JP2003172180A - 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Info
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- JP2003172180A JP2003172180A JP2001367750A JP2001367750A JP2003172180A JP 2003172180 A JP2003172180 A JP 2003172180A JP 2001367750 A JP2001367750 A JP 2001367750A JP 2001367750 A JP2001367750 A JP 2001367750A JP 2003172180 A JP2003172180 A JP 2003172180A
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- Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
- Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)
- Feedback Control In General (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】セルフチューニングにより制御ゲインを算出し
つつ、空燃比フィードバック制御を行う内燃機関の空燃
比制御装置において、精度のよい空燃比制御を実行す
る。 【解決手段】燃料噴射弁５から空燃比センサ１３までの
プラントをプラントモデルで表し、プラントに含まれる
むだ時間を考慮しつつ、プラントモデルを同定する。そ
して、同定したプラントモデルのパラメータを、空燃比
学習値、各種補正値に応じて補正した補正後のパラメー
タ値を用いて、空燃比フィードバック制御量算出用の制
御ゲインを算出し、算出した制御ゲインを用いて燃料噴
射弁５のフィードバック制御量を算出する。
つつ、空燃比フィードバック制御を行う内燃機関の空燃
比制御装置において、精度のよい空燃比制御を実行す
る。 【解決手段】燃料噴射弁５から空燃比センサ１３までの
プラントをプラントモデルで表し、プラントに含まれる
むだ時間を考慮しつつ、プラントモデルを同定する。そ
して、同定したプラントモデルのパラメータを、空燃比
学習値、各種補正値に応じて補正した補正後のパラメー
タ値を用いて、空燃比フィードバック制御量算出用の制
御ゲインを算出し、算出した制御ゲインを用いて燃料噴
射弁５のフィードバック制御量を算出する。
Description
【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、特に、セルフチューニングにより制御
ゲインを算出しつつ、空燃比フィードバック制御を行う
内燃機関の空燃比制御装置に関する。
制御装置に関し、特に、セルフチューニングにより制御
ゲインを算出しつつ、空燃比フィードバック制御を行う
内燃機関の空燃比制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来から、内燃機関においては、排気浄
化や燃費向上等を目的として空燃比を目標値にフィード
バック制御するのが一般的である。かかる空燃比フィー
ドバック制御を精度よく行う技術として、本願出願人
は、先の出願（特願２００１−７９２７２号）におい
て、スライディングモード制御により燃料噴射量のフィ
ードバック制御量を算出する内燃機関の空燃比制御装置
において、スミス法によりむだ時間補償制御を行いつ
つ、セルフチューニング制御によって前記スライディン
グモード制御の制御ゲインを算出するよう構成したもの
を提案した。
化や燃費向上等を目的として空燃比を目標値にフィード
バック制御するのが一般的である。かかる空燃比フィー
ドバック制御を精度よく行う技術として、本願出願人
は、先の出願（特願２００１−７９２７２号）におい
て、スライディングモード制御により燃料噴射量のフィ
ードバック制御量を算出する内燃機関の空燃比制御装置
において、スミス法によりむだ時間補償制御を行いつ
つ、セルフチューニング制御によって前記スライディン
グモード制御の制御ゲインを算出するよう構成したもの
を提案した。
【０００３】かかる空燃比制御装置では、以下のように
して前記フィードバック制御量を算出する。燃料噴射手
段から空燃比検出手段までの間のプラントを伝達関数で
表したプラントモデルを、燃料噴射量と実空燃比に基づ
いて逐次同定する。該同定したプラントモデル（のパラ
メータ）を用いて、前記プラント、フィードバック制御
量算出部（すなわち、スライディングモード制御部）及
びむだ時間補償制御部を含むシステム全体を１つの伝達
関数で表し、その極が応答性、行き過ぎ量、整定時間等
の点から望ましい極と一致するように前記スライディン
グモード制御の制御ゲインを算出する。
して前記フィードバック制御量を算出する。燃料噴射手
段から空燃比検出手段までの間のプラントを伝達関数で
表したプラントモデルを、燃料噴射量と実空燃比に基づ
いて逐次同定する。該同定したプラントモデル（のパラ
メータ）を用いて、前記プラント、フィードバック制御
量算出部（すなわち、スライディングモード制御部）及
びむだ時間補償制御部を含むシステム全体を１つの伝達
関数で表し、その極が応答性、行き過ぎ量、整定時間等
の点から望ましい極と一致するように前記スライディン
グモード制御の制御ゲインを算出する。
【０００４】そして、算出された制御ゲインを用いたス
ライディングモード制御により燃料噴射量のフィードバ
ック制御量を算出することで、プラントの特性変化に精
度よく対応させた空燃比制御を実行している。
ライディングモード制御により燃料噴射量のフィードバ
ック制御量を算出することで、プラントの特性変化に精
度よく対応させた空燃比制御を実行している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところで、通常の空燃
比フィードバック制御において、燃料噴射量（燃料噴射
手段への制御量）は、算出したフィードバック制御量
に、該フィードバック制御量の基準値からのずれを学習
した学習値や温度条件等に応じて設定される各種補正値
が加算されて決定される。
比フィードバック制御において、燃料噴射量（燃料噴射
手段への制御量）は、算出したフィードバック制御量
に、該フィードバック制御量の基準値からのずれを学習
した学習値や温度条件等に応じて設定される各種補正値
が加算されて決定される。
【０００６】かかる方式を上記空燃比制御装置において
も採用することが望ましいが、この場合、以下のような
不都合が生じる。すなわち、逐次同定に用いるプラント
出力（空燃比）は、算出されたフィードバック制御量
（制御入力）のみに対応するものではなく、前記学習値
や各種補正値を含んだものとなり、フィードバック制御
量以外の要因でも変化することになる。
も採用することが望ましいが、この場合、以下のような
不都合が生じる。すなわち、逐次同定に用いるプラント
出力（空燃比）は、算出されたフィードバック制御量
（制御入力）のみに対応するものではなく、前記学習値
や各種補正値を含んだものとなり、フィードバック制御
量以外の要因でも変化することになる。
【０００７】従って、フィードバック制御量が一定の場
合であっても、学習値の変動や各種補正値の変動により
プラント出力（空燃比）が変化してしまい、プラントモ
デルの同定精度を維持できない。この結果、正確な制御
ゲインの算出、ひいては、正確なフィードバック制御量
の算出を行えず、空燃比フィードバック制御の精度が悪
化するという問題がある。
合であっても、学習値の変動や各種補正値の変動により
プラント出力（空燃比）が変化してしまい、プラントモ
デルの同定精度を維持できない。この結果、正確な制御
ゲインの算出、ひいては、正確なフィードバック制御量
の算出を行えず、空燃比フィードバック制御の精度が悪
化するという問題がある。
【０００８】本発明は、上記問題に鑑みなされたもの
で、同定したプラントモデルに含まれるフィードバック
制御量以外の影響を排除して、精度のよい空燃比フィー
ドバック制御を実行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。
で、同定したプラントモデルに含まれるフィードバック
制御量以外の影響を排除して、精度のよい空燃比フィー
ドバック制御を実行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。
【０００９】
【課題を解決するための手段】そのため、請求項１に係
る発明は、実空燃比を空燃比検出手段により検出し、空
燃比を目標空燃比にフィードバック制御する内燃機関の
空燃比制御装置であって、燃料噴射量と検出した実際の
空燃比とに基づいて、燃料噴射手段から空燃比検出手段
の間のプラントを伝達関数で表したプラントモデルのパ
ラメータを推定する同定手段と、推定したプラントモデ
ルのパラメータを用いて前記燃料噴射手段のフィードバ
ック制御量を算出する制御量算出手段と、前記フィード
バック制御量を補正して、前記燃料噴射手段の最終的な
制御量を算出するためのオフセット補正量を設定する補
正量設定手段と、を含んで構成し、前記基本制御量算出
手段が、前記同定手段の推定したプラントモデルのパラ
メータを前記オフセット補正量に応じて減少補正した補
正後のパラメータに基づいて、前記フィードバック制御
量を算出することを特徴とする。
る発明は、実空燃比を空燃比検出手段により検出し、空
燃比を目標空燃比にフィードバック制御する内燃機関の
空燃比制御装置であって、燃料噴射量と検出した実際の
空燃比とに基づいて、燃料噴射手段から空燃比検出手段
の間のプラントを伝達関数で表したプラントモデルのパ
ラメータを推定する同定手段と、推定したプラントモデ
ルのパラメータを用いて前記燃料噴射手段のフィードバ
ック制御量を算出する制御量算出手段と、前記フィード
バック制御量を補正して、前記燃料噴射手段の最終的な
制御量を算出するためのオフセット補正量を設定する補
正量設定手段と、を含んで構成し、前記基本制御量算出
手段が、前記同定手段の推定したプラントモデルのパラ
メータを前記オフセット補正量に応じて減少補正した補
正後のパラメータに基づいて、前記フィードバック制御
量を算出することを特徴とする。
【００１０】請求項２に係る発明は、前記オフセット補
正量が、前記フィードバック制御量の基準値からの偏差
を学習して得られる学習値であることを特徴とする。請
求項３に係る発明は、前記オフセット補正量が、目標空
燃比相当の基本燃料噴射量を機関運転条件に応じて補正
するための各種補正値であることを特徴とする。
正量が、前記フィードバック制御量の基準値からの偏差
を学習して得られる学習値であることを特徴とする。請
求項３に係る発明は、前記オフセット補正量が、目標空
燃比相当の基本燃料噴射量を機関運転条件に応じて補正
するための各種補正値であることを特徴とする。
【００１１】請求項４に係る発明は、前記基本制御量算
出手段が、前記補正後のパラメータに基づいて制御ゲイ
ンを算出し、該制御ゲインを用いてスライディングモー
ド制御により前記燃料噴射手段のフィードバック制御量
を算出することを特徴とする。請求項５に係る発明は、
前記フィードバック制御量算出手段が、前記プラントモ
デルを用いてプラントに含まれるむだ時間の影響を排除
するむだ時間補償手段を備えることを特徴とする。
出手段が、前記補正後のパラメータに基づいて制御ゲイ
ンを算出し、該制御ゲインを用いてスライディングモー
ド制御により前記燃料噴射手段のフィードバック制御量
を算出することを特徴とする。請求項５に係る発明は、
前記フィードバック制御量算出手段が、前記プラントモ
デルを用いてプラントに含まれるむだ時間の影響を排除
するむだ時間補償手段を備えることを特徴とする。
【００１２】請求項６に係る発明は、前記同定手段が、
逐次最小二乗法を用いて前記プラントモデルのパラメー
タを推定することを特徴とする。
逐次最小二乗法を用いて前記プラントモデルのパラメー
タを推定することを特徴とする。
【００１３】
【発明の効果】請求項１に係る発明によれば、フィード
バック制御量とは異なる制御量（すなわち、オフセット
補正量で補正された制御量）が燃料噴射弁に入力され、
フィードバック制御量と相関しない出力（空燃比）に基
づきプラントモデルのパラメータを推定した場合であっ
ても、制御量算出手段は、同定手段が推定したパラメー
タそのものではなく、該推定パラメータを前記オフセッ
ト補正量に応じて減少補正した補正後のパラメータに基
づいてフィードバック制御量を算出する。
バック制御量とは異なる制御量（すなわち、オフセット
補正量で補正された制御量）が燃料噴射弁に入力され、
フィードバック制御量と相関しない出力（空燃比）に基
づきプラントモデルのパラメータを推定した場合であっ
ても、制御量算出手段は、同定手段が推定したパラメー
タそのものではなく、該推定パラメータを前記オフセッ
ト補正量に応じて減少補正した補正後のパラメータに基
づいてフィードバック制御量を算出する。
【００１４】これにより、同定手段の推定する推定パラ
メータに反映される前記オフセット補正量の影響分を排
除して、正確なフィードバック制御量を算出できる。請
求項２に係る発明によれば、同定手段が推定する推定パ
ラメータに反映される空燃比学習値の影響分を排除し
