JP2001355497A - 内燃機関の空燃比制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 排ガスの空燃比の目標空燃比への収束特性を
改善する。 【解決手段】 燃料噴射量フィードバック制御部４１
は、触媒上流側の排ガスセンサ２４の検出空燃比ＡＦが
上流側目標空燃比ＡＦref に収束するように燃料噴射時
間Ｔinj を算出し、バックステッピング制御部４４は、
触媒下流側の排ガスセンサ２５の出力値Ｏ2outが目標値
Ｏ2targ 付近に維持されるようにバックステッピング法
により上流側目標空燃比ＡＦref の補正量ＡＦcompを算
出する。このバックステッピング法では、下流側排ガス
センサ２５の出力値Ｏ2outと目標値Ｏ2targ との偏差を
状態変数ｘ1 ，ｘ2 とすると共に、制御対象のモデルを
２つのサブシステムに分割して、状態変数の理想的な収
束軌跡を仮想入力αで設定し、状態変数ｘ1 と、状態変
数ｘ2 と仮想入力αの偏差σと、偏差σの積算値ｘint
が共に０に収束するように、上流側目標空燃比ＡＦref
の補正量ＡＦcompを設定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、排ガス浄化用の触
媒の上流側と下流側にそれぞれ空燃比センサ（リニアＡ
／Ｆセンサ）又は酸素センサを設置して内燃機関の空燃
比をフィードバック制御する内燃機関の空燃比制御装置
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】今日の自動車は、排気管に三元触媒を設
置して排ガスを浄化するようにしているが、触媒の排ガ
ス浄化率を高めるためには、排ガスの空燃比を触媒の浄
化ウインド内（目標空燃比付近）に制御する必要があ
る。そこで、触媒の上流側と下流側にそれぞれ排ガスセ
ンサ（空燃比センサ又は酸素センサ）を設置し、上流側
排ガスセンサで検出される排ガスの空燃比が上流側目標
空燃比となるように燃料噴射量をフィードバック制御す
ると共に、下流側排ガスセンサで検出される排ガスの空
燃比が下流側目標空燃比となるように上流側目標空燃比
を補正するサブフィードバック制御を実施するようにし
たものがある。

【０００３】従来のサブフィードバック制御は、ＰＩＤ
制御により行われているが、最近になって、制御精度を
高めるために、特開平９−２７３４３９号公報に示すよ
うにスライディングモード制御を用いることが提案され
ている。このスライディングモード制御は、制御対象の
複数の状態量を変数とする線形関数により表される超平
面を予め構築しておき、状態変数をハイゲイン制御によ
って超平面上で高速で収束させ、更に、等価制御入力に
よって、状態変数を超平面上で拘束しつつ、超平面上の
所要の平衡点に収束させる、可変構造型のフィードバッ
ク制御手法である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】一般に、スライディン
グモード制御では、制御対象の状態変数が超平面に収束
してしまえば、外乱等の影響をほとんど受けずに状態変
数を超平面上の平衡点に安定的に収束させることができ
る利点があるが、制御対象のモデルは状態変数が超平面
に収束した場合のみしか考慮されていない。このため、
上記公報のように、空燃比制御にスライディングモード
制御を適用すると、一般に、ハイゲインでは、超平面周
辺で外乱や無駄時間によりハンチングが発生し、状態変
数が超平面に収束しない状態が発生するので、図７に示
すように、初期状態によっては下流側排ガスセンサ出力
（触媒下流側の排ガスの空燃比）が目標値（下流側目標
空燃比）に収束しない不具合が発生することがある。一
方、ローゲインでは、入力がモデル化誤差に対して十分
でないため、応答性が悪くなり、図８に示すように、下
流側排ガスセンサ出力（触媒下流側の排ガスの空燃比）
の収束速度が著しく遅くなるという欠点がある。

