正するためのフィードバック補正係数KFBとして出力
する。これは、適応制御器３８が、高ゲイン制御で、Ｌ
ＡＦセンサ１４の出力KACT/Bを急速に目標空燃比KCMDに
収束させるように機能するため、上記のようにエンジン
１の燃焼が不安定となったり、ＬＡＦセンサ１４の出力
KACT/Bの信頼性に欠ける等の場合に、適応制御器３８の
フィードバック操作量KSTRを用いると、かえって空燃比
の制御が不安定なものとなる虞れがあるからである。
【０３２０】このような切換部４０の作動は、例えば特
開平８−１０５３４５号公報にて本願出願人が詳細に説
明しているので、ここでは、さらなる説明を省略する。
【０３２１】以上説明した気筒群４側のフィードバック
制御部３４の構成及びその機能は、気筒群３側のフィー
ドバック制御部３３についても同様である。すなわち、
気筒群３側のフィードバック制御部３３は、前述したフ
ィードバック制御部３４と全く同様の演算処理を、気筒
群３側のＬＡＦセンサ１３の出力KACT/Aを用いて行なう
ことで、気筒群３の各気筒の空燃比を制御する。
【０３２２】尚、上述した燃料供給制御器１６の説明で
は、便宜上、各気筒群３，４における空燃比を制御する
ために常に排気系制御器１５が生成する目標空燃比KCMD
を使用するものとした。具体的には、前記第２補正係数
算出部３２と各フィードバック制御部３３，３４の大局
的フィードバック制御部３５が、それらの処理を行なう
ために、排気系制御器１５が生成する目標空燃比KCMDを
使用するものとした。但し、燃料供給制御器１６は、各
気筒群３，４における空燃比を操作するために、後述す
るエンジン１の特定の運転状況下等（具体的には、エン
ジン１のフュエルカット中や、スロットル弁の全開時
等）では、排気系制御器１５が逐次生成する目標空燃比
KCMDとは別に定めた目標空燃比を上記第２補正係数算出
部３２及び大局的フィードバック制御部３５で使用する
場合がある。そして、この場合には、前述した制御処理
に用いる目標空燃比KCMDの値を強制的に当該別の目標空
燃比の値に設定して、各気筒群３，４における空燃比を
制御する。つまり、前記第２補正係数算出部３２と各フ
ィードバック制御部３３，３４の大局的フィードバック
制御部３５がそれらの処理で使用する目標空燃比KCMD
は、実際には、前記した実使用目標空燃比RKCMD（通常
的には、RKCMD＝KCMD）である。
【０３２３】次に、本実施形態のシステムの全体の作動
を詳細に説明する。
【０３２４】まず、図８及び図９のフローチャートを参
照して、燃料供給制御器１６による制御処理について説
明する。燃料供給制御器１６は、この処理をエンジン１
のクランク角周期（ＴＤＣ）と同期した制御サイクルで
次のように行う。
【０３２５】燃料供給制御器１６は、まず、エンジン１
の回転数NE、吸気圧PB等を検出する図示しないセンサ
や、Ｏ2センサ１２、ＬＡＦセンサ１３，１４等、各種
センサの出力を読み込む（ＳＴＥＰａ）。
【０３２６】この場合、本実施形態では、前記排気系制
御器１５の処理に必要なＯ2センサ１２の出力VO2/OUTや
各ＬＡＦセンサ１３，１４の出力KACT/A，KACT/Bは燃料
供給制御器１６を介して排気系制御器１５に与えられる
ようになっている。このため、上記の各出力VO2/OUT，K
ACT/A，KACT/Bの読み込まれたデータは、過去の制御サ
イクルで取得したものを含めて図示しないメモリに時系
列的に記憶保持される。
【０３２７】次いで、基本燃料噴射量算出部３０によっ
て、前述の如くエンジン１の回転数NE及び吸気圧PBに対
応する燃料噴射量をスロットル弁の有効開口面積に応じ
て補正してなる基本燃料噴射量Ｔimが求められる（ＳＴ
ＥＰｂ）。さらに、第１補正係数算出部３１によって、
エンジン１の冷却水温やキャニスタのパージ量等に応じ
た第１補正係数KTOTALが算出される（ＳＴＥＰｃ）。
【０３２８】次いで、燃料供給制御器１６は、前記排気
系制御器１５が求める目標空燃比KCMDをエンジン１の各
気筒群３，４における空燃比を実際に操作するために使
用するか否か（ここでは、空燃比操作のＯＮ／ＯＦＦと
いう）の判別処理を行って、この空燃比操作のＯＮ／Ｏ
ＦＦを規定するフラグf /prism/onの値を設定する（Ｓ
ＴＥＰｄ）。このフラグf/prism/onの値は、それが
「０」のとき、排気系制御器１５が求める目標空燃比KC
MDを使用しないこと（ＯＦＦ）を意味し、「１」のと
き、排気系制御器１５が生成する目標空燃比KCMDを使用
すること（ＯＮ）を意味する。
【０３２９】上記の判別処理では、図９に示すように、
Ｏ2センサ１２が活性化しているか否かの判別（ＳＴＥ
Ｐｄ−１）、並びに各ＬＡＦセンサ１３，１４が両者
共、活性化しているか否かの判別（ＳＴＥＰｄ−２）が
行われる。この判別は、Ｏ2センサ１２では、例えばそ
の出力電圧に基づいて行われる。また、各ＬＡＦセンサ
１３，１４では、それを構成するセンサ素子の抵抗値に
基づいて行われる。
【０３３０】このとき、Ｏ2センサ１２及びＬＡＦセン
サ１３，１４のいずれかが活性化していない場合には、
排気系制御器１５の処理に使用するＯ2センサ１２ある
いはＬＡＦセンサ１３，１４の出力データ（検出デー
タ）を精度よく得ることができないため、フラグf/pris
m/onの値を「０」にセットする（ＳＴＥＰｄ−１０）。
【０３３１】また、エンジン１のリーン運転中（希薄燃
焼運転）であるか否か、エンジン１の始動直後の触媒装
置３，４の早期活性化を図るためにエンジン１の点火時
期が遅角側に制御されているか否か、エンジン１のスロ
ットル弁が全開であるか否か、及びエンジン１のフュエ
ルカット中（燃料供給の停止中）であるか否かの判別が
行われる（ＳＴＥＰｄ−３〜ｄ−６）。そして、これら
のいずれかの条件が成立している場合には、排気系制御
器１５が生成する目標空燃比KCMDを使用してエンジン１
の空燃比を操作することは好ましくないか、もしくは操
作することができないので、フラグf/prism/onの値を
「０」にセットする（ＳＴＥＰｄ−１０）。
【０３３２】さらに、エンジン１の回転数NE及び吸気圧
PBがそれぞれ所定範囲内（正常な範囲内）にあるか否か
の判別が行われ（ＳＴＥＰｄ−７，ｄ−８）、いずれか
が所定範囲内にない場合には、排気系制御器１５が生成
する目標空燃比KCMDを使用してエンジン１の空燃比を操
作することは好ましくないので、フラグf/prism/onの値
を「０」にセットする（ＳＴＥＰｄ−１０）。
【０３３３】そして、ＳＴＥＰｄ−１，ｄ−２，ｄ−
７，ｄ−８の条件が満たされ、且つ、ＳＴＥＰｄ−３〜
ｄ−６の条件が成立していない場合に（このような場合
はエンジン１の通常的な運転状態である）、排気系制御
器１５が生成する目標空燃比KCMDをエンジン１の空燃比
の操作に使用すべく、フラグf/prism/onの値を「１」に
セットする（ＳＴＥＰｄ−９）。
【０３３４】図８に戻って、上記のようにフラグf/pris
m/onの値を設定した後、燃料供給制御器１６は、フラグ
f/prism/onの値を判断する。（ＳＴＥＰｅ）。そして、
このとき、f/prism/on＝１である場合には、排気系制御
器１５が生成した最新の目標空燃比KCMDを今回の制御サ
イクルにおける実使用目標空燃比RKCMDとして読み込む
（ＳＴＥＰｆ）。また、f/prism/on＝０である場合に
は、例えばエンジン１の回転数NEや吸気圧PBからあらか
じめ定めたマップ等を用いて求めた所定値を今回の制御
サイクルにおける実使用目標空燃比RKCMDとして設定す
る（ＳＴＥＰｇ）。
【０３３５】尚、上記ＳＴＥＰｅ〜ｇの処理で燃料供給
制御器１６が決定した実使用目標空燃比RKCMDの値は、
該燃料供給制御器１６において、図示しないメモリに時
系列的に記憶保持される。
【０３３６】さらに、燃料供給制御器１６は、上記ＳＴ
ＥＰｆ又はＳＴＥＰｇで決定された実使用目標空燃比RK
CMDに応じた前記第２補正係数KCMDMを第２補正係数算出
部３２により算出する（ＳＴＥＰｈ）。
【０３３７】次いで、燃料供給制御器１６は、前記フィ
ードバック制御部３３，３４によって、各気筒群３，４
毎に各別にＳＴＥＰｉ〜ＳＴＥＰｎの処理を行なう。
【０３３８】すなわち、例えば気筒群４については、前
記フィードバック制御部３４の局所的フィードバック制
御部３６において、前述の如くオブザーバ４１によりＬ
ＡＦセンサ１４の出力KACT/Bから推定した気筒群４の各
気筒毎の実空燃比#nA/Fに基づき、ＰＩＤ制御器４２に
より、各気筒毎の空燃比のばらつきを解消するためのフ
ィードバック補正係数#nKLAFを算出する（ＳＴＥＰ
ｉ）。さらに、大局的フィードバック制御部３５によ
り、フィードバック補正係数KFBを算出する（ＳＴＥＰ
ｊ）。
【０３３９】この場合、大局的フィードバック制御部３
５は、前述の如く、ＰＩＤ制御器３７により求められる
フィードバック操作量KLAFと、適応制御器３８により求
められるフィードバック操作量KSTRを実使用目標空燃比
RKCMDで除算してなるフィードバック操作量kstrとか
ら、切換部４０によってエンジン１の運転状態等に応じ
ていずれか一方のフィードバック操作量KLAF又はks tr
を選択する（通常的には適応制御器３８側のフィードバ
ック操作量kstrが選択される）。そして、それを燃料噴
射量を補正するためのフィードバック補正係数KFBとし
て決定する。
【０３４０】尚、フィードバック補正係数KFBを、ＰＩ
Ｄ制御器３７側のフィードバック操作量KLAFから適応制
御器３８側のフィードバック操作量kstrに切り換える際
には、該補正係数KFBの急変を回避するために、適応制
御器３８は、その切り換えの際の制御サイクルに限り、
補正係数KFBを前回の制御サイクルにおける補正係数KFB
（＝KLAF）に保持するように、フィードバック操作量KS
TRを求める。同様に、補正係数KFBを、適応制御器３８
側のフィードバック操作量kstrからＰＩＤ制御器３７側
のフィードバック操作量KLAFに切り換える際には、ＰＩ
Ｄ制御器３７は、自身が前回の制御サイクルで求めたフ
ィードバック操作量KLAFが、前回の制御サイクルにおけ
る補正係数KFB（＝kstr）であったものとして、今回の
