JP3261303B2

JP3261303B2 - 内燃機関の燃料噴射制御装置

Info

Publication number: JP3261303B2
Application number: JP6370896A
Authority: JP
Inventors: 秀隆牧; 修介赤崎; 祐介長谷川; 要一西村
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 1995-02-25
Filing date: 1996-02-26
Publication date: 2002-02-25
Anticipated expiration: 2016-02-26
Also published as: JPH08291752A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は内燃機関の燃料噴
射制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】内燃機関の燃料噴射制御ないし空燃比制
御においては一般にＰＩＤ制御則が用いられ、目標値と
制御量（制御対象出力）との偏差にＰ項（比例項）、Ｉ
項（積分項）およびＤ項（微分項）を乗じてフィードバ
ック補正係数（フィードバックゲイン）を求めている。
また近時は現代制御理論などを用いてフィードバック補
正係数を求めることも提案されているが、その場合に応
答性が比較的高いことから、運転状態によっては却って
制御量が発振し、制御の安定性が低下する場合がある。

【０００３】そのため、例えば特開平４−２０９９４０
号公報記載の技術は、現代制御理論を用いて第１のフィ
ードバック補正係数を求めると共に、ＰＩ制御則を用い
てそれより応答性の劣る第２のフィードバック補正係数
を求め、燃焼が安定しない機関運転の減速時には第２の
フィードバック補正係数を用いて制御量を決定すること
を提案している。また同様の理由から、特開平５−５２
１４０号公報記載の技術においても、空燃比センサが半
活性状態にあるときは、応答性の劣る第２のフィードバ
ック補正係数を用いて制御量を決定することを提案して
いる。

【０００４】更に、本出願人も例えば特開平７−１４７
８８６号などにおいて、適応制御器を用いて燃料噴射量
を決定する技術を提案している

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、車両走行の
クルーズ時など所定の運転状態においては燃料供給が停
止（フューエルカット）され、図１１に示すように、フ
ューエルカットの間では空燃比はオープンループ（Ｏ／
Ｌ）制御される。

【０００６】そして、例えば理論空燃比となるべく燃料
供給が再開されると、予め実験で求めた特性に従ってフ
ィードフォワード系で決定された燃料供給量が供給され
て真の（あるいは実際の）空燃比（Ａ／Ｆ）はリーン側
から１４．７に急変するが、供給された燃料が燃焼して
空燃比センサまで到達するのにある程度の時間を要し、
空燃比センサ自体も検出遅れを有することから検出空燃
比は実際の空燃比通りにはならず、同図に破線で示すよ
うな値となり、比較的大きな差を生じる。

【０００７】このとき、本出願人が先に提案した適応制
御則などの高応答の制御則を用いてフィードバック補正
係数（図にKSTRと示す）を決定すると、適応制御器は、
目標値と検出値の偏差を一挙に解消すべくフィードバッ
ク補正係数KSTRを決定する。しかし、この場合の差はセ
ンサの検出遅れなどに起因するものであり、検出値は真
の空燃比を示すものではない。それにもかかわらず、適
応制御器はこの比較的大きな差を一挙に吸収しようとす
ることから、図１１に示す如く、KSTRが大きく発振し、
制御量も発振して制御の安定性が低下する。

【０００８】このような不都合が生じるのは、フューエ
ルカットからの復帰時だけに止まるものではない。全開
増量制御からフィードバック制御に復帰するとき、ない
しリーンバーン制御から理論空燃比制御に復帰するとき
も同様である。更には、目標空燃比を意図的に振幅させ
るパータベーション制御から一定した目標空燃比への制
御に切り換えるときも同じである。換言すれば、目標空
燃比が大きく変動するときに共通して生じる問題であ
る。しかしながら、前記した従来技術においては、この
ような場合に何等対策するものではなかった。

【０００９】従って、適応制御則などの高応答の制御則
およびＰＩＤ制御則などの応答性の低い制御則を用いて
フィードバック補正係数（図にKLAFと示す) を決定し、
運転状態に応じて選択することが望ましい。しかしなが
ら、異なる制御則に基づいて決定されたフィードバック
補正係数を切り換えるときは、それぞれの特性が異なる
ことから、補正係数に段差が生じて操作量が急変し、制
御量が不安定となって制御の安定性が低下する恐れがあ
る。

【００１０】従って、この発明の第１の目的は、応答性
において異なる複数の制御則を用いてフィードバック補
正係数を決定し、運転状態に応じて滑らかに切り換える
ことによって制御の安定性を確保しつつ燃料噴射ないし
空燃比の制御性を向上させるようにした内燃機関の燃料
噴射制御装置を提供することにある。

【００１１】更に、上記した補正係数の段差は、低応答
の制御則を用いて算出したフィードバック補正係数から
高応答の制御則を用いて算出したフィードバック補正係
数に切り換えるとき、甚だしくなる。

【００１２】従って、この発明の第２の目的は、応答性
において異なる複数の制御則を用いてフィードバック補
正係数を決定し、運転状態に応じて選択すると共に、特
に低応答の制御則を用いて算出したフィードバック補正
係数から高応答の制御則を用いて算出したフィードバッ
ク補正係数への切り換えを滑らかに行って制御の安定性
を確保しつつ燃料噴射ないし空燃比の制御性を向上させ
るようにした内燃機関の燃料噴射制御装置を提供するこ
とにある。

【００１３】更に、応答性において異なる複数の制御則
を用いてフィードバック補正係数を決定し、運転状態に
応じて選択することで制御性を向上させることができる
が、他方、演算量はその分だけ増加し、このことは演算
時間が不足する高回転時などでは望ましいことではな
い。

【００１４】従って、この発明の第３の目的は、応答性
において異なる複数の制御則を用いてフィードバック補
正係数を決定し、運転状態に応じて選択すると共に、演
算量を可能な限り低減して演算時間が不足する高回転時
などでも所期の制御性を達成できるようにした内燃機関
の燃料噴射制御装置を提供することにある。

【００１５】

【課題を解決するための手段】第１および第２の目的を
達成するために、請求項１項にあっては、内燃機関の排
気する排気空燃比を含む運転状態を検出する運転状態検
出手段と、前記内燃機関の供給燃料量を決定する供給燃
料量決定手段と、前記供給燃料量を操作量として前記検
出された排気空燃比および前記供給燃料量の少なくとも
いずれかが目標値に一致するように、適応制御則からな
る第１の漸化式形式の制御則を用いて第１のフィードバ
ック補正係数を算出する第１の算出手段と、前記供給燃
料量を操作量として前記検出された排気空燃比および前
記供給燃料量の少なくともいずれかが目標値に一致する
ように、応答性において前記第１の制御則より劣る第２
の制御則を用いて第２のフィードバック補正係数を算出
する第２の算出手段と、および検出された運転状態に応
じて前記第１の算出手段と前記第２の算出手段の出力の
いずれかを選択し、それに基づいて前記供給燃料量を補
正する供給燃料量補正手段とを備える如く構成した。

【００１６】前記した第１および第２の目的を達成する
ために、請求項２項にあっては、前記第１、第２の算出
手段は、前記第１、第２のフィードバック補正係数を平
行して算出する如く構成した。

【００１７】前記した第３の目的を達成するために、請
求項３項にあっては、前記第１、第２の算出手段は、前
記第１、第２のフィードバック補正係数を少なくとも所
定の運転状態で平行して算出する如く構成した。

【００１８】前記した第３の目的を達成するために、請
求項４項にあっては、前記所定の運転状態が、前記第２
のフィードバック補正係数を選択して前記供給燃料量を
補正する運転状態から前記第１のフィードバック補正係
数を選択して前記供給燃料量を補正する運転状態への移
行時である如く構成した。

【００１９】前記した第１ないし第３の目的を達成する
ために、請求項５項にあっては、前記第２の制御則は、
比例項、積分項、微分項のいずれか１つを少なくとも含
むＰＩＤ制御則である如く構成した。

【００２０】前記した第１ないし第３の目的を達成する
ために、請求項６項にあっては、前記第２の制御則は、
前記第１の制御則と同様の漸化式形式の制御則である如
く構成した。

【００２１】前記した第１ないし第３の目的を達成する
ために、請求項７項にあっては、前記第１の算出手段お
よび前記第２の算出手段の少なくともいずれかは、前記
供給燃料量の補正に用いた前記第１のフィードバック補
正係数または前記第２のフィードバック補正係数の過去
値を演算に用いる如く構成した。

