JP2001241349A - 内燃機関の空燃比制御装置 - Google Patents

内燃機関の空燃比制御装置

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Abstract

(57)【要約】 【課題】内燃機関の排気通路に備えた触媒装置の所要の
浄化性能を確保しつつ、該触媒装置の劣化状態を適正に
評価することができる内燃機関の空燃比制御装置を提供
する。 【解決手段】触媒装置３の下流のＯ2センサ６の出力VO2
/OUTを所定の目標値VO2/TARGETに収束させるように触媒
装置３の上流側における排ガスの目標空燃比KCMDを逐次
求め、この目標空燃比KCMDに空燃比センサ５の出力KACT
を収束させるようにエンジン１の燃料供給量を制御す
る。この制御を行いながら、Ｏ2センサ６の出力VO 2/OU
Tの時系列データを変数成分とする劣化評価用線形関数
σの値を求め、その値の二乗値σ2の中心値を劣化評価
用パラメータとして求める。この劣化評価用パラメータ
の値に基づいて触媒装置３の劣化状態を評価する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関の空燃比
制御装置に関し、より詳しくは排ガス浄化用の触媒装置
の劣化状態を評価することができる空燃比制御装置に関
する。
【０００２】
【従来の技術】内燃機関の排気通路に備えた排ガス浄化
用の触媒装置の劣化状態を判別する手法としては、例え
ば特許公報第２５２６６４０号や、特開平７−１９０３
３号公報に見られる技術が従来より知られている。
【０００３】これらの技術は、内燃機関で燃焼させる混
合気の空燃比をリーン側からリッチ側、あるいはリッチ
側からリーン側に変化させたとき、触媒装置の上流側及
び下流側にそれぞれ設けた酸素濃度センサの出力が反転
することを利用したものである。より詳しくは、これら
の技術では、内燃機関の特定の運転条件下で（特許公報
第２５２６６４０号のものでは内燃機関の出力増量時や
燃料カット時、特開平７−１９０３３号公報のもので
は、内燃機関の負荷や回転数が所定範囲内にあること等
の所定条件が満たされた場合）、空燃比を積極的にリー
ン側からリッチ側、あるいはリッチ側からリーン側に変
化させる。そして、このとき、上流側の酸素濃度センサ
の出力が反転してから下流側の酸素濃度センサの出力が
反転するまでの時間や、下流側の酸素濃度センサの反転
周期等を計測し、それらの計測値に基づき触媒装置の劣
化状態を評価する。
【０００４】尚、これらの技術では、内燃機関の通常的
な運転状態（触媒装置の劣化状態の評価を行わない運転
状態）では、内燃機関の空燃比が理論空燃比近傍に保た
れるように前記酸素濃度センサの出力の反転に応じて空
燃比をフィードバック制御し、これにより、触媒装置の
適正な浄化性能を確保するようにしている。
【０００５】しかしながら、上記のような触媒装置の劣
化状態の評価手法では、触媒装置の劣化状態を評価する
ために空燃比を積極的にリーン側からリッチ側、あるい
はリッチ側からリーン側に変化させなければならない。
このため、触媒装置の適正な浄化性能を確保するように
内燃機関の空燃比をフィードバック制御している状態で
は、触媒装置の劣化状態を評価することができない。従
って、その評価の際には、触媒装置の適正な浄化性能を
確保することが困難であるという不都合があった。
【０００６】尚、本願出願人は、触媒装置の下流側に排
ガス中の特定成分の濃度、例えば酸素濃度を検出する排
ガスセンサを設けると共に、この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内燃機関で燃焼させる
混合気の空燃比を操作することによって触媒装置の最適
な浄化性能を確保する技術を先に提案している（例えば
特開平９−３２４６８１号公報や、特開平１１−１５３
０５１号公報等）。
【０００７】この技術では、前記排ガスせンサの出力
（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、スライディングモード制御を用いて触媒
装置に進入する排ガスの空燃比（詳しくは該排ガスの酸
素濃度から把握される空燃比）の目標値（目標空燃比）
を逐次算出する。そして、その目標空燃比に応じて内燃
機関で燃焼させる混合気の空燃比を操作することによっ
て、触媒装置の最適な浄化性能を確保するものである。
【０００８】かかる技術では、上記のような空燃比制御
によって、触媒装置の最適な浄化性能を安定して確保す
ることができるため、その空燃比制御を行いつつ、触媒
装置の劣化状態を評価できることが望まれる。
【０００９】
【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、内燃機関の排気通路に備えた触媒装置の所要の浄
化性能を確保しつつ、該触媒装置の劣化状態を適正に評
価することができる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。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明の内燃機関の空燃
比制御装置は、かかる目的を達成するために、内燃機関
の排気通路に設けた触媒装置の下流側に該触媒装置を通
過した前記内燃機関の排ガス中の特定成分の濃度を検出
すべく配置された排ガスセンサと、該排ガスセンサの出
力を所定の目標値に収束させるように前記触媒装置に進
入する排ガスの空燃比を規定する操作量を逐次生成する
空燃比操作量生成手段と、該操作量に応じて前記内燃機
関で燃焼させる混合気の空燃比を操作する空燃比操作手
段とを備えた内燃機関の空燃比制御装置において、前記
空燃比操作手段による前記混合気の空燃比の操作中に、
前記排ガスセンサの出力の時系列データから該時系列デ
ータを変数成分として表した所定の劣化評価用線形関数
の値を逐次求め、その求めた劣化評価用線形関数の値に
基づき前記触媒装置の劣化状態を評価する劣化状態評価
手段を備えたことを特徴とするものである。
【００１１】すなわち、本願発明者等の知見によれば、
前記触媒装置の下流側の排ガスセンサの出力を所定の目
標値に収束させるように触媒装置に進入する排ガスの空
燃比を規定する操作量（例えば該空燃比の目標値）を逐
次生成し、その操作量に応じて前記混合気の空燃比を操
作している状態、すなわち、排ガスセンサの出力の前記
目標値への収束制御を行っている状態において、前記排
ガスセンサの出力の時系列データから、その時系列デー
タを変数成分とする、ある適当な所定の線形関数（排ガ
スセンサの出力の時系列データの線形結合の形に表現さ
れるような関数）の値を求めたとき、その線形関数の値
は、触媒装置の劣化の進行度合いとの間に特徴的な相関
性を呈する傾向がある。
【００１２】例えば、触媒装置がほぼ新品状態であると
きには、前記線形関数の値は、ある所定値の近傍に集積
するが、触媒装置の劣化が進行していくと、前記線形関
数の値は、上記所定値から離間した値を採り易くなる傾
向がある。つまり、触媒装置の劣化の進行に伴い該線形
関数の値のばらつき度合いが大きくなる。
【００１３】そこで、本発明では、前記劣化状態評価手
段は、上記の線形関数を劣化評価用線形関数とし、この
劣化評価用線形関数の値を前記排ガスセンサの出力の時
系列データから逐次求める。そして、この劣化評価用線
形関数の値に基づいて、触媒装置の劣化状態を評価す
る。
【００１４】かかる本発明によれば、触媒装置の劣化状
態を評価する基礎となる前記劣化評価用線形関数の値
は、排ガスセンサの出力を所定の目標値に収束させるよ
うに前記空燃比操作量生成手段が生成する操作量に応じ
て、前記空燃比操作手段が前記混合気の空燃比を操作し
ている状態で、排ガスセンサの出力の時系列データから
求められるものである。つまり、前記劣化評価用線形関
数の値は、前記触媒装置の所要の浄化性能を確保するよ
うに空燃比を操作している状態で得られる。
【００１５】このため、該劣化評価用線形関数の値に基
づく触媒装置の劣化状態の評価を行うことによって、そ
の劣化状態の評価を、触媒装置の所要の浄化性能を確保
しながら行うことができる。
【００１６】かかる本発明では、前記劣化評価用線形関
数の値の前述のような触媒装置の劣化の進行度合いに応
じた傾向は、本願発明者等の知見によれば、前記空燃比
操作量生成手段による前記操作量の生成を例えばフィー
ドバック制御の一手法であるスライディングモード制御
を用いて行った場合に、好適に顕著なものとなりやす
い。そして、このように空燃比操作量生成手段が、スラ
イディングモード制御のを用いて前記操作量を生成する
手段である場合には、特に、触媒装置の劣化状態との相
関性が高い劣化評価用線形関数は該スライディングモー
ド制御に用いる切換関数に密接に関連しており、該切換
関数に応じて定まる線形関数を劣化評価用線形関数とす
ることが好適である。
【００１７】この場合、より具体的には、前記空燃比操
作量生成手段が用いるスライディングモード制御は、例
えば前記排ガスセンサの出力と前記目標値との偏差の時
系列データを変数成分として表した線形関数を前記切換
関数として用いる。そして、このような切換関数をスラ
イディングモード制御に用いる場合には、前記劣化評価
用線形関数は、その変数成分に係る係数値を前記切換関
数の変数成分に係る係数値と同一とした線形関数とする
ことが好適である。尚、この線形関数は、スライディン
グモード制御用の前記切換関数そのものであってもよ
い。
【００１８】このようにスライディングモード制御用の
切換関数に応じて定まる線形関数を前記劣化評価用線形
関数とすることで、該劣化評価用線形関数の値と触媒装
置の劣化状態との相関性が顕著なものとなり、該劣化評
価用線形関数の値に基づく触媒装置の劣化状態の評価を
適正に行うことができる。
【００１９】尚、前記操作量を、ＰＩＤ制御（比例・積
分・微分制御）等、他のフィードバック制御手法の処理
によって生成する場合であっても、例えば前記スライデ
ィングモード制御用の切換関数と同様の形態の線形関数
を劣化評価用線形関数として定めれば、その劣化評価用
線形関数の値と触媒装置の劣化状態との間に前述のよう
な傾向の相関性をもたせることが可能である。
【００２０】本発明では、前記劣化状態評価手段は、前
記劣化評価用線形関数の値の時系列データのばらつき度
合いを表すデータを劣化評価用パラメータとして、該劣
化評価用パラメータを前記劣化評価用線形関数の値の時
系列データから求め、その求めた劣化評価用パラメータ
の値に基づき前記触媒装置の劣化状態を評価することが
好ましい。
【００２１】すなわち前述のように触媒装置の劣化の進
行に伴い、前記劣化評価用線形関数の値がある所定値か
ら離間した値を採りやすくなって、該劣化評価用線形関
数の値のばらつき度合いが大きくなる。そこで、本発明
では、そのばらつき度合いを表すデータを劣化評価用パ
ラメータとし、これを前記劣化評価用線形関数の値の時
系列データから求める。このような劣化評価用パラメー
タを求めたとき、該劣化評価用パラメータの値は、触媒
装置の劣化状態との相関関係が明確になり、該劣化評価
用パラメータの値に基づいて触媒装置の劣化状態の評価
をより適正に行うことが可能となる。
【００２２】この場合、前記劣化評価用パラメータは、
例えば劣化評価用線形関数の値と所定値との偏差の二乗
値や該偏差の絶対値等であってもよいが、好ましくは、
前記劣化状態評価手段は、前記劣化評価用線形関数の値
の時系列データの各データ値と該劣化評価用線形関数の
値の中心値としてあらかじめ定めた所定値との偏差の二
乗値又は絶対値にローパス特性のフィルタリング処理を
施すことにより前記劣化評価用パラメータを求める。
【００２３】このように前記偏差の二乗値又は絶対値に
ローパス特性のフィルタリング処理を施して劣化評価用
パラメータを求めたとき、その劣化評価用パラメータの
値は、劣化評価用線形関数の値のばらつき度合いを表す
ものとして適正なものとなると共に、触媒装置の劣化の
進行に伴い単調的に増加していくようになり、該触媒装
置の劣化状態との相関性が明白になる。従って、この劣
化評価用パラメータの値に基づいて、触媒装置の劣化状
態の評価を高い信頼性で確実に行うことが可能となる。
【００２４】さらにこの場合、前記ローパス特性のフィ
ルタリング処理は、逐次型の統計処理アルゴリズムによ
るフィルタリング処理であることが好ましい。
【００２５】このように逐次型の統計処理アルゴリズム
によるフィルタリング処理よって、前記劣化評価用パラ
メータを求めることによって、前記偏差やその二乗値も
しくは絶対値のデータ等を多数記憶するメモリを必要と
せずに、該劣化評価用パラメータを少ないメモリ容量で
求めることができる。
【００２６】尚、前記逐次型の統計処理アルゴリズムと
しては、例えば最小二乗法、重み付き最小二乗法、漸減
ゲイン法、固定ゲイン法等のアルゴリズムが好適であ
る。
【００２７】また、本発明では、前述ように劣化評価用
パラメータは、触媒装置の劣化の進行に伴い、単調的に
増加するため、前記劣化状態評価手段は、前記劣化評価
用パラメータの値を所定の閾値と比較することにより、
前記触媒装置の劣化状態が前記閾値に対応する劣化度合
い以上に劣化しているか否かを判断することができる。
【００２８】ところで、触媒装置に進入する排ガスの流
量の変化状態によっては、触媒装置の劣化状態を評価す
る上で適正な劣化評価用線形関数の値や前記劣化評価用
パラメータの値が得られない場合もある。そこで、本発
明では、前記劣化状態評価手段は、前記触媒装置に進入
する排ガスの流量の変化状態に応じて前記触媒装置の劣
化状態の評価を行なうか否かを判断する手段を備える。
【００２９】この場合、より具体的には、例えば排ガス
の流量が安定に一定に維持されているような状態では、
外乱が少ないために、前記スライディングモード制御に
よって排ガスセンサの出力が定常的に安定して前記目標
値に維持されやすい。このため、このような状況では、
前記劣化評価用線形関数の値は、触媒装置の劣化が進行
した状態であっても、所定値近傍に集積しやすく、触媒
装置がほぼ新品状態である場合との区別がつきにくくな
る。
【００３０】そこで、前記劣化状態評価手段は、前記触
媒装置に進入する排ガスの流量が略一定に維持されてい
る状態では、前記触媒装置の劣化状態の評価を行わず、
前記排ガスの流量が略一定に維持されていない状態で前
記触媒装置の劣化状態の評価を行う。
【００３１】このように排ガスの流量の変化状態が適正
である状態（排ガスの流量のある程度の変動が生じてい
るような状態）においてのみ、触媒装置の劣化状態の評
価を行うことで、触媒装置の劣化状態の評価結果の信頼
性を高めることができる。
【００３２】尚、前述のように劣化評価用パラメータを
求める本発明にあっては、前記劣化状態評価手段は、前
記触媒装置に進入する排ガスの流量が略一定に維持され
ている状態では、前記劣化評価用パラメータの算出を行
わず、前記排ガスの流量が略一定に維持されていない状
態で前記劣化評価用パラメータの算出を行う。これによ
り、排ガスの流量が適正な状態で算出される劣化評価用
パラメータのみを用いて触媒装置の劣化状態の評価を行
うことができ、その評価結果の信頼性を高めることがで
きる。
【００３３】また、本発明では、前記空燃比操作量生成
手段は、前記触媒装置の上流側から前記排ガスセンサに
かけての系が有する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求める推定手段を具備
し、該推定手段が求めたデータを用いて前記操作量を生
成する。
【００３４】あるいは、前記空燃比操作量生成手段は、
前記触媒装置の上流側から前記排ガスセンサにかけての
系が有する無駄時間と、前記空燃比操作手段及び前記内
燃機関からなる系が有する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
タを求める推定手段を具備し、該推定手段が求めたデー
タを用いて前記操作量を生成する。
【００３５】すなわち、前記触媒装置の上流側から前記
排ガスセンサにかけての系（この系は前記操作量により
規定される排ガスの空燃比から排ガスセンサの出力を生
成する系である。以下、ここでは対象排気系という）に
は、一般に、該系が含む触媒装置に起因して比較的長い
無駄時間を有する。また、特に内燃機関の回転数が比較
的低い状態では、前記空燃比操作手段及び前記内燃機関
からなる系（この系は前記操作量から触媒装置に進入す
る排ガスの空燃比を生成する系である。以下、空燃比操
作系という）も、比較的長い無駄時間を有する。そし
て、これらの無駄時間は、前記排ガスセンサの出力を目
標値に収束させる上で悪影響を及ぼすことがあるので、
その影響を補償することが望ましい。
【００３６】このため、本発明では、上記対象排気系の
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、あるいは、こ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推定手段により求め、そのデー
タを用いて前記操作量を生成する。
【００３７】これにより、上記の無駄時間の影響を補償
することが可能となって、排ガスセンサの出力の目標値
への収束制御を良好に行うことが可能となる。この結
果、触媒装置の所望の浄化性能を良好に確保しながら該
触媒装置の劣化状態の評価を行うことができる。
【００３８】さらに上記のように推定手段を備えたと
き、より具体的には前記空燃比操作量生成手段は、前記
推定手段が求め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スライディングモード制御により前
記目標値に収束させるように前記操作量を生成する。こ
れにより、前述の無駄時間の影響を適正に補償すること
ができ、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、ひいては、触媒装置の所要の浄化性能の確
保を安定して行うことができる。
【００３９】尚、排ガスセンサの出力の推定値を表すデ
ータは、例えば、排ガスセンサの出力と、前記空燃比操
作量生成手段が過去に生成した前記操作量、あるいは該
操作量に応じたものとなる触媒装置の上流側の排ガスの
空燃比の検出値とを用いて生成することが可能である。
【００４０】また、本発明では、前記スライディングモ
ード制御は好ましくは適応スライディングモード制御で
ある。
【００４１】すなわち、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
ような適応スライディングモード制御を用いて前記操作
量を生成することで、該操作量の信頼性が高まり、排ガ
スセンサの出力の目標値への収束制御を高い速応性で良
好に行うことができる。また、スライディングモード制
御用の切換関数に応じて定まる劣化評価用線形関数の値
に対して、触媒装置の劣化状態以外の単なる外乱等の要
因による影響が抑制され、該劣化評価用線形関数の値の
ばらつき度合いを表す前記劣化評価用パラメータに基づ
く触媒装置の劣化状態の評価の信頼性を高めることがで
きる。
【００４２】また、本発明では、前記空燃比操作量生成
手段が生成する前記操作量は、前記触媒装置に進入する
排ガスの目標空燃比であると共に、該触媒装置に進入す
る排ガスの空燃比を検出する空燃比センサを該触媒装置
の上流側に備え、前記空燃比操作手段は、該空燃比セン
サの出力が前記目標空燃比に収束するようにフィードバ
ック制御により前記混合気の空燃比を操作する。
【００４３】このように前記操作量を触媒装置に進入す
る排ガスの目標空燃比とし、該触媒装置に進入する排ガ
スの空燃比を検出する空燃比センサの出力（空燃比の検
出値）を目標空燃比にフィードバック制御することによ
って、排ガスセンサの出力の目標値への収束制御、ひい
ては触媒装置の所要の浄化性能の確保をより良好に行う
ことができる。
【００４４】尚、前記操作量は、前記目標空燃比以外に
も例えば内燃機関の燃料供給量の補正量等が挙げられ
る。また、前記操作量に応じた前記混合気の空燃比の操
作は、該操作量からフィードフォワード制御により行う
ようにすることも可能である。
【００４５】さらに、本発明で、触媒装置の最適な浄化
性能を確保しつつ該触媒装置の劣化状態の評価を行う上
では、前記排ガスセンサとして酸素濃度センサ（Ｏ2セ
ンサを用い、その目標値を所定の一定値とすることが好
適である。
