JP3835167B2 - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関の制御対象の入力をフィードバック制御する内燃機関の制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年の電子制御化が進んだ自動車は、各種の制御をフィードバック制御により行っている。例えば、空燃比制御（燃料噴射制御）、可変バルブタイミング制御、電子スロットル制御、燃料ポンプ制御、ターボチャージャの過給圧制御、アイドル回転速度制御、クルーズコントロール（定速走行制御）等にフィードバック制御が用いられている。
【０００３】
従来のフィードバック制御は、制御対象の出力（制御量）をセンサ等で検出し、制御対象の出力を目標値に一致させるように、制御対象の出力と目標値との偏差に応じて制御対象の入力（操作量）の補正量を算出し、制御対象の入力をこの補正量で補正して、制御対象の出力を目標値に追従させるようにしている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、自動車のフィードバック制御の対象となる系は、むだ時間（遅れ要素）が大きい場合が多く、しかも、そのむだ時間がエンジン運転状態や制御系の経時劣化等によって変化する。このため、上記従来のフィードバック制御は、むだ時間の変化の影響を受けやすく、応答性を速くするために、高ゲイン化すると、フィードバック制御が不安定になって、ハンチングが発生する可能性がある。このため、上記従来のフィードバック制御では、高ゲイン化（高応答性）と安定性とを両立させることが困難である。しかも、制御対象のモデル化誤差の影響を受けて安定性が低下しやすく、ロバスト性が低いという欠点もある。
【０００５】
本発明はこのような事情を考慮してなされたものであり、従ってその目的は、フィードバック制御の高ゲイン化（高応答性）と安定性とを両立させることが可能になると共に、ロバスト性も高めることができる内燃機関の制御装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の請求項１の内燃機関の制御装置は、中間目標値設定手段により、所定時間毎又は所定クランク角毎に制御対象の出力と最終目標値とに基づいて中間目標値を設定し、フィードバック制御手段により、制御対象の出力と所定時間毎又は所定クランク角毎に設定される中間目標値とに基づいて制御対象の入力の補正量を算出して該制御対象の入力を補正することで該制御対象の出力を前記最終目標値に一致させるようにフィードバック制御するようにしたものである。このように、最終目標値の他に、中間目標値を設定すれば、制御対象のむだ時間（遅れ要素）の変化やモデル化誤差の影響を受けにくくなり、フィードバック制御の安定性を維持しながら、高ゲイン化（高応答性）が可能となり、フィードバック制御の高ゲイン化と安定性とを両立させることができると共に、ロバスト性も高めることができる。
【０００７】
この場合、請求項２のように、中間目標値を前回演算時又は所定演算回数前の制御対象の出力と最終目標値との間に収まるように設定するようにすると良い。このようにすれば、制御対象の出力の中間目標値への追従性が良くなる。
【０００８】
また、請求項３のように、前回演算時又は所定演算回数前の制御対象の出力と最終目標値との偏差に１未満の正の係数を乗算した値と、最終目標値とを加算して中間目標値を求めるようにしても良い。このようにすれば、前回演算時（又は所定演算回数前）の制御対象の出力と最終目標値との間に収まる中間目標値を簡単な演算処理で設定することができ、中間目標値を求める演算処理を簡略化することができる。
【０００９】
また、請求項４のように、制御対象の入力の補正量を算出する式には、中間目標値と制御対象の出力との偏差が大きくなるほど、大きくなる項（例えば比例項）を含ませるようにしても良い。このようにすれば、むだ時間（遅れ要素）の変化を制御対象の入力の補正量に迅速に反映させることができ、むだ時間の変化の変化に対するフィードバック制御の応答性を更に向上することができる。
【００１０】
また、請求項５のように、制御対象の入力の補正量を算出する式には、中間目標値と制御対象の出力との偏差の積算値が大きくなるほど、大きくなる項（例えば積分項）を含ませるようにしても良い。このようにすれば、制御系が安定しているときの制御対象の出力と中間目標値との定常偏差（オフセット量）が少なくなり、制御対象の出力の中間目標値への収束性が良くなる。
【００１１】
本発明は、前記制御対象の出力に対して中間目標値を設定しても良いが、制御対象の出力と最終目標値との偏差に対して中間目標値を設定しても良い。例えば、請求項６のように、制御対象の出力と最終目標値との偏差の前回値に基づいて偏差の中間目標値を設定し、制御対象の出力と最終目標値との偏差（今回値）と中間目標値とに基づいて前記制御対象の入力の補正量を算出するようにしても良い。このように、制御対象の出力と最終目標値との偏差に対して中間目標値を設定しても、制御対象の出力に対して中間目標値を設定した場合と同様の効果を得ることができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
［実施形態（１）］
以下、本発明を空燃比フィードバック制御システムに適用した実施形態（１）を図１乃至図５に基づいて説明する。
【００１３】
まず、図１に基づいてエンジン制御システム全体の概略構成を説明する。内燃機関であるエンジン１１の吸気管１２の最上流部には、エアクリーナ１３が設けられ、このエアクリーナ１３の下流側には、吸入空気量を検出するエアフロメータ１４が設けられている。このエアフロメータ１４の下流側には、ＤＣモータ等のモータ３１によって駆動されるスロットルバルブ１５が設けられ、このスロットルバルブ１５の開度（スロットル開度）がスロットル開度センサ１６によって検出される。エンジン運転中は、スロットル開度センサ１６によって検出した実スロットル開度を、アクセル操作量等に応じて設定された目標スロットル開度に一致させるようにモータ３１の制御量をフィードバック制御する。
