JP3754007B2 - 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 Download PDFInfo
- Publication number
- JP3754007B2 JP3754007B2 JP2002194144A JP2002194144A JP3754007B2 JP 3754007 B2 JP3754007 B2 JP 3754007B2 JP 2002194144 A JP2002194144 A JP 2002194144A JP 2002194144 A JP2002194144 A JP 2002194144A JP 3754007 B2 JP3754007 B2 JP 3754007B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- acceleration
- air
- fuel ratio
- control
- engine
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Landscapes
- Testing And Monitoring For Control Systems (AREA)
- Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
- Feedback Control In General (AREA)
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、特に内燃機関により駆動される車両の運転者の加減速意志に応じて燃料供給量を補正する加減速補正量を用いた制御を行うものに関する。
【０００２】
【従来の技術】
内燃機関の吸入空気量を制御するスロットル弁の開度を検出し、該検出したスロットル弁開度に応じて、車両の加速時及び減速時に機関に供給する燃料量を補正する手法は従来より広く知られている（例えば特開平５−３０２５３６号公報）。この燃料量補正手法によれば、スロットル弁が急激に開弁される加速時には、燃料量の増量補正が行われ、スロットル弁が急激に閉弁される減速時には、燃料量の減量補正が行われる。
【０００３】
また適応制御器を用いた内燃機関（エンジン）の空燃比制御装置は、例えば特開平１１−７３２０６号公報に示されている。図１１は、その適応制御器による空燃比（燃料量）制御と、上記車両加減速時の燃料量補正を行う補正係数ＫＴＨによる補正とを行う制御系の構成を示すブロック図である。この制御系は、適応制御器１３１と、乗算器１３２〜１３３と、付着補正部１３５と、機関システム１０１ａと、排気管１１３と、空燃比センサ１１７と、変換部１３６とからなる。空燃比センサ１１７の下流側には、排気を浄化する触媒１１４が設けられる。
【０００４】
機関システム１０１ａは、燃料噴射弁，吸気管，及びエンジンを含む。変換部１３６は、空燃比センサ１１７の出力を検出当量比ＫＡＣＴに変換する。適応制御器１３１は、コントローラ１４１及びパラメータ調整機構１４２とを備えている。パラメータ調整機構１４２は、検出当量比ＫＡＣＴ及び適応補正係数ＫＳＴＲに基づいて、モデルパラメータベクトルθを算出する。モデルパラメータベクトルθは、制御対象モデルを定義する複数のモデルパラメータを要素とするベクトルである。コントローラ１４１は、目標当量比ＫＣＭＤ、検出当量比ＫＡＣＴ及び適応補正係数ＫＳＴＲの過去値に基づき、モデルパラメータベクトルθを用いて、制御対象モデルの伝達関数の逆伝達関数により適応補正係数ＫＳＴＲを算出する。
【０００５】
乗算器１３２，１３３及び１３４により、要求燃料量ＴＣＹＬが下記のように算出される。要求燃料量ＴＣＹＬは、１つの気筒における１回の燃焼に必要とされる燃料量である。
ＴＣＹＬ＝ＴＩＭ×ＫＴＨ×ＫＳＴＲ×ＫＴＯＴＡＬ （１）
ＴＩＭはエンジンシステム１０１ａの吸入空気量に応じて設定される基本燃料量である。ＫＴＨは、エンジンシステム１０１ａ内のスロットル弁開度の変化量、すなわち運転者の加減速意図に応じて設定される加減速補正係数である。ＫＴＯＴＡＬは、吸気温ＴＡ，機関冷却水温ＴＷ，大気圧ＰＡに応じて設定される環境補正係数など、適応補正係数ＫＳＴＲ及び加減速補正係数ＫＴＨ以外の燃料量補正係数の積である。
【０００６】
付着補正部１３５は、燃料噴射弁から噴射される燃料が吸気管内壁に付着することに起因する燃料の輸送遅れの補正する付着補正を行い、燃料噴射弁による燃料噴射時間ＴＯＵＴを算出する。
適応制御器１３１は、制御対象をモデル化した制御対象モデルに基づいて、適応補正係数ＫＳＴＲの算出を行う。制御対象モデルは下記式（２）により、３制御サイクルのむだ時間を有するＤＡＲＸモデル（delayed autoregressive model with exogeneous input:外部入力を持つ自己回帰モデル）として定義されている。
【０００７】
ここで、ｂ０，ｒ１，ｒ２，ｒ３，ｓ０は、パラメータ調整機構１４２により同定されるモデルパラメータである。またｋは、特定の気筒の燃焼サイクルに対応する制御時刻（サンプル時刻）を示す。
【０００８】
モデルパラメータを要素とするモデルパラメータベクトルθ(k)を下記式（３）で定義すると、モデルパラメータベクトルθ(k)は、下記式（４）により算出される。
θ(k)T＝［ｂ０，ｒ１，ｒ２，ｒ３，ｓ０］ （３）
θ(k)＝θ(k-1)＋ＫＰ(k)ｉｄｅ(k) （４）
【０００９】
式（４）のＫＰ(k)は、下記式（５）により定義されるゲイン係数ベクトルであり、式（５）のＰ(k)は、下記式（６）により定義される５次の正方行列である。またｉｄｅ(k)は下記式（７）により定義される同定誤差であり、式（７）のＫＡＣＴＨＡＴ(k)は、下記式（８）により、最新のモデルパラメータベクトルθ(k-1)を用いて算出される推定当量比である。
【数１】
ｉｄｅ(k)＝ＫＡＣＴ(k)−ＫＡＣＴＨＡＴ(k) （７）
ＫＡＣＴＨＡＴ(k)＝θ(k-1)Tζ(k) （８）
【００１０】
上記式（５）、（６）及び（８）のζ(k)は、下記式（９）で定義される、制御出力（ＫＡＣＴ）及び制御入力（ＫＳＴＲ）を要素とするベクトルである。
【００１１】
式（６）の係数λ１，λ２の設定により、式（４）〜（９）による同定アルゴリズムは、以下のような４つの同定アルゴリズムのいずれかになる。
λ１＝１，λ２＝０ 固定ゲインアルゴリズム
λ１＝１，λ２＝１ 最小２乗法アルゴリズム
λ１＝１，λ２＝λ 漸減ゲインアルゴリズム（λは０，１以外の所定値）
λ１＝λ，λ２＝１ 重み付き最小２乗法アルゴリズム（λは０，１以外の所定値）
【００１２】
コントローラ１４１は、下記式（１０）により適応補正係数ＫＳＴＲ(k)を算出する。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
図１２は、エンジンにより駆動される車両の加減速時に、加減速補正係数ＫＴＨを「１．０」に保持した場合における検出当量比ＫＡＣＴ及び適応補正係数ＫＳＴＲの推移を示すタイムチャートである。同図（ａ）は車速ＶＰの推移を示す。同図（ｂ）に示すように加速時には検出当量比ＫＡＣＴがスパイク状にリーン方向へ変化し、減速時にはスパイク状にリッチ方向へ変化する。本明細書では、急激に突出して元に戻る変化を「スパイク」あるいは「スパイク状の変化」といい、リーン方向のスパイクを「リーンスパイク」、リッチ方向のスパイクを「リッチスパイク」という。また適応補正係数ＫＳＴＲは、同図（ｄ）に示すように、検出当量比ＫＡＣＴの変化に少し遅れて、検出当量比ＫＡＣＴと逆方向に変化する。リーンスパイクあるいはリッチスパイクの発生により、触媒の浄化率低下や機関運転性の悪化（機関の加速や減速の遅れ）が起きる。
【００１４】
図１３は、加減速補正係数ＫＴＨを加速時には「１．０」より大きな値に設定し、減速時には「１．０」より小さな値に設定した（同図（ｃ）参照）場合における、検出当量比ＫＡＣＴ及び適応補正係数ＫＳＴＲの推移を示すタイムチャートである。同図（ａ）は車速ＶＰの推移を示す。この場合、加減速補正係数ＫＴＨの導入により、加速開始当初あるいは減速開始当初におけるリーンスパイクあるいはリッチスパイクはなくなるが、加減速補正係数ＫＴＨが「１．０」に戻った直後にリーンスパイクまたはリッチスパイクが発生している（同図（ｂ）参照）。
【００１５】
適応制御器は、ＰＩＤ（比例積分微分）制御に比べると、制御偏差の補正速度が速いため、加減速補正係数ＫＴＨによる補正が過補正状態となると、適応補正係数ＫＳＴＲは、同図（ｄ）に示すように、その過補正分を補正すべく加速時にはリーン方向へ変化し、減速時にはリッチ方向へ変化する。その状態で、同図（ｂ）に示すように加速あるいは減速の終了により加減速補正係数ＫＴＨが急激に「１，０」に戻ると、適応補正係数ＫＳＴＲはその変化に追従できない。そのため、加減速補正係数ＫＴＨが「１．０」に戻った直後に検出当量比ＫＡＣＴのリーンスパイクあるいはリッチスパイクが発生し、加減速補正係数ＫＴＨを導入した意味がなくなってしまう。
【００１６】
このような不具合は、加減速補正係数ＫＴＨによる補正が、過補正となっていることに起因している。したがって、加減速補正係数ＫＴＨの設定をより正確に行い、目標当量比ＫＣＭＤと検出当量比ＫＡＣＴの偏差が発生しないようにすれば、上記不具合は発生しない。しかしながら、内燃機関の燃料付着特性にはばらつきがあるため、加減速補正係数ＫＴＨはある程度、過補正傾向に設定せざるを得ない。また加減速補正係数ＫＴＨを「１．０」に戻す速度をもっと遅くすることによっても上記不具合を無くすことができるが、加減速補正係数ＫＴＨによる過補正状態が長く継続するのは、触媒浄化率の低下を招くため好ましくない。
【００１７】
加減速補正係数ＫＴＨによる補正は、ＰＩＤ制御のような応答性の遅い制御との組み合わせでは特に問題とならなかったが、適応制御のように応答速度の速い制御との組み合わせでは上述したような不具合が発生することがあった。
【００１８】
本発明はこの点に着目してなされたものであり、内燃機関により駆動される車両の加減速時において空燃比制御をより適切に行い、空燃比を目標空燃比に正確に追従させることができる内燃機関の空燃比制御装置を提供することを目的とする。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため請求項１に記載の発明は、内燃機関を含む制御対象をモデル化した制御対象モデルのモデルパラメータ（θ）を同定する同定手段（４２）と、該同定手段（４２）により同定されるモデルパラメータ（θ）を用いて制御入力（ＫＳＴＲ）を算出する制御手段（４１）とを備える適応制御器（２９）により、前記機関に供給する混合気の空燃比（ＫＡＣＴ）を目標空燃比（ＫＣＭＤ）に一致させるように制御する内燃機関の空燃比制御装置において、前記機関の排気系に設けられる空燃比センサ（１７）と、前記機関により駆動される車両の運転者の加減速意志を示すパラメータ（ＤＴＨ）に応じて、前記機関に供給する燃料量を補正する加減速補正量（ＫＴＨ）を算出する加減速補正量算出手段とを備え、前記同定手段（４２）は、前記空燃比センサ（１７）により検出される空燃比（ＫＡＣＴ）及び前記加減速補正量（ＫＴＨ）を用いて前記モデルパラメータ（θ）を同定することを特徴とする。