フィードバック操作量KLAFを算出する。
【０３４１】次いで、フィードバック制御部３４は、前
述のように求められた基本燃料噴射量Ｔimに、第１補正
係数KTOTAL、第２補正係数KCMDM、フィードバック補正
係数KFB、及び各気筒毎のフィードバック補正係数#nKLA
Fを乗算することで、気筒群４の各気筒毎の出力燃料噴
射量#nＴoutを求める（ＳＴＥＰｋ）。そして、この各
出力燃料噴射量#nＴoutが、付着補正部４３によって、
エンジン１の吸気管の壁面への燃料の付着を考慮した補
正が施された後（ＳＴＥＰｍ）、最終的な燃料噴射量の
指令値として、エンジン１の図示しない燃料噴射装置に
出力される（ＳＴＥＰｎ）。
【０３４２】上記のようなＳＴＥＰｉ〜ＳＴＥＰｎの処
理は、気筒群３側についても、該気筒群３に対応するフ
ィードバック制御部３３によって同様に行なわれる。
【０３４３】そして、エンジン１にあっては、各気筒群
３，４の各気筒毎の出力燃料噴射量#nＴoutに従って、
各気筒への燃料噴射が行われる。
【０３４４】以上のようなエンジン１の燃料噴射の制御
がエンジン１のクランク角周期（ＴＤＣ）に同期した制
御サイクルで逐次行われ、これにより、各ＬＡＦセンサ
１３，１４の出力KACT/A，KACT/Bが、実使用目標空燃比
RKCMD（これは通常的には排気系制御器１５が生成する
目標空燃比KCMDに等しい）に収束するように、各気筒群
３，４で燃焼させる混合気の空燃比が操作される。この
場合、特に、フィードバック補正係数KFBとして、適応
制御器３８側のフィードバック操作量kstrを使用してい
る状態では、エンジン１の運転状態の変化や特性変化等
の挙動変化に対して、高い安定性を有して、各ＬＡＦセ
ンサ１３，１４の出力KACT/A，KACT/Bを迅速に実使用目
標空燃比RKCMDに収束制御することができる。また、エ
ンジン１が有する応答遅れの影響も適正に補償すること
ができる。
【０３４５】一方、前述のようなエンジン１の空燃比の
操作（燃料噴射量の制御）と並行して、前記排気系制御
器１５は、一定周期の制御サイクルで図１０のフローチ
ャートに示すメインルーチン処理を行う。
【０３４６】すなわち、図１０のフローチャートを参照
して、排気系制御器１５は、まず、自身の演算処理（前
記同定器２３、推定器２４、スライディングモード制御
器２５等の演算処理）を実行するか否かの判別処理を行
なって、その実行の可否をそれぞれ値「１」、「０」で
示すフラグf/prism/calの値を設定する（ＳＴＥＰ
１）。
【０３４７】この判別処理は、図１１のフローチャート
に示すように行なわれる。
【０３４８】すなわち、前記図８のＳＴＥＰｄの場合と
同様に、Ｏ2センサ１２及び各ＬＡＦセンサ１３，１４
が活性化しているか否かの判別が行われる（ＳＴＥＰ１
−１，１−２）。このとき、いずれかが活性化していな
い場合には、排気系制御器１５の演算処理に使用するＯ
2センサ１２及び各ＬＡＦセンサ１３，１４の検出デー
タを精度よく得ることができないため、フラグf/prism/
calの値を「０」にセットする（ＳＴＥＰ１−６）。
【０３４９】さらにこのとき、同定器２３の後述する初
期化を行うために、その初期化を行うか否かをそれぞれ
値「１」、「０」で示すフラグf/id/resetの値を「１」
にセットする（ＳＴＥＰ１−７）。
【０３５０】また、エンジン１のリーン運転中（希薄燃
焼運転）であるか否か（ＳＴＥＰ１−３）、及びエンジ
ン１の始動直後の触媒装置９〜１１の早期活性化を図る
ためにエンジン１の点火時期が遅角側に制御されている
か否か（ＳＴＥＰ１−４）の判別が行われる。これらの
いずれかの条件が成立している場合には、Ｏ2センサ１
２の出力VO2/OUTを目標値VO2/TARGETに収束させるよう
な目標空燃比KCMDを算出しても、それがエンジン１の燃
料制御に使用されることはないので、フラグf/prism/ca
lの値を「０」にセットする（ＳＴＥＰ１−６）。さら
にこのとき、同定器２３の初期化を行うために、フラグ
f/id/resetの値を「１」にセットする（ＳＴＥＰ１−
７）。
【０３５１】そして、ＳＴＥＰ１−１，１−２の条件が
満たされ、且つＳＴＥＰ１−３，１−４の条件が成立し
ていない場合には、フラグf/prism/calの値を「１」に
セットする（ＳＴＥＰ１−５）。
【０３５２】尚、このようにフラグf/prism/calの値を
設定することで、排気系制御器１５が生成する目標空燃
比KCMDを燃料供給制御器１６が使用しない状況（図９を
参照）であっても、例えばエンジン１のフュエルカット
中やスロットル弁の全開時には、フラグf/prism/calの
値が「１」に設定される。従って、エンジン１のフュエ
ルカット中や、スロットル弁の全開時には、排気系制御
器１５は、同定器２３、推定器２４、スライディングモ
ード制御器２５等の演算処理（詳しくは、Ｏ2センサ１
２の出力VO2/OUTを目標値VO2/TARGETに収束させるため
の目標合成偏差空燃比kcmd/tを求める処理）を行なうこ
ととなる。これは、このようなエンジン１の運転状況は
基本的には一時的なものであるからである。
【０３５３】図１０に戻って、上記のような判別処理を
行った後、排気系制御器１５は、さらに、同定器２３に
よる前記ゲイン係数a1,a2,b1の同定（更新）処理を実行
するか否かの判別処理を行って、その実行の可否をそれ
ぞれ値「１」、「０」で示すフラグf/id/calの値を設定
する（ＳＴＥＰ２）。
【０３５４】このＳＴＥＰ２の判別処理では、図示を省
略するが、エンジン１のスロットル弁が全開であるか否
か、及びエンジン１のフュエルカット中であるか否かの
判別が行われる。これらのいずれかの条件が成立してい
る場合には、前記ゲイン係数a1,a2,b1を適正に同定する
ことができないため、フラグf/id/calの値を「０」にセ
ットする。そして、上記のいずれの条件も成立していな
い場合には、同定器２３による前記ゲイン係数a1,a2,b1
の同定（更新）処理を実行すべくフラグf/id/calの値を
「１」にセットする。
【０３５５】次いで、排気系制御器１５は、前記減算処
理器１９，２０，２２によりそれぞれ、ＬＡＦセンサ１
３の最新の偏差出力kact/a(k)（＝KACT/A−FLAF/BASE）
とＬＡＦセンサ１４の最新の偏差出力kact/b(k)（＝KAC
T/B−FLAF/BASE）とＯ2センサ１２の最新の偏差出力VO2
(k)（＝VO2/OUT−VO2/TARGET）を算出する（ＳＴＥＰ
３）。
【０３５６】この場合、減算処理器１９，２０，２２
は、前記図８のＳＴＥＰａにおいて前記燃料供給制御器
１６が取り込んで図示しないメモリに記憶させた各ＬＡ
Ｆセンサ１３，１４の出力KACT/A，KACT/B及びＯ2セン
サ１２の出力VO2/OUTの時系列データの中から、最新の
ものを選択して前記偏差出力kact/a(k)，kact/b(k)及び
VO2(k)を算出する。
【０３５７】さらに、このＳＴＥＰ３では、前記減算処
理器２８により、燃料供給制御器１６が各気筒群３，４
の空燃比の制御のために現在使用している実使用目標空
燃比RKCMDに相当する実使用目標偏差空燃比rkcmd(k)
（＝RKCMD−FLAF/BASE）を算出する。
【０３５８】この場合、減算処理器２８は、前述のよう
に燃料供給制御器１６がその制御サイクル毎に図示しな
いメモリに記憶保持する実使用目標空燃比RKCMDの時系
列データの中から、最新のものを選択して実使用目標偏
差空燃比rkcmdを算出する。ここで、燃料供給制御器１
６が現在使用している実使用目標空燃比RKCMDは、排気
系制御器１５が前回の制御サイクルで求めた目標空燃比
KCMD(k-1)に対応するもので、通常的には、該目標空燃
比KCMD(k-1)に等しい。
【０３５９】尚、上述のようにＳＴＥＰ３で算出される
偏差出力kact/a，kact/b及びVO2、並びに実使用目標偏
差空燃比rkcmdは、排気系制御器１５において、過去に
算出したものを含めて時系列的に図示しないメモリに記
憶保持される。
【０３６０】次いで、排気系制御器１５は、前記第１フ
ィルタ２１によって、今回の制御サイクルにおける合成
偏差空燃比kact/t(k)を算出する（ＳＴＥＰ４）。
【０３６１】この場合、前述のように記憶保持されるＬ
ＡＦセンサ１３，１４の偏差出力kact/a，kact/bの時系
列データの中から、偏差出力kact/aの過去値の時系列デ
ータkact/a(k-dD)，kact/a(k-dD-1)と、偏差出力kact/b
の現在値及び過去値の時系列データkact/b(k)，kact/b
(k-1)が選択され、それらのデータの値を用いて前記式
（３）の右辺の演算を行うことで、合成偏差空燃比kact
/t(k)が算出される。
【０３６２】さらに、このＳＴＥＰ４では、前記第２フ
ィルタ２９によって、今回の制御サイクルにおける実使
用合成偏差空燃比rkcm d/t(k)が算出される。
【０３６３】この場合、前述のように記憶保持される実
使用目標偏差空燃比rkcmdの時系列データの中から、現
在値及び過去値の時系列データrkcmd(k)，rkcmd(k-1)，
rkcmd(k-dD)，rkcmd(k-dD-1)が選択され、それらのデー
タの値を用いて前記式（９）の右辺の演算を行うこと
で、実使用目標合成偏差空燃比rkcmd/t(k)が算出され
る。
【０３６４】尚、上述のようにＳＴＥＰ４で算出される
合成偏差空燃比kact/t及び実使用目標合成偏差空燃比rk
cmdは、排気系制御器１５において、過去に算出したも
のを含めて時系列的に図示しないメモリに記憶保持され
る。
【０３６５】次いで、排気系制御器１５は、前記ＳＴＥ
Ｐ１で設定したフラグf/prism/calの値を判断する（Ｓ
ＴＥＰ５）。このとき、f/prism/cal＝０である場合、
すなわち、排気系制御器１５の演算処理を行わない場合
には、今回の制御サイクルにおける目標偏差空燃比kcmd
(k)の値を強制的に所定値に設定する（ＳＴＥＰ１
４）。この場合、該所定値は、例えばあらかじめ定めた
固定値（例えば「０」）あるいは前回の制御サイクルで
決定した目標偏差空燃比kcmdの値kcmd(k-1)とする。
【０３６６】尚、このように目標偏差空燃比kcmd(k)を