【００１４】
また、スロットルバルブ１５の下流側には、サージタンク１７が設けられ、このサージタンク１７に、吸気圧力Ｐを検出する吸気圧力センサ１８が設けられている。また、サージタンク１７には、エンジン１１の各気筒に空気を導入する吸気マニホールド１９が設けられ、各気筒の吸気マニホールド１９の吸気ポート近傍に、それぞれ燃料を噴射する燃料噴射弁２０が取り付けられている。エンジン１１の吸気バルブ２６と排気バルブ２７は、それぞれ可変バルブタイミング調整機構２８，２９によって駆動され、エンジン運転状態に応じて吸気／排気バルブタイミング（ＶＶＴ角度）が調整される。尚、可変バルブタイミング調整機構２８，２９は、油圧駆動式、電磁駆動式のいずれの方式であっても良い。
【００１５】
一方、エンジン１１の排気管２１の途中には、排出ガスを浄化する三元触媒等の触媒２２が設置されている。この触媒２２の上流側には、排出ガスの空燃比（又は酸素濃度）を検出する空燃比センサ（又は酸素センサ）２３が設けられている。また、エンジン１１のシリンダブロックには、冷却水温を検出する冷却水温センサ２４や、エンジン回転速度を検出する回転速度センサ２５（クランク角センサ）が取り付けられている。
【００１６】
これら各種のセンサ出力は、エンジン制御回路（以下「ＥＣＵ」と表記する）３０に入力される。このＥＣＵ３０は、マイクロコンピュータを主体として構成され、内蔵されたＲＯＭ（記憶媒体）に記憶された空燃比フィードバック制御プログラムを実行することで、触媒２２の上流側の空燃比を目標空燃比に一致させるようにフィードバック制御する。その他、ＥＣＵ３０は、スロットル開度制御、可変バルブタイミング制御、アイドル回転速度制御、燃圧フィードバック制御（燃料ポンプ制御）、クルーズコントロール（定速走行制御）等、各種のフィードバック制御を実行する。
【００１７】
本発明は、いずれのフィードバック制御にも適用できるが、ここでは、本発明を空燃比フィードバック制御に適用した場合について図２乃至図５を用いて説明する。図２は空燃比フィードバック制御システムの概要を示す機能ブロック図である。空燃比フィードバック制御の制御対象は、燃料噴射弁２０、エンジン１１、空燃比センサ２３等からなる系である。この制御対象の入力は、基本噴射量に各種の補正量を加算（又は各種の補正係数を乗算）した燃料噴射量を空燃比フィードバック制御部３２の出力ＡＦcompで補正して求めた燃料噴射量であり、基本噴射量は、吸入空気量（又は吸気管圧力）とエンジン回転速度に応じてマップ又は数式により算出され、各種の補正量は、例えば冷却水温による補正量、加減速運転時の補正量、学習制御による補正量等がある。また、制御対象の出力は、空燃比センサ２３の出力φ（空燃比又は空気過剰率又は燃料過剰率）となる。
【００１８】
空燃比フィードバック制御部３２は、時間遅れ要素（１／ｚ）３３と中間目標値計算部３４と補正量計算部３５とから構成され、特許請求の範囲でいうフィードバック制御手段に相当する役割を果たす。時間遅れ要素３３は、前回演算時の空燃比センサ２３のの出力φ(i-1) を中間目標値計算部３４に入力する。
【００１９】
一方、中間目標値計算部３４は、特許請求の範囲でいう中間目標値設定手段に相当する役割を果たし、前回演算時の空燃比センサ２３の出力φ(i-1) と最終目標値φtg(i) （最終的な目標空燃比）とに基づいて中間目標値φmidtg(i)を図３のマップ又は下記の（１）式を用いて計算する。これにより、前回演算時の空燃比センサ２３の出力φ(i-1) と最終目標値φtg(i) との間に中間目標値φmidtg(i)が設定される。
【００２０】
この中間目標値φmidtg(i)を設定する図３のマップは、非線型単調増加関数によって表される。この非線型単調増加関数は、前回演算時の空燃比センサ２３の出力φ(i-1) が最終目標値φtg(i) よりも小さいとき、すなわちリーン時には、中間目標値φmidtg(i)が傾き１、接片０の直線よりも上方に位置し、反対に、前回演算時の空燃比センサ２３の出力φ(i-1) が最終目標値φtg(i) よりも大きいとき、すなわちリッチ時には、中間目標値φmidtg(i)が傾き１、接片０の直線よりも下方に位置するように設定されている。この非線型単調増加関数のカーブ形状は、空燃比センサ２３の静特性により決定しても良い。
【００２１】
一方、中間目標値φmidtg(i)を数式で演算する場合は、次の（１）式を用いれば良い。
φmidtg(i)＝φtg(i) ＋Ｋdec ×｛φ(i-1) −φtg(i) ｝ ……（１）
【００２２】
上式において、φtg(i) は今回の最終目標値、φ(i-1) は前回演算時の空燃比センサ２３の出力である。Ｋdec は１未満の正の係数（以下「減衰率」という）であり、０＜Ｋdec ＜１の範囲内で設定される。この減衰率Ｋdec は、演算処理の簡略化のために固定値としても良いが、例えば、エンジン運転状態（例えば吸入空気量、エンジン回転速度等）に応じてマップ又は数式により設定するようにしても良い。
【００２３】
また、空燃比センサ２３（酸素センサ）の出力変化特性は、リーンからリッチに変化する応答性と、その反対方向に変化する応答性とが同一ではなく、前者の応答性が速く、後者の応答性が遅いという特性がある。この特性を考慮して、最終目標値φtg(i) に対してリッチ時とリーン時とで減衰率Ｋdec を変化させるようにしても良い。このようにすれば、リッチ／リーンによる応答性の相違を補償した高精度な中間目標値φmidtg(i)を求めることができる。
【００２４】
