JP3316955B2 - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

内燃機関の制御装置

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、制御対象とする内燃
機関を動的なモデルとして近似してその挙動を目標値に
近づけるべく多変数制御する内燃機関の制御装置に関
し、特に、その動的なモデルとして近似する内燃機関の
負荷変動等に起因するモデル化誤差が制御結果に及ぼす
影響を好適に抑制する制御装置構造の具現に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、この種の制御装置としては例え
ば、特開昭６４−８３３６号公報に記載の装置、特開平
４−５４５２号公報に記載の装置、或いは特開平４−２
７９７４９号公報に記載の装置、等々が知られている。
これらの制御装置は何れも、内燃機関の内部状態を考慮
して同機関を動的なシステムとして捕え、その内部状態
を規定する状態変数によって機関の動的挙動を推定しつ
つ、機関の入力変数を決定する、いわゆる現代制御理論
に基づく状態変数制御の手法を用いて、内燃機関のアイ
ドル時における回転速度、すなわちアイドル回転数を制
御するようにしている。
【０００３】また通常、こうした現代制御理論に基づく
状態変数制御にあっては、その制御対象とする内燃機関
の内部状態を推定する手段として、内燃機関の操作量
（制御入力情報）及び内燃機関の制御量（制御出力情
報）から同機関のその都度の状態変数量を推定するオブ
ザーバと称される状態観測器が用いられていたが、これ
ら公報に記載の装置にあっては、内燃機関の回転数、及
びアイドル空気の操作量といった特定の制御量及び操作
量を、同内燃機関の動的なモデルの内部状態を代表する
状態変数量として出力するようにし、これによって、こ
うしたオブザーバの構築を不要とし、ひいては制御対象
のモデル化に際しての複雑化を緩和するようにしてい
る。こうして出力される状態変数量は、例えば上記制御
量として検出されるアイドル回転数の目標値からの偏差
の累積値によって積分補正され、更に、予め求められた
当該モデルの最適フィードバックゲインに基づきその状
態フィードバック系を高速に収束させ得る操作量とし
て、例えば上記アイドル空気を操作するアクチュエータ
に与えられるようになる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】このように、上記従来
の制御装置にあっては、特定の制御量及び操作量を内燃
機関の動的なモデルの内部状態を代表する状態変数量と
して出力する手段を設けたことで、上記オブザーバの構
築を不要とする比較的簡単な制御装置構造でありなが
ら、該状態変数量に関しては、確かに誤差のない精密且
つ迅速な制御が可能となっている。
【０００５】またそもそも、上記状態変数量自体、制御
対象とする内燃機関の内部変動に追従した値として出力
されるものであり、このことがまた、こうした現代制御
理論に基づいてなされる状態変数制御がモデル化誤差に
強い制御手法といわれる所以にもなっている。
【０００６】しかし、上記最適フィードバックゲインと
なると、これは通常、その動的なモデルとして近似した
内燃機関に固有の係数として予め決定されるものである
ことから、モデル化誤差が生じた場合にはその影響を直
接受けることとなる。このため、制御対象とする内燃機
関に大きな変動があると、このフィードバックゲイン自
体の信憑性が疑わしいものとなり、当該制御装置として
必ずしも好ましい状態フィードバックが維持されるとも
限らなくなる。
【０００７】この発明は、こうした実情に鑑みてなされ
たものであり、動的なモデルとして近似する内燃機関に
負荷変動等に起因するモデル化誤差が生じても、それが
制御結果に及ぼす影響を好適に抑制することのできる内
燃機関の制御装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】こうした目的を達成する
ため、この発明では、図１１にクレーム対応図を示すよ
うに、内燃機関の運転状態を操作するアクチュエータＭ
１と、内燃機関の運転状態における制御量を検出する運
転状態検出手段Ｍ２と、前記アクチュエータＭ１の現在
及び過去の操作量、並びに前記運転状態検出手段Ｍ２に
よる現在及び過去の制御量検出値を、内燃機関の動的な
モデルの内部状態を代表する状態変数量として出力する
状態変数量出力手段Ｍ３と、前記アクチュエータＭ１の
過去の操作量、並びに前記運転状態検出手段Ｍ２による
現在及び過去の制御量検出値に基づいて、内燃機関の動
的なモデルとしてのモデル定数をリアルタイムにて算出
するモデル定数算出手段Ｍ５と、この算出されるモデル
定数に基づいてフィードバックゲインを算出するフィー
ドバックゲイン算出手段Ｍ６と、この算出されるフィー
ドバックゲイン、及び前記状態変数量出力手段Ｍ３から
出力される状態変数量に基づいて前記アクチュエータの
操作量を算出する操作量算出手段Ｍ７と、をそれぞれ具
え、前記フィードバックゲイン算出手段は、前記算出さ
れるモデル定数の変動量を監視する監視手段を有し、該
監視手段によって所定量以上のモデル定数変動が確認さ
れるときにのみ前記フィードバックゲインを再計算す
る。
【０００９】
【作用】例えばこの制御装置が内燃機関のアイドル回転
数を制御する装置である場合には、上記アクチュエータ
Ｍ１によって操作される操作量としてアイドル空気量が
あり、また上記運転状態検出手段Ｍ２によって検出され
る制御量としてアイドル回転数がある。したがってこの
場合、上記状態変数量出力手段Ｍ３は、アイドル空気量
についての現在及び過去の操作量、並びにアイドル回転
数についての現在及び過去の回転数検出値を、内燃機関
の動的なモデルの内部状態を代表する状態変数量として
出力するものとなる。
【００１０】同様に、この制御装置が内燃機関の空燃比
を制御する装置である場合には、上記アクチュエータＭ
１によって操作される操作量として燃料の供給量があ
り、また上記運転状態検出手段Ｍ２によって検出される
制御量として空燃比がある。したがってこの場合、上記
状態変数量出力手段Ｍ３は、燃料供給量についての現在
及び過去の操作量、並びに空燃比についての現在及び過
去の空燃比検出値を、内燃機関の動的なモデルの内部状
態を代表する状態変数量として出力するものとなる。
【００１１】また上述のように、モデル定数算出手段Ｍ
５は、アクチュエータＭ１の過去の操作量、並びに運転
状態検出手段Ｍ２による現在及び過去の制御量検出値に
基づいて、内燃機関の動的なモデルとしてのモデル定数
をリアルタイムにて算出するものであり、フィードバッ
クゲイン算出手段Ｍ６は、こうしてリアルタイムにて算
出されるモデル定数に基づきフィードバックゲインを算
出するものである。すなわちこの制御装置では、制御対
象のモデル化がリアルタイムにて実行されることとな
り、たとえ制御対象とする内燃機関に変動が生じたとし
ても、それによるモデル化誤差といったものは自ずと避
けられるようになる。また、上記算出されるフィードバ
ックゲインも、自ずとこの誤差なくモデル化された内燃
機関のその都度の状態に即した値となる。
【００１２】このため上記操作量算出手段Ｍ７におい
て、誤差なくモデル化された内燃機関のその都度の状態
に即したフィードバックゲインを用いて、当該モデルに
ついての状態フィードバック系を高速に収束させること
のできるアクチュエータＭ１の操作量を算出するように
すれば、該動的なモデルとして近似する内燃機関に如何
なる変動が生じようとも、それが制御結果に及ぼす影響
は自ずと抑制され、例えば上記アイドル時の回転数制御
や空燃比の制御について、同内燃機関のその都度の状態