【０００５】本発明はこのような事情を考慮してなされ
たものであり、従ってその目的は、下流側排ガスセンサ
の検出空燃比（触媒下流側の排ガスの空燃比）が目標空
燃比に収束するまでの過渡特性を改善することができ、
ハンチング防止と応答性向上とを両立させることができ
る内燃機関の空燃比制御装置を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の請求項１の内燃機関の空燃比制御装置は、
下流側排ガスセンサの検出空燃比からなる状態変数に基
づいて上流側目標空燃比の補正量をバックステッピング
法を用いてバックステッピング制御手段で算出するよう
にしたものである。バックステッピング法では、状態変
数のほぼ理想的な収束軌跡（目標収束軌跡）を仮想入力
項で設定して、状態変数と仮想入力項との偏差を０に収
束させつつ、状態変数と目標値との偏差も考慮して制御
するので、状態変数と仮想入力項との偏差が０とならな
い条件下でも、状態変数を安定して収束させることがで
きる。これにより、従来のスライディングモード制御で
は状態変数が収束しにくいような外乱や無駄時間の影響
を受ける条件下でも、状態変数をスムーズに収束させる
ことができ、触媒下流側の排ガスの空燃比を目標空燃比
に応答性良く収束させることができる。

【０００７】この場合、請求項２のように、制御対象の
モデルを複数のサブシステムに分割し、各サブシステム
に状態変数で算出される仮想入力項を持たせるようにす
ると良い。このようにすれば、サブシステムに対して状
態変数が目標収束軌跡に追従するように制御できるの
で、例えば２次のシステムを直接制御する場合と比較し
て、状態変数の収束軌跡にロバスト性を持たせることが
できる。

【０００８】また、請求項３のように、仮想入力項は、
状態変数の積分値に比例した項を持つようにしても良
い。このようにすれば、状態変数の定常偏差、ひいて
は、触媒下流側の排ガスの空燃比の定常偏差を小さくす
ることができる。

【０００９】或は、請求項４のように、仮想入力項は、
原点を含む所定領域で傾きが１未満で第１象限と第３象
限を通る直線又は曲線で表されると共にそれ以外の領域
では傾き１の直線で表される非線形関数を用いて設定す
るようにしても良い。この場合、状態変数が小さい領
域、つまり、下流側排ガスセンサの検出空燃比と下流側
目標空燃比との偏差が小さい領域では、ハイゲインのバ
ンバン制御のように触媒下流側の排ガスの空燃比を下流
側目標空燃比付近に安定して収束させることができる。
一方、状態変数が大きい領域、つまり、下流側排ガスセ
ンサの検出空燃比と下流側目標空燃比との偏差が大きい
領域では、応答性が悪くならないように、入力に制限が
入る。

【００１０】また、請求項５のように、状態変数と、状
態変数と仮想入力項の偏差と、該偏差の積分値との線形
和によって補正量を算出するようにすると良い。このよ
うにすれば、状態変数と、状態変数と仮想入力項の偏差
と、その偏差の積分値の３つの量を同時に０に収束させ
るような補正量を算出することができ、触媒下流側の排
ガスの空燃比の収束安定性を向上することができる。

【００１１】この場合、請求項６のように、補正量を算
出する際に、制御対象のモデルに基づく最適レギュレー
タにより線形和の各係数を算出するようにすると良い。
このようにすれば、状態変数と、状態変数と仮想入力項
の偏差と、その偏差の積分値を０に収束させる際に、そ
れぞれの重要度（重み付け）を容易に設定することがで
きる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態を図１
乃至図５に基づいて説明する。まず、図１に基づいてエ
ンジン制御システム全体の概略構成を説明する。内燃機
関であるエンジン１１の吸気管１２の最上流部には、エ
アクリーナ１３が設けられ、このエアクリーナ１３の下
流側には、吸入空気量を検出するエアフローメータ１４
が設けられている。このエアフローメータ１４の下流側
には、スロットルバルブ１５が設けられている。

【００１３】更に、スロットルバルブ１５の下流側には
サージタンク１７が設けられ、このサージタンク１７
に、エンジン１１の各気筒に空気を導入する吸気マニホ
ールド１９が設けられている。各気筒の吸気マニホール
ド１９の吸気ポート近傍には、それぞれ燃料を噴射する
燃料噴射弁２０が取り付けられている。また、エンジン
１１のシリンダヘッドには、気筒毎に点火プラグ２１が
取り付けられている。

