JP4240325B2 - Control device - Google Patents

Control device Download PDF

Info

Publication number
JP4240325B2
JP4240325B2 JP2006077638A JP2006077638A JP4240325B2 JP 4240325 B2 JP4240325 B2 JP 4240325B2 JP 2006077638 A JP2006077638 A JP 2006077638A JP 2006077638 A JP2006077638 A JP 2006077638A JP 4240325 B2 JP4240325 B2 JP 4240325B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
value
air
fuel ratio
control
output
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
Application number
JP2006077638A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2006226292A (en
JP2006226292A5 (en
Inventor
裕司 安井
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Honda Motor Co Ltd
Original Assignee
Honda Motor Co Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Honda Motor Co Ltd filed Critical Honda Motor Co Ltd
Priority to JP2006077638A priority Critical patent/JP4240325B2/en
Publication of JP2006226292A publication Critical patent/JP2006226292A/en
Publication of JP2006226292A5 publication Critical patent/JP2006226292A5/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP4240325B2 publication Critical patent/JP4240325B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Images

Description

本発明は、制御対象への制御入力をΔΣ変調アルゴリズムなどに基づいて算出することにより、制御対象の出力を目標値に収束させるように制御する制御装置に関する。   The present invention relates to a control apparatus that controls a control input to be converged to a target value by calculating a control input to the control target based on a ΔΣ modulation algorithm or the like.

従来、この種の制御装置として、例えば特許文献1に記載されたものが知られている。この制御装置は、制御対象の出力を検出し、その検出結果をアナログ量の検出信号として出力する検出手段と、上位装置から入力されるアナログ量の目標値と検出信号との偏差を演算する偏差演算手段と、演算された偏差を1ビットデジタル信号に変換する変換手段と、変換手段からの1ビットデジタル信号を補償し、操作信号として出力する補償手段とを備えている(同公報の図6参照)。   Conventionally, as this type of control device, for example, one described in Patent Document 1 is known. This control device detects the output of the controlled object and outputs the detection result as an analog amount detection signal, and the deviation for calculating the deviation between the analog amount target value input from the host device and the detection signal Calculation means, conversion means for converting the calculated deviation into a 1-bit digital signal, and compensation means for compensating the 1-bit digital signal from the conversion means and outputting it as an operation signal are provided (FIG. 6 of the same publication). reference).

この制御装置では、偏差演算手段により、検出信号と目標値との偏差(アナログ量)が演算され、この演算偏差は、変換手段でのΔΣ変調によって1ビットデジタル信号に変換され、さらに補償手段により補償された後、操作信号として制御対象に入力される。以上の構成により、制御対象の出力と目標値との偏差を打
ち消すように、偏差と逆位相の操作量が生成され、制御対象に入力される。その結果、制御対象の出力が目標値に収束するようにフィードバック制御される。
In this control device, the deviation (analog amount) between the detection signal and the target value is calculated by the deviation calculating means, and this calculated deviation is converted into a 1-bit digital signal by ΔΣ modulation by the converting means, and further by the compensating means. After being compensated, it is input to the control object as an operation signal. With the above configuration, an operation amount having a phase opposite to the deviation is generated and input to the control target so as to cancel the deviation between the output of the control target and the target value. As a result, feedback control is performed so that the output of the controlled object converges to the target value.

特開2001−154704号公報JP 2001-154704 A

上記従来の制御装置によれば、制御対象の動特性が比較的大きな位相遅れやむだ時間などを有している場合、それに起因して、制御対象への入力信号の入力後、入力信号を反映する出力信号が制御対象から出力されるまでに時間がかかり、制御対象の入出力間での制御タイミングのずれを生じる。その結果、制御系が不安定になってしまうおそれがある。例えば、内燃機関の燃料噴射量を入力として、内燃機関の排気ガスの空燃比を制御する場合、燃料噴射が実際に行われてから、排気ガスの空燃比の状態が実際に変化するまでに時間を要するため、空燃比制御の安定性および制御性が低下し、触媒で浄化された排気ガスの特性が不安定な状態になってしまうことがある。   According to the above conventional control device, when the dynamic characteristic of the control target has a relatively large phase delay or dead time, the input signal is reflected after the input signal is input to the control target. It takes time until the output signal to be output from the control target, and a control timing shift occurs between the input and output of the control target. As a result, the control system may become unstable. For example, when the air-fuel ratio of the exhaust gas of the internal combustion engine is controlled using the fuel injection amount of the internal combustion engine as an input, it takes time from the actual fuel injection to the actual change of the air-fuel ratio of the exhaust gas. Therefore, the stability and controllability of the air-fuel ratio control is lowered, and the characteristics of the exhaust gas purified by the catalyst may become unstable.

本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、制御対象が位相遅れやむだ時間などが比較的大きい動特性を示す場合でも、制御対象の入出力間での制御タイミングのずれを解消することができ、それにより、制御の安定性および制御性を向上させることができる制御装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made to solve the above problem, and even when the controlled object exhibits a relatively large dynamic characteristic such as a phase delay or a dead time, the control timing deviation between the input and output of the controlled object is eliminated. It is an object of the present invention to provide a control device that can improve control stability and controllability.

この目的を達成するために、請求項1に係る制御装置1は、予測アルゴリズム(式(6),(7))に基づき、制御対象の出力(酸素濃度センサ15の出力Vout)と所定の目標値Vopとの偏差である出力偏差VO2の予測値PREVO2を算出する予測値算出手段(ECU2、状態予測器22、ステップ33)と、算出された出力偏差の予測値PREVO2に補正係数(ゲインKRDSM,G d )を乗算する乗算手段(ECU2、ステップ195)と、補正係数を、出力偏差の予測値が所定値(値0)以上のときに、所定値未満のときよりも小さい値に設定する補正係数設定手段(ECU2、ステップ192〜194)と、Δ変調アルゴリズム、ΔΣ変調アルゴリズムおよびΣΔ変調アルゴリズムのうちのいずれか1つの変調アルゴリズムに基づき、補正係数(ゲインKRDSM,G d )が乗算された出力偏差の予測値PREVO2に応じて、制御対象の出力を所定の目標値Vopに収束するように制御するための、制御対象への制御入力(目標空燃比KCMD)を算出する制御入力算出手段(ECU2、ADSMコントローラ20、ステップ38)と、を備えることを特徴とする。 In order to achieve this object, the control device 1 according to claim 1 is based on the prediction algorithm (Equations (6) and (7)) and outputs the control target (the output Vout of the oxygen concentration sensor 15) and a predetermined target. Predicted value calculating means (ECU2, state predictor 22, step 33) for calculating a predicted value PREVO2 of the output deviation VO2 , which is a deviation from the value Vop, and a correction coefficient (gain KRDSM, G d ) Multiplying means (ECU 2, step 195) and correction for setting the correction coefficient to a smaller value when the predicted value of output deviation is greater than or equal to a predetermined value (value 0) than when it is less than the predetermined value coefficient setting means (ECU 2, step 192-194) and, delta modulation algorithm, one of the modulation algorithm of the ΔΣ modulation algorithm, and ΣΔ modulation algorithm The basis, the correction coefficient (gain KRDSM, G d) in accordance with the predicted value PREVO2 of the output deviation is multiplied, the output of the controlled object of a given order to control so as to converge to the target value Vop, to the controlled object Control input calculating means (ECU2, ADSM controller 20, step 38) for calculating a control input (target air-fuel ratio KCMD).

この制御装置によれば、予測アルゴリズムに基づき、制御対象の出力と所定の目標値との偏差である出力偏差の予測値が算出され、Δ変調アルゴリズム、ΔΣ変調アルゴリズムおよびΣΔ変調アルゴリズムのうちのいずれか1つの変調アルゴリズムに基づき、補正係数を乗算した出力偏差の予測値に応じて、制御入力が算出されるので、このような予測値を、例えば制御対象の位相遅れやむだ時間などの動特性を反映させた値として算出することにより、制御対象の入出力間での制御タイミングのずれを解消することが可能になる。さらに、制御対象の出力を所定の目標値に収束するように制御するための制御入力が、補正係数を乗算した出力偏差の予測値に応じて算出されるとともに、この補正係数が、出力偏差の予測値が所定値以上のときに、所定値未満のときよりも小さい値に設定されるので、出力偏差の予測値の所定値に対する大小関係に応じて、制御対象の出力を目標値に収束させる収束速度を変更することができる。その結果、制御の安定性の確保および制御性の向上が可能になる(なお、本明細書における、「予測値の算出」および「制御入力の算出」などの「算出」は、プログラムにより演算することに限らず、ハードウエアによりそれらを表す電気信号を生成することを含む)。 According to this control device, based on the prediction algorithm, the predicted value of the output deviation, which is the deviation between the output of the controlled object and the predetermined target value, is calculated, and any one of the Δ modulation algorithm, the ΔΣ modulation algorithm, and the ΣΔ modulation algorithm Since the control input is calculated according to the predicted value of the output deviation multiplied by the correction coefficient based on the one modulation algorithm, such a predicted value is used as a dynamic characteristic such as a phase delay or a dead time of the control target. By calculating as a value reflecting the above, it is possible to eliminate a shift in control timing between the input and output of the control target. Further, a control input for controlling the output to be controlled to converge to a predetermined target value is calculated according to the predicted value of the output deviation multiplied by the correction coefficient, and this correction coefficient is calculated based on the output deviation. When the predicted value is equal to or greater than the predetermined value, the value is set to be smaller than when the predicted value is less than the predetermined value. Therefore, the output of the control target is converged to the target value according to the magnitude relationship of the predicted value of the output deviation with respect to the predetermined value. The convergence speed can be changed. As a result, control stability can be ensured and controllability can be improved (in this specification, “calculation” such as “calculation of predicted value” and “calculation of control input” is calculated by a program. Including, but not limited to, generating electrical signals representing them by hardware).

請求項2に係る発明は、請求項1に記載の制御装置1において、予測値算出手段は、予測アルゴリズムに基づき、算出された制御入力(目標空燃比KCMD)と制御対象に入力された制御入力を反映する値(LAFセンサ14の出力KACT)との少なくとも一方、および制御対象の出力(酸素濃度センサ15の出力Vout)に応じて、出力偏差の予測値PREVO2を算出することを特徴とする。 According to a second aspect of the present invention, in the control device 1 according to the first aspect, the predicted value calculating means is configured to calculate a control input (target air-fuel ratio KCMD) and a control input input to a control target based on a prediction algorithm. The output deviation prediction value PREVO2 is calculated in accordance with at least one of the values reflecting the above (the output KACT of the LAF sensor 14) and the control target output (the output Vout of the oxygen concentration sensor 15).

この制御装置によれば、出力偏差の予測値を、制御入力の状態を反映させながら算出することができ、その分、出力偏差の予測値の算出精度(予測精度)を高めることができる。その結果、制御の安定性を確保でき、制御性を向上させることができる。 According to this control device, the predicted value of the output deviation can be calculated while reflecting the state of the control input, and the calculation accuracy (prediction accuracy) of the predicted value of the output deviation can be increased accordingly. As a result, control stability can be ensured and controllability can be improved.

請求項3に係る発明は、請求項1または2に記載の制御装置1において、予測アルゴリズムは、制御入力と制御対象に入力された制御入力を反映する値との一方を表す値(空燃比偏差DKCMD、LAF出力偏差DKACT)と、出力偏差VO2とを変数とする制御対象モデル(式(1))に基づくアルゴリズムであることを特徴とする。 According to a third aspect of the present invention, in the control device 1 according to the first or second aspect, the prediction algorithm is a value representing one of a control input and a value reflecting the control input input to the control target (air-fuel ratio deviation). It is an algorithm based on a controlled object model (formula (1)) using DKCMD, LAF output deviation DKACT) and output deviation VO2 as variables.

この制御装置によれば、制御入力または制御入力を反映する値との一方を表す値と、出力偏差とを変数とする制御対象モデルに基づいて、予測値が算出されるので、この制御対象モデルを、制御対象の位相遅れやむだ時間などの動特性を反映させたものとして定義することにより、出力偏差の予測値を、制御対象の位相遅れやむだ時間などの動特性を反映させた値として算出することができる。また、一般に、制御対象モデルでは、制御対象の入出力と所定値との偏差を、入出力を表す変数として定義した場合の方が、入出力の絶対値を変数として定義した場合よりも、モデルパラメータをより正確に同定または定義できることで、制御対象モデルの動特性を制御対象の実際の動特性に適合させることができるという事実が知られている。したがって、この制御装置によれば、制御対象モデルが、制御対象の出力と所定の目標値との偏差である出力偏差を変数としているので、制御対象の出力の絶対値を変数とする場合と比べて、制御対象の実際の動特性に対する制御対象モデルの動特性の適合性を向上させることができ、それにより、出力偏差の予測値の算出精度をさらに高めることができる。その結果、制御の安定性を確保することができ、制御性を向上させることができる。 According to this control apparatus, since the predicted value is calculated based on the control target model using the value representing one of the control input or the value reflecting the control input and the output deviation as a variable, the control target model Is defined as a value that reflects the dynamic characteristics such as the phase delay and dead time of the controlled object, so that the predicted output deviation is a value that reflects the dynamic characteristics such as the phase delay and dead time of the controlled object. Can be calculated. In general, in the control target model, the deviation between the input / output of the control target and the specified value is defined as a variable that represents the input / output rather than the absolute value of the input / output defined as a variable. It is known that the parameters can be more accurately identified or defined so that the dynamic characteristics of the controlled object model can be adapted to the actual dynamic characteristics of the controlled object. Therefore, according to this control apparatus, since the control target model uses the output deviation, which is the deviation between the output of the control target and the predetermined target value, as a variable, compared with the case where the absolute value of the output of the control target is a variable. Thus, it is possible to improve the adaptability of the dynamic characteristic of the controlled object model to the actual dynamic characteristic of the controlled object, thereby further increasing the calculation accuracy of the predicted value of the output deviation. As a result, control stability can be ensured and controllability can be improved.

請求項に係る発明は、請求項に記載の制御装置1において、制御入力と制御対象に入力された制御入力を反映する値との一方を表す値は、制御入力(目標空燃比KCMD)と所定の基準値FLAFBASEとの偏差(空燃比偏差DKCMD)、および制御対象に入力された制御入力を反映する値(LAFセンサ14の出力KACT)と所定の基準値FLAFBASEとの偏差(LAF出力偏差DKACT)の一方であることを特徴とする。 According to a fourth aspect of the present invention, in the control device 1 according to the third aspect , the value representing one of the control input and the value reflecting the control input input to the control target is the control input (target air-fuel ratio KCMD). And a predetermined reference value FLAFBASE (air-fuel ratio deviation DKCMD), and a value (LAF sensor 14 output KACT) reflecting a control input input to the control target and a predetermined reference value FLAFBASE (LAF output deviation) DKACT).

前述したように、制御対象モデルでは、制御対象の入出力と所定値との偏差を、入出力を表す変数として定義した場合の方が、入出力の絶対値を変数として定義した場合よりも、制御対象モデルの動特性を制御対象の実際の動特性に適合させることができる。したがって、この制御装置によれば、制御対象モデルが、算出された制御入力と所定の基準値との偏差、または制御対象に入力された制御入力を反映する値と所定の基準値との偏差を変数としているので、制御入力または制御入力を反映する値の絶対値を変数とする場合と比べて、制御対象の実際の動特性に対する制御対象モデルの動特性の適合性を向上させることができ、それにより、予測値の算出精度をより一層、高めることができる。   As described above, in the control target model, the deviation between the input / output of the control target and the predetermined value is defined as a variable representing the input / output, rather than the absolute value of the input / output defined as a variable. The dynamic characteristics of the controlled object model can be adapted to the actual dynamic characteristics of the controlled object. Therefore, according to this control apparatus, the controlled object model calculates the deviation between the calculated control input and the predetermined reference value, or the difference between the value reflecting the control input input to the controlled object and the predetermined reference value. Since it is a variable, compared with the case where the absolute value of the control input or the value that reflects the control input is a variable, the suitability of the controlled model's dynamic characteristics to the actual dynamic characteristics of the controlled object can be improved, Thereby, the calculation accuracy of the predicted value can be further increased.

請求項に係る発明は、請求項1ないしのいずれかに記載の制御装置1において、制御入力算出手段は、1つの変調アルゴリズムに基づき、補正係数(ゲインKRDSM,G d )が乗算された出力偏差の予測値PREVO2に応じて中間値(DSM信号値DSMSGNS)を算出するとともに、算出された中間値に所定のゲイン(KDSM)を乗算した値に基づき、制御入力(目標空燃比KCMD、適応目標空燃比KCMDSLD)を算出することを特徴とする。 According to a fifth aspect of the present invention, in the control device 1 according to any one of the first to fourth aspects, the control input calculation means is multiplied by a correction coefficient (gain KRDSM, G d ) based on one modulation algorithm . An intermediate value (DSM signal value DSMSGNS) is calculated according to the output deviation predicted value PREVO2 , and a control input (target air-fuel ratio KCMD, adaptive) is calculated based on a value obtained by multiplying the calculated intermediate value by a predetermined gain (KDSM). The target air-fuel ratio (KCMDLSD) is calculated.

一般に、ΔΣ変調アルゴリズム、ΣΔ変調アルゴリズムおよびΔ変調アルゴリズムの各々は、制御対象のゲインが値1であるとして制御入力を決定するものであるので、制御対象の実際のゲインが値1と異なる場合には、制御入力が適切な値に算出されなくなることで、制御性が低下することがある。例えば、制御対象の実際のゲインが値1よりも大きい場合には、制御入力が必要以上に大きい値として算出されるため、オーバーゲインの状態になってしまうおそれがある。これに対して、この制御装置によれば、制御入力が、1つの変調アルゴリズムに基づいて算出された中間値に所定のゲインを乗算した値に基づいて、算出されるので、この所定のゲインを適切に設定することにより、良好な制御性を確保することができる。   In general, each of the ΔΣ modulation algorithm, the ΣΔ modulation algorithm, and the Δ modulation algorithm determines the control input on the assumption that the gain to be controlled is 1, so that the actual gain to be controlled is different from the value 1. If the control input is not calculated to an appropriate value, the controllability may be reduced. For example, when the actual gain of the control target is larger than the value 1, the control input is calculated as a value larger than necessary, which may result in an overgain state. On the other hand, according to this control device, the control input is calculated based on a value obtained by multiplying the intermediate value calculated based on one modulation algorithm by a predetermined gain. By appropriately setting, good controllability can be ensured.

請求項に係る発明は、請求項に記載の制御装置1において、制御対象のゲイン特性を表すゲインパラメータ(排気ガスボリュームAB_SV)を検出するゲインパラメータ検出手段(ECU2、吸気管内絶対圧センサ11、クランク角センサ13、ステップ80)と、検出されたゲインパラメータに応じて、所定のゲインの値(KDSM)を設定するゲイン設定手段(ECU2、ステップ200)と、をさらに備えることを特徴とする。 According to a sixth aspect of the present invention, in the control device 1 according to the fifth aspect , the gain parameter detecting means (ECU 2, the intake pipe absolute pressure sensor 11) for detecting the gain parameter (exhaust gas volume AB_SV) representing the gain characteristic of the controlled object. , Crank angle sensor 13, step 80) and gain setting means (ECU2, step 200) for setting a predetermined gain value (KDSM) in accordance with the detected gain parameter. .

この制御装置によれば、制御入力の算出に用いる所定のゲインが、制御対象のゲイン特性に応じて設定されるので、制御入力を制御対象のゲイン特性に応じた適切なエネルギを有する値として算出でき、それにより、オーバーゲイン状態の発生などを回避でき、良好な制御性を確保できる。   According to this control device, since the predetermined gain used for calculating the control input is set according to the gain characteristic of the control target, the control input is calculated as a value having appropriate energy according to the gain characteristic of the control target. Thus, the occurrence of an overgain state or the like can be avoided, and good controllability can be ensured.

請求項に係る発明は、請求項1ないしのいずれかに記載の制御装置1において、制御入力算出手段は、1つの変調アルゴリズムに基づき、補正係数(ゲインKRDSM,G d )が乗算された出力偏差の予測値PREVO2に応じて第2の中間値(ΔΣ変調制御量DKCMDDSM)を算出するとともに(ステップ201)、算出された第2の中間値に所定値(基準値FLAFBASE)を加算することにより、制御入力(適応目標空燃比KCMDSLD)を算出する(ステップ211)ことを特徴とする。 According to a seventh aspect of the present invention, in the control device 1 according to any one of the first to sixth aspects, the control input calculating means is multiplied by a correction coefficient (gain KRDSM, G d ) based on one modulation algorithm . A second intermediate value (ΔΣ modulation control amount DKCMDDSM) is calculated according to the output deviation predicted value PREVO2 (step 201), and a predetermined value (reference value FLAFBASE) is added to the calculated second intermediate value. Thus, the control input (adaptive target air-fuel ratio KCMDLSLD) is calculated (step 211).

一般に、Δ変調アルゴリズム、ΔΣ変調アルゴリズムおよびΣΔ変調アルゴリズムはいずれも、値0を中心とした正負反転型の制御入力しか算出できない。これに対して、この制御装置によれば、制御入力算出手段により、制御入力の算出が、1つの変調アルゴリズムに基づいて算出された第2の中間値に所定値を加算することにより行われるので、制御入力を、値0を中心として正負反転する値だけでなく、所定値を中心として所定幅の増減を繰り返す値として算出することができ、制御の自由度を高めることができる。   In general, any of the Δ modulation algorithm, the ΔΣ modulation algorithm, and the ΣΔ modulation algorithm can only calculate a positive / negative inversion type control input centered on a value of 0. On the other hand, according to this control apparatus, the control input calculation unit calculates the control input by adding a predetermined value to the second intermediate value calculated based on one modulation algorithm. The control input can be calculated not only as a value that reverses positive and negative around the value 0, but also as a value that repeatedly increases and decreases the predetermined width around the predetermined value, so that the degree of freedom of control can be increased.

請求項に係る発明は、請求項1ないしのいずれかに記載の制御装置1において、予測値算出手段は、制御入力(目標空燃比KCMD)が制御対象に入力されてから制御対象の出力(酸素濃度センサ15の出力Vout)に反映されるまでの予測時間dtを、制御対象の動特性(排気ガスボリュームAB_SV)に応じて算出するとともに(ステップ81)、算出された予測時間dtに応じて、出力偏差の予測値PREVO2を算出する(ステップ33)ことを特徴とする。 According to an eighth aspect of the present invention, in the control device 1 according to any one of the first to seventh aspects, the predicted value calculating means outputs the control target after the control input (target air-fuel ratio KCMD) is input to the control target. The predicted time dt until it is reflected in (the output Vout of the oxygen concentration sensor 15) is calculated according to the dynamic characteristic (exhaust gas volume AB_SV) to be controlled (step 81), and according to the calculated predicted time dt. Thus, the output deviation predicted value PREVO2 is calculated (step 33).