【００４６】
【発明の実施の形態】本発明の第１実施形態を図１〜図
１９を参照して説明する。
【００４７】図１は本実施形態の装置の全体的なシステ
ム構成を示すブロック図である。図中、１は、例えば自
動車やハイブリッド車にその車両の推進源として搭載さ
れた４気筒のエンジン（内燃機関）である。このエンジ
ン１の各気筒毎に燃料及び空気の混合気の燃焼により生
成される排ガスは、エンジン１の近傍で共通の排気管２
（排気通路）に集合され、該排気管２を介して大気中に
放出される。排気管２には、排ガスを浄化するために、
例えば三元触媒により構成された二つの触媒装置３，４
が上流側から順に介装されている。
【００４８】尚、本実施形態で劣化状態を評価する触媒
装置は、上流側の触媒装置３であり、下流側の触媒装置
４は省略してもよい。
【００４９】本実施形態の装置では、基本的には、触媒
装置３の最適な浄化性能を確保するように触媒装置３に
進入する排ガスの空燃比（詳しくは触媒装置３に進入す
る排ガス中の酸素濃度から把握される空燃比。以下、単
にエンジン１の空燃比ということがある）を制御する。
また、この空燃比制御を行いながら、触媒装置３の劣化
状態を評価する。
【００５０】そして、このような処理を行うために、触
媒装置３の上流側（より詳しくはエンジン１の各気筒毎
の排ガスの集合箇所）で排気管２に設けられた空燃比セ
ンサ５と、触媒装置３の下流側（触媒装置４の上流側）
で排気管２に設けられた排ガスセンサとしてのＯ2セン
サ（酸素濃度センサ）６と、これらのセンサ５，６の出
力等に基づき後述の制御処理や触媒装置３の劣化状態の
評価を行う制御ユニット７とを備えている。
【００５１】尚、制御ユニット７には、前記空燃比セン
サ５やＯ2センサ６の出力の他に、エンジン１の運転状
態を検出するための図示しない回転数センサや吸気圧セ
ンサ、冷却水温センサ等、各種のセンサの出力が与えら
れる。
【００５２】Ｏ2センサ６は、触媒装置３を通過した排
ガス中の酸素濃度に応じたレベルの出力VO2/OUT（酸素
濃度の検出値を示す出力）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６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
排ガス中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６の出力VO2/OUTは飽和
して、ほぼ一定のレベルとなる。
【００５３】空燃比センサ５は、触媒装置３に進入する
排ガスの酸素濃度により把握されるエンジン１の空燃比
の検出値を表す出力KACTを生成するものである。この空
燃比センサ５は、例えば本願出願人が特開平４−３６９
４７１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、Ｏ
2センサ６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、該空燃比センサ５（以下、ＬＡＦセンサ５
という）は、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KACTを生成
するものである。
【００５４】制御ユニット７は、エンジン１の空燃比を
規定する操作量としての目標空燃比KCMD（エンジン１の
空燃比の目標値）を算出するための処理、並びに触媒装
置３の劣化状態を評価するための処理を担う制御ユニッ
ト７ａ（以下、排気側制御ユニット７ａという）と、上
記目標空燃比KCMDに応じてエンジン１の燃料噴射量（燃
料供給量）を調整することでエンジン１で燃焼させる混
合気の空燃比を操作する処理を担う空燃比操作手段とし
ての制御ユニット７ｂ（以下、機関側制御ユニット７ｂ
という）とから構成されている。
【００５５】これらの制御ユニット７ａ，７ｂはマイク
ロコンピュータを用いて構成されたものであり、それぞ
れの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、排気側制御ユニット７ａがその処理（目
標空燃比KCMDの生成処理や触媒装置３の劣化状態の評価
処理）を実行する制御サイクルは、触媒装置３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３０〜１００ｍｓ）としてい
る。
【００５６】また、機関側制御ユニット７ｂが実行する
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
う必要がある。このため、機関側制御ユニット７ｂがそ
の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。
【００５７】尚、排気側制御ユニット７ａ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。
【００５８】前記機関側制御ユニット７ｂを図１を参照
してさらに説明する。機関側制御ユニット７ｂは、その
機能的構成として、エンジン１への基本燃料噴射量Ｔim
を求める基本燃料噴射量算出部８と、基本燃料噴射量Ｔ
im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９及び第
２補正係数算出部１０とを具備する。
【００５９】前記基本燃料噴射量算出部８は、エンジン
１の回転数NEと吸気圧PBとから、それらにより規定され
るエンジン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。
【００６０】また、第１補正係数算出部９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。
【００６１】また、第２補正係数算出部１０が求める第
２補正係数KCMDMは、排気側制御ユニット７ａが後述の
如く算出する目標空燃比K CMD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。
【００６２】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。
【００６３】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。
【００６４】機関側制御ユニット７ｂは、上記の機能的
構成の他、さらに、排気側制御ユニット７ａが算出する
目標空燃比KCMDにＬＡＦセンサ５の出力KACT（エンジン
１の空燃比の検出値）を収束させるようにフィードバッ
ク制御によりエンジン１の燃料噴射量を調整することで
エンジン１で燃焼させる混合気の空燃比を操作するフィ
ードバック制御部１４を備えている。
【００６５】このフィードバック制御部１４は、本実施
形態では、エンジン１の各気筒の全体的な空燃比をフィ
ードバック制御する大局的フィードバック制御部１５
と、エンジン１の各気筒毎の空燃比をフィードバック制
御する局所的フィードバック制御部１６とに分別され
る。
【００６６】前記大局的フィードバック制御部１５は、
ＬＡＦセンサ５の出力KACTが前記目標空燃比KCMDに収束
するように、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。
【００６７】この大局的フィードバック制御部１５は、
ＬＡＦセンサ５の出力KACT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１７と、ＬＡＦセンサ５の出力KACT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１８（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。
【００６８】ここで、本実施形態では、前記ＰＩＤ制御
器１７が生成するフィードバック操作量KLAFは、ＬＡＦ
センサ５の出力KACT（空燃比の検出値）が目標空燃比KC
MD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１８が生成す
るフィードバック操作量KSTRはＬＡＦセンサ５の出力KA
CTが目標空燃比KCMDに一致する状態で「目標空燃比KCM
D」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１９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。
【００６９】大局的フィードバック制御部１５は、ＰＩ
Ｄ制御器１７により生成されるフィードバック操作量KL
AFと、適応制御器１８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２０で適宜、択一的に選択す
る。そして、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１５（特に適応制御
器１８）については後にさらに詳細に説明する。
【００７０】前記局所的フィードバック制御部１６は、
ＬＡＦセンサ５の出力KACTから各気筒毎の実空燃比#nA/
F(ｎ＝1，2，3，4)を推定するオブザーバ２１と、この
オブザーバ２１により推定された各気筒毎の実空燃比#n
A/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（気筒数個）
のＰＩＤ制御器２２とを具備する。
【００７１】ここで、オブザーバ２１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からＬＡＦ
センサ５の箇所（各気筒毎の排ガスの集合部）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５で検出される空燃比を生成する系と考え
る。そして、この系を、ＬＡＦセンサ５の検出応答遅れ
（例えば一次遅れ）や、ＬＡＦセンサ５で検出される空
燃比に対するエンジン１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、ＬＡＦセンサ５の出力KACTから、逆算的に各気筒毎
の実空燃比#nA/Fを推定する。
【００７２】尚、このようなオブザーバ２１は、本願出
願人が例えば特開平７−８３０９４号公報に詳細に開示
しているので、ここでは、さらなる説明を省略する。
【００７３】また、局所的フィードバック制御部１６の
各ＰＩＤ制御器２２は、ＬＡＦセンサ５の出力KACTを、
前回の制御サイクルで各ＰＩＤ制御器２２により求めら
れたフィードバック補正係数#nKLAFの全気筒についての
平均値により除算してなる値を各気筒の空燃比の目標値
とする。さらに、その目標値とオブザーバ２１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。
【００７４】そして、局所的フィードバック制御部１６
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１５のフィードバック補正係数KFBを乗算してな
る値に、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、各気筒の出力燃料噴射量#nＴout(ｎ＝
1，2，3，4)を求める。
【００７５】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、機関側制御ユニット７ｂに備えた
各気筒毎の付着補正部２３により、吸気管での燃料の壁
面付着を考慮した補正が各気筒毎になされた後、エンジ
ン１の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に従っ
て、エンジン１の各気筒への燃料噴射が行われるように
なっている。
【００７６】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号公報に詳細に開示して
いるので、ここではさらなる説明を省略する。また、図
１において、参照符号２４を付したセンサ出力選択処理
部は、前記オブザーバ２１による各気筒毎の実空燃比#n
A/Fの推定に適したＬＡＦセンサ５の出力KACTをエンジ
ン１の運転状態に応じて選択するもので、これについて
は、本願出願人が特開平７−２５９５８８号公報にて詳
細に開示しているので、ここではさらなる説明を省略す
る。
【００７７】一方、前記排気側制御ユニット７ａは、Ｌ
ＡＦセンサ５の出力KACTと所定の基準値FLAF/BASEとの
偏差kact（＝KACT−FLAF/BASE）を求める減算処理部１
１と、Ｏ2センサ６の出力VO2/OUTとその目標値VO2/TARG
ETとの偏差VO2（＝VO2/OUT−VO2/TARGET）を求める減算
処理部１２とを備えている。
【００７８】この場合、Ｏ2センサ６の出力VO2/OUTがあ
る所定の一定値VO2/TARGET（図２参照）に整定するよう
なエンジン１の空燃比の状態において、触媒装置３がそ
の劣化状態等によらずに最適な浄化性能を発揮する。こ
のため、本実施形態では、上記一定値VO2/TARGETをＯ2
センサ６の出力VO2/OUTの目標値VO2/TARGETとしてい
る。また、ＬＡＦセンサ５の出力KACTに対する前記基準
値FLAF/BASEは、本実施形態では、「理論空燃比」に設
定されている。
【００７９】尚、以下の説明において、前記減算処理部
１１，１２がそれぞれ求める偏差kact，VO2をそれぞれ
ＬＡＦセンサ５の偏差出力kact及びＯ2センサ６の偏差
出力VO2と称する。
【００８０】排気側制御ユニット７ａはさらに、上記の
偏差出力kact，VO2のデータがそれぞれＬＡＦセンサ５
の出力及びＯ2センサ６の出力のデータとして与えられ
る排気側主演算処理部１３を備えている。
【００８１】この排気側主演算処理部１３は、その機能
として、図３に示すように、前記偏差出力kact，VO2の
データに基づいてエンジン１の目標空燃比KCMDを逐次算
出する空燃比操作量決定手段としての目標空燃比算出手
段１３ａと、Ｏ2センサ６の偏差出力VO2のデータに基づ
いて触媒装置３の劣化状態を評価する劣化状態評価手段
１３ｂとを有する。
【００８２】この場合、より詳しくは目標空燃比算出手
段１３ａは、排気管２のＬＡＦセンサ５の箇所からＯ2
センサ６の箇所にかけての触媒装置３を含む排気系（図
１で参照符号Ｅを付した部分）を制御対象とする。そし
て、この対象排気系Ｅが有する無駄時間や、前記エンジ
ン１及び機関側制御ユニット７ｂが有する無駄時間、対
象排気系Ｅの挙動変化等を考慮しつつ、スライディング
モード制御（詳しくは適応スライディングモード制御）
を用いてＯ2センサ６の出力VO2/OUTをその目標値VO2/TA
RGETに収束させるようにエンジン１の目標空燃比KCMDを
逐次算出するものである。
【００８３】また、劣化状態評価手段１３ｂは、Ｏ2セ
ンサ６の偏差出力VO2の時系列データから定まる後述の
劣化評価用線形関数の値に基づいて触媒装置３の劣化状
態を評価すると共に、その評価結果に応じて本実施形態
の装置に備えた劣化報知器２９の動作を制御するもので
ある。尚、劣化報知器２９は、ランプの点灯もしくは点
滅、あるいはブザーの鳴動、あるいは文字もしくは図形
の表示等により触媒装置３の劣化状態を外部に報知する
ものである。
【００８４】前記目標空燃比算出手段１３ａ及び劣化状
態評価手段１３ｂをさらに説明する。
【００８５】まず、目標空燃比算出手段１３ａに関し、
本実施形態では、該手段１３ａの処理を行うために、前
記対象排気系Ｅを、前記ＬＡＦセンサ５の出力KACT（エ
ンジン１の空燃比の検出値）から無駄時間要素及び応答
遅れ要素を介してＯ2センサ６の出力VO2/OUT（触媒装置
３を通過した排ガス中の酸素濃度の検出値）を生成する
系と見なし、その挙動をあらかじめ離散時間系でモデル
化している。
【００８６】さらに、前記エンジン１及び機関側制御ユ
ニット７ｂから成る系を、目標空燃比KCMDから無駄時間
要素を介してＬＡＦセンサ５の出力KACTを生成する系
（以下、この系を空燃比操作系と称する）と見なし、そ
の挙動をあらかじめ離散時間系でモデル化している。
【００８７】この場合、本実施形態では、対象排気系Ｅ
の挙動を離散時間系で表現するモデル（以下、排気系モ
デルという）は、ＬＡＦセンサ５の出力KACT及びＯ2セ
ンサ６の出力VO2/OUTの代わりに、ＬＡＦセンサ５の前
記偏差出力kact（＝KACT−FLAF/BASE）とＯ2センサ６の
前記偏差出力VO2（＝VO2/OUT−VO2/T ARGET）とを用い
て、次式（１）により表現する。
【００８８】
【数１】
【００８９】この式（１）は、対象排気系ＥがＬＡＦセ
ンサ５の偏差出力kactから、無駄時間要素及び応答遅れ
要素を介してＯ2センサ６の偏差出力VO2を生成する系で
あると見なして、該対象排気系Ｅの挙動を離散時間系の
モデル（より詳しくは対象排気系Ｅの入力量としての偏
差出力kactに無駄時間を有する自己回帰モデル）で表現
したものである。
【００９０】ここで、上式（１）において、「ｋ」は前
記排気側制御ユニット７ａの離散時間的な制御サイクル
の番数を示し（以下、同様）、「d1」は対象排気系Ｅに
存する無駄時間（詳しくはＬＡＦセンサ５が検出する各
時点の空燃比がＯ2センサ６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）を制御サイクル数で
表したものである。この場合、対象排気系Ｅの無駄時間
は、排気側制御ユニット７ａの制御サイクルの周期（こ
れは本実施形態では一定である）を３０〜１００ｍｓと
したとき、一般的には、３〜１０制御サイクル分の時間
（d1＝３〜１０）である。そして、本実施形態では、式
（１）により表した排気系モデルにおける無駄時間d1の
値として、対象排気系Ｅの実際の無駄時間と等しいか、
もしくはそれよりも若干長いものにあらかじめ設定した
所定の一定値（本実施形態では例えばd1＝７）を設定し
ている。
【００９１】また、式（１）の右辺第１項及び第２項は
それぞれ対象排気系Ｅの応答遅れ要素に対応するもの
で、第１項は１次目の自己回帰項、第２項は２次目の自
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、対象排気系Ｅの出力量としてのＯ2セン
サ６の偏差出力VO2に係る係数である。
【００９２】さらに、式（１）の右辺第３項は対象排気
系Ｅの入力量としてのＬＡＦセンサ５の偏差出力kactに
対象排気系Ｅの無駄時間d1を含めて表現したものであ
り、「b1」はその入力量（＝ＬＡＦセンサ５の偏差出力
kact）に係るゲイン係数である。これらのゲイン係数a
1，a2，b1は排気系モデルの挙動を規定するパラメータ
であり、本実施形態では後述の同定器によって逐次同定
するものである。
【００９３】一方、エンジン１及び機関側制御ユニット
７ｂからなる前記空燃比操作系の離散時間系のモデル
（以下、空燃比操作系モデルという）は、本実施形態で
は、排気系モデルの場合と同様にＬＡＦセンサ５の出力
KACTの代わりにＬＡＦセンサ５の前記偏差出力kact（＝
KACT−FLAF/BASE）を用いると共に、これに対応させて
目標空燃比KCMDの代わりに該目標空燃比KCMDの前記基準
値FLAF/BASEに対する偏差kcmd（＝KCMD−FLAF/BASE。こ
れはＬＡＦセンサ５の偏差出力kactの目標値に相当す
る。以下、これを目標偏差空燃比kcmdという）とを用
い、次式（２）により表す。
【００９４】
【数２】
【００９５】この式（２）は空燃比操作系が前記目標偏
差空燃比kcmdから無駄時間要素を介してＬＡＦセンサ５
の偏差出力kactを生成する系（各制御サイクルにおける
偏差出力kactが無駄時間前の目標偏差空燃比kcmdに一致
するような系）であると見なして、該空燃比操作系を離
散時間系のモデルで表現したものである。
【００９６】ここで、式（２）において、「d2」が空燃
比操作系の無駄時間（詳しくは各時点の目標空燃比KCMD
がＬＡＦセンサ５の出力KACTに反映されるようになるま
でに要する無駄時間）を排気側制御ユニット７ａの制御
サイクル数で表したものである。この場合、空燃比操作
系の無駄時間は、エンジン１の回転数N Eによって変化
し、エンジン１の回転数が低くなる程、長くなる。そし
て、本実施形態では、式（２）により表した空燃比操作
系モデルにおける無駄時間d2の値としては、上記のよう