【００１４】一方、エンジン１１の排気管２２の途中に
は、排ガス中の有害成分（ＣＯ，ＨＣ，ＮＯｘ等）を浄
化する三元触媒等の触媒２３が設置されている。この触
媒２３の上流側と下流側には、それぞれ排ガス空燃比又
はリッチ／リーンを検出する排ガスセンサ２４，２５が
設置されている。本実施形態では、上流側排ガスセンサ
２４は、排ガス空燃比に応じたリニアな空燃比信号を出
力する空燃比センサ（リニアＡ／Ｆセンサ）が用いら
れ、下流側排ガスセンサ２５は、排ガスの空燃比が理論
空燃比に対してリッチかリーンかによって出力電圧が反
転する酸素センサが用いられている。従って、下流側排
ガスセンサ２５は、空燃比がリーンの時には０．１Ｖ程
度の出力電圧を発生し、空燃比がリッチの時には０．９
Ｖ程度の出力電圧を発生する。尚、エンジン１１のシリ
ンダブロックには、冷却水温を検出する水温センサ２６
や、エンジン回転速度を検出する回転速度センサ２７が
取り付けられている。

【００１５】エンジン制御回路（以下「ＥＣＵ」と表記
する）２８は、ＲＯＭ２９、ＲＡＭ３０、ＣＰＵ３１、
バッテリ３２でバックアップされたバックアップＲＡＭ
３３、入力ポート３４、出力ポート３５等からなるマイ
クロコンピュータを主体として構成されている。入力ポ
ート３４には、回転速度センサ２７の出力信号が入力さ
れると共に、エアフローメータ１４、上流側及び下流側
排ガスセンサ２４，２５、水温センサ２６の出力信号
が、それぞれＡ／Ｄ変換器３６を介して入力される。ま
た、出力ポート３５には、それぞれ駆動回路３９を介し
て燃料噴射弁２０、点火プラグ２１等が接続されてい
る。ＥＣＵ２８は、ＲＯＭ２９に記憶された燃料噴射制
御プログラムや点火制御プログラムをＣＰＵ３１で実行
することで、燃料噴射弁２０や点火プラグ２１の動作を
制御すると共に、空燃比制御プログラムを実行すること
で、排ガスの空燃比が目標空燃比となるように空燃比
（燃料噴射量）をフィードバック制御する。

【００１６】以下、本実施形態の空燃比フィードバック
制御システムについて図２及び図３に基づいて説明す
る。ここで、図２はＣＰＵ３１の演算処理機能で実現す
る空燃比制御手段４０の機能を示すブロック図、図３は
空燃比フィードバック制御システム全体の機能を示すブ
ロック図である。

【００１７】空燃比制御手段４０は、燃料噴射量フィー
ドバック制御部４１と目標空燃比計算部４２とから構成
され、更に、目標空燃比計算部４２は、負荷目標空燃比
計算部４３とバックステッピング制御部４４とから構成
されている。

【００１８】燃料噴射量フィードバック制御部４１は、
上流側排ガスセンサ２４の検出空燃比ＡＦが上流側目標
空燃比ＡＦref に収束するように、燃料噴射弁２０の燃
料噴射時間Ｔinj を算出する。この燃料噴射時間Ｔinj
の算出は、制御対象のモデルの線形方程式に対して構築
された最適レギュレータにより行われる。この燃料噴射
量フィードバック制御部４１が、特許請求の範囲でいう
空燃比フィードバック制御手段に相当する役割を果た
す。