に即した常に安定した状態変数制御が維持されるように
なる。
【００１３】なお、フィードバックゲイン算出手段Ｍ６
による上記フィードバックゲインの算出については、こ
れを上記制御対象のモデル化に併せてリアルタイムにて
実行するようにしても勿論よいが、制御装置全体として
の演算効率に鑑みれば、該フィードバックゲイン算出手
段Ｍ６を更に、上記モデル定数算出手段Ｍ５によって算
出されるモデル定数の変動量を監視し、所定量以上のモ
デル定数変動が確認されるときにのみこのフィードバッ
クゲインの再計算を実行し、それ以外のときには同フィ
ードバックゲインについてのそれまでの算出値を維持す
る構成とするのがより望ましい。
【００１４】
【実施例】図１に、この発明にかかる制御装置の一実施
例として、車両に搭載される内燃機関（エンジン）及び
その電子制御装置の概略構成を示す。
【００１５】まず、図１を参照して、この実施例におい
て制御対象とするエンジン及びその電子制御装置の構成
を説明する。エンジン１０としては、同図１に示される
ような、４気筒４サイクルの火花点式のものを想定して
いる。その吸入空気は、上流より、エアクリーナ２１、
エアフローメータ２２、吸気管２３、サージタンク２
４、吸気分岐管２５を介して各気筒に吸入される。一
方、燃料は、図示しない燃料タンクより圧送されて吸気
分岐管２５に設けられた燃料噴射弁２６ａ、２６ｂ、２
６ｃ、及び２６ｄから噴射供給されるよう構成されてい
る。
【００１６】また、エンジン１０には、点火回路２７か
ら供給される高電圧の電気信号を各気筒の点火プラグ２
８ａ、２８ｂ、２８ｃ、及び２８ｄに分配するディスト
レビュータ２９、このディストリビュータ２９内に設け
られてエンジン１０の回転数Ｎｅを検出する回転数セン
サ３０、スロットルバルブ３１の開度を検出するスロッ
トルセンサ３２、エンジン１０の冷却水温を検出する水
温センサ３３、同じくその吸気温度を検出する吸気温セ
ンサ３４、そして排気管内の三元触媒の上流における排
気ガス中の現実の未燃焼酸素濃度を検出し、これを空燃
比検出信号λとして出力する空燃比センサ３５がそれぞ
れ配設されている。因みに、上記空燃比センサ３５から
出力される空燃比検出信号λはかかる場合、エンジン１
０に供給される混合気の現実の空燃比に対してリニアな
値をとる。また、上記回転数センサ３０は、エンジン１
０のクランク軸と同期して回転するリングギヤに対向し
て設けられるもので、エンジン１０の２回転（７２０℃
Ａ）毎に２４発のパルス信号を出力するものとする。ま
た、上記スロットルセンサ３２は、スロットルバルブ３
１の開度に応じたアナログ信号と共に、スロットルバル
ブ３１がほぼ全閉であることを検出するアイドルスイッ
チからのオン−オフ信号も併せ出力するものとする。
【００１７】他方、エンジン１０の吸気系には、スロッ
トルバルブ３１を迂回し、エンジン１０のアイドル時に
おける吸入空気量を制御するバイパス通路４０が設けら
れている。バイパス通路４０は、空気導管４２、４３と
空気制御弁（以下、ＩＳＣバルブと呼ぶ）４４とから構
成されている。このＩＳＣバルブ４４は、基本的には比
例電磁式（リニアソレノイド）制御弁であり、ハウジン
グ４５の中に移動可能に設定したプランジャ４６の位置
によって、上記空気導管４２と４３との間の空気通路面
積を可変制御する。また同ＩＳＣバルブ４４は通常、プ
ランジャ４６が圧縮コイルばね４７によって上記空気通
路面積が零となる状態に設定されているが、励磁コイル
４８に励磁電流を流すことによって、プランジャ４６が
駆動されて空気通路を開くように構成されている。すな
わち、励磁コイル４８に対する励磁電流を連続的に変化
させることによってバイパス空気流量が制御されるよう
になる。この場合、励磁コイル４８に対する励磁電流
は、励磁コイル４８に印加するパルス幅のデューティ比
を制御するいわゆるパルス幅変調（ＰＷＭ）によって制
御される。
【００１８】また、このＩＳＣバルブ４４は、上記燃料
噴射弁２６ａ乃至２６ｄや点火回路２７と同様、電子制
御装置２０によって駆動制御されるもので、上述した比
例電磁式の弁の他に、ダイヤフラム制御式の弁、或いは
ステップモータ制御による弁なども適宜用いられる。
【００１９】電子制御装置２０は、周知のセントラル・
プロセッシング・ユニット（ＣＰＵ）５１、リード・オ
ンリー・メモリ（ＲＯＭ）５２、ランダム・アクセス・
メモリ（ＲＡＭ）５３、バックアップＲＡＭ５４等を中
心とした算術論理演算回路として構成される。該算術論
理演算回路は、上記各センサからの入力を行なう入力ポ
ート５６や各アクチュエータへ制御信号を出力する出力
ポート５８等とバスを介して相互に接続されている。そ
して該電子制御装置２０では、入力ポート５６を介し
て、上述した吸入空気量、吸気温度、スロットル開度、
冷却水温、回転数Ｎｅ、空燃比λ、等々のセンサ信号を
入力し、これらセンサ信号に基づいて燃料噴射量ＴＡ
Ｕ、点火時期、ＩＳＣバルブ開度Ｑ、等々を算出し、出
力ポート５８を介して燃料噴射弁２６ａ乃至２６ｄ、点
火回路２７、ＩＳＣバルブ４４の各々に制御信号を出力
する。
【００２０】さて、この実施例の制御装置では一例とし
て、アイドル空気量を操作量（制御入力）とし、回転数
（アイドル回転数）を制御量（制御出力）とする図２に
示されるようなモデルとして上記エンジン１０をモデル
化する。そして、同エンジン１０のアイドル回転数制御
を実行するものとして、以下にその制御態様の詳細を説
明する。
【００２１】なお、この図２において、電子制御装置２
０を構成する状態変数量出力部２０１は、アクチュエー
タとしての上記ＩＳＣバルブ４４による現在及び過去の
操作量、並びに運転状態検出手段としての上記回転数セ
ンサ３０による現在及び過去の制御量検出値をエンジン
１０の動的なモデルの内部状態を代表する状態変数量と
して出力する部分であり、同じく、回転数偏差累積部２
０２は、上記回転数センサ３０による制御量検出値Ｎｅ
（ｉ）とその目標値ＮＴ（ｉ）との偏差を累積する部分
である。同じく、モデル定数算出部２０３は、上記ＩＳ
Ｃバルブ４４の過去の操作量、並びに上記回転数センサ
３０による現在及び過去の回転数検出値に基づいて、エ
ンジン１０の動的なモデルとしてのモデル定数をリアル
タイムにて算出する部分であり、フィードバックゲイン
算出部２０４は、この算出されるモデル定数に基づいて
構築されるレギュレータに対し、所定の評価関数を用い
てその最適フィードバックゲインを算出する部分であ
る。また、アイドル空気量算出部２０５は、この算出さ
れる最適フィードバックゲイン、及び上記状態変数量出
力部２０１から出力される状態変数量、及び上記回転数
偏差累積部２０２による偏差累積値に基づいて、アクチ
ュエータとしての上記ＩＳＣバルブ４４の操作量ｕ
（ｉ）を算出する部分である。
【００２２】そして、同電子制御装置２０を構成するこ
れら各部は、ここでのアイドル回転数制御を実行すべ
く、予め次の手法で設計されている。 （１）制御対象のモデリング（同定） 一般の自己回帰移動平均モデルは次式の形式をとる。
【００２３】
【数１】
【００２４】この実施例の装置では、ｎ＝２、ｍ＝１と
して次数（２，１）の自己回帰移動平均モデルを用い、
これにむだ時間による遅れｐをｐ＝１とし、更に外乱ｄ
を考慮して、
【００２５】
【数２】
【００２６】としてエンジン１０のアイドル回転数を制
御するシステムのモデルを近似する。なおここで、ａ1
、ａ2 、及びｂ1 は、該近似したモデルのモデル定数
であり、ｕは、ＩＳＣバルブ４４の操作量を示す。この
操作量ｕは、この実施例では上記励磁コイル４８に印加
されるパルス信号のデューティ比に相当する。また、ｉ
は、最初のサンプリング開始からの制御回数を示す変数