【００２０】
この構成によれば、機関により駆動される車両の運転者の加減速意志を示すパラメータに応じて、機関に供給する燃料量を補正する加減速補正量が算出され、空燃比センサにより検出される空燃比及び前記加減速補正量を用いて制御対象モデルのモデルパラメータが同定される。すなわち、加減速補正量による補正を考慮してモデルパラメータが同定されるので、加減速補正量による加減速開始当初の空燃比のリーンスパイク及びリッチスパイクを防止するとともに、加減速補正量が無補正値に戻った直後におけるリーンスパイク及びリッチスパイクを防止することができる。その結果、触媒の浄化効率を高め、排気特性を向上させることができる。
【００２１】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の内燃機関の空燃比制御装置において、前記制御手段（４１）は、前記モデルパラメータ（θ）及び前記加減速補正量（ＫＴＨ）を用いて前記制御入力（ＫＳＴＲ）を算出することを特徴とする。この構成によれば、加減速補正量による補正を考慮して制御入力が算出されるので、空燃比の制御性をより改善することできる。
【００２２】
請求項３に記載の発明は、内燃機関を含む制御対象への制御入力の過去値（ＫＳＴＲ(k-3)〜ＫＳＴＲ(k-6)）を用いて適応制御により最新の制御入力（ＫＳＴＲ(k)）を決定する制御手段（４１）を備え、前記機関に供給する混合気の空燃比（ＫＡＣＴ）を目標空燃比（ＫＣＭＤ）に一致させるように制御する内燃機関の空燃比制御装置において、前記機関により駆動される車両の運転者の加減速意志を示すパラメータ（ＤＴＨ）に応じて、前記機関に供給する燃料量を補正する加減速補正量（ＫＴＨ）を算出する加減速補正量算出手段を備え、前記制御手段（４１）は、前記制御入力の過去値（ＫＳＴＲ(k-3)〜ＫＳＴＲ(k-6)）と前記加減速補正量の過去値（ＫＴＨ(k-3)〜ＫＴＨ(k-6)）の積に基づいて最新の制御入力（ＫＳＴＲ(k)）を決定することを特徴とする。
【００２３】
この構成によれば、機関により駆動される車両の運転者の加減速意志を示すパラメータに応じて、機関に供給する燃料量を補正する加減速補正量が算出され、制御入力の過去値と加減速補正量の過去値の積に基づいて最新の制御入力が決定される。このように、加減速補正量の過去値を用いることにより、加減速補正量による補正中においても適応制御によって空燃比を目標空燃比に正確に追従させることができる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
図１は本発明の一実施形態にかかる内燃機関（以下「エンジン」という）及びその空燃比制御装置の構成を示す図である。
【００２５】
４気筒のエンジン１の吸気管２にはスロットル弁３が配されている。スロットル弁３にはスロットル弁開度（ＴＨ）センサ４が連結されており、スロットル弁開度ＴＨに応じた電気信号を出力して電子制御ユニット（以下「ＥＣＵ」という）５に供給する。
【００２６】
燃料噴射弁６はエンジン１とスロットル弁３との間かつ吸気管２の図示しない吸気弁の少し上流側に各気筒毎に設けられており、各噴射弁は図示しない燃料ポンプに接続されていると共にＥＣＵ５に電気的に接続されて当該ＥＣＵ５からの信号により燃料噴射弁６の開弁時間が制御される。
【００２７】
一方、スロットル弁３の直ぐ下流には吸気管内絶対圧（ＰＢＡ）センサ８が設けられており、この絶対圧センサ８により電気信号に変換された絶対圧信号は前記ＥＣＵ５に供給される。また、その下流には吸気温（ＴＡ)センサ９が取付けられており、吸気温ＴＡを検出して対応する電気信号を出力してＥＣＵ５に供給する。
【００２８】
エンジン１の本体に装着されたエンジン水温（ＴＷ）センサ１０はサーミスタ等から成り、エンジン水温（冷却水温）ＴＷを検出して対応する温度信号を出力してＥＣＵ５に供給する。
ＥＣＵ５には、エンジン１のクランク軸（図示せず）の回転角度を検出するクランク角度位置センサ１１が接続されており、クランク軸の回転角度に応じた信号がＥＣＵ５に供給される。クランク角度位置センサ１１は、エンジン１の特定の気筒の所定クランク角度位置でパルス（以下「ＣＹＬパルス」という）を出力する気筒判別センサ、各気筒の吸入行程開始時の上死点（ＴＤＣ）に関し所定クランク角度前のクランク角度位置で（４気筒エンジンではクランク角１８０度毎に）ＴＤＣパルスを出力するＴＤＣセンサ及びＴＤＣパルスより短い一定クランク角周期（例えば３０度周期）で１パルス（以下「ＣＲＫパルス」という）を発生するＣＲＫセンサから成り、ＣＹＬパルス、ＴＤＣパルス及びＣＲＫパルスがＥＣＵ５に供給される。これらのパルスは、燃料噴射時期、点火時期等の各種タイミング制御及びエンジン回転数（エンジン回転速度）ＮＥの検出に使用される。
【００２９】
排気管１３には排気中の酸素濃度（エンジン１に供給される混合気の空燃比）にほぼ比例した電気信号を出力する空燃比センサ（以下［ＬＡＦセンサ」という）１７が設けられている。ＬＡＦセンサ１７の下流側には三元触媒１４が設けられている。三元触媒１４は、排気ガス中のＨＣ，ＣＯ，ＮＯｘ等の浄化を行う。
【００３０】
ＬＡＦセンサ１７は、ＥＣＵ５に接続されており、排気中の酸素濃度に略比例した電気信号をＥＣＵ５に供給する。
エンジン１は、吸気弁及び排気弁のバルブタイミングを、エンジンの高速回転領域に適した高速バルブタイミングと、低速回転領域に適した低速バルブタイミングとの２段階に切換可能なバルブタイミング切換機構３０を有する。このバルブタイミングの切換は、弁リフト量の切換も含み、さらに低速バルブタイミング選択時は２つの吸気弁のうちの一方を休止させて、空燃比を理論空燃比よりリーン化する場合においても安定した燃焼を確保するようにしている。
【００３１】
バルブタイミング切換機構３０は、バルブタイミングの切換を油圧を介して行うものであり、この油圧切換を行う電磁弁及び油圧センサがＥＣＵ５に接続されている。油圧センサの検出信号はＥＣＵ５に供給され、ＥＣＵ５は電磁弁を制御してエンジン１の運転状態に応じたバルブタイミングの切換制御を行う。
【００３２】
なお、図示は省略しているが、排気を吸気管２に還流する排気還流機構及び燃料タンクで発生する蒸発燃料をキャニスタに貯蔵し、適時吸気管２に供給する蒸発燃料処理装置が設けられている。
またＥＣＵ５には大気圧ＰＡを検出する大気圧センサ２１が接続されており、大気圧センサ２１の検出信号は、ＥＣＵ５に供給される。
【００３３】
ＥＣＵ５は、上述した各種センサからの入力信号波形を整形して電圧レベルを所定レベルに修正し、アナログ信号値をデジタル信号値に変化する等の機能を有する入力回路と、中央処理ユニット（ＣＰＵ）と、該ＣＰＵで実行される各種演算プログラムや後述する各種マップを記憶するＲＯＭ及び演算結果等を記憶するＲＡＭからなる記憶回路と、燃料噴射弁６等の各種電磁弁や点火プラグに駆動信号を出力する出力回路とを備えている。
【００３４】
ＥＣＵ５は、上述した各種センサの検出信号に基づいて、ＬＡＦセンサ１７の出力に応じた空燃比のフィードバック制御を行うフィードバック制御運転領域やオープン制御を行うオープン制御運転領域等の種々のエンジン運転領域を判別するとともに、エンジン運転状態に応じ、下記式（２１）により要求燃料量ＴＣＹＬを算出する。要求燃料量ＴＣＹＬは、１つの気筒における１回の燃焼に必要とされる燃料量である。
ＴＣＹＬ＝ＴＩＭ×ＫＴＨ×ＫＳＴＲ×ＫＴＯＴＡＬ （２１）
【００３５】
ここでＴＩＭは基本燃料量、具体的には燃料噴射弁６の基本燃料噴射時間であり、エンジン回転数ＮＥ及び吸気管内絶対圧ＰＢＡに応じて設定されたＴＩマップを検索して決定される。ＴＩマップは、エンジン回転数ＮＥ及び吸気管内絶対圧ＰＢＡに対応する運転状態において、エンジンに供給する混合気の空燃比がほぼ理論空燃比になるように設定されている。すなわち、基本燃料量ＴＩＭは、エンジンの単位時間当たりの吸入空気量（質量流量）にほぼ比例する値を有する。
【００３６】
ＫＴＨは、スロットル弁開度ＴＨの変化量ＤＴＨに応じて設定される加減速補正係数である。
ＫＳＴＲは、検出当量比ＫＡＣＴ及び目標当量比ＫＣＭＤに応じて、後述する適応制御器により算出される適応補正係数であり、前記フィードバック制御運転領域において、検出当量比ＫＡＣＴが目標当量比ＫＣＭＤに一致するように設定される。
【００３７】
ＫＴＯＴＡＬは、エンジン水温ＴＷに応じて設定されるエンジン水温補正係数ＫＴＷ，吸気温ＴＡに応じて設定される吸気温補正係数ＫＴＡ，大気圧ＰＡに応じて設定される大気圧補正係数ＫＰＡ，排気還流実行中に排気還流量に応じて設定されるＥＧＲ補正係数ＫＥＧＲ，蒸発燃料処理装置によるパージ実行時にパージ燃料量に応じて設定されるパージ補正係数ＫＰＵＧ等のフィードフォワード補正係数（加減速補正係数ＫＴＨを除く）をすべて乗算することにより算出される補正係数である。
【００３８】
ＥＣＵ５は、さらに燃料噴射弁６により吸気管内に噴射された燃料の一部が、吸気管内壁に付着することを考慮した付着補正演算を実行して、燃料噴射弁６による燃料噴射時間ＴＯＵＴを算出する。付着補正については、例えば特開平８−２１２７３号公報に詳細に開示されている。燃料噴射弁６により、燃料噴射時間ＴＯＵＴに比例する燃料量が吸気管２内に噴射される。
【００３９】
図２は、適応制御器による制御を説明するために制御系の要部を示すブロック図である。図２に示す制御系は、適応制御器３１、乗算器３２，３３，及び３４，付着補正部３５，エンジンシステム１ａ、排気管１３、ＬＡＦセンサ１７、変換部３６によって構成される。エンジンシステム１ａは、図１に示した燃料噴射弁６，吸気管２，及びエンジン１を含む。適応制御器３１、乗算器３２〜３４、付着補正部３５、及び変換部３６は、実際にはＥＣＵ５のＣＰＵによる演算処理によって実現される。
【００４０】
図１１に示す従来の制御系では、乗算器１３２からＬＡＦセンサ１１７までを制御対象とし、適応補正係数ＫＳＴＲが制御入力であるのに対し、本実施形態では、乗算器３３からＬＡＦセンサ１７までを制御対象とし、制御入力は加減速補正係数と適応補正係数の積（ＫＴＨ×ＫＳＴＲ）となっている。図２に示す制御系の構成要素１ａ，１３，１７，３１〜３６は、それぞれ図１１に示す構成要素１０１ａ，１１３，１１７，１３１〜１３６に対応し、同様の機能を有するが、本実施形態では、加減速補正係数ＫＴＨがコントローラ４１及び同定器４２に入力されている点が、図１１に示す従来の制御系と異なっている。
【００４１】