この制御装置によれば、制御入力が制御対象に入力されてから制御対象の出力に反映されるまでの予測時間が、制御対象の動特性に応じて算出されるとともに、算出された予測時間に応じて、出力偏差の予測値が算出されるので、このように算出された出力偏差の予測値を用いて制御入力を算出することにより、制御対象の応答遅れやむだ時間などに起因する、制御対象の入出力間での制御タイミングのずれを、より確実に解消することができ、制御性をより一層、向上させることができる。 According to this control device, the predicted time from when the control input is input to the controlled object until it is reflected in the output of the controlled object is calculated according to the dynamic characteristics of the controlled object, and the calculated predicted time is Accordingly, the predicted value of the output deviation is calculated accordingly, and by calculating the control input using the predicted value of the output deviation calculated in this way, the control caused by the response delay or dead time of the controlled object A shift in control timing between the input and output of the target can be eliminated more reliably, and the controllability can be further improved.

請求項に係る発明は、請求項2に記載の制御装置1において、制御対象の出力は、内燃機関3の排気通路(排気管7)の触媒(第1触媒装置8a)よりも下流側に配置され、触媒を通過した後の排気ガスの空燃比を検出する下流側空燃比センサ(酸素濃度センサ15)の出力Voutであり、制御対象への制御入力は、内燃機関3に供給される混合気の目標空燃比KCMDであり、制御対象に入力された制御入力を反映する値は、排気通路の触媒(第1触媒装置8a)よりも上流側に配置され、触媒を通過する前の排気ガスの空燃比を検出する上流側空燃比センサ(LAFセンサ14)の出力KACTであり、予測値算出手段は、予測アルゴリズム(式(7))に基づき、内燃機関に供給された混合気の目標空燃比KCMDおよび上流側空燃比センサの出力KACTの少なくとも一方と、下流側空燃比センサの出力Voutとに応じて、出力偏差VO2の予測値PREVO2を算出し、制御入力算出手段は、1つの変調アルゴリズムに基づき、補正係数(ゲインKRDSM,G d )が乗算された出力偏差の予測値に応じて、下流側空燃比センサの出力Voutを所定の目標値Vopに収束させるための、内燃機関に供給すべき混合気の目標空燃比KCMDを算出する空燃比算出手段(ECU2、ステップ38)で構成されていることを特徴とする。 According to a ninth aspect of the present invention, in the control device 1 according to the second aspect, the output of the controlled object is downstream of the catalyst (first catalyst device 8a) in the exhaust passage (exhaust pipe 7) of the internal combustion engine 3. is arranged, the output Vout of the downstream air-fuel ratio sensor for detecting an air-fuel ratio of the exhaust gas after passing through the catalyst (oxygen concentration sensor 15), the braking control input to control the subject is supplied to the internal combustion engine 3 A value that is the target air-fuel ratio KCMD of the air-fuel mixture and that reflects the control input input to the control target is arranged upstream of the catalyst (first catalyst device 8a) in the exhaust passage, and the exhaust gas before passing through the catalyst This is the output KACT of the upstream air-fuel ratio sensor (LAF sensor 14) that detects the air-fuel ratio of the gas, and the predicted value calculation means is the target of the air-fuel mixture supplied to the internal combustion engine based on the prediction algorithm (formula (7)) Air-fuel ratio KCMD and upstream air And at least one output KACT ratio sensor, in accordance with an output Vout of the downstream air-fuel ratio sensor, calculates a predicted value PREVO2 of the output deviation VO2, the control input-calculating means, based on the one modulation algorithm, the correction coefficient ( The target air of the mixture to be supplied to the internal combustion engine for converging the output Vout of the downstream air-fuel ratio sensor to a predetermined target value Vop according to the predicted value of the output deviation multiplied by the gain KRDSM, G d ). It is characterized by comprising air-fuel ratio calculating means (ECU2, step 38) for calculating the fuel ratio KCMD.

この制御装置によれば、下流側空燃比センサの出力と所定の目標値との偏差である出力偏差の予測値が、内燃機関に供給された混合気の目標空燃比および/または上流側空燃比センサの出力と、下流側空燃比センサの出力に応じて算出され、下流側空燃比センサの出力を所定の目標値に収束させるための混合気の目標空燃比が、補正係数が乗算された出力偏差の予測値に応じて、1つの変調アルゴリズムに基づき、算出される。制御入力すなわち混合気の目標空燃比が以上のように算出されるので、所定の目標値を適切に設定することにより、排気ガスの空燃比を、触媒による排気ガスの浄化状態が良好な状態になるように制御することができ、その結果、触媒で浄化された排気ガスの特性(以下「触媒後排気ガス特性」という)を向上させることができる。また、予測値が、触媒よりも上に設けた上流側空燃比センサの出力に応じて算出されるので、触媒に実際に供給される排気ガスの空燃比の状態を予測値により適切に反映させることができ、その分、予測値の算出精度を向上させることができる。さらに、出力偏差の予測値に乗算される補正係数が、出力偏差の予測値が所定値以上のときに、所定値未満のときよりも小さい値に設定されるので、出力偏差の予測値の所定値に対する大小関係に応じて、下流側空燃比センサの出力を所定の目標値に収束させる収束速度を変更することができる。したがって、例えばこの所定値を値0に設定した場合、出力偏差の予測値が値0以上のとき、すなわち下流側空燃比センサの出力が目標値よりも大きいことで、目標空燃比をリーン側に変更すべきときには、リッチ側に変更するときよりも収束速度が小さく設定されることにより、リーンバイアスによるNOx排出量の抑制効果を得ることができる。一方、目標空燃比をリッチ側に変更すべきときには、リーン側に変更するときよりも収束速度が大きい値に設定されることにより、触媒のNOx浄化率を十分に回復させることができる。 According to this control device, the predicted value of the output deviation, which is the deviation between the output of the downstream air-fuel ratio sensor and the predetermined target value , is the target air-fuel ratio and / or upstream air-fuel ratio of the air-fuel mixture supplied to the internal combustion engine. the output of the sensor is calculated in accordance with the output of the downstream air-fuel ratio sensor, the target air-fuel ratio of the mixture for converging the output of the downstream air-fuel ratio sensor to a predetermined target value, the correction coefficient is multiplied It is calculated based on one modulation algorithm according to the predicted value of the output deviation. Since the control input, that is, the target air-fuel ratio of the air-fuel mixture is calculated as described above, by appropriately setting a predetermined target value, the exhaust gas air-fuel ratio can be changed to a state in which the exhaust gas purification state by the catalyst is good. As a result, the characteristics of the exhaust gas purified by the catalyst (hereinafter referred to as “post-catalyst exhaust gas characteristics”) can be improved. Further, since the predicted value is calculated according to the output of the upstream air-fuel ratio sensor provided above the catalyst, the state of the air-fuel ratio of the exhaust gas actually supplied to the catalyst is appropriately reflected by the predicted value. Therefore, the calculation accuracy of the predicted value can be improved accordingly. Further, since the correction coefficient to be multiplied by the predicted value of output deviation is set to a smaller value when the predicted value of output deviation is greater than or equal to a predetermined value, it is set to a predetermined value of the predicted value of output deviation. The convergence speed for converging the output of the downstream air-fuel ratio sensor to a predetermined target value can be changed according to the magnitude relationship with respect to the value. Therefore, for example, when this predetermined value is set to the value 0, when the predicted value of the output deviation is 0 or more, that is, the output of the downstream air-fuel ratio sensor is larger than the target value, the target air-fuel ratio is set to the lean side. When the change is to be made, the convergence speed is set to be lower than when the change is made to the rich side, so that the effect of suppressing the NOx emission amount due to the lean bias can be obtained. On the other hand, when the target air-fuel ratio should be changed to the rich side, the NOx purification rate of the catalyst can be sufficiently recovered by setting the convergence speed to a value larger than that when changing to the lean side.

請求項10に係る発明は、請求項に記載の制御装置1において、内燃機関の運転状態(エンジン回転数NE、吸気管内絶対圧PBA)を検出する運転状態検出手段(ECU2、吸気管内絶対圧センサ11、クランク角センサ13)をさらに備え、予測値算出手段は、検出された内燃機関の運転状態に応じて、目標空燃比の混合気が内燃機関に供給されてから下流側空燃比センサの出力に反映されるまでの予測時間dtを算出するとともに、算出された予測時間dtにさらに応じて、出力偏差VO2の予測値PREVO2を算出することを特徴とする。 According to a tenth aspect of the present invention, in the control device 1 according to the ninth aspect , the operating state detecting means (ECU2, intake pipe absolute pressure) for detecting the operating state of the internal combustion engine (engine speed NE, intake pipe absolute pressure PBA). The sensor 11 and the crank angle sensor 13) are further provided, and the predicted value calculation means is provided with the downstream air-fuel ratio sensor after the air-fuel mixture of the target air-fuel ratio is supplied to the internal combustion engine according to the detected operating state of the internal combustion engine. A predicted time dt until the output is reflected is calculated, and a predicted value PREVO2 of the output deviation VO2 is further calculated in accordance with the calculated predicted time dt.

この種の空燃比を制御する制御装置では、内燃機関および触媒を含めた制御対象の動特性(例えば応答遅れやむだ時間)は、内燃機関の運転状態、例えば排気ガスボリュームに応じて変化する。これに対して、この制御装置によれば、目標空燃比の混合気が内燃機関に供給されてから下流側空燃比センサの出力に反映されるまでの予測時間が、運転状態に応じて算出されるとともに、この算出された予測時間にさらに応じて、出力偏差の予測値が算出されるので、このように算出された予測値を用いて制御入力を算出することにより、制御対象の動特性に起因する、制御対象の入出力間での制御タイミングのずれを、より確実に解消することができ、触媒後排気ガス特性をより一層、向上させることができる。   In this type of control device that controls the air-fuel ratio, the dynamic characteristics (for example, response delay and dead time) of the controlled objects including the internal combustion engine and the catalyst vary according to the operating state of the internal combustion engine, for example, the exhaust gas volume. On the other hand, according to this control device, the predicted time from when the air-fuel mixture having the target air-fuel ratio is supplied to the internal combustion engine until it is reflected in the output of the downstream air-fuel ratio sensor is calculated according to the operating state. In addition, since the predicted value of the output deviation is calculated further in accordance with the calculated predicted time, the control input is calculated using the predicted value calculated in this way, so that the dynamic characteristics of the controlled object can be obtained. The resulting shift in the control timing between the input and output of the control target can be eliminated more reliably, and the post-catalyst exhaust gas characteristics can be further improved.

請求項11に係る発明は、請求項に記載の制御装置1において、内燃機関の運転状態を検出する運転状態検出手段をさらに備え、空燃比算出手段は、1つの変調アルゴリズムに基づき、補正係数(ゲインKRDSM,G d )が乗算された出力偏差の予測値PREVO2に応じて、内燃機関に供給すべき混合気の目標空燃比の中間値(DSM信号値DSMSGNS)を算出する中間値算出手段(ECU2、ステップ195〜199)と、検出された内燃機関の運転状態に応じて、ゲイン(KDSM)を設定するゲイン設定手段(ECU2、ステップ200)と、算出された中間値に設定されたゲインを乗算した値に基づいて、内燃機関に供給すべき混合気の目標空燃比KCMD(適応目標空燃比KCMDSLD)を算出する目標空燃比算出手段(ECU2、ステップ211)と、を備えることを特徴とする。 The invention according to claim 11 is the control device 1 according to claim 9 , further comprising operating state detecting means for detecting the operating state of the internal combustion engine, wherein the air-fuel ratio calculating means is based on one modulation algorithm, and the correction coefficient Intermediate value calculation means for calculating an intermediate value (DSM signal value DSMSGNS) of the target air-fuel ratio of the air-fuel mixture to be supplied to the internal combustion engine according to the output deviation predicted value PREVO2 multiplied by (gain KRDSM, G d ). ECU2, steps 195 to 199), gain setting means (ECU2, step 200) for setting the gain (KDSM) according to the detected operating state of the internal combustion engine, and the gain set to the calculated intermediate value A target air-fuel ratio calculating method for calculating a target air-fuel ratio KCMD (adaptive target air-fuel ratio KCMDLSD) of the air-fuel mixture to be supplied to the internal combustion engine based on the multiplied value. (ECU 2, step 211) and, characterized in that it comprises a.

この種の空燃比を制御する制御装置では、内燃機関および触媒を含めた制御対象の空燃比に対するゲイン特性は、内燃機関の運転状態、例えば排気ガスボリュームに応じて変化する。この場合、1つの変調アルゴリズムは、前述したように、制御対象のゲインが値1であるとして制御入力を決定するものであるので、制御対象のゲイン特性が上記のように変化すると、制御入力としての混合気の目標空燃比が適切な値から大きく離れた振動的なものとなり、触媒よりも下流側の下流側空燃比センサの出力も振動的なものとなる。その結果、触媒後排気ガス特性が悪化してしまう。これに対して、この制御装置によれば、混合気の目標空燃比が、1つの変調アルゴリズムに基づいて算出された中間値にゲインを乗算した値に基づいて、算出されるとともに、このゲインが運転状態に応じて設定されるので、混合気の目標空燃比を、運転状態の変化に伴う、制御対象のゲイン特性の変化を適切に反映した値として算出でき、それにより、触媒後排気ガス特性をさらに向上させることができる。   In this type of control device that controls the air-fuel ratio, the gain characteristic with respect to the air-fuel ratio of the control target including the internal combustion engine and the catalyst changes according to the operating state of the internal combustion engine, for example, the exhaust gas volume. In this case, as described above, since one modulation algorithm determines the control input on the assumption that the gain to be controlled is a value of 1, if the gain characteristic of the control target changes as described above, The target air-fuel ratio of the air-fuel mixture becomes oscillating greatly away from an appropriate value, and the output of the downstream air-fuel ratio sensor downstream of the catalyst is also oscillating. As a result, the post-catalyst exhaust gas characteristics are deteriorated. In contrast, according to this control device, the target air-fuel ratio of the air-fuel mixture is calculated based on a value obtained by multiplying the intermediate value calculated based on one modulation algorithm by the gain, and the gain is calculated. Since it is set according to the operating state, the target air-fuel ratio of the air-fuel mixture can be calculated as a value that appropriately reflects the change in the gain characteristic of the controlled object that accompanies the change in the operating state. Can be further improved.

請求項12に係る発明は、請求項2に記載の制御装置1において、制御対象の出力は、内燃機関の排気通路の触媒(第2触媒装置8b)よりも下流側に配置され、触媒を通過した後の排気ガスの空燃比を検出する空燃比センサ(酸素濃度センサ15)の出力Voutであり、制御対象への制御入力は、内燃機関に供給される混合気の目標空燃比KCMDであり、予測値算出手段は、予測アルゴリズム(式(6))に基づき、内燃機関に供給された混合気の目標空燃比および空燃比センサの出力に応じて、出力偏差の予測値PREVO2を算出し、制御入力算出手段は、1つの変調アルゴリズムに基づき、補正係数(ゲインKRDSM,G d )が乗算された出力偏差の予測値PREVO2に応じて、空燃比センサの出力Voutを所定の目標値Vopに収束させるための、内燃機関に供給すべき混合気の目標空燃比を算出する空燃比算出手段(ECU2)で構成されていることを特徴とする。 According to a twelfth aspect of the present invention, in the control device 1 according to the second aspect, the output to be controlled is disposed downstream of the catalyst (second catalyst device 8b) in the exhaust passage of the internal combustion engine and passes through the catalyst. the output Vout of the air-fuel ratio sensor (oxygen concentration sensor 15) for detecting an air-fuel ratio of the exhaust gas after, braking control input to the control object is located at the target air-fuel ratio KCMD of the mixture supplied to the internal combustion engine The predicted value calculation means calculates a predicted value PREVO2 of the output deviation according to the target air-fuel ratio of the air-fuel mixture supplied to the internal combustion engine and the output of the air-fuel ratio sensor based on the prediction algorithm (equation (6)), control input-calculating means, based on the one modulation algorithm, the correction coefficient (gain KRDSM, G d) in accordance with the predicted value PREVO2 of the output deviation is multiplied, the air-fuel ratio predetermined target value output Vout of the sensor For focusing the op, characterized in that it consists of an air-fuel ratio calculating means for calculating a target air-fuel ratio of the mixture to be supplied to an internal combustion engine (ECU 2).

この制御装置によれば、空燃比センサの出力と所定の目標値との偏差である出力偏差の予測値が、内燃機関に供給された混合気の目標空燃比および空燃比センサの出力に応じて算出されるとともに、補正係数が乗算された出力偏差の予測値に応じて、空燃比センサの出力を所定の目標値に収束させるための混合気の目標空燃比が、1つの変調アルゴリズムに基づき、算出される。制御入力すなわち混合気の空燃比が以上のように算出されるので、所定の目標値を適切に設定することにより、排気ガスの空燃比を、触媒による排気ガスの浄化状態が良好な状態になるように制御することができ、その結果、触媒後排気ガス特性を向上させることができる。また、単一の空燃比センサを用いるだけでよいので、このような制御装置を比較的、安価に実現することができる。 According to this control device, the predicted value of the output deviation, which is the deviation between the output of the air-fuel ratio sensor and the predetermined target value , depends on the target air-fuel ratio of the air-fuel mixture supplied to the internal combustion engine and the output of the air-fuel ratio sensor. The target air-fuel ratio of the air-fuel mixture for converging the output of the air-fuel ratio sensor to a predetermined target value in accordance with the predicted value of the output deviation multiplied by the correction coefficient is calculated based on one modulation algorithm. Calculated. Since the control input, that is, the air-fuel ratio of the air-fuel mixture is calculated as described above, by appropriately setting a predetermined target value, the exhaust gas air-fuel ratio is brought into a good state of purification of the exhaust gas by the catalyst. As a result, the post-catalyst exhaust gas characteristics can be improved. Further, since only a single air-fuel ratio sensor needs to be used, such a control device can be realized relatively inexpensively.

請求項13に係る発明は、請求項12に記載の制御装置1において、内燃機関の運転状態(エンジン回転数NE、吸気管内絶対圧PBA)を検出する運転状態検出手段(ECU2、吸気管内絶対圧センサ11、クランク角センサ13)をさらに備え、予測値算出手段は、検出された内燃機関の運転状態に応じて、目標空燃比の混合気が内燃機関に供給されてから空燃比センサの出力に反映されるまでの予測時間dtを算出するとともに、算出された予測時間dtにさらに応じて、出力偏差の予測値PREVO2を算出することを特徴とする。 According to a thirteenth aspect of the present invention, in the control device 1 according to the twelfth aspect of the present invention, operating state detecting means (ECU2, intake pipe absolute pressure) for detecting the operating state of the internal combustion engine (engine speed NE, intake pipe absolute pressure PBA). The sensor 11 and the crank angle sensor 13) are further provided, and the predicted value calculation means outputs the air-fuel ratio sensor output after the air-fuel mixture of the target air-fuel ratio is supplied to the internal combustion engine according to the detected operating state of the internal combustion engine. A predicted time dt until reflection is calculated, and a predicted value PREVO2 of the output deviation is further calculated according to the calculated predicted time dt.

この制御装置によれば、請求項10に係る発明と同様の作用効果を得ることができる。 According to this control device, the same effect as that attained by the 10th aspect can be attained.

請求項14に係る発明は、請求項12に記載の制御装置1において、内燃機関の運転状態を検出する運転状態検出手段をさらに備え、空燃比算出手段は、1つの変調アルゴリズムに基づき、補正係数(ゲインKRDSM,G d )が乗算された出力偏差の予測値に応じて、内燃機関に供給すべき混合気の目標空燃比の中間値(DSM信号値DSMSGNS)を算出する中間値算出手段(ECU2)と、検出された内燃機関の運転状態に応じて、ゲイン(KDSM)を設定するゲイン設定手段(ECU2)と、算出された中間値に設定されたゲインを乗算した値に基づいて、内燃機関に供給すべき混合気の目標空燃比KCMD(適応目標空燃比KCMDSLD)を算出する目標空燃比算出手段(ECU2)と、を備えることを特徴とする。 The invention according to claim 14, in the control apparatus 1 of claim 12, further comprising a driving state detection means for detecting an operating condition of the internal combustion engine, the air-fuel ratio calculating means, based on the one modulation algorithm, the correction factor Intermediate value calculation means (ECU2) for calculating the intermediate value (DSM signal value DSMSGNS) of the target air-fuel ratio of the air-fuel mixture to be supplied to the internal combustion engine according to the predicted value of the output deviation multiplied by (gain KRDSM, G d ) ) And gain setting means (ECU2) for setting the gain (KDSM) according to the detected operating state of the internal combustion engine, and a value obtained by multiplying the calculated intermediate value by the gain set, And target air-fuel ratio calculating means (ECU2) for calculating a target air-fuel ratio KCMD (adaptive target air-fuel ratio KCMDLSD) of the air-fuel mixture to be supplied to the engine.

この制御装置によれば、請求項11に係る発明と同様の作用効果を得ることができる。 According to this control apparatus, the same effect as that attained by the 11th aspect can be attained.

この制御装置によれば、制御対象の出力を表す値の予測値が、制御対象モデルを適用した予測アルゴリズムに基づき、算出されるとともに、制御入力が、1つの変調アルゴリズムに基づき、算出された予測値に応じて算出される。この場合、前述したように、同定手段により同定されたモデルパラメータを用いることによって、制御対象モデルの動特性を実際の制御対象の動特性に適合させることができるので、そのような制御対象モデルを適用した予測アルゴリズムに基づき算出することによって、予測値を制御対象の実際の動特性を反映させた値として算出することができる。その結果、制御入力と制御対象の出力との間の制御タイミングのずれをさらに適切に補正することができ、制御の安定性および制御性をより一層、向上させることができる。   According to this control device, the predicted value of the value representing the output of the control target is calculated based on the prediction algorithm to which the control target model is applied, and the control input is calculated based on one modulation algorithm. Calculated according to the value. In this case, as described above, by using the model parameter identified by the identification unit, the dynamic characteristic of the controlled object model can be adapted to the actual dynamic characteristic of the controlled object. By calculating based on the applied prediction algorithm, the predicted value can be calculated as a value reflecting the actual dynamic characteristic of the controlled object. As a result, the control timing shift between the control input and the output of the control target can be corrected more appropriately, and the control stability and controllability can be further improved.