である。 （２）モデル定数ａ，ｂのリアルタイム算出（適応同
定） 上記（２）式を既知信号と未知信号とに分離すると次式
となる。
【００２７】
【数３】
【００２８】ここでは、未知数であるａ1 、ａ2 、ｂ1
、及びｄを逐次最小２乗法によって求める。すなわ
ち、Θをパラメータベクトル、またＷを測定値ベクトル
として、
【００２９】
【数４】
【００３０】とおいたとき、
【００３１】
【数５】
【００３２】であれば、ｉ→∞の条件で
【００３３】
【数６】
【００３４】が保証されるようになる。このため、上記
（５）式のアルゴリズムを用いることで、未知数である
モデル定数ａ．ｂ（正確には、ａ1 、ａ2 、ｂ1 、及び
ｄ）が求まることとなる。そこでここでは、この（５）
式をリアルタイムにて実行し、その求まる値を便宜上、
ここで求めるモデル定数とする。ただしこの（５）式に
おいて、Γは、
【００３５】
【数７】
【００３６】であって、
【００３７】
【数８】
【００３８】を初期値とする４×４の対称行列である。 （３）状態変数量Ｘ表示の方法 上記（２）式を既知信号によって状態量表現すると次式
のようになる。
【００３９】
【数９】
【００４０】ここに、
【００４１】
【数１０】
【００４２】であり、
【００４３】
【数１１】
【００４４】を用いることができる。 （４）レギュレータの設計 一般の最適レギュレータは、出力を目標値に収束させる
働きは持っていない。そこでこの実施例では、目標回転
数と実回転数との誤差
【００４５】
【数１２】
【００４６】を導入した拡大系のレギュレータを形成す
る。そして、
【００４７】
【数１３】
【００４８】とすることを狙う。すなわち、 ・誤差ｅ（ｉ）＝ＮＴ（ｉ）−Ｎｅ（ｉ）を０に収束さ
せるようにシステムを設計する。ただし、
【００４９】
【数１４】
【００５０】のように、上記目標値は変化しないものと
仮定する。次に、こうした拡大系を形成するために、
【００５１】
【数１５】
【００５２】にｑを時間推移作用素として下記のように
作用させると、
【００５３】
【数１６】
【００５４】となる。よって、
【００５５】
【数１７】
【００５６】となる。したがって、該拡大系の状態方程
式として次の式が与えられるようになる。
【００５７】
【数１８】
【００５８】
【数１９】
【００５９】以下では、便宜上
【００６０】
【数２０】
【００６１】
【数２１】
【００６２】と定義する。 （５）最適レギュレータの設計 上記（１８）式及び（１９）式について状態フィードバ
ックを行うと次のようになる。
【００６３】
【数２２】
【００６４】よって、
【００６５】
【数２３】
【００６６】となる。ここで、ＤＩ（ｉ）は、
【００６７】
【数２４】
【００６８】であり、目標回転数と実際の回転数との偏
差の累積値である。そして次に、これら（２３）式〜
（２４）式から最適レギュレータを得るために、次の評
価関数
【００６９】
【数２５】
【００７０】を用い、この（２５）式のＪが最小となる
ように、最適フィードバックゲインを求める。ここに、
この（２５）式のＪを最小とするフィードバックゲイン
Ｋは、
【００７１】
【数２６】
【００７２】として求まることが知られている。ただ
し、この（２６）式中におけるＰは、次のリカッチ方程
式の解である。
【００７３】
【数２７】
【００７４】また、同（２６）式中のＰ33とは、
【００７５】
【数２８】
【００７６】における中央の要素Ｐ33を表す。そして以
下では、便宜上
【００７７】
【数２９】
【００７８】と定義する。また因みに、上記（２５）式
の評価関数、或いは上記（２６）式、（２７）式及び
（２９）式において、ｑ1 及びｒはそれぞれ重み係数で
あり、ｑ1 を大きくとることは、目標値を重視して、そ
れに近づけるべく比較的大きなアクチュエータ操作を行
うことを意味し、逆にｒを大きくとることは、該操作量
の動きを制限することを意味する。 （６）フィードバックゲインのリアルタイム計算 上記フィードバックゲインＫを求めるためにはまず、上
記Ｐの値を求める必要がある。そこで、
【００７９】
【数３０】
【００８０】とおく。このとき、ｊ→∞で、Ｐ（ｊ）が
唯一の値をとるようになる。これは、リカッチ方程式の
正定解として知られている。したがって、この（３０）
式に上記重み係数ｑ1 及びｒとともに、上記リアルタイ
ムにて算出されるモデル定数ａ1 、ａ2 、及びｂ1 を与
え、Ｐ（ｊ）が収束されるまで同（３０）式の計算を繰
り返し実行することで唯一のＰの値が求まるようにな
る。そして、このＰの値が求まれば、これを上記（２
６）式に代入することで、（２５）式の評価関数を最小
にする最適フィードバックゲインが求まることとなる。
【００８１】なお、上記（３０）式によるＰの算出に際
しては、前回の計算で収束されたＰの値があれば、これ
を
【００８２】
【数３１】
【００８３】として、次回の計算に流用するものとす
る。これによって、該（３０）式の演算効率は大幅に向
上されるようになる。また実用上、こうしたフィードバ
ックゲインの計算は、制御対象とするエンジンの動的な
モデルが変動したことを条件に実行することで十分であ
り、必ずしもこれをリアルタイムにて行う必要はない。
その意味で上記（３０）式では、制御回数を示す添え字
を（ｉ）から（ｊ）に代えている。
【００８４】以上、制御対象のモデリング（モデル定数
のリアルタイム同定）、状態変数量表示の方法、レギュ
レータの設計、最適レギュレータの設計（最適フィード
バックゲインの決定）について説明したが、この実施例
の制御装置では、これら要素のうち、制御対象のモデリ
ング（モデル定数のリアルタイム同定）、並びに最適レ
ギュレータの設計（最適フィードバックゲインの決定）
も含めて、先の図２に示した電子制御装置２０がこれを
実行する。
【００８５】図３〜図５は、この電子制御装置２０がエ
ンジン１０のアイドル回転数を制御する上で実際に行う
処理についてその処理手順を示したものであり、以下、
これら図３〜図５を併せ参照して、該実施例の制御装置
の動作を更に詳述する。
【００８６】図３は、この実施例の制御装置において、
電子制御装置２０が上記アイドル回転数を制御する上で
実行するＩＳＣバルブの操作ルーチンを示すフロチャー
トである。
【００８７】電子制御装置２０は、電源が投入されるこ
とによって図３に示されるルーチンを実行する。起動直
後にはまず、いわゆる初期化の処理を行う（ステップ１
００）。ここで、初期化の処理とは例えば、ＲＡＭ５３
の所定のエリアにおいて、サンプリング回数を示す変数
ｉを零にするとともに、アイドル空気量の操作量や、補
正量、モデル定数の推定量、前記対称行列Γ、等々をそ
れぞれ初期値にセットする処理をいう。また、この実施
例では、先の評価関数（（２５）式）における重み係数
ｑ1 についてはこれを初期値ｑ10に、また同重み係数ｒ
についてはこれを「１」に、それぞれ初期設定するもの
とする。
【００８８】続いて電子制御装置２０は、入力ポート５
６を介して、回転数センサ３０から出力される実際のア
イドル回転数Ｎｅ（ｉ）を読み込んだ後（ステップ１１
０）、上述したモデル定数のリアルタイムでの算出（適
応同定）を開始する（ステップ１２０）。このモデル定
数の算出ルーチンを図４に示す。
【００８９】すなわち、電子制御装置２０は、このモデ
ル定数の算出に際してまず、測定値ベクトルとパラメー
タベクトルとを先の（４）式の如く定め（ステップ１２
１、及びステップ１２２）、これに先の（７）式、並び
に（８）式に示した４×４の対称行列Γを導入して（ス
テップ１２３）、先の（５）式を実行する（ステップ１
２４）。そして、この結果得られたモデル定数ａ1 、ａ
2 、ｂ1 、及び外乱ｄを、図３に示すＩＳＣバルブの操
作ルーチンに返す。
【００９０】こうしてモデル定数を求めた電子制御装置