【００２２】前記した第１ないし第３の目的を達成する
ために、請求項８項にあっては、内燃機関の排気する排
気空燃比を含む運転状態を検出する運転状態検出手段
と、前記内燃機関の供給燃料量を決定する供給燃料量決
定手段と、前記供給燃料量を操作量として前記検出され
た排気空燃比および前記供給燃料量の少なくともいずれ
かが目標値に一致するように第１の漸化式形式の制御則
を用いて第１のフィードバック補正係数を算出する第１
の算出手段と、前記供給燃料量を操作量として前記検出
された排気空燃比および前記供給燃料量の少なくともい
ずれかが目標値に一致するように、応答性において前記
第１の制御則より劣る第２の制御則を用いて第２のフィ
ードバック補正係数を算出する第２の算出手段と、およ
び検出された運転状態に応じて前記第１の算出手段と前
記第２の算出手段の出力のいずれかを選択し、それに基
づいて前記供給燃料量を補正する供給燃料量補正手段と
を備えると共に、前記第１、第２の算出手段は、前記第
１、第２のフィードバック補正係数を少なくとも所定の
運転状態で平行して算出する如く構成した。より具体的
には、前記所定の運転状態が、前記第２のフィードバッ
ク補正係数を選択して前記供給燃料量を補正する運転状
態から前記第１のフィードバック補正係数を選択して前
記供給燃料量を補正する運転状態への移行時である如く
構成した。より具体的には前記第２の制御則は、比例
項、積分項、微分項のいずれか１つを少なくとも含むＰ
ＩＤ制御則である如く構成した。より具体的には、前記
第２の制御則は、前記第１の制御則と同様の漸化式形式
の制御則である如く構成した。より具体的には、前記第
１の算出手段および前記第２の算出手段の少なくともい
ずれかは、前記供給燃料量の補正に用いた前記第１のフ
ィードバック補正係数または前記第２のフィードバック
補正係数の過去値を演算に用いる如く構成した。

【００２３】

【作用】請求項１項にあっては、供給燃料量を操作量と
して検出された排気空燃比および前記供給燃料量の少な
くともいずれかが目標値に一致するように、適応制御則
からなる第１の漸化式形式の制御則を用いて第１のフィ
ードバック補正係数を算出する第１の算出手段と、前記
供給燃料量を操作量として前記検出された排気空燃比お
よび前記供給燃料量の少なくともいずれかが目標値に一
致するように、応答性において前記第１の制御則より劣
る第２の制御則を用いて第２のフィードバック補正係数
を算出する第２の算出手段と、検出された運転状態に応
じて前記第１の算出手段と前記第２の算出手段の出力の
いずれかを選択し、それに基づいて前記供給燃料量を補
正する供給燃料量補正手段とを備える如く構成したの
で、切り換えによる段差を減少させながら切り換えるこ
とが可能となり、特にＰＩＤ制御則などの低応答の制御
則を用いて算出したフィードバック補正係数から適応制
御則からなる高応答の制御則を用いて算出したフィード
バック補正係数への切り換えにあっても、制御の安定性
を確保しつつ、燃料噴射ないし空燃比の制御性を向上さ
せることができる。

【００２４】制御性の向上について更に敷衍すると、供
給燃料量を操作量として検出された排気空燃比および前
記供給燃料量の少なくともいずれかが目標値に一致する
ように、適応制御則からなる第１の漸化式形式の制御則
を用いて第１のフィードバック補正係数を算出する第１
の算出手段を備えることから、制御対象が状態によって
変化する場合でも収束速度を自動的に調整することとな
り、制御量が目標値へ速やかに収束して収束性が向上す
る。

【００２５】また操作量に外乱が加わって制御量が目標
値とずれた場合も、適応制御則からなる第１の漸化式形
式の制御則が制御対象の変化として動作することによ
り、制御量が目標値に一致するようにフィードバック補
正係数が決定されるので、外乱に対するロバスト性も向
上する。尚、フィードバック補正係数は操作量に乗算さ
れるものであっても加算されるものであっても良い。

【００２６】請求項２項にあっては、前記第１、第２の
算出手段は、前記第１、第２のフィードバック補正係数
を平行して算出する如く構成したので、切り換えによる
段差を減少させながら、任意のタイミングで切り換える
ことが可能となり、特に低応答の制御則を用いて算出し
たフィードバック補正係数から高応答の制御則を用いて
算出したフィードバック補正係数への切り換えにあって
も一段と制御の安定性を確保しつつ、燃料噴射ないし空
燃比の制御性を向上させることができる。

【００２７】請求項３項にあっては、前記第１、第２の
算出手段は、前記第１、第２のフィードバック補正係数
を少なくとも所定の運転状態で平行して算出する如く構
成したので、前記した作用、効果に加えて、演算量を可
能な限り低減することができ、演算時間が不足する高回
転時などでも所期の制御性を達成することができる。

【００２８】請求項４項にあっては、前記所定の運転状
態が、前記第２のフィードバック補正係数を選択して前
記供給燃料量を補正する運転状態から前記第１のフィー
ドバック補正係数を選択して前記供給燃料量を補正する
運転状態への移行時である如く構成したので、特に低応
答の制御則を用いて算出したフィードバック補正係数か
ら高応答の制御則を用いて算出したフィードバック補正
係数への切り換えにあっても制御の安定性を確保しつ
つ、燃料噴射ないし空燃比の制御性を向上させることが
できると共に、演算量を可能な限り低減することがで
き、演算時間が不足する高回転時などでも所期の制御性
を達成することができる。

【００２９】請求項５項にあっては、前記第２の制御則
は、比例項（Ｐ項）、積分項（Ｉ項）、微分項（Ｄ項）
のいずれか１つを少なくとも含むＰＩＤ制御則である如
く構成したので、前記第１の制御則により算出したフィ
ードバック補正係数を用いて供給燃料量を補正すると制
御の安定性が低下するような場合でも、制御の安定性を
確保しつつ燃料噴射ないし空燃比の制御性を向上するこ
とができる。

【００３０】請求項６項にあっては、前記第２の制御則
は、前記第１の制御則と同様の漸化式形式の制御則であ
る如く構成したので、応答性をある程度確保しながら、
前記第１の制御則により算出したフィードバック補正係
数を用いて供給燃料量を補正すると制御の安定性が低下
するような場合でも、制御の安定性を確保しつつ燃料噴
射ないし空燃比の制御性を向上することができる。

【００３１】請求項７項にあっては、前記第１の算出手
段および前記第２の算出手段の少なくともいずれかは、
前記供給燃料量の補正に用いた前記第１のフィードバッ
ク補正係数または前記第２のフィードバック補正係数の
過去値を演算に用いる如く構成したので、前記第１のフ
ィードバック補正係数と前記第２のフィードバック補正
係数とが常に相関のとれた値となり、切り換えによる段
差を減少させながら、任意のタイミングで切り換えるこ
とが可能となり、特に低応答の制御則を用いて算出した
フィードバック補正係数から高応答の制御則を用いて算
出したフィードバック補正係数への切り換えにあっても
一段と制御の安定性を確保しつつ、燃料噴射ないし空燃
比の制御性を向上させることができる。

【００３２】請求項８項などにあっても、切り換えによ
る段差を減少させながら切り換えることが可能となり、
特にＰＩＤ制御則などの低応答の制御則を用いて算出し
たフィードバック補正係数から高応答の制御則を用いて
算出したフィードバック補正係数への切り換えにあって
も、制御の安定性を確保しつつ、燃料噴射ないし空燃比
の制御性を向上させることができる。これは、第１の制
御則が第２の制御則に比して高応答の漸化式形式の制御
則であれば足りる。

【００３３】

【発明の実施の形態】以下、添付図面に即してこの発明
の実施の形態を説明する。

【００３４】図１はこの発明に係る内燃機関の燃料噴射
制御装置を示す全体図である。

【００３５】図において、符号１０はＯＨＣ直列４気筒
の内燃機関を示しており、吸気管１２の先端に配置され
たエアクリーナ１４から導入された吸気は、スロットル
弁１６でその流量を調節されつつサージタンク１８と吸
気マニホルド２０を経て、２個の吸気弁（図示せず）を
介して第１から第４気筒へと流入される。各気筒の吸気
弁（図示せず）の付近にはインジェクタ２２が設けられ
て燃料を噴射する。噴射されて吸気と一体となった混合
気は、各気筒内で図示しない点火プラグで点火されて燃
焼してピストン（図示せず）を駆動する。

【００３６】燃焼後の排気ガスは、２個の排気弁（図示
せず）を介して排気マニホルド２４に排出され、排気管
２６を経て触媒装置（三元触媒）２８で浄化されて機関
外に排出される。上記で、スロットル弁１６はアクセル
ペダル（図示せず）とは機械的に切り離され、パルスモ
ータＭを介してアクセルペダルの踏み込み量および運転
状態に応じた開度に制御される。また、吸気管１２に
は、スロットル弁１６の配置位置付近にそれをバイパス
するバイパス路３２が設けられる。

【００３７】内燃機関１０には、排気ガスを還流路１２
１を介して吸気側に還流させる排気還流機構１００が設
けられると共に、吸気系と燃料タンク３６との間も接続
され、キャニスタ・パージ機構２００が設けられるが、
その機構は本願の要旨と直接の関連を有しないので、説
明は省略する。

【００３８】更に、内燃機関１０は、いわゆる可変バル
ブタイミング機構３００（図１にV/T と示す）を備え
る。可変バルブタイミング機構３００は例えば、特開平
２−２７５，０４３号公報に記載されており、機関回転
数Ｎｅおよび吸気圧力Ｐｂなどの運転状態に応じて機関
のバルブタイミングV/T を図２に示す２種のタイミング
特性LoV/T, HiV/Tの間で切り換える。但し、それ自体は
公知な機構なので、これ以上の説明は省略する。尚、こ
のバルブタイミング特性の切り換えには、２個の吸気弁
の一方を休止する動作を含む。

【００３９】図１において内燃機関１０のディストリビ
ュータ（図示せず）内にはピストン（図示せず）のクラ
ンク角度位置を検出するクランク角センサ４０が設けら
れると共に、スロットル弁１６の開度を検出するスロッ
トル開度センサ４２、スロットル弁１６下流の吸気圧力
Ｐb を絶対圧力で検出する絶対圧センサ４４も設けられ
る。