請求項29に係る発明は、請求項28に記載の制御装置1において、制御入力算出手段は、制御入力が制御対象に入力されてから制御対象の出力に反映されるまでの予測時間dtを、制御対象の動特性(排気ガスボリュームAB_SV)に応じて算出するとともに(ステップ81)、予測アルゴリズムに基づき、算出された予測時間dtに応じて予測値PREVO2を算出する(ステップ33)ことを特徴とする。   According to a twenty-ninth aspect of the present invention, in the control device 1 according to the twenty-eighth aspect, the control input calculating means calculates the predicted time dt from when the control input is input to the control target until it is reflected in the output of the control target. It is calculated according to the dynamic characteristic (exhaust gas volume AB_SV) to be controlled (step 81), and based on the prediction algorithm, the predicted value PREVO2 is calculated according to the calculated predicted time dt (step 33). To do.

この制御装置によれば、請求項9に係る発明と同様の作用効果を得ることができる。   According to this control device, the same effect as that attained by the 9th aspect can be attained.

請求項30に係る発明は、請求項18ないし29のいずれかに記載の制御装置1において、制御入力算出手段は、制御対象モデルおよび1つの変調アルゴリズムに基づき、中間値(DSM信号値DSMSGNS)を算出するとともに、算出された中間値に所定のゲイン(KDSM)を乗算した値に基づき、制御入力(目標空燃比KCMD)を算出することを特徴とする。   The invention according to claim 30 is the control device 1 according to any one of claims 18 to 29, wherein the control input calculation means calculates an intermediate value (DSM signal value DSMSGNS) based on the controlled object model and one modulation algorithm. The control input (target air-fuel ratio KCMD) is calculated based on a value obtained by multiplying the calculated intermediate value by a predetermined gain (KDSM).

この制御装置によれば、請求項6に係る発明と同様の作用効果を得ることができる。   According to this control apparatus, it is possible to obtain the same effect as that of the sixth aspect of the invention.

請求項31に係る発明は、請求項30に記載の制御装置1において、制御対象のゲイン特性を表すゲインパラメータ(排気ガスボリュームAB_SV)を検出するゲインパラメータ検出手段(ECU2、吸気管内絶対圧センサ11、クランク角センサ13、ステップ80)と、検出されたゲインパラメータに応じて、所定のゲインの値(KDSM)を設定するゲイン設定手段(ECU2、ステップ200)と、をさらに備えることを特徴とする。   According to a thirty-first aspect of the present invention, in the control device 1 according to the thirty-third aspect, gain parameter detecting means (ECU2, intake pipe absolute pressure sensor 11) for detecting a gain parameter (exhaust gas volume AB_SV) representing a gain characteristic to be controlled. , Crank angle sensor 13, step 80) and gain setting means (ECU2, step 200) for setting a predetermined gain value (KDSM) in accordance with the detected gain parameter. .

この制御装置によれば、請求項7に係る発明と同様の作用効果を得ることができる。   According to this control device, it is possible to obtain the same effect as that of the seventh aspect of the invention.

請求項32に係る発明は、請求項18ないし31のいずれかに記載の制御装置1において、制御入力算出手段は、1つの変調アルゴリズムに基づき、予測値に応じて第2の中間値(ΔΣ変調制御量DKCMDDSM)を算出するとともに(ステップ201)、算出された第2の中間値に所定値(基準値FLAFBASE)を加算することにより、制御入力(適応目標空燃比KCMDSLD)を算出する(ステップ211)ことを特徴とする。   According to a thirty-second aspect of the present invention, in the control device 1 according to any one of the eighteenth to thirty-first aspects, the control input calculating means is based on one modulation algorithm, and the second intermediate value (ΔΣ modulation) according to the predicted value. (Control amount DKCMDDSM) is calculated (step 201), and a predetermined value (reference value FLAFBASE) is added to the calculated second intermediate value to calculate a control input (adaptive target air-fuel ratio KCMDLSLD) (step 211). ).

以上のように、本発明の制御装置によれば、制御対象が位相遅れやむだ時間などが比較的大きい動特性を示す場合でも、制御対象の入出力間での制御タイミングのずれを解消することができ、それにより、制御の安定性および制御性を向上させることができる。   As described above, according to the control device of the present invention, even when the controlled object exhibits a relatively large dynamic characteristic such as a phase delay or a dead time, the control timing deviation between the input and output of the controlled object is eliminated. Thereby, the stability and controllability of the control can be improved.

以下、図面を参照しながら、本発明の第1実施形態に係る制御装置について説明する。この第1実施形態は、制御装置を内燃機関の空燃比を制御するものとして構成した例であり、図1は、この制御装置1およびこれを適用した内燃機関3の概略構成を示している。同図に示すように、この制御装置1は、ECU2を備えており、このECU2は、後述するように、内燃機関(以下「エンジン」という)3の運転状態に応じて、これに供給する混合気の空燃比を制御する。   Hereinafter, a control device according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. The first embodiment is an example in which the control device is configured to control the air-fuel ratio of the internal combustion engine, and FIG. 1 shows a schematic configuration of the control device 1 and the internal combustion engine 3 to which the control device 1 is applied. As shown in the figure, the control device 1 includes an ECU 2. As will be described later, the ECU 2 mixes to be supplied to the internal combustion engine (hereinafter referred to as "engine") 3 according to the operating state. Control the air / fuel ratio of the air.

このエンジン3は、図示しない車両に搭載された直列4気筒型ガソリンエンジンであり、第1〜第4の4つの気筒#1〜#4を備えている。このエンジン3の吸気管4のスロットル弁5の近傍には、例えばポテンショメータなどで構成されたスロットル弁開度センサ10が設けられている。このスロットル弁開度センサ10は、スロットル弁5の開度(以下「スロットル弁開度」という)θTHを検出して、その検出信号をECU2に送る。   The engine 3 is an in-line four-cylinder gasoline engine mounted on a vehicle (not shown) and includes first to fourth cylinders # 1 to # 4. In the vicinity of the throttle valve 5 of the intake pipe 4 of the engine 3, a throttle valve opening sensor 10 constituted by, for example, a potentiometer is provided. The throttle valve opening sensor 10 detects the opening θTH of the throttle valve 5 (hereinafter referred to as “throttle valve opening”) θTH and sends the detection signal to the ECU 2.

さらに、吸気管4のスロットル弁5よりも下流側には、吸気管内絶対圧センサ11が設けられている。この吸気管内絶対圧センサ11(ゲインパラメータ検出手段、運転状態検出手段、動特性パラメータ検出手段)は、例えば半導体圧力センサなどで構成され、吸気管4内の吸気管内絶対圧PBAを検出し、その検出信号をECU2に出力する。   Further, an intake pipe absolute pressure sensor 11 is provided downstream of the throttle valve 5 of the intake pipe 4. The intake pipe absolute pressure sensor 11 (gain parameter detection means, operating state detection means, dynamic characteristic parameter detection means) is constituted by, for example, a semiconductor pressure sensor, and detects the intake pipe absolute pressure PBA in the intake pipe 4. A detection signal is output to the ECU 2.

また、吸気管4は、インテークマニホールド4aの4つの分岐部4bを介して4つの気筒#1〜#4にそれぞれ接続されている。各分岐部4bには、各気筒の図示しない吸気ポートの上流側に、インジェクタ6が取り付けられている。各インジェクタ6は、エンジン3の運転時に、ECU2からの駆動信号によって、その開弁時間である最終燃料噴射量TOUTおよび噴射タイミングが制御される。   The intake pipe 4 is connected to four cylinders # 1 to # 4 via four branch portions 4b of the intake manifold 4a. An injector 6 is attached to each branch portion 4b upstream of an intake port (not shown) of each cylinder. When each engine 6 is operated, the final fuel injection amount TOUT that is the valve opening time and the injection timing are controlled by the drive signal from the ECU 2.

一方、エンジン3の本体には、例えばサーミスタなどで構成された水温センサ12が取り付けられている。水温センサ12は、エンジン3のシリンダブロック内を循環する冷却水の温度であるエンジン水温TWを検出し、その検出信号をECU2に出力する。   On the other hand, a water temperature sensor 12 composed of, for example, a thermistor is attached to the main body of the engine 3. The water temperature sensor 12 detects the engine water temperature TW, which is the temperature of the cooling water circulating in the cylinder block of the engine 3, and outputs a detection signal to the ECU 2.

また、エンジン3のクランクシャフト(図示せず)には、クランク角センサ13が設けられている。このクランク角センサ13(ゲインパラメータ検出手段、運転状態検出手段、動特性パラメータ検出手段)は、クランクシャフトの回転に伴い、いずれもパルス信号であるCRK信号およびTDC信号をECU2に出力する。   A crank angle sensor 13 is provided on the crankshaft (not shown) of the engine 3. The crank angle sensor 13 (gain parameter detecting means, operating state detecting means, dynamic characteristic parameter detecting means) outputs a CRK signal and a TDC signal, which are pulse signals, to the ECU 2 as the crankshaft rotates.

CRK信号は、所定のクランク角(例えば30゜)ごとに1パルスが出力される。ECU2は、このCRK信号に応じ、エンジン3の回転数(以下「エンジン回転数」という)NEを算出する。また、TDC信号は、各気筒のピストン(図示せず)が吸気行程のTDC位置よりも若干、手前の所定のクランク角位置にあることを表す信号であり、所定クランク角ごとに1パルスが出力される。   One pulse of the CRK signal is output every predetermined crank angle (for example, 30 °). The ECU 2 calculates the engine speed (hereinafter referred to as “engine speed”) NE of the engine 3 in accordance with the CRK signal. The TDC signal is a signal indicating that the piston (not shown) of each cylinder is at a predetermined crank angle position slightly before the TDC position of the intake stroke, and one pulse is output for each predetermined crank angle. Is done.

一方、排気管7(排気通路)のエキゾーストマニホールド7aよりも下流側には、上流側から順に第1および第2の触媒装置8a,8b(触媒)が間隔を存して設けられている。各触媒装置8は、NOx触媒と3元触媒を組み合わせたものであり、このNOx触媒は、図示しないが、イリジウム触媒(イリジウムを担持した炭化ケイ素ウイスカ粉末とシリカの焼成体)をハニカム構造の基材の表面に被覆し、その上にペロブスカイト型複酸化物(LaCoO3粉末とシリカの焼成体)をさらに被覆したものである。触媒装置8は、NOx触媒による酸化還元作用により、リーンバーン運転時の排気ガス中のNOxを浄化するとともに、3元触媒の酸化還元作用により、リーンバーン運転以外の運転時の排気ガス中のCO、HCおよびNOxを浄化する。なお、触媒装置8は、NOx触媒と3元触媒を組み合わせたものに限らず、排気ガス中のCO、HCおよびNOxを浄化できるものであればよい。例えば、触媒装置8を、ペロブスカイト型触媒などの非金属触媒および/または3元触媒などの金属触媒で構成してもよい。 On the other hand, on the downstream side of the exhaust manifold 7a of the exhaust pipe 7 (exhaust passage), first and second catalytic devices 8a and 8b (catalyst) are provided in order from the upstream side with a gap therebetween. Each catalyst device 8 is a combination of a NOx catalyst and a three-way catalyst, and this NOx catalyst is not shown, but an iridium catalyst (a silicon carbide whisker powder carrying iridium and a fired body of silica) is formed on a honeycomb structure. The surface of the material is coated, and a perovskite double oxide (LaCoO 3 powder and silica fired body) is further coated thereon. The catalyst device 8 purifies NOx in the exhaust gas during the lean burn operation by the oxidation / reduction action of the NOx catalyst, and CO 2 in the exhaust gas during the operation other than the lean burn operation by the oxidation / reduction action of the three-way catalyst. , Purifies HC and NOx. The catalyst device 8 is not limited to a combination of a NOx catalyst and a three-way catalyst, and may be any device that can purify CO, HC, and NOx in the exhaust gas. For example, the catalyst device 8 may be composed of a non-metallic catalyst such as a perovskite catalyst and / or a metal catalyst such as a three-way catalyst.

これらの第1および第2触媒装置8a,8bの間には、酸素濃度センサ(以下「O2センサ」という)15が取り付けられている。このO2センサ15(下流側空燃比センサ)は、ジルコニアおよび白金電極などで構成され、第1触媒装置8aの下流側の排気ガス中の酸素濃度に基づく出力VoutをECU2に送る。このO2センサ15の出力Vout(制御対象の出力)は、理論空燃比よりもリッチな混合気が燃焼したときには、ハイレベルの電圧値(例えば0.8V)となり、混合気がリーンのときには、ローレベルの電圧値(例えば0.2V)となるとともに、混合気が理論空燃比付近のときには、ハイレベルとローレベルの間の所定の目標値Vop(例えば0.6V)となる(図2参照)。   An oxygen concentration sensor (hereinafter referred to as “O2 sensor”) 15 is attached between the first and second catalytic devices 8a and 8b. The O2 sensor 15 (downstream air-fuel ratio sensor) is composed of zirconia, a platinum electrode, and the like, and sends an output Vout based on the oxygen concentration in the exhaust gas on the downstream side of the first catalyst device 8a to the ECU 2. The output Vout (control target output) of the O2 sensor 15 is a high level voltage value (for example, 0.8 V) when the air-fuel mixture richer than the stoichiometric air-fuel ratio burns, and when the air-fuel mixture is lean, the output Vout is low. When the air-fuel mixture is near the stoichiometric air-fuel ratio, a predetermined target value Vop (eg, 0.6 V) between the high level and the low level is obtained (see FIG. 2). .

また、第1触媒装置8aよりも上流側のエキゾーストマニホールド7aの集合部付近には、LAFセンサ14(上流側空燃比センサ)が取り付けられている。このLAFセンサ14は、O2センサ15と同様のセンサとリニアライザなどの検出回路とを組み合わせることによって構成されており、リッチ領域からリーン領域までの広範囲な空燃比の領域において排気ガス中の酸素濃度をリニアに検出し、その酸素濃度に比例する出力KACTをECU2に送る。この出力KACTは、空燃比の逆数に比例する当量比として表される。   In addition, a LAF sensor 14 (upstream air-fuel ratio sensor) is attached in the vicinity of the aggregate portion of the exhaust manifold 7a upstream of the first catalyst device 8a. The LAF sensor 14 is configured by combining a sensor similar to the O2 sensor 15 and a detection circuit such as a linearizer. The LAF sensor 14 controls the oxygen concentration in the exhaust gas in a wide range of air-fuel ratios from the rich region to the lean region. The output KACT detected linearly and proportional to the oxygen concentration is sent to the ECU 2. This output KACT is expressed as an equivalent ratio proportional to the reciprocal of the air-fuel ratio.

次に、図2を参照しながら、第1触媒装置8aの排気ガスの浄化率とO2センサ15の出力Vout(電圧値)との関係について説明する。同図は、第1触媒装置8aが、長時間の使用により浄化能力が低下した劣化状態と、浄化能力の高い未劣化状態の場合において、LAFセンサ14の出力KACTすなわちエンジン3に供給される混合気の空燃比が理論空燃比の付近で変化したときの、2つの第1触媒装置8aのHCおよびNOxの浄化率と、O2センサ15の出力Voutをそれぞれ測定した結果の一例を示している。同図において、破線で示すデータはいずれも、第1触媒装置8aが未劣化状態の場合の測定結果であり、実線で示すデータはいずれも、第1触媒装置8aが劣化状態の場合の測定結果である。また、LAFセンサ14の出力KACTが大きいほど、混合気の空燃比がよりリッチ側であることを示している。   Next, the relationship between the exhaust gas purification rate of the first catalyst device 8a and the output Vout (voltage value) of the O2 sensor 15 will be described with reference to FIG. This figure shows the output KACT of the LAF sensor 14, that is, the mixture supplied to the engine 3 when the first catalyst device 8 a is in a deteriorated state in which the purifying capability is lowered due to long-term use and in an undegraded state with a high purifying capability. An example of the results of measuring the HC and NOx purification rates of the two first catalyst devices 8a and the output Vout of the O2 sensor 15 when the air air-fuel ratio changes near the stoichiometric air-fuel ratio is shown. In the figure, all the data indicated by a broken line is a measurement result when the first catalyst device 8a is in an undegraded state, and all the data indicated by a solid line is a measurement result when the first catalyst device 8a is in a deteriorated state. It is. Further, the larger the output KACT of the LAF sensor 14, the richer the air-fuel ratio of the air-fuel mixture.

同図に示すように、第1触媒装置8aが劣化している場合には、未劣化状態の場合と比べて、排気ガスの浄化能力が低下していることにより、LAFセンサ14の出力KACTがよりリーン側の値KACT1のときに、O2センサ15の出力Voutが目標値Vopを横切っている。一方、第1触媒装置8aは、その劣化・未劣化状態にかかわらず、O2センサ15の出力Voutが目標値Vopにあるときに、HCおよびNOxを最も効率よく浄化する特性を有している。したがって、O2センサ15の出力Voutが目標値Vopになるように、混合気の空燃比を制御することにより、第1触媒装置8aによって排気ガスを最も効率よく浄化できることが判る。このため、後述する空燃比制御では、O2センサ15の出力Voutが目標値Vopに収束するように、目標空燃比KCMDが制御される。   As shown in the figure, when the first catalytic device 8a is deteriorated, the exhaust gas purification ability is lower than that in the non-deteriorated state, so that the output KACT of the LAF sensor 14 is reduced. At the leaner value KACT1, the output Vout of the O2 sensor 15 crosses the target value Vop. On the other hand, the first catalyst device 8a has the characteristic of purifying HC and NOx most efficiently when the output Vout of the O2 sensor 15 is at the target value Vop regardless of the deterioration / non-deterioration state. Therefore, it can be seen that the exhaust gas can be purified most efficiently by the first catalyst device 8a by controlling the air-fuel ratio of the air-fuel mixture so that the output Vout of the O2 sensor 15 becomes the target value Vop. For this reason, in the air-fuel ratio control described later, the target air-fuel ratio KCMD is controlled so that the output Vout of the O2 sensor 15 converges to the target value Vop.

さらに、ECU2には、アクセル開度センサ16、大気圧センサ17、吸気温センサ18および車速センサ19などが接続されている。このアクセル開度センサ16は、車両の図示しないアクセルペダルの踏み込み量(以下「アクセル開度」という)APを検出し、その検出信号をECU2に出力する。また、大気圧センサ17、吸気温センサ18および車速センサ19はそれぞれ、大気圧PA、吸気温TAおよび車速VPを検出し、その検出信号をECU2に出力する。   Further, an accelerator opening sensor 16, an atmospheric pressure sensor 17, an intake air temperature sensor 18, a vehicle speed sensor 19 and the like are connected to the ECU 2. The accelerator opening sensor 16 detects a depression amount (hereinafter referred to as “accelerator opening”) AP of an accelerator pedal (not shown) of the vehicle, and outputs a detection signal to the ECU 2. The atmospheric pressure sensor 17, the intake air temperature sensor 18, and the vehicle speed sensor 19 detect the atmospheric pressure PA, the intake air temperature TA, and the vehicle speed VP, respectively, and output detection signals to the ECU 2.

次に、ECU2(予測値算出手段や、制御入力算出手段、ゲインパラメータ検出手段、ゲイン設定手段、空燃比算出手段、運転状態検出手段、中間値算出手段、目標空燃比算出手段、乗算手段、補正係数設定手段)について説明する。 Next, ECU 2 (predicted value calculation means, control input calculation means, gain parameter detection means, gain setting means, air-fuel ratio calculation means, operating state detection means, intermediate value calculation means, target air-fuel ratio calculation means, multiplication means, correction coefficient setting hand stage) will be described.

このECU2は、I/Oインターフェース、CPU、RAMおよびROMなどからなるマイクロコンピュータから構成されており、前述した各種のセンサ10〜19の出力に応じて、エンジン3の運転状態を判別するとともに、ROMに予め記憶された制御プログラムやRAMに記憶されたデータなどに従って、後述する適応空燃比制御処理またはマップ検索処理を実行することにより、目標空燃比KCMD(制御入力)を算出する。さらに、後述するように、この目標空燃比KCMDに基づいて、インジェクタ6の最終燃料噴射量TOUTを気筒ごとに算出し、この算出した最終燃料噴射量TOUTに基づいた駆動信号で、インジェクタ6を駆動することにより、混合気の空燃比を制御する。   The ECU 2 includes a microcomputer including an I / O interface, a CPU, a RAM, and a ROM. The ECU 2 determines the operating state of the engine 3 according to the outputs of the various sensors 10 to 19 described above, and the ROM. The target air-fuel ratio KCMD (control input) is calculated by executing an adaptive air-fuel ratio control process or map search process, which will be described later, according to a control program stored in advance in FIG. Further, as will be described later, the final fuel injection amount TOUT of the injector 6 is calculated for each cylinder based on the target air-fuel ratio KCMD, and the injector 6 is driven with a drive signal based on the calculated final fuel injection amount TOUT. By doing so, the air-fuel ratio of the air-fuel mixture is controlled.

図3に示すように、制御装置1は、目標空燃比KCMDを算出するADSMコントローラ20およびPRISMコントローラ21を備えており、両コントローラ20,21はいずれも、具体的には、ECU2により構成されている。   As shown in FIG. 3, the control device 1 includes an ADSM controller 20 and a PRISM controller 21 that calculate a target air-fuel ratio KCMD, and both the controllers 20 and 21 are specifically configured by an ECU 2. Yes.

以下、ADSMコントローラ20(制御入力算出手段)について説明する。このADSMコントローラ20は、以下に述べる適応予測型ΔΣ変調制御(Adaptive prediction Delta Sigma Modulation Control:以下「ADSM」という)処理の制御アルゴリズムにより、O2センサ15の出力Voutを目標値Vopに収束させるための目標空燃比KCMDを算出するものであり、状態予測器22、オンボード同定器23およびDSMコントローラ24により構成されている。なお、このADSM処理の具体的なプログラムについては、後述する。   Hereinafter, the ADSM controller 20 (control input calculation means) will be described. The ADSM controller 20 is used for converging the output Vout of the O2 sensor 15 to the target value Vop by a control algorithm for adaptive prediction delta sigma modulation control (hereinafter referred to as “ADSM”) processing described below. The target air-fuel ratio KCMD is calculated, and includes a state predictor 22, an onboard identifier 23, and a DSM controller 24. A specific program for this ADSM processing will be described later.

まず、状態予測器22(予測値算出手段)について説明する。この状態予測器22は、以下に述べる予測アルゴリズムにより、出力偏差VO2の予測値PREVO2を予測(算出)するものである。本実施形態では、制御対象への制御入力を混合気の目標空燃比KCMDとし、制御対象の出力をO2センサ15の出力Voutとし、インジェクタ6を含むエンジン3の吸気系から、第1触媒装置8aを含む排気系の第1触媒装置8aの下流側のO2センサ15までの系を、制御対象と見なすとともに、この制御対象を、下式(1)に示すように、離散時間系モデルであるARXモデル(auto-regressive model with exogeneous input:外部入力を持つ自己回帰モデル)としてモデル化する。   First, the state predictor 22 (predicted value calculation means) will be described. The state predictor 22 predicts (calculates) a predicted value PREVO2 of the output deviation VO2 by a prediction algorithm described below. In the present embodiment, the control input to the control target is the target air-fuel ratio KCMD of the air-fuel mixture, the output of the control target is the output Vout of the O2 sensor 15, and the first catalytic device 8 a is taken from the intake system of the engine 3 including the injector 6. The system up to the O2 sensor 15 on the downstream side of the first catalytic device 8a of the exhaust system including the exhaust gas is considered as a control target, and this control target is an ARX that is a discrete time system model as shown in the following equation (1). Model as a model (auto-regressive model with exogeneous input).