【００１９】一方、負荷目標空燃比計算部４３は、ＲＯ
Ｍ２９に記憶された関数式又はマップにより吸入空気量
（又は吸気管圧力）とエンジン回転速度に応じた負荷目
標空燃比ＡＦbaseを算出する。この負荷目標空燃比ＡＦ
baseを算出するための関数式又はマップは、下流側排ガ
スセンサ２５の出力値Ｏ2out（検出空燃比）が定常的に
ほぼ目標値Ｏ2targ （下流側目標空燃比）と等しい時
に、上流側目標空燃比ＡＦref を負荷目標空燃比ＡＦba
seに維持すれば、下流側排ガスセンサ２５の出力値Ｏ2o
utがほぼ目標値Ｏ2targ に維持されるように予め試験等
によって設定されている。

【００２０】また、バックステッピング制御部４４は、
下流側排ガスセンサ２５の出力値Ｏ2outに基づいて、後
述するバックステッピング法を用いて上流側目標空燃比
ＡＦref の補正量ＡＦcompを算出する。そして、この補
正量ＡＦcompを負荷目標空燃比ＡＦbaseに加算すること
で、上流側目標空燃比ＡＦref を求め、この上流側目標
空燃比ＡＦref を燃料噴射量フィードバック制御部４１
に入力する。ＡＦref ＝ＡＦbase＋ＡＦcomp

【００２１】この場合、目標空燃比計算部４２が、特許
請求の範囲でいうサブフィードバック制御手段に相当
し、バックステッピング制御部４４が、特許請求の範囲
でいうバックステッピング制御手段に相当する。

【００２２】次に、バックステッピング制御部４４にお
けるバックステッピング法を用いた補正量ＡＦcompの算
出方法を図３に基づいて説明する。制御対象を燃料噴射
量フィードバック制御部４１、エンジン１１、触媒２
３、下流側排ガスセンサ２５等からなる系とし、下流側
排ガスセンサ２５の出力値Ｏ2outが目標値Ｏ2targ 付近
に維持されるように、上流側目標空燃比ＡＦref の補正
量ＡＦcompを算出する。バックステッピング法を適用す
るために、次の（１），（２）式に示す２つの状態変数
ｘ1 ，ｘ2 を用いる。 ｘ1(i)＝Ｏ2out(i) −Ｏ2targ ……（１） ｘ2(i)＝Ｏ2out(i+1) −Ｏ2targ ……（２）

【００２３】つまり、状態変数ｘ1 は計算周期 i回目に
おける下流側排ガスセンサ２５の出力値Ｏ2outと目標値
Ｏ2targ との偏差であり、状態変数ｘ2 は計算周期 i+1
回目における下流側排ガスセンサ２５の出力値Ｏ2outと
目標値Ｏ2targ との偏差である。

【００２４】本実施形態では、このように定義された状
態変数ｘ1 ，ｘ2 を、状態フィードバックを用いて０に
するように制御することで、上流側目標空燃比ＡＦref
の補正量ＡＦcompを求める。この制御を実施するため
に、まず、制御対象を次の（３）式に示す２次線形状態
方程式でモデル化する。

【００２５】

【数１】

【００２６】ここで、入力は、計算周期 i回目において
バックステッピング制御部４４で算出される補正量ＡＦ
compであり、状態変数ｘ1 ，ｘ2 は、ａ1 ，ａ2 ，ｂを
係数とする過去の状態変数ｘ1 ，ｘ2 の値と現在の補正
量ＡＦcompの値の線形和により決定される。尚、モデル
式は、２次式に限定されず、無駄時間等を考慮した３次
以上の高次な式を用いても良い。

【００２７】次に、上記モデル式（３）を、次の（４）
式と（５）式に示す２つのサブシステムに分割する。 ｘ1(i+1)＝ｘ2(i) ……（４） ｘ2(i+1)＝ａ1 ・ｘ1(i)＋ａ2 ・ｘ2(i)＋ｂ・ＡＦcomp(i) ……（５） そして、以下に述べる２つの手順，を経てそれぞれ
のサブシステム［（４）式，（５）式］を制御する。