２０は次いで、図３のＩＳＣバルブ操作ルーチンにおい
て、それら求めた定数と前回の処理で求めた同定数との
差分を各々求め、それら差分値と任意定数α1 、α2 、
β1 、及びγとの比較を行う（ステップ１３０）。これ
は、制御対象とするエンジン１０に変動が来たしたか否
かを判断するための処理である。そして、これら任意定
数α1 、α2 、β1 、及びγとしては、上述した最適フ
ィードバックゲインとして、制御対象に変動が来たして
も、制御上、特に問題なく同一のフィードバックゲイン
を用いることのできる経験上の限界値が用いられる。こ
のため、該ステップ１３０での比較処理において、「Ｎ
Ｏ」と判断される場合には、上記適応同定した制御対象
に、最適フィードバックゲインを変えなければならない
ほどの変動は未だ来たしていないことになり、逆に「Ｙ
ＥＳ」と判断される場合には、同適応同定した制御対象
に、最適フィードバックゲインを変えなければならない
ほどの大きな変動が来たしていることになる。
【００９１】そこで、電子制御装置２０では、上記ステ
ップ１３０での比較処理において、「ＹＥＳ」と判断さ
れる場合にのみ、フィードバックゲインＫの再計算を実
行する（ステップ１４０）。フィードバックゲイン算出
ルーチンを図５に示す。
【００９２】このフィードバックゲインの算出に際し
て、電子制御装置２０はまず、制御回数ｊ並びに前記対
称行列Ｐの初期化を行った後（ステップ１４１）、先の
（２９）式、（２０）式、及び（２１）式による
「Ｑ」、「Ａ」、及び「Ｂ」の定義のもとに（ステップ
１４２）、前記（３０）式に基づいて値Ｐを求める処理
を実行する（ステップ１４３）。すなわちここでは、対
称行列Ｐを構成する５×５の全ての要素の差をとり（ス
テップ１４４）、その最も大きい差をｄｐとして抽出す
る（ステップ１４５）。そして、この最も大きい差ｄｐ
が所定値εｐよりも小さくなったとき、Ｐの値の収束が
完了して前記唯一のＰが求められたものとし（ステップ
１４６）、それまでは制御回数ｊをインクリメントしつ
つ（ステップ１４７）、これらステップ１４３〜ステッ
プ１４６の処理を繰り返す。前記唯一のＰが得られれ
ば、これを先の（２６）式に代入して最適フィードバッ
クゲインＫを求め（ステップ１４８）、次いで上記得ら
れたＰの値を次回の初期値とすべく処理を行った上で
（ステップ１４９）、この求めたフィードバックゲイン
Ｋ（Ｋ1，Ｋ2 ，Ｋ3 ，Ｋ4 ，Ｋ5 ）を図３に示すＩＳ
Ｃバルブ操作ルーチンに返す。
【００９３】図３のＩＳＣバルブ操作ルーチンにおい
て、電子制御装置２０はその後、この求めた、若しくは
その時点で設定されている最適フィードバックゲインＫ
（Ｋ1，Ｋ2 ，Ｋ3 ，Ｋ4 ，Ｋ5 ）を用いて前記（２
３）式を実行し、ＩＳＣバルブ４４の操作量を求める処
理を行う（ステップ１５０）。
【００９４】そして同電子制御装置２０は、こうして操
作量を求めると、この求めた操作量ｕ（ｉ）を用いてＩ
ＳＣバルブ４４を操作し（ステップ１６０）、更にこの
操作量ｕ（ｉ）を次回の処理に備え、ｕ（ｉ−１）とし
て、ＲＡＭ５３の所定エリアに記憶・更新する処理を行
う（ステップ１７０）。
【００９５】電子制御部２０は最後に、先の（２４）式
に基づき目標回転数ＮＴ（ｉ）と実アイドル回転数Ｎｅ
（ｉ）との偏差を求めてこれを累積し（ステップ１８
０）、上記制御回数の変数ｉの値を１だけインクリメン
トしてから（ステップ１９０）ステップ１２０へ戻っ
て、上述したステップ１２０〜ステップ１９０の処理を
繰り返し実行する。
【００９６】このように、この実施例の制御装置によれ
ば、エンジン１０のアイドル回転数を制御するのに、そ
の制御対象のモデル化をリアルタイムにて実行し、且つ
そのモデル定数を用いて最適フィードバックゲインを算
出するようにしたことから、この動的なモデルとして近
似するエンジン１０に如何なる変動が生じようとも、そ
れが制御結果に及ぼす影響は自ずと抑制されるようにな
る。そしてこのため、該アイドル時の回転数制御につい
て、エンジン１０のその都度の状態に即した常に安定し
た制御が維持されるようになる。
【００９７】なお、この実施例の制御装置では、図３
（特にステップ１３０）に示したように、制御対象の変
動の有無を判断し、その変動量が所定の量以上に達して
はじめてフィードバックゲインの再計算を行う構成とし
たことから、処理効率の面では確かに優れたものとはな
るが、必ずしもこのような構成に限定されるものではな
い。すなわち、上記ステップ１３０の処理を省略して、
該フィードバックゲインの計算についてもこれをリアル
タイムで実行する構成、等も適宜採用することができ
る。
【００９８】また、制御対象の変動の有無を判断してフ
ィードバックゲインを再計算するにしろ、他に例えば、 ・求められるモデル定数のうちの特定の１つ若しくは複
数の定数のみを制御対象の変動の有無を判断するための
監視対象とする構成 ・求められるモデル定数のうちの任意の複数若しくは全
ての定数について、それらの変動量が前記任意定数以上
となることの論理積条件に基づいて、制御対象に変動が
来たしたことを判断する構成 等々、種々の態様での実現が可能である。
【００９９】また、上記の実施例では、この発明にかか
る制御装置をエンジンのアイドル時の回転数を制御する
装置に適用した場合について示したが、該制御装置がこ
のようなアイドル回転数の制御装置に限定されるもので
ないことは勿論である。すなわち、この発明にかかる内
燃機関の制御装置によれば、これが例えばエンジンの空
燃比を制御する装置などに適用される場合であっても、
エンジンの変動が制御結果に及ぼす影響を良好に抑制し
て、その安定した制御を維持することができるようにな
る。
【０１００】次に、この発明にかかる制御装置の他の実
施例として、こうしたエンジンの空燃比を制御する装置
について、その具体例を示す。このエンジンの空燃比を
制御する装置では、燃料供給量を操作量（制御入力）と
し、その燃焼後の排気ガス中における空燃比を制御量
（制御出力）とする図６に示されるようなモデルとして
上記エンジン１０をモデル化する。そして、同エンジン
１０の上記空燃比制御を実行するものとして、以下にそ
の制御態様の詳細を説明する。なお、この実施例の装置
においても、図１に示したエンジン並びにその電子制御
装置の基本構成は変わらないものとする。
【０１０１】さて、この図６において、電子制御装置２
０を構成する状態変数量出力部２０１’は、アクチュエ
ータとしての前記燃料噴射弁２６（２６ａ〜２６ｄ）に
よる現在及び過去の操作量（燃料噴射量、ただしここで
は同制御装置のフィードバック効率を考慮して、その一
部の要素である空燃比補正係数ＦＡＦの現在及び過去の
値にて代用する）、並びに運転状態検出手段としての前
記空燃比センサ３５による現在及び過去の制御量検出値
をエンジン１０の動的なモデルの内部状態を代表する状
態変数量として出力する部分であり、空燃比偏差累積部
２０２’は、前記空燃比センサ３５による制御量検出値
λ（ｉ）とその目標値λＴ（ｉ）との偏差を累積する部
分である。同じく、モデル定数算出部２０３’は、前記
燃料噴射弁２６の過去の操作量（燃料噴射量、ただし同
様に、空燃比補正係数ＦＡＦの過去の値にて代用）、並
びに前記空燃比センサ３５による現在及び過去の空燃比
検出値に基づいて、エンジン１０の動的なモデルとして
のモデル定数をリアルタイムにて算出する部分であり、
フィードバックゲイン算出部２０４’は、この算出され
るモデル定数に基づいて構築されるレギュレータに対
し、所定の評価関数を用いてその最適フィードバックゲ
インを算出する部分である。また、空燃比補正係数算出
部２０５’は、この算出される最適フィードバックゲイ
ン、及び上記状態変数量出力部２０１’から出力される