VO2(k)=a1・VO2(k-1)+a2・VO2(k-2)+b1・DKCMD(k-dt) ……(1)
ここで、VO2は、O2センサ15の出力Voutと前述した目標値Vopとの偏差(Vout−Vop)である出力偏差を表し、DKCMDは、目標空燃比KCMD(=φop)と基準値FLAFBASEとの偏差(KCMD−FLAFBASE)である空燃比偏差を表し、記号kは、各データのサンプリングサイクルの順番を表している。この基準値FLAFBASEは、所定の一定値に設定される。また、a1,a2,b1はモデルパラメータを表しており、オンボード同定器23により、後述するように逐次同定される。
VO2 (k) = a1 · VO2 (k-1) + a2 · VO2 (k-2) + b1 · DKCMD (k-dt) ...... (1)
Here, VO2 represents an output deviation which is a deviation (Vout−Vop) between the output Vout of the O2 sensor 15 and the target value Vop described above, and DKCMD is a difference between the target air-fuel ratio KCMD (= φop) and the reference value FLAFBASE. An air-fuel ratio deviation which is a deviation (KCMD-FLAFBASE) is represented, and a symbol k represents an order of sampling cycles of each data. This reference value FLAFBASE is set to a predetermined constant value. Further, a1, a2 and b1 represent model parameters, which are sequentially identified by the onboard identifier 23 as will be described later.

さらに、上記式(1)のdtは、目標空燃比KCMDの混合気がインジェクタ6により吸気系に供給されてから、O2センサ15の出力Voutに反映されるまでの予測時間を表しており、下式(2)のように定義される。
dt=d+d'+dd ……(2)
ここで、dは、LAFセンサ14からO2センサ15までの排気系のむだ時間を、d'は、インジェクタ6からLAFセンサ14までの空燃比操作系のむだ時間を、ddは、排気系と空燃比操作系との間の位相遅れ時間をそれぞれ表している(なお、後述する適応空燃比制御処理の制御プログラムでは、ADSM処理とPRISM処理とに切り換えて目標空燃比KCMDを算出する処理を行うため、位相遅れ時間dd=0に設定されている)。
Furthermore, dt in the above equation (1) represents the estimated time from when the air-fuel mixture of the target air-fuel ratio KCMD is supplied to the intake system by the injector 6 until it is reflected in the output Vout of the O2 sensor 15. It is defined as equation (2).
dt = d + d ′ + dd (2)
Here, d is the dead time of the exhaust system from the LAF sensor 14 to the O2 sensor 15, d 'is the dead time of the air-fuel ratio operation system from the injector 6 to the LAF sensor 14, and dd is the empty time between the exhaust system and the exhaust system. The phase delay time with respect to the fuel ratio operation system is shown respectively (in addition, in the control program for adaptive air-fuel ratio control processing described later, processing for calculating the target air-fuel ratio KCMD is performed by switching between ADSM processing and PRISM processing. The phase delay time dd = 0 is set).

以上のように、制御対象モデルを、出力偏差VO2の時系列データおよび空燃比偏差DKCMDで構成した理由は以下による。すなわち、一般に、制御対象モデルでは、制御対象の入出力と所定値との偏差を、入出力を表す変数として定義した場合の方が、入出力の絶対値を変数として定義した場合よりも、モデルパラメータをより正確に同定または定義できることで、制御対象モデルの動特性を制御対象の実際の動特性に適合させることができるという事実が知られている。したがって、本実施形態の制御装置1のように、制御対象モデルを、出力偏差VO2の時系列データおよび空燃比偏差DKCMDで構成することにより、O2センサ15の出力Voutおよび目標空燃比KCMDの絶対値を変数とする場合と比べて、制御対象の実際の動特性に対する制御対象モデルの動特性の適合性を向上させることができ、それにより予測値PREVO2の算出精度を向上させることができる。   As described above, the reason why the control target model is composed of the time series data of the output deviation VO2 and the air-fuel ratio deviation DKCMD is as follows. In other words, in general, in the control target model, the deviation between the input / output of the control target and the predetermined value is defined as a variable representing the input / output rather than the absolute value of the input / output defined as a variable. It is known that the parameters can be more accurately identified or defined so that the dynamic characteristics of the controlled object model can be adapted to the actual dynamic characteristics of the controlled object. Therefore, as in the control device 1 of the present embodiment, the control target model is constituted by the time series data of the output deviation VO2 and the air-fuel ratio deviation DKCMD, whereby the absolute value of the output Vout of the O2 sensor 15 and the target air-fuel ratio KCMD. Compared with the case where is used as a variable, the adaptability of the dynamic characteristics of the controlled object model to the actual dynamic characteristics of the controlled object can be improved, and thereby the calculation accuracy of the predicted value PREVO2 can be improved.

また、予測値PREVO2は、目標空燃比KCMDの混合気が吸気系に供給されてから予測時間dtが経過した後の出力偏差VO2(k+dt)を予測した値であり、上記式(1)に基づき、予測値PREVO2の算出式を導出すると、下式(3)が得られる。
PREVO2(k)≒VO2(k+dt)
=a1・VO2(k+dt-1)+a2・VO2(k+dt-2)+b1・DKCMD(k) ……(3)
The predicted value PREVO2 is a value obtained by predicting the output deviation VO2 (k + dt) after the predicted time dt has elapsed since the mixture of the target air-fuel ratio KCMD is supplied to the intake system, and is based on the above formula (1). When the calculation formula of the predicted value PREVO2 is derived, the following formula (3) is obtained.
PREVO2 (k) ≒ VO2 (k + dt)
= A1 · VO2 (k + dt-1) + a2 · VO2 (k + dt-2) + b1 · DKCMD (k) (3)

この式(3)では、出力偏差VO2(k)の未来値に相当するVO2(k+dt−1),VO2(k+dt−2)の算出が必要となり、実際にプログラム化するのは困難である。そのため、マトリクスA、Bを、モデルパラメータa1,a2,b1を用いて図4に示す式(4)、(5)のように定義するとともに、上式(3)の漸化式を繰り返し用いることにより、上式(3)を変形すると、図4に示す式(6)が得られる。予測アルゴリズムすなわち予測値PREVO2の算出式として、この式(6)を用いた場合、予測値PREVO2が、出力偏差VO2および空燃比偏差DKCMDにより算出される。   In this equation (3), it is necessary to calculate VO2 (k + dt−1) and VO2 (k + dt−2) corresponding to future values of the output deviation VO2 (k), and it is difficult to actually program them. Therefore, the matrices A and B are defined as the equations (4) and (5) shown in FIG. 4 using the model parameters a1, a2 and b1, and the recurrence equation of the above equation (3) is used repeatedly. By transforming the above equation (3), equation (6) shown in FIG. 4 is obtained. When this equation (6) is used as a calculation algorithm for the prediction algorithm, that is, the prediction value PREVO2, the prediction value PREVO2 is calculated from the output deviation VO2 and the air-fuel ratio deviation DKCMD.

次に、LAF出力偏差DKACTを、LAFセンサ14の出力KACT(=φin)と基準値FLAFBASEとの偏差(KACT−FLAFBASE)として定義すると、DKACT(k)=DKCMD(k−d')の関係が成立するので、この関係を図4の式(6)に適用すると、図4に示す式(7)が得られる。   Next, when the LAF output deviation DKACT is defined as a deviation (KACT−FLAFBASE) between the output KACT (= φin) of the LAF sensor 14 and the reference value FLAFBASE, the relationship of DKACT (k) = DKCMD (k−d ′) is obtained. Therefore, when this relationship is applied to equation (6) in FIG. 4, equation (7) shown in FIG. 4 is obtained.

以上の式(6)または式(7)により算出される予測値PREVO2を用い、後述するように目標空燃比KCMDを算出することによって、制御対象の入出力間の応答遅れやむだ時間を適切に補償しながら、目標空燃比KCMDを算出することができる。特に、予測アルゴリズムとして、上記式(7)を用いた場合、予測値PREVO2が、出力偏差VO2、LAF出力偏差DKACTおよび空燃比偏差DKCMDにより算出されるので、第1触媒装置8aに実際に供給される排気ガスの空燃比の状態が反映された値として、予測値PREVO2を算出でき、その算出精度すなわち予測精度を上記式(6)を用いた場合よりも向上させることができる。また、式(7)を用いた場合において、d'≦1と見なせるときには、空燃比偏差DKCMDを用いることなく、出力偏差VO2およびLAF出力偏差DKACTのみにより、予測値PREVO2を算出できる。本実施形態では、LAFセンサ14がエンジン3に設けられているので、予測アルゴリズムとして上記式(7)を採用する。   By using the predicted value PREVO2 calculated by the above formula (6) or formula (7) and calculating the target air-fuel ratio KCMD as will be described later, the response delay and the dead time between the input and output of the controlled object are appropriately set. The target air-fuel ratio KCMD can be calculated while compensating. In particular, when the above equation (7) is used as the prediction algorithm, the predicted value PREVO2 is calculated from the output deviation VO2, the LAF output deviation DKACT, and the air-fuel ratio deviation DKCMD, and thus is actually supplied to the first catalyst device 8a. As a value reflecting the state of the air-fuel ratio of the exhaust gas, the predicted value PREVO2 can be calculated, and the calculation accuracy, that is, the prediction accuracy can be improved as compared with the case where the above equation (6) is used. Further, in the case of using Expression (7), when d ′ ≦ 1 can be considered, the predicted value PREVO2 can be calculated from only the output deviation VO2 and the LAF output deviation DKACT without using the air-fuel ratio deviation DKCMD. In the present embodiment, since the LAF sensor 14 is provided in the engine 3, the above equation (7) is adopted as a prediction algorithm.

なお、前述した式(1)の制御対象モデルは、DKACT(k)=DKCMD(k−d')の関係を適用することにより、出力偏差VO2およびLAF出力偏差DKACTを変数とするモデルとして定義することも可能である。   The above-described control target model of the equation (1) is defined as a model having the output deviation VO2 and the LAF output deviation DKACT as variables by applying the relationship of DKACT (k) = DKCMD (k−d ′). It is also possible.

次に、オンボード同定器23(同定手段、同定誤差算出手段、フィルタリング手段、むだ時間設定手段、規制範囲設定手段、重みパラメータ設定手段、パラメータ決定手段)について説明する。このオンボード同定器23は、以下に述べる逐次型同定アルゴリズムにより、前述した式(1)のモデルパラメータa1,a2,b1を同定(算出)するものである。具体的には、図5に示す式(8),(9)により、モデルパラメータのベクトルθ(k)を算出する。同図の式(8)において、KP(k)は、ゲイン係数のベクトルであり、ide_f(k)は同定誤差フィルタ値である。また、式(9)におけるθ(k)Tは、θ(k)の転置行列を表し、a1'(k)、a2'(k)およびb1'(k)は、後述するリミット処理を施す前のモデルパラメータを表している。なお、以下の説明では、「ベクトル」という表記を適宜、省略する。 Next, the on-board identifier 23 (identification means, identification error calculation means, filtering means, dead time setting means, restriction range setting means, weight parameter setting means, parameter determination means) will be described. The on-board identifier 23 identifies (calculates) the model parameters a1, a2, and b1 of the above-described equation (1) by a sequential identification algorithm described below. Specifically, the model parameter vector θ (k) is calculated by the equations (8) and (9) shown in FIG. In equation (8) in the figure, KP (k) is a vector of gain coefficients, and ide_f (k) is an identification error filter value. In Equation (9), θ (k) T represents a transposed matrix of θ (k), and a1 ′ (k), a2 ′ (k), and b1 ′ (k) are before the limit processing described later is performed. Represents model parameters. In the following description, the expression “vector” is omitted as appropriate.

上記式(8)の同定誤差フィルタ値ide_f(k)は、図5に示す式(11)〜(13)により算出される同定誤差ide(k)に、図5の式(10)に示す移動平均フィルタリング処理を施した値である。図5の式(10)のnは、移動平均フィルタリング処理のフィルタ次数(1以上の整数)を表しており、式(12)のVO2HAT(k)は、出力偏差VO2の同定値を表している。   The identification error filter value ide_f (k) of the above equation (8) is moved to the identification error ide (k) calculated by the equations (11) to (13) shown in FIG. This is a value subjected to average filtering processing. N in the equation (10) in FIG. 5 represents the filter order (an integer of 1 or more) of the moving average filtering process, and VO2HAT (k) in the equation (12) represents the identification value of the output deviation VO2. .

この同定誤差フィルタ値ide_f(k)を用いる理由は以下による。すなわち、本実施形態の制御対象は、目標空燃比KCMDを制御入力とし、O2センサ15の出力Voutを制御対象の出力とするものであり、その周波数特性としてはローパス特性を有している。このようなローパス特性を有する制御対象では、オンボード同定器23の同定アルゴリズム、具体的には後述する重み付き最小2乗法アルゴリズムの周波数重み特性に起因して、制御対象の高周波特性が強調された状態で、モデルパラメータが同定されるため、制御対象モデルのゲイン特性が制御対象の実際のゲイン特性よりも低くなる傾向を示す。その結果、制御装置1によりADSM処理またはPRISM処理が実行された際、オーバーゲイン状態になることで、制御系が発散状態になり、不安定になる可能性がある。   The reason for using this identification error filter value ide_f (k) is as follows. That is, the control target of the present embodiment uses the target air-fuel ratio KCMD as a control input and the output Vout of the O2 sensor 15 as the control target output, and has a low-pass characteristic as its frequency characteristic. In the controlled object having such a low-pass characteristic, the high-frequency characteristic of the controlled object is emphasized due to the identification algorithm of the on-board identifier 23, specifically, the frequency weight characteristic of the weighted least square algorithm described later. Since the model parameter is identified in the state, the gain characteristic of the controlled object model tends to be lower than the actual gain characteristic of the controlled object. As a result, when the ADSM process or the PRISM process is executed by the control device 1, the control system may be diverged and unstable due to the over gain state.

したがって、本実施形態では、重み付き最小2乗法アルゴリズムの周波数重み特性を適切に補正し、制御対象モデルのゲイン特性を、制御対象の実際のゲイン特性に一致させるために、上記同定誤差ide(k)に移動平均フィルタリング処理を施した同定誤差フィルタ値ide_f(k)を用いるとともに、後述するように、移動平均フィルタリング処理のフィルタ次数nを、排気ガスボリュームAB_SVに応じて設定している。   Therefore, in this embodiment, in order to appropriately correct the frequency weighting characteristic of the weighted least squares algorithm and to match the gain characteristic of the controlled object model with the actual gain characteristic of the controlled object, the identification error ide (k ) Is used as the identification error filter value ide_f (k) subjected to the moving average filtering process, and the filter order n of the moving average filtering process is set according to the exhaust gas volume AB_SV, as will be described later.

さらに、前述した図5の式(8)のゲイン係数のベクトルKP(k)は、図5の式(14)により算出される。この式(14)のP(k)は、図5の式(15)で定義される3次の正方行列である。   Further, the vector KP (k) of the gain coefficient in the above-described equation (8) in FIG. 5 is calculated by the equation (14) in FIG. P (k) in this equation (14) is a cubic square matrix defined by equation (15) in FIG.

以上のような同定アルゴリズムでは、式(15)の重みパラメータλ1、λ2の設定により、以下の4つの同定アルゴリズムのうちの1つが選択される。
すなわち、
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
λ1=λ,λ2=1 ;重み付き最小2乗法アルゴリズム
ただし、λは、0<λ<1に設定される所定値。
In the identification algorithm as described above, one of the following four identification algorithms is selected according to the setting of the weight parameters λ1 and λ2 of Expression (15).
That is,
λ1 = 1, λ2 = 0; fixed gain algorithm λ1 = 1, λ2 = 1; least squares algorithm
λ1 = 1, λ2 = λ; gradually decreasing gain algorithm λ1 = λ, λ2 = 1; weighted least squares algorithm where λ is a predetermined value set to 0 <λ <1.

本実施形態では、これらの4つの同定アルゴリズムのうちの重み付き最小2乗法アルゴリズムを採用する。これは、重みパラメータλ1の値をエンジン3の運転状態、具体的には排気ガスボリュームAB_SVに応じて設定することにより、同定精度と、モデルパラメータの最適値への収束速度とを適切に設定できることによる。例えば、低負荷運転状態のときには、それに応じて重みパラメータλ1の値を値1に近い値に設定することで、すなわち最小2乗法アルゴリズムに近いアルゴリズムに設定することで、良好な同定精度を確保できるとともに、高負荷運転状態のときには、それに応じて重みパラメータλ1の値を低負荷運転状態のときよりも小さい値に設定することにより、モデルパラメータを迅速に最適値に収束させることができる。以上のように、重みパラメータλ1の値を排気ガスボリュームAB_SVに応じて設定することにより、同定精度と、モデルパラメータの最適値への収束速度とを適切に設定することができ、それにより、触媒後排気ガス特性を向上させることができる。   In the present embodiment, a weighted least square algorithm of these four identification algorithms is employed. This is because, by setting the value of the weight parameter λ1 according to the operating state of the engine 3, specifically the exhaust gas volume AB_SV, the identification accuracy and the convergence speed of the model parameter to the optimum value can be set appropriately. by. For example, in a low load operation state, by setting the value of the weight parameter λ1 close to the value 1 accordingly, that is, by setting the algorithm close to the least squares algorithm, it is possible to ensure good identification accuracy. At the same time, the model parameter can be quickly converged to the optimum value by setting the value of the weight parameter λ1 to a smaller value in the high load operation state than in the low load operation state. As described above, by setting the value of the weight parameter λ1 according to the exhaust gas volume AB_SV, it is possible to appropriately set the identification accuracy and the convergence speed of the model parameter to the optimum value. Post exhaust gas characteristics can be improved.

以上の式(8)〜(15)の同定アルゴリズムにおいて、前述したDKACT(k)=DKCMD(k−d')の関係を適用すると、図6に示す式(16)〜(23)の同定アルゴリズムが得られる。本実施形態では、LAFセンサ14がエンジン3に設けられているので、これらの式(16)〜(23)を用いる。これらの式(16)〜(23)を用いた場合、前述した理由により、モデルパラメータを、第1触媒装置8aに実際に供給される排気ガスの空燃比の状態がより反映された値として同定することができ、それにより、上記式(8)〜(15)の同定アルゴリズムを用いた場合よりも、モデルパラメータの同定精度を向上させることができる。   In the identification algorithms of the above equations (8) to (15), when the above-described relationship of DKACT (k) = DKCMD (k−d ′) is applied, the identification algorithms of equations (16) to (23) shown in FIG. Is obtained. In the present embodiment, since the LAF sensor 14 is provided in the engine 3, these equations (16) to (23) are used. When these formulas (16) to (23) are used, the model parameter is identified as a value more reflecting the state of the air-fuel ratio of the exhaust gas actually supplied to the first catalyst device 8a for the reason described above. Thus, the identification accuracy of the model parameters can be improved as compared with the case where the identification algorithms of the above formulas (8) to (15) are used.

また、このオンボード同定器23では、以上の同定アルゴリズムにより算出されたモデルパラメータa1'(k)、a2'(k)およびb1'(k)に、後述するリミット処理を施すことにより、モデルパラメータa1(k)、a2(k)およびb1(k)が算出される。さらに、前述した状態予測器22では、このようにリミット処理を施した後のモデルパラメータa1(k)、a2(k)およびb1(k)に基づき、予測値PREVO2が算出される。   In addition, the on-board identifier 23 performs a limit process described later on the model parameters a1 ′ (k), a2 ′ (k), and b1 ′ (k) calculated by the above identification algorithm, so that the model parameters are obtained. a1 (k), a2 (k) and b1 (k) are calculated. Further, in the state predictor 22 described above, the predicted value PREVO2 is calculated based on the model parameters a1 (k), a2 (k), and b1 (k) after the limit processing is performed.

次に、DSMコントローラ24について説明する。このDSMコントローラ24は、ΔΣ変調アルゴリズムを応用した制御アルゴリズムにより、状態予測器22で算出された予測値PREVO2に基づき、制御入力φop(k)(=目標空燃比KCMD)を生成(算出)するとともに、これを制御対象に入力することにより、制御対象の出力としてのO2センサ15の出力Voutを目標値Vopに収束させるように制御するものである。   Next, the DSM controller 24 will be described. The DSM controller 24 generates (calculates) a control input φop (k) (= target air-fuel ratio KCMD) based on the predicted value PREVO2 calculated by the state predictor 22 by a control algorithm applying a ΔΣ modulation algorithm. By inputting this to the control target, the output Vout of the O2 sensor 15 as the control target output is controlled to converge to the target value Vop.

まず、一般的なΔΣ変調アルゴリズムについて説明する。図7は、ΔΣ変調アルゴリズムを適用したコントローラ26により、制御対象27を制御する制御系の構成を示している。同図に示すように、このコントローラ26では、差分器26aにより、参照信号r(k)と遅延素子26bで遅延されたDSM信号u(k−1)との偏差として偏差信号δ(k)が生成される。次に、積分器26cにより、偏差積分値σd(k)が、偏差信号δ(k)と遅延素子26dで遅延された偏差積分値σd(k−1)との和の信号として生成される。次いで、量子化器26e(符号関数)により、DSM信号u(k)が、この偏差積分値σd(k)を符号化した信号として生成される。そして、以上のように生成されたDSM信号u(k)が制御対象27に入力されることにより、出力信号 y(k)が制御対象27から出力される。 First, a general ΔΣ modulation algorithm will be described. FIG. 7 shows a configuration of a control system in which the control object 27 is controlled by the controller 26 to which the ΔΣ modulation algorithm is applied. As shown in the figure, in this controller 26, a difference signal δ (k) is obtained as a deviation between the reference signal r (k) and the DSM signal u (k−1) delayed by the delay element 26b by the differencer 26a. Generated. Next, an integrator 26c, a deviation integral value σ d (k) is generated as a signal of the sum of the deviation signal [delta] (k) and an integrated deviation value delayed by a delay element 26d σ d (k-1) The Next, the quantizer 26e (sign function) generates the DSM signal u (k) as a signal obtained by encoding the deviation integral value σ d (k). Then, when the DSM signal u (k) generated as described above is input to the control target 27, the output signal y (k) is output from the control target 27.