な空燃比操作系の無駄時間の特性を考慮し、例えばエン
ジン１の低速回転域の回転数であるアイドリング回転数
において実際の空燃比操作系が有する無駄時間（これ
は、エンジン１の任意の回転数において空燃比操作系が
採り得る最大側の無駄時間である）と等しいか、もしく
はそれよりも若干長いものにあらかじめ設定した所定の
一定値（本実施形態では例えばd2＝３）を用いる。
【００９７】尚、前記空燃比操作系には、実際には、無
駄時間要素の他、エンジン１に起因した応答遅れ要素も
含まれる。しかるに、目標空燃比KCMDに対するＬＡＦセ
ンサ５の出力KACTの応答遅れは、基本的には前記機関側
制御ユニット７ｂのフィードバック制御部１４（特に適
応制御器１８）によって補償されるため、排気側制御ユ
ニット７ａから見た空燃比操作系では、エンジン１に起
因する応答遅れ要素を考慮せずとも支障はない。
【００９８】前記排気側主演算処理部１３の目標空燃比
算出手段１３ａは、式（１）及び式（２）によりそれぞ
れ表現した排気系モデル及び空燃比操作系モデルに基づ
く目標空燃比KCMDの算出処理を排気側制御ユニット７ａ
の制御サイクル（一定の制御サイクル）で行うものであ
る。そして、この処理を行うために、図３に示すような
機能的構成を具備している。
【００９９】すなわち、目標空燃比算出手段１３ａは、
前記排気系モデル（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）を制御サイクル毎に逐次求め
る同定器２５と、対象排気系Ｅの無駄時間d1及び空燃比
操作系の無駄時間d2を合わせた合計無駄時間ｄ（＝d1＋
d2）後のＯ2センサ６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）を制御サイクル
毎に逐次求める推定器２６と、適応スライディングモー
ド制御の処理により前記目標空燃比KCMDを制御サイクル
毎に逐次算出するスライディングモード制御器２７とを
具備する。
【０１００】これらの同定器２５、推定器２６及びスラ
イディングモード制御器２７による演算処理のアルゴリ
ズムは以下のように構築されている。
【０１０１】まず、前記同定器２５は、前記式（１）に
より表現した排気系モデルの実際の対象排気系Ｅに対す
るモデル化誤差を極力小さくするように前記ゲイン係数
a1，a2，b1の値をリアルタイムで逐次同定するものであ
り、その同定処理を次のように行う。
【０１０２】すなわち、同定器２５は、排気側制御ユニ
ット７ａの制御サイクル毎に、まず、今現在設定されて
いる排気系モデルの同定ゲイン係数a1ハット，a2ハッ
ト，b1ハット、すなわち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)ハットの値と、ＬＡＦセンサ５の偏差出力kact及びＯ
2センサ６の偏差出力VO2の過去値のデータkact(k-d1-
1)，VO2(k-1)，VO2(k-2)とを用いて、次式（３）により
排気系モデル上でのＯ2センサ６の偏差出力VO2（排気系
モデルの出力）の値VO2(k)ハット（以下、同定偏差出力
VO2(k)ハットという）を求める。
【０１０３】
【数３】
【０１０４】この式（３）は、排気系モデルを表す前記
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として同定ゲイン係数a1(k-1)ハッ
ト，a2(k-1)ハット，b1(k-1)ハットを用いたものであ
る。また、式（３）の第３項で用いる対象排気系Ｅの無
駄時間d1の値は、前述の如く設定した一定値（本実施形
態ではd1＝７）を用いる。
【０１０５】ここで、次式（４），（５）で定義される
ベクトルΘ及びξを導入すると（式（４），（５）中の
添え字「Ｔ」は転置を意味する。以下同様。）、
【０１０６】
【数４】
【０１０７】
【数５】
【０１０８】前記式（３）は、次式（６）により表され
る。
【０１０９】
【数６】
【０１１０】さらに同定器２５は、前記式（３）あるい
は式（６）により求められるＯ2センサ６の同定偏差出
力VO2(k)ハットと今現在のＯ2センサ６の偏差出力VO2
(k)との偏差id/e(k)を排気系モデルの実際の対象排気系
Ｅに対するモデル化誤差を表すものとして次式（７）に
より求める（以下、偏差id/eを同定誤差id/eという）。
【０１１１】
【数７】
【０１１２】そして、同定器２５は、上記同定誤差id/e
を最小にするように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、換言すれば、これらの
同定ゲイン係数を要素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、その算出を、次式（８）により行
う。すなわち、同定器２５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a1(k)ハッ
ト，a2(k)ハット，b1(k)ハットを求める。
【０１１３】
【数８】
【０１１４】ここで、式（８）中の「Ｋθ」は次式
（９）により決定される三次のベクトル（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
じた変化度合いを規定するゲイン係数ベクトル）であ
る。
【０１１５】
【数９】
【０１１６】また、上式（９）中の「Ｐ」は次式（１
０）の漸化式により決定される三次の正方行列である。
【０１１７】
【数１０】
【０１１８】尚、式（１０）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、また、「Ｐ」の初期値Ｐ(0)は、その各対角成分を
正の数とする対角行列である。
【０１１９】この場合、式（１０）中の「λ1」、「λ
2」の設定の仕方によって、固定ゲイン法、漸減ゲイン
法、重み付き最小二乗法、最小二乗法、固定トレース法
等、各種の具体的な同定アルゴリズムが構成され、本実
施形態では、例えば最小二乗法（この場合、λ1＝λ2＝
１）を採用している。
【０１２０】本実施形態における同定器２５は基本的に
は前述のようなアルゴリズム（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排気系モデルの前記
同定ゲイン係数a1ハット，a2ハット，b1ハットを制御サ
イクル毎に逐次求めるものである。このような処理によ
って、実際の対象排気系Ｅに適合した同定ゲイン係数a1
ハット，a2ハット，b1ハットが逐次得られる。
【０１２１】以上説明したアルゴリズムが同定器２５が
実行する基本的なアルゴリズムである。
【０１２２】次に、前記推定器２６は、後に詳細を説明
するスライディングモード制御器２７による目標空燃比
KCMDの算出処理に際しての対象排気系Ｅの無駄時間d1及
び前記空燃比操作系の無駄時間d2の影響を補償するため
に、前記合計無駄時間ｄ（＝d1＋d2）後のＯ2センサ６
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。その推定処
理のアルゴリズムは次のように構築されている。
【０１２３】まず、排気系モデルを表す前記式（１）
に、空燃比操作系モデルを表す式（２）を適用すると、
次式（１１）が得られる。
【０１２４】
【数１１】
【０１２５】この式（１１）は、対象排気系Ｅ及び空燃
比操作系を合わせた系を、目標偏差空燃比kcmdから対象
排気系Ｅ及び空燃比操作系の両者の無駄時間要素と対象
排気系Ｅの応答遅れ要素とを介してＯ2センサ６の偏差
出力VO2を生成する系であるとして、該系の挙動を離散
時間系のモデルで表現したものである。
【０１２６】そして、この式（１１）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６の偏差出力VO2(k+d)の推定値である前記推定偏差
出力VO2(k+d)バーは、Ｏ2センサ６の偏差出力VO2の現在
値及び過去値の時系列データVO2(k)及びVO2(k-1)と、ス
ライディングモード制御器２７が求める目標空燃比KCMD
（具体的な求め方は後述する）に相当する目標偏差空燃
比kcmd（＝KCMD−FLAF/BASE）の過去値の時系列データk
cmd(k-j)（ｊ＝1，2，…，d）とを用いて次式（１２）
により表される。
【０１２７】
【数１２】
【０１２８】ここで、式（１２）において、α1，α2
は、それぞれ同式（１２）中のただし書きで定義した行
列Ａの巾乗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の巾乗Ａj-1（ｊ＝1，2，
…，d）と同式（１２）中のただ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。
【０１２９】さらに、式（１２）中の目標偏差空燃比kc
mdの過去値の時系列データkcmd(k-j)（ｊ＝1，2，…，
d）のうち、現在から空燃比操作系の無駄時間d2以前の
目標偏差空燃比kcmdの過去値の時系列データkcmd(k-d
2)，kcmd(k-d2-1)，…，kcmd(k-d)は前記式（２）によ
って、それぞれ、ＬＡＦセンサ５の偏差出力kactの現在
以前に得られるデータkact(k)，kact(k-1)，…，kact(k
-d+d2)に置き換えることができる。そして、この置き換
えを行うことで、次式（１３）が得られる。
【０１３０】
【数１３】
【０１３１】この式（１３）が本実施形態において、推
定器２６が前記推定偏差出力VO2(k+d)バーを算出するた
めの基本式である。つまり、本実施形態では、推定器２
６は、制御サイクル毎に、Ｏ2センサ６の偏差出力VO2の
時系列データVO2(k)及びVO2(k-1)と、スライディングモ
ード制御器２７が過去に求めた目標空燃比KCMDを表す目
標偏差空燃比kcmdの過去値の時系列データkcmd(k-j)
（ｊ＝1，…，d2-1）と、ＬＡＦセンサ５の偏差出力kac
tの現在値及び過去値の時系列データkact(k-i )（ｉ＝
０，…，d1）とを用いて式（１３）の演算を行うことに
よって、Ｏ2センサ６の推定偏差出力VO2(k+d)バーを求
める。
【０１３２】この場合、本実施形態では、式（１３）に
より推定偏差出力VO2(k+d)バーを算出するために必要と
なる係数α1，α2及びβj（ｊ＝1，2，…，d）の値は、
基本的には、前記ゲイン係数a1，a2，b1（これらは式
（１２）のただし書きで定義した行列Ａ及びベクトルＢ
の成分である）の同定値である前記同定ゲイン係数a1ハ
ット，a2ハット，b1ハットを用いて算出する。また、式
（１３）の演算で必要となる無駄時間d1，d2の値は、前
述の如く設定した値を用いる。
【０１３３】尚、推定偏差出力VO2(k+d)バーは、ＬＡＦ
センサ５の偏差出力kactのデータを使用せずに、式（１
２）の演算により求めるようにしてもよいが、推定偏差
出力VO2(k+d)バーの信頼性を高める上では、エンジン１
等の実際の挙動が反映されるＬＡＦセンサ５の偏差出力
kactのデータを用いた式（１３）の演算により推定偏差
出力VO2(k+d)バーを求めることが好ましい。また、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、式（１２）中の目標偏差空燃比kcmdの過去値の時
系列データkcmd(k-j)（ｊ＝1，2，…，d）の全てをそれ
ぞれ、ＬＡＦセンサ５の偏差出力kactの現在以前に得ら
れる時系列データkact(k)，kact(k-1)，…，kact(k-d+d
2)に置き換えることができる。このため、この場合に
は、推定偏差出力VO2(k+d)バーは、目標偏差空燃比kcmd
のデータを含まない次式（１４）により求めることがで
きる。
【０１３４】
【数１４】
【０１３５】次に、前記スライディングモード制御器２
７を説明する。
【０１３６】本実施形態のスライディングモード制御器
２７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を加味した適応スラ
イディングモード制御によりＯ2センサ６の出力VO2/OUT
をその目標値VO2/TARGETに整定させるように（Ｏ2セン
サ６の偏差出力VO2を「０」に収束させるように）、制
御対象である前記対象排気系Ｅに与えるべき入力量（詳
しくは、ＬＡＦセンサ５の出力KACT（空燃比の検出値）
と前記基準値FLAF/BASEとの偏差の目標値で、これは前
記目標偏差空燃比kcmdに等しい。以下、この入力量をＳ
ＬＤ操作入力Uslと称する）を決定し、その決定したＳ
ＬＤ操作入力Uslから前記目標空燃比KCMDを決定するも
のである。そして、その処理のためのアルゴリズムは次
のように構築されている。
【０１３７】まず、スライディングモード制御器２７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。
【０１３８】本実施形態におけ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）として、例えば各制御サイクルで得られたＯ2セ
ンサ６の偏差出力VO2(k)と、その１制御サイクル前に得
られた偏差出力VO2(k-1)とを用い、スライディングモー
ド制御用の切換関数σを、次式（１５）のように、これ
らの偏差出力VO2(k)，VO2(k-1)を変数成分とする線形関
数として定義する。尚、前記偏差出力VO2(k)，VO2(k-1)
を成分とするベクトルとして式（１５）中の但し書きで
定義したベクトルＸを以下、状態量Ｘという。
【０１３９】
【数１５】
【０１４０】この場合、切換関数σの係数s1，s2は、次
式（１６）の条件を満たすように設定する。
【０１４１】
【数１６】
【０１４２】尚、本実施形態では、簡略化のために係数
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の値を設定している。
【０１４３】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、状態量Ｘは二次系であ
るので超平面σ＝０は図４に示すように直線となる。該
超平面は、位相空間の次数によって、切換線又は切換面
とも言われる。
【０１４４】尚、本実施形態では、スライディングモー
ド制御用の切換関数の変数成分である状態量として、実
際には前記推定器２６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。
【０１４５】本実施形態で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４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、
該状態量Ｘを超平面σ＝０上の平衡点であるVO2(k)＝VO
2(k-1)＝０となる点、すなわち、Ｏ2センサ６の出力VO2
/OUTの時系列データVO2/OUT(k)，VO2/OUT(k-1)が目標値
VO2/TARGETに一致するような点に収束させる（図４のモ
ード２）。
【０１４６】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
７が生成する前記ＳＬＤ操作入力Usl（＝目標偏差空燃
比kcmd）は、状態量Ｘを超平面σ＝０上に拘束するため
の制御則に従って対象排気系Ｅ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対象排気
系Ｅ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対象排気系Ｅに与える
べき入力成分Uadp（以下、適応則入力Uadpという）との
総和により表される（次式（１７））。
【０１４７】
【数１７】
【０１４８】そして、これらの等価制御入力Ueq、到達
則入力Urch及び適応則入力Uadpは、本実施形態では、前
記式（１１）により表される離散時間系のモデル（式
（１）中のＬＡＦセンサ５の偏差出力kact(k-d1)を合計
無駄時間ｄを用いた目標偏差空燃比kcmd(k-d)で置き換
えたモデル）に基づいて、次のように決定する。
【０１４９】まず、状態量Ｘを超平面σ＝０に拘束する
ために対象排気系Ｅ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
す目標偏差空燃比kcmd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（１１）と式（１５）
とを用いて次式（１８）により与えられる。
【０１５０】
【数１８】
【０１５１】この式（１８）が本実施形態において、制
御サイクル毎に等価制御入力Ueq(k)を求めるための基本
式である。
【０１５２】次に、前記到達則入力Urchは、本実施形態
では、基本的には次式（１９）により決定するものとす
る。
【０１５３】
【数１９】
【０１５４】すなわち、到達則入力Urchは、前記合計無
駄時間ｄを考慮し、合計無駄時間ｄ後の切換関数σの値
σ(k+d)に比例させるように決定する。
【０１５５】この場合、式（１９）中の係数Ｆ（これは
到達則のゲインを規定する）は、次式（２０）の条件を
満たすように設定する。
【０１５６】
【数２０】
【０１５７】尚、切換関数σの値の挙動に関しては、該
切換関数σの値が超平面σ＝０に対して振動的な変化
（所謂チャタリング）を生じる虞れがあり、このチャタ
リングを抑制するためには、到達則入力Urchに係わる係
数Ｆは、さらに次式（２１）の条件を満たすように設定
することが好ましい。
【０１５８】
【数２１】
【０１５９】次に、前記適応則入力Uadpは、本実施形態
では、基本的には次式（２２）により決定するものとす
る（式（２２）中のΔＴは排気側制御ユニット７ａの制
御サイクルの周期である）。
【０１６０】
【数２２】
【０１６１】すなわち、適応則入力Uadpは、合計無駄時
間ｄを考慮し、該合計無駄時間ｄ後までの切換関数σの
値と排気側制御ユニット７ａ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。
【０１６２】この場合、式（２２）中の係数Ｇ（これは
適応則のゲインを規定する）は、次式（２３）の条件を
満たすように設定する。
【０１６３】
【数２３】
【０１６４】尚、前記式（１６）、（２０）、（２
１）、（２３）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。
【０１６５】本実施形態におけるスライディングモード
制御器２７は、基本的には前記式（１８）、（１９）、
（２２）により決定される等価制御入力Ueq、到達則入
力Urch及び適応則入力Uadpの総和（Ueq＋Urch＋Uadp）
を対象排気系Ｅに与えるべきＳＬＤ操作入力Uslとして
決定するのであるが、前記式（１８）、（１９）、（２
２）で使用するＯ2センサ６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。
【０１６６】そこで、本実施形態では、スライディング
モード制御器２７は、実際には、前記式（１８）により
前記等価制御入力Ueqを決定するためのＯ2センサ６の偏
差出力VO2(k+d)，VO2(k+d-1)の代わりに、前記推定器２
６で求められる推定偏差出力VO2(k+d)バー，VO2( k+d-
1)バーを用い、次式（２４）により制御サイクル毎の等
価制御入力Ueqを算出する。
【０１６７】
【数２４】
【０１６８】また、本実施形態では、実際には、推定器
２６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
（１５）により設定された切換関数σに代えて、次式
（２５）によりスライディングモード制御用の切換関数
σバーを定義する（この切換関数σバーは、前記式（１
５）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に相当する）。
【０１６９】
【数２５】
【０１７０】そして、スライディングモード制御器２７
は、前記式（１９）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（２５）に
より表される切換関数σバーの値を用いて次式（２６）
により制御サイクル毎の到達則入力Urchを算出する。
【０１７１】
【数２６】
【０１７２】同様に、スライディングモード制御器２７