【００４０】また、内燃機関１０の適宜位置には大気圧
Ｐa を検出する大気圧センサ４６が設けられ、スロット
ル弁１６の上流側には吸入空気の温度を検出する吸気温
センサ４８が設けられると共に、機関の適宜位置には機
関冷却水温を検出する水温センサ５０が設けられる。ま
た、油圧を介して可変バルブタイミング機構３００の選
択するバルブタイミング特性を検出するバルブタイミン
グ（V/T ）センサ５２（図１で図示省略）も設けられ
る。更に、排気系において、排気マニホルド２４の下流
で触媒装置２８の上流側の排気系集合部には、広域空燃
比センサ５４が設けられる。これらセンサ出力は、制御
ユニット３４に送られる。

【００４１】図３は制御ユニット３４の詳細を示すブロ
ック図である。広域空燃比センサ５４の出力は検出回路
６２に入力され、そこで適宜な線型化処理が行われてリ
ーンからリッチにわたる広い範囲において排気ガス中の
酸素濃度に比例したリニアな特性からなる検出信号を出
力する（以下、この広域空燃比センサを「ＬＡＦセン
サ」と呼ぶ）。

【００４２】検出回路６２の出力は、マルチプレクサ６
６およびＡ／Ｄ変換回路６８を介してＣＰＵ内に入力さ
れる。ＣＰＵはＣＰＵコア７０、ＲＯＭ７２、ＲＡＭ７
４を備え、検出回路６２の出力は所定のクランク角度
（例えば１５度）ごとにＡ／Ｄ変換され、ＲＡＭ７４内
のバッファの１つに順次格納される。またスロットル開
度センサ４２などのアナログセンサ出力も同様にマルチ
プレクサ６６およびＡ／Ｄ変換回路６８を介してＣＰＵ
内に取り込まれ、ＲＡＭ７４に格納される。

【００４３】またクランク角センサ４０の出力は波形整
形回路７６で波形整形された後、カウンタ７８で出力値
がカウントされ、カウント値はＣＰＵ内に入力される。
ＣＰＵにおいてＣＰＵコア７０は、ＲＯＭ７２に格納さ
れた命令に従って後述の如く制御値を演算し、駆動回路
８２を介して各気筒のインジェクタ２２を駆動する。更
に、ＣＰＵコア７０は、駆動回路８４，８６，８８を介
して電磁弁９０（２次空気量を調節するバイパス路３２
の開閉）、および排気還流制御用電磁弁１２２ならびに
キャニスタ・パージ制御用電磁弁２２５を駆動する。

【００４４】図４はこの発明に係る制御装置の動作を示
すフロー・チャートである。尚、図４のプログラムは所
定クランク角度で起動される。

【００４５】この発明に係る装置にあっては図５ブロッ
ク図に示す如く、供給燃料量（図に基本噴射量Ｔimと示
す）を操作量として検出された排気空燃比（図にKACT
(k) と示す）が目標空燃比（図にKCMD(k) と示す）に一
致するように第１の漸化式形式の制御則（ＳＴＲ型の適
応制御器。図にＳＴＲコントローラと示す）を用いて第
１のフィードバック補正係数（図にKSTR(k) と示す）を
算出する第１の算出手段を設けた。

【００４６】それと共に、同様に前記供給燃料量を操作
量として検出された排気空燃比KACTが目標値KCMDに一致
するように、応答性において前記第１の制御則より劣る
第２の制御則、より具体的にはＰＩＤ制御則からなるＰ
ＩＤコントローラ（図にＰＩＤと示す）を用いて第２の
フィードバック補正係数KLAFを算出する第２の算出手段
を設け、後述の如く検出された運転状態に応じて前記第
１の算出手段と前記第２の算出手段の出力のいずれかを
選択し、それに基づいて前記供給燃料量Ｔimを補正して
出力噴射量Ｔout を求める如く構成した。

【００４７】以下説明すると、先ずＳ１０において検出
した機関回転数Ｎｅおよび吸気圧力Ｐb などを読み出
し、Ｓ１２に進んでクランキングか否か判断し、否定さ
れるときはＳ１４に進んでフューエルカットか否か判断
する。フューエルカットは、所定の運転状態、例えばス
ロットル弁開度が全閉位置にあり、かつ機関回転数が所
定値以上であるときに行われ、燃料供給が停止されて噴
射量はオープンループで制御される。

【００４８】Ｓ１４でフューエルカットではないと判断
されたときはＳ１６に進み、検出した機関回転数Ｎｅと
吸気圧力Ｐｂとからマップを検索して基本燃料噴射量Ｔ
imを算出する。次いでＳ１８に進んでＬＡＦセンサ５４
の活性化が完了したか否か判定する。これは例えば、Ｌ
ＡＦセンサ５４の出力電圧とその中心電圧との差を所定
値（例えば０．４ｖ）と比較し、差が所定値より小さい
とき活性化が完了したと判定することで行う。

【００４９】活性化が完了したと判断されるときはＳ２
０に進み、ＬＡＦセンサ出力（検出値）を読み込み、Ｓ
２２に進んで検出値から検出空燃比KACT(k)(ｋ：離散系
のサンプル時刻）を求める。次いでＳ２４に進んでフィ
ードバック補正係数KFB を演算する。

【００５０】図６はその作業を示すサブルーチン・フロ
ー・チャートである。

【００５１】以下説明すると、Ｓ１００でフィードバッ
ク制御領域か否か判断する。これは図示しない別ルーチ
ンで行われるが、前記したフューエルカット時の他、例
えば全開増量時や高回転時、または排気還流機構が動作
して運転状態が急変したときなどはオープンループで制
御される。そしてＳ１００で肯定されるときはＳ１０２
に進んでＰＩＤ制御則を用いてフィードバック補正係数
KLAFを演算する。以下、この補正係数を「ＰＩＤ補正係
数」と称する。

【００５２】このこのＰＩＤ制御則によるフィードバッ
ク補正係数KLAFの演算について説明すると、先ず、目標
空燃比KCMDと検出空燃比KACTの制御偏差DKAFを DKAF(k) ＝KCMD(k-d’) −KACT(k) と求める。上記でKCMD(k-d’): 目標空燃比（ここで
ｄ’はKCMDがKACTに反映されるまでの無駄時間を示し、
よって無駄時間制御周期前の目標空燃比を意味する）、
KACT(k) ：検出空燃比（今回制御周期の）を示す。尚、
演算の便宜のために、空燃比は目標値KCMDも検出値KACT
も、実際には、当量比、即ち、Ｍst／Ｍ＝１／λで示し
ている（Ｍst：理論空燃比、Ｍ＝Ａ／Ｆ（Ａ：空気消費
量、Ｆ：燃料消費量）、λ：空気過剰率）。

【００５３】次いで、それに所定の係数を乗じてＰ項
（比例項）KLAFP(k)、Ｉ項（積分項）KLAFI(k)、および
Ｄ項（微分項）KLAFD(k)をＰ項：KLAFP(k)＝DKAF(k) ×KP Ｉ項：KLAFI(k)＝KLAFI(k-1)＋DKAF(k) ×KI Ｄ項：KLAFD(k)＝（DKAF(k) −DKAF(k-1) ）×KD と求める。

【００５４】このようにＰ項は偏差に比例ゲインKPを乗
じて求め、Ｉ項は偏差に積分ゲインKIを乗じて得た値を
フィードバック補正係数のＩ項の前回値KLAFI(k-1)に加
算して求め、Ｄ項は偏差の今回値DKAF(k) と前回値DKAF
(k-1) の差に微分ゲインKDを乗じて求める。尚、各ゲイ
ンKP,KI,KDは、機関回転数と機関負荷に応じて求めら
れ、より具体的にはマップを用いて機関回転数Ｎｅと吸
気圧力Ｐｂとから検索できるように設定しておく。最後
に、よって得た値を KLAF(k) ＝KLAFP(k)＋KLAFI(k)＋KLAFD(k) と合算してＰＩＤ制御則によるフィードバック補正係数
の今回値KLAF(k) とする。尚、この場合、乗算補正によ
るフィードバック補正係数とするため、オフセット分で
ある１．０はＩ項KLAFI(k)に含まれているものとする
（即ち、Ｉ項KLAFI(k)の初期値は１．０とする）。

【００５５】図６フロー・チャートにおいては次いでＳ
１０４に進んで適応制御則を用いてフィードバック補正
係数KSTRを算出する。以下この補正係数「適応補正係数
KSTR」と言う。

【００５６】以下これについて説明すると、先に図５に
示した適応制御器は、本出願人が先に提案した適応制御
技術を前提とする。それはＳＴＲ（セルフチューニング
レギュレータ）コントローラからなる適応制御器とその
適応（制御）パラメータ（ベクトル）を調整する適応
（制御）パラメータ調整機構とからなり、ＳＴＲコント
ローラは、燃料噴射量制御のフィードバック系の目標値
と制御量（プラント出力）を入力し、適応パラメータ調
整機構によって同定された係数ベクトルを受け取って出
力を算出する。