変換部３６は、ＬＡＦセンサ出力を検出当量比ＫＡＣＴに変換する。適応制御器３１は、コントローラ４１及び同定器４２とからなる。同定器４２は、検出当量比ＫＡＣＴ、適応補正係数ＫＳＴＲ及び加減速補正係数ＫＴＨに基づいて、モデルパラメータベクトルθを算出する。モデルパラメータベクトルθは、後述する制御対象モデルを定義する複数のモデルパラメータを要素とするベクトルである。コントローラ４１は、目標当量比ＫＣＭＤ、検出当量比ＫＡＣＴ、並びに適応補正係数ＫＳＴＲ及び加減速補正係数ＫＴＨの過去値に基づき、モデルパラメータベクトルθを用いて、制御対象モデルの伝達関数の逆伝達関数により適応補正係数ＫＳＴＲを算出する。
【００４２】
乗算器３２〜３４は、前記式（２１）の演算を実行し、要求燃料量ＴＣＹＬを算出する。付着補正部３５は、付着補正処理を行い、燃料噴射時間ＴＯＵＴを算出する。
【００４３】
本実施形態では、制御対象モデルは下記式（２２）により定義される。
ここで、ｂ０，ｒ１，ｒ２，ｒ３，ｓ０は、同定器４２により同定されるモデルパラメータである。またｋは、特定の気筒の燃焼サイクルに対応する制御時刻（サンプル時刻）、すなわちクランク角７２０度周期に対応する制御時刻を示す。
【００４４】
モデルパラメータを要素とするモデルパラメータベクトルθ(k)は、下記式（２３）で示され、下記式（２４）により算出される。式（２４）に含まれるゲイン係数ベクトルＫＰ(k)及び同定誤差ｉｄｅ(k)は、前記式（５）〜（８）と同一の式（２５）〜（２８）で与えられるが、制御出力（ＫＡＣＴ）及び制御入力（ＫＳＴＲ×ＫＴＨ）からなるベクトルζ(k)は、前記式（９）とは異なる式（２９）で与えられる。
【００４５】
θ(k)T＝［ｂ０，ｒ１，ｒ２，ｒ３，ｓ０］ （２３）
θ(k)＝θ(k-1)＋ＫＰ(k)ｉｄｅ(k) （２４）
【数２】
【００４６】
式（２９）により定義されるベクトルζは、適応補正係数ＫＳＴＲにそれぞれの時刻における加減速補正係数ＫＴＨが乗算された制御入力（ＫＳＴＲ×ＫＴＨ）を要素としている。これにより、エンジン１に供給する混合気の空燃比が加減速補正係数ＫＴＨにより過剰に補正され、その過剰な補正が検出当量比ＫＡＣＴに表れても、同定器４２は、制御対象（図２参照）への制御入力（ＫＳＴＲ×ＫＴＨ）が変化したことによるものであることを認識できる。そのため、空燃比（検出当量比ＫＡＣＴ）の過剰補正分を補正する動作をしない。その結果、適応制御器を用いた空燃比制御に、加減速補正係数ＫＴＨの導入することに起因する不具合を防止することができる。
【００４７】
コントローラ４１は、下記式（３０）により適応補正係数ＫＳＴＲ(k)を算出する。式（３０）は、式（１０）のＫＳＴＲ(k-1)，ＫＳＴＲ(k-2)，及びＫＳＴＲ(k-3)を、それぞれＫＳＴＲ(k-1)×ＫＴＨ(k-1)，ＫＳＴＲ(k-2)×ＫＴＨ(k-2)，ＫＳＴＲ(k-3)×ＫＴＨ(k-3)に置き換えたものである。
【００４８】
図３は、上述したように改良された適応制御器を適用した場合における、エンジン１により駆動される車両の加減速時の検出当量比ＫＡＣＴ及び適応補正係数ＫＳＴＲの推移を示すタイムチャートである。本実施形態では、加減速補正係数ＫＴＨによるリッチ方向及びリーン方向の補正実行時に、適応補正係数ＫＳＴＲによるＫＴＨ過補正分の補正が行われない（同図（ｃ）（ｄ）参照）。したがって、加減速補正係数ＫＴＨを「１．０」に戻したときに検出当量比ＫＡＣＴのリッチスパイクあるいはリーンスパイクが発生せず（同図（ｂ）参照）、良好な空燃比制御特性を得ることができる。
【００４９】
なお、上記式（２６）の係数λ１を「１」に設定し、係数λ２を「０」に設定した固定ゲインアルゴリズムを採用する場合には、前記式（２５）に代えて下記式（２５ａ）が用いられる。式（２５ａ）において、Ｐは定数を対角要素とする対角行列である。
【数３】
【００５０】
また同定されるモデルパラメータのドリフト防止のために、上記式（２４）に代えて下記式（２４ａ）により、モデルパラメータベクトルθを算出するようにしてもよい。
θ(k)＝ＳＧＭθ(k-1)＋ＫＰ(k)ｉｄｅ(k) （２４ａ）
【００５１】
ここで、ＳＧＭは、下記式（３１）に示すように「１」及び忘却係数σを対角要素とし、その他の要素を「０」とした忘却係数行列である。忘却係数σは、０から１の間の値に設定され、同定誤差の過去値の影響を低減する機能を有する。
【数４】
【００５２】
次に図４〜９を参照して、加減速補正係数ＫＴＨ及び適応補正係数ＫＳＴＲの算出処理を説明する。以下に説明する処理は、ＥＣＵ５のＣＰＵで実行される。
【００５３】
図４は、要求燃料量ＴＣＹＬを算出するメインルーチンの要部を示すフローチャートである。この処理は、ＴＤＣパルスの発生に同期してＥＣＵ５のＣＰＵで実行される。
ステップＳ１１では、図５に示すＫＡＣＣの算出処理を実行し、加速補正係数ＫＡＣＣを算出する。ステップＳ１２では、図７に示す減速補正係数ＫＤＥＣを算出する。ステップＳ１３では、下記式（３２）により、加減速補正係数ＫＴＨを算出する。
ＫＴＨ＝ＫＡＣＣ×ＫＤＥＣ （３２）
【００５４】
ステップＳ１４では、図９に示すＫＳＴＲの算出処理を実行し、適応補正係数ＫＳＴＲを算出する。
ステップＳ１３及びＳ１４で算出される加減速補正係数ＫＴＨ及び適応補正係数ＫＳＴＲは、図示しない処理で算出される基本燃料量ＴＩＭ及び補正係数ＫＴＯＴＡＬとともに前記式（２１）に適用され、要求燃料量ＴＣＹＬが算出される。
【００５５】
図５は、図４のステップＳ１１で実行されるＫＡＣＣ算出処理のフローチャートである。
ステップＳ２１では、スロットル弁開度ＴＨの変化量ＤＴＨ（＝ＴＨ(n)−ＴＨ(n-1)，ｎは本処理の制御周期（クランク角度１８０度）に対応する制御時刻である）が、加速判定閾値ＸＤＴＨＫＡＣＣＨ（例えば１．８ｄｅｇ）より大きいか否かを判別する。ＤＴＨ＞ＸＤＴＨＫＡＣＣＨであるときは、加速フラグＦＫＡＣＣが「１」であるか否かを判別する（ステップＳ２７）。加速開始フラグＦＫＡＣＣはエンジン１により駆動される車両の急加速開始と判定したとき「１」に設定される（ステップＳ３３）。
【００５６】
ステップＳ２７でＦＫＡＣＣ＝０であるときは、スロットル弁開度ＴＨが所定開度ＸＴＨＫＡＣＣＨ（例えば３５ｄｅｇ）より大きいか否かを判別する（ステップＳ２８）。加速開始当初は、この答は否定（ＮＯ）であるので、ステップＳ２９に進み、吸気管内絶対圧ＰＢＡが所定吸気圧ＸＰＢＫＡＣＣＨ（例えば７３ｋＰａ（５５０ｍｍＨｇ）））より高いか否かを判別する。加速開始当初はこの答も否定（ＮＯ）となるので、ステップＳ３２に進み、スロットル弁開度変化量ＤＴＨに応じて、図６に示すＫＡＣＣテーブルを検索し、加速補正係数ＫＡＣＣを算出する。ＫＡＣＣテーブルは、スロットル弁開度変化量ＤＴＨが第１設定値ＤＴＨ１と第２設定値ＤＴＨ２の間にあるときは、スロットル弁開度変化量ＤＴＨが増加するほど加速補正係数ＫＡＣＣが増加するように設定されている。またスロットル弁開度変化量ＤＴＨが第１設定値ＤＴＨ１より小さいときは、加速補正係数ＫＡＣＣは「１．０」に設定され、第２設定値ＤＴＨ２より大きいときは、最大値ＫＡＣＣＨに設定される。
【００５７】
ステップＳ３３では加速開始フラグＦＫＡＣＣが「１」に設定される。加速開始フラグが「１」に設定されると、次の本処理実行時においてはステップＳ２７からステップＳ３４に進み、加速開始フラグＦＫＡＣＣは「０」に戻される。
加速開始フラグＦＡＣＣが「０」であり、かつスロットル弁開度ＴＨが所定開度ＸＴＨＫＡＣＣＨより大きいとき、または吸気管内絶対圧ＰＢＡが所定吸気圧ＸＰＢＫＡＣＣＨより大きいときは、ステップＳ３０に進み、加速補正係数ＫＡＣＣを「１．０」に設定し、次いで加速開始フラグＦＫＡＣＣを「０」に設定する（ステップＳ３１）。
【００５８】
ステップＳ２１でＤＨＴ≦ＸＤＴＨＫＡＣＣＨであるときは、スロットル弁開度変化量ＤＴＨが負の所定変化量−ＸＤＴＨＫＡＣＣＬ（例えば−０．３ｄｅｇ）より小さいか否かを判別する（ステップＳ２２）。ＤＴＨ≧−ＸＤＴＨＫＡＣＣＬであるときは、スロットル全閉フラグＦＴＨＩＤＬＥが「１」であるか否かを判別する（ステップＳ２３）。
【００５９】
ＤＴＨ＜−ＸＤＴＨＫＡＣＣＬであってスロットル弁３が急速に閉弁しているとき、またはＦＴＨＩＤＬＥ＝１であってスロットル弁３が全閉状態にあるときは、加速補正係数ＫＡＣＣを「１．０」に設定に設定し（ステップＳ２４）、ステップＳ３４に進む。一方ＦＴＨＩＤＬＥ＝０であるときは、加速補正係数ＫＡＣＣを所定量ＸＤＫＡＣＣ（例えば０．０１）だけデクリメントし（ステップＳ２５）、次いで加速補正係数ＫＡＣＣの最小値が「１．０」となるようにリミット処理を行う（ステップＳ２６）。すなわちこのリミット処理では、加速補正係数ＫＡＣＣが「１．０」より小さいか否かを判別し、ＫＡＣＣ＜１．０であるときは、加速補正係数ＫＡＣＣを「１．０」に設定する。
【００６０】
図７は、図４のステップＳ１２で実行されるＫＤＥＣ算出処理のフローチャートである。
ステップＳ４１では、スロットル弁開度変化量ＤＴＨが正の所定変化量ＸＤＴＨＫＤＥＣＨ（例えば０．１ｄｅｇ）より大きいか否かを判別する。ＤＴＨ≦ＸＤＴＨＫＤＥＣＨであるときは、エンジン回転数ＮＥが所定回転数ＸＮＥＤＥＣ（例えば１３００ｒｐｍ）より高いか否かを判別する（ステップＳ４２）。そして、ＤＴＨ＞ＸＤＴＨＫＤＥＣＨであるときまたはＮＥ≦ＸＮＥＤＥＣであるときは、減速補正係数ＫＤＥＣを「１．０」に設定する（ステップＳ４３）。
【００６１】
ＮＥ＞ＸＮＥＤＥＣであるときは、さらにスロットル弁開度変化量ＤＴＨが負の減速判定閾値ＸＤＴＨＫＤＥＣ（例えば−０．８ｄｅｇ）以下か否かを判別する（ステップＳ４４）。そして、ＤＴＨ≦ＸＤＴＨＫＤＥＣであってスロットル弁の閉弁速度が大きいときは、スロットル弁開度変化量ＤＴＨの絶対値を、絶対変化量ＤＴＨＡＢＳとする（ステップＳ４７）。次いで、絶対変化量ＤＴＨＡＢＳに応じて図８に示すＫＤＥＣテーブルを検索し、減速補正係数ＫＤＥＣを算出すする（ステップＳ４８）。ＫＤＥＣテーブルは、絶対変化量ＤＴＨＡＢＳが第１設定値ＤＴＨＡＢＳ１と第２設定値ＤＴＨＡＢＳ２の間にあるときは、絶対変化量ＤＴＨＡＢＳが増加するほど減速補正係数ＫＤＥＣが減少するように設定されている。また絶対変化量ＤＴＨＡＢＳが第１設定値ＤＴＨＡＢＳ１より小さいときは、減速補正係数ＫＤＥＣは「１．０」に設定され、第２設定値ＤＴＨＡＢＳ２より大きいときは、最小値ＫＤＥＣＬに設定される。
【００６２】
ステップＳ４４で、ＤＴＨ＞ＸＤＴＨＫＤＥＣであるときは、減速補正係数ＫＤＥＣを所定量ＸＤＫＤＥＣ（例えば０．０１）だけインクリメントし（ステップＳ４５）、次いで減速補正係数ＫＤＥＣの最大値が「１．０」となるようにリミット処理を行う（ステップＳ４６）。すなわちこのリミット処理では、減速補正係数ＫＤＥＣが「１．０」より大きい否かを判別し、ＫＤＥＣ＞１．０であるときは、減速補正係数ＫＤＥＣを「１．０」に設定する。