所定値とした場合において、排気系制御器１５は、前記
加算処理器２７によって、その所定値の目標偏差空燃比
kcmd(k)に前記基準空燃比FLAF/BASEを加算することで、
今回の制御サイクルにおける目標空燃比KCMD(k)を決定
し（ＳＴＥＰ１３）、今回の制御サイクルの処理を終了
する。
【０３６７】一方、ＳＴＥＰ５の判断で、f/prism/cal
＝１である場合、すなわち、排気系制御器１５の演算処
理を行う場合には、排気系制御器１５は、まず、前記同
定器２３による演算処理を行う（ＳＴＥＰ６）。
【０３６８】この同定器２３による演算処理は図１２の
フローチャートに示すように行われる。
【０３６９】すなわち、同定器２３は、まず、前記ＳＴ
ＥＰ２で設定されたフラグf/id/calの値を判断する（Ｓ
ＴＥＰ６−１）。このときf/id/cal＝０であれば（エン
ジン１のスロットル弁が全開状態であるか、もしくはエ
ンジン１のフュエルカット中の場合）、前述の通り同定
器２３によるゲイン係数a1，a2，b1の同定処理を行わな
いので、直ちに図１０のメインルーチンに復帰する。
【０３７０】一方、f/id/cal＝１であれば、同定器２３
は、さらに該同定器２３の初期化に係わる前記フラグf/
id/resetの値（これは、前記ＳＴＥＰ１でその値が設定
される）を判断し（ＳＴＥＰ６−２）、f/id/reset＝１
である場合には、同定器２３の初期化を行う（ＳＴＥＰ
６−３）。この初期化では、前記同定ゲイン係数a1ハッ
ト，a2ハット，b1ハットの各値があらかじめ定めた初期
値に設定される（前記同定ゲイン係数ベクトルΘが初期
化される）。また前記式（１４）の行列Ｐ（対角行列）
の各成分があらかじめ定めた初期値に設定される。さら
に、フラグf/id/resetの値は「０」にリセットされる。
【０３７１】次いで、同定器２３は、現在の同定ゲイン
係数a1(k-1)ハット，a2(k-1)ハット，b1(k-1)ハット
（前回の制御サイクルで求められた同定ゲイン係数）を
用いて表される等価排気系１８のモデル（前記式（１
０）参照）の出力である前記同定偏差出力VO2(k)ハット
を算出する（ＳＴＥＰ６−４）。すなわち、前記ＳＴＥ
Ｐ３で制御サイクル毎に算出される偏差出力VO2の過去
値のデータVO2(k-1)，VO2(k-2)と、前記ＳＴＥＰ４で制
御サイクル毎に算出される合成偏差空燃比kact/tの過去
値のデータkact/t(k-d1-1)と、上記同定ゲイン係数a1(k
-1)ハット，a2(k-1)ハット，b1(k-1)ハットの値とを用
いて前記式（１０）により同定偏差出力VO2(k)ハットを
算出する。
【０３７２】さらに同定器２３は、新たな同定ゲイン係
数a1ハット，a2ハット，b1ハットを決定する際に使用す
る前記ベクトルＫp(k)を式（１３）により算出した後
（ＳＴＥＰ６−５）、前記同定誤差ID/E(k)（式（１
１）参照）を算出する（ＳＴＥＰ６−６）。
【０３７３】ここで、ＳＴＥＰ６−６で求める同定誤差
ID/E (k)は、基本的には、前記式（１１）の演算により
算出すればよいのであるが、本実施形態では、前記ＳＴ
ＥＰ３（図１０参照）で制御サイクル毎に算出する偏差
出力VO2と、前記ＳＴＥＰ６−４で制御サイクル毎に算
出する同定偏差出力VO2ハットとから式（１１）の演算
により得られた値（＝VO2−VO2ハット）に、さらに所定
の周波数通過特性（具体的にはローパス特性）を有する
フィルタリング処理を施すことで同定誤差ID/E(k)を求
める。
【０３７４】このようなフィルタリング処理を行うのは
次の理由による。すなわち、前記等価排気系１８の入力
量である合成空燃比KACT/Tの変化に対する、該等価排気
系１８の出力量であるＯ2センサ１２の出力VO2/OUTの変
化の周波数特性は、特に等価排気系１８の基礎となる前
記対象排気系１７に含まれる触媒装置９〜１１の影響
で、一般には低周波数側で高ゲインなものとなる。
【０３７５】このため、等価排気系１８のモデルのゲイ
ン係数a1，a2，b1等価排気系１８の実際の挙動特性に則
して適正に同定する上では、該等価排気系１８の低周波
数側の挙動を重視することが好ましい。そこで、本実施
形態では、式（１１）の演算により得られた値（＝VO2
−V O2ハット）に、ローパス特性のフィルタリング処理
を施すことで同定誤差ID/E(k)を求めるようにしてい
る。
【０３７６】尚、上記のようなフィルタリング処理は、
結果的に、偏差出力VO2及び同定偏差出力VO2ハットの両
者に同じ周波数通過特性のフィルタリングが施されてい
ればよく、例えば偏差出力VO2及び同定偏差出力VO2ハッ
トにそれぞれ各別にフィルタリングを施した後に式（１
１）の演算を行って同定誤差ID/E(k)を求めるようにし
てもよい。また、前記のフィルタリング処理は、例えば
ディジタルフィルタの一手法である移動平均処理によっ
て行われる。
【０３７７】上記のようにして同定誤差ID/E(k)を求め
た後、同定器２３は、この同定誤差ID/E(k)と、前記Ｓ
ＴＥＰ５−５で算出したＫp(k)とを用いて前記式（１
２）により新たな同定ゲイン係数ベクトルΘ(k)、すな
わち、新たな同定ゲイン係数a1(k)ハット，a2(k)ハッ
ト，b1(k)ハットを算出する（ＳＴＥＰ６−７）。
【０３７８】このようにして新たな同定ゲイン係数a1
(k)ハット，a2(k)ハット，b1(k)ハットを算出した後、
同定器２３は、同定ゲイン係数a1ハット，a2ハット，b1
ハットの値を、所定の条件を満たすように制限する処理
を行う（ＳＴＥＰ６−８）。そして、同定器２３は、次
回の制御サイクルの処理のために前記行列Ｐ(k)を前記
式（１４）により更新し（ＳＴＥＰ６−９）、図１０の
メインルーチンの処理に復帰する。
【０３７９】この場合、上記ＳＴＥＰ６−８における同
定ゲイン係数a1ハット，a2ハット，b1ハットの値を制限
する処理は、同定ゲイン係数a1ハット，a2ハットの値の
組み合わせを所定の組み合わせに制限する処理（同定ゲ
イン係数a1ハット，a2ハットを成分とする座標平面上の
所定の領域内に点（a1ハット，a2ハット）を制限する処
理）と、同定ゲイン係数b1ハットの値を所定の範囲内に
制限する処理とからなる。前者の処理では、ＳＴＥＰ６
−７で算出された同定ゲイン係数a1(k)ハット，a2(k)ハ
ットにより定まる上記座標平面上の点（a1(k)ハット，a
2(k)ハット）が該座標平面上にあらかじめ定めた所定の
領域から逸脱している場合に同定ゲイン係数a1(k)ハッ
ト，a2(k)ハットの値を強制的に上記所定の領域内の点
の値に制限する。また、後者の処理では、ＳＴＥＰ６−
７で算出された同定ゲイン係数b1ハットの値が所定の範
囲の上限値あるいは下限値を超えている場合に、該同定
ゲイン係数b1ハットの値を強制的にその上限値あるいは
下限値に制限する。
【０３８０】このような同定ゲイン係数a1ハット，a2ハ
ット，b1ハットの制限処理は、スライディングモード制
御器２５が生成する目標合成偏差出力kcmd/tの安定性を
確保するためのものである。
【０３８１】尚、このような同定ゲイン係数a1ハット，
a2ハット，b1ハットの制限処理のより具体的な手法につ
いては、本願出願人が例えば特願平１０−１０６７３８
号にて詳細に説明しているので、ここでは、詳細な説明
を省略する。
【０３８２】以上が図１０のＳＴＥＰ６における同定器
２３の演算処理の詳細である。
【０３８３】図１０のメインルーチン処理の説明に戻っ
て、前述の通り同定器２３の演算処理を行った後、排気
系制御器１５はゲイン係数a1，a2，b1の値を決定する
（ＳＴＥＰ７）。
【０３８４】この処理では、前記ＳＴＥＰ２で設定され
たフラグf/id/calの値が「１」である場合、すなわち、
同定器２３によるゲイン係数a1，a2，b1の同定処理を行
った場合には、ゲイン係数a1，a2，b1の値として、それ
ぞれ前記ＳＴＥＰ６で前述の通り同定器２３により求め
られた同定ゲイン係数a1(k)ハット，a2(k)ハット，b1
(k)ハット（ＳＴＥＰ６−８の制限処理を施したもの）
を設定する。また、f/id/cal＝０である場合、すなわ
ち、同定器２３によるゲイン係数a1，a2，b1の同定処理
を行わなかった場合には、ゲイン係数a1，a2，b1の値を
それぞれ所定値に設定する。この場合、f/id/cal＝０で
ある場合（エンジン１のスロットル弁が全開状態である
か、もしくはエンジン１のフュエルカット中の場合）に
ゲイン係数a1，a2，b1の値として設定する所定値は、あ
らかじめ定めた固定値としてもよいが、f/id/cal＝０と
なる状態が一時的であるような場合（同定器２３による
同定処理を一時的に中断する場合）には、f/id/cal＝０
となる直前に同定器２３が求めた同定ゲイン係数a1ハッ
ト，a2ハット，b1ハットにゲイン係数a1，a2，b1の値を
保持してもよい。
【０３８５】次いで、排気系制御器１５は、図１０のメ
インルーチンにおいて、前記推定器２４による演算処
理、すなわち現在の制御サイクルから前記合計無駄時間
ｄ後のＯ2センサ１２の偏差出力VO2の推定値である推定
偏差出力VO2(k+d)バーを算出する処理を行う（ＳＴＥＰ
８）。
【０３８６】このとき推定器２４は、まず、前記ＳＴＥ
Ｐ７で決定されたゲイン係数a1，a2，b1（これらの値は
基本的には、前記図１２のＳＴＥＰ５−８の制限処理を
経た同定ゲイン係数a1(k)ハット，a2(k)ハット，b1(k)
ハットである）を用いて、前記式（１８）で使用する係
数値α1，α2，β(j)（ｊ＝1,2,…,d）をそれぞれ式
（１６）中の但し書きの定義に従って算出する。
【０３８７】そして、推定器２４は、前記図１０のＳＴ
ＥＰ３で制御サイクル毎に算出されるＯ2センサ１２の
偏差出力VO2の現在の制御サイクル以前の二つの時系列
データVO2(k)，VO2(k-1)と、ＳＴＥＰ４で制御サイクル
毎に算出される前記実使用目標合成偏差空燃比rkcmd/t
の現在値及び過去値の（d2-1）個の時系列データrkcmd/
t(k),…，rkcmd/t(k-d2+2)と、ＳＴＥＰ４で制御サイク
ル毎に算出される前記合成偏差空燃比kact/tの現在値及