【００５７】このような適応制御において、適応制御の
調整則（機構）の一つに、Ｉ．Ｄ．ランダウらの提案し
たパラメータ調整則がある。この手法は、適応制御シス
テムを線形ブロックと非線形ブロックとから構成される
等価フィードバック系に変換し、非線形ブロックについ
ては入出力に関するポポフの積分不等式が成立し、線形
ブロックは強正実となるように調整則を決めることによ
って、適応制御システムの安定を保証する手法である。
即ち、ランダウらの提案したパラメータ調整則において
は、漸化式形式で表される調整則（適応則）が、上記し
たポポフの超安定論ないしはリヤプノフの直接法の少な
くともいずれかを用いることでその安定性を保証してい
る。

【００５８】この手法は、例えば「コンピュートロー
ル」（コロナ社刊）Ｎｏ．２７，２８頁〜４１頁、ない
しは「自動制御ハンドブック」（オーム社刊）７０３頁
〜７０７頁、" A Survey of Model Reference Adaptive
Techniques - Theory and Ap-plications" I.D. LANDA
U 「Automatica」Vol. 10, pp. 353-379, 1974、"Uni-f
ication of Discrete Time Explicit Model Reference
Adaptive ControlDesigns" I.D.LANDAU ほか「Automat
ica」Vol. 17, No. 4, pp. 593-611, 1981、および" Co
mbining Model Reference Adaptive Controllers and S
tochasticSelf-tuning Regulators" I.D. LANDAU 「Aut
omatica」Vol. 18, No. 1, pp. 77-84, 1982 に記載さ
れているように、公知技術となっている。

【００５９】図示例の適応制御技術では、このランダウ
らの調整則を用いた。以下説明すると、ランダウらの調
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数１および数２のようにお
いたとき、パラメータ調整機構が同定する適応パラメー
タθハット(k) は、数３のようにベクトル（転置ベクト
ル）で示される。またパラメータ調整機構への入力ζ
(k) は、数４のように定められる。ここでは、ｍ＝１、
ｎ＝１、ｄ＝３の場合、即ち、１次系で３制御サイクル
分の無駄時間を持つプラントを例にとった。

【００６０】

【数１】

【００６１】

【数２】

【００６２】

【数３】

【００６３】

【数４】

【００６４】ここで、数３に示される適応パラメータθ
ハットは、ゲインを決定するスカラ量ｂ0 ハット^-1(k)
、操作量を用いて表現される制御要素ＢR ハット(Z^-1,
k)および制御量を用いて表現される制御要素Ｓハット
（Z ^-1, k)からなり、それぞれ数５から数７のように表
される。

【００６５】

【数５】

【００６６】

【数６】

【００６７】

【数７】

【００６８】パラメータ調整機構はこれらのスカラ量や
制御要素の各係数を同定・推定し、前記した数３に示す
適応パラメータθハットとして、ＳＴＲコントローラに
送る。パラメータ調整機構は、プラントの操作量ｕ
（ｉ）および制御量ｙ（ｊ）（ｉ，ｊは過去値を含む）
を用いて目標値と制御量との偏差が零となるように適応
パラメータθハットを算出する。適応パラメータθハッ
トは、具体的には数８のように計算される。数８で、Γ
(k) は適応パラメータの同定・推定速度を決定するゲイ
ン行列（ｍ＋ｎ＋ｄ次）、ｅアスタリスク(k) は同定・
推定誤差を示す信号で、それぞれ数９および数１０のよ
うな漸化式で表される。尚、数１０においてＤ（ｚ^-1）
は設計者が与える所望の漸近安定な多項式で、この例で
は１に設定した。

【００６９】

【数８】

【００７０】

【数９】

【００７１】

【数１０】

【００７２】また数９中のλ１(k) ，λ２(k) の選び方
により、種々の具体的なアルゴリズムが与えられる。例
えば、λ１(k) ＝１，λ２(k) ＝λ（０＜λ＜２）とす
ると漸減ゲインアルゴリズム（λ＝１の場合には最小自
乗法）、λ１(k) ＝λ１（０＜λ１＜１），λ２(k) ＝
λ２（０＜λ２＜λ）とすると可変ゲインアルゴリズム
（λ２＝１の場合には重み付き最小自乗法）、λ１(k)
／λ２(k) ＝σとおき、λ３が数１１のように表される
とき、λ１(k) ＝λ３(k) とおくと固定トレースアルゴ
リズムとなる。また、λ１(k) ＝１，λ２(k) ＝０のと
き固定ゲインアルゴリズムとなる。この場合は数９から
明らかな如く、Γ(k) ＝Γ(k-1) となり、よってΓ(k)
＝Γの固定値となる。燃料噴射ないし空燃比などの時変
プラントには、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。尚、数１１
においてtrΓ(0) はΓの初期値のトレースである。

【００７３】

【数１１】

【００７４】ここで、図５にあっては、前記したＳＴＲ
コントローラ（適応制御器）と適応パラメータ調整機構
とは燃料噴射量演算系の外におかれ、検出空燃比KACT
(k) が目標空燃比KCMD(k-d’) （ここでｄ’は前述の如
くKCMDがKACTに反映されるまでの無駄時間）に適応的に
一致するように動作してフィードバック補正係数KSTR
(k) を演算する。即ち、ＳＴＲコントローラは、適応パ
ラメータ調整機構によって適応的に同定された係数ベク
トルθハット(k) を受け取って目標空燃比KCMD(k-d’）
に一致するようにフィードバック補償器を形成する。演
算されたフィードバック補正係数KSTR(k) は基本噴射量
Ｔimに乗算され、補正された燃料噴射量が出力燃料噴射
量Ｔout(k)として制御プラント（内燃機関）に供給され
る。

【００７５】このように、適応補正係数KSTR(k) および
検出空燃比KACT(k) が求められて適応パラメータ調整機
構に入力され、そこで適応パラメータθハット(k) が算
出されてＳＴＲコントローラに入力される。ＳＴＲコン
トローラには入力として目標空燃比KCMD(k) が与えら
れ、検出空燃比KACT(k) が目標空燃比KCMD(k-d')に一致
するように漸化式を用いて適応補正係数KSTR(k) を算出
する。

【００７６】適応補正係数KSTR(k) は、具体的には数１
２に示すように求められる。

【００７７】

【数１２】

【００７８】前述の如く、検出空燃比KACT(k) と目標空
燃比KCMD(k) とは、図６フロー・チャートのＳ１０２で
先に説明したＰＩＤ制御則による制御器（ＰＩＤ）にも
入力され、排気系集合部の検出空燃比KACT(k) と目標空
燃比KCMD(k-d')との偏差を解消すべくＰＩＤ制御則に基
づいてＰＩＤ補正係数KLAF(k) が算出される。適応制御
則による適応補正係数KSTR(k) とＰＩＤ制御則によるＰ
ＩＤ補正係数KLAF(k)は、図５の切換機構４００を介し
ていずれか一方が燃料噴射量の演算に用いられる。

【００７９】ここで、ＳＴＲコントローラとＰＩＤコン
トローラの平行演算について説明を補足すると、数８な
いし数１０に示した適応パラメータ調整機構は、中間変
数ζ(k-d) 、即ち、ｕ(k) ＝KSTR(k) およびｙ(k) ＝KA
CT(k) の現在値と過去値をひとまとめにしたベクトルを
入力し、その因果関係から適応パラメータθハット(k)
を算出している。ここで用いるｕ(k) は、実際に燃料噴
射量演算に用いるフィードバック補正係数である。次回
の制御サイクルで適応制御を行わずにＰＩＤ制御を行う
状態では、このフィードバック補正係数にＰＩＤ補正係
数KLAFを用いる。

【００８０】ここで、ＰＩＤ制御を行っている場合に、
適応パラメータ調整機構に入力するｕ(k) を適応補正係
数KSTRからKLAF(k) に置換して適応パラメータ調整機構
に入力しても、燃料噴射制御に用いたフィードバック補
正係数に応じた制御出力、即ち、KACT(k+d')が出力され
るため、入出力の因果関係が成立し、適応パラメータ調
整機構は適応パラメータθハット(k) を発散させること
なく、演算することができる。

【００８１】このとき、数１２にこのθハット(k) を入
力すると、KSTR(k) が演算される。このKSTR(k) の演算
は、KSTR(k-i) ＝KLAF(k-i) と置換して演算したKSTR
(k) でも良い（ｉ＝１，２，３）。

【００８２】このように、ＰＩＤコントローラが動作し
ているときも適応補正係数KSTRは演算可能であり、その
ときのＰＩＤ補正係数KLAFと適応補正係数KSTRは略一致
することを確認することができた。また、それによって
ＰＩＤ補正係数KLAFから適応補正係数KSTRに切り換える
際に、ＰＩＤ補正係数KLAFと適応補正係数KSTRとは近似
した値となり、円滑な切り換えとなる。

【００８３】図６フロー・チャートにおいては次いでＳ
１０６に進んで高応答のフィードバック補正係数（適応
補正係数KSTR）と低応答のフィードバック（ＰＩＤ補正
係数KLAF）のうち、いずれを用いてフィードバック制御
を実行すべき領域なのか判別する。

【００８４】図７はその領域判別作業を示すサブルーチ
ン・フロー・チャートである。

【００８５】以下説明すると、先ずＳ４００において前
回、即ち、図４フロー・チャートの前回起動時（前回制
御周期）にオープンループで制御されていたか否か判断
する。ここで、肯定されたときはＳ４０２に進み、低応
答のフィードバック補正係数（ＰＩＤ補正係数KLAF）を
用いてフィードバック制御を行うべき領域（以下「低応
答フィードバック領域」と言う）とする。