以上のΔΣ変調アルゴリズムは、以下の数式(24)〜(26)で表される。
δ(k)=r(k)−u(k−1) ……(24)
σd(k)=σd(k−1)+δ(k) ……(25)
u(k)=sgn(σd(k)) ……(26)
ただし、符号関数sgn(σd(k))の値は、σd(k)≧0のときにはsgn(σd(k))=1となり、σd(k)<0のときにはsgn(σd(k))=−1となる(なお、σd(k)=0のときに、sgn(σd(k))=0と設定してもよい)。
The above ΔΣ modulation algorithm is expressed by the following mathematical formulas (24) to (26).
δ (k) = r (k) −u (k−1) (24)
σ d (k) = σ d (k−1) + δ (k) (25)
u (k) = sgn (σ d (k)) (26)
However, the value of the sign function sgn (σ d (k)) is, σ d (k) ≧ 0 sgn (σ d (k)) = 1 becomes when the, σ d (k) <0 sgn (σ d when the (k)) = − 1 (Note that when σ d (k) = 0, sgn (σ d (k)) = 0 may be set).

図8は、以上の制御系の制御シミュレーション結果を示している。同図に示すように、正弦波状の参照信号r(k)を制御系に入力した場合、DSM信号u(k)が矩形波状の信号として生成され、これを制御対象27に入力することにより、参照信号r(k)と異なる振幅で同じ周波数の、ノイズを有するものの全体として同様の波形の出力信号y(k)が、制御対象27から出力される。このように、ΔΣ変調アルゴリズムの特性は、参照信号r(k)から生成されたDSM信号u(k)を制御対象27に入力したときに、制御対象27の出力y(k)が、参照信号r(k)に対して、異なる振幅で同じ周波数の、全体として同様の波形の信号となるような値として、DSM信号u(k)を生成できるという点にある。言い換えれば、DSM信号u(k)を、参照信号r(k)が制御対象27の実際の出力y(k)に再現されるような値として、生成(算出)できるという点にある。   FIG. 8 shows a control simulation result of the above control system. As shown in the figure, when a sinusoidal reference signal r (k) is input to the control system, a DSM signal u (k) is generated as a rectangular wave signal, and this is input to the control object 27. An output signal y (k) having the same waveform as that of the reference signal r (k) but having the same frequency and different frequency is output from the control object 27. Thus, the characteristic of the ΔΣ modulation algorithm is that when the DSM signal u (k) generated from the reference signal r (k) is input to the control object 27, the output y (k) of the control object 27 is the reference signal. The point is that the DSM signal u (k) can be generated as a value that has the same waveform with different amplitude and the same frequency with respect to r (k). In other words, the DSM signal u (k) can be generated (calculated) as a value such that the reference signal r (k) is reproduced in the actual output y (k) of the control object 27.

DSMコントローラ24は、このようなΔΣ変調アルゴリズムの特性を利用し、O2センサ15の出力Voutを目標値Vopに収束させるための制御入力φop(k)を算出するものである。その原理について説明すると、例えば図9に1点鎖線で示すように、出力偏差VO2が値0に対して揺らいでいる場合(すなわち、O2センサ15の出力Voutが目標値Vopに対して揺らいでいる場合)、出力偏差VO2を値0に収束させる(すなわち出力Voutを目標値Vopに収束させる)には、図9に破線で示す、出力偏差VO2を打ち消すような逆位相波形の出力偏差VO2*が生じるように、制御入力φop(k)を生成すればよい。 The DSM controller 24 calculates the control input φop (k) for converging the output Vout of the O2 sensor 15 to the target value Vop by using such characteristics of the ΔΣ modulation algorithm. The principle will be described. For example, as shown by a one-dot chain line in FIG. 9, when the output deviation VO2 fluctuates with respect to the value 0 (that is, the output Vout of the O2 sensor 15 fluctuates with respect to the target value Vop). In order to make the output deviation VO2 converge to the value 0 (that is, to make the output Vout converge to the target value Vop), the output deviation VO2 * having an antiphase waveform that cancels the output deviation VO2 shown in FIG. The control input φop (k) may be generated so as to occur.

しかし、前述したように、本実施形態の制御対象では、制御入力φop(k)としての目標空燃比KCMDが制御対象に入力されてからO2センサ15の出力Voutに反映されるまでに、予測時間dt分の時間遅れが発生するため、現在の出力偏差VO2に基づいて、制御入力φop(k)を算出した場合の出力偏差VO2#は、図9に実線で示すように、出力偏差VO2*に対して遅れを生じ、それにより、制御タイミングのずれが生じてしまう。したがって、これを補償するために、本実施形態のADSMコントローラ20におけるDSMコントローラ24では、出力偏差VO2の予測値PREVO2を用いることにより、制御入力φop(k)が、制御タイミングのずれを生じることなく、現在の出力偏差VO2を打ち消すような出力偏差(逆位相波形の出力偏差VO2*と同様の出力偏差)を生じさせる信号として生成される。 However, as described above, in the control target of the present embodiment, the estimated time from when the target air-fuel ratio KCMD as the control input φop (k) is input to the control target and reflected in the output Vout of the O2 sensor 15 is estimated. Since a time delay of dt occurs, the output deviation VO2 # when the control input φop (k) is calculated based on the current output deviation VO2 is the output deviation VO2 * as shown by the solid line in FIG. On the other hand, there is a delay, which causes a shift in control timing. Therefore, in order to compensate for this, the DSM controller 24 in the ADSM controller 20 of the present embodiment uses the predicted value PREVO2 of the output deviation VO2 so that the control input φop (k) does not cause a shift in control timing. The signal is generated as a signal that causes an output deviation (an output deviation similar to the output deviation VO2 * of the antiphase waveform) that cancels the current output deviation VO2.

具体的には、このDSMコントローラ24では、図10に示すように、反転増幅器24aにより、参照信号r(k)が、値−1、参照信号用のゲインGdおよび予測値PREVO2(k)を互いに乗算した信号として生成される。次に、差分器24bにより、この参照信号r(k)と遅延素子24cで遅延されたDSM信号u''(k−1)との偏差として偏差信号δ(k)が生成される。 More specifically, in the DSM controller 24, as shown in FIG. 10, the inverting amplifier 24a, the reference signal r (k), the value -1, the gain G d and the predicted value of the reference signal PREVO2 (k) of Generated as signals multiplied by each other. Next, the differencer 24b generates a deviation signal δ (k) as a deviation between the reference signal r (k) and the DSM signal u ″ (k−1) delayed by the delay element 24c.

次いで、積分器24dにより、偏差積分値σd(k)が、偏差信号δ(k)と遅延素子24eで遅延された偏差積分値σd(k−1)との和の信号として生成され、次に、量子化器24f(符号関数)により、DSM信号u''(k)が、この偏差積分値σd(k)を符号化した値として生成される。そして、増幅器24gにより、増幅DSM信号u(k)がDSM信号u''(k)を所定のゲインFdで増幅した値として生成され、次に、加算器24hにより、この増幅DSM信号u(k)を所定の基準値FLAFBASEに加算した値として、制御入力φop(k)が生成される。 Then, an integrator 24d, integrated deviation value σ d (k) is generated as a signal of the sum of the deviation signal [delta] (k) and an integrated deviation value delayed by a delay element 24e σ d (k-1) , Next, the quantizer 24f (sign function) generates the DSM signal u ″ (k) as a value obtained by encoding the deviation integral value σ d (k). Then, the amplified DSM signal u (k) is generated as a value obtained by amplifying the DSM signal u ″ (k) with a predetermined gain F d by the amplifier 24g, and then this amplified DSM signal u ( The control input φop (k) is generated as a value obtained by adding k) to a predetermined reference value FLAFBASE.

以上のDSMコントローラ24の制御アルゴリズムは、以下の式(27)〜(32)で表される。
r(k)=−1・Gd・PREVO2(k) ……(27)
δ(k)=r(k)−u''(k−1) ……(28)
σd(k)=σd(k−1)+δ(k) ……(29)
u''(k)=sgn(σd(k)) ……(30)
u(k)=Fd・u''(k) ……(31)
φop(k)=FLAFBASE+u(k) ……(32)
ここで、Gd,Fdはゲインを表す。また、符号関数sgn(σd(k))の値は、σd(k)≧0のときにはsgn(σd(k))=1となり、σd(k)<0のときにはsgn(σd(k))=−1となる(なお、σd(k)=0のときに、sgn(σd(k))=0と設定してもよい)。
The control algorithm of the above DSM controller 24 is expressed by the following equations (27) to (32).
r (k) = − 1 · G d · PREVO2 (k) (27)
δ (k) = r (k) −u ″ (k−1) (28)
σ d (k) = σ d (k−1) + δ (k) (29)
u ″ (k) = sgn (σ d (k)) (30)
u (k) = F d · u ″ (k) (31)
φop (k) = FLAFBASE + u (k) (32)
Here, G d and F d represent gains. The value of the sign function sgn (σ d (k)) is, σ d (k) ≧ 0 sgn (σ d (k)) = 1 becomes when the, σ d (k) <0 sgn (σ d when the (k)) = − 1 (Note that when σ d (k) = 0, sgn (σ d (k)) = 0 may be set).

このDSMコントローラ24では、以上の式(27)〜(32)に示す制御アルゴリズムにより、前述したように、制御入力φop(k)が、制御タイミングのずれを生じることなく、出力偏差VO2を打ち消すような出力偏差VO2*を生じさせる値として算出される。すなわち、制御入力φop(k)が、O2センサ15の出力Voutを目標値Vopに収束させることができる値として算出される。また、制御入力φop(k)が、増幅DSM信号u(k)を所定の基準値FLAFBASEに加算した値として算出されるので、制御入力φop(k)を値0を中心して正負反転する値だけでなく、基準値FLAFBASEを中心として増減を繰り返す値として算出できる。これにより、通常のΔΣ変調アルゴリズムと比べて、制御の自由度を高めることができる。 In the DSM controller 24, as described above, the control input φop (k) cancels the output deviation VO2 without causing a shift in control timing, as described above, by the control algorithm shown in the above equations (27) to (32). Is calculated as a value that causes a large output deviation VO2 * . That is, the control input φop (k) is calculated as a value that can converge the output Vout of the O2 sensor 15 to the target value Vop. Further, since the control input φop (k) is calculated as a value obtained by adding the amplified DSM signal u (k) to the predetermined reference value FLAFBASE, only the value that reverses the positive / negative of the control input φop (k) around the value 0 is obtained. Instead, it can be calculated as a value that repeatedly increases and decreases around the reference value FLAFBASE. Thereby, the degree of freedom of control can be increased as compared with a normal ΔΣ modulation algorithm.

次に、前記PRISMコントローラ21について説明する。このPRISMコントローラ21は、以下に述べるオンボード同定型スライディングモード制御処理(以下「PRISM処理」という)の制御アルゴリズムにより、O2センサ15の出力Voutを目標値Vopに収束させるための目標空燃比KCMDを算出するものであり、状態予測器22、オンボード同定器23およびスライディングモードコントローラ(以下「SLDコントローラ」という)25により構成されている。なお、このPRISM処理の具体的なプログラムについては後述する。   Next, the PRISM controller 21 will be described. The PRISM controller 21 sets a target air-fuel ratio KCMD for converging the output Vout of the O2 sensor 15 to the target value Vop by a control algorithm of an on-board identification type sliding mode control process (hereinafter referred to as “PRISM process”) described below. The calculation is made up of a state predictor 22, an on-board identifier 23, and a sliding mode controller (hereinafter referred to as “SLD controller”) 25. A specific program for this PRISM processing will be described later.

このPRISMコントローラ21のうちの状態予測器22およびオンボード同定器23については、既に説明したので、ここではSLDコントローラ25についてのみ説明する。このSLDコントローラ25は、スライディングモード制御アルゴリズムに基づいてスライディングモード制御を行うものであり、以下、一般的なスライディングモード制御アルゴリズムについて説明する。このスライディングモード制御アルゴリズムでは、前述した式(1)の離散時間系モデルを制御対象モデルとして用いるため、切換関数σは、下式(33)に示すように、出力偏差VO2の時系列データの線形関数として設定される。
σ(k)=S1・VO2(k)+S2・VO2(k−1) ……(33)
ここで、S1,S2は、−1<(S2/S1)<1の関係が成立するように設定される所定の係数である。
Since the state predictor 22 and the onboard identifier 23 in the PRISM controller 21 have already been described, only the SLD controller 25 will be described here. The SLD controller 25 performs sliding mode control based on a sliding mode control algorithm, and a general sliding mode control algorithm will be described below. In this sliding mode control algorithm, since the discrete time system model of the above-described equation (1) is used as the control target model, the switching function σ is linear in the time series data of the output deviation VO2, as shown in the following equation (33). Set as a function.
σ (k) = S1 · VO2 (k) + S2 · VO2 (k−1) (33)
Here, S1 and S2 are predetermined coefficients set so that the relationship of -1 <(S2 / S1) <1 is established.

一般にスライディングモード制御アルゴリズムでは、切換関数σが2つの状態変数(本実施形態では出力偏差VO2の時系列データ)で構成されている場合、2つの状態変数で構成される位相空間は、これらをそれぞれ縦軸および横軸とする2次元の位相平面となるため、この位相平面上において、σ=0を満たす2つの状態変数の値の組み合わせは、切換直線と呼ばれる直線上に載ることになる。したがって、制御対象への制御入力を、2つの状態変数の組み合わせが切換直線上に収束する(載る)ように適切に決定することにより、2つの状態変数をいずれも、値0になる平衡点に収束(スライディング)させることができる。さらに、スライディングモード制御アルゴリズムでは、切換関数σの設定により、状態変数の動特性、より具体的には収束挙動や収束速度を指定することができる。例えば、本実施形態のように、切換関数σが2つの状態変数で構成されている場合には、切換直線の傾きを値1に近づけると、状態変数の収束速度が遅くなる一方、値0に近づけると、収束速度が速くなる。   In general, in the sliding mode control algorithm, when the switching function σ is composed of two state variables (in this embodiment, time series data of the output deviation VO2), the phase space composed of the two state variables respectively Since the vertical axis and the horizontal axis are two-dimensional phase planes, the combination of the two state variable values satisfying σ = 0 is placed on a straight line called a switching straight line. Therefore, by appropriately determining the control input to the controlled object so that the combination of the two state variables converges on the switching straight line, both of the two state variables become equilibrium points where the value becomes zero. It can be converged (sliding). Furthermore, in the sliding mode control algorithm, it is possible to specify the dynamic characteristics of the state variable, more specifically the convergence behavior and the convergence speed, by setting the switching function σ. For example, as in the present embodiment, when the switching function σ is composed of two state variables, when the slope of the switching line is brought close to the value 1, the convergence speed of the state variable becomes slow, while the value 0 is reached. The closer it is, the faster the convergence speed.

本実施形態では、前記式(33)に示すように、切換関数σが出力偏差VO2の2つの時系列データ、すなわち出力偏差VO2の今回値VO2(k)および前回値VO2(k−1)により構成されているので、これらの今回値VO2(k)および前回値VO2(k−1)の組み合わせを切換直線上に収束させるように、制御対象への制御入力すなわち目標空燃比KCMDを設定すればよい。具体的には、制御量Usl(k)を、基準値FLAFBASEとの和が目標空燃比KCMDとなる値として定義すると、今回値VO2(k)および前回値VO2(k−1)の組み合わせを切換直線上に収束させるための制御量Usl(k)は、適応スライディングモード制御アルゴリズムにより、図11に示す式(34)のように、等価制御入力Ueq(k)、到達則入力Urch(k)および適応則入力Uadp(k)の総和として設定される。   In the present embodiment, as shown in the equation (33), the switching function σ is based on two time-series data of the output deviation VO2, that is, the current value VO2 (k) and the previous value VO2 (k−1) of the output deviation VO2. If the control input to the controlled object, that is, the target air-fuel ratio KCMD is set so that the combination of the current value VO2 (k) and the previous value VO2 (k-1) converges on the switching line, Good. Specifically, when the control amount Usl (k) is defined as a value that is the sum of the reference value FLAFBASE and the target air-fuel ratio KCMD, the combination of the current value VO2 (k) and the previous value VO2 (k-1) is switched. The control amount Usl (k) for converging on the straight line is obtained from an equivalent control input Ueq (k), a reaching law input Urch (k), and an reaching control input Urch (k) by an adaptive sliding mode control algorithm as shown in Expression (34) shown in FIG. It is set as the sum of the adaptive law input Uadp (k).

この等価制御入力Ueq(k)は、出力偏差VO2の今回値VO2(k)および前回値VO2(k−1)の組み合わせを切換直線上に拘束しておくためのものであり、具体的には、図11に示す式(35)のように定義される。また、到達則入力Urch(k)は、外乱やモデル化誤差などにより、出力偏差VO2の今回値VO2(k)および前回値VO2(k−1)の組み合わせが切換直線上から外れた際に、これらを切換直線上に収束させるためのものであり、具体的には、図11に示す式(36)のように定義される。この式(36)において、Fはゲインを表す。   This equivalent control input Ueq (k) is for constraining the combination of the current value VO2 (k) and the previous value VO2 (k−1) of the output deviation VO2 on the switching straight line. , Is defined as shown in Expression (35) shown in FIG. Further, the reaching law input Urch (k) is generated when the combination of the current value VO2 (k) and the previous value VO2 (k−1) of the output deviation VO2 deviates from the switching straight line due to disturbance or modeling error. These are for convergence on the switching straight line, and are specifically defined as in Expression (36) shown in FIG. In this formula (36), F represents a gain.

さらに、適応則入力Uadp(k)は、制御対象の定常偏差、モデル化誤差および外乱の影響を抑制しながら、出力偏差VO2の今回値VO2(k)および前回値VO2(k−1)の組み合わせを、切換超平面上に確実に収束させるためのものであり、具体的には、図11に示す式(37)のように定義される。この式(37)において、Gはゲインを、ΔTは制御周期をそれぞれ表す。   Further, the adaptive law input Uadp (k) is a combination of the current value VO2 (k) and the previous value VO2 (k−1) of the output deviation VO2 while suppressing the influence of the steady-state deviation, modeling error and disturbance of the controlled object. Is reliably converged on the switching hyperplane, and is specifically defined as shown in Expression (37) shown in FIG. In this equation (37), G represents a gain, and ΔT represents a control period.

本実施形態のPRISMコントローラ21のSLDコントローラ25では、前述したように、出力偏差VO2に代えて予測値PREVO2を用いるので、PREVO2(k)≒VO2(k+dt)の関係を適用することにより、以上の式(33)〜(37)のアルゴリズムを、図12に示す式(38)〜(42)に書き換えて用いる。この式(38)におけるσPREは、予測値PREVO2を用いたときの切換関数(以下「予測切換関数」という)の値である。すなわち、このSLDコントローラ25では、以上のアルゴリズムで算出される制御量Usl(k)を基準値FLAFBASEに加算することによって、目標空燃比KCMDが算出される。   In the SLD controller 25 of the PRISM controller 21 of the present embodiment, as described above, the predicted value PREVO2 is used instead of the output deviation VO2, so that by applying the relationship of PREVO2 (k) ≈VO2 (k + dt) The algorithms of equations (33) to (37) are rewritten and used as equations (38) to (42) shown in FIG. In this equation (38), σPRE is a value of a switching function (hereinafter referred to as “predictive switching function”) when the predicted value PREVO2 is used. That is, the SLD controller 25 calculates the target air-fuel ratio KCMD by adding the control amount Usl (k) calculated by the above algorithm to the reference value FLAFBASE.

以下、ECU2により実行される燃料噴射量の算出処理について、図13を参照しながら説明する。なお、以下の説明では、今回値であることを示す記号(k)を適宜、省略する。図13は、この制御処理のメインルーチンを示しており、本処理は、TDC信号の入力に同期して割り込み実行される。この処理では、後述する適応空燃比制御処理、またはマップ検索処理により算出された目標空燃比KCMDを用いることによって、燃料噴射量TOUTが気筒ごとに算出される。   Hereinafter, the fuel injection amount calculation process executed by the ECU 2 will be described with reference to FIG. In the following description, the symbol (k) indicating the current value is omitted as appropriate. FIG. 13 shows the main routine of this control process, and this process is interrupted in synchronization with the input of the TDC signal. In this process, the fuel injection amount TOUT is calculated for each cylinder by using a target air-fuel ratio KCMD calculated by an adaptive air-fuel ratio control process or map search process described later.

まず、ステップ1(図では「S1」と略す。以下同じ)において、前述した各種のセンサ10〜19の出力を読み込むとともに、読み込んだデータをRAM内に記憶する。   First, in step 1 (abbreviated as “S1” in the figure, the same applies hereinafter), the outputs of the various sensors 10 to 19 described above are read, and the read data is stored in the RAM.

次に、ステップ2に進み、基本燃料噴射量Timを算出する。この処理では、エンジン回転数NEおよび吸気管内絶対圧PBAに応じて、図示しないマップを検索することにより、基本燃料噴射量Timを算出する。   Next, the process proceeds to step 2, and the basic fuel injection amount Tim is calculated. In this process, the basic fuel injection amount Tim is calculated by searching a map (not shown) according to the engine speed NE and the intake pipe absolute pressure PBA.

次いで、ステップ3に進み、総補正係数KTOTALを算出する。この総補正係数KTOTALは、各種の運転パラメータ(例えば吸気温TAや、大気圧PA、エンジン水温TW、アクセル開度APなど)に応じて、各種のテーブルやマップを検索することで各種の補正係数を算出するとともに、これらの各種の補正係数を互いに乗算することにより、算出される。   Next, the process proceeds to step 3 where a total correction coefficient KTOTAL is calculated. This total correction coefficient KTOTAL is obtained by searching various tables and maps according to various operation parameters (for example, intake air temperature TA, atmospheric pressure PA, engine water temperature TW, accelerator pedal opening AP, etc.). Is calculated by multiplying these various correction coefficients with each other.