び過去値の（d1+1)個の時系列データkact/t(k)，…，ka
ct/t(k-d1)と、上記の如く算出した係数値α1，α2，β
(j)（ｊ＝1,2,…,d)とを用いて前記式（１８）により、
推定偏差出力VO2(k+d)バー（今回の制御サイクルの時点
から合計無駄時間ｄ後の偏差出力VO2の推定値）を算出
する。
【０３８８】尚、上記のように算出された推定偏差出力
VO2(k+d)バーは、その値が過大あるいは過小なものにな
るのを防止するために、その値を所定の許容範囲内に制
限するリミット処理が施され、その値が、該許容範囲の
上限値あるいは下限値を超えている場合には、強制的に
該上限値あるいは下限値に設定される。そして、これに
より最終的に推定偏差出力VO2(k+d)バーの値が確定され
る。但し、通常的には、式（１８）により算出される値
がそのまま推定偏差出力VO 2(k+d)バーとなる。
【０３８９】このように推定器２４によりＯ2センサ１
２の推定偏差出力VO2(k+d)バーを求めた後、排気系制御
器１５は、スライディングモード制御器２５と前記目標
偏差空燃比算出器２６とによって、今回の制御サイクル
における目標偏差空燃比kcmd(k)を算出する（ＳＴＥＰ
９）。
【０３９０】このＳＴＥＰ９の算出処理は、図１３のフ
ローチャートに示すように行われる。
【０３９１】まず、排気系制御器１０は、スライディン
グモード制御器２５により前記目標合成偏差空燃比kcmd
/t(k)を算出する処理を行なう（ＳＴＥＰ９−１〜ＳＴ
ＥＰ９−４）。
【０３９２】すなわち、スライディングモード制御器２
５は、まず、前記式（２８）により定義した切換関数σ
バーの今回の制御サイクルから合計無駄時間d後の値σ
(k+d)バー（これは、式（１９）で定義した切換関数σ
の合計無駄時間d後の推定値に相当する）を算出する
（ＳＴＥＰ９−１）。
【０３９３】このとき、切換関数σ(k+d)バーの値は、
前記ＳＴＥＰ８で推定器２４が求めた推定偏差出力VO2
バーの今回値VO2(k+d)バー及び前回値VO2(k+d-1)バー
（より正確にはそれらの値に前述のリミット処理を施し
たもの）を用いて、前記式（２９）に従って算出され
る。
【０３９４】尚、この場合、切換関数σ(k+d)バーの値
が過大であると、この切換関数σバーの値に応じて定ま
る前記到達則入力ｕrchの値が過大となると共に、前記
適応則入力ｕadpの急変が生じ、スライディングモード
制御器２５が求める目標合成偏差空燃比kcmd/t（等価排
気系１８に対する制御入力）がＯ2センサ１２の出力VO2
/OUTを安定に目標値VO2/TARGETに収束させる上で不適切
なものとなる虞れがある。このため、本実施形態では、
切換関数σバーの値があらかじめ定めた所定の許容範囲
内に収まるようにし、上記の如く式（２９）に基づき求
めたσバーの値が、該許容範囲の上限値又は下限値を超
えた場合には、それぞれσバーの値を強制的に該上限値
又は下限値に設定する。
【０３９５】次いで、スライディングモード制御器２５
は、上記のように制御サイクル毎に算出される切換関数
σ(k+d)バーの値に、排気系制御器１５の制御サイクル
の周期ΔＴ（一定周期）を乗算したものσ(k+d)バー・
ΔＴを累積的に加算していく、すなわち前回の制御サイ
クルで求められた加算結果に今回の制御サイクルで算出
されたσ(k+d)バーと周期ΔＴとの積σ(k+ d)バー・Δ
Ｔを加算することで、式（３０）のΣ（σバー・ΔＴ）
の項の演算結果であるσバーの積算値（以下、この積算
値をΣσバーにより表す）を算出する（ＳＴＥＰ９−
２）。
【０３９６】尚、この場合、上記積算値Σσバーに応じ
て定まる前記適応則入力ｕadpが過大なものとなるのを
回避するため、該積算値Σσバーがあらかじめ定めた所
定の許容範囲内に収まるようにし、該積算値Σσバーが
該許容範囲の上限値又は下限値を超えた場合には、それ
ぞれ該積算値Σσバーを強制的に該上限値又は下限値に
制限する。
【０３９７】また、この積算値Σσバーは、前記図８の
ＳＴＥＰｄで設定されるフラグf/prism/onの値が「０」
であるとき、すなわち、排気系制御器１５が生成する目
標空燃比KCMDを前記燃料供給制御器１５が使用しない状
態であるときには、現状の値（前回の制御サイクルで決
定された値）に保持される。
【０３９８】次いで、スライディングモード制御器２５
は、前記ＳＴＥＰ８で推定器２４が求めた推定偏差出力
VO2バーの今回値VO2(k+d)バー及び前回値VO2(k+d-1)バ
ーと、今回の制御サイクルにおけるＳＴＥＰ９−１及び
９−２でそれぞれ求めた切換関数σバーの値σ(k+d)バ
ー及び積算値Σσバーと、ＳＴＥＰ７で決定されたゲイ
ン係数a1，a2，b1（これらの値は基本的には、今回の制
御サイクルにおける前記ＳＴＥＰ６で同定器２３が求め
た同定ゲイン係数a1(k)ハット，a2(k)ハット，b1(k)ハ
ットである）とを用いて、前記式（２７）、（２９）、
（３０）に従って、それぞれ今回の制御サイクルに対応
する等価制御入力ｕeq(k)、到達則入力ｕrch(k)及び適
応則入力ｕadp(k)を算出する（ＳＴＥＰ９−３）。
【０３９９】そして、スライディングモード制御器２５
は、このＳＴＥＰ９−４で求めた等価制御入力ｕeq
(k)、到達則入力ｕrch(k)及び適応則入力ｕadp(k)を式
（２１）に従って加算することで、今回の制御サイクル
における目標合成偏差空燃比kcmd/t(k)、すなわち、Ｏ2
センサ１２の出力VO2/OUTを目標値VO2/TARGETに収束さ
せる上で等価排気系１８に与えるべき制御入力を算出す
る（ＳＴＥＰ９−４）。
【０４００】次いで、排気系制御器１５は、目標偏差空
燃比算出器２６によって、前記式（５）に従って、今回
の制御サイクルにおける目標偏差空燃比kcmd(k)を算出
する（ＳＴＥＰ９−５）。
【０４０１】この場合、目標偏差空燃比算出器２６は、
スライディングモード制御器２５がＳＴＥＰ９−４で求
めた目標合成偏差空燃比kcmd/t(k)と、自身が過去の制
御サイクルで求めた目標偏差空燃比kcmdの過去値の時系
列データkcmd(k-1)，kcmd(k-dD)，kcmd(k-dD-1)とか
ら、式（５）の右辺の演算を行うことで、今回の制御サ
イクルにおける目標偏差空燃比kcmd(k)を求める。
【０４０２】以上がＳＴＥＰ９における処理内容であ
る。
【０４０３】図１０に戻って、排気系制御器１５は、ス
ライディングモード制御器２５が行っている適応スライ
ディングモード制御の安定性（より詳しくは、適応スラ
イディングモード制御に基づくＯ2センサ１２の出力VO2
/OUTの制御状態（以下、ＳＬＤ制御状態という）の安定
性）を判別する処理を行って、該ＳＬＤ制御状態が安定
であるか否の示すフラグf/stbの値を設定する（ＳＴＥ
Ｐ１０）。
【０４０４】この判別処理は図１４のフローチャートに
示すように行われる。
【０４０５】すなわち、排気系制御器１５は、まず、前
記ＳＴＥＰ９−１でスライディングモード制御器２５が
算出する切換関数σバーの今回値σ(k+d)バーと前回値
σ(k+d-1)バーとの偏差Δσバー（これは切換関数σバ
ーの変化速度に相当する）を算出する（ＳＴＥＰ１０−
１）。
【０４０６】次いで、排気系制御器１５は、上記偏差Δ
σバーと切換関数σバーの今回値σ(k+d)バーとの積Δ
σバー・σ(k+d)バー（これはσバーに関するリアプノ
フ関数σバー2／２の時間微分関数に相当する）があら
かじめ定めた所定値ε（＞０）以下であるか否を判断す
る（ＳＴＥＰ１０−２）。
【０４０７】ここで、上記積Δσバー・σ(k+d)バー
（以下、これを安定判別パラメータＰstbという）につ
いて説明すると、この安定判別パラメータＰstbの値が
Ｐstb＞０となる状態は、基本的には、切換関数σバー
の値が「０」から離間しつつある状態である。また、安
定判別パラメータＰstbの値がＰstb≦０となる状態は、
基本的には、切換関数σバーの値が「０」に収束してい
るか、もしくは収束しつつある状態である。そして、一
般に、スライディングモード制御ではその制御量を目標
値に安定に収束させるためには、切換関数の値が安定に
「０」に収束する必要がある。従って、基本的には、前
記安定判別パラメータＰstbの値が「０」以下であるか
否かによって、それぞれ前記ＳＬＤ処理状態が安定、不
安定であると判断することができる。
【０４０８】但し、安定判別パラメータＰstbの値を
「０」と比較することでＳＬＤ制御状態の安定性を判断
すると、切換関数σバーの値に僅かなノイズが含まれた
だけで、安定性の判別結果に影響を及ぼしてしまう。
【０４０９】このため、本実施形態では、前記ＳＴＥＰ
１０−２で安定判別パラメータＰstbと比較する所定値
εは、「０」より若干大きな正の値としている。
【０４１０】そして、このＳＴＥＰ１０−２の判断で、
Ｐstb＞εである場合には、ＳＬＤ制御状態が不安定で
あるとし、前記ＳＴＥＰ９で算出された目標偏差空燃比
kcmd(k)に対応する目標空燃比KCMD(k)（＝kcmd(k)＋FLA
F/BASE）を用いた燃料供給制御器１６の処理を所定時
間、禁止するためにタイマカウンタｔm（カウントダウ
ンタイマ）の値を所定の初期値ＴMにセットする（タイ
マカウンタｔmの起動。ＳＴＥＰ１０−４）。さらに、
前記フラグf/stbの値を「０」（f/stb＝０はＳＬＤ処理
状態が不安定であることを示す）に設定した後（ＳＴＥ
Ｐ１０−５）、図１０のメインルーチンの処理に復帰す
る。
【０４１１】一方、前記ＳＴＥＰ１０−２の判断で、Ｐ
stb≦εである場合には、排気系制御器１５は、さら
に、スライディングモード制御器２５がＳＴＥＰ９−１
で求めた切換関数σバーの今回値σ(k+d)バーがあらか
じめ定めた所定範囲内にあるか否かを判断する（ＳＴＥ
Ｐ１０−３）。
【０４１２】この場合、切換関数σバーの今回値σ(k+
d)バーが、所定範囲内に無い状態は、切換関数σバーの
今回値σ(k+d)バーが「０」から大きく離間しているの
で、前記ＳＴＥＰ９で求めた目標合成偏差空燃比kcmd/t
(k)、ひいては目標偏差空燃比kcmd(k)がＯ2センサ１２
の出力VO2/OUTを安定に目標値VO2/TARGETに収束させる