は、前記式（２２）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（２５）に
より表される切換関数σバーの値を用いて次式（２７）
により制御サイクル毎の適応則入力Uadpを算出する。
【０１７３】
【数２７】
【０１７４】尚、前記式（２４），（２６），（２７）
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a1，a
2，b1としては、本実施形態では基本的には前記同定器
２５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。
【０１７５】そして、スライディングモード制御器２７
は、前記式（２４），（２６），（２７）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の総和を対象排気系Ｅに与えるべき前記Ｓ
ＬＤ操作入力Uslとして求める（前記式（１７）を参
照）。尚、この場合において、前記式（２４）、（２
６）、（２７）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。
【０１７６】これが、本実施形態において、スライディ
ングモード制御器２７により、対象排気系Ｅに与えるべ
きＳＬＤ操作入力Usl（＝目標偏差空燃比kcmd）を制御
サイクル毎に決定するための基本的な演算処理（アルゴ
リズム）である。このようにしてＳＬＤ操作入力Uslを
決定することで、該ＳＬＤ操作入力Uslは、Ｏ2センサ６
の推定偏差出力VO2バーを「０」に収束させるように
（結果的にはＯ2センサ６の出力VO2/OUTを目標値VO2/TA
RGETに収束させるように）決定される。
【０１７７】ところで、本実施形態におけるスライディ
ングモード制御器２７は最終的には前記目標空燃比KCMD
を制御サイクル毎に逐次求めるものあるが、前述のよう
に求められるＳＬＤ操作入力Uslは、ＬＡＦセンサ５で
検出される空燃比と前記基準値FLAF/BASEとの偏差の目
標値、すなわち前記目標偏差空燃比kcmdである。このた
め、スライディングモード制御器２７は、最終的には、
次式（２８）に示すように、制御サイクル毎に、前述の
如く求めたＳＬＤ操作入力Uslに前記基準値FLAF/BASEを
加算することで、目標空燃比KCMDを決定する。
【０１７８】
【数２８】
【０１７９】以上が本実施形態でスライディングモード
制御器２７により目標空燃比KCMDを決定するための基本
的アルゴリズムである。
【０１８０】尚、本実施形態では、スライディングモー
ド制御器２７による適応スライディングモード制御の処
理の安定性を判別して、前記ＳＬＤ操作入力Uslの値を
制限したりするのであるが、これについては後述する。
【０１８１】次に、前記劣化状態評価手段１３ｂの処理
を説明する。
【０１８２】本願発明者等の各種検討によれば、前述の
ようにスライディングモード制御器２７により目標空燃
比KCMDを逐次求め、この目標空燃比KCMDにＬＡＦセンサ
５の出力KACT（エンジン１の空燃比の検出値）を収束さ
せるように前記機関側制御ユニット７ｂによりエンジン
１の燃料噴射量を調整したとき、Ｏ2センサ６の出力VO2
/OUTの時系列データは、前記超平面σ＝０に対して、触
媒装置３の劣化状態に応じた特徴的な変化を呈すること
が判明した。
【０１８３】この様子を図５〜図７を参照して説明す
る。これらの図５〜図７は、それぞれ新品の触媒装置
３、比較的小さな劣化度合いの触媒装置３、比較的大き
な劣化度合いの触媒装置３について上記のようにエンジ
ン１の燃料噴射量を目標空燃比KCMDに応じて調整した場
合に、排気側制御ユニット７ａの制御サイクル毎に得ら
れるＯ2センサ６の偏差出力VO2の時系列データVO2(k)，
VO2(k-1)の組、すなわち前記状態量Ｘのサンプリングデ
ータを点描で示したものである。また、これらの図５〜
図７に併記した直線は、前記超平面σ＝０である。
【０１８４】これらの図５〜図７のうち、図５に見られ
るように、状態量Ｘは、触媒装置３の新品状態では、超
平面σ＝０の近傍に集積する傾向がある。そして、触媒
装置３の劣化が進行すると、図６や図７に見られるよう
に、状態量Ｘは、超平面σ＝０から離間する側に分散す
る（超平面σ＝０のまわりのばらつきが大きくなる）傾
向がある。しかも、その分散化は、触媒装置３の劣化度
合いが大きい程（劣化が進行している程）、高まる傾向
がある。換言すれば、前記式（１５）により定めた切換
関数σの値が、触媒装置３の劣化の進行に伴い「０」か
ら離間した値を採りやすくなり、切換関数σの値の
「０」に対するばらつきが大きくなる。これは、触媒装
置３の劣化の進行に伴い、前記式（１）の排気系モデル
の誤差が生じやすくなるため、状態量Ｘの超平面σ＝０
への収束性が低下するためであると考えられる。
【０１８５】尚、上記のような傾向は、推定器２６によ
り求められる推定偏差出力VO2バーを変数成分として前
記式（２５）により定めた切換関数σバー（本実施形態
でスライディングモード制御用の切換関数として実際に
用いる切換関数）の値についても同様に見られる傾向で
ある。但し、切換関数σバーは、Ｏ2センサ６の偏差出
力VO2の推定値を用いるものであるのに対し、式（１
５）の切換関数はＯ2センサ６の実際の偏差出力VO 2を
用いるものであるため、触媒装置３の実際の劣化状態が
よりよく反映されるものと考えられる。
【０１８６】このようなことから、本実施形態では、前
記式（１５）により定めた切換関数σの値に基づいて触
媒装置３の劣化状態を評価する。尚、本実施形態では、
スライディングモード制御用の実際の切換関数は、前述
の如く、推定器２６が求める推定偏差出力VO2バーを変
数成分として前記式（２５）により定義した切換関数σ
バーである。つまり、厳密に言えば、式（１５）により
定めた切換関数σは、本実施形態でのスライディングモ
ード制御用の切換関数ではない。そこで、以下の説明で
は、式（１５）により定めた関数σを、劣化評価用線形
関数σという。
【０１８７】この劣化評価用線形関数σに基づき前記劣
化状態評価手段１３ｂが触媒装置３の劣化状態の評価を
行うためのアルゴリズムは本実施形態では、次のように
構築されている。
【０１８８】すなわち、触媒装置３の劣化の進行に伴う
前述のような劣化評価用線形関数σの値の変化の傾向を
考慮し、劣化状態評価手段１３ｂは、該劣化評価用線形
関数σの値の二乗値σ2を制御サイクル毎に逐次求め
る。
【０１８９】そして、この二乗値σ2にローパス特性の
フィルタリング処理を施すことにより該二乗値σ2の中
心値（以下、これに参照符号LSσ2を付する）を劣化評
価用パラメータとして求める。
【０１９０】この場合、劣化評価用パラメータLSσ2を
求めるための上記フィルタリング処理は、逐次型の統計
処理アルゴリズムにより構成され、次式（２９）により
与えられる。
【０１９１】
【数２９】
【０１９２】すなわち、劣化評価用パラメータLSσ
2は、排気側制御ユニット７ａの制御サイクル毎に、該
劣化評価用パラメータLSσ2の前回値LSσ2(k-1)と、前
記二乗値σ2の現在値σ2(k)と、次式（３０）の漸化式
により制御サイクル毎に更新されるゲインパラメータBP
とから逐次更新されつつ求められる。
【０１９３】
【数３０】
【０１９４】ここで、式（３０）中の「η1」、「η2」
は０＜η1≦１及び０≦η2＜２の条件を満たすように設
定され、その設定の仕方によって、固定ゲイン法、漸減
ゲイン法、重み付き最小二乗法、最小二乗法、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η1を「１」よりも小さな正の
所定値に設定する（０＜η1＜１）と共に、η2＝１と
し、重み付最小二乗法のアルゴリズムを採用している。
【０１９５】このようにして、劣化評価用線形関数σの
二乗値σ2の中心値（本実施形態では最小二乗中心値）
としての劣化評価用パラメータLSσ2を求めたとき、該
劣化評価用パラメータLSσ2の値は、触媒装置３の劣化
状態に対して、図８に示すような傾向を呈する。図８は
前記図５〜図７の触媒装置３の各劣化状態において、前
述のように求められる劣化評価用パラメータLSσ2と触
媒装置３を流れる排ガスの流量（以下、排ガスボリュー
ムという）との関係を示すものである。
【０１９６】図８に見られるように、劣化評価用パラメ
ータLSσ2は、触媒装置３の各劣化状態において前記排
ガスボリュームによらずにほぼ一定となると共に、触媒
装置３の劣化の進行に伴い、値が大きくなる。従って、
劣化評価用パラメータLSσ2の値が触媒装置３の劣化度
合いを表すものとなる。
【０１９７】また、本実施形態では、例えば触媒装置３
の交換を要するかもしくはその交換時期が近い程度に該
触媒装置３が劣化した状態（以下、劣化進行状態とい
う）と、それほどには劣化していない状態（以下、未劣
化状態という）とに分けて触媒装置３の劣化状態を把握
することとし、上記「劣化進行状態」において、その旨
を前記劣化報知器２９により報知する。
【０１９８】そこで、本実施形態では、図８の破線で示
すように、劣化評価用パラメータLSσ2に対する閾値CAT
AGELMTをあらかじめ設定しておく。そして、劣化評価用
パラメータLSσ2が上記閾値CATAGELMT以上となったとき
に、触媒装置３の劣化状態が「劣化進行状態」であると
判断し、劣化評価用パラメータLSσ2が上記閾値CATAGEL
MTに満たない場合は、触媒装置３の劣化状態が「未劣化
状態」であると判断する。
【０１９９】以上説明したアルゴリズムが、劣化状態評
価手段１３ｂによる触媒装置３の劣化状態の評価の基本
的なアルゴリズムである。尚、劣化状態評価手段１３ｂ
は、触媒装置３の劣化状態の評価に際して排ガスボリュ
ームの変化状態の把握等、付加的な処理も行うのである
が、これについては後述する。
【０２００】次に、前記機関側制御ユニット７ｂの大局
的フィードバック制御部１５、特に前記適応制御器１８
をさらに説明する。
【０２０１】前記図１を参照して、大局的フィードバッ
ク制御部１５は、前述のようにＬＡＦセンサ５の出力KA
CT（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が、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。
【０２０２】前記適応制御器１８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９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３０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３１とにより構成されている。
【０２０３】ここで、パラメータ調整部３０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３０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３０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１５の制御対象である
エンジン１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（３４）でｍ＝ｎ
＝１，ｄp＝３とし、設定する適応パラメータはｓ0，ｒ
1，ｒ2，ｒ3，ｂ0の５個とした（図９参照）。尚、式
（３４）の上段式及び中段式におけるｕs，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）の出力を前記ＬＡＦセンサ５の出力KACT
（空燃比の検出値）とし、パラメータ調整部３０への入
力ζ(j)を、式（３４）の下段式により表す（図９参
照）。
【０２０４】
【数３１】
【０２０５】
【数３２】
【０２０６】
【数３３】
【０２０７】
【数３４】
【０２０８】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１８のゲインを決定す
るスカラ量要素ｂ0ハット（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ハット（Ｚ-1，ｊ）からな
り、それぞれ、次式（３５）〜（３７）により表現され
る（図９の操作量算出部３１のブロック図を参照）。
【０２０９】
【数３５】
【０２１０】
【数３６】
【０２１１】
【数３７】
【０２１２】パラメータ調整部３０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
３１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５の出力KA
CTとを用いて、該出力KACT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。
【０２１３】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。
【０２１４】
【数３８】
【０２１５】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
ぞれ式（３９），（４０）のような漸化式で表される。
【０２１６】
【数３９】
【０２１７】
【数４０】
【０２１８】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。
【０２１９】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。
【０２２０】前述のようにパラメータ調整部３０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、前記排気側主演算処理部１３の目標空燃
比算出手段１３ａにより決定される目標空燃比KCMDとを
用いて、操作量算出部３１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９の操作
量算出部３１は、同式（４１）の演算をブロック図で表
したものである。
【０２２１】
【数４１】
【０２２２】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５の出力KACTが目標
空燃比KCMDに一致する状態において、「目標空燃比KCM
D」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１９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。
【０２２３】このように構築された適応制御器１８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。
【０２２４】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１８が好適であ
る。
【０２２５】以上が、本実施形態で採用した適応制御器
１８の詳細である。
【０２２６】尚、適応制御器１８と共に、大局的フィー
ドバック制御部１５に具備したＰＩＤ制御器１７は、一
般のＰＩＤ制御と同様に、ＬＡＦセンサ５の出力KACT
と、その目標空燃比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５の出力KA
CT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NEと吸気圧PB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。
【０２２７】また、大局的フィードバック制御部１５の
前記切換部２０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KCMD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５の出力KA
CTが、そのＬＡＦセンサ５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１８による高ゲイン制御を必要としない場合
には、ＰＩＤ制御器１７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１８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１８が、高ゲイン制御で、ＬＡＦセン
サ５の出力KACT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５の出力KACTの信頼性に
欠ける等の場合に、適応制御器１８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。
【０２２８】このような切換部２０の作動は、例えば特
開平８−１０５３４５号公報に本願出願人が詳細に開示
しているので、ここでは、さらなる説明を省略する。
【０２２９】次に本実施形態の装置の作動の詳細を説明
する。
【０２３０】まず、図１０のフローチャートを参照し
て、前記機関側制御ユニット７ｂによるエンジン１の空
燃比の制御のためのエンジン１の各気筒毎の出力燃料噴
射量#nＴout（ｎ＝1，2，3，4）の算出処理について説
明する。機関側制御ユニット７ｂは、各気筒毎の出力燃
料噴射量#nＴoutの算出処理をエンジン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。
【０２３１】機関側制御ユニット７ｂは、まず、前記Ｌ
ＡＦセンサ５及びＯ2センサ６を含む各種センサの出力
を読み込む（ＳＴＥＰａ）。この場合、ＬＡＦセンサ５
の出力KACT及びＯ2センサ６の出力VO2/OUTはそれぞれ過
去に得られ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。
【０２３２】次いで、基本燃料噴射量算出部８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９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）。
【０２３３】次いで、機関側制御ユニット７ｂは、エン
ジン１の運転モードが排気側主演算処理部１３の目標空
燃比算出手段１３ａが生成する目標空燃比KCMDを使用し
て燃料噴射量の調整を行う運転モード（以下、通常運転
モード）であるか否かの判別処理を行って、該運転モー
ドが通常運転モードであるか否かをそれぞれ値「１」，
「０」で表すフラグf/prism/onの値を設定する（ＳＴＥ
Ｐｄ）。
【０２３４】上記の判別処理では、図１１に示すよう
に、Ｏ2センサ６及びＬＡＦセンサ５が活性化している
か否かの判別が行われる（ＳＴＥＰｄ−１，ｄ−２）。
このとき、いずれかが活性化していない場合には、排気
側主演算処理部１３の処理に使用するＯ2センサ６やＬ
ＡＦセンサ５の検出データを精度よく得ることができな
い。従って、エンジン１の運転モードは通常運転モード
ではなく、フラグf/prism/onの値を「０」にセットする
（ＳＴＥＰｄ−１０）。
【０２３５】また、エンジン１のリーン運転中（希薄燃
焼運転中）であるか否か（ＳＴＥＰｄ−３）、エンジン
１の始動直後の触媒装置３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
（ＳＴＥＰｄ−４）、エンジン１のスロットル弁が略全
開であるか否か（ＳＴＥＰｄ−５）、及びエンジン１へ
の燃料供給の停止中（フュエルカット中）であるか否か
（ＳＴＥＰｄ−６）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、排気側主演算処理部
１３が生成する目標空燃比KCMDを使用してエンジン１の
燃料供給を制御することは好ましくないか、もしくは制
御することができない。従って、エンジン１の運転モー
ドは通常運転モードではなく、フラグf/pri sm/onの値
を「０」にセットする（ＳＴＥＰｄ−１０）。
【０２３６】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
の判別が行われる（ＳＴＥＰｄ−７，ｄ−８）。このと
き、いずれかが所定範囲内にない場合には、排気側主演