【００８６】これは、オープンループ制御からの突入時
は前述したような理由から高応答のフィードバック制御
を行わない方が良いためである。尚、オープンループ制
御からの突入時に所定期間、例えば５ＴＤＣ、低応答フ
ィードバック制御を行っても良く、その場合はＳ４００
の後にその期間であれば継続的にＳ４０２に進むような
判断ステップを設ければ良い。

【００８７】Ｓ４００で否定されるときはＳ４０４に進
んで検出した機関冷却水温Ｔｗが所定値TWSTRON 未満か
否か判断する。ここで、所定値TWSTRON は比較的低水温
に設定され、検出した機関冷却水温Ｔｗが所定値TWSTRO
N 未満と判断されるときはＳ４０２に進んで低応答フィ
ードバック領域とする。これは、低水温時には燃焼が安
定せず、失火などを生じる危険があって安定した検出値
KACTが得られないからである。尚、図示は省略するが、
水温が異常に高いときも同様の理由から低応答フィード
バック領域とする。

【００８８】Ｓ４０４で検出した機関冷却水温Ｔｗが所
定値TWSTRON 未満ではないと判断されるときはＳ４０６
に進み、検出した機関回転数Ｎｅが所定値NESTRLMT以上
か否か判断する。ここで、所定値NESTRLMTは比較的高回
転数であり、Ｓ４０６で検出した機関回転数Ｎｅが所定
値NESTRLMT以上と判断されるときはＳ４０２に進んで低
応答フィードバック領域とする。これは、高回転時は演
算時間が不足しがちであると共に、燃焼も安定しないか
らである。

【００８９】Ｓ４０６で検出した機関回転数Ｎｅが所定
値NESTRLMT以上ではないと判断されるときはＳ４０８に
進んでアイドル時にあるか否か判断し、肯定されるとき
はＳ４０２に進んで低応答フィードバック領域とする。
これは、アイドル時は運転状態がほぼ安定しており、適
応制御則のような高いゲインを必要としないからであ
る。

【００９０】Ｓ４０８でアイドル時ではないと判断され
るときはＳ４１０に進んで低負荷域にあるか否か判断
し、肯定されるときはＳ４０２に進んで低応答フィード
バック領域とする。これは、低負荷域では燃焼が安定し
ないためである。

【００９１】Ｓ４１０で低負荷域にはないと判断される
ときはＳ４１２に進んで可変バルブタイミング機構にお
いてHi V/T（高速側のバルブタイミング）が選択されて
いるか否か判断し、肯定されるときはＳ４０２に進んで
低応答フィードバック領域とする。これは、高速側のバ
ルブタイミングが選択されているときはバルブタイミン
グのオーバラップ量が大きいため、吸気が排気弁を通過
して逃げる、いわゆる吸気の吹き抜けと言う現象が生じ
る恐れがあり、安定した検出値KACTを期待し得ないから
である。また、高回転時にはＬＡＦセンサの検出遅れも
無視し難くなる。

【００９２】尚、ここで高速側のバルブタイミングが選
択されているか否かの判断は、実際に高速側のバルブタ
イミングが選択されているか否かを判断するのみなら
ず、図示しない可変バルブタイミング機構の制御ユニッ
トで低速側から高速側への切り換え指令がなされている
か否かをも適宜なフラグを参照することで行う。即ち、
バルブタイミングの変更は全ての気筒について同時に行
われるとは限らず、過渡状態などでは気筒間でバルブタ
イミングが一時的に異なる場合が生じるからである。換
言すれば、バルブタイミングの高速側への切り換え時に
あっては、低応答フィードバック領域と判断されてＰＩ
Ｄ補正係数を用いてフィードバック制御がなされたのを
確認した上で、可変バルブタイミング機構の制御ユニッ
トでは高速側への切り換えを行うようにする。

【００９３】Ｓ４１２で否定されるときはＳ４１４以降
に進み、検出した空燃比KACTが所定値ａ未満か否か判断
し、肯定されるときはＳ４０２に進むと共に、否定され
るときはＳ４１６に進んで検出した空燃比KACTが所定値
ｂより大きいか否か判断し、肯定されるときはＳ４０２
に進むと共に、否定されたときはＳ４１８に進んで高応
答のフィードバック補正係数（適応補正係数KSTR）を用
いてフィードバック制御を行うべき領域（以下「高応答
フィードバック領域」と言う）とする。即ち、空燃比が
リーンもしくはリッチのときは適応制御のような高応答
の制御は行わない方が良いため、所定値ａ，ｂを適宜設
定することで、その判別をするようにした。尚、この作
業は、検出空燃比に代えて目標空燃比を比較しても良
い。

【００９４】図６フロー・チャートに戻ると、次いでＳ
１０８に進んで高応答フィードバック領域か否か判断
し、肯定されるときはＳ１１０に進んで適応補正係数KS
TRをフィードバック補正係数KFB とし、Ｓ１１２に進ん
でフィードバック補正係数KFBをＩ項KLAFI とする。こ
れは、次回の制御サイクルで適応補正係数KSTRからＰＩ
Ｄ補正係数KLAFに切り換えられるときはＩ項（積分項）
が急激に変化する可能性があるが、このように適応補正
係数KSTRの値を用いてＰＩＤ補正係数KLAFのＩ項の初期
値を決定することにより、適応補正係数とＰＩＤ補正係
数の段差を小さく止めることができ、制御量の急変を防
止して制御の安定性を確保することができるからであ
る。次いでＳ１１４に進んで適応補正係数KSTRで噴射量
補正がなされることからフラグＦＫＳＴＲのビットを１
にセットする。

【００９５】他方、Ｓ１０８で高応答領域ではないと判
断されるときはＳ１１６に進んでＰＩＤ補正係数KLAFを
フィードバック補正係数KFB とし、Ｓ１１８に進んでフ
ィードバック補正係数KFB をプラント入力ｕ(k) とし、
ＳＴＲコントローラに入力する（図５に示す）。これ
は、ＳＴＲ領域ではないときもＳＴＲコントローラは演
算を継続することから、ＰＩＤ補正係数KLAFを演算に使
用させるためである。次いでＳ１２０に進んでフラグＦ
ＫＳＴＲのビットを０にリセットする。

【００９６】またＳ１００でフィードバック領域ではな
いと判断されるときはＳ１２２に進んでフィードバック
領域ではなくなってから所定期間が経過したか否か判断
し、否定されるときはＳ１２４に進んでＩ項の前回値KL
AFI(k-1)を今回値KLAFとし、即ち、Ｉ項をホールドし、
Ｓ１２６に進んで同様に、適応制御器の内部変数（中間
変数）を前回値、即ち、適応制御時の最後の値をホール
ドする。

【００９７】ここで、プラント入力ｕは図５に示す如
く、ζの演算に用いられるが、そのとき現在値ｕ(k) の
みならず、その過去値ｕ(k-1) なども用いられる。従っ
て、Ｓ１２６のｕ(k-i) のｉは、その現在値および過去
値を総称する意味で用い、Ｓ１２６ではｕ(k) ，ｕ(k-
1) ，ｕ(k-2) ，ｕ(k-3) 、より正確にはｕ(k-1) ，ｕ
(k-2) ，ｕ(k-3) ，ｕ(k-4) をホールドすることを意味
する。尚、適応パラメータθハットとゲイン行列Γは、
単に前回値をホールドする。尚、適応パラメータθハッ
トとゲイン行列Γがマップ値としてメモリなどに格納さ
れているような場合には、ホールド値に代えてマップ値
を用いても良い。また図示は省略したが、KSTR，KACTも
適応制御時の最後の値をホールドする。尚、KACTと入力
u(k-i)をひとまとめにしてζとしてホールドさせても良
いことは言うまでもない。

【００９８】次いで、Ｓ１２８に進んでフィードバック
補正係数KFB の値を１．０とする。即ち、フィードバッ
ク制御を行わないこととし、Ｓ１３０に進んでフラグＦ
ＫＳＴＲのビットを０にリセットする。

【００９９】他方、Ｓ１２２でフィードバック領域では
なくなってから所定期間が経過したと判断されるときは
Ｓ１３２に進んでＩ項KLAFI の値を１．０（初期値）と
し、Ｓ１３４に進んでプラント入力ｕ、適応パラメータ
θハットおよびゲイン行列Γの値を所定値、例えば初期
値とする。ここで、プラント入力ｕについて初期値はよ
り具体的には、ｕ(k) ＝ｕ(k-1) ＝ｕ(k-2) ＝ｕ(k-3)
＝１とおく。

【０１００】これについて説明すると、一旦アクセルペ
ダルが戻されて減速し、フューエルカットされてオープ
ンループ制御に移行した後、ほどなくアクセルペダルが
再び踏まれて加速する、即ち、フィードバック制御に復
帰することは、しばしば経験される。このように短時間
で再びフィードバック制御に復帰するときは、ＳＴＲコ
ントローラの非作動領域前後の内燃機関の状態がほとん
ど変化せず、過去の燃焼履歴との因果関係が当然成立し
ているからである。

【０１０１】従って、このような一過性の領域の変更の
場合には適応制御器の内部変数をホールドすることで適
応制御の連続性が保たれ、初期状態などに不要に戻るこ
となく、適応制御が実行されて制御安定性が向上する。
その意味で、Ｓ１２２で述べた所定期間は過去の燃焼履
歴との因果関係が成立する範囲の期間に設定する。尚、
ここで「期間」なる語を使用したのは、時間により計測
する範囲のみならず、制御周期数（燃焼サイクル数、Ｔ
ＤＣ数などによる範囲をも含ませるためである。