次に、ステップ4に進み、適応制御フラグF_PRISMONの設定処理を実行する。この処理の内容は図示しないが、具体的には、以下の(a)〜(f)の条件がいずれも成立しているときには、適応空燃比制御処理で算出された目標空燃比KCMDを使用する条件が成立しているとして、それを表すために、適応制御フラグF_PRISMONが「1」にセットされる。一方、(a)〜(f)の条件のうちの少なくとも1つが成立していないときには、適応制御フラグF_PRISMONが「0」にセットされる。
(a)LAFセンサ14およびO2センサ15がいずれも活性化していること。
(b)エンジン3がリーンバーン運転中でないこと。
(c)スロットル弁5が全開状態でないこと。
(d)点火時期の遅角制御中でないこと。
(e)フューエルカット運転中でないこと。
(f)エンジン回転数NEおよび吸気管内絶対圧PBAがいずれも、所定の範囲囲内の値であること。
Next, the process proceeds to step 4 where an adaptive control flag F_PRISMON setting process is executed. Although details of this process are not shown, specifically, when all of the following conditions (a) to (f) are satisfied, the target air-fuel ratio KCMD calculated in the adaptive air-fuel ratio control process is used. Assuming that the condition is satisfied, the adaptive control flag F_PRISMON is set to “1” to represent it. On the other hand, when at least one of the conditions (a) to (f) is not satisfied, the adaptive control flag F_PRISMON is set to “0”.
(A) Both the LAF sensor 14 and the O2 sensor 15 are activated.
(B) The engine 3 is not in lean burn operation.
(C) The throttle valve 5 is not fully opened.
(D) The ignition timing is not retarded.
(E) The fuel cut operation is not in progress.
(F) Both the engine speed NE and the intake pipe absolute pressure PBA are values within a predetermined range.

次に、ステップ5に進み、ステップ4で設定された適応制御フラグF_PRISMONが「1」であるか否かを判別する。この判別結果がYESのときには、ステップ6に進み、目標空燃比KCMDを、後述する適応空燃比制御処理で算出された適応目標空燃比KCMDSLDに設定する。   Next, the process proceeds to step 5 where it is determined whether or not the adaptive control flag F_PRISMON set in step 4 is “1”. When the determination result is YES, the process proceeds to Step 6 in which the target air-fuel ratio KCMD is set to an adaptive target air-fuel ratio KCMDLSD calculated by an adaptive air-fuel ratio control process described later.

一方、ステップ5の判別結果がNOのときには、ステップ7に進み、目標空燃比KCMDをマップ値KCMDMAPに設定する。このマップ値KCMDMAPは、エンジン回転数NEおよび吸気管内絶対圧PBAに応じて、図示しないマップを検索することにより、算出される。   On the other hand, when the determination result of step 5 is NO, the process proceeds to step 7 and the target air-fuel ratio KCMD is set to the map value KCMDMAP. The map value KCMDMAP is calculated by searching a map (not shown) according to the engine speed NE and the intake pipe absolute pressure PBA.

以上のステップ6または7に続くステップ8では、オブザーバフィードバック補正係数#nKLAFを気筒ごとに算出する。このオブザーバフィードバック補正係数#nKLAFは、気筒ごとの実際の空燃比のばらつきを補正するためのものであり、具体的には、オブザーバによりLAFセンサ14の出力KACTから気筒ごとの実際の空燃比を推定し、これらの推定した空燃比に応じて、PID制御により算出される。なお、このオブザーバフィードバック補正係数#nKLAFの記号#nは、気筒の番号#1〜#4を表すものであり、これは、後述する要求燃料噴射量#nTCYLおよび最終燃料噴射量#nTOUTにおいても同様である。   In step 8 following step 6 or 7 described above, the observer feedback correction coefficient #nKLAF is calculated for each cylinder. This observer feedback correction coefficient #nKLAF is for correcting the variation in the actual air-fuel ratio for each cylinder, and specifically, the actual air-fuel ratio for each cylinder is estimated from the output KACT of the LAF sensor 14 by the observer. Then, it is calculated by PID control according to these estimated air-fuel ratios. Note that the symbol #n of the observer feedback correction coefficient #nKLAF represents the cylinder numbers # 1 to # 4, and this also applies to the requested fuel injection amount #nTCYL and the final fuel injection amount #nTOUT described later. It is.

次いで、ステップ9に進み、フィードバック補正係数KFBを算出する。このフィードバック補正係数KFBは、具体的には、以下のように算出される。すなわち、LAFセンサ14の出力KACTと目標空燃比KCMDとの偏差に応じて、PID制御によりフィードバック係数KLAFを算出する。また、図示しないSelf Tuning Regulator 型の適応制御器によりフィードバック補正係数KSTRを算出し、これを目標空燃比KCMDで除算することにより、フィードバック補正係数kstrを算出する。そして、エンジン3の運転状態に応じて、これらの2つのフィードバック係数KLAFおよびフィードバック補正係数kstrの一方を、フィードバック補正係数KFBとして設定する。   Next, the process proceeds to step 9 to calculate a feedback correction coefficient KFB. Specifically, the feedback correction coefficient KFB is calculated as follows. That is, the feedback coefficient KLAF is calculated by PID control according to the deviation between the output KACT of the LAF sensor 14 and the target air-fuel ratio KCMD. Further, the feedback correction coefficient KSTR is calculated by a Self Tuning Regulator type adaptive controller (not shown), and this is divided by the target air-fuel ratio KCMD to calculate the feedback correction coefficient kstr. Then, one of these two feedback coefficients KLAF and feedback correction coefficient kstr is set as the feedback correction coefficient KFB according to the operating state of the engine 3.

次いで、ステップ10に進み、補正目標空燃比KCMDMを算出する。この補正目標空燃比KCMDMは、空燃比A/Fの変化による充填効率の変化を補償するためのものであり、前述したステップ6または7で算出された目標空燃比KCMDに応じて、図示しないテーブルを検索することにより算出される。   Next, the routine proceeds to step 10 where a corrected target air-fuel ratio KCMDM is calculated. The corrected target air-fuel ratio KCMDM is for compensating for the change in charging efficiency due to the change in the air-fuel ratio A / F, and is a table (not shown) according to the target air-fuel ratio KCMD calculated in step 6 or 7 described above. It is calculated by searching.

次に、ステップ11に進み、以上のように算出した基本燃料噴射量Tim、総補正係数KTOTAL、オブザーバフィードバック補正係数#nKLAF、フィードバック補正係数KFB、および補正目標空燃比KCMDMを用い、下式(43)により、気筒ごとの要求燃料噴射量#nTCYLを算出する。
#nTCYL=Tim・KTOTAL・KCMDM・KFB・#nKLAF
……(43)
Next, the process proceeds to step 11, and the basic fuel injection amount Tim, the total correction coefficient KTOTAL, the observer feedback correction coefficient #nKLAF, the feedback correction coefficient KFB, and the corrected target air-fuel ratio KCMDM calculated as described above are used. ) To calculate the required fuel injection amount #nTCYL for each cylinder.
# NTCYL = Tim, KTOTAL, KCMDM, KFB, #nKLAF
...... (43)

次に、ステップ12に進み、要求燃料噴射量#nTCYLを付着補正することにより、最終燃料噴射量#nTOUTを算出する。この最終燃料噴射量#nTOUTは、具体的には、今回の燃焼サイクルでインジェクタ6から噴射された燃料が燃焼室の内壁面に付着する割合などを、運転状態に応じて算出し、そのように算出した割合に基づいて、要求燃料噴射量#nTCYLを補正することにより、算出される。   Next, the process proceeds to step 12, and the final fuel injection amount #nTOUT is calculated by adhering the required fuel injection amount #nTCYL. Specifically, the final fuel injection amount #nTOUT is calculated according to the operation state, such as the ratio of the fuel injected from the injector 6 in the current combustion cycle adhering to the inner wall surface of the combustion chamber. It is calculated by correcting the required fuel injection amount #nTCYL based on the calculated ratio.

次いで、ステップ13に進み、以上のように算出した最終燃料噴射量#nTOUTに基づく駆動信号を、対応する気筒のインジェクタ6に出力した後、本処理を終了する。   Next, the routine proceeds to step 13 where a drive signal based on the final fuel injection amount #nTOUT calculated as described above is output to the injector 6 of the corresponding cylinder, and then this processing is terminated.

次に、図14および図15を参照しながら、ADSM処理およびPRISM処理を含む適応空燃比制御処理について説明する。この処理は、所定の周期(例えば10msec)で実行される。また、この処理では、エンジン3の運転状態に応じて、ADSM処理、PRISM処理、またはスライディングモード制御量DKCMDSLDを所定値SLDHOLDに設定する処理により、目標空燃比KCMDが算出される。   Next, the adaptive air-fuel ratio control process including the ADSM process and the PRISM process will be described with reference to FIGS. 14 and 15. This process is executed at a predetermined cycle (for example, 10 msec). In this process, the target air-fuel ratio KCMD is calculated by the ADSM process, PRISM process, or the process of setting the sliding mode control amount DKCMDSLD to the predetermined value SLDHOLD according to the operating state of the engine 3.

この処理では、まず、ステップ20において、F/C後判定処理を実行する。この処理の内容は図示しないが、この処理では、フューエルカット運転中は、それを表すためにF/C後判定フラグF_AFCが「1」にセットされ、フューエルカット運転の終了後、所定時間X_TM_AFCが経過したときには、それを表すためにF/C後判定フラグF_AFCが「0」にセットされる。   In this process, first, in step 20, post-F / C determination processing is executed. Although the contents of this process are not shown in the figure, in this process, during the fuel cut operation, the post-F / C determination flag F_AFC is set to “1”, and after the fuel cut operation is completed, a predetermined time X_TM_AFC is set. When the time has elapsed, the post-F / C determination flag F_AFC is set to “0” to indicate that.

次に、ステップ21に進み、車速VPに基づいて、エンジン3を搭載した車両が発進したか否かを判定する発進判定処理を実行する。図16に示すように、この処理では、まず、ステップ49において、アイドル運転フラグF_IDLEが「1」であるか否かを判別する。このアイドル運転フラグF_IDLEは、アイドル運転中であるときに「1」に、それ以外のときに「0」にセットされる。   Next, it progresses to step 21 and the start determination process which determines whether the vehicle carrying the engine 3 started based on the vehicle speed VP is performed. As shown in FIG. 16, in this process, first, in step 49, it is determined whether or not an idle operation flag F_IDLE is “1”. The idle operation flag F_IDLE is set to “1” when idling, and to “0” otherwise.

この判別結果がYESで、アイドル運転中であるときには、ステップ50に進み、車速VPが所定車速VSTART(例えば1km/h)より小さいか否かを判別する。この判別結果がYESで、停車中であるときには、ステップ51に進み、ダウンカウント式の第1発進判定タイマのタイマ値TMVOTVSTを第1所定時間TVOTVST(例えば3msec)に設定する。   When the determination result is YES and the idling operation is being performed, the process proceeds to step 50 to determine whether or not the vehicle speed VP is lower than a predetermined vehicle speed VSTART (for example, 1 km / h). If the determination result is YES and the vehicle is stopped, the routine proceeds to step 51, where the timer value TMVOTVST of the down-counting first start determination timer is set to a first predetermined time TVOTVST (for example, 3 msec).

次いで、ステップ52に進み、ダウンカウント式の第2発進判定タイマのタイマ値TMVSTを、上記第1所定時間TVOTVSTよりも長い第2所定時間TVST(例えば500msec)に設定する。次いで、ステップ53,54において、第1および第2発進フラグF_VOTVST,F_VSTをいずれも「0」にセットした後、本処理を終了する。   Next, the routine proceeds to step 52, where the timer value TMVST of the down-count type second start determination timer is set to a second predetermined time TVST (for example, 500 msec) longer than the first predetermined time TVOTVST. Next, in steps 53 and 54, the first and second start flags F_VOTVST and F_VST are both set to “0”, and then the present process is terminated.

一方、ステップ49または50の判別結果がNOのとき、すなわちアイドル運転中でないか、または車両が発進したときには、ステップ55に進み、第1発進判定タイマのタイマ値TMVOTVSTが値0より大きいか否かを判別する。この判別結果がYESで、アイドル運転の終了後または車両の発進後、第1所定時間TVOTVSTが経過していないときには、第1発進モード中であるとして、ステップ56に進み、それを表すために第1発進フラグF_VOTVSTを「1」にセットする。   On the other hand, when the determination result of step 49 or 50 is NO, that is, when the vehicle is not idling or when the vehicle starts, the process proceeds to step 55, and whether or not the timer value TMVOTVST of the first start determination timer is greater than 0. Is determined. If the determination result is YES and the first predetermined time TVOTVST has not elapsed after the end of the idle operation or the start of the vehicle, it is determined that the first start mode is in progress, and the process proceeds to step 56 to indicate it. 1 start flag F_VOTVST is set to “1”.

一方、ステップ55の判別結果がNOで、アイドル運転の終了後または車両の発進後、第1所定時間TVOTVSTが経過したときには、第1発進モードが終了したとして、ステップ57に進み、第1発進フラグF_VOTVSTを「0」にセットする。   On the other hand, if the determination result in step 55 is NO and the first predetermined time TVOTVST has elapsed after the end of the idle operation or the start of the vehicle, it is determined that the first start mode has ended, the process proceeds to step 57, and the first start flag F_VOTVST is set to “0”.

ステップ56または57に続くステップ58では、第2発進判定タイマのタイマ値TMVSTが値0より大きいか否かを判別する。この判別結果がYESで、アイドル運転の終了後または車両の発進後、第2所定時間TVSTが経過していないときには、第2発進モード中であるとして、ステップ59に進み、それを表すために第2発進フラグF_VSTを「1」にセットした後、本処理を終了する。   In step 58 following step 56 or 57, it is determined whether or not the timer value TMVST of the second start determination timer is greater than 0. If this determination result is YES and the second predetermined time TVST has not elapsed after the end of the idle operation or the start of the vehicle, it is determined that the second start mode is in progress, and the process proceeds to step 59 to express it. After the 2 start flag F_VST is set to “1”, this process is terminated.

一方、ステップ58の判別結果がNOで、アイドル運転の終了後または車両の発進後、第2所定時間TVSTが経過したときには、第2発進モードが終了したとして、前記ステップ54を実行した後、本処理を終了する。   On the other hand, if the determination result in step 58 is NO and the second predetermined time TVST has elapsed after the end of the idle operation or the start of the vehicle, the second start mode is determined to have ended, The process ends.

図14に戻り、ステップ21に続くステップ22では、状態変数の設定処理を実行する。図示しないが、この処理では、RAM内に記憶されている、目標空燃比KCMD、LAFセンサ14の出力KACTおよび出力偏差VO2の時系列データをいずれも、1サンプリングサイクル分ずつ過去側にシフトさせる。その後、KCMD、KACTおよびVO2の時系列データの最新の値と、基準値FLAFBASEと、後述する適応補正項FLAFADPとに基づき、KCMD、KACTおよびVO2の今回値を算出する。   Returning to FIG. 14, in step 22 following step 21, a state variable setting process is executed. Although not shown, in this process, the time series data of the target air-fuel ratio KCMD, the output KACT of the LAF sensor 14 and the output deviation VO2 stored in the RAM are all shifted to the past by one sampling cycle. Thereafter, current values of KCMD, KACT, and VO2 are calculated based on the latest values of the time series data of KCMD, KACT, and VO2, a reference value FLAFBASE, and an adaptive correction term FLAFADP described later.

次に、ステップ23に進み、PRISM/ADSM処理の実行判定処理を行う。この処理は、PRISM処理またはADSM処理の実行条件が成立しているか否かを判定するものであり、具体的には、図17に示すフローチャートのように実行される。   Next, the process proceeds to step 23 where execution determination processing for PRISM / ADSM processing is performed. This process determines whether or not the execution condition for the PRISM process or the ADSM process is satisfied, and is specifically executed as shown in the flowchart of FIG.

すなわち、図17のステップ60〜63において、以下の(g)〜(j)の条件がいずれも成立しているときには、PRISM処理またはADSM処理を実行すべき運転状態にあるとして、それを表すために、ステップ64で、PRISM/ADSM実行フラグF_PRISMCALを「1」にセットした後、本処理を終了する。一方、(g)〜(j)の条件の少なくとも1つが成立していないときには、PRISM処理またはADSM処理を実行すべき運転状態にないとして、それを表すために、ステップ65で、PRISM/ADSM実行フラグF_PRISMCALを「0」にセットした後、本処理を終了する。
(g)O2センサ15が活性化していること。
(h)LAFセンサ14が活性化していること。
(i)エンジン3がリーンバーン運転中でないこと。
(j)点火時期の遅角制御中でないこと。
That is, in steps 60 to 63 in FIG. 17, when any of the following conditions (g) to (j) is satisfied, it is indicated that the PRISM process or the ADSM process is in an operating state. In step 64, the PRISM / ADSM execution flag F_PRISMCAL is set to “1”, and the process is terminated. On the other hand, when at least one of the conditions (g) to (j) is not satisfied, it is determined that the PRISM process or the ADSM process is not in the operating state to be executed, and in order to indicate that, the PRISM / ADSM execution is performed in step 65. After the flag F_PRISMCAL is set to “0”, this process is terminated.
(G) The O2 sensor 15 is activated.
(H) The LAF sensor 14 is activated.
(I) The engine 3 is not in lean burn operation.
(J) The ignition timing is not retarded.

図14に戻り、ステップ23に続くステップ24では、同定器演算の実行判定処理を行う。この処理は、オンボード同定器23によるパラメータ同定の実行条件が成立しているか否かを判定するものであり、具体的には、図18に示すフローチャートのように実行される。   Returning to FIG. 14, in step 24 following step 23, execution determination processing for the identifier operation is performed. This process is to determine whether or not the parameter identification execution condition by the on-board identifier 23 is satisfied, and is specifically executed as shown in the flowchart of FIG.

すなわち、図18のステップ70および71の判別結果がいずれもNOのとき、言い換えれば、スロットル弁開度θTHが全開状態でなく、かつフューエルカット運転中でないときには、パラメータ同定を実行すべき運転状態であるとして、ステップ72に進み、同定実行フラグF_IDCALを「1」にセットした後、本処理を終了する。一方、ステップ70または71の判別結果がYESのときには、パラメータ同定を実行すべき運転状態にないとして、ステップ73に進み、同定実行フラグF_IDCALを「0」にセットした後、本処理を終了する。   That is, when the determination results of steps 70 and 71 in FIG. 18 are both NO, in other words, when the throttle valve opening θTH is not in the fully open state and the fuel cut operation is not being performed, the parameter identification should be performed. If there is, the process proceeds to step 72, the identification execution flag F_IDCAL is set to “1”, and then this process ends. On the other hand, when the determination result in step 70 or 71 is YES, it is determined that there is no operating state in which parameter identification is to be performed, the process proceeds to step 73, the identification execution flag F_IDCAL is set to “0”, and this process is terminated.

図14に戻り、ステップ24に続くステップ25では、各種パラメータ(排気ガスボリュームAB_SVなど)を算出する。この処理の具体的な内容は、後述する。   Returning to FIG. 14, in step 25 following step 24, various parameters (exhaust gas volume AB_SV, etc.) are calculated. The specific contents of this process will be described later.

次に、ステップ26に進み、前記ステップ23で設定されたPRISM/ADSM実行フラグF_PRISMCALが「1」であるか否かを判別する。この判別結果がYESで、PRISM処理またはADSM処理の実行条件が成立しているときには、ステップ27に進み、前記ステップ24で設定された同定実行フラグF_IDCALが「1」であるか否かを判別する。   Next, the process proceeds to step 26, where it is determined whether or not the PRISM / ADSM execution flag F_PRISMCAL set in step 23 is “1”. If the determination result is YES and the execution condition of the PRISM process or ADSM process is satisfied, the process proceeds to step 27 to determine whether or not the identification execution flag F_IDCAL set in step 24 is “1”. .

この判別結果がYESで、オンボード同定器23によるパラメータ同定を実行すべき運転状態のときには、ステップ28に進み、パラメータ初期化フラグF_IDRSETが「1」であるか否かを判別する。この判別結果がNOで、RAMに記憶されているモデルパラメータa1,a2,b1の初期化が不要であるときには、後述するステップ31に進む。   If the determination result is YES and the operation state is to execute parameter identification by the on-board identifier 23, the process proceeds to step 28 to determine whether or not the parameter initialization flag F_IDRSET is “1”. If the determination result is NO and initialization of the model parameters a1, a2, and b1 stored in the RAM is unnecessary, the process proceeds to step 31 described later.

一方、この判別結果がYESで、モデルパラメータa1,a2,b1の初期化が必要であるときには、ステップ29に進み、モデルパラメータa1,a2,b1を、それぞれの初期値に設定した後、それを表すためにステップ30に進み、パラメータ初期化フラグF_IDRSETを「0」にセットする。   On the other hand, if the determination result is YES and the model parameters a1, a2, b1 need to be initialized, the process proceeds to step 29, where the model parameters a1, a2, b1 are set to their initial values and then In order to represent it, the process proceeds to step 30, and the parameter initialization flag F_IDRSET is set to “0”.

このステップ30または28に続くステップ31では、オンボード同定器23の演算を実行し、モデルパラメータa1,a2,b1を同定した後、後述する図15のステップ32に進む。このオンボード同定器23の演算の具体的な内容については、後述する。   In step 31 following step 30 or 28, the computation of the on-board identifier 23 is executed to identify the model parameters a1, a2, and b1, and then the process proceeds to step 32 in FIG. Specific contents of the calculation of the on-board identifier 23 will be described later.

一方、ステップ27の判別結果がNOで、パラメータ同定を実行すべき運転状態でないときには、以上のステップ28〜31をスキップして、図15のステップ32に進む。ステップ27または31に続くステップ32では、モデルパラメータa1,a2,b1として、同定値または所定値を選択する。この処理の内容は図示しないが、具体的には、前記ステップ24で設定された同定実行フラグF_IDCALが「1」のときには、モデルパラメータa1,a2,b1をステップ31で同定された同定値に設定する。一方、同定実行フラグF_IDCALが「0」のときには、モデルパラメータa1,a2,b1を所定値に設定する。   On the other hand, if the determination result in step 27 is NO and the operation state is not to be executed, parameter determination is skipped and the process proceeds to step 32 in FIG. In step 32 following step 27 or 31, an identification value or a predetermined value is selected as model parameters a1, a2 and b1. Although details of this processing are not shown, specifically, when the identification execution flag F_IDCAL set in step 24 is “1”, the model parameters a1, a2, and b1 are set to the identification values identified in step 31. To do. On the other hand, when the identification execution flag F_IDCAL is “0”, the model parameters a1, a2, and b1 are set to predetermined values.

次に、ステップ33に進み、後述するように、状態予測器22の演算を実行し、予測値PREVO2を算出する。その後、ステップ34に進み、後述するように、制御量Uslを算出する。   Next, the process proceeds to step 33, where the state predictor 22 is operated to calculate a predicted value PREVO2 as will be described later. Thereafter, the process proceeds to step 34, and the control amount Usl is calculated as will be described later.

次いで、ステップ35に進み、SLDコントローラ25の安定判別を実行する。この処理の内容は図示しないが、具体的には、予測切換関数σPREの値に基づき、SLDコントローラ25によるスライディングモード制御が安定状態にあるか否かを判別する。   Next, the routine proceeds to step 35, where the stability determination of the SLD controller 25 is executed. Although details of this processing are not shown, specifically, it is determined whether or not the sliding mode control by the SLD controller 25 is in a stable state based on the value of the prediction switching function σPRE.