上で不適切なものとなっている虞れがある。このため、
ＳＴＥＰ１０−３の判断で、切換関数σバーの今回値σ
(k+d)バーが、所定範囲内に無い場合には、ＳＬＤ制御
状態が不安定であるとして、前述の場合と同様に、ＳＴ
ＥＰ１０−４及びＳＴＥＰ１０−５の処理を行ってタイ
マカウンタｔmを起動すると共にフラグf/stbの値を
「０」に設定する。
【０４１３】尚、本実施形態では、スライディングモー
ド制御器２５が行う前記ＳＴＥＰ９−１の処理において
前述したように切換関数σバーの値を制限するため、Ｓ
ＴＥＰ１０−３の判断処理は省略してもよい。
【０４１４】また、ＳＴＥＰ１０−３の判断で、切換関
数σバーの今回値σ(k+d)バーが、所定範囲内にある場
合には、スライディングモード制御器２５は、前記タイ
マカウンタｔmを所定時間Δｔm分、カウントダウンする
（ＳＴＥＰ１０−６）。そして、このタイマカウンタｔ
mの値が「０」以下であるか否か、すなわち、タイマカ
ウンタｔmを起動してから前記初期値ＴM分の所定時間が
経過したか否かを判断する（ＳＴＥＰ１０−７）。
【０４１５】このとき、ｔm＞０である場合、すなわ
ち、タイマカウンタｔrが計時動作中でまだタイムアッ
プしていない場合には、ＳＴＥＰ１０−２あるいはＳＴ
ＥＰ１０−３の判断でＳＬＤ制御状態が不安定であると
判断されてから、さほど時間を経過していないので、Ｓ
ＬＤ制御状態が不安定なものになりやすい。このため、
このような場合（ＳＴＥＰ１０−７でｔm＞０である場
合）には、前記ＳＴＥＰ１０−５の処理を行って前記フ
ラグf/stbの値を「０」に設定する。
【０４１６】そして、ＳＴＥＰ１０−７でｔm≦０であ
る場合、すなわち、タイマカウンタｔmがタイムアップ
している場合には、ＳＬＤ制御状態が安定であるとし
て、フラグf/stbの値を「１」（f/stb＝１はＳＬＤ制御
状態が安定であることを示す）に設定する（ＳＴＥＰ１
０−８）。
【０４１７】以上のような処理によって、ＳＬＤ制御状
態の安定性が判断され、不安定であると判断した場合に
は、フラグf/stbの値が「０」に設定され、安定である
と判断した場合には、フラグf/stbの値が「１」に設定
される。
【０４１８】尚、以上説明したＳＬＤ制御状態の安定性
の判断の手法は例示的なもので、この他の手法によっ
て、安定性の判断を行うことも可能である。例えば、制
御サイクルよりも長い所定期間毎に、各所定期間内にお
ける前記安定判別パラメータＰrtbの値が前記所定値ε
よりも大きくなる頻度を計数する。そして、その頻度が
あらかじめ定めた所定値を超えるような場合にＳＬＤ制
御状態が不安定であると判断し、逆の場合には、ＳＬＤ
制御状態で安定であると判断するようにしてもよい。
【０４１９】図１０に戻って、上記のようにＳＬＤ制御
状態の安定性を示すフラグf/stbの値を設定した後、排
気系制御器１５は、このフラグf/stbの値を判断する
（ＳＴＥＰ１１）。このとき、f/stb＝１である場合、
すなわち、ＳＬＤ制御状態が安定であると判断した場合
には、排気系制御器１５は、今回の制御サイクルにおい
て前記ＳＴＥＰ９で求めた目標偏差空燃比kc md(k)にそ
の値を制限するリミット処理を施す（ＳＴＥＰ１２）。
【０４２０】このリミット処理では、目標偏差空燃比kc
md(k)の値が所定の許容範囲内の値であるか否かが判断
され、その値が該許容範囲の上限値又は下限値を超えて
いる場合には、それぞれ、目標偏差空燃比kcmd(k)の値
を強制的に許容範囲の上限値、下限値に制限する。
【０４２１】そして、排気系制御器１５は、このリミッ
ト処理を施したkcmd(k)（これは通常的には、ＳＴＥＰ
９で求められたkcmd(k)である）に、前記加算処理器２
７によって、前記基準空燃比FLAF/BASEを加算すること
で、今回の制御サイクルにおける目標空燃比KCMD(k)を
決定する（ＳＴＥＰ１３）。これにより、今回の制御サ
イクルにおける排気系制御器１５の処理が終了する。
【０４２２】一方、前記ＳＴＥＰ１１の判断で、f/stb
＝０である場合、すなわち、ＳＴＥＰ１０でＳＬＤ制御
状態が不安定であると判断した場合には、排気系制御器
１５は、前述したＳＴＥＰ１４の処理を行なって今回の
制御サイクルにおける目標偏差空燃比kcmd(k)の値を強
制的に所定値（例えば「０」）に設定する。そして、前
記ＳＴＥＰ１３で、目標空燃比KCMD(k)を決定した後、
今回の制御サイクルの処理を終了する。
【０４２３】尚、前記ＳＴＥＰ１２あるいはＳＴＥＰ１
４で制御サイクル毎に最終的に決定される目標偏差空燃
比kcmdは、前記目標偏差空燃比算出器２６が新たな目標
偏差空燃比kcmd(k)を制御サイクル毎に求めるために、
排気系制御器１５において図示しないメモリに時系列的
に記憶保持される。また、前記ＳＴＥＰ１３で求められ
る目標空燃比KCMDは、燃料供給制御器１６の処理に供す
るために排気系制御器１５において時系列的に記憶保持
される。
【０４２４】以上説明した内容が本実施形態の装置の作
動の詳細である。
【０４２５】すなわち、その作動を要約すれば、基本的
には、排気系制御器１５によって、触媒装置９〜１１の
下流側のＯ2センサ１２の出力VO2/OUTを目標値VO2/TARG
ETに収束（整定）させるように、各気筒群３，４に対す
る目標空燃比KCMD（各ＬＡＦセンサ１３，１４の出力KA
CT/A，KACT/Bの目標値）が逐次求められる。さらに、燃
料供給制御器１６によって、この目標空燃比KCMDに各Ｌ
ＡＦセンサ１３，１４の出力KACT/A，KACT/Bを収束させ
るように、各気筒群３，４に対する燃料噴射量が調整さ
れる。これにより、各気筒群３，４における空燃比が目
標空燃比KCMDにフィードバック制御され、ひいては、Ｏ
2センサ１２の出力VO2/OUTがその目標値VO2/TARGETに収
束制御される。この結果、各触媒装置９〜１１の劣化等
によらずに、それらの触媒装置９〜１１の全体の最適な
浄化性能を確保することができる。
【０４２６】このとき、排気系制御器１５は、前記対象
排気系１７（図１参照）が１入力１出力の系である前記
等価排気系１８（図３参照）と等価であるとし、その等
価排気系１８の単一の入力量としての前記合成偏差空燃
比kact/t（＝KACT /T−FLAF/BASE）を前記式（３）の混
ざりモデル形式のフィルタリング処理によって定義して
いる。そして、各気筒群３，４に対する目標空燃比KCMD
を求めるに際しては、上記等価排気系１８を制御対象と
し、Ｏ2センサの出力VO2/OUTをその目標値VO2/TARGETに
収束させるために要求される等価排気系１８への制御入
力としての目標合成偏差空燃比kcmd/tを求める。さら
に、上記混ざりモデル形式のフィルタリング処理の特性
に基づいて、各気筒群３，４に対する目標空燃比KCMDを
共通として、該目標空燃比KCMDと前記目標合成偏差空燃
比kcmd/tとの相関関係を前記式（４）により定め、目標
合成偏差空燃比kcmd/tから間接的に目標空燃比KCMDを求
める。
【０４２７】この場合、等価排気系１８は、１入力１出
力の系であるので、目標合成偏差空燃比kcmd/tを求める
ために、該等価排気系１８のモデルを前記式（１）のよ
うに比較的簡素な構成とすることができるとともに、そ
のモデルを使用して目標合成偏差空燃比kcmd/tを求める
アルゴリズムも比較的簡略な構成とすることができる。
従って、排気系制御器１５は、気筒群３，４毎に各別に
目標空燃比KCMDを求めたりする複雑なアルゴリズムやモ
デルを必要とすることなく、比較的簡略なモデルやアル
ゴリズムによって、Ｏ2センサ１２の出力VO2/OUTを目標
値VO2/TARGETに収束制御する上で適正な、各気筒群３，
４に対する目標値空燃比KCMDを求めることができる。
【０４２８】また、排気系制御器１５が目標合成偏差空
燃比kcmd/tを求めるに際しては、制御対象としての等価
排気系１８を、触媒装置９〜１１や副排気管６，７等に
起因する応答遅れ要素と無駄時間要素とによりモデル化
しておくと共に、等価排気系１８に対する入力量を生成
する系としての空燃比操作系（燃料供給制御器１６及び
エンジン１からなる系）を無駄時間要素としてモデル化
しておく。そして、前記推定器２４が、それらのモデル
に基づいて構築されたアルゴリズムによって、等価排気
系１８の無駄時間d1と空燃比操作系の無駄時間d2とを合
わせた合計無駄時間ｄ後のＯ2センサ１２の偏差出力VO2
の推定値である推定偏差出力VO2バーを制御サイクル毎
に逐次求める。
【０４２９】さらに、排気系制御器１５のスライディン
グモード制御器２５が、外乱等の影響に対する安定性が
極めて高い適応スライディングモード制御のアルゴリズ
ムによって、上記推定偏差出力VO2バーを「０」に収束
させ、その結果としてＯ2センサ１２の出力VO2/OUTを目
標値VO2/TARGETに収束させるように目標合成偏差空燃比
kcmd/tを求める。
【０４３０】このため、等価排気系１８の無駄時間d1
や、空燃比操作系の無駄時間d2、外乱等の影響を適正に
補償して、Ｏ2センサ１２の出力VO2/OUTを目標値VO2/TA
RGETに収束させる上で的確な目標合成偏差空燃比kcmd/
t、ひいては各気筒群３，４に対する的確な目標空燃比K
CMDを求めることができる。その結果、Ｏ2センサ１２の
出力VO2/OUTの目標値VO2/TARGETへの収束制御を高い安
定性で行なうことができる。
【０４３１】さらには、排気系制御器１５の同定器２３
は、前記推定器２４やスライディングモード制御器２５
がそれらの演算処理で使用する等価排気系１８のモデル
のパラメータである前記ゲイン係数a1，a2，b1の同定
値、すなわち前記同定ゲイン係数a1ハット，a2ハット，
b1ハットを逐次リアルタイムで同定する。
【０４３２】このため、Ｏ2センサ１２の推定偏差出力V
O2バーを、等価排気系１８の基礎となる前記対象排気系
１７の実際の挙動状態に則して精度よく求めることがで
きると共に、Ｏ2センサ１２の出力VO2/OUTを目標値VO2/
TARGETに収束させる上で要求される前記目標合成偏差空
燃比kcmd/tも対象排気系１７の実際の挙動状態に則して
適正に求めることができる。
【０４３３】その結果、Ｏ2センサ１２の出力VO2/OUTを