【０１０２】他方、所定期間以上の時間が経過したとき
は、適応制御非作動領域前後の内燃機関の状態が大きく
変化していることが予想されるため、Ｓ１３４で内部変
数を所定値、例えば初期値に戻すようにした。尚、θハ
ット(k-1) の初期値およびｕ(k) （＝KSTR(k) ）を内燃
機関の運転領域ごとにメモリに格納しておき、その値を
用いてθハット(k-1) およびζ(k-d) の過去値としても
良い。そうすることによって、適応制御再開時の制御性
をさらに向上させることができる。更には、θハット
(k) を運転領域ごとに学習しても良い。

【０１０３】図４フロー・チャートに戻ると、次いでＳ
２６に進んで基本燃料噴射量Ｔimに、目標空燃比補正係
数KCMDM （目標空燃比KCMD（当量比）に吸入空気の充填
効率補正を施して得る値）と求めたフィードバック補正
係数KFB と各種補正係数KTOTALとを乗算して補正すると
共に、加算項TTOTALを加算して補正し、先に述べたよう
に出力燃料噴射量Ｔout を決定する。次いでＳ２８に進
んで出力燃料噴射量Ｔout を操作量としてインジェクタ
２２に出力する。

【０１０４】ここで、各種補正係数KTOTALは水温補正な
ど乗算で行う各種の補正係数の積算値を意味し、加算項
TTOTALは気圧補正など加算値で行う補正係数の合算値を
示す（但し、インジェクタの無効時間などは出力燃料噴
射量Ｔout の出力時に別途加算されるので、これに含ま
れない）。

【０１０５】尚、Ｓ１８で否定されたときは空燃比がオ
ープンループ制御となるので、Ｓ３０に進んでフィード
バック補正係数KFB の値を１．０とし、Ｓ２６に進んで
出力燃料噴射量Ｔout を求める。またＳ１２でクランキ
ングと判断されたときはＳ３２に進んでクランキング時
の燃料噴射量Ｔicr を検索し、Ｓ３４に進んで検索値に
基づいて始動モードの式に従って出力燃料噴射量Ｔout
を算出すると共に、Ｓ１４でフューエルカットと判断さ
れたときは、Ｓ３６に進んで出力燃料噴射量Ｔout を零
とする。

【０１０６】この実施の形態においてはフューエルカッ
トから復帰するときなど、空燃比のオープンループ制御
が終了してフィードバック制御が再開された場合、所望
により所定期間はＰＩＤ制御則に基づいてフィードバッ
ク補正係数を決定するようにした。従って、供給された
燃料が燃焼するまでに時間を要する、ないしはセンサ自
体が検出遅れを有することから検出された空燃比と実際
の空燃比との間に比較的大きい差があるとき、高応答の
適応制御則によるフィードバック補正係数を用いること
がなく、結果として制御量を不安定にすることがなく、
よって制御の安定性を低下させることがない。

【０１０７】他方、検出値が安定したときは、高応答の
適応制御則によるフィードバック補正係数を用いて目標
空燃比と検出空燃比との制御偏差を一気に吸収させるべ
く動作させ、制御の収束性を向上させることができる。
特に、実施の形態においてはフィードバック補正係数が
基本値に乗算されて操作量が決定されるように制御の収
束性が向上させられているので、一層好適に制御の安定
性と収束性とをバランスさせることができる。

【０１０８】更に、ＳＴＲコントローラとＰＩＤコント
ローラとを、その内部要素を互いに置換させながら平行
して動作させ、適応補正係数KSTRとＰＩＤ補正係数KLAF
とを平行して演算するようにしたので、適応補正係数KS
TRからＰＩＤ補正係数KLAFへの、ないしはその逆の切り
換えを一層滑らかに行うことができる。また、その切り
換えも任意のタイミングで行うことができて一層適切に
切り換えることができると共に、切り換え時の空燃比の
スパイクなどが発生することがなく、燃料噴射ないし空
燃比の制御性を向上させることができる。

【０１０９】図８は、この発明に係る装置の第２の実施
の形態を示す、図６と同様のフィードバック補正係数KF
B 演算のサブルーチン・フロー・チャートである。

【０１１０】第２の実施の形態においてはＳＴＲコント
ローラとＰＩＤコントローラとを低応答フィードバック
領域から高応答フィードバック領域への過渡時のみ平行
演算させることとして演算負荷を低減した。

【０１１１】これについて説明すると、第１の実施の形
態はＰＩＤコントローラとＳＴＲコントローラを両者と
も常に動作させて演算を行うようにしたが、ＰＩＤコン
トローラが動作しているとき、ＳＴＲコントローラを停
止して適応補正係数KSTRの演算を行わなくても、同様の
効果を得ることができると共に、演算負荷の低減の点で
はそれ以上の効果を得ることができる。

【０１１２】即ち、数８ないし数１０から明らかな如
く、適応パラメータθハット(k) の演算には中間変数の
過去値が必要であるが、逆に言えば、この中間変数の過
去値があれば、適応パラメータθハット(k) を演算する
ことができる。この中間変数の過去値としては、θハッ
ト(k-1) ，ζ(k-d) ，Γ(k-1) があるが、ζ(k-d) は第
１の実施の形態と同様にＰＩＤ補正係数KLAFと適応補正
係数KSTRを置換することにより作成することができる。

【０１１３】またΓ(k-1) は適応速度を決定するゲイン
行列のため、初期値など所定の値を用いれば良い。θハ
ット(k-1) についても、適応補正係数KSTR＝１となる組
み合わせに、ｂo をKLAF(k-1) で除算した値を用いても
良い。

【０１１４】上記を前提として、以下説明すると、先ず
Ｓ５００でフィードバック制御領域か否か判断し、肯定
されるときはＳ５０２に進んでフィードバック領域を判
別する。これは第１の実施の形態の図７フロー・チャー
トで述べたと同様の手順で判別する。そしてＳ５０４で
高応答フィードバック領域か否か判断し、そこで肯定さ
れるときはＳ５０６に進んでフラグＦＳＴＲＣのビット
が１にセットされているか否か判断する。このフラグＦ
ＳＴＲＣは適応補正係数KSTRが演算されたとき、そのビ
ットが１にセットされる（初期値０）。

【０１１５】今、例えば低応答フィードバック領域から
高応答フィードバック領域に復帰した直後とすると、Ｓ
５０６の判断は否定されてＳ５０８に進み、適応制御器
の内部変数を設定する。これは先に図６フロー・チャー
トのＳ１３４で述べたと同様の作業である。次いでＳ５
１０に進んで適応補正係数KSTRを第１の実施の形態で述
べたと同様の処理で演算し、次いでＳ５１２に進んでＰ
ＩＤ補正係数KLAFを第１の実施の形態で述べたと同様の
処理で演算する。

【０１１６】次いでＳ５１４に進んでカウンタＣの値を
インクリメントし、Ｓ５１６に進んで演算した適応補正
係数KSTRとＰＩＤ補正係数KLAFとがほぼ同一（完全に同
一の状態も含む）か否か判断し、否定されるときはＳ５
１８に進んでカウンタ値Ｃが所定値Ｃref を超えたか否
か判断する。Ｓ５１８でも否定されるときはＳ５２０に
進んでＰＩＤ補正係数KLAFをフィードバック補正係数KF
B とし、Ｓ５２２に進んでフィードバック補正係数KFB
をプラント入力ｕ(k) とし、Ｓ５２４に進んでフラグＦ
ＫＳＴＲのビットを０にリセットし、Ｓ５２６に進んで
フラグＦＳＴＲＣのビットを１にセットする。

【０１１７】従って、次のプログラム・ループ（制御周
期）のとき、Ｓ５０６での判断は肯定されてＳ５２８に
進み、そこで否定されてＳ５１０以降を再度進み、Ｓ５
１６ないしはＳ５１８で肯定されない限り、以上の処理
を繰り返す。換言すれば、その間はＳ５１０とＳ５１２
で適応補正係数KSTRとＰＩＤ補正係数KLAFとを平行して
演算する。

【０１１８】そして、何回目かのプログラム・ループに
おいてＳ５１６ないしＳ５１８で肯定されると、Ｓ５３
２に進んで適応補正係数KSTRをフィードバック補正係数
KFBとし、Ｓ５３４に進んでフィードバック補正係数KFB
を前述した理由からＩ項KLAFI に置き換え、Ｓ５３６
に進んでフラグＦＫＳＴＲのビットを１にセットし、Ｓ
５３８に進んでフラグＦＳＴＲＣのビットを１にセット
し、Ｓ５４０に進んで前記したカウンタＣの値を零にリ
セットする。

【０１１９】従って、次回のプログラム起動時にＳ５０
６の判断は肯定されてＳ５２８に進み、Ｓ５２８の判断
も肯定されてＳ５３０に進んで適応補正係数KSTRを第１
の実施の形態と同様の手順で演算する。

【０１２０】他方、Ｓ５０４で高応答フィードバック領
域ではないと判断されるときはＳ５４２に進んでＰＩＤ
補正係数KLAFを第１の実施の形態と同様の手順で演算
し、Ｓ５４４に進んでＰＩＤ補正係数KLAFをフィードバ
ック補正係数KFB とし、Ｓ５４６に進んでフィードバッ
ク補正係数KFB をプラント入力ｕ(k) とし、Ｓ５４８に
進んでフラグＦＫＳＴＲのビットを０にリセットし、Ｓ
５５０に進んでフラグＦＳＴＲＣのビットを０にセット
する。

【０１２１】従って、オープンループ制御からフィード
バック制御に復帰したときは先ず低応答フィードバック
領域とされると共に、その低応答フィードバック領域か
ら高応答フィードバック領域に復帰するときのみ、適応
補正係数KSTRとＰＩＤ補正係数KLAFの演算を一時的に平
行して行い、両者の値がほとんど同一になるか所定制御
周期（Ｃref ）が経過すると、適応補正係数KSTRのみ演
算するようにした。

【０１２２】尚、Ｓ５００でフィードバック制御領域で
はないと判断されるときはＳ５５２に進んでフィードバ
ック補正係数KFB の値を１．０とし、Ｓ５５４に進んで
Ｉ項KLAFI の値を１．０とし、Ｓ５５６に進んでフラグ
ＦＫＳＴＲのビットを０にリセットし、Ｓ５５８に進ん
でフラグＦＳＴＲＣのビットを同様に０にリセットす
る。

【０１２３】第２の実施の形態は、低応答フィードバッ
ク領域から高応答フィードバック領域に復帰するときの
み、適応補正係数KSTRとＰＩＤ補正係数KLAFを一時的に
平行して演算し、両者の値がほとんど同一になるか所定
制御周期が経過すると、適応補正係数KSTRのみ演算する
ようにしたので、円滑に切り換えることができると共
に、演算負荷を軽減することができる。

【０１２４】尚、上記においてＰＩＤ補正係数KLAFから
適応補正係数KSTRに切り換える指令が発せられてから、
上記のζ(k-d) ，Γ(k-1) ，θハット(k-1) を用いて所
定制御回数だけ適応補正係数KSTRを単に演算するように
しても良い。即ち、所定制御回数だけＰＩＤ補正係数KL
AFで噴射量補正し続けた後、適応補正係数KSTRに完全に
切り換えるようにしても良い。

【０１２５】また上記の所定制御回数後ではなく、KLAF
(k) −所定値α≦KSTR(k) ≦KLAF(k) ＋所定値βとな
る、即ち、KSTR(k) ≒KLAF(k) となった後に、噴射量補
正に用いるフィードバック補正係数をKLAF(k) からKSTR
(k) に切り換えるようにしても良い。

【０１２６】またＳ５１６ないしはＳ５１８のいずれか
で肯定されたとき噴射量補正に用いるフィードバック補
正係数をKLAF(k) からKSTR(k) に切り換えるようにした
が、Ｓ５１６ないしはＳ５１８の一方を省略しても良
い。

【０１２７】図９および図１０は、この発明に係る装置
の第３の実施の形態を示すブロック図およびフィードバ
ック補正係数KFB の更に別の演算例を示すサブルーチン
・フロー・チャートである。

【０１２８】第３の実施の形態の場合、図９に示す如
く、ＰＩＤコントローラを除去し、第１の実施の形態の
ＳＴＲコントローラに加えて第２のＳＴＲコントローラ
を設けた（ここで第１の実施の形態のＳＴＲコントロー
ラに相当するものを「ＳＴＲコントローラ１」、第２の
ＳＴＲコントローラを「ＳＴＲコントローラ２」と称す
る）。

【０１２９】そして、ＳＴＲコントローラ１の決定する
フィードバック補正係数（第１の適応補正係数KSTRと言
う）と、ＳＴＲコントローラ２の決定するフィードバッ
ク補正係数（第２の適応補正係数KSTRL と言う）につい
て、その応答性の大小をＫＳＴＲ＞ＫＳＴＲＬとした。即ち、ＳＴＲコントローラ２の決定する第２の
適応補正係数KSTRL の方が相対的にゲインが小さく、従
って制御の応答性が低いようにした。

【０１３０】ここで、ＳＴＲコントローラ１，２のゲイ
ンの高低（即ち、制御の応答性の相違）は、使用アルゴ
リズムを可変ゲインアルゴリズムと固定ゲインアルゴリ
ズムと相違させることで行う。即ち、高ゲイン側は可変
ゲインアルゴリズムとして収束性を高めると共に、低ゲ
イン側を固定ゲインアルゴリズムとして前出のゲイン行
列のΓを低ゲインに設定し、安定性を高めるようにす
る。また、より簡単に、両方とも固定ゲインアルゴリズ
ムとしてゲイン行列を相違させても良い。その場合はＳ
ＴＲコントローラ１のゲイン行列Γ＞ＳＴＲコントロー
ラ２のゲイン行列Γとすれば良い。

【０１３１】図１０は第３の実施の形態の動作を示すフ
ロー・チャートである。尚、図１０は第１の実施の形態
の図６に類似し、同一のステップであれば、特に断らな
い限り、図６と同様の処理が行われる。

【０１３２】以下説明すると、Ｓ６００においてフィー
ドバック制御領域か否か判断し、肯定されるときはＳ６
０４，Ｓ６０６と進んで第２の適応補正係数KSTRL と第
１の適応補正係数KSTRを従前の実施の形態で説明したと
同様の手順で演算し、Ｓ６０８に進んでフィードバック
領域判別を行い、Ｓ６１０に進んで高応答フィードバッ
ク領域か否か判断し、肯定されるときはＳ６１２に進ん
で第１の適応補正係数KSTRをフィードバック補正係数KF
B とし、Ｓ６１４に進んでフラグＦＫＳＴＲのビットを
１にセットする。

【０１３３】またＳ６１０で高応答フィードバック領域
にないと判断されるときはＳ６１６に進んで第２の適応
補正係数KSTRL をフィードバック補正係数KFB とし、Ｓ
６１８に進んでフラグＦＫＳＴＲのビットを０にリセッ
トする。

【０１３４】他方、Ｓ６００でフィードバック制御域に
ないと判断されるときはＳ６２０に進んで第１の実施の
形態の図６フロー・チャートの場合と同様に所定時間が
経過したか否か判断し、否定されるときはＳ６２２に進
んで第１の実施の形態の図６フロー・チャートの場合と
同様に内部変数の前回値をホールドする。尚、このとき
内部変数は第１の適応補正係数KSTRと第２の適応補正係
数KSTRL との両方について行う。

【０１３５】次いでＳ６２４に進んでフィードバック補
正係数KFB の値を１．０とし、Ｓ６２６に進んでフラグ
ＦＫＳＴＲのビットを０にリセットする。またＳ６２０
で肯定されるときはＳ６２８に進んで内部変数を所定値
（初期値）に設定する。尚、ここで内部変数のうち、プ
ラント入力ｕ(k-i) 、適応パラメータθハット(k-1)お
よびゲイン行列Γ(k-1) の所定値は、第１、第２の適応
補正係数KSTR, KSTRLで異なるものとする（但し、ゲイ
ン行列Γ(k-1) を除くと同一値でも良い）。

【０１３６】第３の実施の形態は上記の如く、同様な適
応制御則でありながら応答性において異なる２種の制御
則を用いてフィードバック補正係数を平行的に算出し、
運転状態に応じてそのいずれかを選択するようにしたの
で、第１の実施の形態と同様の効果を得ることができ
る。また、この場合においても、それぞれのＳＴＲコン
トローラによるKSTR, KSTRL の値を用いることにより、
KSTR, KSTRL は常に相関のとれた値となり、切り換えに
よる段差を減少することができる。

【０１３７】尚、第３の実施の形態ではＳＴＲコントロ
ーラを２個用意する構成としたが、ＳＴＲコントローラ
を１個のみ使用し、固定ゲインアルゴリズムを使用し、
ゲインの高低をΓの設定値を変えることで行っても良
い。

【０１３８】また第１および第２の実施の形態において
ＰＩＤ制御の例を示したが、各ゲインKP, KI, KDを適宜
設定することで、ＰＩ制御とすることも、Ｉ項のみによ
る制御とすることも自由である。即ち、ここで言うＰＩ
Ｄ制御は、その一部のゲイン項を有すれば成立する。

【０１３９】また第１ないし第３の実施の形態では目標
値を空燃比としたが、燃料噴射量そのものを目標値とし
ても良い。

【０１４０】また第１ないし第３の実施の形態において
フィードバック補正係数KSTRないしKLAFを乗算係数
（項）として求めたが、加算項であっても良い。

【０１４１】また第１ないし第３の実施の形態でスロッ
トル弁をパルスモータで作動したが、アクセルペダルと
機械的にリンクさせ、アクセルペダルの踏み込みに応じ
て作動させても良い。

【０１４２】また第１ないし第３の実施の形態において
適応制御器としてＳＴＲを例にとって説明したが、ＭＲ
ＡＣＳ（モデル規範型適応制御）を用いても良い。

【０１４３】

【発明の効果】請求項１項にあっては、切り換えによる
段差を減少させながら切り換えることが可能となり、特
に低応答の制御則を用いて算出したフィードバック補正
係数から高応答の制御則を用いて算出したフィードバッ
ク補正係数への切り換えにあっても制御の安定性を確保
しつつ、燃料噴射ないし空燃比の制御性を向上させるこ
とができる。また、適応制御則からなる漸化式形式の制
御則を用いるように構成したので、制御対象が状態によ
って変化する場合でも収束速度を自動的に調整すること
となり、制御量が目標値へ一層速やかに収束して収束性
が向上すると共に、操作量に外乱が加わって制御量が目
標値とずれた場合も、適応制御則が制御対象の変化とし
て動作することにより、制御量が目標値に一致するよう
にフィードバック補正係数が決定されるので、外乱に対
するロバスト性も一層向上する。