算処理部１３が生成する目標空燃比KCMDを使用してエン
ジン１の燃料供給を制御することは好ましくない。従っ
て、エンジン１の運転モードは通常運転モードではな
く、フラグf/prism/onの値を「０」にセットする（ＳＴ
ＥＰｄ−１０）。
【０２３７】そして、ＳＴＥＰｄ−１，ｄ−２，ｄ−
７，ｄ−８の条件が満たされ、且つ、ＳＴＥＰｄ−３，
ｄ−４，ｄ−５，ｄ−６の条件が成立していない場合
（これは、エンジン１の通常的な運転状態である）に、
エンジン１の運転モードが通常運転モードであるとし
て、フラグf/prism/onの値を「１」にセットする（ＳＴ
ＥＰｄ−９）。
【０２３８】図１０の説明に戻って、上記のようにフラ
グf/prism/onの値を設定した後、機関側制御ユニット７
ｂは、フラグf/prism/onの値を判断し（ＳＴＥＰｅ）、
f/prism/on＝１である場合には、排気側主演算処理部１
３で生成された最新の目標空燃比KCMDを読み込む（ＳＴ
ＥＰｆ）。また、f/prism/on＝０である場合には、目標
空燃比KCMDを所定値に設定する（ＳＴＥＰｇ）。この場
合、目標空燃比KCMDとして設定する所定値は、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
ップ等を用いて決定する。
【０２３９】次いで、機関側制御ユニット７ｂは、前記
局所的フィードバック制御部１６において、前述の如く
オブザーバ２１によりＬＡＦセンサ５の出力KACTから推
定した各気筒毎の実空燃比#nA/F（ｎ＝1，2，3，4）に
基づき、ＰＩＤ制御器２２により、各気筒毎のばらつき
を解消するようにフィードバック補正係数#nKLAFを算出
する（ＳＴＥＰｈ）。さらに、大局的フィードバック制
御部１５により、フィードバック補正係数KFBを算出す
る（ＳＴＥＰｉ）。
【０２４０】この場合、大局的フィードバック制御部１
５は、前述の如く、ＰＩＤ制御器１７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１８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とから、切換部
２０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kstrを選択する
（通常的には適応制御器１８側のフィードバック操作量
kstrを選択する）。そして、選択したフィードバック操
作量KLAF又はkstr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。
【０２４１】尚、フィードバック補正係数KFBを、ＰＩ
Ｄ制御器１７側のフィードバック操作量KLAFから適応制
御器１８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１８は、その切換えの際の制御サイクルに限り、補
正係数KFBを前回の補正係数KFB（＝KLAF）に保持するよ
うに、フィードバック操作量KSTRを求める。同様に、補
正係数KFBを、適応制御器１８側のフィードバック操作
量kstrからＰＩＤ制御器１７側のフィードバック操作量
KLAFに切り換える際には、ＰＩＤ制御器１７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、前回の補正係数KFB（＝kstr）であったものとし
て、今回の補正係数KLAFを算出する。
【０２４２】上記のようにしてフィードバック補正係数
KFBが算出された後、さらに、前記ＳＴＥＰｆあるいは
ＳＴＥＰｇで決定された目標空燃比KCMDに応じた第２補
正係数KCMDMが第２補正係数算出部１０により算出され
る（ＳＴＥＰｊ）。
【０２４３】次いで、機関側制御ユニット７ｂ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#nKLAF
を乗算することで、各気筒毎の出力燃料噴射量#nＴout
を求める（ＳＴＥＰｋ）。そして、この各気筒毎の出力
燃料噴射量#nＴoutが、付着補正部２３によって、エン
ジン１の吸気管における燃料の壁面付着を考慮した補正
を施された後（ＳＴＥＰｍ）、エンジン１の図示しない
燃料噴射装置に出力される（ＳＴＥＰｎ）。
【０２４４】そして、エンジン１にあっては、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。
【０２４５】以上のような各気筒毎の出力燃料噴射量#n
Ｔoutの算出及びそれに応じたエンジン１への燃料噴射
がエンジン１のクランク角周期に同期したサイクルタイ
ムで逐次行われ、これによりＬＡＦセンサ５の出力KACT
（空燃比の検出値）が、目標空燃比KCMDに収束するよう
に、エンジン１の空燃比が制御される。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１
８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、ＬＡＦセンサ５の出
力KACTが迅速に目標空燃比KCMDに収束制御される。ま
た、エンジン１が有する応答遅れの影響も適正に補償さ
れる。
【０２４６】一方、前述のようなエンジン１の燃料供給
の制御と並行して、前記排気側制御ユニット７ａは、一
定周期の制御サイクルで図１２のフローチャートに示す
メインルーチン処理を実行する。
【０２４７】すなわち、図１２を参照して、排気側制御
ユニット７ａは、まず、前記排気側主演算処理部１３に
おける演算処理を実行するか否かの判別処理を行って、
その実行の可否を規定するフラグf/prism/calの値を設
定する（ＳＴＥＰ１）。尚、フラグf/prism/calの値
は、それが「０」のとき、排気側主演算処理部１３にお
ける演算処理を行わないことを意味し、「１」のとき、
排気側主演算処理部１３における演算処理を行うことを
意味する。
【０２４８】上記の判別処理は、図１３のフローチャー
トに示すように行われる。
【０２４９】すなわち、Ｏ2センサ６及びＬＡＦセンサ
５が活性化しているか否かの判別が行われる（ＳＴＥＰ
１−１，１−２）。このとき、いずれかが活性化してい
ない場合には、排気側主演算処理部１３の処理に使用す
るＯ2センサ６及びＬＡＦセンサ５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）。さらにこの
とき、同定器２５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規定するフラグf/id/resetの値を
「１」にセットする（ＳＴＥＰ１−７）。ここで、フラ
グf/id/resetの値は、それが「１」であるとき、同定器
２５の初期化を行うことを意味し、「０」であるとき、
初期化を行わないことを意味する。
【０２５０】また、エンジン１のリーン運転中（希薄燃
焼運転中）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３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６の出
力VO2/OUTを目標値VO2/TARGETに整定させるような目標
空燃比KCMDを算出しても、それをエンジン１の燃料供給
の制御に使用することはないので、フラグf/prism/cal
の値を「０」にセットする（ＳＴＥＰ１−６）。さらに
このとき、同定器２５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）。
【０２５１】図１２の説明に戻って、上記のような判別
処理を行った後、排気側制御ユニット７ａは、さらに、
同定器２５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
行の可否を規定するフラグf/id/calの値を設定する（Ｓ
ＴＥＰ２）。尚、フラグf/id/calの値は、それが「０」
のとき、同定器２５による前記ゲイン係数a1，a2，b1の
同定（更新）処理を行わないことを意味し、「１」のと
き、同定（更新）処理を行うことを意味する。
【０２５２】このＳＴＥＰ２の判別処理では、エンジン
１のスロットル弁が略全開であるか否か、及びエンジン
１への燃料供給の停止中（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
同定することが困難であるため、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２５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。
【０２５３】次いで、排気側制御ユニット７ａは、前記
減算処理部１１，１２によりそれぞれ最新の前記偏差出
力kact(k)（＝KACT(k)−FLAF/BASE）及びVO2(k)（＝VO2
/OUT(k)−VO2/TARGET）を算出する（ＳＴＥＰ３）。こ
の場合、減算処理部１１，１２は、前記図１０のＳＴＥ
Ｐａにおいて取り込まれて図示しないメモリに記憶され
たＬＡＦセンサ５の出力KACT及びＯ2センサ６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(k)及びVO2(k)を算出する。そしてこの
偏差出力kact(k)及びVO2(k)は、排気側制御ユニット７
ａ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。
【０２５４】次いで、排気側制御ユニット７ａは、前記
ＳＴＥＰ１で設定されたフラグf/prism/calの値を判断
する（ＳＴＥＰ４）。このとき、f/prism/cal＝０であ
る場合、すなわち、排気側主演算処理部１３の演算処理
を行わない場合には、スライディングモード制御器２７
で求めるべき前記ＳＬＤ操作入力Usl（目標偏差空燃比k
cmd）を強制的に所定値に設定する（ＳＴＥＰ１３）。
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ＳＬＤ操作入力Uslの値である。
【０２５５】尚、このようにＳＬＤ操作入力Uslを所定
値とした場合において、排気側制御ユニット７ａは、そ
の所定値のＳＬＤ操作入力Uslに前記基準値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を決定し（ＳＴＥＰ１４）、今回の制御サイク
ルの処理を終了する。
【０２５６】一方、ＳＴＥＰ４の判断で、f/prism/cal
＝１である場合、すなわち、排気側主演算処理部１３の
演算処理を行う場合には、排気側制御ユニット７ａは、
まず、前記目標空燃比算出手段１３ａの同定器２５によ
る演算処理を行う（ＳＴＥＰ５）。
【０２５７】この同定器２５による演算処理は図１４の
フローチャートに示すように行われる。
【０２５８】すなわち、同定器２５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
ＴＥＰ５−１）。このときf/id/cal＝０であれば、同定
器２５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１２のメインルーチンに復帰する。
【０２５９】一方、f/id/cal＝１であれば、同定器２５
は、さらに該同定器２５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（ＳＴＥＰ５−２）、f/id/reset＝１
である場合には、同定器２５の初期化を行う（ＳＴＥＰ
５−３）。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（式（４）の同定ゲイン係数ベクトルΘの
初期化）、また、前記式（９）で用いる行列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。
【０２６０】次いで、同定器２５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)ハットの
値と、前記ＳＴＥＰ３で制御サイクル毎に算出される偏
差出力VO2及びkactの過去値のデータVO2(k-1)，VO2(k-
2)，kact(k-d-1)とを用いて、前記式（３）により前記
同定偏差出力VO2(k)ハットを算出する（ＳＴＥＰ５−
４）。
【０２６１】さらに同定器２５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Ｋθ(k)を式（９）により算出した後
（ＳＴＥＰ５−５）、前記同定誤差id/e(k)（前記同定
偏差出力VO2ハットと、実際の偏差出力VO2との偏差。式
（７）参照）を算出する（ＳＴＥＰ５−６）。
【０２６２】ここで、前記同定誤差id/e(k)は、基本的
には、前記式（７）に従って算出すればよいのである
が、本実施形態では、前記図１２のＳＴＥＰ３で制御サ
イクル毎に算出する偏差出力VO2と、前記ＳＴＥＰ５−
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（７）の演算により得られた値（＝VO2(k)−VO
2(k)ハット）に、さらにローパス特性のフィルタリング
を施すことで同定誤差id/e(k)を求める。
【０２６３】これは、触媒装置３を含む対象排気系Ｅの
挙動は一般にローパス特性を有するため、前記排気系モ
デルのゲイン係数a1，a2，b1を適正に同定する上では、
対象排気系Ｅの低周波数側の挙動を重視することが好ま
しいからである。
【０２６４】尚、このようなフィルタリングは、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
じローパス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（７）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。
【０２６５】次いで、同定器２５は、ＳＴＥＰ５−６で
求めた同定誤差id/e(k)と、前記ＳＴＥＰ５−５で算出
したＫθ(k)とを用いて前記式（８）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（ＳＴＥＰ５−７）。
【０２６６】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２５は、該同定ゲイン係数a1ハット，a2ハット，
b1ハット（同定ゲイン係数ベクトルΘの要素）の値を、
所定の条件を満たすように制限する処理を行う（ＳＴＥ
Ｐ５−８）。そして、同定器２５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（１０）により
更新した後（ＳＴＥＰ５−９）、図１２のメインルーチ
ンの処理に復帰する。
【０２６７】この場合、上記ＳＴＥＰ５−８において同
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、ＳＴＥＰ５
−７で算出した同定ゲイン係数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，a2
(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、前記ＳＴＥＰ
５−７で算出した同定ゲイン係数b1(k)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(k)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。
【０２６８】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２７が算出するＳＬＤ操作入力Usl（目標偏差空燃
比kcmd）、ひいては目標空燃比KCMDの安定性を確保する
ためのものである。
【０２６９】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開平１１−１５３０５１
号公報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。
【０２７０】また、図１２のＳＴＥＰ５−７で新たな同
定ゲイン係数a1(k)ハット，a2(k)ハット，b1(k)ハット
を求めるために使用する同定ゲイン係数の前回値a1(k-
1)ハット，a2(k-1)ハット，b1(k-1)ハットは、前回の制
御サイクルにおけるＳＴＥＰ５−８の制限処理を行った
後の同定ゲイン係数の値である。
【０２７１】以上が図１２のＳＴＥＰ５における同定器
２５の演算処理の詳細である。
【０２７２】図１２の説明に戻って、上記のように同定
器２５の演算処理を行った後、排気側制御ユニット７ａ
は、ゲイン係数a1，a2，b1の値を決定する（ＳＴＥＰ
６）。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
２５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ＳＴＥＰ５で前述の通り同定器２５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（ＳＴＥＰ５−８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２５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
それぞれあらかじめ定めた所定値とする。
【０２７３】次いで、排気側制御ユニット７ａは、前記
推定器２６による演算処理（推定偏差出力VO2バーの算
出処理）を行う（ＳＴＥＰ７）。
【０２７４】すなわち、推定器２６は、まず、前記ＳＴ
ＥＰ６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、前記同定ゲイン係数a1ハット，a2ハッ
ト，b1ハットである）を用いて、前記式（１３）で使用
する係数値α1，α2，βj（ｊ＝1，…，ｄ）を、式（１
２）の但し書きの定義に従って算出する。
【０２７５】次いで、推定器２６は、前記ＳＴＥＰ３で
制御サイクル毎に算出されるＯ2センサ６の偏差出力VO2
の現在の制御サイクル以前の時系列データVO2(k)，VO2
(k-1)、並びにＬＡＦセンサ５の偏差出力kactの現在の
制御サイクル以前の時系列データkact(k-j)（ｊ＝０，
…，d1）と、スライディングモード制御器２７から制御
サイクル毎に与えられる前記目標偏差空燃比kcmd（＝Ｓ
ＬＤ操作入力Usl）の前回の制御サイクル以前の時系列
データkcmd(k-j)（＝Usl(k-j)。ｊ＝１，…，d2−１）
と、上記の如く算出した係数値α1，α2，βjとを用い
て前記式（１３）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前記合計無駄時間ｄ後
の偏差出力VO2の推定値）を算出する。
【０２７６】排気側制御ユニット７ａは、次に、スライ
ディングモード制御器２７によって、前記ＳＬＤ操作入
力Usl（＝目標偏差空燃比kcmd）を算出する（ＳＴＥＰ
８）。
【０２７７】すなわち、スライディングモード制御器２
７は、まず、前記ＳＴＥＰ７で推定器２６により求めら
れた推定偏差出力VO2バーの時系列データVO2(k+d)バ
ー，VO2(k+d-1)バーを用いて、前記式（２５）により定
義された切換関数σバーの今回の制御サイクルから前記
合計無駄時間ｄ後の値σ(k+ d)バー（これは、式（１
５）で定義された線形関数σの合計無駄時間ｄ後の推定
値に相当する）を算出する。
【０２７８】尚、この場合、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
の如く求められるσ(k+d)バーがその許容範囲の上限値
又は下限値を超えた場合には、それぞれσバーの値σ(k
+d)バーを強制的に該上限値又は下限値に制限する。こ
れは、切換関数σバーの値が過大になると、前記到達則
入力Urchが過大になると共に、前記適応則入力Uadpの急
変を生じるために、Ｏ 2センサ６の出力VO2/OUTの目標値
VO2/TARGETへの収束制御の安定性が損なわれる虞れがあ
るからである。
【０２７９】さらに、スライディングモード制御器２７