次に、ステップ36および37において、後述するように、SLDコントローラ25およびDSMコントローラ24により、スライディングモード制御量DKCMDSLDおよびΔΣ変調制御量DKCMDDSMをそれぞれ算出する。   Next, in steps 36 and 37, as will be described later, the sliding mode control amount DKCMDSLD and the ΔΣ modulation control amount DKCMDDSM are calculated by the SLD controller 25 and the DSM controller 24, respectively.

次いで、ステップ38に進み、後述するように、SLDコントローラ25により算出されたスライディングモード制御量DKCMDSLD、またはDSMコントローラ24により算出されたΔΣ変調制御量DKCMDDSMを用いて、適応目標空燃比KCMDSLDを算出する。この後、ステップ39に進み、後述するように、適応補正項FLAFADPを算出した後、本処理を終了する。   Next, the routine proceeds to step 38, where the adaptive target air-fuel ratio KCMDLSLD is calculated using the sliding mode control amount DKCMDDSLD calculated by the SLD controller 25 or the ΔΣ modulation control amount DKCMDDSM calculated by the DSM controller 24, as will be described later. . Thereafter, the process proceeds to step 39, and as will be described later, after the adaptive correction term FLAFADP is calculated, this process is terminated.

一方、図14に戻り、前記ステップ26の判別結果がNOで、PRISM処理およびADSM処理の実行条件がいずれも成立していないときには、ステップ40に進み、パラメータ初期化フラグF_IDRSETを「1」にセットする。次に、図15のステップ41に進み、スライディングモード制御量DKCMDSLDを所定値SLDHOLDにセットする。次いで、前述したステップ38,39を実行した後、本処理を終了する。   On the other hand, returning to FIG. 14, if the determination result in step 26 is NO and neither of the execution conditions of the PRISM process and ADSM process is satisfied, the process proceeds to step 40 and the parameter initialization flag F_IDRSET is set to “1”. To do. Next, the process proceeds to step 41 in FIG. 15, and the sliding mode control amount DKCMDSLD is set to a predetermined value SLDHOLD. Next, after executing steps 38 and 39 described above, the present process is terminated.

次に、図19を参照しながら、前述したステップ25の各種パラメータを算出する処理について説明する。この処理では、まず、ステップ80において、下式(44)により、排気ガスボリュームAB_SV(空間速度の推定値)を算出する。
AB_SV=(NE/1500)・PBA・X_SVPRA ……(44)
ここで、X_SVPRAは、エンジン排気量に基づいて決定される所定の係数である。
Next, the process for calculating various parameters in step 25 will be described with reference to FIG. In this process, first, in step 80, the exhaust gas volume AB_SV (estimated space velocity) is calculated by the following equation (44).
AB_SV = (NE / 1500) · PBA · X_SVPRA (44)
Here, X_SVPRA is a predetermined coefficient determined based on the engine displacement.

次に、ステップ81に進み、前述した空燃比操作系のむだ時間KACT_D(=d')、排気系のむだ時間CAT_DELAY(=d)および予測時間dtを算出する。具体的には、ステップ80で算出された排気ガスボリュームAB_SVに応じて、図20に示すテーブルを検索することにより、むだ時間KACT_D,CAT_DELAYをそれぞれ算出するとともに、これらの和(KACT_D+CAT_DELAY)を予測時間dtとして設定する。すなわち、この制御プログラムでは、位相遅れ時間ddが値0に設定される。   Next, the routine proceeds to step 81, where the above-described dead time KACT_D (= d ′) of the air-fuel ratio operation system, the dead time CAT_DELAY (= d) of the exhaust system, and the predicted time dt are calculated. Specifically, the dead time KACT_D and CAT_DELAY are calculated by searching the table shown in FIG. 20 according to the exhaust gas volume AB_SV calculated in step 80, and the sum (KACT_D + CAT_DELAY) of these is estimated time. Set as dt. That is, in this control program, the phase delay time dd is set to the value 0.

このテーブルでは、排気ガスボリュームAB_SVが大きいほど、むだ時間KACT_D,CAT_DELAYがより小さい値に設定されている。これは、排気ガスボリュームAB_SVが大きいほど、排気ガスの流速が大きくなることで、むだ時間KACT_D,CAT_DELAYが短くなることによる。以上のように、むだ時間KACT_D,CAT_DELAYおよび予測時間dtが、排気ガスボリュームに応じて算出されるので、これらを用いて算出した出力偏差VO2の予測値PREVO2に基づき、後述する適応目標空燃比KCMDSLDを算出することにより、制御対象の入出力間の制御タイミングのずれを解消することができる。また、モデルパラメータa1,a2,b1が、上記むだ時間CAT_DELAYを用いて同定されるので、制御対象モデルの動特性を、制御対象の実際の動特性に適合させることができ、それにより、制御対象の入出力間の制御タイミングのずれをさらに解消することができる。   In this table, the dead times KACT_D and CAT_DELAY are set to smaller values as the exhaust gas volume AB_SV is larger. This is because the dead time KACT_D, CAT_DELAY is shortened by increasing the exhaust gas flow velocity as the exhaust gas volume AB_SV is increased. As described above, the dead times KACT_D and CAT_DELAY and the predicted time dt are calculated according to the exhaust gas volume, and therefore, based on the predicted value PREVO2 of the output deviation VO2 calculated using these, the adaptive target air-fuel ratio KCMDLSLD described later. By calculating, it is possible to eliminate the control timing shift between the input and output of the control target. In addition, since the model parameters a1, a2, and b1 are identified using the dead time CAT_DELAY, the dynamic characteristics of the controlled object model can be adapted to the actual dynamic characteristics of the controlled object, and thereby the controlled object. The control timing shift between the input and output can be further eliminated.

次に、ステップ82に進み、同定アルゴリズムの重みパラメータλ1,λ2の値を算出する。具体的には、重みパラメータλ2を値1に設定すると同時に、重みパラメータλ1を、排気ガスボリュームAB_SVに応じて、図21に示すテーブルを検索することにより算出する。   Next, proceeding to step 82, the values of the weighting parameters λ1 and λ2 of the identification algorithm are calculated. Specifically, the weight parameter λ2 is set to the value 1, and the weight parameter λ1 is calculated by searching the table shown in FIG. 21 according to the exhaust gas volume AB_SV.

このテーブルでは、排気ガスボリュームAB_SVが大きいほど、重みパラメータλ1がより小さい値に設定されており、言い換えれば、排気ガスボリュームAB_SVが小さいほど、重みパラメータλ1がより大きくかつ値1により近い値に設定されている。これは、排気ガスボリュームAB_SVが大きいほど、言い換えれば高負荷運転状態であるほど、モデルパラメータの同定をより迅速に行う必要があるので、重みパラメータλ1をより小さく設定することによって、モデルパラメータの最適値への収束速度を高めるためである。これに加えて、排気ガスボリュームAB_SVが小さいほど、すなわち低負荷運転状態であるほど、空燃比が変動しやすくなり、触媒後排気ガス特性が不安定になりやすいことで、モデルパラメータの良好な同定精度を確保する必要があるので、重みパラメータλ1を値1に近づける(最小2乗法アルゴリズムに近づける)ことによって、モデルパラメータの同定精度をより高めるためである。   In this table, the larger the exhaust gas volume AB_SV, the smaller the weight parameter λ1 is set. In other words, the smaller the exhaust gas volume AB_SV is, the larger the weight parameter λ1 is set to a value closer to the value 1. Has been. This is because the model parameter needs to be identified more quickly as the exhaust gas volume AB_SV is larger, in other words, as the engine is operating at a higher load. Therefore, by setting the weight parameter λ1 smaller, the model parameter can be optimized. This is to increase the convergence speed to the value. In addition to this, the smaller the exhaust gas volume AB_SV, that is, the lower the load operating state, the more easily the air-fuel ratio fluctuates and the post-catalyst exhaust gas characteristics tend to become unstable. This is because accuracy needs to be ensured, so that the identification accuracy of the model parameter is further increased by bringing the weight parameter λ1 closer to the value 1 (closer to the least square algorithm).

次に、ステップ83に進み、モデルパラメータa1,a2の値を制限するための下限値X_IDA2Lと、モデルパラメータb1の値を制限するための下限値X_IDB1Lおよび上限値X_IDB1Hとを、排気ガスボリュームAB_SVに応じて、図22に示すテーブルを検索することにより算出する。   Next, the routine proceeds to step 83 where the lower limit value X_IDA2L for limiting the values of the model parameters a1 and a2, and the lower limit value X_IDB1L and the upper limit value X_IDB1H for limiting the value of the model parameter b1 are set to the exhaust gas volume AB_SV. Accordingly, the calculation is performed by searching the table shown in FIG.

このテーブルでは、下限値X_IDA2Lは、排気ガスボリュームAB_SVが大きいほど、より大きい値に設定されている。これは、排気ガスボリュームAB_SVの変化に応じたむだ時間の増減に伴い、制御系が安定状態となるモデルパラメータa1,a2の組み合わせが変化することによる。また、下限値X_IDB1Lおよび上限値X_IDB1Hも、排気ガスボリュームAB_SVが大きいほど、より大きい値に設定されている。これは、排気ガスボリュームAB_SVが大きいほど、触媒前空燃比(第1触媒装置8aよりも上流側の排気ガスの空燃比)がO2センサ15の出力Voutに及ぼす影響の度合、すなわち制御対象のゲインがより大きくなることによる。   In this table, the lower limit value X_IDA2L is set to a larger value as the exhaust gas volume AB_SV is larger. This is because the combination of the model parameters a1 and a2 at which the control system becomes stable changes as the dead time increases or decreases according to the change in the exhaust gas volume AB_SV. Further, the lower limit value X_IDB1L and the upper limit value X_IDB1H are also set to larger values as the exhaust gas volume AB_SV is larger. This is because the larger the exhaust gas volume AB_SV is, the degree of the influence of the pre-catalyst air-fuel ratio (the air-fuel ratio of the exhaust gas upstream of the first catalyst device 8a) on the output Vout of the O2 sensor 15, that is, the gain to be controlled. By becoming larger.

次いで、ステップ84に進み、移動平均フィルタリング処理のフィルタ次数nを算出した後、本処理を終了する。この処理では、フィルタ次数nを、排気ガスボリュームAB_SVに応じて、図23に示すテーブルを検索することにより、算出する。   Next, the process proceeds to step 84, and after calculating the filter order n of the moving average filtering process, this process ends. In this process, the filter order n is calculated by searching the table shown in FIG. 23 according to the exhaust gas volume AB_SV.

このテーブルでは、排気ガスボリュームAB_SVが大きいほど、フィルタ次数nがより小さい値に設定されている。これは、以下の理由による。すなわち、前述したように、排気ガスボリュームAB_SVが変化すると、制御対象の周波数特性、特にゲイン特性が変化するので、制御対象モデルのゲイン特性を、制御対象の実際のゲイン特性に一致させるためには、重み付き最小2乗法アルゴリズムの周波数重み特性を、排気ガスボリュームAB_SVに応じて適切に補正する必要がある。したがって、移動平均フィルタリング処理のフィルタ次数nを、上記テーブルのように排気ガスボリュームAB_SVに応じて設定することにより、排気ガスボリュームAB_SVの変化にかかわらず、一定の同定重みを同定アルゴリズムにおいて確保できるとともに、制御対象モデルと制御対象との間で互いのゲイン特性を一致させることができ、これにより、同定精度を向上させることができる。   In this table, the filter order n is set to a smaller value as the exhaust gas volume AB_SV is larger. This is due to the following reason. That is, as described above, when the exhaust gas volume AB_SV changes, the frequency characteristic, particularly the gain characteristic, of the controlled object changes, so that the gain characteristic of the controlled object model matches the actual gain characteristic of the controlled object. It is necessary to appropriately correct the frequency weighting characteristic of the weighted least squares algorithm according to the exhaust gas volume AB_SV. Therefore, by setting the filter order n of the moving average filtering process according to the exhaust gas volume AB_SV as in the above table, a constant identification weight can be secured in the identification algorithm regardless of the change in the exhaust gas volume AB_SV. The gain characteristics of the controlled object model and the controlled object can be made to coincide with each other, thereby improving the identification accuracy.

次に、図24を参照しながら、前記ステップ31のオンボード同定器23の演算処理について説明する。同図に示すよ
うに、この処理では、まず、ステップ90において、前述した式(22)より、ゲイン係数KP(k)を算出する。次に、ステップ91に進み、前述した式(20)より、出力偏差VO2の同定値VO2HAT(k)を算出する。
Next, the calculation process of the on-board identifier 23 in the step 31 will be described with reference to FIG. As shown in the figure, in this process, first, in step 90, the gain coefficient KP (k) is calculated from the above-described equation (22). Next, the process proceeds to step 91, where an identification value VO2HAT (k) of the output deviation VO2 is calculated from the above-described equation (20).

次いで、ステップ92に進み、前述した式(18)(19)より、同定誤差フィルタ値ide_f(k)を算出する。次に、ステップ93に進み、前述した式(16)より、モデルパラメータのベクトルθ(k)を算出した後、ステップ94に進み、モデルパラメータのベクトルθ(k)の安定化処理を実行する。この処理については後述する。   Next, the routine proceeds to step 92, where the identification error filter value ide_f (k) is calculated from the aforementioned equations (18) and (19). Next, the process proceeds to step 93, and after calculating the model parameter vector θ (k) from the above-described equation (16), the process proceeds to step 94, and the stabilization process of the model parameter vector θ (k) is executed. This process will be described later.

次いで、ステップ95に進み、前述した式(23)より、正方行列P(k)の次回値P(k+1)を算出する。この次回値P(k+1)は、次回のループでの算出において、正方行列P(k)の値として用いられる。   Next, the routine proceeds to step 95, where the next value P (k + 1) of the square matrix P (k) is calculated from the aforementioned equation (23). This next value P (k + 1) is used as the value of the square matrix P (k) in the next calculation in the loop.

以下、図25を参照しながら、上記ステップ94におけるモデルパラメータのベクトルθ(k)の安定化処理について説明する。同図に示すように、まず、ステップ100で、3つのフラグF_A1STAB,F_A2STAB,F_B1STABをいずれも「0」にセットする。   The process for stabilizing the model parameter vector θ (k) in step 94 will be described below with reference to FIG. As shown in the figure, first, in step 100, the three flags F_A1STAB, F_A2STAB, and F_B1STAB are all set to “0”.

次に、ステップ101に進み、後述するように、a1'&a2'のリミット処理を実行する。次いで、ステップ102で、後述するように、b1'のリミット処理を実行した後、本処理を終了する。   Next, the process proceeds to step 101, and a limit process of a1 ′ & a2 ′ is executed as will be described later. Next, at step 102, as described later, after executing the limit process of b1 ′, this process is terminated.

以下、図26を参照しながら、上記ステップ101のa1'&a2'のリミット処理について説明する。同図に示すように、まず、ステップ110において、前記ステップ93で算出したモデルパラメータの同定値a2'が、前記図19のステップ83で算出された下限値X_IDA2L以上であるか否かを判別する。この判別結果がNOのときには、ステップ111に進み、制御系を安定化させるために、モデルパラメータa2を下限値X_IDA2Lに設定すると同時に、モデルパラメータa2の安定化を実行したことを表すために、フラグF_A2STABを「1」にセットする。一方、この判別結果がYESで、a2'≧X_IDA2Lのときには、ステップ112に進み、モデルパラメータa2を同定値a2'に設定する。   Hereinafter, the a1 ′ & a2 ′ limit process in step 101 will be described with reference to FIG. As shown in the figure, first, at step 110, it is determined whether or not the model parameter identification value a2 ′ calculated at step 93 is equal to or greater than the lower limit value X_IDA2L calculated at step 83 of FIG. . When the determination result is NO, the process proceeds to step 111, and in order to stabilize the control system, the model parameter a2 is set to the lower limit value X_IDA2L, and at the same time, a flag is used to indicate that the model parameter a2 has been stabilized. F_A2STAB is set to “1”. On the other hand, when the determination result is YES and a2 ′ ≧ X_IDA2L, the process proceeds to step 112, and the model parameter a2 is set to the identification value a2 ′.

これらのステップ111または112に続くステップ113では、前記ステップ93で算出したモデルパラメータの同定値a1'が、所定の下限値X_IDA1L(例えば値−2以上で値0より小さい一定値)以上であるか否かを判別する。この判別結果がNOのときには、ステップ114に進み、制御系を安定化させるために、モデルパラメータa1を下限値X_IDA1Lに設定すると同時に、モデルパラメータa1の安定化を実行したことを表すために、フラグF_A1STABを「1」にセットする。   In step 113 following these steps 111 or 112, is the identification value a1 ′ of the model parameter calculated in step 93 greater than or equal to a predetermined lower limit value X_IDA1L (for example, a constant value greater than or equal to −2 and less than 0)? Determine whether or not. When the determination result is NO, the process proceeds to step 114, and in order to stabilize the control system, the model parameter a1 is set to the lower limit value X_IDA1L, and at the same time, a flag is used to indicate that the model parameter a1 has been stabilized. F_A1STAB is set to “1”.

一方、ステップ113の判別結果がYESのときには、ステップ115に進み、同定値a1'が、所定の上限値X_IDA1H(例えば値2)以下であるか否かを判別する。この判別結果がYESで、X_IDA1L≦a1'≦X_IDA1Hのときには、ステップ116に進み、モデルパラメータa1を同定値a1'に設定する。一方、この判別結果がNOで、X_IDA1H<a1'のときには、ステップ117に進み、モデルパラメータa1を上限値X_IDA1Hに設定すると同時に、モデルパラメータa1の安定化を実行したことを表すために、フラグF_A1STABを「1」にセットする。   On the other hand, when the determination result of step 113 is YES, the process proceeds to step 115 to determine whether or not the identification value a1 ′ is equal to or less than a predetermined upper limit value X_IDA1H (for example, value 2). When the determination result is YES and X_IDA1L ≦ a1 ′ ≦ X_IDA1H, the process proceeds to step 116, and the model parameter a1 is set to the identification value a1 ′. On the other hand, when the determination result is NO and X_IDA1H <a1 ′, the process proceeds to step 117 to set the model parameter a1 to the upper limit value X_IDA1H, and at the same time, to indicate that the model parameter a1 has been stabilized, the flag F_A1STAB Is set to “1”.

これらのステップ114、116または117に続くステップ118では、以上のように算出したモデルパラメータa1の絶対値と、モデルパラメータa2との和(|a1|+a2)が、所定の判定値X_A2STAB(例えば値0.9)以下であるか否かを判別する。この判別結果がYESのときには、モデルパラメータa1,a2の組み合わせが、制御系の安定性を確保できる範囲(図27にハッチングで示す規制範囲)内にあるとして、そのまま本処理を終了する。   In step 118 following these steps 114, 116 or 117, the sum (| a1 | + a2) of the absolute value of the model parameter a1 calculated as described above and the model parameter a2 (| a1 | + a2) is a predetermined determination value X_A2STAB (for example, a value). 0.9) It is determined whether or not it is less than or equal to. When the determination result is YES, it is determined that the combination of the model parameters a1 and a2 is within a range in which the stability of the control system can be ensured (a regulation range indicated by hatching in FIG. 27), and the present process is terminated.

一方、ステップ118の判別結果がNOのときには、ステップ119に進み、モデルパラメータa1が、判定値X_A2STABから下限値X_IDA2Lを減算した値(X_A2STAB−X_IDA2L)以下であるか否かを判別する。この判別結果がYESのときには、ステップ120に進み、モデルパラメータa2を、判定値X_A2STABからモデルパラメータa1の絶対値を減算した値(X_A2STAB−|a1|)に設定すると同時に、モデルパラメータa2の安定化を実行したことを表すために、フラグF_A2STABを「1」にセットした後、本処理を終了する。   On the other hand, when the determination result in step 118 is NO, the process proceeds to step 119, where it is determined whether or not the model parameter a1 is equal to or less than a value obtained by subtracting the lower limit value X_IDA2L from the determination value X_A2STAB (X_A2STAB-X_IDA2L). When the determination result is YES, the process proceeds to step 120 where the model parameter a2 is set to a value obtained by subtracting the absolute value of the model parameter a1 from the determination value X_A2STAB (X_A2STAB- | a1 |) and at the same time, the model parameter a2 is stabilized. Is set to “1” to end this processing.

一方、ステップ119の判別結果がNOで、a1>(X_A2STAB−X_IDA2L)のときには、ステップ121に進み、制御系を安定化させるために、モデルパラメータa1を、判定値X_A2STABから下限値X_IDA2Lを減算した値(X_A2STAB−X_IDA2L)に設定し、モデルパラメータa2を下限値X_IDA2Lに設定する。これと同時に、モデルパラメータa1,a2の安定化を実行したことを表すために、フラグF_A1STAB,F_A2STABをいずれも「1」にセットする。その後、本処理を終了する。   On the other hand, if the determination result in step 119 is NO and a1> (X_A2STAB-X_IDA2L), the process proceeds to step 121, and the model parameter a1 is subtracted from the determination value X_A2STAB with the lower limit value X_IDA2L in order to stabilize the control system. Value (X_A2STAB-X_IDA2L), and the model parameter a2 is set to the lower limit value X_IDA2L. At the same time, flags F_A1STAB and F_A2STAB are both set to “1” to indicate that the model parameters a1 and a2 have been stabilized. Thereafter, this process is terminated.

前述したように、逐次型の同定アルゴリズムでは、制御対象の入出力が定常状態になると、自己励起条件の不足化に起因して、同定されたモデルパラメータの絶対値が増大する、いわゆるドリフト現象が発生しやすくなることで、制御系が不安定になったり、振動状態になったりすることがある。また、その安定限界も、エンジン3の運転状態に応じて変化する。例えば、低負荷運転状態のときには、排気ガスボリュームAB_SVが小さくなることで、供給された混合気に対する排気ガスの応答遅れやむだ時間などが大きくなり、それにより、O2センサ15の出力Voutが振動状態になりやすい。   As described above, in the sequential identification algorithm, when the input / output of the controlled object is in a steady state, the so-called drift phenomenon in which the absolute value of the identified model parameter increases due to insufficient self-excitation conditions occurs. When it occurs easily, the control system may become unstable or vibrate. The stability limit also changes according to the operating state of the engine 3. For example, in the low-load operation state, the exhaust gas volume AB_SV is reduced, so that the response delay or dead time of the exhaust gas with respect to the supplied air-fuel mixture is increased, thereby causing the output Vout of the O2 sensor 15 to vibrate. It is easy to become.