以上のようにして、中間目標値φmidtg(i)を図３のマップ又は前記（１）式を用いて計算した後、補正量計算部３５によって、中間目標値φmidtg(i)を用いて目標空燃比の補正量ＡＦcomp(i) を次式により算出する。

但し、Δφ(i) ＝φmidtg(i)−φ(i)
【００２５】
上式において、Ｆsat は図４に示すような特性の飽和関数であり、補正量ＡＦcomp(i) は、Ｋ1 ×Δφ(i) ＋Ｋ2 ×Σ（Δφ(i) ）の演算値を上限ガード値と下限ガード値でガード処理して求められる。上式において、Ｋ1 は比例ゲイン、Ｋ2 は積分ゲインである。従って、Ｋ1 ×Δφ(i) は比例項であり、中間目標値φmidtg(i)と空燃比センサ２３の出力φ(i) との偏差Δφ(i) が大きくなるほど、大きくなる。また、Ｋ2 ×ΣΔφ(i) は積分項であり、中間目標値φmidtg(i)と空燃比センサ２３の出力φ(i) との偏差Δφ(i) の積算値が大きくなるほど、大きくなる。また、ｆ( φtg(i) ）は、最終目標値φtg(i) をパラメータとするマップ又は数式により算出される。このｆ( φtg(i) ）は、演算処理の簡略化のために、ｆ( φtg(i) ）＝φtg(i) （但しφtg(i) を空気過剰率で表す場合）としても良い。
【００２６】
以上説明した空燃比フィードバック制御部３２による補正量ＡＦcomp(i) の算出は、図５の補正量算出プログラムに従って行われる。本プログラムは、所定時間毎又は所定クランク角毎に実行される。
【００２７】
本プログラムが起動されると、まずステップ１０１で、現在の空燃比センサ２３の出力φ(i) を読み込み、次のステップ１０２で、前回演算時の空燃比センサ２３の出力φ(i-1) と最終目標値φtg(i) （最終的な目標空燃比）とに基づいて中間目標値φmidtg(i)を図３のマップ又は前記（１）式を用いて算出する。これにより、前回演算時の空燃比センサ２３の出力φ(i-1) と最終目標値φtg(i) との間に中間目標値φmidtg(i)が設定される。
【００２８】
この後、ステップ１０３に進み、中間目標値φmidtg(i)と空燃比センサ２３の出力φ(i) との偏差Δφ(i) を算出する。
Δφ(i) ＝φmidtg(i)−φ(i)
【００２９】
そして、次のステップ１０４で、前回までの偏差Δφの積算値ΣΔφ(i-1) に今回の偏差Δφ(i) を積算して、今回までの偏差Δφの積算値ΣΔφ(i) を求める。
ΣΔφ(i) ＝ΣΔφ(i-1) ＋Δφ(i)
【００３０】
この後、ステップ１０５に進み、目標空燃比の補正量ＡＦcomp(i) を次式により算出する。
ＡＦcomp(i) ＝Ｆsat （Ｋ1 ×Δφ(i) ＋Ｋ2 ×ΣΔφ(i) ）＋ｆ( φtg(i) ）
この際、Ｆsat （Ｋ1 ×Δφ(i) ＋Ｋ2 ×ΣΔφ(i) ）は、比例項（Ｋ1 ×Δφ(i) ）と積分項（Ｋ2 ×ΣΔφ(i) ）を加算して求めた値を上限ガード値と下限ガード値でガード処理して求められる。ｆ( φtg(i) ）は、最終目標値φtg(i) をパラメータとするマップ又は数式により算出される。
そして、次のステップ１０６で、今回のΔφ(i) とΣΔφ(i) をそれぞれ前回のΔφ(i-1) とΣΔφ(i-1) として記憶して本プログラムを終了する。
【００３１】
エンジン運転中は、吸入空気量（又は吸気管圧力）とエンジン回転速度に応じて基本噴射量をマップ又は数式により算出すると共に、この基本噴射量にエンジン運転状態に応じた各種補正量を加算して燃料噴射量を求め、この燃料噴射量に補正量ＡＦcomp(i) を乗算して最終的な燃料噴射量を求め、燃料噴射弁２０の燃料噴射量を制御する。
【００３２】
以上説明した実施形態（１）によれば、前回演算時の空燃比センサ２３の出力φ(i-1) と最終目標値φtg(i) とに基づいて中間目標値φmidtg(i)を算出し、この中間目標値φmidtg(i)と空燃比センサ２３の出力φ(i) との偏差Δφ(i) に基づいて目標空燃比の補正量ＡＦcomp(i) を算出するようにしたので、制御対象のむだ時間（遅れ要素）の変化やモデル化誤差の影響を受けにくくなり、空燃比フィードバック制御の安定性を維持しながら、高ゲイン化（高応答性）が可能となり、空燃比フィードバック制御の高ゲイン化と安定性とを両立させることができると共に、ロバスト性も高めることができる。
【００３３】
尚、本実施形態（１）では、中間目標値φmidtg(i)を算出する際に前回演算時の空燃比センサ２３の出力φ(i-1) を用いたが、所定演算回数前の空燃比センサ２３の出力φ(i-n) を用いても良い。
【００３４】
［実施形態（２）］
本発明を空燃比フィードバック制御に適用する場合、中間目標値と補正量を算出する方法を変更しても良く、要は、空燃比センサ２３の出力と最終目標値とに基づいて中間目標値を算出し、この中間目標値と空燃比センサ２３の出力とに基づいて目標空燃比の補正量を算出するようにようにすれば良い。
【００３５】
そこで、本発明の実施形態（２）では、図６の補正量算出プログラムを実行することで、空燃比センサ２３の出力φ(i) と最終目標値φtg(i) との偏差Δφ(i) を算出すると共に、この空燃比偏差の前回値Δφ(i-1) に基づいて空燃比偏差の中間目標値Δφmidtg(i)を算出し、この中間目標値Δφmidtg(i)と今回の空燃比偏差Δφ(i) との偏差Ｅに基づいて目標空燃比の補正量ＡＦcomp(i) を算出するようにしている。
【００３６】
図６の補正量算出プログラムは、所定時間毎又は所定クランク角毎に実行される。本プログラムが起動されると、まずステップ２０１で、現在の空燃比センサ２３の出力φ(i) を読み込み、次のステップ２０２で、最終目標値φtg(i) を読み込む。この後、ステップ２０３に進み、空燃比センサ２３の出力φ(i) と最終目標値φtg(i) との偏差（空燃比偏差）Δφ(i) を算出する。