【００２８】《手順》（４）式に示すサブシステムに
おいて、状態変数ｘ1 を目標値０に制御する。この際、
（４）式中の状態変数ｘ2 を仮想入力αとし、次の
（６）式に示すように、その値を自由に設定できるとす
れば、状態変数ｘ1 をほぼ理想的な収束軌跡で目標値０
に制御することができる。 α(i) ＝Ｋc ・ｘ1(i) ……（６） ここで、Ｋc は絶対値が１よりも小さい定数である。

【００２９】《手順》（５）式に示すサブシステムを
用いて、状態変数ｘ2 を実際に仮想入力αと等しくする
ように制御する。この際、まず、（４）式中の状態変数
ｘ2 と（６）式で設定した仮想入力αとの偏差σを次の
（７）式に示すように設定する。 σ(i) ＝ｘ2(i)−α(i) ……（７） これにより、ｘ2(i)を次の（８）式で表すことができ
る。 ｘ2(i)＝α(i) ＋σ(i) ……（８） 上記（４）と上記（８）式とから次の（９）式が求めら
れる。 ｘ1(i+1)＝α(i) ＋σ(i) ……（９） 上記（５）と上記（８）式とから次の（１０）式が求め
られる。 σ(i+1) ＝ａ1 ・ｘ1(i)＋ａ2 ・σ(i) ＋ｂ・ＡＦcomp(i) −α(i+1) ＋ａ2 ・α(i) ……（１０） ここで、α(i) 、α(i+1) は、それぞれ、ｘ1(i)、ｘ1
(i+1)の関数であり、ｘ1(i+1)はα(i) とσ(i) の関数
であることから、上記（９）式、（１０）式は共にｘ1
(i)、σ(i) の関数である。

【００３０】次に、上記（９）式、（１０）式からなる
システム全体について、状態変数ｘ1 と、偏差σと、偏
差σの積算値の３つの量を同時に０に収束させるよう
に、次の（１１）式を用いて、補正量ＡＦcompを、状態
変数ｘ1 と、偏差σと、偏差σの積分値Σσとの線形和
で設定する。

【００３１】

【数２】

【００３２】ここで、Ｋ1 ，Ｋ2 ，Ｋ3 はフィードバッ
クゲインであり、エンジン運転状態により決定される定
数である。このように状態変数ｘ1 （下流側排ガスセン
サ２５の出力値Ｏ2outと目標値Ｏ2targ との偏差）の収
束も考慮することで、無駄時間や外乱等の影響により偏
差σ（状態変数と仮想入力との偏差）が０とならない条
件下でも、状態変数ｘ1 の収束安定性を向上することが
可能となる。

【００３３】尚、本実施形態のように、仮想入力αをα
(i) ＝Ｋc ・ｘ1(i)のように設定した場合［（６）式参
照］には、上記（９）式、（１０）式及び次の（１２）
式からなるシステム全体を次の（１３）式に示す行列式
で表して、最適レギュレータによってフィードバックゲ
インＫ1 ，Ｋ2 ，Ｋ3 を決定するようにしても良い。

【００３４】

【数３】

【００３５】この場合、フィードバックゲインＫ1 ，Ｋ
2 ，Ｋ3 は、次のように表すことができる。

【００３６】

【数４】

【００３７】ここで、Ｗx1は、状態変数ｘ1 （目標収束
値までの偏差）に対する重み係数であり、Ｗsigma は、
偏差σ（目標収束軌跡までの偏差）に対する重み係数で
あり、Ｗint は、偏差σの積算値ｘint （目標収束軌跡
までの偏差の積算値）に対する重み係数である。

【００３８】上記（１４）式、（１５）式より、重み係
数Ｗx1，Ｗsigma ，Ｗint の組み合わせからフィードバ
ックゲインＫ1 ，Ｋ2 ，Ｋ3 が決定される。これによ
り、状態変数ｘ1 と、偏差σと、偏差σの積算値ｘint
とを０に収束させる際に、それぞれの重要度（重み付
け）を重み係数Ｗx1，Ｗsigma ，Ｗint によって容易に
設定することができる。