【００６３】
図９は、図４のステップＳ１４で実行されるＫＳＴＲ算出処理のフローチャートである。
ステップＳ５１では、気筒特定パラメータｉが「４」以上か否かを判別し、ｉ＜４であるときは直ちにステップＳ５３に進む。ｉ≧４であるときは、気筒特定パラメータｉを「０」にリセットするとともに、制御時刻ｋを「１」だけインクリメントし（ステップＳ５２）、ステップＳ５３に進む。
【００６４】
気筒特定パラメータｉは、０から３までの値をとり、ｉ＝０，１，２，３がそれぞれ＃１気筒、＃３気筒、＃４気筒、＃２気筒に対応する。制御時刻ｋは特定の気筒（例えば＃１気筒）の燃焼サイクル（クランク角７２０度周期）に対応する時刻であるため、各気筒に対応させてモデルパラメータベクトルθ及び適応補正係数ＫＳＴＲを算出するために、気筒特定パラメータｉが導入されている。
【００６５】
ステップＳ５３では、気筒特定パラメータｉを「１」だけインクリメントする。次いで下記式（４７）、（４８）及び（４９）により、同定誤差ｉｄｅ(k,i)を算出し（ステップＳ５４）、さらに下記式（４３）〜（４６）により、モデルパラメータベクトルθ(k,i)を算出する（ステップＳ５５）。下記式（４３）〜（４９）は、上述した式（２３）〜（２９）の制御時刻を示すパラメータ（ｋ）を、制御時刻ｋと気筒特定パラメータｉとからなる、制御時刻を示すパラメータ（ｋ，ｉ）に変更したものである。
【００６６】
【数５】
【００６７】
続くステップＳ５６では、下記式（５０）により、適応補正係数ＫＳＴＲ(k,i)を算出する。
【００６８】
なお、上記式（４７）、（４９）及び（５０）の検出当量比ＫＡＣＴは、気筒毎に検出されるものではないが、便宜的に同じ制御時刻を示すパラメータ（ｋ，ｉ）を付している。また式（４９）及び（５０）の加減速補正係数ＫＴＨ、及び式（５０）の目標当量比ＫＣＭＤは、気筒毎に設定されるわけではないが、同様に同じ制御時刻を示すパラメータ（ｋ，ｉ）を付している。本処理の実行周期に対応する制御時刻ｎを用いると、下記のように表すことができる。
ＫＡＣＴ(k,i)＝ＫＡＣＴ(n)
ＫＡＣＴ(k-3,i)＝ＫＡＣＴ(n-12)
ＫＴＨ（k-j,i)＝ＫＴＨ(n-4j) （ｊ＝１〜６）
ＫＣＭＤ(k,i)＝ＫＣＭＤ(n)
【００６９】
以上詳述したように本実施形態では、検出当量比ＫＡＣＴだけでなく、加減速補正係数ＫＴＨをも用いてモデルパラメータベクトルθを同定し、該同定したモデルパラメータベクトルθ及び加減速補正係数ＫＴＨを用いて適応補正係数ＫＳＴＲを算出するようにしたので、加減速補正係数ＫＴＨによる検出当量比ＫＡＣＴの変化を考慮したモデルパラメータベクトルθの設定及び適応補正係数ＫＳＴＲの算出を行うことができる。その結果、加減速補正係数ＫＴＨによる加減速開始当初の空燃比のリーンスパイク及びリッチスパイクを防止するとともに、加減速補正係数ＫＴＨが無補正値（１．０）に戻った直後におけるリーンスパイク及びリッチスパイクを防止することができる。
【００７０】
本実施形態では、ＥＣＵ５が、同定手段及び制御手段を備える適応制御器と、加減速補正量算出手段とを構成する。具体的には、図９のステップＳ５４及び５５が同定手段に相当し、同図のステップＳ５６が制御手段に相当し、図４のステップＳ１１〜Ｓ１３並びに図５及び図７の処理が加減速補正量算出手段に相当する。
【００７１】
（変形例）
上述した実施形態では、図２に示すように加減速補正係数ＫＴＨをコントローラ４１及び同定器４２に入力するようにしたが、図１０に示すように、加減速補正係数ＫＴＨをコントローラ４１には入力せずに、同定器４２のみに入力するようにしてもよい。
【００７２】
この場合、適応補正係数ＫＳＴＲは式（３０）ではなく、式（１０）により算出される。
このようにコントローラ４１に加減速補正係数ＫＴＨを入力しない構成としても、図３に示す制御特性は僅かに悪化するものの、実用上問題のない程度の変化であることが、実験により確認されている。
【００７３】
なお本発明は上述した実施形態に限るものではなく、種々の変形が可能である。上述した実施形態では、車両運転者の加減速意志を示すパラメータとして、スロットル弁開度ＴＨを用いたが、当該車両のアクセルペダルの踏み込み量ＡＣＣを用いてもよい。
【００７４】
また上述した実施形態では、加減速補正量として、基本燃料量ＴＩＭに乗算する補正係数ＫＴＨを用いたが、正の加速補正項ＴＡＣＣ及び負の減速補正項ＴＤＥＣを加算することにより得られる加減速補正項ＴＴＨを基本燃料量ＴＩＭに加算するようにしてもよい。その場合、加減速補正項ＴＴＨが加減速補正量に相当する。
【００７５】
また本発明は、クランク軸を鉛直方向とした船外機などのような船舶推進機用エンジンなどの制御にも適用が可能である。
【００７６】
【発明の効果】
以上詳述したように請求項１に記載の発明によれば、機関により駆動される車両の運転者の加減速意志を示すパラメータに応じて、機関に供給する燃料量を補正する加減速補正量が算出され、空燃比センサにより検出される空燃比及び前記加減速補正量を用いて制御対象モデルのモデルパラメータが同定される。すなわち、加減速補正量による補正を考慮してモデルパラメータが同定されるので、加減速補正量による加減速開始当初の空燃比のリーンスパイク及びリッチスパイクを防止するとともに、加減速補正量が無補正値に戻った直後におけるリーンスパイク及びリッチスパイクを防止することができる。その結果、触媒の浄化効率を高め、排気特性を向上させることができる。
【００７７】
請求項２に記載の発明によれば、加減速補正量による補正を考慮して制御入力が算出されるので、空燃比の制御性をさらに改善することできる。
【００７８】
請求項３に記載の発明によれば、機関により駆動される車両の運転者の加減速意志を示すパラメータに応じて、機関に供給する燃料量を補正する加減速補正量が算出され、制御入力の過去値と加減速補正量の過去値の積に基づいて最新の制御入力が決定される。このように、加減速補正量の過去値を用いることにより、加減速補正量による補正中においても適応制御によって空燃比を目標空燃比に正確に追従させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態にかかる内燃機関及びその空燃比制御装置の構成を示すブロック図である。
【図２】適応制御器による制御を説明するために制御系の要部を示すブロック図である。
【図３】本実施形態の適応制御器による制御特性を示すタイムチャートである。
【図４】要求燃料量（ＴＣＹＬ）を算出する処理の要部を示すフローチャートである。
【図５】加速補正係数（ＫＡＣＣ）を算出する処理のフローチャートである。
【図６】図５の処理で使用するテーブルを示す図である。
【図７】減速補正係数（ＫＤＥＣ）を算出する処理のフローチャートである。
【図８】図７の処理で使用するテーブルを示す図である。
【図９】適応補正係数（ＫＳＴＲ）を算出する処理のフローチャートである。
【図１０】図２に示す制御系の変形例の構成を示すブロック図である。
【図１１】従来の制御系の構成を示すブロック図である。
【図１２】加減速補正係数（ＫＴＨ）を使用しない場合の制御特性を示すタイムチャートである。
【図１３】加減速補正係数（ＫＴＨ）を使用する場合の制御特性を示すタイムチャートである。
【符号の説明】
１ 内燃機関
２ 吸気管
５ 電子制御ユニット（同定手段、制御手段、加減速補正量算出手段）
６ 燃料噴射弁
１３ 排気管
１７ 空燃比センサ
３１ 適応制御器
４１ コントローラ（制御手段）
４２ 同定器（同定手段）
【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、特に内燃機関により駆動される車両の運転者の加減速意志に応じて燃料供給量を補正する加減速補正量を用いた制御を行うものに関する。
【０００２】
【従来の技術】
内燃機関の吸入空気量を制御するスロットル弁の開度を検出し、該検出したスロットル弁開度に応じて、車両の加速時及び減速時に機関に供給する燃料量を補正する手法は従来より広く知られている（例えば特開平５−３０２５３６号公報）。この燃料量補正手法によれば、スロットル弁が急激に開弁される加速時には、燃料量の増量補正が行われ、スロットル弁が急激に閉弁される減速時には、燃料量の減量補正が行われる。
【０００３】
また適応制御器を用いた内燃機関（エンジン）の空燃比制御装置は、例えば特開平１１−７３２０６号公報に示されている。図１１は、その適応制御器による空燃比（燃料量）制御と、上記車両加減速時の燃料量補正を行う補正係数ＫＴＨによる補正とを行う制御系の構成を示すブロック図である。この制御系は、適応制御器１３１と、乗算器１３２〜１３３と、付着補正部１３５と、機関システム１０１ａと、排気管１１３と、空燃比センサ１１７と、変換部１３６とからなる。空燃比センサ１１７の下流側には、排気を浄化する触媒１１４が設けられる。
【０００４】
機関システム１０１ａは、燃料噴射弁，吸気管，及びエンジンを含む。変換部１３６は、空燃比センサ１１７の出力を検出当量比ＫＡＣＴに変換する。適応制御器１３１は、コントローラ１４１及びパラメータ調整機構１４２とを備えている。パラメータ調整機構１４２は、検出当量比ＫＡＣＴ及び適応補正係数ＫＳＴＲに基づいて、モデルパラメータベクトルθを算出する。モデルパラメータベクトルθは、制御対象モデルを定義する複数のモデルパラメータを要素とするベクトルである。コントローラ１４１は、目標当量比ＫＣＭＤ、検出当量比ＫＡＣＴ及び適応補正係数ＫＳＴＲの過去値に基づき、モデルパラメータベクトルθを用いて、制御対象モデルの伝達関数の逆伝達関数により適応補正係数ＫＳＴＲを算出する。
【０００５】
乗算器１３２，１３３及び１３４により、要求燃料量ＴＣＹＬが下記のように算出される。要求燃料量ＴＣＹＬは、１つの気筒における１回の燃焼に必要とされる燃料量である。
ＴＣＹＬ＝ＴＩＭ×ＫＴＨ×ＫＳＴＲ×ＫＴＯＴＡＬ （１）
ＴＩＭはエンジンシステム１０１ａの吸入空気量に応じて設定される基本燃料量である。ＫＴＨは、エンジンシステム１０１ａ内のスロットル弁開度の変化量、すなわち運転者の加減速意図に応じて設定される加減速補正係数である。ＫＴＯＴＡＬは、吸気温ＴＡ，機関冷却水温ＴＷ，大気圧ＰＡに応じて設定される環境補正係数など、適応補正係数ＫＳＴＲ及び加減速補正係数ＫＴＨ以外の燃料量補正係数の積である。
【０００６】
付着補正部１３５は、燃料噴射弁から噴射される燃料が吸気管内壁に付着することに起因する燃料の輸送遅れの補正する付着補正を行い、燃料噴射弁による燃料噴射時間ＴＯＵＴを算出する。
適応制御器１３１は、制御対象をモデル化した制御対象モデルに基づいて、適応補正係数ＫＳＴＲの算出を行う。制御対象モデルは下記式（２）により、３制御サイクルのむだ時間を有するＤＡＲＸモデル（delayed autoregressive model with exogeneous input:外部入力を持つ自己回帰モデル）として定義されている。