は、上記切換関数σバーの値σ(k+d)バーに、排気側制
御ユニット７ａ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・ΔＴを加算することで、
前記式（２７）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。
【０２８０】尚、この場合、本実施形態では、上記積算
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バーがその許容範囲の上限値
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。これは、
積算値Σσバーが過大になると、前記式（２７）により
求められる適応則入力Uadpが過大となって、Ｏ2センサ
６の出力VO2/OUTの目標値VO2/TARGETへの収束制御の安
定性が損なわれる虞れがあるからである。
【０２８１】次いで、スライディングモード制御器２７
は、前記ＳＴＥＰ７で推定器２６により求められた推定
偏差出力VO2バーの現在値及び過去値の時系列データVO2
(k+d)バー，VO2(k+d-1)バーと、上記の如く求めた切換
関数σバーの値σ(k+d)バー及びその積算値Σσバー
と、ＳＴＥＰ６で決定したゲイン係数a1，a2，b1（これ
らの値は基本的には、最新の同定ゲイン係数a1(k)ハッ
ト，a2(k)ハット，b1(k)ハットである）とを用いて、前
記式（２４），（２６），（２７）に従って、それぞれ
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。
【０２８２】そして、スライディングモード制御器２７
は、この等価制御入力Ueq、到達則入力Urch及び適応則
入力Uadpを加算することで、前記ＳＬＤ操作入力Usl、
すなわち、Ｏ2センサ６の出力VO2/OUTを目標値VO2/TARG
ETに収束させるために必要な対象排気系Ｅへの入力量
（＝目標偏差空燃比kcmd）を算出する。
【０２８３】上記のようにＳＬＤ操作入力Uslを算出し
た後、排気側制御ユニット７ａは、スライディングモー
ド制御器２７によ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６の出力VO2/OUTの制御状態（以下、Ｓ
ＬＤ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かをそれぞれ値
「１」、「０」で表すフラグf/sld/stbの値を設定する
（ＳＴＥＰ９）。
【０２８４】この安定性の判別処理は図１５のフローチ
ャートに示すように行われる。
【０２８５】すなわち、排気側制御ユニット７ａは、ま
ず、前記ＳＴＥＰ８で算出される切換関数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（ＳＴＥＰ９−１）。
【０２８６】次いで、排気側制御ユニット７ａは、上記
偏差Δσバーと切換関数σバーの今回値σ(k+d)バーと
の積Δσ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）以下であるか否か
を判断する（ＳＴＥＰ９−２）。
【０２８７】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制御状態が安定、不
安定であると判断することができる。
【０２８８】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。こ
のため、本実施形態では、前記ＳＴＥＰ９−２で安定判
別パラメータＰstbと比較する所定値εは、「０」より
も若干大きな正の値としている。
【０２８９】そして、ＳＴＥＰ９−２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ＳＴＥＰ８で算出されるＳＬＤ操作入力Uslを
用いた目標空燃比KCMDの決定を所定時間、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。ＳＴＥＰ９−４）。さらに、前記フラグf/sld/stb
の値を「０」に設定した後（ＳＴＥＰ９−５）、図１２
のメインルーチンの処理に復帰する。
【０２９０】一方、前記ＳＴＥＰ９−２の判断で、Ｐst
b≦εである場合には、排気側制御ユニット７ａは、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（ＳＴＥＰ９−
３）。
【０２９１】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、該今回値σ(k+d)
バーが「０」から大きく離間している状態であるので、
ＳＬＤ制御状態が不安定であると考えられる。このた
め、ＳＴＥＰ９−３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、Ｓ
ＴＥＰ９−４及び９−５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/sld/stbの値を「０」
に設定する。
【０２９２】尚、本実施形態では、前述のＳＴＥＰ８の
処理において、切換関数σバーの値を所定の許容範囲内
に制限するので、ＳＴＥＰ９−３の判断処理は省略して
もよい。
【０２９３】また、ＳＴＥＰ９−３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、排気側制御ユニット７ａ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（ＳＴＥＰ
９−６）。そして、このタイマカウンタｔmの値が
「０」以下であるか否か、すなわち、タイマカウンタｔ
m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（ＳＴＥＰ９−７）。
【０２９４】このとき、ｔm＞０である場合、すなわ
ち、タイマカウンタｔmが計時動作中でまだタイムアッ
プしていない場合は、ＳＴＥＰ９−２あるいはＳＴＥＰ
９−３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、ＳＬＤ制
御状態が不安定なものとなりやすい。このため、ＳＴＥ
Ｐ９−７でｔm＞０である場合には、前記ＳＴＥＰ９−
５の処理を行って前記フラグf/sld/stbの値を「０」に
設定する。
【０２９５】そして、ＳＴＥＰ９−７の判断で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/sld/stbの値を「１」に設定する（ＳＴ
ＥＰ９−８）。
【０２９６】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/sld/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/sld/stbの値が
「１」に設定される。
【０２９７】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ようにすることも可能である。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Ｐstb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ＳＬ
Ｄ制御状態が不安定であると判断し、逆の場合に、ＳＬ
Ｄ制御状態が安定であると判断するようにしてもよい。
【０２９８】図１２の説明に戻って、上記のようにＳＬ
Ｄ制御状態の安定性を示すフラグf/sld/stbの値を設定
した後、排気側制御ユニット７ａは、フラグf/sld/stb
の値を判断する（ＳＴＥＰ１０）。このとき、f/sld/st
b＝１である場合、すなわち、ＳＬＤ制御状態が安定で
あると判断された場合には、スライディングモード制御
器２７が前記ＳＴＥＰ８で算出したＳＬＤ操作入力Usl
のリミット処理を行う（ＳＴＥＰ１１）。このリミット
処理では、ＳＴＥＰ８で算出されたＳＬＤ操作入力Usl
の今回値Usl(k)が所定の許容範囲内にあるか否かが判断
され、該今回値Uslがその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、ＳＬＤ操作入力Usl
の今回値Usl(k)が強制的に該上限値又は下限値に制限さ
れる。
【０２９９】尚、ＳＴＥＰ１１のリミット処理を経たＳ
ＬＤ操作入力Usl（＝目標偏差空燃比kcmd）は、図示し
ないメモリに時系列的に記憶保持され、それが、推定器
２６の前述の演算処理のために使用される。
【０３００】次いで、排気側制御ユニット７ａは、触媒
装置３の劣化状態を評価する処理（詳細は後述する）を
排気側主演算処理部１３の劣化状態評価手段１３ｂによ
って実行した後（ＳＴＥＰ１２）、スライディングモー
ド制御器２７によって、ＳＴＥＰ１１のリミット処理を
経たＳＬＤ操作入力Uslに前記基準値FLAF/BASEを加算す
ることで、前記目標空燃比KCMDを算出し（ＳＴＥＰ１
４）、今回の制御サイクルの処理を終了する。
【０３０１】また、前記ＳＴＥＰ１０の判断でf/sld/st
b＝０である場合、すなわち、ＳＬＤ制御状態が不安定
であると判断された場合には、排気側制御ユニット７ａ
は、今回の制御サイクルにおけるＳＬＤ操作入力Uslの
値を強制的に所定値（固定値あるいはＳＬＤ操作入力Us
lの前回値）に設定した後（ＳＴＥＰ１３）、前記式
（２８）に従って前記目標空燃比KCMDを算出し（ＳＴＥ
Ｐ１４）、今回の制御サイクルの処理終了する。
【０３０２】尚、ＳＴＥＰ１４で最終的に決定される目
標空燃比KCMDは、制御サイクル毎に図示しないメモリに
時系列的に記憶保持される。そして、前記大局的フィー
ドバック制御器１５等が、排気側制御ユニット７ａで決
定された目標空燃比KCMDを用いるに際しては（図１０の
ＳＴＥＰｆを参照）、上記のように時系列的に記憶保持
された目標空燃比KCMDの中から最新のものが選択され
る。
【０３０３】前記ＳＴＥＰ１２における触媒装置３の劣
化状態の評価処理を次に説明する。
【０３０４】この評価処理は、排気側制御ユニット７ａ
の劣化状態評価手段１３ｂによって図１６のフローチャ
ートに示すように行われる。
【０３０５】すなわち、劣化状態評価手段１３ｂは、ま
ず、前記式（１５）により定めた劣化評価用線形関数σ
の値を、前記図１２のＳＴＥＰ３で算出されるＯ2セン
サ６の偏差出力V O2の時系列データVO2(k)，VO2(k-1)
（偏差出力VO2の現在値と１制御サイクル前の過去値）
から算出する（ＳＴＥＰ１２−１）。
【０３０６】尚、この場合に使用する係数s1，s2の値
は、前記ＳＴＥＰ８でスライディングモード制御器２７
が切換関数σバーの値を求めるために用いる係数s1，s2
の値と同一である。
【０３０７】次いで、劣化状態評価手段１３ｂは、フラ
グF/DONEの値を判断する（ＳＴＥＰ１２−２）。ここ
で、このフラグF/DONEは、エンジン１の現在の運転中
に、触媒装置３の劣化状態の評価を完了したか否かをそ
れぞれ値「１」、「０」で表すフラグであり、後述のＳ
ＴＥＰ１２−５の処理においてその値が「１」に設定さ
れるものである。そして、該フラグF/DONEは、エンジン
１の始動時にその値が「０」に初期化されるものであ
る。
【０３０８】このとき、F/DONE＝０である場合（触媒装
置３の劣化状態の評価が未完了の場合）には、劣化状態
評価手段１３ｂは、排ガスボリューム（排気管２を流れ
る排ガスの流量）の変動状態を判断する処理を行う（Ｓ
ＴＥＰ１２−３）。この処理は、より詳しくは、排ガス
ボリュームがほぼ一定に維持されている状態（以下、ク
ルーズ状態という）であるか否かを判断し、該クルーズ
状態であるか否かをそれぞれ値「１」、「０」で表すフ
ラグF/CRSの値を設定する処理である。この場合、本実
施形態では、この処理は、排気側制御ユニット７ａの制
御サイクルの周期（３０〜１００ms）よりも長い周期
（例えば１秒。以下、ここでは排ガスボリューム変動判
断周期という）で、図１７のフローチャートに示すよう
に行われる。
【０３０９】すなわち、まず、エンジン１の現在の回転
数NE及び吸気圧PBの検出データから、次式（４２）によ
って、現在の排ガスボリュームの推定値ABSV（以下、推
定排ガスボリュームという）を算出する（ＳＴＥＰ１２
−３−１）。
【０３１０】
【数４２】
【０３１１】ここで、本実施形態では、エンジン１の回
転数が１５００ｒｐｍであるときの排ガスボリュームを
基準としているため、上記式（４２）では、回転数NE
（検出値）を「１５００」で除算している。また、式
（４２）において、SVPRAは、エンジン１の排気量等に
応じてあらかじめ定めた定数である。
【０３１２】尚、排ガスボリュームは、上記のように推
定する他、例えばエンジン１の燃料供給量や吸入空気量
から推定したり、あるいはフローセンサを用いて直接的
に検出するようにしてもよい。
【０３１３】次いで、前記排ガスボリューム変動判断周
期毎にＳＴＥＰ１２−３−１で算出される推定排ガスボ
リュームABSVに所定のフィルタリング処理を施すことに
よって、排ガスボリュームの変動状態を表す排ガスボリ
ューム変動パラメータSVMAを求める（ＳＴＥＰ１２−３
−２）。
【０３１４】この場合、上記フィルタリング処理は、次
式（４３）により与えられる。
【０３１５】
【数４３】
【０３１６】すなわち、排ガスボリューム変動判断周期
毎の推定排ガスボリュームABSVの変化量の複数周期分
（本実施形態では３周期分）の移動平均を求めることに
より、排ガスボリューム変動パラメータSVMAを算出す
る。尚、式（４３）中の「ｎ」は、排ガスボリューム変
動判断周期のサイクル番数を表すものである。
【０３１７】このようにして排ガスボリューム変動パラ
メータSVMAを算出したとき、該変動パラメータSVMAは、
推定排ガスボリュームABSVの変化速度を表すものとな
る。従って、排ガスボリューム変動パラメータSVMAは、
その値が「０」に近い程、推定排ガスボリュームABSVの
経時的変化が小さい状態（推定排ガスボリュームABSVが
ほぼ一定である状態）であることを意味する。
【０３１８】劣化状態評価手段１３ｂは次に、上記排ガ
スボリューム変動パラメータSVMAの値を二乗したもの、
すなわち、該変動パラメータSVMAの二乗値SVMA2をあら
かじめ定めた所定値δと比較する（ＳＴＥＰ１２−３−
３）。ここで、該所定値δは、「０」近傍の正の値であ
る。
【０３１９】このとき、SVMA2≧δである場合（現在の
排ガスボリュームの変動が比較的大きい場合）には、タ
イマカウンタ（カウントダウンタイマ）TMCRSJUDの値を
あらかじめ定めた初期値X/TMCRSJSTに設定する（ＳＴＥ
Ｐ１２−３−４）。さらに、排ガスボリュームの変動状
態が前記クルーズ状態（略一定に維持されている状態）
でないとして、前記フラグF/CRSの値を「０」に設定し
た後（ＳＴＥＰ１２−３−５）、図１６のルーチン処理
に復帰する。
【０３２０】一方、ＳＴＥＰ１２−３−３の判断処理に
おいて、SVMA2＜δである場合（現在の排ガスボリュー
ムの変動が比較的小さい場合）には、この状態が継続す
る限り前記タイマカウンタTMCRSJUDの値を排ガスボリュ
ーム変動判断周期毎に所定値ずつカウントダウンする
（ＳＴＥＰ１２−３−６）。そして、このタイマカウン
タTMCRSJUDの値が「０」以下になったか否か、すなわ
ち、該タイマカウンタT MCRSJUDがタイムアップしたか
否かを判断する（ＳＴＥＰ１２−３−７）。
【０３２１】このとき、TMCRSJUD≦０で、タイマカウン
タTMCRSJUDがタイムアップしている場合には、排ガスボ
リュームの変動状態が前記クルーズ状態であると判断し
て、タイマカウンタTMCRSJUDの値を「０」に保持すると
共に（ＳＴＥＰ１２−３−８）、前記フラグF/CRSの値
を「１」に設定する（ＳＴＥＰ１２−３−９）。そし
て、図１６のルーチン処理に復帰する。
【０３２２】また、ＳＴＥＰ１２−３−７の判断処理
で、TMCRSJUD＞０で、タイマカウンタT MCRSJUDがタイ
ムアップしていない場合には、前記ＳＴＥＰ１２−３−
５でフラグF/CRSの値を「０」に設定した後、図１６の
ルーチン処理に復帰する。
【０３２３】以上説明した処理が図１６のＳＴＥＰ１２
−３の処理である。このような処理によって、前記排ガ
スボリューム変動パラメータSVMAの二乗値SVMA2がSVMA2
＜δとなる状態、すなわち、排ガスボリュームの変動が
小さい状態が前記タイマカウンタTMCRSJUDの初期値X/TM
CRSJSTに相当する時間（例えば１０〜１５秒）、継続し
た場合に、前記クルーズ状態であるとして、フラグF/CR
Sの値が「１」に設定される。そして、これ以外の場合
には、排ガスボリュームの変動状態はクルーズ状態では
ないとしてフラグF/CRSの値が「０」に設定される。
【０３２４】このようなＳＴＥＰ１２−３の処理によ
り、排ガスボリュームがほぼ一定に維持されているよう
な状態を適正に把握することができる。尚、前記排ガス
ボリューム変動判断周期の１周期内における前記排気側
制御ユニット７ａの各制御サイクルでは、フラグF/CRS
の値は一定に維持される。
【０３２５】図１６の説明に戻って、前記劣化状態評価
手段１３ｂは、次に、前記劣化評価用パラメータLSσ2
を算出する処理を実行する（ＳＴＥＰ１２−４）。この
処理は、図１８のフローチャートに示すように行われ
る。
【０３２６】すなわち、劣化状態評価手段１３ｂは、劣
化評価用パラメータLSσ2を算出するための所定の条件
が成立しているか否かを判断する（ＳＴＥＰ１２−４−
１）。ここで判断する条件としては、前記ＳＴＥＰ１２
−３で設定されるフラグF/CRSの値や、前記図１０のＳ
ＴＥＰｄで機関側制御ユニッット７ｂが設定するフラグ
f/prism/onの値がある。
【０３２７】この場合、F/CRS＝１である場合、すなわ
ち排ガスボリュームの変動状態が前記クルーズ状態であ
る場合には、劣化評価用パラメータLSσ2を算出するた
めの条件（以下、劣化評価条件という）が成立していな
いとして、劣化評価用パラメータLSσ2の算出処理を行
うことなく、直ちに図１６のルーチン処理に復帰する。
【０３２８】このように前記クルーズ状態、すなわち排
ガスボリュームがほぼ一定に維持されている状態で、劣
化評価用パラメータLSσ2の算出を行わないのは、次の
理由による。すなわち、前記クルーズ状態では、Ｏ2セ
ンサ６の出力VO2/OUTは目標値VO2/TARGETに安定して維
持されやすいため、前記劣化評価用線形関数σの値は、
触媒装置３の劣化が進行した状態であってもその変化が
生じにくい。このため、前記クルーズ状態では、劣化評
価用線形関数σの値は、前記図５〜図７を参照して説明
したような触媒装置３の劣化状態に応じた傾向を生じに
くい。そこで、本実施形態では、前記クルーズ状態で
は、劣化評価用パラメータLSσ2の算出は行わないこと
とする。
【０３２９】また、ＳＴＥＰ１２−４−１でf/prism/on
＝０である場合、すなわち排気側制御ユニット７ａのス
ライディングモード制御器２７が求める目標空燃比KCMD
に応じてエンジン１の燃料供給の制御を行う通常運転モ
ード以外の運転モードである場合にも、前記劣化評価条
件が成立していないとして劣化評価用パラメータLSσ 2
の算出処理を行うことなく、直ちに図１６のリーチン処
理に復帰する。これは、劣化評価用パラメータLSσ2に
よる触媒装置３の劣化状態の評価を適正に行う上では、
前記スライディングモード制御器２７が適応スラーディ
ングモード制御により生成する目標空燃比KCMDに応じて
エンジン１の空燃比を制御している状態で得られるＯ2
センサ６の偏差出力VO2のデータを用いて劣化評価用パ
ラメータLSσ2を求めることが好ましいからである。
【０３３０】尚、ＳＴＥＰ１２−４−１の条件判断で
は、フラグF/CRS及びフラグf/prism/onの値の他、例え
ばエンジン１を搭載している車両の車速が所定の範囲内
にあるか否か、エンジン１の始動後、ある程度の時間が
経過した状態であるか否か、触媒装置３が活性化してい
るか否か等の条件判断もなされ、これらの条件が満たさ
れていない場合には前記劣化評価条件が成立していない
として劣化評価用パラメータLSσ2の算出処理を行うこ
となく、直ちに図１６のルーチン処理に復帰する。
【０３３１】一方、ＳＴＥＰ１２−４−１で劣化評価条