Δφ(i) ＝φ(i) −φtg(i)
【００３７】
この後、ステップ２０４に進み、前回演算時の空燃比偏差Δφ(i-1) に減衰率Ｋdec を乗算して、空燃比偏差の中間目標値Δφmidtg(i)を求める。
Δφmidtg(i)＝Ｋdec ×Δφ(i-1)
【００３８】
ここで、減衰率Ｋdec は、演算処理の簡略化のために固定値としても良いが、例えば、エンジン運転状態（例えば吸入空気量、エンジン回転速度等）に応じてマップ又は数式により設定するようにしても良い。また、最終目標値φtg(i) に対してリッチ時とリーン時とで減衰率Ｋdec を変化させるようにしても良い。
【００３９】
この後、ステップ２０５に進み、中間目標値Δφmidtg(i)と空燃比偏差Δφ(i) との偏差Ｅを算出する。
Ｅ＝Δφmidtg(i)−Δφ(i)
【００４０】
そして、次のステップ２０６で、偏差Ｅを用いて目標空燃比の補正量ＡＦcomp(i) を次式により算出する。
ＡＦcomp(i) ＝Ｋp ×Ｅ＋ｆ( φtg(i) ）
【００４１】
ここで、Ｋp は比例ゲインであり、ｆ( φtg(i) ）は、最終目標値φtg(i) をパラメータとするマップ又は数式により算出される。このｆ( φtg(i) ）は、演算処理の簡略化のために、ｆ( φtg(i) ）＝φtg(i) （但しφtg(i) を空気過剰率で表す場合）としても良い。
【００４２】
この後、ステップ２０７に進み、今回のΔφ(i) を前回のΔφ(i-1) として記憶して本プログラムを終了する。
以上説明した本実施形態（２）においても、前記実施形態（１）と同様の効果を得ることができる。
【００４３】
［実施形態（３）］
次に、本発明を可変バルブタイミング制御システムに適用した実施形態（３）を図７及び図８に基づいて説明する。図７に示すように、可変バルブタイミング制御の制御対象は、可変バルブタイミング調整機構２８，２９の油圧を制御する油圧制御弁４１、エンジン１１、カム位置ｃａｍ(i) （バルブタイミング）を検出するカムセンサ４２等からなる系である。この制御対象の入力は、基本デューティに各種の補正量を加算（又は各種の補正係数を乗算）した油圧制御デューティを、本発明のフィードバック制御で算出したカム位置補正量ＣＡＭcomp(i) で補正して求めた油圧制御デューティであり、基本デューティは、エンジン運転状態に応じてマップ又は数式により算出される。また、制御対象の出力は、カムセンサ４２の出力ｃａｍ(i) （カム位置）となる。
【００４４】
本実施形態（３）で用いる図８の補正量算出プログラムは、所定時間毎又は所定クランク角毎に実行される。本プログラムが起動されると、まずステップ３０１で、カムセンサ４２で検出した現在のカム位置ｃａｍ(i) を読み込み、次のステップ３０２で、最終目標値である目標カム位置ｃａｍｔｇ(i) を読み込む。この後、ステップ３０３に進み、現在のカム位置ｃａｍ(i) と目標カム位置ｃａｍｔｇ(i) との偏差（カム位置偏差）Δｃａｍ(i) を算出する。
Δｃａｍ(i) ＝ｃａｍ(i) −ｃａｍｔｇ(i)
【００４５】
この後、ステップ３０４に進み、前回演算時のカム位置偏差Δｃａｍ(i-1) に減衰率Ｋdec を乗算して、カム位置偏差の中間目標値Δｃａｍｍｉｄｔｇ(i) を求める。
Δｃａｍｍｉｄｔｇ(i) ＝Ｋdec ×Δｃａｍ(i-1)
ここで、減衰率Ｋdec は、演算処理の簡略化のために固定値としても良いが、例えば、エンジン運転状態に応じてマップ又は数式により設定するようにしても良い。
【００４６】
この後、ステップ３０５に進み、中間目標値Δｃａｍｍｉｄｔｇ(i) とカム位置偏差Δｃａｍ(i) との偏差Ｅを算出する。
Ｅ＝Δｃａｍｍｉｄｔｇ(i) −Δｃａｍ(i)
そして、次のステップ３０６で、偏差Ｅを用いてカム位置補正量ＣＡＭcomp(i) を次式により算出する。
ＣＡＭcomp(i) ＝Ｋp ×Ｅ＋ｆ( ｃａｍｔｇ(i) ）
【００４７】
ここで、Ｋp は比例ゲインであり、ｆ( ｃａｍｔｇ(i) ）は、目標カム位置ｃａｍｔｇ(i) をパラメータとするマップ又は数式により算出される。
この後、ステップ３０７に進み、今回のΔｃａｍ(i) を前回のΔｃａｍ(i-1) として記憶して本プログラムを終了する。
【００４８】
エンジン運転中は、エンジン運転状態に応じて基本デューティをマップ又は数式により算出すると共に、この基本デューティに各種補正量を加算して油圧制御デューティを求め、この油圧制御デューティにカム位置補正量ＣＡＭcomp(i) を乗算して最終的な油圧制御デューティを求め、この油圧制御デューティで油圧制御弁４１を駆動して、吸気バルブ２６及び／又は排気バルブ２７のカム位置（バルブタイミング）を目標カム位置ｃａｍｔｇ(i) にフィードバック制御する。
【００４９】
以上説明した本実施形態（３）においては、可変バルブタイミングシステムのむだ時間（遅れ要素）の変化やモデル化誤差の影響を受けにくくなり、可変バルブタイミング制御の安定性を維持しながら、高ゲイン化（高応答性）が可能となり、可変バルブタイミング制御の高ゲイン化と安定性とを両立させることができると共に、ロバスト性も高めることができる。
【００５０】
尚、可変バルブタイミング制御においても、前記実施形態（１）で説明した図５の補正量算出プログラムと同様の方法で、カム位置補正量ＣＡＭcomp(i) を算出するようにしても良い。
【００５１】
［実施形態（４）］
次に、本発明を電子スロットルシステムに適用した実施形態（４）を図９及び図１０に基づいて説明する。図９に示すように、スロットル開度制御の制御対象は、電子スロットルシステムのモータ３１、スロットルバルブ１５、スロットル開度センサ１６等からなる系である。この制御対象の入力は、基本デューティに各種の補正量を加算（又は各種の補正係数を乗算）したモータ制御デューティを、本発明のフィードバック制御で算出したスロットル開度補正量ＴＡcomp(i) で補正して求めたモータ制御デューティであり、基本デューティは、エンジン運転状態に応じてマップ又は数式により算出される。また、制御対象の出力は、スロットル開度センサ１６の出力ＴＡ(i) （スロットル開度）となる。