【０００７】
【０００８】
モデルパラメータを要素とするモデルパラメータベクトルθ(k)を下記式（３）で定義すると、モデルパラメータベクトルθ(k)は、下記式（４）により算出される。
θ(k)T＝［ｂ０，ｒ１，ｒ２，ｒ３，ｓ０］ （３）
θ(k)＝θ(k-1)＋ＫＰ(k)ｉｄｅ(k) （４）
【０００９】
式（４）のＫＰ(k)は、下記式（５）により定義されるゲイン係数ベクトルであり、式（５）のＰ(k)は、下記式（６）により定義される５次の正方行列である。またｉｄｅ(k)は下記式（７）により定義される同定誤差であり、式（７）のＫＡＣＴＨＡＴ(k)は、下記式（８）により、最新のモデルパラメータベクトルθ(k-1)を用いて算出される推定当量比である。
【数１】
ＫＡＣＴＨＡＴ(k)＝θ(k-1)Tζ(k) （８）
【００１０】
上記式（５）、（６）及び（８）のζ(k)は、下記式（９）で定義される、制御出力（ＫＡＣＴ）及び制御入力（ＫＳＴＲ）を要素とするベクトルである。
式（６）の係数λ１，λ２の設定により、式（４）〜（９）による同定アルゴリズムは、以下のような４つの同定アルゴリズムのいずれかになる。
λ１＝１，λ２＝０ 固定ゲインアルゴリズム
λ１＝１，λ２＝１ 最小２乗法アルゴリズム
λ１＝１，λ２＝λ 漸減ゲインアルゴリズム（λは０，１以外の所定値）
λ１＝λ，λ２＝１ 重み付き最小２乗法アルゴリズム（λは０，１以外の所定値）
【００１２】
コントローラ１４１は、下記式（１０）により適応補正係数ＫＳＴＲ(k)を算出する。
【発明が解決しようとする課題】
図１２は、エンジンにより駆動される車両の加減速時に、加減速補正係数ＫＴＨを「１．０」に保持した場合における検出当量比ＫＡＣＴ及び適応補正係数ＫＳＴＲの推移を示すタイムチャートである。同図（ａ）は車速ＶＰの推移を示す。同図（ｂ）に示すように加速時には検出当量比ＫＡＣＴがスパイク状にリーン方向へ変化し、減速時にはスパイク状にリッチ方向へ変化する。本明細書では、急激に突出して元に戻る変化を「スパイク」あるいは「スパイク状の変化」といい、リーン方向のスパイクを「リーンスパイク」、リッチ方向のスパイクを「リッチスパイク」という。また適応補正係数ＫＳＴＲは、同図（ｄ）に示すように、検出当量比ＫＡＣＴの変化に少し遅れて、検出当量比ＫＡＣＴと逆方向に変化する。リーンスパイクあるいはリッチスパイクの発生により、触媒の浄化率低下や機関運転性の悪化（機関の加速や減速の遅れ）が起きる。
【００１４】
図１３は、加減速補正係数ＫＴＨを加速時には「１．０」より大きな値に設定し、減速時には「１．０」より小さな値に設定した（同図（ｃ）参照）場合における、検出当量比ＫＡＣＴ及び適応補正係数ＫＳＴＲの推移を示すタイムチャートである。同図（ａ）は車速ＶＰの推移を示す。この場合、加減速補正係数ＫＴＨの導入により、加速開始当初あるいは減速開始当初におけるリーンスパイクあるいはリッチスパイクはなくなるが、加減速補正係数ＫＴＨが「１．０」に戻った直後にリーンスパイクまたはリッチスパイクが発生している（同図（ｂ）参照）。
【００１５】
適応制御器は、ＰＩＤ（比例積分微分）制御に比べると、制御偏差の補正速度が速いため、加減速補正係数ＫＴＨによる補正が過補正状態となると、適応補正係数ＫＳＴＲは、同図（ｄ）に示すように、その過補正分を補正すべく加速時にはリーン方向へ変化し、減速時にはリッチ方向へ変化する。その状態で、同図（ｂ）に示すように加速あるいは減速の終了により加減速補正係数ＫＴＨが急激に「１，０」に戻ると、適応補正係数ＫＳＴＲはその変化に追従できない。そのため、加減速補正係数ＫＴＨが「１．０」に戻った直後に検出当量比ＫＡＣＴのリーンスパイクあるいはリッチスパイクが発生し、加減速補正係数ＫＴＨを導入した意味がなくなってしまう。
【００１６】
このような不具合は、加減速補正係数ＫＴＨによる補正が、過補正となっていることに起因している。したがって、加減速補正係数ＫＴＨの設定をより正確に行い、目標当量比ＫＣＭＤと検出当量比ＫＡＣＴの偏差が発生しないようにすれば、上記不具合は発生しない。しかしながら、内燃機関の燃料付着特性にはばらつきがあるため、加減速補正係数ＫＴＨはある程度、過補正傾向に設定せざるを得ない。また加減速補正係数ＫＴＨを「１．０」に戻す速度をもっと遅くすることによっても上記不具合を無くすことができるが、加減速補正係数ＫＴＨによる過補正状態が長く継続するのは、触媒浄化率の低下を招くため好ましくない。
【００１７】
加減速補正係数ＫＴＨによる補正は、ＰＩＤ制御のような応答性の遅い制御との組み合わせでは特に問題とならなかったが、適応制御のように応答速度の速い制御との組み合わせでは上述したような不具合が発生することがあった。
【００１８】
本発明はこの点に着目してなされたものであり、内燃機関により駆動される車両の加減速時において空燃比制御をより適切に行い、空燃比を目標空燃比に正確に追従させることができる内燃機関の空燃比制御装置を提供することを目的とする。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため請求項１に記載の発明は、内燃機関を含む制御対象をモデル化した制御対象モデルのモデルパラメータ（θ）を同定する同定手段（４２）と、該同定手段（４２）により同定されるモデルパラメータ（θ）を用いて制御入力（ＫＳＴＲ）を算出する制御手段（４１）とを備える適応制御器（２９）により、前記機関に供給する混合気の空燃比（ＫＡＣＴ）を目標空燃比（ＫＣＭＤ）に一致させるように制御する内燃機関の空燃比制御装置において、前記機関の排気系に設けられる空燃比センサ（１７）と、前記機関により駆動される車両の運転者の加減速意志を示すパラメータ（ＤＴＨ）に応じて、前記機関に供給する燃料量を補正する加減速補正量（ＫＴＨ）を算出する加減速補正量算出手段とを備え、前記同定手段（４２）は、前記空燃比センサ（１７）により検出される空燃比（ＫＡＣＴ）及び前記加減速補正量（ＫＴＨ）を用いて前記モデルパラメータ（θ）を同定することを特徴とする。
【００２０】
この構成によれば、機関により駆動される車両の運転者の加減速意志を示すパラメータに応じて、機関に供給する燃料量を補正する加減速補正量が算出され、空燃比センサにより検出される空燃比及び前記加減速補正量を用いて制御対象モデルのモデルパラメータが同定される。すなわち、加減速補正量による補正を考慮してモデルパラメータが同定されるので、加減速補正量による加減速開始当初の空燃比のリーンスパイク及びリッチスパイクを防止するとともに、加減速補正量が無補正値に戻った直後におけるリーンスパイク及びリッチスパイクを防止することができる。その結果、触媒の浄化効率を高め、排気特性を向上させることができる。
【００２１】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の内燃機関の空燃比制御装置において、前記制御手段（４１）は、前記モデルパラメータ（θ）及び前記加減速補正量（ＫＴＨ）を用いて前記制御入力（ＫＳＴＲ）を算出することを特徴とする。この構成によれば、加減速補正量による補正を考慮して制御入力が算出されるので、空燃比の制御性をより改善することできる。
【００２２】
請求項３に記載の発明は、内燃機関を含む制御対象への制御入力の過去値（ＫＳＴＲ(k-3)〜ＫＳＴＲ(k-6)）を用いて適応制御により最新の制御入力（ＫＳＴＲ(k)）を決定する制御手段（４１）を備え、前記機関に供給する混合気の空燃比（ＫＡＣＴ）を目標空燃比（ＫＣＭＤ）に一致させるように制御する内燃機関の空燃比制御装置において、前記機関により駆動される車両の運転者の加減速意志を示すパラメータ（ＤＴＨ）に応じて、前記機関に供給する燃料量を補正する加減速補正量（ＫＴＨ）を算出する加減速補正量算出手段を備え、前記制御手段（４１）は、前記制御入力の過去値（ＫＳＴＲ(k-3)〜ＫＳＴＲ(k-6)）と前記加減速補正量の過去値（ＫＴＨ(k-3)〜ＫＴＨ(k-6)）の積に基づいて最新の制御入力（ＫＳＴＲ(k)）を決定することを特徴とする。
【００２３】
この構成によれば、機関により駆動される車両の運転者の加減速意志を示すパラメータに応じて、機関に供給する燃料量を補正する加減速補正量が算出され、制御入力の過去値と加減速補正量の過去値の積に基づいて最新の制御入力が決定される。このように、加減速補正量の過去値を用いることにより、加減速補正量による補正中においても適応制御によって空燃比を目標空燃比に正確に追従させることができる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
図１は本発明の一実施形態にかかる内燃機関（以下「エンジン」という）及びその空燃比制御装置の構成を示す図である。
【００２５】
４気筒のエンジン１の吸気管２にはスロットル弁３が配されている。スロットル弁３にはスロットル弁開度（ＴＨ）センサ４が連結されており、スロットル弁開度ＴＨに応じた電気信号を出力して電子制御ユニット（以下「ＥＣＵ」という）５に供給する。
【００２６】
燃料噴射弁６はエンジン１とスロットル弁３との間かつ吸気管２の図示しない吸気弁の少し上流側に各気筒毎に設けられており、各噴射弁は図示しない燃料ポンプに接続されていると共にＥＣＵ５に電気的に接続されて当該ＥＣＵ５からの信号により燃料噴射弁６の開弁時間が制御される。
【００２７】
一方、スロットル弁３の直ぐ下流には吸気管内絶対圧（ＰＢＡ）センサ８が設けられており、この絶対圧センサ８により電気信号に変換された絶対圧信号は前記ＥＣＵ５に供給される。また、その下流には吸気温（ＴＡ)センサ９が取付けられており、吸気温ＴＡを検出して対応する電気信号を出力してＥＣＵ５に供給する。
【００２８】
エンジン１の本体に装着されたエンジン水温（ＴＷ）センサ１０はサーミスタ等から成り、エンジン水温（冷却水温）ＴＷを検出して対応する温度信号を出力してＥＣＵ５に供給する。
ＥＣＵ５には、エンジン１のクランク軸（図示せず）の回転角度を検出するクランク角度位置センサ１１が接続されており、クランク軸の回転角度に応じた信号がＥＣＵ５に供給される。クランク角度位置センサ１１は、エンジン１の特定の気筒の所定クランク角度位置でパルス（以下「ＣＹＬパルス」という）を出力する気筒判別センサ、各気筒の吸入行程開始時の上死点（ＴＤＣ）に関し所定クランク角度前のクランク角度位置で（４気筒エンジンではクランク角１８０度毎に）ＴＤＣパルスを出力するＴＤＣセンサ及びＴＤＣパルスより短い一定クランク角周期（例えば３０度周期）で１パルス（以下「ＣＲＫパルス」という）を発生するＣＲＫセンサから成り、ＣＹＬパルス、ＴＤＣパルス及びＣＲＫパルスがＥＣＵ５に供給される。これらのパルスは、燃料噴射時期、点火時期等の各種タイミング制御及びエンジン回転数（エンジン回転速度）ＮＥの検出に使用される。
【００２９】