件が成立している場合（このときF/CRS＝０且つf/prism
/on＝１である）には、劣化状態評価手段１３ｂは、前
記図１６のＳＴＥＰ１２−１で排気側制御ユニット７ａ
の制御サイクル毎に求められる劣化評価用線形関数σの
値の二乗値σ2を算出する（ＳＴＥＰ１２−４−２）。
【０３３２】そして、この二乗値σ2の現在値σ2(k)
と、劣化評価用パラメータLSσ2の現在値LSσ2(k-1)
と、前記式（３０）の漸化式により定まるゲインパラメ
ータBPの現在値BP(k-1)とから、前記式（２９）によっ
て、新たな劣化評価用パラメータLSσ2(k)を算出する
（ＳＴＥＰ１２−４−３）。
【０３３３】さらに、ゲインパラメータBPの値を式（３
０）により更新した後（ＳＴＥＰ１２−４−４）、劣化
評価用パラメータLSσ2及びゲインパラメータBPの更新
回数（これは劣化評価用パラメータLSσ2を求めるため
に使用した劣化評価用線形関数σの値の個数に相当す
る）をカウントするカウンタCB1Pの値を「１」だけ増加
させ（ＳＴＥＰ１２−４−５）、図１６のルーチン処理
に復帰する。
【０３３４】尚、上述のようにＳＴＥＰ１２−４−３，
１２−４−４でそれぞれ求める劣化評価用パラメータLS
σ2及びゲインパラメータBPの値は、エンジン１の運転
停止中も失われることがないように、エンジン１の運転
終了時に図示しないＥＥＰＲＯＭ等の不揮発性メモリに
記憶される。そして、次回のエンジン１の運転時には、
その記憶された劣化評価用パラメータLSσ2及びゲイン
パラメータBPの値がそれらの初期値として用いられる。
また、エンジン１の最初の運転時における劣化評価用パ
ラメータLSσ2及びゲインパラメータBPの初期値はそれ
ぞれ「０」、「１」である。さらに前記カウンタCB1Pの
値は、エンジン１の始動時に「０」に初期化される。
【０３３５】図１６の説明に戻って、上記のように劣化
評価用パラメータLSσ2の値を算出（更新）した後、劣
化状態評価手段１３ｂは、劣化評価用パラメータLSσ2
に基づく触媒装置３の劣化状態の評価を行う（ＳＴＥＰ
１２−５）。この処理は図１９のフローチャートに示す
ように行われる。
【０３３６】すなわち、劣化状態評価手段１３ｂは、前
記ゲインパラメータBPの現在値BP(k)と前回値BP(k-1)と
が略等しいか否か（ゲインパラメータBPがほぼ収束した
か否か）の判断と、前記カウンタCB1Pの値が所定値CB1C
AT以上になったか否か（劣化評価用パラメータLSσ2を
求めるために使用した劣化評価用線形関数σの値の個数
が所定値CB1CATに達したか否か）の判断とを行う（ＳＴ
ＥＰ１２−５−１，１２−５−２）。
【０３３７】尚、本実施形態では、エンジン１の始動前
に図示しない車両のバッテリが一旦取り外された場合や
エンジン１の初回の運転時等のように、エンジン１の始
動時に前回の運転時の劣化評価用パラメータLSσ2及び
ゲインパラメータBPのデータが保持されていない場合
（それらの値が「０」に初期化されている場合）には、
前記ＳＴＥＰ１２−５−２で前記カウンタCB1Pの値と比
較する所定値は、上記のパラメータLSσ2及びBPが保持
されている場合よりも、大きな値に設定される。
【０３３８】上記ＳＴＥＰ１２−５−１，１２−５−２
の判断において、それらのいずれかの条件が満たされて
いない場合には、現在の制御サイクルにおいてＳＴＥＰ
１２−４で求められた劣化評価用パラメータLSσ2は、
劣化評価用線形関数σの値の二乗値σ2の中心値に未だ
十分に収束していないと考えられるので、現在の劣化評
価用パラメータLSσ2の値に基づく触媒装置３の劣化状
態の評価を行うことなく、ＳＴＥＰ１２−５の処理を終
了する。
【０３３９】一方、ＳＴＥＰ１２−５−１，１２−５−
２のいずれの条件も満たされている場合には、現在の制
御サイクルにおいてＳＴＥＰ１２−４で求められた劣化
評価用パラメータLSσ2は、劣化評価用線形関数σの値
の二乗値σ2の中心値を表すものとなっているので、該
劣化評価用パラメータLSσ2を前記図８に示した所定の
閾値CATAGELMTと比較する（ＳＴＥＰ１２−５−３）。
【０３４０】このときLSσ2≧CATAGELMTである場合に
は、触媒装置３の劣化状態が前記「劣化進行状態」（触
媒装置３の交換を要するかもしくはその交換時期が近い
程度に触媒装置３が劣化した状態）であると判断して、
その旨を前記劣化報知器２９に報知させる（ＳＴＥＰ１
２−５−４）。そして、今回のエンジン１の運転中にお
ける触媒装置３の劣化状態の評価が終了したか否かをそ
れぞれ値「１」、「０」で表す前記フラグF/DONEの値を
「１」に設定した後（ＳＴＥＰ１２−５−５）、ＳＴＥ
Ｐ１２−５の処理を終了する。
【０３４１】また、ＳＴＥＰ１２−５−３で、LSσ2＜C
ATAGELMTである場合には、触媒装置３の劣化状態は前記
「未劣化状態」であるので、劣化報知器２９による報知
を行うことなく、前記ＳＴＥＰ１２−５−５でフラグF/
DONEの値を「１」に設定し、ＳＴＥＰ１２−５の処理を
終了する。
【０３４２】以上説明した処理が、図１２のＳＴＥＰ１
２で劣化状態評価手段１３ｂが行う処理である。
【０３４３】以上説明した本実施形態の装置によれば、
排気側主演算処理部１３の目標空燃比算出手段１３ａに
よって、触媒装置３の下流側のＯ2センサ６の出力VO2/O
UTを目標値VO2/TARGETに収束（整定）させるように、適
応スライディングモード制御の処理を用いてエンジン１
の目標空燃比（触媒装置３に進入する排ガスの空燃比の
目標値）が逐次決定される。さらに、この目標空燃比KC
MDにＬＡＦセンサ５の出力KACTを収束させるようにエン
ジン１の燃料噴射量を調整することによって、エンジン
１の空燃比が目標空燃比KCMDにフィードバック制御され
る。これにより、Ｏ2センサ６の出力VO2/OUTが目標値VO
2/TARGETに収束制御され、ひいては触媒装置３の経時劣
化等によらずに、触媒装置３の最適な排ガス浄化性能を
確保することができる。
【０３４４】また、このようなエンジン１の空燃比の制
御と並行して、排気側主演算処理部１３の劣化状態評価
手段１３ｂが、Ｏ2センサ６の偏差出力VO2の時系列デー
タから劣化評価用線形関数σを逐次求める。さらにその
劣化評価用線形関数σの二乗値σ2の中心値（本実施形
態では最小二乗中心値）としての劣化評価用パラメータ
LSσ2を、逐次型の統計処理アルゴリズム（本実施形態
では重み付最小二乗法のアルゴリズム）を用いて求め
る。そして、この劣化評価用パラメータLSσ2をあらか
じめ定めた閾値CATAGELMTと比較することによって、触
媒装置３の劣化状態を評価する。
【０３４５】これにより、触媒装置３の最適な浄化性能
を確保しながら触媒装置３の劣化状態を評価することが
できることとなる。また、この評価のために用いる劣化
評価用パラメータLSσ2は、劣化評価用線形関数σの二
乗値σ2の中心値であるので、触媒装置３の劣化状態と
の相関性が高く、該劣化評価用パラメータLSσ2に基づ
く触媒装置３の劣化状態の評価を適正に行うことができ
る。
【０３４６】特に本実施形態では、排ガスボリュームが
ほぼ一定に維持されるようなクルーズ状態、すなわち、
排ガスボリュームの変動が小さく、劣化評価用線形関数
σの値の変化も生じにくいような状況では、劣化評価用
パラメータLSσ2の算出を行わない。そして、このよう
な状況以外の状況で、劣化評価用パラメータLSσ2を算
出して、触媒装置３の劣化状態を評価する。このため、
触媒装置３の劣化状態を表すものとしての劣化評価用パ
ラメータLSσ2の信頼性が高まり、触媒装置３の劣化状
態の評価を正確に行うことができる。
【０３４７】また、本実施形態では、スライディングモ
ード制御器２７は、推定器２６が求めるＯ2センサ６の
推定偏差出力VO2バーを「０」に収束させ、その結果と
してＯ 2センサ６の出力VO2/OUTが目標値VO2/TARGETに収
束させるように目標空燃比KCMDを算出する。これにより
前記対象排気系Ｅの無駄時間d1や、エンジン１及び機関
側制御ユニット７ｂからなる空燃比操作系の無駄時間d2
の影響を補償し、Ｏ2センサ６の出力VO2/OUTの目標値VO
2/TARGETへの収束制御の安定性を高めることができる。
さらに、スライディングモード制御器２７や推定器２６
がその処理で用いる前記排気系モデルのパラメータであ
るゲイン係数a1，a2，b1の値が同定器２５により逐次同
定されるため、対象排気系Ｅの挙動状態の変化がＯ2セ
ンサ６の出力VO2/OUTの目標値VO2/TARGETへの収束制御
に及ぼす影響を最小限に留めることができる。この結
果、Ｏ2センサ６の出力VO2/OUTの目標値VO2/TARGETへの
収束制御を安定して良好に行うことができる。
【０３４８】従って、本実施形態の装置によれば、触媒
装置３の所要の浄化性能を確実に確保しながら、該触媒
装置３の劣化状態の評価を高い信頼性で良好に行うこと
ができる。
【０３４９】尚、本発明は前述した第１実施形態に限定
されるものではなく、例えば次のような変形態様も可能
である。
【０３５０】前記第１実施形態では、劣化評価用線形関
数σの二乗値σ2の最小二乗中心値を劣化評価用パラメ
ータLSσ2としたが、例えば劣化評価用線形関数σの絶
対値の最小二乗中心値を劣化評価用パラメータとして求
めるようにしてもよい。この場合には、前記図１６のＳ
ＴＥＰ１２−４において劣化評価用線形関数σの二乗値
σ2の代わりに該線形関数σの絶対値を求め、前記式
（２９）中の「σ2」をその絶対値で置き換えた演算処
理を行うことによって、触媒装置３の劣化状態に対して
前記劣化評価用パラメータLSσ2と同様の傾向を呈する
劣化評価用パラメータを得ることができる。そして、こ
の劣化評価用パラメータをあらかじめ定めた所定値と比
較することで、前記第１実施形態と同様に、触媒装置３
の劣化状態を評価することができる。
【０３５１】さらには、劣化評価用線形関数σの二乗値
σ2あるいは絶対値の最小二乗中心値に限らず、それら
の二乗値σ2もしくは絶対値の平均値等の中心値を劣化
評価用パラメータとしてもよい。あるいは、例えば劣化
評価用線形関数σの値の分散（より正確には「０」に対
する分散で、劣化評価用線形関数σの値の二乗値σ2の
平均値）や、標準偏差（分散の平方根）を劣化評価用パ
ラメータとして求めるようにしてもよい。このようにし
ても、該劣化評価用パラメータは、触媒装置３の劣化状
態に対して、前記劣化評価用パラメータLSσ2と同様の
傾向を呈する。従って、該劣化評価用パラメータをあら
かじめ定めた所定値と比較したりすることで、触媒装置
３の劣化状態を評価することができる。
【０３５２】また、前記第１実施形態では、劣化評価用
線形関数σは、Ｏ2センサ６の偏差出力VO2の二つの時系
列データを変数成分とする前記式（１５）により定めた
が、さらに多くの偏差出力VO2の時系列データを変数成
分とする線形関数により劣化評価用線形関数を定義して
もよい。この場合、スライディングモード制御用の切換
関数は劣化評価用線形関数に含まれる偏差出力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
き換えた線形関数により定義することが好適である。
【０３５３】また、劣化評価用線形関数は、例えば式
（１５）の偏差出力VO2(k)，VO2(k-1）をＯ2センサ６の
出力VO2/OUT(k)，VO2/OUT(k-1)に置き換えた式によって
定めてもよい。この場合には、この劣化評価用線形関数
の値の中心値は、基本的には「（s1+s2）・VO2/TARGE
T」となる。そして、例えばこの中心値（s1+s2）・VO2/
TARGETと劣化評価用線形関数の値との偏差の二乗値ある
いは絶対値の最小二乗中心値等、該中心値（s1+s2）・V
O2/TARGETに対する劣化評価用線形関数の値のばらつき
度合いを表すパラメータを劣化評価用パラメータとして
求めれば、前記第１実施形態と同様に触媒装置３の劣化
状態を評価することができる。
【０３５４】さらには、例えば前記式（２５）の切換関
数σバー、すなわち、Ｏ2センサ６の推定偏差出力VO2バ
ーの時系列データを変数成分とする線形関数を劣化評価
用線形関数として用いてもよい。但し、Ｏ2センサ６の
偏差出力VO2の前記合計無駄時間ｄ後の推定値である推
定偏差出力VO2バーを変数成分とする切換関数σバーよ
りも、Ｏ2センサ６の実際の偏差出力VO2を変数成分とす
る式（１５）の劣化評価用線形関数σを用いた方が、触
媒装置３の実際の状態が該線形関数σにより良く反映さ
れるので、評価結果の信頼性を高める上で好ましいと考
えられる。
【０３５５】また、前記第１実施形態では、触媒装置３
の劣化状態を評価するために劣化評価用線形関数σの二
乗値σ2を用いたが、例えば該線形関数σの値とその変
化速度との積（これは前記ＳＬＤ制御状態の安定性の判
別のために前記ＳＴＥＰ９で用いた安定判別パラメータ
Ｐstbである）を用いて触媒装置３の劣化状態を評価す
るようにすることも可能である。この場合においても、
例えば上記積の分散（より一般的には該積の値のばらつ
き度合いを表すもの）を劣化評価用パラメータとして求
めれば、その劣化評価用パラメータの値に基づいて触媒
装置３の劣化状態を評価することが可能である。
【０３５６】また、前記第１実施形態では、触媒装置３
の劣化状態を「劣化進行状態」と「未劣化状態」との二
つに分けて評価するようにしたが、前記劣化評価用パラ
メータLSσ2と比較する閾値をさらに多くすれば、触媒
装置３の劣化状態をさらに多くの劣化度合いに分別して
評価するようにすることも可能である。そして、それぞ
れの劣化度合いに応じて各別の報知をするようにするこ
とも可能である。
【０３５７】また、前記第１実施形態では、スライディ
ングモード制御のアルゴリズムは、離散時間系で表現し
た排気系モデルに基づいて構築したが、対象排気系Ｅを
連続時間系で表現したモデルに基づいて構築されたもの
であってもよい。そして、このとき、スライディングモ
ード制御用の切換関数は、例えばＯ2センサ６の偏差出
力VO2とその変化速度とを変数成分とする線形関数によ
り表したものであってもよい。
【０３５８】また、前記第１実施形態では、目標空燃比
KCMDを算出するために、適応スライディングモード制御
の処理を用いたが、適応則（適応アルゴリズム）を用い
ないスライディングモード制御の処理を用いてもよい。
この場合には、前記式（２８）から適応則入力Uadpの項
を除去した式によって、目標空燃比KCMDを求めるように
すればよい。
【０３５９】また、前記第１実施形態では、目標空燃比
KCMDの算出に際しては、推定器２６により前記合計無駄
時間ｄの影響を補償するようにしたが、前記空燃比操作
系の無駄時間が無視できる程小さいような場合には、対
象排気系Ｅの無駄時間d1の影響のみを補償するようにし
てもよい。この場合には、推定器２６は、前記式（１
２）の「kcmd」及び「ｄ」をそれぞれ「kact」及び「d
1」に置き換えた次式（４４）を用いて、前記実施形態
と同様にＯ2センサ６の偏差出力VO2の無駄時間d1後の推
定値VO2(k+d1)を制御サイクル毎に逐次求める。
【０３６０】
【数４４】
【０３６１】さらに、この場合には、スライディングモ
ード制御器２７は、前記式（２４）〜（２７）で「ｄ」
を「d1」に置き換えた式によって、等価制御入力Usl、
到達則入力Urch及び適応則入力Uadpを制御サイクル毎に
求め、それらを加算することで、目標偏差空燃比kcmdを
求める。このようにすることで、対象排気系Ｅの無駄時
間d1の影響を補償した目標空燃比KCMDを求めることがで
きる。
【０３６２】尚、この場合における同定器２５や劣化状
態評価手段１３ｂ、機関側制御ユニット７ｂの処理は、
前述の第１実施形態のものと同一でよい。
【０３６３】また、空燃比操作系の無駄時間d1だけでな
く対象排気系Ｅの無駄時間d1も無視できるほど小さいよ
うな場合には、前記推定器２６を省略してもよい。この
場合には、スライディングモード制御器２７や同定器２
５の演算処理は、ｄ＝d1＝０として行えばよい。
【０３６４】また、前記第１実施形態では、同定器２５
を備えたが、前記排気系モデルのゲイン係数a1，a2，b1
をあらかじめ定めた固定値としたり、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、ゲイン係数a
1，a2，b1の値を設定するようにしてもよい。
【０３６５】また、前記第１実施形態では、触媒装置３
の下流側の排ガスセンサとしてＯ2センサ６を用いた
が、該排ガスセンサは、触媒装置３の所要の浄化性能を
確保する上では、制御すべき触媒装置下流の排ガスの特
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。三元触媒装置を使用した場合には、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、還元触媒装置や酸化触媒装置を用いた場
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。
【０３６６】また、前記第１実施形態では、Ｏ2センサ
６の出力VO2/OUTを目標値VO2/TARGETに収束させるため
のフィードバック制御手法としてスライディングモード
制御の処理を用いたが、他のフィードバック制御手法の
処理によってＯ2センサ６の出力VO2/OUTを目標値VO2/TA
RGETに収束制御しつつ、触媒装置３の劣化状態の評価を
行うことも可能である。以下に、この場合の実施形態を
第２実施形態として図２０〜図２２を参照して説明す
る。
【０３６７】尚、本実施形態は、前記第１実施形態のも
のと、排気側制御ユニット７ａの機能的構成及びその処
理のみが相違するものであるので、第１実施形態と同一
構成部分及び同一処理部分については第１実施形態と同
一の図面及び参照符号を用いて詳細な説明を省略する。
【０３６８】図２０は、本実施形態における排気側制御
ユニット７ａの機能的構成を示すブロック図である。同
図において、本実施形態における排気側制御ユニット７
ａは、前記第１の実施形態のものと同様、前記触媒装置
３の下流側のＯ2センサ６（図１参照）の出力VO2/OUTを
前記目標値VO2/TARGETに収束させるように目標空燃比KC
MD（前記ＬＡＦセンサ５が検出する空燃比の目標値）を
逐次生成する処理と、触媒装置３の劣化状態の評価に係
わる処理とを所定の制御サイクルで行うものである。
尚、排気側制御ユニット７ａの制御サイクルは前記第１
の実施形態のものと同様、一定周期の制御サイクルであ
る。
【０３６９】本実施形態における排気側制御ユニット７
ａは、上記の処理を行うために、Ｏ 2センサ６の出力VO2
/OUTとこれに対する目標値VO2/TARGETとの偏差（＝VO2/
OUT−VO2/TARGET）、すなわち前記偏差出力VO2を逐次算
出する減算処理部１２と、この偏差出力VO2の時系列デ
ータを用いて触媒装置３の劣化状態を評価して前記劣化
報知器２９の作動制御を行う劣化状態評価手段１３ｂと
を第１実施形態のものと同様に具備する一方、上記偏差
出力VO2のデータから、フィードバック制御の一手法で
あるＰＩＤ制御（比例／積分／微分制御）の処理を用い
て目標空燃比KCMDを逐次算出する目標空燃比算出手段３
０を空燃比操作量決定手段として具備している。
【０３７０】この場合、減算処理部１２と劣化状態評価
手段１３ｂの処理内容は、前記第１実施形態のものと同
一である。尚、本実施形態において劣化状態評価手段１
３ｂの処理で必要になる劣化評価用線形関数σ（前記図
１６のＳＴＥＰ１２−１を参照）の係数s1，s2の値は、
例えば前記第１実施形態で用いた値と同一でもよいが、
基本的には、目標空燃比算出手段３０が後述するように
算出する目標空燃比KCMDに応じてエンジン１の空燃比を
制御している状態で、劣化評価用線形関数σの値が、触
媒装置３の劣化状態に対して前記図５〜図７に示したよ
うな傾向を顕著に生じるような係数s1，s2の値を実験等
を通じて設定するようにすればよい。
【０３７１】前記目標空燃比算出手段３０は、Ｏ2セン
サ６の偏差出力VO2を「０」に収束させるために要求さ
れる空燃比操作量UpidをＰＩＤ制御の処理（詳細は後述
する）を用いて逐次生成するＰＩＤ制御器３１と、該空
燃比操作量Ｕpidに所定の空燃比基準値KBSを加算するこ
とにより目標空燃比KCMDを算出する加算処理部３２とか
ら構成されている。