【００５２】
本実施形態（４）で用いる図１０の補正量算出プログラムは、所定時間毎又は所定クランク角毎に実行される。本プログラムが起動されると、まず、ステップ４０１で、スロットル開度センサ１６で検出した現在のスロットル開度ＴＡ(i) を読み込み、次のステップ４０２で、最終目標値である目標スロットル開度ＴＡｔｇ(i) を読み込む。この後、ステップ４０３に進み、現在のスロットル開度ＴＡ(i) と目標スロットル開度ＴＡｔｇ(i) との偏差（スロットル開度偏差）ΔＴＡ(i) を算出する。
ΔＴＡ(i) ＝ＴＡ(i) −ＴＡｔｇ(i)
【００５３】
この後、ステップ４０４に進み、前回演算時のスロットル開度偏差ΔＴＡ(i-1) に減衰率Ｋdec を乗算して、スロットル開度偏差の中間目標値ΔＴＡｍｉｄｔｇ(i) を求める。
ΔＴＡｍｉｄｔｇ(i) ＝Ｋdec ×ΔＴＡ(i-1)
【００５４】
ここで、減衰率Ｋdec は、演算処理の簡略化のために固定値としても良いが、例えば、エンジン運転状態に応じてマップ又は数式により設定するようにしても良い。
【００５５】
この後、ステップ４０５に進み、中間目標値ΔＴＡｍｉｄｔｇ(i) とスロットル開度偏差ΔＴＡ(i) との偏差Ｅを算出する。
Ｅ＝ΔＴＡｍｉｄｔｇ(i) −ΔＴＡ(i)
【００５６】
そして、次のステップ４０６で、偏差Ｅを用いてスロットル開度補正量ＴＡcomp(i) を次式により算出する。
ＴＡcomp(i) ＝Ｋp ×Ｅ＋ｆ( ＴＡｔｇ(i) ）
ここで、Ｋp は比例ゲインであり、ｆ( ＴＡｔｇ(i) ）は、目標スロットル開度ＴＡｔｇ(i) をパラメータとするマップ又は数式により算出される。
【００５７】
この後、ステップ４０７に進み、今回のΔＴＡ(i) を前回のΔＴＡ(i-1) として記憶して本プログラムを終了する。
【００５８】
エンジン運転中は、エンジン運転状態に応じて基本デューティをマップ又は数式により算出すると共に、この基本デューティに各種補正量を加算してモータ制御デューティを求め、このモータ制御デューティにスロットル開度補正量ＴＡcomp(i) を乗算して最終的なモータ制御デューティを求め、このモータ制御デューティでモータ３１を駆動して、スロットル開度を目標スロットル開度ＴＡｔｇ(i) にフィードバック制御する。
【００５９】
以上説明した本実施形態（４）においては、電子スロットルシステムのむだ時間（遅れ要素）の変化やモデル化誤差の影響を受けにくくなり、スロットル開度制御の安定性を維持しながら、高ゲイン化（高応答性）が可能となり、スロットル開度制御の高ゲイン化と安定性とを両立させることができると共に、ロバスト性も高めることができる。
【００６０】
尚、スロットル開度制御においても、前記実施形態（１）で説明した図５の補正量算出プログラムと同様の方法で、スロットル開度補正量ＴＡcomp(i) を算出するようにしても良い。
【００６１】
［実施形態（５）］
次に、本発明を燃圧フィードバック制御（燃料ポンプ制御）システムに適用した実施形態（５）を図１１及び図１２に基づいて説明する。図１１に示すように、燃圧フィードバック制御の制御対象は、燃料ポンプ４３、エンジン１１、燃料ポンプ４３から吐出される燃料圧力（以下「燃圧」と略記する）ＦＰ(i) を検出する燃圧センサ４４等からなる系である。この制御対象の入力は、基本デューティに各種の補正量を加算（又は各種の補正係数を乗算）した燃圧制御デューティを、本発明のフィードバック制御で算出した燃圧補正量ＦＰcomp(i) で補正して求めた燃圧制御デューティであり、基本デューティは、エンジン運転状態に応じてマップ又は数式により算出される。また、制御対象の出力は、燃圧センサ４４の出力ＦＰ(i) （燃圧）となる。
【００６２】
本実施形態（５）で用いる図１２の補正量算出プログラムは、所定時間毎又は所定クランク角毎に実行される。本プログラムが起動されると、まずステップ５０１で、燃圧センサ４４で検出した現在の燃圧ＦＰ(i) を読み込み、次のステップ５０２で、最終目標値である目標燃圧ＦＰｔｇ(i) を読み込む。この後、ステップ５０３に進み、現在の燃圧ＦＰ(i) と目標燃圧ＦＰｔｇ(i) との偏差（燃圧偏差）ΔＦＰ(i) を算出する。
ΔＦＰ(i) ＝ＦＰ(i) −ＦＰｔｇ(i)
【００６３】
この後、ステップ５０４に進み、前回演算時の燃圧偏差ΔＦＰ(i-1) に減衰率Ｋdec を乗算して、燃圧偏差の中間目標値ΔＦＰｍｉｄｔｇ(i) を求める。
ΔＦＰｍｉｄｔｇ(i) ＝Ｋdec ×ΔＦＰ(i-1)
【００６４】
ここで、減衰率Ｋdec は、演算処理の簡略化のために固定値としても良いが、例えば、エンジン運転状態に応じてマップ又は数式により設定するようにしても良い。
【００６５】
この後、ステップ５０５に進み、中間目標値ΔＦＰｍｉｄｔｇ(i) と燃圧偏差ΔＦＰ(i) との偏差Ｅを算出する。
Ｅ＝ΔＦＰｍｉｄｔｇ(i) −ΔＦＰ(i)
【００６６】
そして、次のステップ５０６で、偏差Ｅを用いて燃圧補正量ＦＰcomp(i) を次式により算出する。
ＦＰcomp(i) ＝Ｋp ×Ｅ＋ｆ( ＦＰｔｇ(i) ）
ここで、Ｋp は比例ゲインであり、ｆ( ＦＰｔｇ(i) ）は、目標燃圧ＦＰｔｇ(i) をパラメータとするマップ又は数式により算出される。
【００６７】
この後、ステップ５０７に進み、今回のΔＦＰ(i) を前回のΔＦＰ(i-1) として記憶して本プログラムを終了する。
【００６８】