目標値VO2/TARGETへの収束制御を極めて高い安定性と速
応性で良好に行なうことができ、ひいては、触媒装置９
〜１１の最適な浄化性能を確実に確保することができ
る。
【０４３４】また、本実施形態では、推定器２４は、各
ＬＡＦセンサ１３，１４の出力KACT/A，KA CT/B、すな
わち、各気筒群３，４で燃焼した混合気の空燃比の検出
値により定まる合成偏差空燃比kact/tと、燃料供給制御
器１６が各気筒群３，４における空燃比を操作するため
に実際に使用している目標空燃比、すなわち前記実使用
目標空燃比RKCMDにより定まる実使用目標合成偏差空燃
比rkcmd/tとを用いて前記式（１８）により、推定偏差
出力VO2バーを求める。このため、該推定偏差出力VO2バ
ーが、燃料供給制御器１５による各気筒群３，４におけ
る実際の空燃比の操作状態や、各気筒群３，４で燃焼し
た混合気の実際の空燃比状態に則して求められることと
なり、該推定偏差出力VO2バーの信頼性を高めることが
できる。
【０４３５】さらに、本実施形態では、前記等価排気系
１８のモデルは、離散時間系で構築しているため、前記
推定器２４や、スライディングモード制御器２５、同定
器２６の演算処理のアルゴリズムの構築を容易なものと
することができる。
【０４３６】また、本実施形態では、燃料制御器１６
は、目標空燃比KCMDに各ＬＡＦセンサ１３，１４の出力
KACT/A，KACT/Bを収束制御するために漸化式形式の適応
制御器３８を用いているため、その収束制御を高い速応
性と安定性で行なうことができ、特にエンジン１の応答
遅れ特性を適正に補償することができる。
【０４３７】尚、本発明は、以上説明した実施形態に限
定されるものではなく、例えば次のような各種の変形態
様が可能である。
【０４３８】すなわち、前記実施形態では、エンジン１
を、前記図１６に示した排気系構成を有するＶ型６気筒
エンジンとして、該エンジン１の空燃比制御装置につい
て説明した。但し、エンジン１は、例えば図１５あるい
は図１７に示した排気系構成を有するＶ型エンジンであ
ってもよく、さらには、図１８に示した直列６気筒エン
ジンであってもよい。また、例えばＶ型８気筒エンジン
についても本実施形態と同様に本発明を適用したシステ
ムを構築することができる。この場合には、前記燃料供
給制御器１６における各フィードバック制御部３３，３
４の局所的フィードバック制御部３６を、それぞれ４個
の気筒の空燃比の制御するように構成すればよい。
【０４３９】また、前記実施形態では、推定器２４は、
前記式（１８）によりＯ2センサ１２の推定偏差出力VO2
バーを求めることとしたが、前記式（１６）あるいは式
（１７）により推定偏差出力VO2バーを求めるようにし
てもよい。式（１６）によれば、推定偏差出力VO2(k+
d)バーを、Ｏ2センサ１２の偏差出力VO2の時系列データ
VO2(k)，VO2(k-1)と、スライディングモード制御器２５
が求める目標合成偏差空燃比kcmd/tの過去値の時系列デ
ータkcmd/t(k-j)（ｊ＝1,2,…,d）とから求めることが
できる。また、式（１７）によれば、Ｏ2センサ１２の
偏差出力VO2の時系列データVO2(k)，VO2(k-1)と、目標
合成偏差空燃比kcmd/tの過去値の時系列データkcmd/t(k
-j)（ｊ＝1,2,…,d2-1）と、前記第１フィルタ２１が求
める合成偏差空燃比kact/ tの現在値及び過去値の時系
列データkact/t(k+d2-i)（ｉ＝d2，d2+1，…，d)とか
ら、推定偏差出力VO2(k+d)バーを求めることができる。
【０４４０】このようにした場合には、前記実施形態で
図４に示した前記第２フィルタ２９や減算処理器２８が
不要となり、それらの演算処理を省略することができ
る。但し、各気筒群３，４における推定偏差出力VO2の
信頼性を高める上では、前記実施形態のように式（１
８）を用いて推定偏差出力VO2バーを求めることが好ま
しい。
【０４４１】尚、排気系制御器１５が推定器２４やスラ
イディングモード制御器２５等の演算処理を行なって求
める目標空燃比KCMDを、常に、燃料供給制御器１６で使
用するようにした場合には、推定偏差出力VO2(k+d)バー
を、式（１７）及び式（１８）のいずれの式によって求
めるようにしても同じである。このような場合には、式
（１７）により推定偏差出力VO2バーを求めることが好
ましい。
【０４４２】また、推定器２４に関し、前記実施形態で
は、前記空燃比操作系の無駄時間d2が、例えばd2＝３
（より一般的には、d2＞１）である場合について説明し
たが、d2＝１である場合、すなわち、空燃比操作系の無
駄時間d2が、排気系制御器１５の制御サイクルの周期と
同程度である場合には、前記式（１６）に式（８）を適
用すると、次式（４２）（式（１７）の右辺から「kcmd
/t」を含む項を除去した式）が得られる。
【０４４３】
【数４２】
【０４４４】従って、空燃比操作系の無駄時間d2を
「１」に設定できるような場合には、Ｏ2センサ１２の
偏差出力VO2の時系列データVO2(k)，VO2(k-1)と、前記
第１フィルタ２１が求める合成偏差空燃比kact/tの現在
値及び過去値の時系列データkact/t(k+1-i)（ｉ＝1,2,
…,d)とから、推定偏差出力VO2( k+d)バーを逐次求める
ことができる。そして、この場合には、前記図４に示し
た前記第２フィルタ２９や減算処理器２８が不要とな
る。
【０４４５】さらに、空燃比操作系の無駄時間d2が、排
気系制御器１５の制御サイクルの周期に比して無視でき
る程、小さい場合には、等価排気系１８の無駄時間d1の
影響のみを補償するように目標合成偏差空燃比kcmd/tを
求めるようにしてもよい。具体的には、この場合、d2＝
０とすると、前記式（８）から、kact/t(k)＝kcmd/t(k)
であるので、これを前記式（１６）に適用すると、次式
（４３）が得られる。
【０４４６】
【数４３】
【０４４７】従って、推定器２４は、この式（４３）に
よって、無駄時間d1（＝等価排気系１８の無駄時間）後
のＯ2センサ１２の推定偏差出力VO2(k+d1)バーを求める
ことができる。そして、この場合には、前記スライディ
ングモード制御器２５は、前記式（２７）〜（３０）に
おいて、ｄ＝d1とした演算式によって、等価制御入力ｕ
eq、到達則入力ｕrch、適応則入力ｕadpを求め、それら
の総和を目標合成偏差空燃比kcmd/tとして求めればよ
い。
【０４４８】尚、この場合、前記図４に示した前記第２
フィルタ２９や減算処理器２８が不要となる。
【０４４９】さらには、等価排気系１８の無駄時間d1
（前記気筒群３側排気系無駄時間dAと気筒群４側排気系
無駄時間dBのうちの短い方）が排気系制御器１５の制御
サイクルの周期に比して十分に短いような場合には、前
記推定器２４を省略してもよい。この場合には、排気系
制御器１５は、前記実施形態における推定器２４の演算
処理を省略する（図１０のＳＴＥＰ８の処理を省略す
る）。そして、スライディングモード制御器２５は、前
記式（２２），（２３），（２５）において、ｄ＝０と
した演算式によって、等価制御入力ｕeq、到達則入力ｕ
rc h、適応則入力ｕadpを求め、それらの総和を目標合
成偏差空燃比kcmd/tとして求めればよい。
【０４５０】尚、この場合も、前記第２フィルタ２９や
減算処理器２８は不要となる。
【０４５１】また、前記実施形態では、気筒群３側排気
系無駄時間dAが気筒群４側排気系無駄時間dBよりも大き
く前記気筒群別排気系無駄時間差dD(＝dA−dB）がdD＞
０であるとしたため、前記目標偏差空燃比算出器２６は
前記式（５）により、目標偏差空燃比kcmdを求めてい
る。但し、上記気筒群別排気系無駄時間差dDがほぼ
「０」であるような場合には、式（６）により、目標偏
差空燃比kcmdを求めるようにすればよい。
【０４５２】また、前記実施形態では、スライディング
モード制御器２５は、適応スライディングモード制御に
より、目標合成偏差空燃比kcmd/tを求めるようにした
が、適応アルゴリズムを用いない通常的なスライディン
グモード制御により目標合成偏差空燃比kcmd/tを求める
ようにしてもよい。この場合には、スライディングモー
ド制御器２５は、前記等価制御入力ｕeqと、到達則入力
ｕrchとの総和を目標合成偏差空燃比kcmd/tとして算出
すればよい。
【０４５３】また、前記実施形態では、目標合成偏差空
燃比kcmd/tを求めるために、スライディングモード制御
のアルゴリズムを用いたが、適応制御や、最適制御、あ
るいはＨ∞制御等、他のフィードバック制御手法を用い
てもよい。
【０４５４】また、前記実施形態では、等価排気系１８
のモデルのパラメータである前記ゲイン係数a1，a2，b1
の値を同定器２３によりリアルタイムで同定するように
したが、それらのゲイン係数a1，a2，b1の値をあらかじ
め定めた所定値としたり、エンジン１の回転数や吸気圧
等からマップ等を用いて適宜設定するようにしてもよ
い。
【０４５５】また、前記実施形態では、推定器２４が推
定偏差出力VO2バーを求めるための等価排気系１８のモ
デルと、スライディングモード制御器２５が目標合成偏
差空燃比kcmd/tを求めるための等価排気系１８のモデル
とを同一としたが、それらを各別のモデルとしてもよ
い。
【０４５６】また、前記実施形態では、等価排気系１８
のモデルを離散時間系で構築したが、該モデルを連続時
間系で構築しておき、そのモデルに基づいて、Ｏ2セン
サ１２の推定偏差出力VO2バーを求めるアルゴリズムを
構築したり、前記目標合成偏差空燃比kcmd/tを求めるフ
ィードバック制御のアルゴリズムを構築するようにする
ことも可能である。
【０４５７】また、前記実施形態では、空燃比検出用セ
ンサとして、ＬＡＦセンサ（広域空燃比センサ）１３，
１４を用いたが、該空燃比検出用センサは、空燃比を検
出できるものであれば、通常のＯ2センサ等、他の形式
のセンサを用いてもよい。
【０４５８】また、前記実施形態では、排ガスセンサと
してＯ2センサ１２を用いたが、該排ガスセンサは、触
媒装置の下流の制御すべき排ガスの特定成分の濃度を検
出できるセンサであれば、他のセンサを用いてもよい。
すなわち、例えば触媒装置の下流の排ガス中の一酸化炭
素（ＣＯ）を制御する場合はＣＯセンサ、窒素酸化物
（ＮＯx）を制御する場合にはＮＯxセンサ、炭化水素
（ＨＣ）を制御する場合にはＨＣセンサを用いる。三元
触媒により触媒装置を構成した場合には、上記のいずれ
のガス成分の濃度を検出するようにしても、触媒装置の
浄化性能を最大限に発揮させるように制御することがで
きる。また、還元触媒や酸化触媒を用いて触媒装置を構
成した場合には、浄化したいガス成分を直接検出するこ
とで、浄化性能の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態の多気筒内燃機関の空燃比
制御装置の全体的システム構成図。
【図２】図１の装置で用いるＯ2センサ及び空燃比検出
用センサの出力特性を示す線図。
【図３】図１の多気筒内燃機関の排気系と等価な系を示
すブロック図。
【図４】図１の装置の排気系制御器の基本構成を示すブ
ロック図。
【図５】図４の排気系制御器が用いるスライディングモ
ード制御を説明するための線図。
【図６】図１の装置の燃料供給制御器の基本構成を示す
ブロック図。
【図７】図６の燃料供給制御器が備える適応制御器の基
本構成を示すブロック図。
【図８】図１の装置の燃料供給制御器の処理を説明する
ためのフローチャート。
【図９】図８のフローチャートのサブルーチン処理を説
明するためのフローチャート。
【図１０】図１の装置の排気系制御器の処理を説明する
ためのフローチャート。
【図１１】図１０のフローチャートのサブルーチン処理
を説明するためのフローチャート。
【図１２】図１０のフローチャートのサブルーチン処理
を説明するためのフローチャート。
【図１３】図１０のフローチャートのサブルーチン処理
を説明するためのフローチャート。
【図１４】図１０のフローチャートのサブルーチン処理
を説明するためのフローチャート。
【図１５】多気筒内燃機関としてのＶ型エンジンの排気
系構成を例示する説明図。
【図１６】多気筒内燃機関としてのＶ型エンジンの排気
系構成を例示する説明図。
【図１７】多気筒内燃機関としてのＶ型エンジンの排気
系構成を例示する説明図。
【図１８】多気筒内燃機関としての直列６気筒エンジン
の排気系構成を例示する説明図。
【符号の説明】
１…エンジン（多気筒内燃機関）、３，４…気筒群、
６，７…副排気管（副排気通路）、８…主排気管（主排
気通路）、９〜１１…触媒装置、１２…Ｏ2センサ（排
ガスセンサ）、１３，１４…ＬＡＦセンサ（空燃比検出
用センサ）、１６…燃料供給制御器（空燃比操作手
段）、１７…対象排気系、１８…等価排気系、２１…第
１フィルタ（第１フィルタ手段）、２３…同定器（同定
手段）、２４…推定器（推定手段）、２５…スライディ
ングモード制御器（目標合成空燃比データ生成手段）、
２６…目標偏差空燃比算出器（目標空燃比データ生成手
段）、２９…第２フィルタ（第２フィルタ手段）。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｆ０２Ｄ 45/00 ３７０ Ｆ０２Ｄ 45/00 ３７０Ｂ Ｇ０５Ｂ 13/00 Ｇ０５Ｂ 13/00 Ａ 13/04 13/04 (72)発明者 岩城 喜久 埼玉県和光市中央１丁目４番１号 株式会 社本田技術研究所内 Ｆターム(参考） 3G084 AA03 BA09 BA13 CA02 DA04 DA13 EA01 EA08 EB12 EC04 FA10 FA11 FA13 FA30 FA33 FA35 FA38 FA39 3G091 AA02 AA14 AA17 AA28 AA29 AB02 AB03 AB04 BA14 BA15 BA19 BA31 CB02 CB03 CB05 DA01 DA02 DA07 DB02 DB04 DB05 DB06 DB07 DB08 DB09 DB10 DB11 DB13 DB16 DC03 DC07 EA01 EA06 EA07 EA08 EA10 EA16 EA26 EA30 EA31 EA33 EA34 FA05 FB10 FB11 HA11 HA12 HA36 HA37 HA42 HB02 3G301 HA01 HA06 JA18 KA05 KA26 MA01 MA11 MA24 NA04 NA09 NB05 NB07 ND02 ND13 NE23 PA07Z PA13Z PB03Z PD02A PD02Z PE01Z PE03Z PE04Z PE05Z PE09Z 5H004 GA10 GA14 GB12 HA13 HB04 JA03 JA17 JB08 JB14 JB24 JB30 KA32 KA54 KA66 KA72 KA74 KB02 KB04 KB06 KB39 KC12 KC17 KC24 KC26 KC28 KC38 KC39 KC45 KC48 LA01 LA03 LA18 LB08 MA02 MA12 MA19

Claims (26)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】多気筒内燃機関の全気筒をグループ分けし
    てなる複数の気筒群にそれぞれ対応して設けられ、対応
    する気筒群から燃料及び空気の混合気の燃焼により生成
    された排ガスがそれぞれ排出される複数の副排気通路
    と、該複数の副排気通路をその下流側で合流してなる主
    排気通路と、該主排気通路を流れる排ガス中の特定成分
    の濃度を検出すべく該主排気通路に設けられた排ガスセ
    ンサと、該排ガスセンサの上流側で前記各副排気通路及
    び／又は前記主排気通路に設けられた触媒装置とを排気
    系に備えた多気筒内燃機関に対し、前記排ガスセンサの
    出力を所定の目標値に収束させるように各気筒群で燃焼
    させる混合気の空燃比を操作する多気筒内燃機関の空燃
    比制御装置であって、 前記各気筒群で燃焼した混合気の空燃比を検出すべく前
    記触媒装置の上流側で前記複数の副排気通路にそれぞれ
    設けられた複数の空燃比検出用センサと、 前記排気系のうちの前記排ガスセンサの上流側の部分で
    あって前記複数の副排気通路及び触媒装置を含む対象排
    気系が、前記各気筒群で燃焼した混合気の空燃比の値を
    全ての気筒群について混ざりモデル形式のフィルタリン
    グ処理により合成したものとして定めた合成空燃比から
    前記排ガスセンサの出力を生成する系と等価であると
    し、該対象排気系と等価な系を制御対象として前記排ガ
    スセンサの出力を前記所定の目標値に収束させるために
    要求される前記合成空燃比の目標値を表す目標合成空燃
    比データを逐次生成する目標合成空燃比データ生成手段
    と、 前記各気筒群で燃焼させる混合気の目標空燃比を各気筒
    群について共通とすると共に該目標空燃比を表す目標空
    燃比データに前記混ざりモデル形式のフィルタリング処
    理と同一のフィルタリング処理を施したものが前記目標
    合成空燃比データであるとして、該フィルタリング処理
    の特性に基づき定まる所定の変換処理により、前記目標
    合成空燃比データ生成手段が生成した目標合成空燃比デ
    ータから前記目標空燃比データを逐次生成する目標空燃
    比データ生成手段と、 該目標空燃比データ生成手段が生成した目標空燃比デー
    タが表す目標空燃比に前記各空燃比検出用センサの出力
    を収束させるように各気筒群で燃焼させる混合気の空燃
    比を操作する空燃比操作手段とを備えたことを特徴とす
    る多気筒内燃機関の空燃比制御装置。
  2. 【請求項２】前記混ざりモデル形式のフィルタリング処
    理は、所定の制御サイクル毎の前記合成空燃比を、当該
    制御サイクル以前の制御サイクルにおいて前記各気筒群
    で燃焼した混合気の空燃比の複数の時系列値を成分とす
    る線形関数により該複数の時系列値を合成して得るフィ
    ルタリング処理であることを特徴とする請求項１記載の
    多気筒内燃機関の空燃比制御装置。
  3. 【請求項３】前記目標空燃比データ生成手段は、所定の
    制御サイクル毎の前記目標合成空燃比データが、前記線
    形関数の成分として当該制御サイクル以前の前記目標空
    燃比データの時系列データを用いてなる線形関数により
    得られるものとして、該線形関数により定まる所定の演
    算処理により、前記目標合成空燃比データ生成手段が生
    成した目標合成空燃比データから所定の制御サイクル毎
    の前記目標空燃比データを生成することを特徴とする請
    求項２記載の多気筒内燃機関の空燃比制御装置。
  4. 【請求項４】前記目標合成空燃比データ生成手段は、前
    記対象排気系と等価な系が前記合成空燃比を表す合成空
    燃比データから少なくとも応答遅れを有して前記排ガス
    センサの出力を表すデータを生成する系であるとしてあ
    らかじめ定めた当該系のモデルに基づき構築されたフィ
    ードバック制御のアルゴリズムを用いて前記排ガスセン
    サの出力を前記所定の目標値に収束させるように前記目
    標合成空燃比データを生成することを特徴とする請求項
    １〜３のいずれか１項に記載の多気筒内燃機関の空燃比
    制御装置。
  5. 【請求項５】前記目標合成空燃比データ生成手段が実行
    する前記フィードバック制御のアルゴリズムはスライデ
    ィングモード制御のアルゴリズムであることを特徴とす
    る請求項４記載の多気筒内燃機関の空燃比制御装置。
  6. 【請求項６】前記スライディングモード制御は適応スラ
    イディングモード制御であることを特徴とする請求項５
    記載の多気筒内燃機関の空燃比制御装置。
  7. 【請求項７】前記スライディングモード制御のアルゴリ
    ズムは、スライディングモード制御用の切換関数とし
    て、前記排ガスセンサの出力と前記所定の目標値との偏
    差の複数の時系列データを成分とする線形関数を用いる
    ことを特徴とする請求項５又は６記載の多気筒内燃機関
    の空燃比制御装置。
  8. 【請求項８】前記モデルは、前記対象排気系と等価な系
    の挙動を離散時間系で表現したモデルであることを特徴
    とする請求項４〜７のいずれか１項に記載の多気筒内燃
    機関の空燃比制御装置。
  9. 【請求項９】前記モデルは、所定の制御サイクル毎の前
    記排ガスセンサの出力を表すデータを、当該制御サイク
    ルよりも過去の制御サイクルにおける排ガスセンサの出
    力を表すデータと前記合成空燃比データとにより表現す
    るモデルであることを特徴とする請求項８記載の多気筒
    内燃機関の空燃比制御装置。
  10. 【請求項１０】前記各空燃比センサの出力を表すデータ
    に対して前記混ざりモデル形式のフィルタリング処理と
    同一のフィルタリング処理を施すことにより前記合成空
    燃比データを逐次求める第１フィルタ手段と、該第１フ
    ィルタ手段が求めた合成空燃比データと前記排ガスセン
    サの出力を表すデータとを用いて前記モデルの設定すべ
    きパラメータの値を逐次同定する同定手段とを備え、前
    記目標合成空燃比データ生成手段が実行する前記フィー
    ドバック制御のアルゴリズムは、前記同定手段が同定し
    た前記パラメータの値を用いて前記目標合成空燃比デー
    タを生成するアルゴリズムであることを特徴とする請求
    項８又は９記載の多気筒内燃機関の空燃比制御装置。
  11. 【請求項１１】前記対象排気系と等価な系が前記合成空
    燃比を表す合成空燃比データから応答遅れ及び無駄時間
    を有して前記排ガスセンサの出力を表すデータを生成す
    る系であるとしてあらかじめ定めた当該系のモデルに基
    づき構築されたアルゴリズムにより前記無駄時間後の前
    記排ガスセンサの出力の推定値を表すデータを逐次生成
    する推定手段を備え、 前記目標合成空燃比データ生成手段は、該推定手段によ
    り生成されたデータを用いて構築されたフィードバック
    制御のアルゴリズムにより前記排ガスセンサの出力を前
    記所定の目標値に収束させるように前記目標合成空燃比
    データを生成することを特徴とする請求項１〜３のいず
    れか１項に記載の多気筒内燃機関の空燃比制御装置。
  12. 【請求項１２】前記対象排気系と等価な系が前記合成空
    燃比を表す合成空燃比データから応答遅れ及び無駄時間
    を有して前記排ガスセンサの出力を表すデータを生成す
    る系であるとしてあらかじめ定めた当該系のモデルと、
    前記空燃比操作手段及び多気筒内燃機関からなる系が前
    記目標合成空燃比データから無駄時間を有して前記合成
    空燃比データを生成する系であるとしてあらかじめ定め
    た当該系のモデルとに基づき構築されたアルゴリズムに
    より、前記対象排気系と等価な系が有する無駄時間と前
    記空燃比操作手段及び多気筒内燃機関からなる系の無駄
    時間とを合わせた合計無駄時間後の前記排ガスセンサの
    出力の推定値を表すデータを逐次生成する推定手段を備
    え、 前記目標合成空燃比データ生成手段は、該推定手段によ
    り生成されたデータを用いて構築されたフィードバック
    制御のアルゴリズムにより前記排ガスセンサの出力を前
    記所定の目標値に収束させるように前記目標合成空燃比
    データを生成することを特徴とする請求項１〜３のいず
    れか１項に記載の多気筒内燃機関の空燃比制御装置。
  13. 【請求項１３】前記各空燃比センサの出力を表すデータ
    に対して前記混ざりモデル形式のフィルタリング処理と
    同一のフィルタリング処理を施すことにより前記合成空
    燃比データを逐次求める第１フィルタ手段を備え、 前記推定手段が実行するアルゴリズムは、前記排ガスセ
    ンサの出力を表すデータと前記第１フィルタ手段が求め
    た前記合成空燃比データとを用いて前記排ガスセンサの
    出力の推定値を表すデータを生成するアルゴリズムであ
    ることを特徴とする請求項１１又は１２記載の多気筒内
    燃機関の空燃比制御装置。
  14. 【請求項１４】前記各空燃比センサの出力を表すデータ
    に対して前記混ざりモデル形式のフィルタリング処理と
    同一のフィルタリング処理を施すことにより前記合成空
    燃比データを逐次求める第１フィルタ手段を備え、 前記推定手段が実行するアルゴリズムは、前記排ガスセ
    ンサの出力を表すデータと前記第１フィルタ手段が求め
    た前記合成空燃比データと前記目標合成空燃比データと
    を用いて前記排ガスセンサの出力の推定値を表すデータ
    を生成するアルゴリズムであることを特徴とする請求項
    １２記載の多気筒内燃機関の空燃比制御装置。
  15. 【請求項１５】前記空燃比操作手段は、前記多気筒内燃
    機関の運転状態に応じて、前記目標空燃比データ生成手
    段が生成した前記目標空燃比データにより表される目標
    空燃比以外の目標空燃比に応じて前記各気筒群で燃焼さ
    せる混合気の空燃比を操作する手段を備えており、 該空燃比操作手段が各気筒群における空燃比を操作する
    ために実際に使用した目標空燃比を表すデータに対して
    前記混ざりモデル形式のフィルタリング処理と同一のフ
    ィルタリング処理を施すことにより、当該実際の目標空
    燃比に対応する目標合成空燃比データとしての実使用目
    標合成空燃比データを逐次求める第２フィルタ手段を備
    え、 前記推定手段は、前記目標合成空燃比データの代わりに
    前記第２フィルタ手段が求めた前記実使用目標合成空燃
    比データを用いて前記排ガスセンサの出力の推定値を表
    すデータを生成することを特徴とする請求項１４記載の
    多気筒内燃機関の空燃比制御装置。
  16. 【請求項１６】前記対象排気系と等価な系のモデルは、
    該系の挙動を離散時間系で表現したモデルであることを
    特徴とする請求項１１又は１２記載の多気筒内燃機関の
    空燃比制御装置。
  17. 【請求項１７】前記対象排気系と等価な系のモデルは、
    該系の挙動を離散時間系で表現したモデルであることを
    特徴とする請求項１３〜１５のいずれか１項に記載の多
    気筒内燃機関の空燃比制御装置。
  18. 【請求項１８】前記対象排気系と等価な系のモデルは、
    所定の制御サイクル毎の前記排ガスセンサの出力を表す
    データを、当該制御サイクルよりも過去の制御サイクル
    における排ガスセンサの出力を表すデータと、当該制御
    サイクルよりも前記対象排気系と等価な系が有する無駄
    時間以前の制御サイクルにおける前記合成空燃比データ
    とにより表現するモデルであることを特徴とする請求項
    １６又は１７記載の多気筒内燃機関の空燃比制御装置。
  19. 【請求項１９】前記第１フィルタ手段が求めた前記合成
    空燃比データと前記排ガスセンサの出力を表すデータと
    を用いて前記対象排気系と等価な系のモデルの設定すべ
    きパラメータの値を逐次同定する同定手段を備え、前記
    推定手段が実行するアルゴリズムは前記排ガスセンサの
    出力の推定値を表すデータを生成するために前記同定手
    段が同定した前記パラメータの値を用いるアルゴリズム
    であることを特徴とする請求項１７記載の多気筒内燃機
    関の空燃比制御装置。
  20. 【請求項２０】前記目標合成空燃比データ生成手段が実
    行する前記フィードバック制御のアルゴリズムは、前記
    対象排気系と等価な系のモデルに基づき構築され、前記
    同定手段が同定した前記パラメータの値を用いて前記目
    標合成空燃比データを生成するアルゴリズムであること
    を特徴とする請求項１９記載の多気筒内燃機関の空燃比
    制御装置。
  21. 【請求項２１】前記目標合成空燃比データ生成手段が実
    行する前記フィードバック制御のアルゴリズムは、前記
    推定手段が生成したデータにより表される前記排ガスセ
    ンサの出力の推定値を前記所定の目標値に収束させるよ
    うに前記目標合成空燃比データを生成するアルゴリズム
    であることを特徴とする請求項１１〜２０のいずれか１
    項に記載の多気筒内燃機関の空燃比制御装置。
  22. 【請求項２２】前記目標合成空燃比データ生成手段が実
    行する前記フィードバック制御のアルゴリズムはスライ
    ディングモード制御のアルゴリズムであることを特徴と
    する請求項１１〜２１のいずれか１項に記載の多気筒内
    燃機関の空燃比制御装置。
  23. 【請求項２３】前記スライディングモード制御は適応ス
    ライディングモード制御であることを特徴とする請求項
    ２２記載の多気筒内燃機関の空燃比制御装置。
  24. 【請求項２４】前記スライディングモード制御のアルゴ
    リズムは、スライディングモード制御用の切換関数とし
    て、前記推定手段が生成したデータにより表される前記
    排ガスセンサの出力の推定値と前記所定の目標値との偏
    差の複数の時系列データを成分とする線形関数を用いる
    ことを特徴とする請求項２２又は２３記載の多気筒内燃
    機関の空燃比制御装置。
  25. 【請求項２５】前記空燃比操作手段は、前記各気筒群毎
    に各別に漸化式形式のフィードバック制御手段を用いて
    前記各空燃比検出用センサの出力を前記目標空燃比デー
    タ生成手段が生成した目標空燃比データにより表される
    目標空燃比に収束させるように各気筒群で燃焼させる混
    合気の空燃比を操作することを特徴とする請求項１〜２
    ３のいずれか１項に記載の多気筒内燃機関の空燃比制御
    装置。
  26. 【請求項２６】前記漸化式形式のフィードバック制御手
    段は、適応制御器であることを特徴とする請求項２５記
    載の多気筒内燃機関の空燃比制御装置。
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