排気管１３には排気中の酸素濃度（エンジン１に供給される混合気の空燃比）にほぼ比例した電気信号を出力する空燃比センサ（以下［ＬＡＦセンサ」という）１７が設けられている。ＬＡＦセンサ１７の下流側には三元触媒１４が設けられている。三元触媒１４は、排気ガス中のＨＣ，ＣＯ，ＮＯｘ等の浄化を行う。
【００３０】
ＬＡＦセンサ１７は、ＥＣＵ５に接続されており、排気中の酸素濃度に略比例した電気信号をＥＣＵ５に供給する。
エンジン１は、吸気弁及び排気弁のバルブタイミングを、エンジンの高速回転領域に適した高速バルブタイミングと、低速回転領域に適した低速バルブタイミングとの２段階に切換可能なバルブタイミング切換機構３０を有する。このバルブタイミングの切換は、弁リフト量の切換も含み、さらに低速バルブタイミング選択時は２つの吸気弁のうちの一方を休止させて、空燃比を理論空燃比よりリーン化する場合においても安定した燃焼を確保するようにしている。
【００３１】
バルブタイミング切換機構３０は、バルブタイミングの切換を油圧を介して行うものであり、この油圧切換を行う電磁弁及び油圧センサがＥＣＵ５に接続されている。油圧センサの検出信号はＥＣＵ５に供給され、ＥＣＵ５は電磁弁を制御してエンジン１の運転状態に応じたバルブタイミングの切換制御を行う。
【００３２】
なお、図示は省略しているが、排気を吸気管２に還流する排気還流機構及び燃料タンクで発生する蒸発燃料をキャニスタに貯蔵し、適時吸気管２に供給する蒸発燃料処理装置が設けられている。
またＥＣＵ５には大気圧ＰＡを検出する大気圧センサ２１が接続されており、大気圧センサ２１の検出信号は、ＥＣＵ５に供給される。
【００３３】
ＥＣＵ５は、上述した各種センサからの入力信号波形を整形して電圧レベルを所定レベルに修正し、アナログ信号値をデジタル信号値に変化する等の機能を有する入力回路と、中央処理ユニット（ＣＰＵ）と、該ＣＰＵで実行される各種演算プログラムや後述する各種マップを記憶するＲＯＭ及び演算結果等を記憶するＲＡＭからなる記憶回路と、燃料噴射弁６等の各種電磁弁や点火プラグに駆動信号を出力する出力回路とを備えている。
【００３４】
ＥＣＵ５は、上述した各種センサの検出信号に基づいて、ＬＡＦセンサ１７の出力に応じた空燃比のフィードバック制御を行うフィードバック制御運転領域やオープン制御を行うオープン制御運転領域等の種々のエンジン運転領域を判別するとともに、エンジン運転状態に応じ、下記式（２１）により要求燃料量ＴＣＹＬを算出する。要求燃料量ＴＣＹＬは、１つの気筒における１回の燃焼に必要とされる燃料量である。
ＴＣＹＬ＝ＴＩＭ×ＫＴＨ×ＫＳＴＲ×ＫＴＯＴＡＬ （２１）
【００３５】
ここでＴＩＭは基本燃料量、具体的には燃料噴射弁６の基本燃料噴射時間であり、エンジン回転数ＮＥ及び吸気管内絶対圧ＰＢＡに応じて設定されたＴＩマップを検索して決定される。ＴＩマップは、エンジン回転数ＮＥ及び吸気管内絶対圧ＰＢＡに対応する運転状態において、エンジンに供給する混合気の空燃比がほぼ理論空燃比になるように設定されている。すなわち、基本燃料量ＴＩＭは、エンジンの単位時間当たりの吸入空気量（質量流量）にほぼ比例する値を有する。
【００３６】
ＫＴＨは、スロットル弁開度ＴＨの変化量ＤＴＨに応じて設定される加減速補正係数である。
ＫＳＴＲは、検出当量比ＫＡＣＴ及び目標当量比ＫＣＭＤに応じて、後述する適応制御器により算出される適応補正係数であり、前記フィードバック制御運転領域において、検出当量比ＫＡＣＴが目標当量比ＫＣＭＤに一致するように設定される。
【００３７】
ＫＴＯＴＡＬは、エンジン水温ＴＷに応じて設定されるエンジン水温補正係数ＫＴＷ，吸気温ＴＡに応じて設定される吸気温補正係数ＫＴＡ，大気圧ＰＡに応じて設定される大気圧補正係数ＫＰＡ，排気還流実行中に排気還流量に応じて設定されるＥＧＲ補正係数ＫＥＧＲ，蒸発燃料処理装置によるパージ実行時にパージ燃料量に応じて設定されるパージ補正係数ＫＰＵＧ等のフィードフォワード補正係数（加減速補正係数ＫＴＨを除く）をすべて乗算することにより算出される補正係数である。
【００３８】
ＥＣＵ５は、さらに燃料噴射弁６により吸気管内に噴射された燃料の一部が、吸気管内壁に付着することを考慮した付着補正演算を実行して、燃料噴射弁６による燃料噴射時間ＴＯＵＴを算出する。付着補正については、例えば特開平８−２１２７３号公報に詳細に開示されている。燃料噴射弁６により、燃料噴射時間ＴＯＵＴに比例する燃料量が吸気管２内に噴射される。
【００３９】
図２は、適応制御器による制御を説明するために制御系の要部を示すブロック図である。図２に示す制御系は、適応制御器３１、乗算器３２，３３，及び３４，付着補正部３５，エンジンシステム１ａ、排気管１３、ＬＡＦセンサ１７、変換部３６によって構成される。エンジンシステム１ａは、図１に示した燃料噴射弁６，吸気管２，及びエンジン１を含む。適応制御器３１、乗算器３２〜３４、付着補正部３５、及び変換部３６は、実際にはＥＣＵ５のＣＰＵによる演算処理によって実現される。
【００４０】
図１１に示す従来の制御系では、乗算器１３２からＬＡＦセンサ１１７までを制御対象とし、適応補正係数ＫＳＴＲが制御入力であるのに対し、本実施形態では、乗算器３３からＬＡＦセンサ１７までを制御対象とし、制御入力は加減速補正係数と適応補正係数の積（ＫＴＨ×ＫＳＴＲ）となっている。図２に示す制御系の構成要素１ａ，１３，１７，３１〜３６は、それぞれ図１１に示す構成要素１０１ａ，１１３，１１７，１３１〜１３６に対応し、同様の機能を有するが、本実施形態では、加減速補正係数ＫＴＨがコントローラ４１及び同定器４２に入力されている点が、図１１に示す従来の制御系と異なっている。
【００４１】
変換部３６は、ＬＡＦセンサ出力を検出当量比ＫＡＣＴに変換する。適応制御器３１は、コントローラ４１及び同定器４２とからなる。同定器４２は、検出当量比ＫＡＣＴ、適応補正係数ＫＳＴＲ及び加減速補正係数ＫＴＨに基づいて、モデルパラメータベクトルθを算出する。モデルパラメータベクトルθは、後述する制御対象モデルを定義する複数のモデルパラメータを要素とするベクトルである。コントローラ４１は、目標当量比ＫＣＭＤ、検出当量比ＫＡＣＴ、並びに適応補正係数ＫＳＴＲ及び加減速補正係数ＫＴＨの過去値に基づき、モデルパラメータベクトルθを用いて、制御対象モデルの伝達関数の逆伝達関数により適応補正係数ＫＳＴＲを算出する。
【００４２】
乗算器３２〜３４は、前記式（２１）の演算を実行し、要求燃料量ＴＣＹＬを算出する。付着補正部３５は、付着補正処理を行い、燃料噴射時間ＴＯＵＴを算出する。
【００４３】
本実施形態では、制御対象モデルは下記式（２２）により定義される。
【００４４】
モデルパラメータを要素とするモデルパラメータベクトルθ(k)は、下記式（２３）で示され、下記式（２４）により算出される。式（２４）に含まれるゲイン係数ベクトルＫＰ(k)及び同定誤差ｉｄｅ(k)は、前記式（５）〜（８）と同一の式（２５）〜（２８）で与えられるが、制御出力（ＫＡＣＴ）及び制御入力（ＫＳＴＲ×ＫＴＨ）からなるベクトルζ(k)は、前記式（９）とは異なる式（２９）で与えられる。
【００４５】
θ(k)T＝［ｂ０，ｒ１，ｒ２，ｒ３，ｓ０］ （２３）
θ(k)＝θ(k-1)＋ＫＰ(k)ｉｄｅ(k) （２４）
【数２】
式（２９）により定義されるベクトルζは、適応補正係数ＫＳＴＲにそれぞれの時刻における加減速補正係数ＫＴＨが乗算された制御入力（ＫＳＴＲ×ＫＴＨ）を要素としている。これにより、エンジン１に供給する混合気の空燃比が加減速補正係数ＫＴＨにより過剰に補正され、その過剰な補正が検出当量比ＫＡＣＴに表れても、同定器４２は、制御対象（図２参照）への制御入力（ＫＳＴＲ×ＫＴＨ）が変化したことによるものであることを認識できる。そのため、空燃比（検出当量比ＫＡＣＴ）の過剰補正分を補正する動作をしない。その結果、適応制御器を用いた空燃比制御に、加減速補正係数ＫＴＨの導入することに起因する不具合を防止することができる。
【００４７】
コントローラ４１は、下記式（３０）により適応補正係数ＫＳＴＲ(k)を算出する。式（３０）は、式（１０）のＫＳＴＲ(k-1)，ＫＳＴＲ(k-2)，及びＫＳＴＲ(k-3)を、それぞれＫＳＴＲ(k-1)×ＫＴＨ(k-1)，ＫＳＴＲ(k-2)×ＫＴＨ(k-2)，ＫＳＴＲ(k-3)×ＫＴＨ(k-3)に置き換えたものである。
図３は、上述したように改良された適応制御器を適用した場合における、エンジン１により駆動される車両の加減速時の検出当量比ＫＡＣＴ及び適応補正係数ＫＳＴＲの推移を示すタイムチャートである。本実施形態では、加減速補正係数ＫＴＨによるリッチ方向及びリーン方向の補正実行時に、適応補正係数ＫＳＴＲによるＫＴＨ過補正分の補正が行われない（同図（ｃ）（ｄ）参照）。したがって、加減速補正係数ＫＴＨを「１．０」に戻したときに検出当量比ＫＡＣＴのリッチスパイクあるいはリーンスパイクが発生せず（同図（ｂ）参照）、良好な空燃比制御特性を得ることができる。
【００４９】
なお、上記式（２６）の係数λ１を「１」に設定し、係数λ２を「０」に設定した固定ゲインアルゴリズムを採用する場合には、前記式（２５）に代えて下記式（２５ａ）が用いられる。式（２５ａ）において、Ｐは定数を対角要素とする対角行列である。
【数３】
また同定されるモデルパラメータのドリフト防止のために、上記式（２４）に代えて下記式（２４ａ）により、モデルパラメータベクトルθを算出するようにしてもよい。
θ(k)＝ＳＧＭθ(k-1)＋ＫＰ(k)ｉｄｅ(k) （２４ａ）
【００５１】
ここで、ＳＧＭは、下記式（３１）に示すように「１」及び忘却係数σを対角要素とし、その他の要素を「０」とした忘却係数行列である。忘却係数σは、０から１の間の値に設定され、同定誤差の過去値の影響を低減する機能を有する。
【数４】
次に図４〜９を参照して、加減速補正係数ＫＴＨ及び適応補正係数ＫＳＴＲの算出処理を説明する。以下に説明する処理は、ＥＣＵ５のＣＰＵで実行される。
【００５３】
図４は、要求燃料量ＴＣＹＬを算出するメインルーチンの要部を示すフローチャートである。この処理は、ＴＤＣパルスの発生に同期してＥＣＵ５のＣＰＵで実行される。
ステップＳ１１では、図５に示すＫＡＣＣの算出処理を実行し、加速補正係数ＫＡＣＣを算出する。ステップＳ１２では、図７に示す減速補正係数ＫＤＥＣを算出する。ステップＳ１３では、下記式（３２）により、加減速補正係数ＫＴＨを算出する。
ＫＴＨ＝ＫＡＣＣ×ＫＤＥＣ （３２）
【００５４】
ステップＳ１４では、図９に示すＫＳＴＲの算出処理を実行し、適応補正係数ＫＳＴＲを算出する。
ステップＳ１３及びＳ１４で算出される加減速補正係数ＫＴＨ及び適応補正係数ＫＳＴＲは、図示しない処理で算出される基本燃料量ＴＩＭ及び補正係数ＫＴＯＴＡＬとともに前記式（２１）に適用され、要求燃料量ＴＣＹＬが算出される。
【００５５】
図５は、図４のステップＳ１１で実行されるＫＡＣＣ算出処理のフローチャートである。