エンジン運転中は、エンジン運転状態に応じて基本デューティをマップ又は数式により算出すると共に、この基本デューティに各種補正量を加算して燃圧制御デューティを求め、この燃圧制御デューティに燃圧補正量ＦＰcomp(i) を乗算して最終的な燃圧制御デューティを求め、この燃圧制御デューティで燃料ポンプ４３を制御して、燃圧を目標燃圧ＦＰｔｇ(i) にフィードバック制御する。
【００６９】
以上説明した本実施形態（５）においては、燃圧フィードバック制御システムのむだ時間（遅れ要素）の変化やモデル化誤差の影響を受けにくくなり、燃圧フィードバック制御の安定性を維持しながら、高ゲイン化（高応答性）が可能となり、燃圧フィードバック制御の高ゲイン化と安定性とを両立させることができると共に、ロバスト性も高めることができる。
【００７０】
尚、燃圧フィードバック制御においても、前記実施形態（１）で説明した図５の補正量算出プログラムと同様の方法を用いて、燃圧補正量ＦＰcomp(i) を算出するようにしても良い。
【００７１】
［実施形態（６）］
次に、本発明をターボチャージャの過給圧フィードバック制御システムに適用した実施形態（６）を図１３及び図１４に基づいて説明する。図１３に示すように、過給圧フィードバック制御の制御対象は、過給圧ＴＣ(i) を調整する調整バルブ４５、エンジン１１、過給圧ＴＣ(i) を検出する過給圧センサ４６等からなる系である。この制御対象の入力は、基本デューティに各種の補正量を加算（又は各種の補正係数を乗算）した過給圧制御デューティを、本発明のフィードバック制御で算出した過給圧補正量ＴＣcomp(i) で補正して求めた過給圧制御デューティであり、基本デューティは、エンジン運転状態に応じてマップ又は数式により算出される。また、制御対象の出力は、過給圧センサ４６の出力ＴＣ(i) （過給圧）となる。
【００７２】
本実施形態（６）で用いる図１４の補正量算出プログラムは、所定時間毎又は所定クランク角毎に実行される。本プログラムが起動されると、まずステップ６０１で、過給圧センサ４６で検出した現在の過給圧ＴＣ(i) を読み込み、次のステップ６０２で、最終目標値である目標過給圧ＴＣｔｇ(i) を読み込む。この後、ステップ６０３に進み、現在の過給圧ＴＣ(i) と目標過給圧ＴＣｔｇ(i) との偏差（過給圧偏差）ΔＴＣ(i) を算出する。
ΔＴＣ(i) ＝ＴＣ(i) −ＴＣｔｇ(i)
【００７３】
この後、ステップ６０４に進み、前回演算時の過給圧偏差ΔＴＣ(i-1) に減衰率Ｋdec を乗算して過給圧偏差の中間目標値ΔＴＣｍｉｄｔｇ(i) を求める。
ΔＴＣｍｉｄｔｇ(i) ＝Ｋdec ×ΔＴＣ(i-1)
【００７４】
ここで、減衰率Ｋdec は、演算処理の簡略化のために固定値としても良いが、例えば、エンジン運転状態に応じてマップ又は数式により設定するようにしても良い。
【００７５】
この後、ステップ６０５に進み、中間目標値ΔＴＣｍｉｄｔｇ(i) と過給圧偏差ΔＴＣ(i) との偏差Ｅを算出する。
Ｅ＝ΔＴＣｍｉｄｔｇ(i) −ΔＴＣ(i)
【００７６】
そして、次のステップ６０６で、偏差Ｅを用いて過給圧補正量ＴＣcomp(i) を次式により算出する。
ＴＣcomp(i) ＝Ｋp ×Ｅ＋ｆ( ＴＣｔｇ(i) ）
ここで、Ｋp は比例ゲインであり、ｆ( ＴＣｔｇ(i) ）は、目標過給圧ＴＣｔｇ(i) をパラメータとするマップ又は数式により算出される。
【００７７】
この後、ステップ６０７に進み、今回のΔＴＣ(i) を前回のΔＴＣ(i-1) として記憶して本プログラムを終了する。
【００７８】
エンジン運転中は、エンジン運転状態に応じて基本デューティをマップ又は数式により算出すると共に、この基本デューティに各種補正量を加算して過給圧制御デューティを求め、この過給圧制御デューティに過給圧補正量ＴＣcomp(i) を乗算して最終的な過給圧制御デューティを求め、この過給圧制御デューティで調整バルブ４５を駆動して、過給圧を目標過給圧ＴＣｔｇ(i) にフィードバック制御する。
【００７９】
以上説明した本実施形態（６）においては、過給圧フィードバック制御システムのむだ時間（遅れ要素）の変化やモデル化誤差の影響を受けにくくなり、過給圧フィードバック制御の安定性を維持しながら、高ゲイン化（高応答性）が可能となり、過給圧フィードバック制御の高ゲイン化と安定性とを両立させることができると共に、ロバスト性も高めることができる。
【００８０】
尚、過給圧フィードバック制御においても、前記実施形態（１）で説明した図５の補正量算出プログラムと同様の方法を用いて、過給圧補正量ＴＣcomp(i) を算出するようにしても良い。
【００８１】
［実施形態（７）］
次に、本発明をアイドル回転速度制御（ＩＳＣ）システムに適用した実施形態（７）を図１５及び図１６に基づいて説明する。図１５に示すように、アイドル回転速度制御の制御対象は、アイドル運転時の吸入空気量（バイパス空気量）を制御するアイドル回転速度制御バルブ４７（ＩＳＣＶ）、エンジン１１、エンジン回転速度ＮＥ(i) を検出する回転速度センサ２５等からなる系である。この制御対象の入力は、基本デューティに各種の補正量を加算（又は各種の補正係数を乗算）したＩＳＣ制御デューティを、本発明のフィードバック制御で算出したＩＳＣ補正量ＮＥcomp(i) で補正して求めたＩＳＣ制御デューティであり、基本デューティは、エンジン運転状態に応じてマップ又は数式により算出される。また、制御対象の出力は、回転速度センサ２５の出力ＮＥ(i) （エンジン回転速度）である。
【００８２】
本実施形態（７）で用いる図１６の補正量算出プログラムは、所定時間毎又は所定クランク角毎に実行される。本プログラムが起動されると、まずステップ７０１で、回転速度センサ２５で検出した現在の回転速度ＮＥ(i) を読み込み、次のステップ７０２で、最終目標値である目標回転速度ＮＥｔｇ(i) を読み込む。この後、ステップ７０３に進み、現在の回転速度ＮＥ(i) と目標回転速度ＮＥｔｇ(i) との偏差（回転速度偏差）ΔＮＥ(i) を算出する。
ΔＮＥ(i) ＝ＮＥ(i) −ＮＥｔｇ(i)
【００８３】
この後、ステップ７０４に進み、前回演算時の回転速度偏差ΔＮＥ(i-1) に減衰率Ｋdec を乗算して、回転速度偏差の中間目標値ΔＮＥｍｉｄｔｇ(i) を求める。
ΔＮＥｍｉｄｔｇ(i) ＝Ｋdec ×ΔＮＥ(i-1)
【００８４】
ここで、減衰率Ｋdec は、演算処理の簡略化のために固定値としても良いが、例えば、エンジン運転状態に応じてマップ又は数式により設定するようにしても良い。
【００８５】
この後、ステップ７０５に進み、中間目標値ΔＮＥｍｉｄｔｇ(i) と回転速度偏差ΔＮＥ(i) との偏差Ｅを算出する。
Ｅ＝ΔＮＥｍｉｄｔｇ(i) −ΔＮＥ(i)
【００８６】
そして、次のステップ７０６で、偏差Ｅを用いてＩＳＣ補正量ＮＥcomp(i) を次式により算出する。
ＮＥcomp(i) ＝Ｋp ×Ｅ＋ｆ( ＮＥｔｇ(i) ）
ここで、Ｋp は比例ゲインであり、ｆ( ＮＥｔｇ(i) ）は、目標回転速度ＮＥｔｇ(i) をパラメータとするマップ又は数式により算出される。
【００８７】
この後、ステップ７０７に進み、今回のΔＮＥ(i) を前回のΔＮＥ(i-1) として記憶して本プログラムを終了する。
【００８８】
エンジン運転中は、エンジン運転状態に応じて基本デューティをマップ又は数式により算出すると共に、この基本デューティに各種補正量を加算してＩＳＣ制御デューティを求め、このＩＳＣ制御デューティにＩＳＣ補正量ＮＥcomp(i) を乗算して最終的なＩＳＣ制御デューティを求め、このＩＳＣ制御デューティでアイドル回転速度制御バルブ４７を駆動して、アイドル回転速度を目標回転速度ＮＥｔｇ(i) にフィードバック制御する。
【００８９】
以上説明した本実施形態（７）においては、アイドル回転速度制御システムのむだ時間（遅れ要素）の変化やモデル化誤差の影響を受けにくくなり、アイドル回転速度制御の安定性を維持しながら、高ゲイン化（高応答性）が可能となり、アイドル回転速度制御の高ゲイン化と安定性とを両立させることができると共に、ロバスト性も高めることができる。
【００９０】
尚、アイドル回転速度制御においても、前記実施形態（１）で説明した図５の補正量算出プログラムと同様の方法を用いて、過給圧補正量ＮＥcomp(i) を算出するようにしても良い。
【００９１】
また、本実施形態（７）のアイドル回転速度制御システムは、スロットルバルブ１５をバイパスするバイパス通路を流れる空気量を調整するアイドル回転速度制御バルブ４７によってアイドル回転速度を制御するようになっているが、アイドル回転速度制御バルブ４７とバイパス通路を省略して、アイドル運転時にスロットルバルブ１５の開度を制御してアイドル運転時の吸入空気量を調整してアイドル回転速度を制御するようにしても良い。
【００９２】
［実施形態（８）］
次に、本発明をクルーズコントロールシステムに適用した実施形態（８）を図１７及び図１８に基づいて説明する。図１７に示すように、クルーズコントロールの制御対象は、電子スロットルシステムのモータ３１、スロットルバルブ１５、車速センサ４８等からなる系である。この制御対象の入力は、基本デューティに各種の補正量を加算（又は各種の補正係数を乗算）したモータ制御デューティを、本発明のフィードバック制御で算出した速度補正量ＳＰＤcomp(i) で補正して求めたモータ制御デューティであり、基本デューティは、エンジン運転状態に応じてマップ又は数式により算出される。また、制御対象の出力は、車速センサ４８の出力ＳＰＤ(i) （車速）である。
【００９３】
本実施形態（８）で用いる図１８の補正量算出プログラムは、所定時間毎又は所定クランク角毎に実行される。本プログラムが起動されると、まずステップ８０１で、車速センサ４８で検出した現在の車速ＳＰＤ(i) を読み込み、次のステップ８０２で、最終目標値である目標車速ＳＰＤｔｇ(i) を読み込む。この後、ステップ８０３に進み、現在の車速ＳＰＤ(i) と目標車速ＳＰＤｔｇ(i) との偏差（車速偏差）ΔＳＰＤ(i) を算出する。
ΔＳＰＤ(i) ＝ＳＰＤ(i) −ＳＰＤｔｇ(i)
【００９４】
この後、ステップ８０４に進み、前回演算時の車速偏差ΔＳＰＤ(i-1) に減衰率Ｋdec を乗算して車速偏差の中間目標値ΔＳＰＤｍｉｄｔｇ(i) を求める。
ΔＳＰＤｍｉｄｔｇ(i) ＝Ｋdec ×ΔＳＰＤ(i-1)
ここで、減衰率Ｋdec は、演算処理の簡略化のために固定値としても良いが、例えば、エンジン運転状態に応じてマップ又は数式により設定するようにしても良い。
【００９５】
この後、ステップ８０５に進み、中間目標値ΔＳＰＤｍｉｄｔｇ(i) と車速偏差ΔＳＰＤ(i) との偏差Ｅを算出する。
Ｅ＝ΔＳＰＤｍｉｄｔｇ(i) −ΔＳＰＤ(i)
【００９６】
そして、次のステップ８０６で、偏差Ｅを用いて速度補正量ＳＰＤcomp(i) を次式により算出する。
ＳＰＤcomp(i) ＝Ｋp ×Ｅ＋ｆ( ＳＰＤｔｇ(i) ）
ここで、Ｋp は比例ゲインであり、ｆ( ＳＰＤｔｇ(i) ）は、目標車速ＳＰＤｔｇ(i) をパラメータとするマップ又は数式により算出される。
【００９７】
この後、ステップ８０７に進み、今回のΔＳＰＤ(i) を前回のΔＳＰＤ(i-1) として記憶して本プログラムを終了する。
【００９８】
エンジン運転中は、エンジン運転状態に応じて基本デューティをマップ又は数式により算出すると共に、この基本デューティに各種補正量を加算してモータ制御デューティを求め、このモータ制御デューティに速度補正量ＳＰＤcomp(i) を乗算して最終的なモータ制御デューティを求め、このモータ制御デューティでスロットルバルブ１５の開度を制御して、車速を目標車速ＳＰＤｔｇ(i) にフィードバック制御する。
【００９９】
以上説明した本実施形態（８）においては、クルーズコントロールシステムのむだ時間（遅れ要素）の変化やモデル化誤差の影響を受けにくくなり、クルーズコントロールの安定性を維持しながら、高ゲイン化（高応答性）が可能となり、クルーズコントロールの高ゲイン化と安定性とを両立させることができると共に、ロバスト性も高めることができる。
【０１００】
尚、クルーズコントロールにおいても、前記実施形態（１）で説明した図５の補正量算出プログラムと同様の方法を用いて、車速補正量ＳＰＤcomp(i) を算出するようにしても良い。
【０１０１】
以上説明した各実施形態（１）〜（８）のフィードバック制御は、適宜、組み合わせて実施しても良い。
【０１０２】
その他、本発明のフィードバック制御は、上記各実施形態（１）〜（８）に限定されず、車両の各種のフィードバック制御に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を空燃比フィードバック制御システムに適用した実施形態（１）を示すエンジン制御システム全体の概略構成図
【図２】実施形態（１）の空燃比フィードバック制御システム全体の機能を示すブロック図
【図３】前回演算時の空燃比センサの出力φ(i-1) に応じて中間目標値φmidtg(i)を設定するマップを概念的に示す図
【図４】補正量ＡＦcomp(i) を算出する飽和関数を説明する図
【図５】実施形態（１）の補正量算出プログラムの処理の流れを示すフローチャート
【図６】実施形態（２）の補正量算出プログラムの処理の流れを示すフローチャート
【図７】本発明を可変バルブタイミング制御システムに適用した実施形態（３）を示すシステム全体の概略構成図
【図８】実施形態（３）の補正量算出プログラムの処理の流れを示すフローチャート
【図９】本発明を電子スロットルシステムに適用した実施形態（４）を示すシステム全体の概略構成図
【図１０】実施形態（４）の補正量算出プログラムの処理の流れを示すフローチャート
【図１１】本発明を燃圧フィードバック制御システムに適用した実施形態（５）を示すシステム全体の概略構成図
【図１２】実施形態（５）の補正量算出プログラムの処理の流れを示すフローチャート
【図１３】本発明を過給圧フィードバック制御システムに適用した実施形態（６）を示すシステム全体の概略構成図
【図１４】実施形態（６）の補正量算出プログラムの処理の流れを示すフローチャート
【図１５】本発明をアイドル回転速度制御システムに適用した実施形態（７）を示すシステム全体の概略構成図
【図１６】実施形態（７）の補正量算出プログラムの処理の流れを示すフローチャート
【図１７】本発明をクルーズコントロールシステムに適用した実施形態（８）を示すシステム全体の概略構成図
【図１８】実施形態（８）の補正量算出プログラムの処理の流れを示すフローチャート
【符号の説明】
１１…エンジン（内燃機関）、１２…吸気管、１４…エアフローメータ、１５…スロットルバルブ、１６…スロットル開度センサ、１８…吸気圧力センサ、２０…燃料噴射弁、２１…排気管、２２…触媒、２３…空燃比センサ、２５…回転速度センサ、２８，２９…可変バルブタイミング調整機構、３０…ＥＣＵ（中間目標値設定手段，フィードバック制御手段）、３１…モータ、３２…空燃比フィードバック制御部、３４…中間目標値計算部、３５…補正量計算部、４１…油圧制御弁、４２…カムセンサ、４３…燃料ポンプ、４４…燃圧センサ、４５…調整バルブ、４６…過給圧センサ、４７…アイドル回転速度制御バルブ、４８…車速センサ。

Claims (6)

1. 内燃機関の制御対象の出力を最終目標値に一致させるように該制御対象の入力をフィードバック制御する内燃機関の制御装置において、
   所定時間毎又は所定クランク角毎に前記制御対象の出力と前記最終目標値とに基づいて中間目標値を設定する中間目標値設定手段と、
   前記制御対象の出力と所定時間毎又は所定クランク角毎に設定される前記中間目標値とに基づいて前記制御対象の入力の補正量を算出して該制御対象の入力を補正することで該制御対象の出力を前記最終目標値に一致させるようにフィードバック制御するフィードバック制御手段と
   を備えていることを特徴とする内燃機関の制御装置。
2. 前記中間目標値設定手段は、前記中間目標値を前回演算時又は所定演算回数前の前記制御対象の出力と前記最終目標値との間に収まるように設定することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
3. 前記中間目標値設定手段は、前記中間目標値を前回演算時又は所定演算回数前の前記制御対象の出力と前記最終目標値との偏差に１未満の正の係数を乗算した値と、最終目標値とを加算して前記中間目標値を求めることを特徴とする請求項１又は２に記載の内燃機関の制御装置。
4. 前記制御対象の入力の補正量を算出する式には、前記中間目標値と前記制御対象の出力との偏差が大きくなるほど、大きくなる項が含まれていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の内燃機関の制御装置。
5. 前記制御対象の入力の補正量を算出する式には、前記中間目標値と前記制御対象の出力との偏差の積算値が大きくなるほど、大きくなる項が含まれていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の内燃機関の制御装置。
6. 前記中間目標値設定手段は、前記制御対象の出力と前記最終目標値との偏差の前回値に基づいて偏差の中間目標値を設定し、
   前記フィードバック制御手段は、前記制御対象の出力と前記最終目標値との偏差と前記中間目標値とに基づいて前記制御対象の入力の補正量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制御装置。

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