状態変数量、及び上記空燃比偏差累積部２０２’による
偏差累積値に基づいて、アクチュエータとしての前記燃
料噴射弁２６の操作量、すなわちここでは、その一部の
要素としての上記空燃比補正係数ＦＡＦ（ｉ）を算出す
る部分である。
【０１０２】また、同電子制御装置２０において、基本
噴射量演算部２０６は、前記エアフローメータ２２によ
って検出される吸入空気の空気量Ｑａ（Ｌ−Ｊタイプの
場合）若しくは空気圧Ｐｍ（Ｄ−Ｊタイプの場合）と前
記回転数センサ３０を通じて検出されるエンジン１０の
回転数Ｎｅとに基づいて、前記燃料噴射弁２６による燃
料の基本噴射量Ｔｐを演算する部分であり、他補正量演
算部２０７は、前記スロットルセンサ３２や水温センサ
３３などによる検出値に基づいて、同燃料噴射弁２６に
よる燃料の噴射量に関してのその他全ての補正量ＦＡＬ
Ｌを演算する部分である。因みに、エアフローメータ２
２がＬ−Ｊタイプの場合、上記基本噴射量Ｔｐは、その
補正係数をＫとおいて、
【０１０３】
【数３２】
【０１０４】として求められ、また同エアフローメータ
２２がＤ−Ｊタイプの場合には、上記基本噴射量Ｔｐは
通常、上記回転数Ｎｅと空気圧Ｐｍとに各々対応する値
として予め実験等によりマップ化され、その時々の回転
数Ｎｅと空気圧Ｐｍとに該当する値が、その時点での基
本噴射量Ｔｐとして該マップから読み出される。また、
上記他補正量演算部２０７によって演算される補正量Ｆ
ＡＬＬに基づく補正としては、エンジン１０が搭載され
る車両の加速時やエンジン１０の低温時に、より多くの
燃料を同エンジン１０に対して噴射供給すべくなされる
補正がある。これら車両の加速やエンジン１０の温度は
それぞれ、前述したスロットルセンサ３２や水温センサ
３３などによって検出される。乗算器２０８は、これら
演算される基本噴射量Ｔｐ及びその他全ての補正量ＦＡ
ＬＬを、上記空燃比補正係数算出部２０５’によって算
出される空燃比補正係数ＦＡＦに乗算して、燃料噴射弁
２６のその都度の操作量、すなわち同燃料噴射弁２６に
よる燃料噴射量ＴＡＵを求める部分であり、ここに、ア
クチュエータである燃料噴射弁２６に対する操作量、す
なわち燃料噴射量ＴＡＵは、
【０１０５】
【数３３】
【０１０６】として、該電子制御装置２０を通じて与え
られることとなる。そして、同電子制御装置２０を構成
するこれら各部（主に、状態変数量出力部２０１’、空
燃比偏差累積部２０２’、モデル定数算出部２０３’、
フィードバックゲイン算出部２０４’、及び空燃比補正
係数算出部２０５’）は、ここでの空燃比制御を実行す
べく、予め次の手法で設計されている。 （１）制御対象のモデリング（同定） この実施例の装置では、先の（１）式に示した一般の自
己回帰移動平均モデルにおいて、次数を１とするととも
に、これにむだ時間による遅れｐをｐ＝３とし、更に外
乱ｃを考慮して、
【０１０７】
【数３４】
【０１０８】としてエンジン１０の空燃比を制御するシ
ステムのモデルを近似する。なおここで、ａ及びｂは、
該近似したモデルのモデル定数であり、ＦＡＦは、上述
した空燃比補正係数を示す。また、ｉは、最初のサンプ
リング開始からの制御回数を示す変数である。なお、こ
の実施例において制御対象となる空燃比λは、上記むだ
時間及び１次遅れを伴うとはいえ、空燃比補正係数ＦＡ
Ｆとの相関が強く、その制御量は、該空燃比補正係数Ｆ
ＡＦの動き（値）に確実に追従するようになることか
ら、上記モデル定数ｂについてはこれを、（ａ−１）と
して置き換えることが可能である。そしてここでは、以
下の計算をより簡単なものとするために、同モデル定数
ｂに代えて、積極的に（ａ−１）を採用する。すなわ
ち、上記（３４）式のモデル式についてもこれを、
【０１０９】
【数３５】
【０１１０】として扱うものとする。 （２）モデル定数ａ，ｂのリアルタイム算出（適応同
定） 上記（３５）式を既知信号と未知信号とに分離すると次
式となる。
【０１１１】
【数３６】
【０１１２】ここで、該（３６）式右辺の第２項を移項
し且つ、同式右辺の第１項についてもその内容をより簡
素にするために、それぞれ
【０１１３】
【数３７】
【０１１４】とおくと、上記（３６）式は、
【０１１５】
【数３８】
【０１１６】となる。そしてここでも、未知数であるａ
及びｃを逐次最小２乗法によって求める。すなわち、Θ
をパラメータベクトル、またＷを測定値ベクトルとし
て、
【０１１７】
【数３９】
【０１１８】とおいたとき、
【０１１９】
【数４０】
【０１２０】であれば、ｉ→∞の条件で
【０１２１】
【数４１】
【０１２２】が保証されるようになる。このため、上記
（４０）式のアルゴリズムを用いることで、未知数であ
るモデル定数ａ．ｃが求まることとなる。そこでここで
も、同（４０）式をリアルタイムにて実行し、その求ま
る値を便宜上、ここで求めるモデル定数とする。ただし
この（４０）式において、Γは、
【０１２３】
【数４２】
【０１２４】であって、
【０１２５】
【数４３】
【０１２６】を初期値とする２×２の対称行列である。 （３）状態変数量Ｘ表示の方法 上記（３５）式を既知信号によって状態量表現すると次
式のようになる。
【０１２７】
【数４４】
【０１２８】ここに、
【０１２９】
【数４５】
【０１３０】であり、
【０１３１】
【数４６】
【０１３２】を用いることができる。 （４）レギュレータの設計 前述したように、一般の最適レギュレータは、出力を目
標値に収束させる働きは持っていない。そこでこの実施
例でも、目標空燃比と実空燃比との誤差
【０１３３】
【数４７】
【０１３４】を導入した拡大系のレギュレータを形成す
る。そして、
【０１３５】
【数４８】
【０１３６】とすることを狙う。すなわち、 ・誤差ｅ（ｉ）＝λＴ（ｉ）−λ（ｉ）を０に収束させ
るようにシステムを設計する。ただし、
【０１３７】
【数４９】
【０１３８】のように、目標値λＴは変化しないものと
仮定する。次に、こうした拡大系を形成するために、
【０１３９】
【数５０】
【０１４０】にｑを時間推移作用素として下記のように
作用させると、
【０１４１】
【数５１】
【０１４２】となる。よって、
【０１４３】
【数５２】
【０１４４】となる。したがって、該拡大系の状態方程
式として次の式が与えられるようになる。
【０１４５】
【数５３】
【０１４６】
【数５４】
【０１４７】以下でも、便宜上
【０１４８】
【数５５】
【０１４９】
【数５６】
【０１５０】と定義する。 （５）最適レギュレータの設計 上記（５３）式及び（５４）式について状態フィードバ
ックを行うと次のよう
【０１５１】になる。
【０１５２】
【数５７】
【０１５３】よって、
【０１５４】
【数５８】
【０１５５】となる。ここで、ＺＩ（ｉ）は、
【０１５６】
【数５９】
【０１５７】であり、目標空燃比と実際の空燃比との偏
差の累積値である。そして次に、これら（５８）式〜
（５９）式から最適レギュレータを得るため
【０１５８】に、次の評価関数
【０１５９】
【数６０】
【０１６０】を用い、この（６０）式のＪが最小となる
ように、最適フィードバックゲインを求める。ここに、
この（６０）式のＪを最小とするフィードバックゲイン
Ｋは、
【０１６１】
【数６１】
【０１６２】として求まることが知られている。ただ
し、この（６１）式中におけるＰは、次のリカッチ方程
式の解である。
【０１６３】
【数６２】
【０１６４】また、同（６１）式中のＰ22とは、
【０１６５】
【数６３】
【０１６６】において上記（５６）式の行列Ｂに対応す
る要素Ｐ22を表す。そして以下でも、便宜上
【０１６７】
【数６４】
【０１６８】と定義する。また、上記（６０）式の評価
関数、或いは上記（６１）式、（６２）式及び（６４）
式において、ｑ1 及びｒはそれぞれ重み係数であり、ｑ