【００３９】以上説明したバックステッピング制御部４
４による補正量ＡＦcompの算出は、図４の補正量算出プ
ログラムに従って行われる。本プログラムは、所定時間
又は所定クランク角毎に実行される。本プログラムが起
動されると、まず、ステップ１０１で、下流側排ガスセ
ンサ２５の出力値Ｏ2outを読み込み、次のステップ１０
２で、状態変数ｘ1 を前回の状態変数ｘ2 で更新した
後、ステップ１０３で、今回の状態変数ｘ2 （＝Ｏ2out
−Ｏ2targ ）を算出する。

【００４０】その後、ステップ１０４で、仮想入力α＝
Ｋc ・ｘ1 を算出し、次のステップ１０５で、状態変数
ｘ2 と仮想入力αとの偏差σ（＝ｘ2 −α）を算出した
後、ステップ１０６で、前回までの偏差σの積算値ｘin
t に今回の偏差σを加算して、偏差σの積算値ｘint
（＝ｘint ＋σ）を更新する。その後、ステップ１０７
で、上流側目標空燃比の補正量ＡＦcomp（＝Ｋ1 ・ｘ1
＋Ｋ2 ・σ＋Ｋ3 ・ｘint ）を算出して、本プログラム
を終了する。

【００４１】ＣＰＵ３１は、この補正量ＡＦcompを負荷
目標空燃比ＡＦbaseに加算することで上流側目標空燃比
ＡＦref を求め、上流側排ガスセンサ２４の検出空燃比
ＡＦが上流側目標空燃比ＡＦref に収束するように燃料
噴射時間Ｔinj を算出する。

【００４２】以上説明した本実施形態によれば、上流側
目標空燃比の補正量ＡＦcompをバックステッピング法を
用いて算出するようにしたので、状態変数（下流側排ガ
スセンサ２５の出力値Ｏ2outと目標値Ｏ2targ との偏
差）をほぼ理想的な収束軌跡に追従させるようにして０
に収束させることができる。このため、図５に破線で示
すように、従来のスライディングモード制御では、下流
側排ガスセンサ２５の出力値Ｏ2out（触媒下流側の排ガ
スの空燃比）が目標値Ｏ2targ に収束しにくいような外
乱や無駄時間の影響を受ける条件下でも、図５に実線で
示すように、下流側排ガスセンサ２５の出力値Ｏ2out
（触媒下流側の排ガスの空燃比）を目標値Ｏ2targ に応
答性良く収束させることができる。

【００４３】尚、本実施形態では、仮想入力α(i) ＝Ｋ
c ・ｘ1(i)［（６）式参照］としたが、次式に示すよう
に、状態変数ｘ1(i)の積分値Σｘ1 に定数ゲインＫI を
乗算した項を仮想入力α(i) に持たせるようにしても良
い。

【００４４】

【数５】

【００４５】このようにすれば、状態変数ｘ1 の定常偏
差、ひいては、下流側排ガスセンサ２５の出力値Ｏ2out
（触媒下流側の排ガスの空燃比）の定常偏差を小さくす
ることができる。

【００４６】また、仮想入力α(i) を、図６に示す非線
形関数Ｆ1(x)を用いて次式に示すように設定しても良
い。 α(i) ＝Ｆ１（ｘ(i) ） ここで、非線形関数Ｆ1(x)は、図６に示すように、原点
を含む所定領域で傾きが１未満で第１象限と第３象限を
通る直線又は曲線で表されると共にそれ以外の領域では
傾き１の直線で表される非線形関数に設定されている。

【００４７】このようにすれば、状態変数ｘ(i) が小さ
い領域、つまり、下流側排ガスセンサ２５の出力値Ｏ2o
utと目標値Ｏ2targ との偏差が小さい領域では、ハイゲ
インのバンバン制御のように下流側排ガスセンサ２５の
出力値Ｏ2outを目標値Ｏ2targ 付近に制御することがで
きる。一方、状態変数ｘ(i) が大きい領域、つまり、下
流側排ガスセンサ２５の出力値Ｏ2outと目標値Ｏ2targ
との偏差が大きい領域では、応答性が悪くならないよう
に、入力に制限が入る。

【００４８】尚、下流側排ガスセンサ２５は、酸素セン
サに代えて、空燃比センサ（リニアＡ／Ｆセンサ）を用
いても良く、また、上流側排ガスセンサ２４は、空燃比
センサ（リニアＡ／Ｆセンサ）に代えて、酸素センサを
用いても良い。その他、本発明は、制御対象のモデル式
を適宜変更しても良い等、種々変更して実施できること
は言うまでもない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態を示すエンジン制御システ
ム全体の概略構成図

【図２】ＥＣＵのＣＰＵの演算処理機能で実現する空燃
比制御手段の機能を示すブロック図

【図３】空燃比フィードバック制御システム全体の機能
を示す機能ブロック図

【図４】補正量算出プログラムの処理の流れを示すフロ
ーチャート

【図５】下流側排ガスセンサ出力の収束特性を示すタイ
ムチャート

【図６】他の実施形態に用いる非線形関数Ｆ1(x)を説明
するための図

【図７】従来の空燃比制御における下流側排ガスセンサ
出力の収束特性を示すタイムチャート（その１）

【図８】従来の空燃比制御における下流側排ガスセンサ
出力の収束特性を示すタイムチャート（その２）

【符号の説明】

１１…エンジン（内燃機関）、２０…燃料噴射弁、２２
…排気管、２３…触媒、２４…上流側排ガスセンサ、２
５…下流側排ガスセンサ、２８…ＥＣＵ（空燃比フィー
ドバック制御手段，サブフィードバック制御手段，バッ
クステッピング制御手段）、３１…ＣＰＵ、４０…空燃
比制御手段、４１…燃料噴射量フィードバック制御部、
４２…目標空燃比計算部、４３…負荷目標空燃比計算
部、４４…バックステッピング制御部。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内燃機関の排ガスを浄化する触媒と、 前記触媒の上流側と下流側でそれぞれ排ガスの空燃比又
   はリッチ／リーンを検出する上流側排ガスセンサ及び下
   流側排ガスセンサと、 前記上流側排ガスセンサの検出空燃比が上流側目標空燃
   比となるように燃料噴射量をフィードバック制御する空
   燃比フィードバック制御手段と、 前記下流側排ガスセンサの検出空燃比が下流側目標空燃
   比となるように前記上流側目標空燃比を補正するサブフ
   ィードバック制御手段とを備えた内燃機関の空燃比制御
   装置において、 前記サブフィードバック制御手段は、前記下流側排ガス
   センサの検出空燃比からなる状態変数に基づいて前記上
   流側目標空燃比の補正量をバックステッピング法を用い
   て算出するバックステッピング制御手段を備えているこ
   とを特徴とする内燃機関の空燃比制御装置。
2. 【請求項２】 前記バックステッピング制御手段は、制
   御対象のモデルを複数のサブシステムに分割し、各サブ
   システムに前記状態変数で算出される仮想入力項を持た
   せることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の空燃
   比制御装置。
3. 【請求項３】 前記仮想入力項は、前記状態変数の積分
   値に比例した項を持つことを特徴とする請求項２に記載
   の内燃機関の空燃比制御装置。
4. 【請求項４】 前記仮想入力項は、原点を含む所定領域
   で傾きが１未満で第１象限と第３象限を通る直線又は曲
   線で表されると共にそれ以外の領域では傾き１の直線で
   表される非線形関数を用いて設定されていることを特徴
   とする請求項２に記載の内燃機関の空燃比制御装置。
5. 【請求項５】 前記バックステッピング制御手段は、前
   記状態変数と、該状態変数と前記仮想入力項の偏差と、
   該偏差の積分値との線形和によって前記補正量を算出す
   ることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の
   内燃機関の空燃比制御装置。
6. 【請求項６】 前記バックステッピング制御手段は、前
   記補正量を算出する際に、制御対象のモデルに基づく最
   適レギュレータにより前記線形和の各係数を算出するこ
   とを特徴とする請求項５に記載の内燃機関の空燃比制御
   装置。