ステップＳ２１では、スロットル弁開度ＴＨの変化量ＤＴＨ（＝ＴＨ(n)−ＴＨ(n-1)，ｎは本処理の制御周期（クランク角度１８０度）に対応する制御時刻である）が、加速判定閾値ＸＤＴＨＫＡＣＣＨ（例えば１．８ｄｅｇ）より大きいか否かを判別する。ＤＴＨ＞ＸＤＴＨＫＡＣＣＨであるときは、加速フラグＦＫＡＣＣが「１」であるか否かを判別する（ステップＳ２７）。加速開始フラグＦＫＡＣＣはエンジン１により駆動される車両の急加速開始と判定したとき「１」に設定される（ステップＳ３３）。
【００５６】
ステップＳ２７でＦＫＡＣＣ＝０であるときは、スロットル弁開度ＴＨが所定開度ＸＴＨＫＡＣＣＨ（例えば３５ｄｅｇ）より大きいか否かを判別する（ステップＳ２８）。加速開始当初は、この答は否定（ＮＯ）であるので、ステップＳ２９に進み、吸気管内絶対圧ＰＢＡが所定吸気圧ＸＰＢＫＡＣＣＨ（例えば７３ｋＰａ（５５０ｍｍＨｇ）））より高いか否かを判別する。加速開始当初はこの答も否定（ＮＯ）となるので、ステップＳ３２に進み、スロットル弁開度変化量ＤＴＨに応じて、図６に示すＫＡＣＣテーブルを検索し、加速補正係数ＫＡＣＣを算出する。ＫＡＣＣテーブルは、スロットル弁開度変化量ＤＴＨが第１設定値ＤＴＨ１と第２設定値ＤＴＨ２の間にあるときは、スロットル弁開度変化量ＤＴＨが増加するほど加速補正係数ＫＡＣＣが増加するように設定されている。またスロットル弁開度変化量ＤＴＨが第１設定値ＤＴＨ１より小さいときは、加速補正係数ＫＡＣＣは「１．０」に設定され、第２設定値ＤＴＨ２より大きいときは、最大値ＫＡＣＣＨに設定される。
【００５７】
ステップＳ３３では加速開始フラグＦＫＡＣＣが「１」に設定される。加速開始フラグが「１」に設定されると、次の本処理実行時においてはステップＳ２７からステップＳ３４に進み、加速開始フラグＦＫＡＣＣは「０」に戻される。
加速開始フラグＦＡＣＣが「０」であり、かつスロットル弁開度ＴＨが所定開度ＸＴＨＫＡＣＣＨより大きいとき、または吸気管内絶対圧ＰＢＡが所定吸気圧ＸＰＢＫＡＣＣＨより大きいときは、ステップＳ３０に進み、加速補正係数ＫＡＣＣを「１．０」に設定し、次いで加速開始フラグＦＫＡＣＣを「０」に設定する（ステップＳ３１）。
【００５８】
ステップＳ２１でＤＨＴ≦ＸＤＴＨＫＡＣＣＨであるときは、スロットル弁開度変化量ＤＴＨが負の所定変化量−ＸＤＴＨＫＡＣＣＬ（例えば−０．３ｄｅｇ）より小さいか否かを判別する（ステップＳ２２）。ＤＴＨ≧−ＸＤＴＨＫＡＣＣＬであるときは、スロットル全閉フラグＦＴＨＩＤＬＥが「１」であるか否かを判別する（ステップＳ２３）。
【００５９】
ＤＴＨ＜−ＸＤＴＨＫＡＣＣＬであってスロットル弁３が急速に閉弁しているとき、またはＦＴＨＩＤＬＥ＝１であってスロットル弁３が全閉状態にあるときは、加速補正係数ＫＡＣＣを「１．０」に設定に設定し（ステップＳ２４）、ステップＳ３４に進む。一方ＦＴＨＩＤＬＥ＝０であるときは、加速補正係数ＫＡＣＣを所定量ＸＤＫＡＣＣ（例えば０．０１）だけデクリメントし（ステップＳ２５）、次いで加速補正係数ＫＡＣＣの最小値が「１．０」となるようにリミット処理を行う（ステップＳ２６）。すなわちこのリミット処理では、加速補正係数ＫＡＣＣが「１．０」より小さいか否かを判別し、ＫＡＣＣ＜１．０であるときは、加速補正係数ＫＡＣＣを「１．０」に設定する。
【００６０】
図７は、図４のステップＳ１２で実行されるＫＤＥＣ算出処理のフローチャートである。
ステップＳ４１では、スロットル弁開度変化量ＤＴＨが正の所定変化量ＸＤＴＨＫＤＥＣＨ（例えば０．１ｄｅｇ）より大きいか否かを判別する。ＤＴＨ≦ＸＤＴＨＫＤＥＣＨであるときは、エンジン回転数ＮＥが所定回転数ＸＮＥＤＥＣ（例えば１３００ｒｐｍ）より高いか否かを判別する（ステップＳ４２）。そして、ＤＴＨ＞ＸＤＴＨＫＤＥＣＨであるときまたはＮＥ≦ＸＮＥＤＥＣであるときは、減速補正係数ＫＤＥＣを「１．０」に設定する（ステップＳ４３）。
【００６１】
ＮＥ＞ＸＮＥＤＥＣであるときは、さらにスロットル弁開度変化量ＤＴＨが負の減速判定閾値ＸＤＴＨＫＤＥＣ（例えば−０．８ｄｅｇ）以下か否かを判別する（ステップＳ４４）。そして、ＤＴＨ≦ＸＤＴＨＫＤＥＣであってスロットル弁の閉弁速度が大きいときは、スロットル弁開度変化量ＤＴＨの絶対値を、絶対変化量ＤＴＨＡＢＳとする（ステップＳ４７）。次いで、絶対変化量ＤＴＨＡＢＳに応じて図８に示すＫＤＥＣテーブルを検索し、減速補正係数ＫＤＥＣを算出すする（ステップＳ４８）。ＫＤＥＣテーブルは、絶対変化量ＤＴＨＡＢＳが第１設定値ＤＴＨＡＢＳ１と第２設定値ＤＴＨＡＢＳ２の間にあるときは、絶対変化量ＤＴＨＡＢＳが増加するほど減速補正係数ＫＤＥＣが減少するように設定されている。また絶対変化量ＤＴＨＡＢＳが第１設定値ＤＴＨＡＢＳ１より小さいときは、減速補正係数ＫＤＥＣは「１．０」に設定され、第２設定値ＤＴＨＡＢＳ２より大きいときは、最小値ＫＤＥＣＬに設定される。
【００６２】
ステップＳ４４で、ＤＴＨ＞ＸＤＴＨＫＤＥＣであるときは、減速補正係数ＫＤＥＣを所定量ＸＤＫＤＥＣ（例えば０．０１）だけインクリメントし（ステップＳ４５）、次いで減速補正係数ＫＤＥＣの最大値が「１．０」となるようにリミット処理を行う（ステップＳ４６）。すなわちこのリミット処理では、減速補正係数ＫＤＥＣが「１．０」より大きい否かを判別し、ＫＤＥＣ＞１．０であるときは、減速補正係数ＫＤＥＣを「１．０」に設定する。
【００６３】
図９は、図４のステップＳ１４で実行されるＫＳＴＲ算出処理のフローチャートである。
ステップＳ５１では、気筒特定パラメータｉが「４」以上か否かを判別し、ｉ＜４であるときは直ちにステップＳ５３に進む。ｉ≧４であるときは、気筒特定パラメータｉを「０」にリセットするとともに、制御時刻ｋを「１」だけインクリメントし（ステップＳ５２）、ステップＳ５３に進む。
【００６４】
気筒特定パラメータｉは、０から３までの値をとり、ｉ＝０，１，２，３がそれぞれ＃１気筒、＃３気筒、＃４気筒、＃２気筒に対応する。制御時刻ｋは特定の気筒（例えば＃１気筒）の燃焼サイクル（クランク角７２０度周期）に対応する時刻であるため、各気筒に対応させてモデルパラメータベクトルθ及び適応補正係数ＫＳＴＲを算出するために、気筒特定パラメータｉが導入されている。
【００６５】
ステップＳ５３では、気筒特定パラメータｉを「１」だけインクリメントする。次いで下記式（４７）、（４８）及び（４９）により、同定誤差ｉｄｅ(k,i)を算出し（ステップＳ５４）、さらに下記式（４３）〜（４６）により、モデルパラメータベクトルθ(k,i)を算出する（ステップＳ５５）。下記式（４３）〜（４９）は、上述した式（２３）〜（２９）の制御時刻を示すパラメータ（ｋ）を、制御時刻ｋと気筒特定パラメータｉとからなる、制御時刻を示すパラメータ（ｋ，ｉ）に変更したものである。
【００６６】
続くステップＳ５６では、下記式（５０）により、適応補正係数ＫＳＴＲ(k,i)を算出する。
なお、上記式（４７）、（４９）及び（５０）の検出当量比ＫＡＣＴは、気筒毎に検出されるものではないが、便宜的に同じ制御時刻を示すパラメータ（ｋ，ｉ）を付している。また式（４９）及び（５０）の加減速補正係数ＫＴＨ、及び式（５０）の目標当量比ＫＣＭＤは、気筒毎に設定されるわけではないが、同様に同じ制御時刻を示すパラメータ（ｋ，ｉ）を付している。本処理の実行周期に対応する制御時刻ｎを用いると、下記のように表すことができる。
ＫＡＣＴ(k,i)＝ＫＡＣＴ(n)
ＫＡＣＴ(k-3,i)＝ＫＡＣＴ(n-12)
ＫＴＨ（k-j,i)＝ＫＴＨ(n-4j) （ｊ＝１〜６）
ＫＣＭＤ(k,i)＝ＫＣＭＤ(n)
【００６９】
以上詳述したように本実施形態では、検出当量比ＫＡＣＴだけでなく、加減速補正係数ＫＴＨをも用いてモデルパラメータベクトルθを同定し、該同定したモデルパラメータベクトルθ及び加減速補正係数ＫＴＨを用いて適応補正係数ＫＳＴＲを算出するようにしたので、加減速補正係数ＫＴＨによる検出当量比ＫＡＣＴの変化を考慮したモデルパラメータベクトルθの設定及び適応補正係数ＫＳＴＲの算出を行うことができる。その結果、加減速補正係数ＫＴＨによる加減速開始当初の空燃比のリーンスパイク及びリッチスパイクを防止するとともに、加減速補正係数ＫＴＨが無補正値（１．０）に戻った直後におけるリーンスパイク及びリッチスパイクを防止することができる。
【００７０】
本実施形態では、ＥＣＵ５が、同定手段及び制御手段を備える適応制御器と、加減速補正量算出手段とを構成する。具体的には、図９のステップＳ５４及び５５が同定手段に相当し、同図のステップＳ５６が制御手段に相当し、図４のステップＳ１１〜Ｓ１３並びに図５及び図７の処理が加減速補正量算出手段に相当する。
【００７１】
（変形例）
上述した実施形態では、図２に示すように加減速補正係数ＫＴＨをコントローラ４１及び同定器４２に入力するようにしたが、図１０に示すように、加減速補正係数ＫＴＨをコントローラ４１には入力せずに、同定器４２のみに入力するようにしてもよい。
【００７２】
この場合、適応補正係数ＫＳＴＲは式（３０）ではなく、式（１０）により算出される。
このようにコントローラ４１に加減速補正係数ＫＴＨを入力しない構成としても、図３に示す制御特性は僅かに悪化するものの、実用上問題のない程度の変化であることが、実験により確認されている。
【００７３】
なお本発明は上述した実施形態に限るものではなく、種々の変形が可能である。上述した実施形態では、車両運転者の加減速意志を示すパラメータとして、スロットル弁開度ＴＨを用いたが、当該車両のアクセルペダルの踏み込み量ＡＣＣを用いてもよい。
【００７４】
また上述した実施形態では、加減速補正量として、基本燃料量ＴＩＭに乗算する補正係数ＫＴＨを用いたが、正の加速補正項ＴＡＣＣ及び負の減速補正項ＴＤＥＣを加算することにより得られる加減速補正項ＴＴＨを基本燃料量ＴＩＭに加算するようにしてもよい。その場合、加減速補正項ＴＴＨが加減速補正量に相当する。
【００７５】
また本発明は、クランク軸を鉛直方向とした船外機などのような船舶推進機用エンジンなどの制御にも適用が可能である。
【００７６】
【発明の効果】
以上詳述したように請求項１に記載の発明によれば、機関により駆動される車両の運転者の加減速意志を示すパラメータに応じて、機関に供給する燃料量を補正する加減速補正量が算出され、空燃比センサにより検出される空燃比及び前記加減速補正量を用いて制御対象モデルのモデルパラメータが同定される。すなわち、加減速補正量による補正を考慮してモデルパラメータが同定されるので、加減速補正量による加減速開始当初の空燃比のリーンスパイク及びリッチスパイクを防止するとともに、加減速補正量が無補正値に戻った直後におけるリーンスパイク及びリッチスパイクを防止することができる。その結果、触媒の浄化効率を高め、排気特性を向上させることができる。
【００７７】
請求項２に記載の発明によれば、加減速補正量による補正を考慮して制御入力が算出されるので、空燃比の制御性をさらに改善することできる。