て、正確なフィードバック制御量を算出できる。
メータに反映される前記オフセット補正量の影響分を排
除して、正確なフィードバック制御量を算出できる。請
求項２に係る発明によれば、同定手段が推定する推定パ
ラメータに反映される空燃比学習値の影響分を排除し
て、正確なフィードバック制御量を算出できる。
【００１５】請求項３に係る発明によれば、同定手段が
推定する推定パラメータに反映される各種補正値の影響
分を排除して、正確なフィードバック制御量を算出でき
る。請求項４に係る発明によれば、前記オフセット補正
量の影響を排除したパラメータに基づいて、正確な制御
ゲインを算出し、該制御ゲインを用いたスライディング
モード制御によりフィードバック制御量を算出するの
で、外乱の影響を抑制し、ロバスト性に優れた空燃比フ
ィードバック制御を行うことができる。
推定する推定パラメータに反映される各種補正値の影響
分を排除して、正確なフィードバック制御量を算出でき
る。請求項４に係る発明によれば、前記オフセット補正
量の影響を排除したパラメータに基づいて、正確な制御
ゲインを算出し、該制御ゲインを用いたスライディング
モード制御によりフィードバック制御量を算出するの
で、外乱の影響を抑制し、ロバスト性に優れた空燃比フ
ィードバック制御を行うことができる。
【００１６】請求項５に係る発明によれば、プラントに
含まれるむだ時間要素（輸送遅れ）による影響を補償し
つつ、フィードバック制御量を精度よく算出できる。請
求項６に係る発明によれば、逐次最小二乗法（ＲＬＳ
法）を用いることにより、プラントモデルのパラメータ
を精度よく、かつ、容易に推定できる。
含まれるむだ時間要素（輸送遅れ）による影響を補償し
つつ、フィードバック制御量を精度よく算出できる。請
求項６に係る発明によれば、逐次最小二乗法（ＲＬＳ
法）を用いることにより、プラントモデルのパラメータ
を精度よく、かつ、容易に推定できる。
【００１７】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図に
基づいて説明する。図１は、本発明の一実施形態を示す
機関（エンジン）のシステム図である。図１に示すよう
に、エンジン１の吸気通路２には、吸入空気量Ｑａを検
出するエアフローメータ３と吸入空気量Ｑａを制御する
スロットル弁４が設けられている。
基づいて説明する。図１は、本発明の一実施形態を示す
機関（エンジン）のシステム図である。図１に示すよう
に、エンジン１の吸気通路２には、吸入空気量Ｑａを検
出するエアフローメータ３と吸入空気量Ｑａを制御する
スロットル弁４が設けられている。
【００１８】また、吸気通路２に設けられた燃料噴射弁
５は、マイクロコンピュータを内蔵したコントロールユ
ニット（Ｃ／Ｕ）６からの噴射信号により開弁駆動して
燃料を噴射供給する。各気筒には、燃焼室７内で火花点
火を行う点火栓８が設けられており、吸気バルブ９を介
して吸入された混合気を火花点火によって着火する。
５は、マイクロコンピュータを内蔵したコントロールユ
ニット（Ｃ／Ｕ）６からの噴射信号により開弁駆動して
燃料を噴射供給する。各気筒には、燃焼室７内で火花点
火を行う点火栓８が設けられており、吸気バルブ９を介
して吸入された混合気を火花点火によって着火する。
【００１９】燃焼排気は、排気バルブ１０を介して排気
通路１１に排出され、排気浄化装置１２を介して大気中
の排出される。前記排気通路１１には、排気中の酸素濃
度に応じて空燃比をリニアに検出する広域型の空燃比セ
ンサ１３が、前記排気浄化装置１２の上流側に設けられ
ている。
通路１１に排出され、排気浄化装置１２を介して大気中
の排出される。前記排気通路１１には、排気中の酸素濃
度に応じて空燃比をリニアに検出する広域型の空燃比セ
ンサ１３が、前記排気浄化装置１２の上流側に設けられ
ている。
【００２０】更に、エンジン１の所定のクランク角毎に
クランク角信号に出力するクランク角センサ１４やエン
ジン１の冷却ジャケット内の冷却水温度Ｔｗを検出する
水温センサ１５が設けられている。前記コントロールユ
ニット（Ｃ／Ｕ）６は、以下のようにして前記燃料噴射
弁５を制御する。
クランク角信号に出力するクランク角センサ１４やエン
ジン１の冷却ジャケット内の冷却水温度Ｔｗを検出する
水温センサ１５が設けられている。前記コントロールユ
ニット（Ｃ／Ｕ）６は、以下のようにして前記燃料噴射
弁５を制御する。
【００２１】まず、吸入空気量Ｑａとクランク角センサ
１４からの信号に基づいて検出される機関回転速度Ｎｅ
からストイキ（λ＝１）相当の基本燃料噴射量Ｔｐ＝Ｋ
×Ｑａ×Ｎｅ（Ｋは定数）を演算する。次に、運転状態
に応じて、空燃比をフィードバック制御するかオープン
ループ制御するかを判断し、フィードバック制御する場
合には、前記基本燃料噴射量Ｔｐ、目標空燃比λｔ及び
空燃比センサ１３の検出信号に基づき算出した空燃比フ
ィードバック補正係数α、空燃比学習値ＵＬ、各種係数
ＵＫを用いて、最終的な燃料噴射量Ｔｉ＝Ｔｐ×（１／
λｔ）×（α＋ＵＬ＋ＵＫ）を演算する。
１４からの信号に基づいて検出される機関回転速度Ｎｅ
からストイキ（λ＝１）相当の基本燃料噴射量Ｔｐ＝Ｋ
×Ｑａ×Ｎｅ（Ｋは定数）を演算する。次に、運転状態
に応じて、空燃比をフィードバック制御するかオープン
ループ制御するかを判断し、フィードバック制御する場
合には、前記基本燃料噴射量Ｔｐ、目標空燃比λｔ及び
空燃比センサ１３の検出信号に基づき算出した空燃比フ
ィードバック補正係数α、空燃比学習値ＵＬ、各種係数
ＵＫを用いて、最終的な燃料噴射量Ｔｉ＝Ｔｐ×（１／
λｔ）×（α＋ＵＬ＋ＵＫ）を演算する。
【００２２】また、オープンループ制御の場合は、前記
空燃比フィードバック補正係数αを１に固定（α＝１）
して最終的な燃料噴射量Ｔｉを算出する。そして、前記
最終的な燃料噴射量Ｔｉに対応する噴射信号を前記燃料
噴射弁５に出力する。ここで、本実施形態における燃料
噴射制御について説明する。
空燃比フィードバック補正係数αを１に固定（α＝１）
して最終的な燃料噴射量Ｔｉを算出する。そして、前記
最終的な燃料噴射量Ｔｉに対応する噴射信号を前記燃料
噴射弁５に出力する。ここで、本実施形態における燃料
噴射制御について説明する。
【００２３】図２に示すように、本実施形態における燃
料噴射制御部は、燃料噴射弁５への出力を判断する出力
判断部２１と、図中破線で示す空燃比フィードバック制
御部２２と、を含んで構成されている。前記出力判断部
２１は、運転状態に応じて空燃比フィードバック制御部
２２で算出されたフィードバック制御量（空燃比フィー
ドバック補正係数α）を燃料噴射弁５に出力するか否か
を判断する。
料噴射制御部は、燃料噴射弁５への出力を判断する出力
判断部２１と、図中破線で示す空燃比フィードバック制
御部２２と、を含んで構成されている。前記出力判断部
２１は、運転状態に応じて空燃比フィードバック制御部
２２で算出されたフィードバック制御量（空燃比フィー
ドバック補正係数α）を燃料噴射弁５に出力するか否か
を判断する。
【００２４】フィードバック制御量を出力しないとき
は、フィードバック制御量としてクランプ値（オープン
ループ制御時は１、燃料カット時は０）を出力する。前
記空燃比フィードバック制御部２２は、スライディング
モード制御部（Ｓ／Ｍ制御部）２２１と、むだ時間補償
器２２２と、プラントモデル同定部２２３と、制御ゲイ
ン算出部２２４と、むだ時間算出部２２５と、パラメー
タ補正部２２６と、空燃比学習部２２７と、各種補正値
設定部２２８と、を含んで構成されている。
は、フィードバック制御量としてクランプ値（オープン
ループ制御時は１、燃料カット時は０）を出力する。前
記空燃比フィードバック制御部２２は、スライディング
モード制御部（Ｓ／Ｍ制御部）２２１と、むだ時間補償
器２２２と、プラントモデル同定部２２３と、制御ゲイ
ン算出部２２４と、むだ時間算出部２２５と、パラメー
タ補正部２２６と、空燃比学習部２２７と、各種補正値
設定部２２８と、を含んで構成されている。
【００２５】前記Ｓ／Ｍ制御部２２１は、目標空燃比λ
ｔと実空燃比λｔとの偏差に基づき、スライディングモ
ード制御により、プラント（燃料噴射弁５〜空燃比セン
サ１３間）への制御量ｕ（ｔ）、すなわち、燃料噴射弁
５の基本フィードバック制御量（空燃比フィードバック
補正係数α）を次式（１）のように算出する。
ｔと実空燃比λｔとの偏差に基づき、スライディングモ
ード制御により、プラント（燃料噴射弁５〜空燃比セン
サ１３間）への制御量ｕ（ｔ）、すなわち、燃料噴射弁
５の基本フィードバック制御量（空燃比フィードバック
補正係数α）を次式（１）のように算出する。
【００２６】
【数１】
【００２７】但し、ｅ(ｔ)は、Ｓ／Ｍ制御部２２１への
入力（目標空燃比―実空燃比）、Ｋ Pは線形項線形ゲイ
ン、ＫDは線形項微分ゲイン、ＳPは切換関数線形ゲイ
ン、ＳDは切換関数微分ゲイン、ＫIは適応則ゲイン、Ｋ
Nは非線形ゲイン、σ(ｔ)は切換関数で、σ(ｔ) = Ｓp
ｅ(ｔ)＋ＳDｅ(ｔ)である。なお、上記各制御ゲイン
は、後述する制御ゲイン算出部２２４で算出される。
入力（目標空燃比―実空燃比）、Ｋ Pは線形項線形ゲイ
ン、ＫDは線形項微分ゲイン、ＳPは切換関数線形ゲイ
ン、ＳDは切換関数微分ゲイン、ＫIは適応則ゲイン、Ｋ
Nは非線形ゲイン、σ(ｔ)は切換関数で、σ(ｔ) = Ｓp
ｅ(ｔ)＋ＳDｅ(ｔ)である。なお、上記各制御ゲイン
は、後述する制御ゲイン算出部２２４で算出される。
【００２８】前記むだ時間補償器２２２は、スミス法に
よるむだ時間補償制御を実行するのものであり、局所フ
ィードバックを行うことにより、プラントに含まれるむ
だ時間（すなわち、検出した空燃比の位相遅れ）の影響
を補償する。具体的には、図３に示すように、前記むだ
時間補償器２２２は、むだ時間を含まないプラントモデ
ル３１と、むだ時間を含むプラントモデル３２と、減算
部３３と、を含んで構成されており、前記むだ時間要素
を含まないプラントモデル３１で算出される出力（空燃
比）予測と、前記むだ時間を含むプラントモデル３２で
算出される実出力（実空燃比）予測との偏差ｅ２を算出
し、これを前記Ｓ／Ｍ制御部２１の入力側に出力する。
よるむだ時間補償制御を実行するのものであり、局所フ
ィードバックを行うことにより、プラントに含まれるむ
だ時間（すなわち、検出した空燃比の位相遅れ）の影響
を補償する。具体的には、図３に示すように、前記むだ
時間補償器２２２は、むだ時間を含まないプラントモデ
ル３１と、むだ時間を含むプラントモデル３２と、減算
部３３と、を含んで構成されており、前記むだ時間要素
を含まないプラントモデル３１で算出される出力（空燃
比）予測と、前記むだ時間を含むプラントモデル３２で
算出される実出力（実空燃比）予測との偏差ｅ２を算出
し、これを前記Ｓ／Ｍ制御部２１の入力側に出力する。
【００２９】そして、目標空燃比λｔと実空燃比λｒの
偏差ｅ１から、前記むだ時間補償器２２の出力ｅ２を減
算してｅ３を算出し、該ｅ３を前記Ｓ／Ｍ制御部２２１
に入力するようにしている。なお、前記プラントモデル
は、プラントモデル同定部２２３で同定したプラントモ
デルであり、前記むだ時間は、後述するむだ時間算出部
２２５で算出したものである。
偏差ｅ１から、前記むだ時間補償器２２の出力ｅ２を減
算してｅ３を算出し、該ｅ３を前記Ｓ／Ｍ制御部２２１
に入力するようにしている。なお、前記プラントモデル
は、プラントモデル同定部２２３で同定したプラントモ
デルであり、前記むだ時間は、後述するむだ時間算出部
２２５で算出したものである。
【００３０】前記プラントモデル同定部２２３は、前記
プラントを伝達関数で表したプラントモデルを、燃料噴
射量（燃料噴射信号）及び実空燃比（出力）に基づきオ
ンラインで同定する。具体的には、逐次最小二乗法（Ｒ
ＬＳ法）を用いてプラントモデルのパラメータの逐次推
定を行う。前記制御ゲイン算出部２２４は、後述するパ
ラメータ補正部２２６で補正された補正後のパラメータ
値に基づいて、前記Ｓ／Ｍ制御部２２１の制御ゲインを
算出する。
プラントを伝達関数で表したプラントモデルを、燃料噴
射量（燃料噴射信号）及び実空燃比（出力）に基づきオ
ンラインで同定する。具体的には、逐次最小二乗法（Ｒ
ＬＳ法）を用いてプラントモデルのパラメータの逐次推
定を行う。前記制御ゲイン算出部２２４は、後述するパ
ラメータ補正部２２６で補正された補正後のパラメータ
値に基づいて、前記Ｓ／Ｍ制御部２２１の制御ゲインを
算出する。
【００３１】具体的には、極配置法によるセルフチュー
ニングコントロールを用いて、システム全体（すなわ
ち、プラント（燃料噴射弁５〜空燃比センサ１３間）＋
Ｓ／Ｍ制御部２２１＋むだ時間補償器２２２）を閉ルー
プ伝達関数で表し、その極が応答性、行き過ぎ量、整定
時間等の点から望ましい極と一致するようＳ／Ｍ制御部
２２１の制御ゲインを算出する（詳細は後述する）。
ニングコントロールを用いて、システム全体（すなわ
ち、プラント（燃料噴射弁５〜空燃比センサ１３間）＋
Ｓ／Ｍ制御部２２１＋むだ時間補償器２２２）を閉ルー
プ伝達関数で表し、その極が応答性、行き過ぎ量、整定
時間等の点から望ましい極と一致するようＳ／Ｍ制御部
２２１の制御ゲインを算出する（詳細は後述する）。
【００３２】前記むだ時間算出部２２５は、プラントに
含まれるむだ時間kを算出する。かかるむだ時間kの算出
は、例えば、図４に示すように、吸入空気量Ｑａとむだ
時間kと関係をあらかじめテーブル化しておき、検出し
た吸入空気量Ｑａに基づくテーブル検索により行う。前
記パラメータ補正部２２６は、前記プラントモデル同定
部２２３で推定されたパラメータ値（推定パラメータ）
を、後述するオフセット補正値（空燃比学習値ＵＬ、各
種補正値ＵＫ）に応じて補正し、前記制御ゲイン算出部
２２４へ出力する。
含まれるむだ時間kを算出する。かかるむだ時間kの算出
は、例えば、図４に示すように、吸入空気量Ｑａとむだ
時間kと関係をあらかじめテーブル化しておき、検出し
た吸入空気量Ｑａに基づくテーブル検索により行う。前
記パラメータ補正部２２６は、前記プラントモデル同定
部２２３で推定されたパラメータ値（推定パラメータ）
を、後述するオフセット補正値（空燃比学習値ＵＬ、各
種補正値ＵＫ）に応じて補正し、前記制御ゲイン算出部
２２４へ出力する。
【００３３】具体的には、オフセット補正値に基づくテ
ーブル検索等によってパラメータ補正値を算出し、該パ
ラメータ補正値を用いて前記推定パラメータ値を減少補
正して制御ゲイン算出用のパラメータ値とする。なお、
かかる減少補正は、前記推定パラメータ値に対して、前
記パラメータ補正値を減算するもの、前記パラメータ値
を１未満の係数として乗算するもの、又は、前記パラメ
ータ補正値で除算するもののうちいずれの方法を用いて
もよい。
ーブル検索等によってパラメータ補正値を算出し、該パ
ラメータ補正値を用いて前記推定パラメータ値を減少補
正して制御ゲイン算出用のパラメータ値とする。なお、
かかる減少補正は、前記推定パラメータ値に対して、前
記パラメータ補正値を減算するもの、前記パラメータ値
を１未満の係数として乗算するもの、又は、前記パラメ
ータ補正値で除算するもののうちいずれの方法を用いて
もよい。
【００３４】前記空燃比学習部２２７は、空燃比制御系
の部品劣化やばらつき等に伴うフィードバック制御量と
基準値とのずれを学習する。具体的には、算出したフィ
ードバック制御量（空燃比フィードバック補正係数α）
の複数回のサンプリング値を加重平均等により平均化し
た値と、基準値（α0＝１）との偏差Δαを算出し、該
偏差Δαを学習値ＵＬとして算出し、これを記憶・更新
する。
の部品劣化やばらつき等に伴うフィードバック制御量と
基準値とのずれを学習する。具体的には、算出したフィ
ードバック制御量（空燃比フィードバック補正係数α）
の複数回のサンプリング値を加重平均等により平均化し
た値と、基準値（α0＝１）との偏差Δαを算出し、該
偏差Δαを学習値ＵＬとして算出し、これを記憶・更新
する。
【００３５】前記各種補正量設定部２２８は、水温検出
値に基づく水温補正係数等の各種補正量ＵＫを設定す
る。ここで、前記制御ゲイン算出部２２４で行われる制
御ゲインの算出について詳細に説明する。極配置法によ
るセルフチューニングコントロールを用いた制御ゲイン
算出は、以下のようにして行う。
値に基づく水温補正係数等の各種補正量ＵＫを設定す
る。ここで、前記制御ゲイン算出部２２４で行われる制
御ゲインの算出について詳細に説明する。極配置法によ
るセルフチューニングコントロールを用いた制御ゲイン
算出は、以下のようにして行う。
【００３６】まず、プラントを伝達関数で表すプラント
モデルＧP（ｚ-1）を設定し、その後、Ｓ／Ｍ制御部２
２１の伝達関数ＧC（ｚ-1）及びむだ時間補償器２２の
伝達関数ＧL（ｚ-1）を求める。そして、これらの伝達
関数からシステム全体の閉ループ伝達関数Ｗ（ｚ-1）を
算出し、その極が設定した極となるように制御ゲインを
算出する。
モデルＧP（ｚ-1）を設定し、その後、Ｓ／Ｍ制御部２
２１の伝達関数ＧC（ｚ-1）及びむだ時間補償器２２の
伝達関数ＧL（ｚ-1）を求める。そして、これらの伝達
関数からシステム全体の閉ループ伝達関数Ｗ（ｚ-1）を
算出し、その極が設定した極となるように制御ゲインを
算出する。
【００３７】（Ａ）プラントモデルの設定について
燃料噴射弁５と空燃比センサ１３との間のプラントを、
前記むだ時間算出部２２５で算出したむだ時間ｋ（≧
１）を用いて、例えば、次式（２）、（３）のように二
次のＡＲＸモデルＡ(ｚ-1)で表す。 Ａ(ｚ-1)ｙ(ｔ)＝ｚ-kｂ0ｕ(ｔ)＋ε(ｔ) …（１） Ａ(ｚ-1)＝１＋ａ1ｚ-1＋ａ2ｚ-2 …（２） 但し、ｙ(ｔ)は、プラント出力（すなわち、実空燃
比）、ｕ(ｔ)は、プラント入力値（すなわち、燃料噴射
量）、ε(ｔ)は、不規則雑音である。
前記むだ時間算出部２２５で算出したむだ時間ｋ（≧
１）を用いて、例えば、次式（２）、（３）のように二
次のＡＲＸモデルＡ(ｚ-1)で表す。 Ａ(ｚ-1)ｙ(ｔ)＝ｚ-kｂ0ｕ(ｔ)＋ε(ｔ) …（１） Ａ(ｚ-1)＝１＋ａ1ｚ-1＋ａ2ｚ-2 …（２） 但し、ｙ(ｔ)は、プラント出力（すなわち、実空燃
比）、ｕ(ｔ)は、プラント入力値（すなわち、燃料噴射
量）、ε(ｔ)は、不規則雑音である。
【００３８】すると、プラントモデルの伝達関数ＧP(ｚ
-1)は、次式（４）のように表すことができる。 ＧP(ｚ-1)＝ｚ-kｂ0／Ａ(ｚ-1) …（４） なお、推定パラメータベクトルθ(ｔ)及びデータベクト
ルψ(ｔ-ｋ)は、下記（５）、（６）式のように表すこ
とができる。
-1)は、次式（４）のように表すことができる。 ＧP(ｚ-1)＝ｚ-kｂ0／Ａ(ｚ-1) …（４） なお、推定パラメータベクトルθ(ｔ)及びデータベクト
ルψ(ｔ-ｋ)は、下記（５）、（６）式のように表すこ
とができる。
【００３９】
θ(ｔ)＝〔ａ1(ｔ)，ａ2(ｔ)，ｂ0(ｔ)〕T … （５）
ψ(ｔ-ｋ)＝〔-ｙ(ｔ-１)，-ｙ(ｔ-２)、ｕ(ｔ-ｋ)〕T … （６）
（Ｂ）プラントモデルの同定（パラメータ推定）につい
て 設定したプラントモデルは、前記プラントモデル同定部
２２３で同定される。具体的には、プラントの特性は、
運転状態、プラント自体の劣化度合い等のプラント特性
により変化するので、式（５）に示すパラメータａ
1(ｔ)、ａ2(ｔ)、ｂ0(ｔ)を逐次推定することでプラン
トモデルを同定する（すなわち、オンライン同定す
る）。
て 設定したプラントモデルは、前記プラントモデル同定部
２２３で同定される。具体的には、プラントの特性は、
運転状態、プラント自体の劣化度合い等のプラント特性
により変化するので、式（５）に示すパラメータａ
1(ｔ)、ａ2(ｔ)、ｂ0(ｔ)を逐次推定することでプラン
トモデルを同定する（すなわち、オンライン同定す
る）。
【００４０】なお、本実施形態においては、前記パラメ
ータの推定に最小二乗法（ＲＬＳ法）を用いており、実
値と推定値の誤差の二乗が最も小さくなるパラメータを
逐次算出している。具体的な演算式は、一般の重みつき
逐次最小二乗法（ＲＬＳ法）と同一のものであり、時間
更新式：ｔ＝１、２、…、Ｎに対して、次式（７）〜
（９）を計算することにより行う。
ータの推定に最小二乗法（ＲＬＳ法）を用いており、実
値と推定値の誤差の二乗が最も小さくなるパラメータを
逐次算出している。具体的な演算式は、一般の重みつき
逐次最小二乗法（ＲＬＳ法）と同一のものであり、時間
更新式：ｔ＝１、２、…、Ｎに対して、次式（７）〜
（９）を計算することにより行う。
【００４１】
【数２】
【００４２】そして、かかるパラメータ推定式（７）〜
（９）を用いてパラメータａ1(ｔ)、ａ2(ｔ)、ｂ0(ｔ)
を逐次推定することで、プラントモデルを同定する。な
お、前記忘却係数λ1、λ2は、忘却要素なしの場合には
前記忘却係数λ1＝λ2＝１とし、忘却要素つきの場合に
はλ1＝０.９８、λ2＝１とした。また、本実施形態に
おいては、前記パラメータ推定値の初期値θ０を、運転
状態の応じてあらかじめ設定した初期値（例えば、ａ
1(０)＝Ａ１、ａ2(０)＝Ａ２、ｂ0(０)＝Ｂ１）を設定
することで、収束までの時間の短縮化を図っている。
（９）を用いてパラメータａ1(ｔ)、ａ2(ｔ)、ｂ0(ｔ)
を逐次推定することで、プラントモデルを同定する。な
お、前記忘却係数λ1、λ2は、忘却要素なしの場合には
前記忘却係数λ1＝λ2＝１とし、忘却要素つきの場合に
はλ1＝０.９８、λ2＝１とした。また、本実施形態に
おいては、前記パラメータ推定値の初期値θ０を、運転
状態の応じてあらかじめ設定した初期値（例えば、ａ
1(０)＝Ａ１、ａ2(０)＝Ａ２、ｂ0(０)＝Ｂ１）を設定
することで、収束までの時間の短縮化を図っている。
【００４３】（Ｃ）Ｓ／Ｍ制御部２２１の離散時間伝達
関数の算出について Ｓ／Ｍ制御部２２１を、以下のようにして伝達関数化す
る。ｙ(ｔ)をプラント出力値（実空燃比λｒ）、ω(ｔ)
を目標値（目標空燃比λｔ）とし、ｅ(ｔ)＝ω(ｔ)−ｙ
(ｔ)とすると、１サンプルにおけるプラント入力（すな
わち、Ｓ／Ｍ制御部２２１からの出力）ｕ(ｔ)の差分Δ
ｕ(ｔ)は、次式（１０）で与えられる。
関数の算出について Ｓ／Ｍ制御部２２１を、以下のようにして伝達関数化す
る。ｙ(ｔ)をプラント出力値（実空燃比λｒ）、ω(ｔ)
を目標値（目標空燃比λｔ）とし、ｅ(ｔ)＝ω(ｔ)−ｙ
(ｔ)とすると、１サンプルにおけるプラント入力（すな
わち、Ｓ／Ｍ制御部２２１からの出力）ｕ(ｔ)の差分Δ
ｕ(ｔ)は、次式（１０）で与えられる。
【００４４】
【数３】
【００４５】ここで、ｅ(ｔ)＝ω(ｔ)−ｙ(ｔ)、ｅ(ｔ)
−ｅ(ｔ−１)＝Δｅ(ｔ)であるから、式（１０）より次
式（１１）が得られる。
−ｅ(ｔ−１)＝Δｅ(ｔ)であるから、式（１０）より次
式（１１）が得られる。
【００４６】
【数４】
【００４７】但し、Ｋ(ｚ-1)は次式（１２）で表される
ものであり、式（１３）のように展開して各制御ゲイン
に基づいて算出する。
ものであり、式（１３）のように展開して各制御ゲイン
に基づいて算出する。
【００４８】
【数５】
【００４９】従って、式（１２）よりプラント入力ｕ
(ｔ)は、次式（１４）で表される。
(ｔ)は、次式（１４）で表される。
【００５０】
【数６】
【００５１】ここで、非線形項を含めないものとして取
り扱うことにすると、Ｓ／Ｍ制御部２２１の離散時間伝
達関数ＧC(z-1)は、次式（１５）のように表すことがで
きる。 ＧC(z-1) = Ｋ(z-1)／(1-z-1) …（１５） （Ｄ）前記むだ時間補償器２２２の離散時間伝達関数の
算出について 上述したように、むだ時間補償器２２２は、むだ時間後
の出力予測を行いつつむだ時間要素の影響を補償するス
ミス法を用いるので、むだ時間補償器２２２の離散時間
伝達関数ＧL(ｚ-1)は、次式（１６）のように算出でき
る。
り扱うことにすると、Ｓ／Ｍ制御部２２１の離散時間伝
達関数ＧC(z-1)は、次式（１５）のように表すことがで
きる。 ＧC(z-1) = Ｋ(z-1)／(1-z-1) …（１５） （Ｄ）前記むだ時間補償器２２２の離散時間伝達関数の
算出について 上述したように、むだ時間補償器２２２は、むだ時間後
の出力予測を行いつつむだ時間要素の影響を補償するス
ミス法を用いるので、むだ時間補償器２２２の離散時間
伝達関数ＧL(ｚ-1)は、次式（１６）のように算出でき
る。
【００５２】
ＧL(ｚ-1)＝ｚ-1ｂ0／Ａ(ｚ-1)− ｚ-kｂ0／Ａ(ｚ-1)
＝ (ｚ-1−ｚ-k)ｂ0／Ａ(ｚ-1) …（１６）
なお、ｚ-1ｂ0／Ａ(ｚ-1)は、前記プラントモデルを用
いて表したむだ時間がない場合の出力予測であり、ｚ-k
ｂ0／Ａ(ｚ-1)は、同じく前記プラントモデルを用いて
表したむだ時間を含む実出力予測である。
いて表したむだ時間がない場合の出力予測であり、ｚ-k
ｂ0／Ａ(ｚ-1)は、同じく前記プラントモデルを用いて
表したむだ時間を含む実出力予測である。
【００５３】以上のようにして算出した各伝達関数（プ
ラントモデル、Ｓ／Ｍ制御部２１、むだ時間補償器）を
用いたブロック図を図５に示す。次に、システム全体の
閉ループ伝達関数化について説明する。なお、上述した
ようにＳ／Ｍ制御部２２１の非線形項は含めないものと
する。 （Ｅ）システム全体の閉ループ伝達関数Ｗ(ｚ-1)の算出
について まず、前記Ｓ／Ｍ制御部２２１とむだ時間補償器２２２
のフィードバックループを取り出し、目標（目標空燃比
λｔ）から出力（フィードバック制御量）への１つの伝
達関数を算出する。図５において、Ｓ／Ｍ制御部２２１
とむだ時間補償器２２とを含む局所ループの伝達関数Ｇ
CL(ｚ-1)は、式（１５）、（１６）より次式（１７）の
ように算出できる。
ラントモデル、Ｓ／Ｍ制御部２１、むだ時間補償器）を
用いたブロック図を図５に示す。次に、システム全体の
閉ループ伝達関数化について説明する。なお、上述した
ようにＳ／Ｍ制御部２２１の非線形項は含めないものと
する。 （Ｅ）システム全体の閉ループ伝達関数Ｗ(ｚ-1)の算出
について まず、前記Ｓ／Ｍ制御部２２１とむだ時間補償器２２２
のフィードバックループを取り出し、目標（目標空燃比
λｔ）から出力（フィードバック制御量）への１つの伝
達関数を算出する。図５において、Ｓ／Ｍ制御部２２１
とむだ時間補償器２２とを含む局所ループの伝達関数Ｇ
CL(ｚ-1)は、式（１５）、（１６）より次式（１７）の
ように算出できる。
【００５４】
【数７】
【００５５】従って、プラント及び式（１７）に示す局
所ループを含めたシステム全体の閉ループ伝達関数Ｗ
(ｚ-1)は、次式（１８）のように算出できる。
所ループを含めたシステム全体の閉ループ伝達関数Ｗ
(ｚ-1)は、次式（１８）のように算出できる。
【００５６】
【数８】
【００５７】以上の算出結果を示したものが図６のブロ
ック図である。 （Ｆ）極配置法による前記Ｓ／Ｍ制御部２２１の制御ゲ
インの算出について 前記閉ループ伝達関数Ｗ(ｚ-1)の特性多項式は、式（１
８）より、(１−ｚ-1)Ａ(ｚ-1) +ｚ-1ｂ0Ｋ(ｚ-1)であ
り、これを次式（１９）のようにおく。
ック図である。 （Ｆ）極配置法による前記Ｓ／Ｍ制御部２２１の制御ゲ
インの算出について 前記閉ループ伝達関数Ｗ(ｚ-1)の特性多項式は、式（１
８）より、(１−ｚ-1)Ａ(ｚ-1) +ｚ-1ｂ0Ｋ(ｚ-1)であ
り、これを次式（１９）のようにおく。
【００５８】
【数９】
【００５９】このとき、応答性、行き過ぎ量、整定時間
等の点から望ましい極となるようなＴ(ｚ-1)を設定する
ことで、Ｓ／Ｍ制御部２２１の制御ゲインを以下のよう
にして算出する。式（１９）より、次式（２０）が得ら
れる。
等の点から望ましい極となるようなＴ(ｚ-1)を設定する
ことで、Ｓ／Ｍ制御部２２１の制御ゲインを以下のよう
にして算出する。式（１９）より、次式（２０）が得ら
れる。
【００６０】
【数１０】
【００６１】ここで、式（１３）より、Ｋ(ｚ-1)= (ＫP
＋ＫI・ＳP＋ＫI・ＳD＋ＫD)−(ＫP＋ＫI・ＳD＋２ＫD)
ｚ-1＋ＫDｚ-2であるので、切換関数線形ゲインＳP及び
切換関数微分ゲインＳDを１に設定し、線形項線形ゲイ
ンＫP、適応則ゲインＫI、線形項微分ゲインＫDを可変
パラメータとすれば、次式（２１）によう表すことがで
きるから、
＋ＫI・ＳP＋ＫI・ＳD＋ＫD)−(ＫP＋ＫI・ＳD＋２ＫD)
ｚ-1＋ＫDｚ-2であるので、切換関数線形ゲインＳP及び
切換関数微分ゲインＳDを１に設定し、線形項線形ゲイ
ンＫP、適応則ゲインＫI、線形項微分ゲインＫDを可変
パラメータとすれば、次式（２１）によう表すことがで
きるから、
【００６２】
【数１１】
【００６３】となり、次式（２２）〜（２４）を得る。
【００６４】
【数１２】
【００６５】従って、式（２２）〜（２４）をＫP、
ＫI、ＫDについて解いて、ａ1、ａ2、ｂ0を用いて表す
と、各ゲインは次式（２５）〜（２７）のように算出で
きる。
ＫI、ＫDについて解いて、ａ1、ａ2、ｂ0を用いて表す
と、各ゲインは次式（２５）〜（２７）のように算出で
きる。
【００６６】
【数１３】
【００６７】ここで、上述したように、本実施形態で
は、ａ1、ａ2、ｂ0として前記プラントモデル同定部２
２３で逐次推定したパラメータａ1(t)、ａ2(t)、ｂ0(t)
をそのまま用いるのではなく、推定パラメータａ1(t)、
ａ2(t)、ｂ0(t)から、前記空燃比学習値ＵＬ、各種補正
値ＵＫに応じて設定されるパラメータ補正値Δａ1、Δ
ａ2、Δｂ0を減算した値を用いて前記制御ゲインを算出
する。
は、ａ1、ａ2、ｂ0として前記プラントモデル同定部２
２３で逐次推定したパラメータａ1(t)、ａ2(t)、ｂ0(t)
をそのまま用いるのではなく、推定パラメータａ1(t)、
ａ2(t)、ｂ0(t)から、前記空燃比学習値ＵＬ、各種補正
値ＵＫに応じて設定されるパラメータ補正値Δａ1、Δ
ａ2、Δｂ0を減算した値を用いて前記制御ゲインを算出
する。
【００６８】なお、前記パラメータ補正値Δａ1、Δ
ａ2、Δｂ0は、図７に示すように、あらかじめ設定した
各テーブルを検索することで設定する。従って、各制御
ゲインＫP、ＫI、ＫDは、次式（２８）〜（３０）のよ
うにして算出される。
ａ2、Δｂ0は、図７に示すように、あらかじめ設定した
各テーブルを検索することで設定する。従って、各制御
ゲインＫP、ＫI、ＫDは、次式（２８）〜（３０）のよ
うにして算出される。
【００６９】
【数１４】
【００７０】なお、前記特性多項式Ｔ(ｚ-1)＝１＋ｔ1
ｚ-1＋ｔ2ｚ-2としては、例えば、減衰ζ＝０.７、固有
角周波数ω＝３０としたときの二次系の連続時間システ
ム、 Ｇ(ｓ)＝ω2 ／ (ｓ2＋２ζω・ｓ＋ω2) をサンプル時間Ｔiで離散化したときの伝達関数の分母
を用いることが考えられる。
ｚ-1＋ｔ2ｚ-2としては、例えば、減衰ζ＝０.７、固有
角周波数ω＝３０としたときの二次系の連続時間システ
ム、 Ｇ(ｓ)＝ω2 ／ (ｓ2＋２ζω・ｓ＋ω2) をサンプル時間Ｔiで離散化したときの伝達関数の分母
を用いることが考えられる。
【００７１】そして、このように算出した制御ゲインを
用いて、前記Ｓ／Ｍ制御部２２１はフィードバック制御
量を算出し、このフィードバック制御量に前記空燃比学
習部２２７で設定された学習値ＵＬ、各種補正補正値設
定部２２８で設定された補正値ＵＫを加算して最終的な
燃料噴射量Ｔｉを算出する。以上のように、パラメータ
を逐次推定したプラントモデルを用いてシステム全体を
１つの伝達関数で表し、その極が応答性、行き過ぎ量、
整定時間等の点から望ましい極と一致するように、プラ
ントへのフィードバック制御量を算出するＳ／Ｍ制御部
２２１の制御ゲインを求めるので、プラントの特性変化
に対応した良好な制御ゲインが算出でき、ひいては、精
度のよい空燃比フィードバック制御が実行できる。
用いて、前記Ｓ／Ｍ制御部２２１はフィードバック制御
量を算出し、このフィードバック制御量に前記空燃比学
習部２２７で設定された学習値ＵＬ、各種補正補正値設
定部２２８で設定された補正値ＵＫを加算して最終的な
燃料噴射量Ｔｉを算出する。以上のように、パラメータ
を逐次推定したプラントモデルを用いてシステム全体を
１つの伝達関数で表し、その極が応答性、行き過ぎ量、
整定時間等の点から望ましい極と一致するように、プラ
ントへのフィードバック制御量を算出するＳ／Ｍ制御部
２２１の制御ゲインを求めるので、プラントの特性変化
に対応した良好な制御ゲインが算出でき、ひいては、精
度のよい空燃比フィードバック制御が実行できる。
【００７２】特に、本発明では、制御ゲイン算出部２２
５において制御ゲインを算出する際に、前記プラントモ
デル同定部２２３で推定した推定パラメータ値から空燃
比学習値ＵＬ、各種補正値ＵＫに応じた値を減じた補正
後のパラメータ値を用いるようにしたので、推定パラメ
ータに含まれる（反映される）空燃比学習値ＵＬや各種
補正値ＵＫの影響分を排除し、制御入力とシステム出力
とを適切に対応させたプラント状態の下で推定されるべ
きパラメータ（補正後のパラメータ値）を用いて制御ゲ
インを算出できる。
５において制御ゲインを算出する際に、前記プラントモ
デル同定部２２３で推定した推定パラメータ値から空燃
比学習値ＵＬ、各種補正値ＵＫに応じた値を減じた補正
後のパラメータ値を用いるようにしたので、推定パラメ
ータに含まれる（反映される）空燃比学習値ＵＬや各種
補正値ＵＫの影響分を排除し、制御入力とシステム出力
とを適切に対応させたプラント状態の下で推定されるべ
きパラメータ（補正後のパラメータ値）を用いて制御ゲ
インを算出できる。
【００７３】これにより、適切な制御ゲイン、フィード
バック制御量を算出でき、空燃比フィードバック制御の
精度を高く維持できる。なお、以上はスライディングモ
ード制御によりフィードバック制御量を算出するものに
ついて説明したが、これに限定されるものではない。
バック制御量を算出でき、空燃比フィードバック制御の
精度を高く維持できる。なお、以上はスライディングモ
ード制御によりフィードバック制御量を算出するものに
ついて説明したが、これに限定されるものではない。
【図１】本発明の一実施形態を示す内燃機関のシステム
図。
図。
【図２】本発明の空燃比制御を示すブロック図。
【図３】本発明で用いるむだ時間補償制御を示すブロッ
ク図。
ク図。
【図４】本発明で用いるむだ時間算出用のテーブルを示
す図。
す図。
【図５】本発明におけるＳ／Ｍ制御部２２１及びむだ時
間補償器２２２を伝達関数で表したブロック図。
間補償器２２２を伝達関数で表したブロック図。
【図６】本発明におけるセルフチューニングコントロー
ルを用いたスライディングモード制御による空燃比フィ
ードバック制御全体を示すブロック図。
ルを用いたスライディングモード制御による空燃比フィ
ードバック制御全体を示すブロック図。
【図７】本発明で用いるパラメータ補正値算出用のテー
ブルを示す図。
ブルを示す図。
１ エンジン
２ 吸気通路
３ エアフローメータ
４ スロットル弁
５ 燃料噴射弁
６ コントロールユニット（Ｃ／Ｕ）
８ 点火プラグ
１１ 排気通路
１３ Ａ／Ｆセンサ
１４ クランク角センサ
１５ 水温センサ
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Ｆターム(参考） 3G084 BA09 BA13 DA04 DA25 EA07
EA11 EB00 EB13 EB17 EC04
FA20 FA29 FA38
3G301 JA12 MA01 MA11 NA09 ND05
ND21 ND45 NE23 PD04A
PD04Z PE03Z PE08Z
5H004 GA03 GA17 GB12 HA07 HB01
HB07 JB22 KA33 KA74 KA78
MA36
Claims (6)
- 【請求項１】実空燃比を空燃比検出手段により検出し、
空燃比を目標空燃比にフィードバック制御する内燃機関
の空燃比制御装置であって、 燃料噴射量と検出した実際の空燃比とに基づいて、燃料
噴射手段から空燃比検出手段の間のプラントを伝達関数
で表したプラントモデルのパラメータを推定する同定手
段と、 推定したプラントモデルのパラメータを用いて前記燃料
噴射手段のフィードバック制御量を算出する制御量算出
手段と、 前記フィードバック制御量を補正して、前記燃料噴射手
段の最終的な制御量を算出するためのオフセット補正量
を設定する補正量設定手段と、 を含んで構成し、 前記制御量算出手段は、前記同定手段の推定したプラン
トモデルのパラメータを前記オフセット補正量に応じて
減少補正した補正後のパラメータに基づいて、前記フィ
ードバック制御量を算出することを特徴とする内燃機関
の空燃比制御装置。 - 【請求項２】前記オフセット補正量は、前記フィードバ
ック制御量の基準値からの偏差を学習して得られる学習
値であ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。 - 【請求項３】前記オフセット補正量は、目標空燃比相当
の基本燃料噴射量を機関運転条件に応じて補正するため
の各種補正値であ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。 - 【請求項４】前記基本制御量算出手段は、前記補正後の
パラメータに基づいて制御ゲインを算出し、該制御ゲイ
ンを用いてスライディングモード制御により前記燃料噴
射手段のフィードバック制御量を算出することを特徴と
する請求項１から請求項３のいずれか１つに記載の内燃
機関の空燃比制御装置。 - 【請求項５】前記フィードバック制御量算出手段は、前
記プラントモデルを用いてプラントに含まれるむだ時間
の影響を排除するむだ時間補償手段を備えることを特徴
とする請求項１から請求項４のいずれか１つに記載の内
燃機関の空燃比制御装置。 - 【請求項６】前記同定手段は、逐次最小二乗法を用いて
前記プラントモデルのパラメータを推定することを特徴
とする請求項１から請求項５のいずれか１つに記載の内
燃機関の空燃比制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001367750A JP2003172180A (ja) | 2001-11-30 | 2001-11-30 | 内燃機関の空燃比制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001367750A JP2003172180A (ja) | 2001-11-30 | 2001-11-30 | 内燃機関の空燃比制御装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003172180A true JP2003172180A (ja) | 2003-06-20 |
Family
ID=19177453
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001367750A Pending JP2003172180A (ja) | 2001-11-30 | 2001-11-30 | 内燃機関の空燃比制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003172180A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010229968A (ja) * | 2009-03-30 | 2010-10-14 | Daihatsu Motor Co Ltd | 制御装置 |
| JP2013102206A (ja) * | 2006-02-17 | 2013-05-23 | Cymer Inc | Ｄｕｖ光源の能動スペクトル制御 |
-
2001
- 2001-11-30 JP JP2001367750A patent/JP2003172180A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013102206A (ja) * | 2006-02-17 | 2013-05-23 | Cymer Inc | Ｄｕｖ光源の能動スペクトル制御 |
| JP2010229968A (ja) * | 2009-03-30 | 2010-10-14 | Daihatsu Motor Co Ltd | 制御装置 |
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