1 を大きくとることは、目標値を重視して、それに近づ
けるべく比較的大きなアクチュエータ操作を行うことを
意味し、逆にｒを大きくとることは、該操作量の動きを
制限することを意味する、ことも前述した通りである。 （６）フィードバックゲインのリアルタイム計算 上記フィードバックゲインＫを求めるためにはまず、上
記Ｐの値を求める必要がある。そこでここでも、
【０１６９】
【数６５】
【０１７０】とおく。このとき、ｊ→∞で、Ｐ（ｊ）が
唯一の値をとるようになる、リカッチ方程式の正定解と
して知られていることも前述した。したがって、この
（６５）式に上記重み係数ｑ1 及びｒとともに、上記リ
アルタイムにて算出されるモデル定数ａ及びｃを与え、
Ｐ（ｊ）が収束されるまで同（６５）式の計算を繰り返
し実行することで唯一のＰの値が求まるようになる。そ
して、このＰの値が求まれば、これを上記（６１）式に
代入することで（６０）式の評価関数を最小にする最適
フィードバックゲインが求まることとなる。
【０１７１】そしてここでも、上記（６５）式によるＰ
の算出に際して、前回の計算で収束されたＰの値があれ
ば、これを
【０１７２】
【数６６】
【０１７３】として、次回の計算に流用するものとす
る。これによって、該（６５）式の演算効率は大幅に向
上されるようになる。
【０１７４】また実用上、こうしたフィードバックゲイ
ンの計算も、制御対象とするエンジンの動的なモデルが
変動したことを条件に実行することで十分であり、必ず
しもこれをリアルタイムにて行う必要はない。そこで先
の実施例の場合と同様、上記（６５）式では、制御回数
を示す添え字を（ｉ）から（ｊ）に代えている。
【０１７５】以上、制御対象のモデリング（モデル定数
のリアルタイム同定）、状態変数量表示の方法、レギュ
レータの設計、最適レギュレータの設計（最適フィード
バックゲインの決定）について説明したが、この実施例
の制御装置でも、これら要素のうち、制御対象のモデリ
ング（モデル定数のリアルタイム同定）、並びに最適レ
ギュレータの設計（最適フィードバックゲインの決定）
も含めて、先の図６に示した電子制御装置２０がこれを
実行する。
【０１７６】図７〜図１０は、この電子制御装置２０が
エンジン１０の空燃比を制御する上で実際に行う処理に
ついてその処理手順を示したものであり、以下、これら
図７〜図１０を併せ参照して、該実施例の制御装置の動
作を更に詳述する。
【０１７７】図７は、この実施例の制御装置において、
電子制御装置２０が前記燃料噴射弁２６を制御する上で
実行する燃料噴射量の算出ルーチンを示すフロチャート
である。電子制御装置２０は、該燃料噴射量の算出に際
して、同図７に示されるルーチンを実行する。
【０１７８】すなわち、電子制御装置２０はまず、基本
噴射量演算部２０６を通じて、例えば（３２）式の演算
に基づき、若しくはマップ（ＲＯＭ）へのアクセスに基
づき、前記燃料噴射弁２６の基本噴射量Ｔｐを求め（ス
テップ１０００）、次いで他補正量演算部２０７を通じ
て上述した補正量ＦＡＬＬを求めた後（ステップ１１０
０）、前記空燃比センサ３５が正常動作の可能な温度に
達しているなど、図６に示したフィードバック系のフィ
ードバック条件が成立していることを条件に（ステップ
１２００）、前記目標空燃比λＴの設定を行う（ステッ
プ１３００）。こうして目標空燃比λＴを設定した電子
制御装置２０は次いで、前記空燃比センサ３５を通じて
検出される空燃比λが該設定した目標空燃比λＴに近づ
くよう、空燃比補正係数ＦＡＦの算出を開始する（ステ
ップ１４００）。この空燃比補正係数ＦＡＦの算出ルー
チンを図８に示す。
【０１７９】電子制御装置２０は、この空燃比補正係数
ＦＡＦ算出ルーチンにおいてまず、上記フィードバック
条件の成立が、その起動後、最初のものであった場合に
は（ステップ１４０１）、いわゆる初期化の処理を実行
する（ステップ１４１０）。ここで、この初期化の処理
とは例えば、ＲＡＭ５３の所定のエリアにおいて、サン
プリング回数を示す変数ｉを零にするとともに、空燃比
補正係数ＦＡＦや、モデル定数の推定量、前記対称行列
Γ、等々をそれぞれ初期値にセットする処理をいう。ま
た、この実施例では、先の評価関数（（６０）式）にお
ける重み係数ｑ1 についてはこれを初期値ｑ10に、また
同重み係数ｒについてはこれを「１」に、それぞれ初期
設定するものとする。
【０１８０】続いて電子制御装置２０は、入力ポート５
６を介して、空燃比センサ３５から出力される実際の空
燃比λ（ｉ）を読み込んだ後（ステップ１４２０）、上
述したモデル定数のリアルタイムでの算出（適応同定）
を開始する（ステップ１４３０）。このモデル定数の算
出ルーチンを図９に示す。
【０１８１】すなわち、電子制御装置２０は、このモデ
ル定数の算出に際してまず、上記読み込んだ空燃比λ
（ｉ）と空燃比補正係数算出部２０５’を通じて過去に
算出したＦＡＦ（ｉ−４）の値（該当する値がなけれ
ば、初期化された値若しくは前回算出された値）との関
係、並びに前回読み込んだ空燃比λ（ｉ−１）と同過去
に算出したＦＡＦ（ｉ−４）の値（該当する値がなけれ
ば、初期化された値若しくは前回算出された値）との関
係を先の（３７）式の如く設定した後（ステップ１４３
１）、測定値ベクトルとパラメータベクトルとを先の
（３９）式の如く定め（ステップ１４３２、及びステッ
プ１４３３）、これに先の（４２）式、及び（４３）式
に示した２×２の対称行列Γを導入して（ステップ１４
３４）、先の（４０）式を実行する（ステップ１４３
５）。そして、この結果得られたモデル定数ａ及びｃ
を、図８に示す空燃比補正係数ＦＡＦ算出ルーチンに返
す。
【０１８２】こうしてモデル定数を求めた電子制御装置
２０は次いで、図８の空燃比補正係数ＦＡＦ算出ルーチ
ンにおいて、上記求めた定数ａ（ｉ）と前回の処理で求
めた同定数ａ（ｉ−１）との差分を求め、その差分値と
任意定数αとの比較を行う（ステップ１４４０）。これ
は、制御対象とするエンジン１０に変動が来たしたか否
かを判断するための処理である。そして、この任意定数
αとしては、上述した最適フィードバックゲインとし
て、制御対象に変動が来たしても、制御上、特に問題な
く同一のフィードバックゲインを用いることのできる経
験上の限界値が用いられる。このため、該ステップ１４
４０での比較処理において、「ＮＯ」と判断される場合
には、上記適応同定した制御対象に、最適フィードバッ
クゲインを変えなければならないほどの変動は未だ来た
していないことになり、逆に「ＹＥＳ」と判断される場
合には、同適応同定した制御対象に、最適フィードバッ
クゲインを変えなければならないほどの大きな変動が来
たしていることになる。
【０１８３】そこで、電子制御装置２０では、上記ステ
ップ１４４０での比較処理において、「ＹＥＳ」と判断
される場合にのみ、フィードバックゲインＫの再計算を
実行する（ステップ１４５０）。ここで行われるフィー
ドバックゲイン算出ルーチンを図１０に示す。
【０１８４】このフィードバックゲインの算出に際し
て、電子制御装置２０はまず、制御回数ｊ並びに前記対
称行列Ｐの初期化を行った後（ステップ１４５１）、先
の（６４）式、（５５）式、及び（５６）式による
「Ｑ」、「Ａ」、及び「Ｂ」の定義のもとに（ステップ
１４５２）、前記（６５）式に基づいて値Ｐを求める処
理を実行する（ステップ１４５３）。すなわちここで
は、対称行列Ｐを構成する５×５の全ての要素の差をと
り（ステップ１４５４）、その最も大きい差をｄｐとし
て抽出する（ステップ１４５５）。そして、この最も大
きい差ｄｐが所定値εｐよりも小さくなったとき、Ｐの
値の収束が完了して前記唯一のＰが求められたものとし
（ステップ１４５６）、それまでは制御回数ｊをインク
リメントしつつ（ステップ１４５７）、これらステップ
１４５３〜ステップ１４５６の処理を繰り返す。前記唯
一のＰが得られれば、これを先の（６１）式に代入して
最適フィードバックゲインＫを求め（ステップ１４５
８）、次いで上記得られたＰの値を次回の初期値とすべ
く処理を行った上で（ステップ１４５９）、この求めた
フィードバックゲインＫ（Ｋ1 ，Ｋ2 ，Ｋ3 ，Ｋ4 ，Ｋ
5 ）を図８に示す空燃比補正係数ＦＡＦ算出ルーチンに
返す。
【０１８５】図８の空燃比補正係数ＦＡＦ算出ルーチン
において、電子制御装置２０はその後、この求めた、若
しくはその時点で設定されている最適フィードバックゲ
インＫ（Ｋ1 ，Ｋ2 ，Ｋ3 ，Ｋ4 ，Ｋ5 ）を用いて前記
（５８）式を実行し、空燃比補正係数ＦＡＦ（ｉ）を求
める処理を行う（ステップ１４６０）。
【０１８６】電子制御装置２０は、こうして空燃比補正
係数ＦＡＦを求めると、この求めた空燃比補正係数ＦＡ
Ｆ（ｉ）を、前記ＲＡＭ５３の所定エリアに記憶・更新
する（ステップ１４７０）。そして、電子制御装置２０
はその後、先の（５９）式に基づき目標空燃比λＴ
（ｉ）と実空燃比λ（ｉ）との偏差を求めてこれを累積
し（ステップ１４８０）、上記制御回数の変数ｉの値を
１だけインクリメントしてから（ステップ１４９０）、
上記求め、記憶した空燃比補正係数ＦＡＦを図７に示す
燃料噴射量算出ルーチンに返す。
【０１８７】こうして、燃料噴射量を求めるための全て
の要素を得た電子制御装置２０は、この図７の燃料噴射
量算出ルーチンにおいて、乗算器２０８を通じた燃料噴
射量ＴＡＵの設定を実行する（ステップ１６００）。こ
の燃料噴射量ＴＡＵの設定が（３３）式の演算（乗算）
を通じて行われることは前述した通りである。なお、こ
うして設定された燃料噴射量ＴＡＵは、図示しない周知
の角度同期ルーチン（エンジン１０のクランク軸回転角
度に同期して実行される噴射処理・点火処理等を含むル
ーチン）の噴射実行工程において、前記燃料噴射弁２６
の実際の操作量を決定する信号として利用される。ま
た、同燃料噴射量算出ルーチンの上記フィードバック条
件の成立判断（ステップ１２００）において、前記空燃
比センサ３５が動作温度に達しないなど、未だフィード
バック条件が成立していない旨判断される場合には、上
記空燃比補正係数ＦＡＦの算出は行わず、同空燃比補正
係数ＦＡＦの値を「１．０」に固定して（ステップ１５
００）、同燃料噴射量ＴＡＵの設定を実行する。
【０１８８】このように、この実施例の制御装置におい
ても、エンジン１０の空燃比を制御するのに、その制御
対象のモデル化をリアルタイムにて実行し、且つそのモ
デル定数を用いて最適フィードバックゲインを算出する
ようにしたことから、この動的なモデルとして近似する
エンジン１０に如何なる変動が生じようとも、それが制
御結果に及ぼす影響は自ずと抑制されるようになる。そ
してこのため、該空燃比の制御についても、エンジン１
０のその都度の状態に即した常に安定した制御が維持さ
れるようになる。
【０１８９】なお、この実施例の制御装置でも、図８
（特にステップ１４４０）に示したように、制御対象の
変動の有無を判断し、その変動量が所定の量以上に達し
てはじめてフィードバックゲインの再計算を行う構成と
したことから、処理効率の面では確かに優れたものとは
なるが、必ずしもこのような構成に限定されるものでは
ない。すなわち、上記ステップ１４４０の処理を省略し
て、該フィードバックゲインの計算についてもこれをリ
アルタイムで実行する構成、等も適宜採用することがで
きる。
【０１９０】また、この実施例の制御装置では、当該フ
ィードバック系のフィードバック効率を考慮して、前記
燃料噴射弁２６の操作量のうち、基本噴射量Ｔｐと他の
補正量ＦＡＬＬとについては、それぞれ基本噴射量演算
部２０６及び他補正量演算部２０７を通じて別途に算出
し、空燃比補正係数算出部２０５’を通じて算出される
空燃比補正係数ＦＡＦのみを、それぞれ状態変数量出力
部２０１’及びモデル定数算出部２０３’にフィードバ
ックするようにしたが、他に例えば、上記空燃比補正係
数算出部２０５’、基本噴射量演算部２０６、他補正量
演算部２０７、及び乗算器２０８に代えて、前記燃料噴
射弁２６の操作量、すなわち前記燃料噴射量ＴＡＵその
ものを一括して算出する手段（アクチュエータ操作量算
出手段）を設け、この算出される燃料噴射量ＴＡＵを、
それぞれ状態変数量出力部２０１’及びモデル定数算出
部２０３’に対してフィードバックする構成とすること
もできる。
【０１９１】また、上記空燃比補正係数ＦＡＦのみを状
態変数量出力部２０１’及びモデル定数算出部２０３’
にフィードバックする場合であれ、基本噴射量演算部２
０６が、前記補正量ＦＡＬＬをも含み得る値として前記
基本噴射量Ｔｐを演算するものである場合には、他補正
量演算部２０７の配設も自ずと不要になる。
【０１９２】
【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、動的なモデルとして近似する内燃機関に如何なる変
動が生じようとも、それが制御結果に及ぼす影響を好適
に抑制して、同内燃機関のその都度の状態に即した常に
安定した状態変数制御を維持することができるようにな
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明にかかる内燃機関の制御装置の一実施
例構成を示すブロック図である。
【図２】同実施例の装置の主に電子制御装置部分につい
て、アイドル回転数を制御する場合の機能、並びに機能
間の接続関係を示すブロック図である。
【図３】同実施例の装置の動作例として、図１或いは図
２に示されるＩＳＣバルブの操作手順を示すフローチャ
ートである。
【図４】図２に示されるモデル定数算出部において実行
されるモデル定数算出手順を示すフローチャートであ
る。
【図５】図２に示されるフィードバックゲイン算出部に
おいて実行されるフィードバックゲイン算出手順を示す
フローチャートである。
【図６】この発明にかかる内燃機関の制御装置の他の実
施例として、同実施例の装置の主に電子制御装置部分に
ついて、空燃比を制御する場合の機能、並びに機能間の
接続関係を示すブロック図である。
【図７】図６に示される実施例の装置の動作例として、
燃料噴射量を算出する際の算出手順を示すフローチャー
トである。
【図８】図６に示される空燃比補正係数算出部において
実行される空燃比補正係数ＦＡＦの算出手順を示すフロ
ーチャートである。
【図９】図６に示されるモデル定数算出部において実行
されるモデル定数算出手順を示すフローチャートであ
る。
【図１０】図６に示されるフィードバックゲイン算出部
において実行されるフィードバックゲイン算出手順を示
すフローチャートである。
【図１１】クレーム対応図である。
【符号の説明】
１０…エンジン、２０…電子制御装置、２１…エアクリ
ーナ、２２…エアフローメータ、２３…吸気管、２４…
サージタンク、２５…吸気分岐管、２６（２６ａ、２６
ｂ、２６ｃ、２６ｄ）…燃料噴射弁、２７…点火回路、
２８（２８ａ、２８ｂ、２８ｃ、２８ｄ）…点火プラ
グ、２９…ディストリビュータ、３０…回転数センサ、
３１…スロットルバルブ、３２…スロットルセンサ、３
３…水温センサ、３４…吸気温センサ、３５…空燃比セ
ンサ、４０…バイパス通路、４２、４３…空気導管、４
４…ＩＳＣバルブ、４５…ハウジング、４６…プランジ
ャ、４７…圧縮コイルばね、４８…励磁コイル、５１…
ＣＰＵ、５２…ＲＯＭ、５３…ＲＡＭ、５４…バックア
ップＲＡＭ、５６…入力ポート、５８…出力ポート、２
０１、２０１’…状態変数量出力部、２０２…回転数偏
差累積部、２０２’…空燃比偏差累積部、２０３、２０
３’…モデル定数算出部、２０４、２０４’…フィード
バックゲイン算出部、２０５…アイドル空気量算出部、
２０５’…空燃比補正係数算出部、２０６…基本噴射量
演算部、２０７…他補正量演算部、２０８…乗算器。
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平４−279749（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−8336（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−252833（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−5452（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−209940（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−26503（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−110853（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−206804（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−142404（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−322808（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−175805（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−80044（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−83702（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−14202（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−219002（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−119805（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−88706（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−266401（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) F02D 41/00 - 45/00 G05B 13/02

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 内燃機関の運転状態を操作するアクチュ
    エータと、 内燃機関の運転状態における制御量を検出する運転状態
    検出手段と、 前記アクチュエータの現在及び過去の操作量、並びに前
    記運転状態検出手段による現在及び過去の制御量検出値
    を、内燃機関の動的なモデルの内部状態を代表する状態
    変数量として出力する状態変数量出力手段と、 前記アクチュエータの過去の操作量、並びに前記運転状
    態検出手段による現在及び過去の制御量検出値に基づい
    て、内燃機関の動的なモデルとしてのモデル定数をリア
    ルタイムにて算出するモデル定数算出手段と、 この算出されるモデル定数に基づいてフィードバックゲ
    インを算出するフィードバックゲイン算出手段と、 この算出されるフィードバックゲイン、及び前記状態変
    数量出力手段から出力される状態変数量に基づいて前記
    アクチュエータの操作量を算出する操作量算出手段とを
    具え、 前記フィードバックゲイン算出手段は、前記算出される
    モデル定数の変動量を監視する監視手段を有し、該監視
    手段によって所定量以上のモデル定数変動が確認される
    ときにのみ前記フィードバックゲインを再計算すること
    を特徴とする内燃機関の制御装置。
  2. 【請求項２】 内燃機関の運転状態を操作するアクチュ
    エータと、 内燃機関の運転状態における制御量を検出する運転状態
    検出手段と、 前記アクチュエータの現在及び過去の操作量、並びに前
    記運転状態検出手段による現在及び過去の制御量検出値
    を、内燃機関の動的なモデルの内部状態を代表する状態
    変数量として出力する状態変数量出力手段と、 前記アクチュエータの過去の操作量、並びに前記運転状
    態検出手段による現在及び過去の制御量検出値に基づい
    て、内燃機関の動的なモデルとしてのモデル定数をリア
    ルタイムにて算出するモデル定数算出手段と、 この算出されるモデル定数に基づいて構築される最適レ
    ギュレータに対し、所定の評価関数を用いてその最適フ
    ィードバックゲインを算出するフィードバックゲイン算
    出手段と、 この算出される最適フィードバックゲイン、及び前記状
    態変数量出力手段から出力される状態変数量に基づいて
    前記アクチュエータの操作量を算出する操作量算出手段
    と、 を具えることを特徴とする内燃機関の制御装置。
  3. 【請求項３】 前記運転状態検出手段による制御量検出
    値とその目標値との偏差を累積する偏差累積手段を備
    え、 前記操作量算出手段は、前記偏差累積手段による偏差累
    積値に基づいて前記アクチュエータの操作量を算出する
    ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の内燃機
    関の制御装置。
  4. 【請求項４】 内燃機関のアイドル時の吸入空気量を操
    作するアイドル空気量操作手段と、 内燃機関のアイドル時の回転数を検出する回転数検出手
    段と、 前記アイドル空気量操作手段の現在及び過去の操作量、
    並びに前記回転数検出手段による現在及び過去の回転数
    検出値を、内燃機関の動的なモデルの内部状態を代表す
    る状態変数量として出力する状態変数量出力手段と、 前記アイドル空気量操作手段の過去の操作量、並びに前
    記回転数検出手段による現在及び過去の回転数検出値に
    基づいて、内燃機関の動的なモデルとしてのモデル定数
    をリアルタイムにて算出するモデル定数算出手段と、 この算出されるモデル定数に基づいてフィードバックゲ
    インを算出するフィードバックゲイン算出手段と、 この算出されるフィードバックゲイン、及び前記状態変
    数量出力手段から出力される状態変数量に基づいて前記
    アイドル空気量操作手段の操作量を算出する操作量算出
    手段とを具え、 前記フィードバックゲイン算出手段は、前記算出される
    モデル定数の変動量を監視する監視手段を有し、該監視
    手段によって所定量以上のモデル定数変動が確認される
    ときにのみ前記フィードバックゲインを再計算すること
    を特徴とする内燃機関の制御装置。
  5. 【請求項５】 前記回転数検出手段による回転数検出値
    と目標回転数との偏差を累積する偏差累積手段を備え、 前記操作量算出手段は、前記偏差累積手段による偏差累
    積値に基づいて前記アクチュエータの操作量を算出する
    ことを特徴とする請求項４に記載の内燃機関の制御装
    置。
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