【００７８】
請求項３に記載の発明によれば、機関により駆動される車両の運転者の加減速意志を示すパラメータに応じて、機関に供給する燃料量を補正する加減速補正量が算出され、制御入力の過去値と加減速補正量の過去値の積に基づいて最新の制御入力が決定される。このように、加減速補正量の過去値を用いることにより、加減速補正量による補正中においても適応制御によって空燃比を目標空燃比に正確に追従させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態にかかる内燃機関及びその空燃比制御装置の構成を示すブロック図である。
【図２】適応制御器による制御を説明するために制御系の要部を示すブロック図である。
【図３】本実施形態の適応制御器による制御特性を示すタイムチャートである。
【図４】要求燃料量（ＴＣＹＬ）を算出する処理の要部を示すフローチャートである。
【図５】加速補正係数（ＫＡＣＣ）を算出する処理のフローチャートである。
【図６】図５の処理で使用するテーブルを示す図である。
【図７】減速補正係数（ＫＤＥＣ）を算出する処理のフローチャートである。
【図８】図７の処理で使用するテーブルを示す図である。
【図９】適応補正係数（ＫＳＴＲ）を算出する処理のフローチャートである。
【図１０】図２に示す制御系の変形例の構成を示すブロック図である。
【図１１】従来の制御系の構成を示すブロック図である。
【図１２】加減速補正係数（ＫＴＨ）を使用しない場合の制御特性を示すタイムチャートである。
【図１３】加減速補正係数（ＫＴＨ）を使用する場合の制御特性を示すタイムチャートである。
【符号の説明】
１ 内燃機関
２ 吸気管
５ 電子制御ユニット（同定手段、制御手段、加減速補正量算出手段）
６ 燃料噴射弁
１３ 排気管
１７ 空燃比センサ
３１ 適応制御器
４１ コントローラ（制御手段）
４２ 同定器（同定手段）
Claims (3)
- 内燃機関を含む制御対象をモデル化した制御対象モデルのモデルパラメータを同定する同定手段と、該同定手段により同定されるモデルパラメータを用いて制御入力を算出する制御手段とを備える適応制御器により、前記機関に供給する混合気の空燃比を目標空燃比に一致させるように制御する内燃機関の空燃比制御装置において、
前記機関の排気系に設けられる空燃比センサと、
前記機関により駆動される車両の運転者の加減速意志を示すパラメータに応じて、前記機関に供給する燃料量を補正する加減速補正量を算出する加減速補正量算出手段とを備え、
前記同定手段は、前記空燃比センサにより検出される空燃比及び前記加減速補正量を用いて前記モデルパラメータを同定することを特徴とする内燃機関の空燃比制御装置。 - 前記制御手段は、前記モデルパラメータ及び前記加減速補正量を用いて前記制御入力を算出することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の空燃比制御装置。
- 内燃機関を含む制御対象への制御入力の過去値を用いて適応制御により最新の制御入力を決定する制御手段を備え、前記機関に供給する混合気の空燃比を目標空燃比に一致させるように制御する内燃機関の空燃比制御装置において、
前記機関により駆動される車両の運転者の加減速意志を示すパラメータに応じて、前記機関に供給する燃料量を補正する加減速補正量を算出する加減速補正量算出手段を備え、
前記制御手段は、前記制御入力の過去値と前記加減速補正量の過去値の積に基づいて最新の制御入力を決定することを特徴とする内燃機関の空燃比制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002194144A JP3754007B2 (ja) | 2002-07-03 | 2002-07-03 | 内燃機関の空燃比制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002194144A JP3754007B2 (ja) | 2002-07-03 | 2002-07-03 | 内燃機関の空燃比制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2004036472A JP2004036472A (ja) | 2004-02-05 |
| JP3754007B2 true JP3754007B2 (ja) | 2006-03-08 |
Family
ID=31702908
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002194144A Expired - Fee Related JP3754007B2 (ja) | 2002-07-03 | 2002-07-03 | 内燃機関の空燃比制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3754007B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2023089827A1 (ja) | 2021-11-22 | 2023-05-25 | 東芝三菱電機産業システム株式会社 | 無停電電源装置 |
-
2002
- 2002-07-03 JP JP2002194144A patent/JP3754007B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2004036472A (ja) | 2004-02-05 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP4329799B2 (ja) | 内燃機関の空燃比制御装置 | |
| JP4315179B2 (ja) | 内燃機関の空燃比制御装置 | |
| JP2004044454A (ja) | 内燃機関の燃料噴射量制御装置 | |
| JP3980424B2 (ja) | 内燃機関の空燃比制御装置 | |
| US7386388B2 (en) | Air-fuel ratio control system and method for internal combustion engine, and engine control unit | |
| JP2007162565A (ja) | 内燃機関の空燃比制御装置 | |
| JPH1047132A (ja) | 内燃機関の気筒別空燃比推定装置 | |
| US6814067B2 (en) | Control system for plant and air-fuel ratio control system for internal combustion engine | |
| JP5118247B2 (ja) | 内燃機関の気筒吸入空気量算出装置 | |
| JPH1054277A (ja) | 内燃機関の空燃比制御装置 | |
| JP3942970B2 (ja) | プラントの制御装置 | |
| US6481405B2 (en) | Fuel supply control system for internal combustion engine | |
| JP3754007B2 (ja) | 内燃機関の空燃比制御装置 | |
| JPH1073049A (ja) | 内燃機関の気筒別空燃比推定装置 | |
| JP3223472B2 (ja) | 内燃機関の制御装置 | |
| JP5770585B2 (ja) | 内燃機関の空燃比制御装置 | |
| JP4710716B2 (ja) | 内燃機関の空燃比制御装置 | |
| JPH1162669A (ja) | 内燃機関の空燃比制御装置 | |
| JP3898593B2 (ja) | 内燃機関のアイドル回転数制御装置 | |
| JP4073563B2 (ja) | 内燃機関の制御装置 | |
| JP2009036107A (ja) | 内燃機関の空燃比制御装置 | |
| JP2886771B2 (ja) | 内燃エンジンの吸気管内圧力予測装置 | |
| JP2759917B2 (ja) | 内燃エンジンの空燃比制御方法 | |
| JP3749213B2 (ja) | 内燃機関の空燃比制御装置 | |
| JP4770589B2 (ja) | 内燃機関の空燃比制御装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20050621 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20050816 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20051011 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20051129 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20051214 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Ref document number: 3754007 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20081222 Year of fee payment: 3 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091222 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091222 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101222 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101222 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111222 Year of fee payment: 6 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111222 Year of fee payment: 6 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121222 Year of fee payment: 7 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20131222 Year of fee payment: 8 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |