JP2003172181A - 内燃機関の空燃比制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】スライディングモード制御による空燃比フィー
ドバック制御において、目標空燃比を通過した後の実質
的な収束動作に入るまでの時間的なむだをなくす。 【解決手段】フィードバック補正係数αがその制限域の
上限若しくは下限値に保持される保持期間において、そ
の積分項Ｋ_I ・Σσ（σはスライディングモード制御の
切換関数）の値の変化に制限をかける。例えば、保持期
間において、積分項の値の更新を禁止したり、あるいは
切換関数σ（＝Ｓ_P ・ｅｒｒ＋Ｓ_D ・Δｅｒｒ；ｅｒｒ
は制御偏差）の係数Ｓ_P ，Ｓ_D を０に設定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関の空燃比
制御装置に関し、詳細には、スライディングモード制御
により空燃比を運転状態に応じた最適空燃比にフィード
バック制御する技術の改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】内燃機関の空燃比制御に関して、ロボッ
ト技術の分野で多用されているスライディングモード制
御を用いたフィードバック制御の開発が進められている
（特開２００１−１１５８８１号公報参照）。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で
は、排気通路において実際に検出された空燃比に基づい
て、空燃比を運転状態に応じた目標空燃比に収束させる
ためのフィードバック制御量が、線形項、積分項（適応
則）及び非線形項の和として算出される。そして、フィ
ードバック制御量については、これが過剰に大きな（若
しくは、小さな）値とならないように制限をかけるのが
一般的である。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ここで、フィードバッ
ク制御量が制限を受けて許容限界値に保持されている間
もなお、積分項の値が実際の空燃比に基づいて更新され
続けたとする。そうすると、その間（以下「保持期間」
という。）においても積分項の値が漸次増大（若しく
は、減少）することとなるため、目標空燃比に到達する
ときには、その値が過剰に大きく（若しくは、小さく）
なっていることが考えられる。そして、そのような場合
には、フィードバック制御量を制限状態から上下両限界
値間に復帰させ、速やかに収束動作に入りたいにも拘わ
らず、積分項がこのようにして過剰に大きな（若しく
は、小さな）値となっているために、収束が遅れてしま
うという問題がある。

【０００４】 例えば、保持期間においてフィードバック
制御量が許容上限値に保持される場合を考える。このよ
うな場合に積分項の値が更新継続のために過大となる
と、目標空燃比の通過後暫くの間は、（本来であれば、
通過時点から速やかにフィードバック制御量を減少させ
たいにも拘わらず）他の線形項及び非線形項との和とし
てのフィードバック制御量が許容上限値を上回り、フィ
ードバック制御量としてこの上限値が出力されることが
想定される。

【０００５】従って、本発明は、空燃比フィードバック
制御（特に、スライディングモード制御によるフィード
バック制御）において、フィードバック制御量の制限と
ともに積分項についても制限を加え、もって目標空燃比
への収束を速やかに行わせることを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】このため、請求項１に記
載の発明では、空燃比を運転状態に応じた最適空燃比に
フィードバック制御する内燃機関の空燃比制御装置にお
いて、（Ａ）実際の空燃比を検出する空燃比検出手段、
（Ｂ）検出された実際の空燃比に基づいて、空燃比を上
記最適空燃比に収束させるための燃料噴射量のフィード
バック制御量を、積分項を含んで算出するフィードバッ
ク制御量算出手段、及び（Ｃ）算出されたフィードバッ
ク制御量を所定制限域内に制限する制限手段を設け、こ
の制限手段により、この制限域外のフィードバック制御
量が算出された場合に、フィードバック制御量を制限域
の上限若しくは下限値に保持するとともに、積分項の値
の変化を制限して、その値と、積分項の初期値との差の
大きさ（絶対値）の増大を抑制することとした。

【０００７】請求項２に記載の発明では、積分項の値の
変化を制限する際に積分項の値の更新を禁止することと
した。請求項３に記載の発明では、フィードバック制御
量算出手段において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こととした。請求項４に
記載の発明では、制限手段において切換関数の算出値を
制限することにより積分項の値の変化を制限することと
した。

【０００８】請求項５に記載の発明では、制限手段にお
いて、切換関数σが目標空燃比と検出された実際の空燃
比との差ｅｒｒに基づいてσ＝Ｓ_P ・ｅｒｒ＋Ｓ_D ・Δ
ｅｒｒと表される場合に、係数Ｓ_P 及びＳ_D をともに０
に設定することにより積分項の値の変化を制限すること
とした。請求項６に記載の発明では、制御対象のモデル
が関数として設定され、検出された実際の空燃比を含む
所定の入力情報に基づいてこのモデルに含まれるパラメ
ータの値を算出する同定手段と、算出されたパラメータ
の値に基づいて、フィードバック制御量を算出するため
の制御ゲインを調整する制御ゲイン調整手段とを更に設
け、調整された制御ゲインを用いてフィードバック制御
量を算出することとした。

【０００９】請求項７に記載の発明では、同定手段によ
りパラメータが算出された制御対象のモデルを用いて検
出された実際の空燃比に含まれる位相遅れを補償する位
相遅れ補償手段を更に設け、位相遅れが補償された空燃
比に基づいてフィードバック制御量を算出することとし
た。

【００１０】

【発明の効果】請求項１に係る発明によれば、フィード
バック制御量が制限域の上限若しくは下限値に保持され
る保持期間において、積分項に対してその値と初期値と
の差の大きさの増大を抑制する制限がかけられるので、
目標空燃比を通過した後に速やかに収束動作に入ること
ができる。例えば、フィードバック制御量が許容上限値
に保持される場合を考えると、かかる保持期間において
積分項の値が過大となることを防止し、目標空燃比の通
過に伴って、線形項等他の要素との和であるフィードバ
ック制御量を制限状態から上下両限界値間に速やかに復
帰させることが可能である。

【００１１】請求項２に係る発明によれば、保持期間に
おいて積分項の値の更新を禁止することにより、その間
における積分項の変化をなくし、請求項１の効果を確実
に得ることができる。請求項３に係る発明によれば、ス
ライディングモード制御によりロバスト性を向上でき
る。

【００１２】請求項４に係る発明によれば、切換関数の
算出値の制限によって積分項に対する制限を簡単にかけ
ることができる。請求項５に係る発明によれば、スライ
ディングモード制御の切換関数σ（＝Ｓ _P ・ｅｒｒ＋Ｓ
_D ・Δｅｒｒ）の係数Ｓ_P 及びＳ_D をともに０に設定す
ることにより、積分項の値の更新を簡単に禁止できる。

【００１３】請求項６に係る発明によれば、同定により
制御ゲインを逐次調整しながらフィードバック制御量を
算出できるので、フィードバックによる応答性能を所望
に得ることが可能である。請求項７に係る発明によれ
ば、位相遅れが補償された空燃比に基づいてフィードバ
ック制御量を算出することにより、制御システムの安定
性を向上できるとともに、高い応答性能を実現できる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下に、図面を参照して、本発明
の実施の形態について説明する。図１は、本発明の一実
施形態に係る内燃機関（以下「エンジン」という。）１
の断面構造と、エンジン１の制御装置との関係を示した
ものである。各気筒の燃焼室２に通じる吸気通路３にお
いて、導入部にエアクリーナ４が取り付けられており、
その下流にエアフローメータ５が設置されている。エア
フローメータ５からは、単位時間当たりの空気流量（以
下「吸入空気量」という。）に相当する検出信号が出力
される。さらにその下流には、アクセルペダル２１と連
動するスロットル装置６が設置されており、スロットル
弁により吸気通路３の開口面積が調節される。吸気通路
３に導入された吸入空気は、エアクリーナ４、エアフロ
ーメータ５及びスロットル装置６を通過し、マニホール
ド部において各気筒に分配される。マニホールド部に
は、電子制御式燃料噴射弁（以下「インジェクタ」とい
う。）７が気筒毎に設置されている。

【００１５】一方、排気通路８には、排気ガスの酸素濃
度に応じて空燃比をリニアに検出する広域型空燃比セン
サ（以下「空燃比センサ」という。）９が設置されると
ともに、その下流に、排気ガスに含まれるＣＯ及びＨＣ
の酸化と、ＮＯｘの還元とを行う三元触媒を担持させた
排気浄化装置１０が設置されている。エンジン１には、
エアフローメータ５及び空燃比センサ９の他に、クラン
ク角センサ（この検出信号に基づいてエンジン回転数が
算出される。）１１や、冷却水温度センサ１２等が設置
されている。これらの検出信号は、いずれも電子制御ユ
ニット（以下「ＥＣＵ」と略す。）３１に入力される。
ＥＣＵ３１は、各種入力情報に基づいてインジェクタ７
を制御し、空燃比を運転状態に応じた最適空燃比に制御
する。

【００１６】なお、符号１３は点火プラグであり、燃焼
室２の上部略中央に臨ませてシリンダヘッドに設置され
ている。次に、ＥＣＵ３１により実行される空燃比フィ
ードバック制御について説明する。図２は、空燃比のフ
ィードバック制御系のうちＥＣＵ３１に係る部分の構成
を概念的に示すブロック図であり、大別すると１０１〜
１０７のブロックに分かれる。

【００１７】１０１は、むだ時間算出部であり、吸入空
気量Ｑａ（若しくは、これに相関するパラメータ）に対
応させたむだ時間ｋのテーブルが設定されている。ここ
で、むだ時間ｋとは、制御対象（インジェクタ７から空
燃比センサ９までの間とする。）における燃料輸送遅れ
等に起因する位相遅れのことである。本ブロック１０１
は、後述する同定処理（１０２）において正確なパラメ
ータθを算出するには、むだ時間ｋを排除する必要があ
るために設けられる。

【００１８】１０２は、パラメータ同定部であり、むだ
時間ｋ及び空燃比Ａ／Ｆその他の必要な入力情報（例え
ば、燃料噴射量）に基づいて、制御対象を伝達関数で表
したプラントモデルに含まれるパラメータθを算出す
る。ここでは、パラメータθの算出に逐次最小二乗法を
用いている。本ブロック１０２は、燃料噴射量のフィー
ドバック補正係数αを決定するための制御ゲインＫを適
応制御により算出するには、このパラメータθが必要と
なるために設けられる。

【００１９】１０３は、制御ゲイン調整部であり、パラ
メータθに基づいて制御ゲインＫを算出する。本ブロッ
ク１０３は、制御対象において所望の応答を得るには、
制御対象の個体差及び現状の特性に見合った制御ゲイン
Ｋを維持する必要があるために設けられる。１０４は、
位相遅れ補償部であり、ここではスミスむだ時間補償器
を構成している。パラメータθが同定されたプラントモ
デルにより、見かけ上むだ時間ｋのない空燃比Ａ／Ｆを
算出する。本ブロック１０４は、高い応答性能を得るべ
く制御ゲインＫを大きく設定するには、制御対象の出力
からむだ時間ｋを取り除く必要があるために設けられ
る。

【００２０】１０５は、フィードバック制御量算出部で
あり、むだ時間ｋが除去された空燃比Ａ／Ｆに基づい
て、運転状態に応じた目標空燃比ｔＡ／Ｆに収束させる
ためのフィードバック補正係数αを、制御ゲインＫによ
り算出する。ここで、αの算出にスライディングモード
制御を用いている。１０６は、リミッタ処理部であり、
算出されたフィードバック補正係数αを所定制限域内に
制限し、仮にこの制限域を外れるαが算出された場合に
は、これを強制的にその上限若しくは下限値に設定す
る。これは、過剰に大きな、あるいは小さなフィードバ
ック補正係数αが設定されることにより、燃料噴射量が
多くなり過ぎて触媒等に悪影響を及ぼしたり、燃焼状態
が不安定となることを防止するためである。また、本ブ
ロックでは、フィードバック補正係数αに対して上記の
ように制限がかけられている保持期間に、その積分項の
値の変化を後述するように制限する。

【００２１】１０７は、燃料噴射量設定部であり、次の
ようにして最終的な燃料噴射パルス幅Ｔｉ（＝操作量
ｕ）を算出する。まず、吸入空気量Ｑａ及びエンジン回
転数Ｎｅに基づいて、式（１）により目標空燃比ｔＡ／
Ｆに対応する基本パルス幅Ｔｐを算出する。なお、Ｃを
係数とする。そして、算出されたＴｐを学習補正係数Ｌ
ＡＭＤや水温補正係数η₁ 等の各種始動後補正係数η
（η＝η₁ ＋η₂ ＋・・・）及び、フィードバック制御
を行う場合には、リミッタ処理部１０６を介したフィー
ドバック補正係数αにより補正し、式（２）により燃料
噴射パルス幅Ｔｉを算出する。なお、Ｔｓをバッテリ電
圧補正量とする。

【００２２】 Ｔｐ＝Ｃ×Ｑａ／Ｎｅ ・・・（１） Ｔｉ＝Ｔｐ×ＬＡＭＤ×（１＋η）×α＋Ｔｓ ・・・（２） なお、学習補正係数ＬＡＭＤは、エンジン制御性能に相
関するパラメータによる基本空燃比（基本パルス幅Ｔｐ
により得られる空燃比）の初期設定からのズレを補償す
るために運転領域毎に記憶されているものである。この
パラメータには、インジェクタ７等の燃料噴射系部品の
製造バラツキ及び経年劣化、燃料性状、気象条件等が含
まれる。

【００２３】次に、以上に述べた制御システムの構成
を、図３〜５に示すブロック図を参照して詳細に説明す
る。図３は、システム全体の構成を示しており、図４及
び５は、そのうちのフィードバック制御量算出部１０５
及びリミッタ処理部１０６の構成を示している。まず、
図３を参照すると、本システムにおいて、フィードバッ
ク補正係数αは、線形項（Ｋ_P ・ｅｒｒ＋Ｋ_D ・Δｅｒ
ｒ）、積分項（Ｋ_I ・Σσ）及び非線形項（Ｋ_N ・（σ
／｜σ｜）の和として算出される。なお、ｅｒｒは制御
偏差であり、σはスライディングモード制御の切換関数
である。この切換関数σは、係数をＳ_P ，Ｓ_D として、
Ｓ_P ・ｅｒｒ＋Ｓ_D ・Δｅｒｒと表される。

【００２４】 これらの各項の制御ゲインＫ_P ，Ｋ_I ，Ｋ
_D （但し、Ｋ_N は固定値とする。）は、パラメータ同定
部１０２による同定結果に基づいて逐次調整された値が
設定される。スライディングモードコントローラは、目
標値ωとして目標空燃比ｔＡ／Ｆを、また出力値ｙとし
て空燃比センサ９により検出された空燃比Ａ／Ｆを入力
し（但し、Ａ／Ｆは、スミスむだ時間補償器を介するこ
とにより、そのむだ時間が除去されている。）を入力
し、調整された制御ゲインにより各項の値を算出する。
そして、算出された値が加算され、これに基づいて操作
量（燃料噴射量）ｕが算出される。

【００２５】 ここで、フィードバック補正係数αの出力
に際して、リミッタ処理部１０６において制限がかけら
れる。線形項等各項を加算した結果としてフィードバッ
ク補正係数αが制限域を外れることとなった場合には、
αとして、その上限若しくは下限値が出力される。 次
に、図４及び５を参照して、保持期間における積分項
（Ｋ_I ・Σσ）に対する制限について説明する。

【００２６】 図４は、この制限を行うための構成の一例
を示しており、ここでは、保持期間において積分項の値
の更新が禁止される。すなわち、フィードバック補正係
数αが制限域の上限若しくは下限値に設定されたとき
に、積分項演算部に対して設けられたスイッチ部Ｓ１が
切換動作を行い、その次の制御周期における積分を禁止
する。あるいは、積分項の値をその都度記憶しておき、
フィードバック補正係数αに制限がかかったときには積
分項の値を更新前の値に戻すことにより、更新が実質的
に禁止されるようにしてもよい。いずれの場合にしろ、
フィードバック補正係数αが上下両限界値間に復帰した
ときには、積分項の値の更新が再開されるようにする。

【００２７】 図５は、積分項に対する制限の他の例を示
している。フィードバック補正係数αが制限域の上限若
しくは下限値に設定されると、そのタイミングでスイッ
チ部Ｓ２に切換動作が発生し、切換関数σの係数Ｓ_P ，
Ｓ_D の値をともに０に設定する。従って、次の制御周期
にはσの算出値が０となるため、積分項の値が最新の値
に保持されることになる。ここでもフィードバック補正
係数αが上下両限界値間に復帰したときにスイッチ部Ｓ
２が再度切り換わり、積分項の値の更新が再開されるこ
とは言うまでもない。

【００２８】 このようにしてフィードバック補正係数α
に制限をかけるとともに、積分項に対しても制限をかけ
ることにより、目標空燃比ｔＡ／Ｆへの収束を早めるこ
とが可能となる。 例えば、図６に示すように、フィード
バック補正係数αが制限域の許容上限値αｍａｘに保持
される場合を考える。この場合に積分項の値が保持期間
（ｔ１〜ｔ２）においても更新され続けると、その値は
漸次増大していき、目標空燃比ｔＡ／Ｆに到達するころ
（時刻ｔ２）には過剰に大きな値となっていることがあ
る（二点鎖線Ｄ参照）。このようにして積分項の値が過
大となると、ｔＡ／Ｆの通過に伴う収束動作に入ろうと
しても、暫くの間（ｔ２〜ｔ３）は線形項等他の要素と
の和であるフィードバック補正係数αの値が制限域を外
れ、許容上限値αｍａｘが出力されることになる（二点
鎖線Ｂ参照）。

【００２９】これに対して、保持期間において以上に述
べたように積分項の値の更新を（実質的な場合を含め）
禁止することとすれば、目標空燃比ｔＡ／Ｆに到達した
時点（時刻ｔ２）における積分項の値を適度な大きさに
抑えることができる（実線Ｃ参照）。従って、ｔＡ／Ｆ
を通過した時点からフィードバック補正係数αを制限域
の上下両限界値間に復帰させ、これを減少させることに
よる収束動作に移ることが可能となる（実線Ａ参照）。

【００３０】なお、ここでは、上記の効果を得るために
積分項の値の更新を禁止し、保持期間においてその値を
一定とする方法をとった。しかしながら、本発明の効果
である目標空燃比通過後の早期収束の達成のためには、
必ずしもそのようにする必要はない。フィードバック補
正係数αの制限状態を解除したいときにこれが上下両限
界値間に復帰することができるのであれば、保持期間に
おいて積分を継続させることも許容される。

【００３１】最後に、図３を参照して、本システムの設
計理論について説明する。ここでは、極配置法を用い、
システム全体を閉ループ伝達関数で表し、その極が予め
決められた極と一致するように制御ゲインＫを設定す
る。 （１）対象とするシステム インジェクタ７と空燃比センサ９との間を対象とし、そ
のプラントモデルを次のように２次のＡＲＸモデルとし
て表す。なお、εは外乱であり、ｋはむだ時間（ｋ≧
１）である。

【００３２】 Ａ（ｚ^-1）ｙ（ｔ）＝ｚ^-kｂ₀ ｕ（ｔ）＋ε（ｔ） ・・・（３．１） Ａ（ｚ^-1）＝１＋ａ₁ ｚ^-1＋ａ₂ ｚ^-2 ・・・（３．２） （２）逐次最小二乗法によるパラメータ算出 推定パラメータベクトルθ（ｔ）：＝［ａ₁ （ｔ），ａ
₂ （ｔ），ｂ₀ （ｔ）］^T ・・・（３．３）及び； データベクトルψ（ｔ−ｋ）：＝［−ｙ（ｔ−１），−
ｙ（ｔ−２），ｕ（ｔ−ｋ）］^T ・・・（３．４）と
して、次の３式により構成される逐次最小二乗法を用い
る。

【００３３】

【数１】 なお、忘却要素がない場合はλ₁ ＝１及びλ₂ ＝１と
し、忘却要素がある場合はλ₁ ＝λ及びλ₂ ＝１（λ＝
０．９８）とする。また、初期値は、Ｉを単位行列とし
てΓ（０）＝γ・Ｉと設定し、γ＝１０００及びθ
（０）＝Οとする。Οはゼロ行列である。

【００３４】 （３）離散時間ＳＭＣの伝達関数化（非線
形項は、伝達関数Ｋ（ｚ^-1）に含めないものとして扱
う。） 目標値をω（ｔ）＝ｔＡ／Ｆとし、出力値をｙ（ｔ）＝
Ａ／Ｆとして； ｅ（ｔ）＝ω（ｔ）−ｙ（ｔ） ・・・（３．８） とすると、１サンプルにおける操作量ｕ（ｔ）の差分Δ
ｕ（ｔ）は、次式で与えられる。

【００３５】

【数２】 但し、Ｋ_P を線形項線形ゲイン、Ｋ_D を線形項微分ゲイ
ン、Ｓ_P を切換関数線形ゲイン、Ｓ_D を切換関数微分ゲ
イン、Ｋ_I を積分項ゲイン、Ｋ_N を非線形ゲインとす
る。

【００３６】σ（ｔ）は、切換関数であり； σ（ｔ）＝Ｓ_P ｅ（ｔ）＋Ｓ_D Δｅ（ｔ） ・・・（３．10） を満たす。そして、式（３．９）より式（３．11）が与
えられ、式（３．11）より、ｕ（ｔ）が式（３．12）で
表される。

【００３７】

【数３】 但し、式（３．12）において、Ｋ（ｚ^-1）は、式（３．
９）を次のように展開して算出する。

【００３８】

【数４】 （４）スミスむだ時間補償器は、むだ時間を含まない出
力予測と、実際の出力予測との差として、次式で与えら
れる。

【００３９】

【数５】 （５）閉ループ伝達関数の算出（非線形項は、閉ループ
伝達関数に含めないものとして扱う。） スライディングモードコントローラとスミスむだ時間補
償器とを含む局所ループ伝達関数は、式（３．15）で与
えられ、制御対象とこの局所ループとを含む閉ループ伝
達関数Ｗ（ｚ^-1）は、式（３．16）で与えられる。

【００４０】

【数６】 （６）極配置法によるゲイン算出 閉ループ伝達関数Ｗ（ｚ^-1）の特性多項式（伝達関数Ｗ
（ｚ^-1）の分母）は、式（３．16）より（１−ｚ^-1）Ａ
（ｚ^-1）＋ｚ^-1ｂ₀ Ｋ（ｚ^-1）であり、これを次式とお
く。

【００４１】 Ｔ（ｚ^-1）：＝１＋ｔ₁ ｚ^-1＋ｔ₂ ｚ^-2＝（１−ｚ^-1）Ａ（ｚ^-1）＋ｚ^-1ｂ ₀ Ｋ（ｚ^-1） ・・・（３．17） このとき、応答性能、行過ぎ量及び整定時間等から望ま
しい極となるようなＴ（ｚ^-1）を設定することにより、
各制御ゲインＫ_P ，Ｋ_I ，Ｋ_D は、次のように算出され
る。まず、式（３．17）より次式が与えられる。

【００４２】

【数７】 さらに、式（３．13）より、Ｋ（ｚ^-1）＝（Ｋ_P ＋Ｋ_I
・Ｓ_P ＋Ｋ_I ・Ｓ_D ＋Ｋ_D ）−（Ｋ_P ＋Ｋ_I ・Ｓ_D ＋２
Ｋ_D ）ｚ^-1＋Ｋ_D ｚ^-2であることから、切換関数線形ゲ
インＳ_P を１と、また切換関数微分ゲインＳ_D を１と設
定し、線形項線形ゲインＫ_P 、積分項ゲインＫ_I 及び線
形項微分ゲインＫ_D を可変パラメータとすると、次式が
与えられる。

【００４３】

【数８】 ここで、式（３．20）をＫ_P ，Ｋ_I ，Ｋ_D について解
き、ａ₁ ，ａ₂ ，ｂ₀ をそれぞれ推定パラメータａ
₁ （ｔ），ａ₂ （ｔ），ｂ₀ （ｔ）で表すと、各制御ゲ
インは、次のように決定される。

【００４４】

【数９】 なお、特性多項式Ｔ（ｚ^-1）：＝１＋ｔ₁ ｚ^-1＋ｔ₂ ｚ
^-2は、次のように設定した。Ｔ（ｚ^-1）は、減衰率ζ＝
０．７及び固有角周波数ω＝３０としたときの２次系の
連続時間システムＧ（ｓ）； Ｇ（ｓ）＝ω² ／（ｓ² ＋２ζω・ｓ＋ω² ） ・・・（３．22） をサンプル時間で離散化したときの伝達関数の分母の式
を用いた。

【００４５】そして、式（３．21）により決定された制
御ゲインＫ_P ，Ｋ_I ，Ｋ_D を用いて次式によりフィード
バック補正係数αを算出する。 α＝Ｋ_I Σσ＋Ｋ_P ・ｅｒｒ＋Ｋ_D Δｅｒｒ＋Ｋ_N （σ／｜σ｜） ・・・ （４） 以降において、フィードバック補正係数α及び、場合に
応じて、積分項Ｋ_I ・Σσに対して制限がかけられるの
は、既に述べた通りである。そして、このようにして算
出されたフィードバック補正係数αを用いて、上式
（１）及び（２）により燃料噴射量を設定する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態に係るエンジンの構成図

【図２】同上実施形態に係る空燃比制御システムのフィ
ードバック系の構成を示す概念図

【図３】同上フィードバック系の構成を詳細に示すブロ
ック図

【図４】同上フィードバック系の一部（フィードバック
制御量算出部及びリミッタ処理部）の構成の一例を示す
ブロック図

【図５】フィードバック制御量算出部及びリミッタ処理
部の構成の他の例を示すブロック図

【図６】本発明による効果の説明図

【符号の説明】

１…エンジン ２…燃焼室 ３…吸気通路 ４…エアクリーナ ５…エアフローメータ ６…スロットル装置 ７…インジェクタ ８…排気通路 ９…空燃比センサ １０…排気浄化装置 １１…クランク角センサ １２…水温センサ １３…点火プラグ ３１…電子制御ユニット

───────────────────────────────────────────────────── 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） Ｇ０５Ｂ 13/00 Ｇ０５Ｂ 13/00 Ａ 13/02 13/02 Ｄ 13/04 13/04 Ｆターム(参考） 3G084 BA09 BA13 DA05 DA06 EB11 EB13 EB14 EB16 EC04 FA07 FA20 FA29 FA38 3G301 JA11 JA18 LB01 MA01 NA03 NA04 NA08 NA09 NC01 ND01 ND05 ND15 PA01Z PD04A PD04Z PE03Z PE08Z 5H004 GA02 GB12 HA13 HB04 KA32 KA41 KA54 KA65 KA69 KA74 KB02 KB04 KB06 KB38 KC24 KC28 KC33 KC45 KC49 KC53 LA03 LA05 LA12

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】空燃比を運転状態に応じた最適空燃比にフ
   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、 実際の空燃比を検出する空燃比検出手段と、 検出された実際の空燃比に基づいて、空燃比を前記最適
   空燃比に収束させるための燃料噴射量のフィードバック
   制御量を、積分項を含んで算出するフィードバック制御
   量算出手段と、 算出されたフィードバック制御量を所定制限域内に制限
   する制限手段と、を含んで構成され、 前記制限手段は、前記制限域外のフィードバック制御量
   が算出された場合に、フィードバック制御量を前記制限
   域の上限若しくは下限値に保持するとともに、前記積分
   項の値の変化を制限して、その値と、前記積分項の初期
   値との差の大きさの増大を抑制す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】前記制限手段は、前記積分項の値の変化を
   制限する際に、その値の更新を禁止する請求項１に記載
   の内燃機関の空燃比制御装置。
3. 【請求項３】前記フィードバック制御量算出手段は、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
   算出する請求項１又は２に記載の内燃機関の空燃比制御
   装置。
4. 【請求項４】前記制限手段は、切換関数の算出値を制限
   することにより前記積分項の値の変化を制限する請求項
   ３に記載の内燃機関の空燃比制御装置。
5. 【請求項５】前記制限手段は、切換関数σが目標空燃比
   と前記検出された実際の空燃比との差ｅｒｒに基づいて
   σ＝Ｓ_P ・ｅｒｒ＋Ｓ_D ・Δｅｒｒと表される場合に、
   係数Ｓ_P 及びＳ_D をともに０に設定することにより前記
   積分項の値の変化を制限する請求項４に記載の内燃機関
   の空燃比制御装置。
6. 【請求項６】制御対象のモデルが関数として設定され、
   前記検出された実際の空燃比を含む所定の入力情報に基
   づいてこのモデルに含まれるパラメータの値を算出する
   同定手段と、 算出されたパラメータの値に基づいて、前記フィードバ
   ック制御量を算出するための制御ゲインを調整する制御
   ゲイン調整手段と、を更に含んで構成され、 前記フィードバック制御量算出手段は、調整された制御
   ゲインを用いてフィードバック制御量を算出する請求項
   １〜５のいずれか１つに記載の内燃機関の空燃比制御装
   置。
7. 【請求項７】前記同定手段によりパラメータが算出され
   た制御対象のモデルを用いて前記検出された実際の空燃
   比に含まれる位相遅れを補償する位相遅れ補償手段を更
   に含んで構成され、 前記フィードバック制御量算出手段は、前記位相遅れ補
   償手段により補償された空燃比に基づいてフィードバッ
   ク制御量を算出する請求項６に記載の内燃機関の空燃比
   制御装置。