【０１４４】請求項２項にあっては、切り換えによる段
差を減少させながら、任意のタイミングで切り換えるこ
とが可能となり、特に低応答の制御則を用いて算出した
フィードバック補正係数から高応答の制御則を用いて算
出したフィードバック補正係数への切り換えにあっても
一段と制御の安定性を確保しつつ、燃料噴射ないし空燃
比の制御性を向上させることができる。

【０１４５】請求項３項にあっては、前記した作用、効
果に加えて、演算量を可能な限り低減することができ、
演算時間が不足する高回転時などでも所期の制御性を達
成することができる。

【０１４６】請求項４項にあっては、特に低応答の制御
則を用いて算出したフィードバック補正係数から高応答
の制御則を用いて算出したフィードバック補正係数への
切り換えにあっても制御の安定性を確保しつつ、燃料噴
射ないし空燃比の制御性を向上させることができると共
に、演算量を可能な限り低減することができ、演算時間
が不足する高回転時などでも所期の制御性を達成するこ
とができる。

【０１４７】請求項５項にあっては、前記第１の制御則
により算出したフィードバック補正係数を用いて供給燃
料量を補正すると制御の安定性が低下するような場合で
も、制御の安定性を確保しつつ燃料噴射ないし空燃比の
制御性を向上することができる。

【０１４８】請求項６項にあっては、制御対象が状態に
よって変化する場合でも収束速度を自動的に調整するこ
ととなり、制御量が目標値へ速やかに収束して収束性が
向上すると共に、操作量に外乱が加わって制御量が目標
値とずれた場合も、漸化式形式の制御則が制御対象の変
化として動作することにより、制御量が目標値に一致す
るようにフィードバック補正係数が決定されるので、外
乱に対するロバスト性も向上する。

【０１４９】請求項７項にあっては、前記第１のフィー
ドバック補正係数と前記第２のフィードバック補正係数
とが常に相関のとれた値となり、切り換えによる段差を
減少させながら、任意のタイミングで切り換えることが
可能となり、特に低応答の制御則を用いて算出したフィ
ードバック補正係数から高応答の制御則を用いて算出し
たフィードバック補正係数への切り換えにあっても一段
と制御の安定性を確保しつつ、燃料噴射ないし空燃比の
制御性を向上させることができる。

【０１５０】請求項８項などにあっても、切り換えによ
る段差を減少させながら切り換えることが可能となり、
特にＰＩＤ制御則などの低応答の制御則を用いて算出し
たフィードバック補正係数から高応答の制御則を用いて
算出したフィードバック補正係数への切り換えにあって
も、制御の安定性を確保しつつ、燃料噴射ないし空燃比
の制御性を向上させることができる。これは、第１の制
御則が第２の制御則に比して高応答の漸化式形式の制御
則であれば足りる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明に係る内燃機関の燃料噴射制御装置を
全体的に示す概略図である。

【図２】図１の内燃機関に設けられた可変バルブタイミ
ング機構のバルブタイミング特性を示す特性図である。

【図３】図１の装置の制御ユニットの構成を詳細に示す
ブロック図である。

【図４】図１の装置の動作を示すフロー・チャートであ
る。

【図５】図１の装置の動作を機能的に示すブロック図で
ある。

【図６】図３フロー・チャートのフィードバック補正係
数KFB の演算作業を示すサブルーチン・フロー・チャー
トである。

【図７】図６フロー・チャートのフィードバック領域の
判別作業を示すサブルーチン・フロー・チャートであ
る。

【図８】この発明の第２の実施の形態を示す、図６と同
様のフィードバック補正係数KFB の演算作業を示すサブ
ルーチン・フロー・チャートである。

【図９】この発明の第３の実施の形態を示す、図５と同
様のブロック図である。

【図１０】第３の実施の形態の動作を示す、図６と同様
のフィードバック補正係数KFB の演算作業を示すサブル
ーチン・フロー・チャートである。

【図１１】フューエルカットから燃料供給を再開したと
きの空燃比の検出遅れを示すタイミング・チャートであ
る。

【符号の説明】

１０内燃機関２２インジェクタ３４制御ユニット５４広域空燃比センサ（ＬＡＦセンサ）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者西村要一埼玉県和光市中央１丁目４番１号株式会社本田技術研究所内 (56)参考文献特開平５−52140（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F02D 41/14 310 G05B 11/36 F02D 45/00

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】ａ．内燃機関の排気する排気空燃比を含む
運転状態を検出する運転状態検出手段と、ｂ．前記内燃機関の供給燃料量を決定する供給燃料量決
定手段と、ｃ．前記供給燃料量を操作量として前記検出された排気
空燃比および前記供給燃料量の少なくともいずれかが目
標値に一致するように、適応制御則からなる第１の漸化
式形式の制御則を用いて第１のフィードバック補正係数
を算出する第１の算出手段と、ｄ．前記供給燃料量を操作量として前記検出された排気
空燃比および前記供給燃料量の少なくともいずれかが目
標値に一致するように、応答性において前記第１の制御
則より劣る第２の制御則を用いて第２のフィードバック
補正係数を算出する第２の算出手段と、およびｅ．検出された運転状態に応じて前記第１の算出手段と
前記第２の算出手段の出力のいずれかを選択し、それに
基づいて前記供給燃料量を補正する供給燃料量補正手段
と、を備えたことを特徴とする内燃機関の燃料噴射制御装
置。
【請求項２】前記第１、第２の算出手段は、前記第
１、第２のフィードバック補正係数を平行して算出する
ことを特徴とする請求項１項記載の内燃機関の燃料噴射
制御装置。
【請求項３】前記第１、第２の算出手段は、前記第
１、第２のフィードバック補正係数を少なくとも所定の
運転状態で平行して算出することを特徴とする請求項１
項記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
【請求項４】前記所定の運転状態が、前記第２のフィ
ードバック補正係数を選択して前記供給燃料量を補正す
る運転状態から前記第１のフィードバック補正係数を選
択して前記供給燃料量を補正する運転状態への移行時で
あることを特徴とする請求項３項記載の内燃機関の燃料
噴射制御装置。
【請求項５】前記第２の制御則は、比例項、積分項、
微分項のいずれか１つを少なくとも含むＰＩＤ制御則で
あることを特徴とする請求項１項ないし４項のいずれか
に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
【請求項６】前記第２の制御則は、前記第１の制御則
と同様の漸化式形式の制御則であることを特徴とする請
求項１項ないし４項のいずれかに記載の内燃機関の燃料
噴射制御装置。
【請求項７】前記第１の算出手段および前記第２の算
出手段の少なくともいずれかは、前記供給燃料量の補正
に用いた前記第１のフィードバック補正係数または前記
第２のフィードバック補正係数の過去値を演算に用いる
ことを特徴とする請求項１項ないし６項のいずれかに記
載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
【請求項８】ａ．内燃機関の排気する排気空燃比を含む
運転状態を検出する運転状態検出手段と、ｂ．前記内燃機関の供給燃料量を決定する供給燃料量決
定手段と、ｃ．前記供給燃料量を操作量として前記検出された排気
空燃比および前記供給燃料量の少なくともいずれかが目
標値に一致するように第１の漸化式形式の制御則を用い
て第１のフィードバック補正係数を算出する第１の算出
手段と、ｄ．前記供給燃料量を操作量として前記検出された排気
空燃比および前記供給燃料量の少なくともいずれかが目
標値に一致するように、応答性において前記第１の制御
則より劣る第２の制御則を用いて第２のフィードバック
補正係数を算出する第２の算出手段と、およびｅ．検出された運転状態に応じて前記第１の算出手段と
前記第２の算出手段の出力のいずれかを選択し、それに
基づいて前記供給燃料量を補正する供給燃料量補正手段
と、を備えると共に、前記第１、第２の算出手段は、前記第
１、第２のフィードバック補正係数を少なくとも所定の
運転状態で平行して算出することを特徴とする内燃機関
の燃料噴射制御装置。
【請求項９】前記所定の運転状態が、前記第２のフィ
ードバック補正係数を選択して前記供給燃料量を補正す
る運転状態から前記第１のフィードバック補正係数を選
択して前記供給燃料量を補正する運転状態への移行時で
あることを特徴とする請求項８項記載の内燃機関の燃料
噴射制御装置。
【請求項１０】前記第２の制御則は、比例項、積分
項、微分項のいずれか１つを少なくとも含むＰＩＤ制御
則であることを特徴とする請求項８項または９項記載の
内燃機関の燃料噴射制御装置。
【請求項１１】前記第２の制御則は、前記第１の制御
則と同様の漸化式形式の制御則であることを特徴とする
請求項８項または９項記載の内燃機関の燃料噴射制御装
置。
【請求項１２】前記第１の算出手段および前記第２の
算出手段の少なくともいずれかは、前記供給燃料量の補
正に用いた前記第１のフィードバック補正係数または前
記第２のフィードバック補正係数の過去値を演算に用い
ることを特徴とする請求項８項ないし１１項のいずれか
に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。