【０３７２】ここで、前記空燃比操作量Upidは、目標空
燃比KCMDの上記空燃比基準値KBSに対する補正量として
の意味をもつものであり、前記第１実施形態におけるＳ
ＬＤ操作入力Usl（＝目標偏差空燃比kcmd）に相当する
ものである。また、この空燃比操作量Upidに加算する空
燃比基準値KBSは、目標空燃比KCMDの中心的な空燃比と
なるもので、前記第１実施形態における基準値FLAF/BAS
Eに相当するものである。この場合、本実施形態では、
該空燃比基準値KBSは、エンジン１の回転数NE及び吸気
圧PBの検出値から、あらかじめ設定されたマップを用い
て適宜決定する理論空燃比近傍の値である。
【０３７３】以上説明した排気側制御ユニット７ａ以外
の構成（機関側制御ユニット７ｂの機能的構成やエンジ
ン１の排気系の構成）は、前記第１実施形態のものと全
く同一である。
【０３７４】次に、前記目標空燃比算出手段３０のより
詳細な処理を含めて本実施形態の装置の作動を説明す
る。
【０３７５】まず、機関側制御ユニット７ｂの処理は前
記第１実施形態のものと同一であり、前記図１０、図１
１のフローチャートに示した処理（エンジン１の燃料噴
射量の調整処理）が機関側制御ユニット７ｂによりＴＤ
Ｃ（クランク角周期）に同期した制御サイクルで逐次実
行される。但し、この場合、図１０のＳＴＥＰｆで機関
側制御ユニット７ｂが読み込む目標空燃比KCMDは、排気
側制御ユニット７ａの目標空燃比算出手段３０によって
後述するように算出された最新の目標空燃比KCMDであ
る。
【０３７６】一方、本実施形態では、排気側制御ユニッ
ト７ａは、機関側制御ユニット７ｂの処理と並行して、
一定の制御サイクルで、図２１に示すメインルーチン処
理を実行する。
【０３７７】すなわち、排気側制御ユニット７ａは、ま
ず、エンジン１の現在の回転数NE及び吸気圧PBからマッ
プを用いて前記空燃比基準値KBSを決定する（ＳＴＥＰ
２１）。
【０３７８】さらに、排気側制御ユニット７ａは、前記
図１０のＳＴＥＰｄで機関側制御ユニット７ｂが設定し
たフラグf/prism/onの値を判断する（ＳＴＥＰ２２）。
このときf/prism/on＝０である場合、すなわち、エンジ
ン１の運転モードがＯ2センサ６の出力VO2/OUTを目標値
VO2/TARGETに収束させるようにエンジン１の空燃比を操
作する通常運転モードでない場合には、今回の制御サイ
クルにおける目標空燃比KCMD(k)をＳＴＥＰ２１で決定
した空燃比基準値KBSとし（ＳＴＥＰ３０）、今回の制
御サイクルの処理を終了する。
【０３７９】また、ＳＴＥＰ２２の判断でf/prism/on＝
１である場合（エンジン１の運転モードが通常運転モー
ドである場合）には、排気側制御ユニット７ａは、前記
減算処理部１２によりＯ2センサ６の最新の偏差出力VO2
(k)（＝VO2/OUT−VO2/TARGET）を算出する（ＳＴＥＰ２
３）。この場合、減算処理部１２は、前記図１０のＳＴ
ＥＰａにおいて取り込まれて図示しないメモリに記憶さ
れたＯ2センサ６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偏差出力VO2(k)を算出する。そし
て、この偏差出力VO2(k)は、過去に算出したもの（詳し
くは前回の制御サイクルで算出した偏差出力VO2(k-1)）
を含めて図示しないメモリに記憶保持される。
【０３８０】次いで、排気側制御ユニット７ａは、目標
空燃比算出手段３０の処理をＳＴＥＰ２４〜２７で実行
する。
【０３８１】この処理では、目標空燃比算出手段３０の
ＰＩＤ制御器３１が、まず、Ｏ2センサ６の偏差出力VO2
を「０」に収束させるためのＰＩＤ制御の処理に係わる
比例項、積分項、及び微分項のそれぞれのゲイン係数KV
P，KVI，KVDの値を、エンジン１の現在の回転数NE及び
吸気圧PBからあらかじめ定めたマップを用いて決定する
（ＳＴＥＰ２４）。
【０３８２】次いで、ＰＩＤ制御器３１は、ＳＴＥＰ２
３で求められたＯ2センサ６の偏差出力VO2の今回値VO2
(k)及び前回値VO2(k-1)と、ＳＴＥＰ２４で決定した最
新のゲイン係数KVP，KVI，KVDとを用いて次式（４５）
〜（４７）の演算を行うことによって、比例項、積分
項、及び微分項のそれぞれの今回値VREFP(k)、VREFI
(k)、VREFD(k)を求める。さらに、これらの比例項、積
分項、及び微分項のそれぞれの今回値VREFP(k)、VREFI
(k)、VREFD(k)を式（４８）のように加算することによ
って、前記空燃比操作量Uslの基礎となる基本操作量VRE
Fを求める（ＳＴＥＰ２５）。
【０３８３】
【数４５】
【０３８４】
【数４６】
【０３８５】
【数４７】
【０３８６】
【数４８】
【０３８７】さらに、ＰＩＤ制御器３１は、上記基本操
作量VREFにリミット処理を施す（ＳＴＥＰ２６）。この
リミット処理では、ＳＴＥＰ２５で求めた基本操作量VR
EFがあらかじめ定めた上限値あるいは下限値を超えてい
た場合には、それぞれ、基本操作量VREFの値を強制的に
該上限値あるいは下限値に設定する。
【０３８８】次いで、ＰＩＤ制御器３１は、上記リミッ
ト処理を施した基本操作量VREFから、例えば図２２に示
すようにあらかじめ定められたデータテーブルを用いて
空燃比操作量Upidを求める（ＳＴＥＰ２７）。
【０３８９】この場合、図２２のデータテーブルでは、
基本的には、基本操作量VREFが大きい程、空燃比操作量
Upidが大きくなるように定められている。そして特に、
Ｏ2センサ６の出力VO2/OUTが目標値VO2/TARGETの近傍に
ほぼ収束しているような状態でＰＩＤ制御器３１により
求められる基本操作量VREFの値の範囲（図２２の参照符
号Ｓを付した範囲）では、基本操作量VREFの変化に対す
る空燃比操作量Upidの変化が小さく、該空燃比操作量Up
idが概ね「０」近傍の値に保持されるように定められて
いる。これは、Ｏ2センサ６の目標値VO2/TARGET近傍の
出力VO2/OUTでは、前記図２の実線ａで示したように空
燃比の僅かな変化に対して該出力VO2/OUTが大きく変化
するからである。
【０３９０】このようにして空燃比操作量Upidを求めた
後、目標空燃比算出手段３０は、次に、前記加算処理部
３２によって、この空燃比操作量Upidに前記ＳＴＥＰ２
１で決定した空燃比基準値KBSを加算することによっ
て、今回の制御サイクルにおける目標空燃比KCMD(k)を
求める（ＳＴＥＰ２８）。
【０３９１】尚、このようにして求められた目標空燃比
KCMDは、排気側制御ユニット７ａの制御サイクル毎に図
示しないメモリに時系列的に記憶保持される。そして、
機関側制御ユニット７ｂにおいて、この目標空燃比KCMD
を前記図１０のＳＴＥＰｆで読み込むに際しては、上記
のように記憶保持された目標空燃比KCMDのなかから最新
のものが選択される。
【０３９２】前述のように目標空燃比算出手段３０によ
り目標空燃比KCMDを求めた後、排気側制御ユニット７ａ
は、前記劣化状態評価手段１３ｂにより触媒装置３の劣
化状態を評価する処理を実行し（ＳＴＥＰ２９）、今回
の制御サイクルの処理を終了する。この場合、劣化状態
評価手段１３ｂが実行する処理は、前記第１実施形態の
ものと全く同一である。つまり該劣化状態評価手段１３
ｂは、前記ＳＴＥＰ２３で制御サイクル毎に求められる
Ｏ2\-センサ６の偏差出力VO2の時系列データVO2( k)，V
O2(k-1)を用いて前記図１６〜図１９のフローチャート
の処理を前述の通りに実行する。これにより、触媒装置
３が前記「劣化進行状態」であるか「未劣化状態」であ
るかの評価がなされ、「劣化進行状態」である場合に
は、劣化報知器２９による報知がなされる。
【０３９３】以上説明した本実施形態の装置によれば、
前記第１実施形態と同様、触媒装置３の下流側のＯ2セ
ンサ６の出力VO2/OUTを目標値VO2/TARGETに収束させる
ようにエンジン１の空燃比を操作しながら、触媒装置３
の劣化状態の評価が行われる。このため、触媒装置３の
適正な浄化性能を確保しながら、触媒装置３の劣化状態
を評価することができる。
【０３９４】そして、本実施形態における触媒装置３の
劣化状態の評価処理は、前記第１実施形態と全く同様の
処理によって行うので、該第１実施形態と同様、触媒装
置３の劣化状態との相関性が高く、しかも信頼性の高い
劣化評価用パラメータLSσ2に基づいて触媒装置３の劣
化状態の評価を適正に行うことができる。
【０３９５】尚、本実施形態では、排気側制御ユニット
７ａは、一定周期の制御サイクルで処理を行うようにし
たが、機関側制御ユニット７ｂと同様にＴＤＣに同期さ
せて処理を行ったり、あるいは１ＴＤＣの所定数倍（複
数倍）の周期の制御サイクルで処理を行うようにしても
よい。
【０３９６】また、劣化評価用パラメータやそれに基づ
く触媒装置３の劣化状態の評価に関しては、本実施形態
においても、前記第１実施形態について説明した変形態
様と同様の各種の変形態様も可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の内燃機関の空燃比制御装置の第１実施
形態の全体的システム構成を示すブロック図。
【図２】図１の装置で使用するＯ2センサ及び空燃比セ
ンサの出力特性図。
【図３】図１の装置の要部の基本構成を示すブロック
図。
【図４】図１の装置で用いるスライディングモード制御
を説明するための説明図。
【図５】図１の装置で用いる触媒装置の劣化状態の評価
手法を説明するための図。
【図６】図１の装置で用いる触媒装置の劣化状態の評価
手法を説明するための図。
【図７】図１の装置で用いる触媒装置の劣化状態の評価
手法を説明するための図。
【図８】図１の装置で用いる触媒装置の劣化状態の評価
手法を説明するための図。
【図９】図１の装置で用いる適応制御器を説明するため
のブロック図。
【図１０】図１の装置の機関側制御ユニットの処理を示
すフローチャート。
【図１１】図１０のフローチャートのサブルーチン処理
を示すフローチャート。
【図１２】図１の装置の排気側制御ユニットの処理を示
すフローチャート。
【図１３】図１２のフローチャートのサブルーチン処理
を示すフローチャート。
【図１４】図１２のフローチャートのサブルーチン処理
を示すフローチャート。
【図１５】図１２のフローチャートのサブルーチン処理
を示すフローチャート。
【図１６】図１２のフローチャートのサブルーチン処理
を示すフローチャート。
【図１７】図１６のフローチャートのサブルーチン処理
を示すフローチャート。
【図１８】図１６のフローチャートのサブルーチン処理
を示すフローチャート。
【図１９】図１６のフローチャートのサブルーチン処理
を示すフローチャート。
【図２０】本発明の内燃機関の空燃比制御装置の第２実
施形態の要部構成（排気側制御ユニット）を示すブロッ
ク図。
【図２１】図２０の排気側制御ユニットの装置の処理を
示すフローチャート。
【図２２】図２１のフローチャートの要部の処理を説明
するための線図。
【符号の説明】
１…エンジン（内燃機関）、２…排気管（排気通路）、
３…触媒装置、５…ＬＡＦセンサ（空燃比センサ）、６
…Ｏ2センサ（排ガスセンサ）、７ｂ…機関側制御ユニ
ッット（空燃比操作手段）、１３ａ，３０…目標空燃比
算出手段（空燃比操作量決定手段）、１３ｂ…劣化状態
評価手段、２６…推定器（推定手段）、２７…スライデ
ィングモード制御器。
───────────────────────────────────────────────────── 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 45/00 ３５８ Ｆ０２Ｄ 45/00 ３７０Ｂ ３７０ ３７０Ｅ Ｂ０１Ｄ 53/36 ＺＡＢＺ (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 (72)発明者 北川 浩 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 BA09 BA13 CA01 DA25 DA27 EA01 EA04 EA07 EA08 EA11 EB08 EB12 EB13 EB16 EB22 EB24 EB25 EC04 FA02 FA10 FA11 FA13 FA20 FA30 FA33 FA35 3G091 AA02 AA11 AA14 AA17 AA28 AB03 BA33 CB02 CB05 DB02 DB04 DB05 DB06 DB07 DB08 DB09 DB10 DB13 DB16 DC01 DC07 EA01 EA06 EA07 EA16 EA30 EA33 EA34 FA05 FB10 FB11 FC02 HA08 HA36 HA37 HB05 HB08 3G301 HA00 HA14 JA11 JB09 JB10 KA01 KA26 MA01 MA11 MA24 NA01 NA03 NA04 NA05 NA08 NA09 NB02 NB03 NB05 NB07 NC02 NC08 ND02 ND05 ND06 ND07 ND12 ND15 ND42 ND45 NE15 NE17 NE19 NE23 PA07Z PA10Z PA14Z PB03Z PB09Z PD03A PD04A PD09A PD09Z PE01Z PE08Z PE09Z 4D048 AA06 AA13 AA18 AB01 AB02 DA02 DA08

Claims (15)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】内燃機関の排気通路に設けた触媒装置の下
    流側に該触媒装置を通過した前記内燃機関の排ガス中の
    特定成分の濃度を検出すべく配置された排ガスセンサ
    と、該排ガスセンサの出力を所定の目標値に収束させる
    ように前記触媒装置に進入する排ガスの空燃比を規定す
    る操作量を逐次生成する空燃比操作量生成手段と、該操
    作量に応じて前記内燃機関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内燃機関の空燃比
    制御装置において、 前記空燃比操作手段による前記混合気の空燃比の操作中
    に、前記排ガスセンサの出力の時系列データから該時系
    列データを変数成分として表した所定の劣化評価用線形
    関数の値を逐次求め、その求めた劣化評価用線形関数の
    値に基づき前記触媒装置の劣化状態を評価する劣化状態
    評価手段を備えたことを特徴とする内燃機関の空燃比制
    御装置。
  2. 【請求項２】前記劣化状態評価手段は、前記劣化評価用
    線形関数の値の時系列データのばらつき度合いを表すデ
    ータを劣化評価用パラメータとして、該劣化評価用パラ
    メータを前記劣化評価用線形関数の値の時系列データか
    ら求め、その求めた劣化評価用パラメータの値に基づき
    前記触媒装置の劣化状態を評価することを特徴とする請
    求項１記載の内燃機関の空燃比制御装置。
  3. 【請求項３】前記劣化状態評価手段は、前記劣化評価用
    線形関数の値の時系列データの各データ値と該劣化評価
    用線形関数の値の中心値としてあらかじめ定めた所定値
    との偏差の二乗値又は絶対値にローパス特性のフィルタ
    リング処理を施すことにより前記劣化評価用パラメータ
    を求めることを特徴とする請求項２記載の内燃機関の空
    燃比制御装置。
  4. 【請求項４】前記ローパス特性のフィルタリング処理
    は、逐次型の統計処理アルゴリズムによるフィルタリン
    グ処理であることを特徴とする請求項３記載の内燃機関
    の空燃比制御装置。
  5. 【請求項５】前記劣化状態評価手段は、前記劣化評価用
    パラメータの値を所定の閾値と比較することにより、前
    記触媒装置の劣化状態が前記閾値に対応する劣化度合い
    以上に劣化しているか否かを判断することを特徴とする
    請求項３又は４記載の内燃機関の空燃比制御装置。
  6. 【請求項６】前記劣化状態評価手段は、前記触媒装置に
    進入する排ガスの流量の変化状態に応じて前記触媒装置
    の劣化状態の評価を行なうか否かを判断する手段を備え
    ることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載
    の内燃機関の空燃比制御装置。
  7. 【請求項７】前記劣化状態評価手段は、前記触媒装置に
    進入する排ガスの流量が略一定に維持されている状態で
    は、前記触媒装置の劣化状態の評価を行わず、前記排ガ
    スの流量が略一定に維持されていない状態で前記触媒装
    置の劣化状態の評価を行うことを特徴とする請求項６記
    載の内燃機関の空燃比制御装置。
  8. 【請求項８】前記劣化状態評価手段は、前記触媒装置に
    進入する排ガスの流量が略一定に維持されている状態で
    は、前記劣化評価用パラメータの算出を行わず、前記排
    ガスの流量が略一定に維持されていない状態で前記劣化
    評価用パラメータの算出を行うことを特徴とする請求項
    ３〜５のいずれか１項に記載の内燃機関の空燃比制御装
    置。
  9. 【請求項９】前記空燃比操作量生成手段は、スライディ
    ングモード制御を用いて前記操作量を生成する手段であ
    り、前記劣化評価用線形関数は、該スライディングモー
    ド制御に用いる切換関数に応じて定まる線形関数である
    ことを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の
    内燃機関の空燃比制御装置。
  10. 【請求項１０】前記空燃比操作量生成手段が用いるスラ
    イディングモード制御は、前記排ガスセンサの出力と前
    記目標値との偏差の時系列データを変数成分として表し
    た線形関数を前記切換関数として用いるものであり、前
    記劣化評価用線形関数は、その変数成分に係る係数値を
    前記切換関数の変数成分に係る係数値と同一とした線形
    関数であることを特徴とする請求項９記載の内燃機関の
    空燃比制御装置。
  11. 【請求項１１】前記空燃比操作量生成手段は、前記触媒
    装置の上流側から前記排ガスセンサにかけての系が有す
    る無駄時間後の前記排ガスセンサの出力の推定値を表す
    データを逐次求める推定手段を具備し、該推定手段が求
    めたデータを用いて前記操作量を生成することを特徴と
    する請求項９又は１０記載の内燃機関の空燃比制御装
    置。
  12. 【請求項１２】前記空燃比操作量生成手段は、前記触媒
    装置の上流側から前記排ガスセンサにかけての系が有す
    る無駄時間と、前記空燃比操作手段及び前記内燃機関か
    らなる系が有する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求め
    る推定手段を具備し、該推定手段が求めたデータを用い
    て前記操作量を生成することを特徴とする請求項９又は
    １０記載の内燃機関の空燃比制御装置。
  13. 【請求項１３】前記空燃比操作量生成手段は、前記推定
    手段が求めたデータにより表される前記排ガスセンサの
    出力の推定値をスライディングモード制御により前記目
    標値に収束させるように前記操作量を生成することを特
    徴とする請求項１１又は１２記載の内燃機関の空燃比制
    御装置。
  14. 【請求項１４】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
    ９〜１３のいずれか１項に記載の内燃機関の空燃比制御
    装置。
  15. 【請求項１５】前記空燃比操作量生成手段が生成する前
    記操作量は、前記触媒装置に進入する排ガスの目標空燃
    比であると共に、該触媒装置に進入する排ガスの空燃比
    を検出する空燃比センサを該触媒装置の上流側に備え、
    前記空燃比操作手段は、該空燃比センサの出力が前記目
    標空燃比に収束するようにフィードバック制御により前
    記混合気の空燃比を操作することを特徴とする請求項１
    〜１４のいずれか１項に記載の内燃機関の空燃比制御装
    置。
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