これに対して、以上のa1'&a2'のリミット処理では、モデルパラメータa1,a2の組み合わせが、図27にハッチングで示す規制範囲内の値に収まるように設定されるとともに、この規制範囲を決定する下限値X_IDA2Lが、排気ガスボリュームAB_SVに応じて設定されるので、この規制範囲をエンジン3の運転状態の変化、すなわち制御対象の動特性の変化に伴う安定限界の変化が反映された適切な安定限界の範囲として設定することができ、そのような規制範囲内に収まるように規制されたモデルパラメータa1,a2を用いることにより、上記ドリフト現象の発生を回避でき、制御系の安定性を確保することができる。これに加えて、モデルパラメータa1,a2の組み合わせを、制御系の安定性を確保できる上記規制範囲内の値として設定することにより、モデルパラメータa1およびモデルパラメータa2を単独で規制した場合における、制御系の不安定な状態の発生を回避できる。以上により、制御系の安定性を向上させることができ、触媒後排気ガス特性を向上させることができる。   On the other hand, in the limit processing of a1 ′ & a2 ′ described above, the combination of the model parameters a1 and a2 is set so as to fall within the regulation range indicated by hatching in FIG. 27, and this regulation range is determined. Since the lower limit value X_IDA2L to be set is set according to the exhaust gas volume AB_SV, this restriction range is appropriately changed to reflect the change in the stability limit accompanying the change in the operating state of the engine 3, that is, the change in the dynamic characteristics of the controlled object. The model parameters a1 and a2 that can be set as the stability limit range and are regulated so as to be within such a regulation range can avoid the occurrence of the drift phenomenon and ensure the stability of the control system. can do. In addition to this, by setting the combination of the model parameters a1 and a2 as a value within the above-mentioned regulation range that can ensure the stability of the control system, the control when the model parameter a1 and the model parameter a2 are regulated independently Generation of unstable system conditions can be avoided. As described above, the stability of the control system can be improved, and the post-catalyst exhaust gas characteristics can be improved.

次に、図28を参照しながら、前記ステップ102のb1'のリミット処理について説明する。同図に示すように、この処理では、ステップ130において、前記ステップ93で算出されたモデルパラメータの同定値b1'が、前記図19のステップ83で算出された下限値X_IDB1L以上であるか否かを判別する。   Next, referring to FIG. 28, the limit process of b1 ′ in step 102 will be described. As shown in the figure, in this process, in step 130, whether or not the model parameter identification value b1 ′ calculated in step 93 is equal to or greater than the lower limit value X_IDB1L calculated in step 83 of FIG. Is determined.

この判別結果がYESで、b1'≧X_IDB1Lのときには、ステップ1311に進み、モデルパラメータの同定値b1'が、前記図19のステップ83で算出された上限値X_IDB1H以下であるか否かを判別する。この判別結果がYESで、X_IDB1L≦b1'≦X_IDB1Hのときには、ステップ132に進み、モデルパラメータb1を同定値b1'に設定した後、本処理を終了する。   If the determination result is YES and b1 ′ ≧ X_IDB1L, the process proceeds to step 1311 to determine whether or not the model parameter identification value b1 ′ is equal to or less than the upper limit value X_IDB1H calculated in step 83 of FIG. . When the determination result is YES and X_IDB1L ≦ b1 ′ ≦ X_IDB1H, the process proceeds to step 132, the model parameter b1 is set to the identification value b1 ′, and the process is terminated.

一方、ステップ131の判別結果がNOで、b1'>X_IDB1Hのときには、ステップ133に進み、モデルパラメータb1を上限値X_IDB1Hに設定すると同時に、それを表すためにフラグF_B1LMTを「1」にセットした後、本処理を終了する。   On the other hand, if the decision result in the step 131 is NO and b1 ′> X_IDB1H, the process proceeds to a step 133, and the model parameter b1 is set to the upper limit value X_IDB1H, and at the same time, the flag F_B1LMT is set to “1” to represent it. This process is terminated.

一方、ステップ130の判別結果がNOで、b1'<X_IDB1Lのときには、ステップ134に進み、モデルパラメータb1を下限値X_IDB1Lに設定すると同時に、それを表すためにフラグF_B1LMTを「1」にセットした後、本処理を終了する。   On the other hand, if the decision result in the step 130 is NO and b1 ′ <X_IDB1L, the process proceeds to a step 134 where the model parameter b1 is set to the lower limit value X_IDB1L and at the same time the flag F_B1LMT is set to “1” to represent it. This process is terminated.

以上のb1'のリミット処理を実行することにより、モデルパラメータb1を、X_IDB1L以上かつX_IDB1H以下の規制範囲内の値に制限することができ、それにより、逐次型の同定アルゴリズムによるドリフト現象の発生を回避できる。さらに、前述したように、これらの上下限値X_IDB1H,X_IDB1Lが、排気ガスボリュームAB_SVに応じて設定されるので、規制範囲をエンジン3の運転状態の変化、すなわち制御対象の動特性の変化に伴う安定限界の変化が反映された適切な安定限界の範囲として、設定することができ、そのような規制範囲内に規制されたモデルパラメータb1を用いることにより、制御系の安定性を確保することができる。以上により、制御系の安定性を向上させることができ、触媒後排気ガス特性を向上させることができる。   By executing the above b1 ′ limit process, the model parameter b1 can be limited to a value within the restricted range of X_IDB1L and X_IDB1H, thereby preventing the occurrence of the drift phenomenon by the sequential identification algorithm. Can be avoided. Further, as described above, since these upper and lower limit values X_IDB1H and X_IDB1L are set according to the exhaust gas volume AB_SV, the restriction range is accompanied by a change in the operating state of the engine 3, that is, a change in the dynamic characteristics of the controlled object. It can be set as an appropriate range of the stability limit reflecting the change of the stability limit, and the stability of the control system can be ensured by using the model parameter b1 regulated within such a regulation range. it can. As described above, the stability of the control system can be improved, and the post-catalyst exhaust gas characteristics can be improved.

次に、図29を参照しながら、前述したステップ33の状態予測器22の演算処理について説明する。この処理では、まず、ステップ140において、前述した式(7)の行列要素α1,α2,βi,βjを算出する。次いで、ステップ141に進み、ステップ140で算出した行列要素α1,α2,βi,βjを式(7)に適用することにより、出力偏差VO2の予測値PREVO2を算出した後、本処理を終了する。   Next, the calculation processing of the state predictor 22 in step 33 described above will be described with reference to FIG. In this process, first, in step 140, the matrix elements α1, α2, βi, βj of the above-described equation (7) are calculated. Next, the process proceeds to step 141, and the matrix element α1, α2, βi, βj calculated in step 140 is applied to the equation (7) to calculate the predicted value PREVO2 of the output deviation VO2, and then the present process is terminated.

次に、図30を参照しながら、前述したステップ34の制御量Uslを算出する処理について説明する。この処理では、まず、ステップ150において、前述した図12の式(38)により、予測切換関数σPREを算出する。   Next, the process for calculating the control amount Usl in step 34 described above will be described with reference to FIG. In this process, first, in step 150, the prediction switching function σPRE is calculated by the aforementioned equation (38) in FIG.

次に、ステップ151に進み、予測切換関数σPREの積算値SUMSIGMAを算出する。この処理では、図31に示すように、まず、ステップ160において、下記の3つの条件(l)〜(n)のうちの少なくとも1つが成立しているか否かを判別する。
(l)適応制御フラグF_PRISMONが「1」であること。
(m)後述する積算値保持フラグF_SS_HOLDが「0」であること。
(n)後述するADSM実行フラグF_KOPRが「0」であること。
Next, proceeding to step 151, the integrated value SUMSIGMA of the prediction switching function σPRE is calculated. In this process, as shown in FIG. 31, first, in step 160, it is determined whether or not at least one of the following three conditions (l) to (n) is satisfied.
(L) The adaptive control flag F_PRISMON is “1”.
(M) An accumulated value holding flag F_SS_HOLD described later is “0”.
(N) An ADSM execution flag F_KOPR described later is “0”.

このステップ160の判別結果がYESのとき、すなわち積算値SUMSIGMAの算出条件が成立しているときには、ステップ161に進み、積算値SUMSIGMAの今回値SUMSIGMA(k)を、前回値SUMSIGMA(k−1)に、制御周期ΔTと予測切換関数σPREとの積を加算した値[SUMSIGMA(k−1)+ΔT・σPRE]に設定する。   When the determination result in step 160 is YES, that is, when the calculation condition of the integrated value SUMSIGMA is satisfied, the process proceeds to step 161, where the current value SUMSIGMA (k) of the integrated value SUMSIGMA is changed to the previous value SUMSIGMA (k-1). Is set to a value obtained by adding the product of the control cycle ΔT and the prediction switching function σPRE [SUMSIGMA (k−1) + ΔT · σPRE].

次いで、ステップ162に進み、ステップ161で算出した今回値SUMSIGMA(k)が所定の下限値SUMSLより大きいか否かを判別する。この判別結果がYESのときには、ステップ162に進み、今回値SUMSIGMA(k)が所定の上限値SUMSHより小さいか否かを判別する。この判別結果がYESで、SUMSL<SUMSIGMA(k)<SUMSHのときには、そのまま本処理を終了する。   Next, the routine proceeds to step 162, where it is determined whether or not the current value SUMSIGMA (k) calculated at step 161 is greater than a predetermined lower limit value SUMSL. When the determination result is YES, the process proceeds to step 162 to determine whether or not the current value SUMSIGMA (k) is smaller than a predetermined upper limit value SUMSH. When the determination result is YES and SUMSL <SUMMSIGMA (k) <SUMSH, this processing is ended as it is.

一方、ステップ163の判別結果がNOで、SUMSIGMA(k)≧SUMSHのときには、ステップ164に進み、今回値SUMSIGMA(k)を上限値SUMSHに設定した後、本処理を終了する。一方、ステップ162の判別結果がNOで、SUMSIGMA(k)≦SUMSLのときには、ステップ165に進み、今回値SUMSIGMA(k)を下限値SUMSLに設定した後、本処理を終了する。   On the other hand, if the determination result in step 163 is NO and SUMSIGMA (k) ≧ SUMSH, the process proceeds to step 164, and the current value SUMSIGMA (k) is set to the upper limit value SUMSH, and then the present process ends. On the other hand, if the determination result in step 162 is NO and SUMSIGMA (k) ≦ SUMSL, the process proceeds to step 165 to set the current value SUMSIGMA (k) to the lower limit value SUMSL, and then the present process is terminated.

一方、ステップ160の判別結果がNOのとき、すなわち3つの条件(l)〜(n)がいずれも不成立で、積算値SUMSIGMAの算出条件が不成立であるときには、ステップ166に進み、今回値SUMSIGMA(k)を前回値SUMSIGMA(k−1)に設定する。すなわち、積算値SUMSIGMAをホールドする。この後、本処理を終了する。   On the other hand, when the determination result of step 160 is NO, that is, when all of the three conditions (l) to (n) are not satisfied and the calculation condition of the integrated value SUMSIGMA is not satisfied, the process proceeds to step 166 and the current value SUMSIGMA ( k) is set to the previous value SUMSIGMA (k-1). That is, the integrated value SUMSIGMA is held. Then, this process is complete | finished.

図30に戻り、ステップ151に続くステップ152〜154において、前述した図12の式(40)〜(42)により、等価制御入力Ueq、到達則入力Urchおよび適応則入力Uadpをそれぞれ算出する。   Returning to FIG. 30, in steps 152 to 154 following step 151, the equivalent control input Ueq, the reaching law input Urch, and the adaptive law input Uadp are calculated by the above-described equations (40) to (42) of FIG. 12.

次に、ステップ155に進み、これらの等価制御入力Ueq、到達則入力Urchおよび適応則入力Uadpの和を、制御量Uslとして設定した後、本処理を終了する。   Next, the process proceeds to step 155, and the sum of these equivalent control input Ueq, reaching law input Urch and adaptive law input Uadp is set as the control amount Usl, and then this process is terminated.

次に、図32,33を参照しながら、前述した図15のステップ36のスライディングモード制御量DKCMDSLDの算出処理について説明する。この処理では、まず、ステップ170において、制御量Uslのリミット値算出処理を実行する。この処理では、その詳細は説明は省略するが、前述したステップ35のコントローラの安定判別処理の判別結果と、後述する制御量Uslの適応上下限値Usl_ah,Usl_alとに基づいて、非アイドル運転用の上下限値Usl_ahf,Usl_alfと、アイドル運転用の上下限値Usl_ahfi,Usl_alfiとをそれぞれ算出する。   Next, the calculation process of the sliding mode control amount DKCMDSLD in step 36 of FIG. 15 will be described with reference to FIGS. In this process, first, in step 170, a limit value calculation process for the control amount Usl is executed. The details of this process are omitted, but based on the determination result of the controller stability determination process in step 35 described above and adaptive upper and lower limit values Usl_ah, Usl_al of the control amount Usl described later, for non-idle operation Upper and lower limit values Usl_ahf, Usl_alf, and upper and lower limit values Usl_ahfi, Usl_alfi for idle operation are calculated.

次いで、ステップ171に進み、アイドル運転フラグF_IDLEが「0」であるか否かを判別する。この判別結果がYESで、アイドル運転中でないときには、ステップ172に進み、前述した図30の処理で算出された制御量Uslが、非アイドル運転用の下限値Usl_alf以下であるか否かを判別する。   Next, the routine proceeds to step 171 where it is determined whether or not the idle operation flag F_IDLE is “0”. If the determination result is YES and the engine is not idling, the process proceeds to step 172 to determine whether or not the control amount Usl calculated in the above-described processing of FIG. .

この判別結果がNOで、Usl>Usl_alfのときには、ステップ173に進み、制御量Uslが非アイドル運転用の上限値Usl_ahf以上であるか否かを判別する。この判別結果がNOで、Usl_alf<Usl<Usl_ahfのときには、ステップ174に進み、スライディングモード制御量DKCMDSLDを制御量Uslに設定すると同時に、積算値保持フラグF_SS_HOLDを「0」にセットする。   If this determination result is NO and Usl> Usl_alf, the routine proceeds to step 173, where it is determined whether or not the control amount Usl is not less than the upper limit value Usl_ahf for non-idle operation. If the determination result is NO and Usl_alf <Usl <Usl_ahf, the process proceeds to step 174 where the sliding mode control amount DKCMDSLD is set to the control amount Usl and at the same time the integrated value holding flag F_SS_HOLD is set to “0”.

次いで、ステップ175に進み、適応下限値の今回値Usl_al(k)を、前回値Usl_al(k−1)に所定の減少側値X_AL_DECを加算した値[Usl_al(k−1)+X_AL_DEC]に設定すると同時に、適応上限値の今回値Usl_ah(k)を、前回値Usl_ah(k−1)から所定の減少側値X_AL_DECを減算した値[Usl_al(k−1)−X_AL_DEC]に設定した後、本処理を終了する。   Next, the process proceeds to step 175, where the current value Usl_al (k) of the adaptation lower limit value is set to a value [Usl_al (k-1) + X_AL_DEC] obtained by adding a predetermined decrease side value X_AL_DEC to the previous value Usl_al (k-1). At the same time, after setting the current value Usl_ah (k) of the adaptation upper limit value to a value [Usl_al (k-1) -X_AL_DEC] obtained by subtracting a predetermined decrease side value X_AL_DEC from the previous value Usl_ah (k-1). Exit.

一方、ステップ173の判別結果がYESで、Usl≧Usl_ahfのときには、ステップ176に進み、スライディングモード制御量DKCMDSLDを非アイドル運転用の適応上限値Usl_ahfに設定すると同時に、積算値保持フラグF_SS_HOLDを「1」にセットする。   On the other hand, if the determination result in step 173 is YES and Usl ≧ Usl_ahf, the process proceeds to step 176, where the sliding mode control amount DKCMDSLD is set to the adaptive upper limit value Usl_ahf for non-idle operation, and at the same time, the integrated value holding flag F_SS_HOLD is set to “1”. Set to "".

次いで、ステップ177に進み、始動後タイマのタイマ値TMACRが所定時間X_TMAWASTより小さいこと、またはF/C後判定フラグF_AFCが「1」であることが成立しているか否かを判別する。この始動後タイマは、エンジン3の始動後の経過時間を計時するアップカウント式のタイマである。   Next, the routine proceeds to step 177, where it is determined whether or not the timer value TMACR of the post-start timer is smaller than the predetermined time X_TMAWAST or that the post-F / C determination flag F_AFC is “1”. The after-start timer is an up-count timer that measures the elapsed time after the engine 3 is started.

この判別結果がYESのとき、すなわち、エンジン始動後、所定時間X_TMAWASTが経過していないか、またはフューエルカット運転の終了後、所定時間X_TM_AFCが経過していないときには、そのまま本処理を終了する。   When the determination result is YES, that is, when the predetermined time X_TMAWAST has not elapsed since the engine was started or when the predetermined time X_TM_AFC has not elapsed after the end of the fuel cut operation, the present process is terminated.

一方、ステップ177の判別結果がNOのとき、すなわち、エンジン始動後、所定時間X_TMAWASTが経過し、かつフューエルカット運転の終了後、所定時間X_TM_AFCが経過したときには、ステップ178に進み、適応下限値の今回値Usl_al(k)を、前回値Usl_al(k−1)に減少側値X_AL_DECを加算した値[Usl_al(k−1)+X_AL_DEC]に設定すると同時に、適応上限値の今回値Usl_ah(k)を、前回値Usl_ah(k−1)に所定の増大側値X_AL_INCを加算した値[Usl_ah(k−1)+X_AL_INC]に設定した後、本処理を終了する。   On the other hand, when the determination result in step 177 is NO, that is, when the predetermined time X_TMAWAST has elapsed after the engine is started and the predetermined time X_TM_AFC has elapsed after the fuel cut operation ends, the routine proceeds to step 178, where the adaptive lower limit value is set. The current value Usl_al (k) is set to a value [Usl_al (k-1) + X_AL_DEC] obtained by adding the decreasing value X_AL_DEC to the previous value Usl_al (k-1), and at the same time, the current value Usl_ah (k) of the adaptation upper limit value is set. Then, after setting to the value [Usl_ah (k−1) + X_AL_INC] obtained by adding a predetermined increase side value X_AL_INC to the previous value Usl_ah (k−1), the present process is terminated.

一方、ステップ172の判別結果がYESで、Usl≦Usl_alfのときには、ステップ179に進み、スライディングモード制御量DKCMDSLDを非アイドル運転用の適応下限値Usl_alfに設定すると同時に、積算値保持フラグF_SS_HOLDを「1」にセットする。   On the other hand, if the determination result in step 172 is YES and Usl ≦ Usl_alf, the process proceeds to step 179, and the sliding mode control amount DKCMDSLD is set to the adaptive lower limit Usl_alf for non-idle operation, and at the same time, the accumulated value holding flag F_SS_HOLD is set to “1”. Set to "".

次いで、ステップ180に進み、第2発進フラグF_VSTが「1」であるか否かを判別する。この判別結果がYESで、車両の発進後、第2所定時間TVSTが経過しておらず、第2発進モード中であるときには、そのまま本処理を終了する。   Next, the routine proceeds to step 180, where it is determined whether or not the second start flag F_VST is “1”. If the determination result is YES, and the second predetermined time TVST has not elapsed since the vehicle started and the vehicle is in the second start mode, the present process is terminated.

一方、ステップ180の判別結果がNOで、車両の発進後、第2所定時間TVSTが経過し、第2発進モードが終了したときには、ステップ181に進み、適応下限値の今回値Usl_al(k)を、前回値Usl_al(k−1)から増大側値X_AL_INCを減算した値[Usl_al(k−1)−X_AL_INC]に設定すると同時に、適応上限値の今回値Usl_ah(k)を、前回値Usl_ah(k−1)から減少側値X_AL_DECを減算した値[Usl_ah(k−1)−X_AL_DEC]に設定する。その後、本処理を終了する。   On the other hand, when the determination result in step 180 is NO and the second predetermined time TVST has elapsed after the start of the vehicle and the second start mode ends, the process proceeds to step 181 where the current value Usl_al (k) of the adaptation lower limit value is set. Are set to a value [Usl_al (k−1) −X_AL_INC] obtained by subtracting the increasing side value X_AL_INC from the previous value Usl_al (k−1), and at the same time, the current value Usl_ah (k) of the adaptation upper limit value is set to the previous value Usl_ah (k). -1) is set to a value obtained by subtracting the decreasing value X_AL_DEC from [Usl_ah (k-1) -X_AL_DEC]. Thereafter, this process is terminated.

一方、ステップ171の判別結果がNOで、アイドル運転中であるときには、図33のステップ182に進み、制御量Uslが、アイドル運転用の下限値Usl_alfi以下であるか否かを判別する。この判別結果がNOで、Usl>Usl_alfiのときには、ステップ183に進み、制御量Uslがアイドル運転用の上限値Usl_ahfi以上であるか否かを判別する。   On the other hand, if the determination result in step 171 is NO and the engine is in idle operation, the process proceeds to step 182 in FIG. 33, and it is determined whether or not the control amount Usl is equal to or less than the lower limit value Usl_alfi for idle operation. When the determination result is NO and Usl> Usl_alfi, the process proceeds to step 183 to determine whether or not the control amount Usl is equal to or greater than the upper limit value Usl_ahfi for idle operation.

この判別結果がNOで、Usl_alfi<Usl<Usl_ahfiのときには、ステップ184に進み、スライディングモード制御量DKCMDSLDを制御量Uslに設定すると同時に、積算値保持フラグF_SS_HOLDを「0」にセットした後、本処理を終了する。   If the determination result is NO and Usl_alfi <Usl <Usl_ahfi, the process proceeds to step 184, the sliding mode control amount DKCMDSLD is set to the control amount Usl, and at the same time, the integrated value holding flag F_SS_HOLD is set to “0”, and then this processing is performed. Exit.

一方、ステップ183の判別結果がYESで、Usl≧Usl_ahfiのときには、ステップ185に進み、スライディングモード制御量DKCMDSLDをアイドル運転用の上限値Usl_ahfiに設定すると同時に、積算値保持フラグF_SS_HOLDを「1」にセットした後、本処理を終了する。   On the other hand, if the determination result in step 183 is YES and Usl ≧ Usl_ahfi, the process proceeds to step 185 to set the sliding mode control amount DKCMDSLD to the upper limit value Usl_ahfi for idle operation and simultaneously set the accumulated value holding flag F_SS_HOLD to “1”. After setting, this process is terminated.

一方、ステップ182の判別結果がYESで、Usl≦Usl_alfiのときには、ステップ186に進み、スライディングモード制御量DKCMDSLDをアイドル運転用の下限値Usl_alfiに設定すると同時に、積算値保持フラグF_SS_HOLDを「1」にセットした後、本処理を終了する。   On the other hand, if the decision result in the step 182 is YES and Usl ≦ Usl_alfi, the process proceeds to a step 186 to set the sliding mode control amount DKCMDSLD to the lower limit value Usl_alfi for idle operation and at the same time set the accumulated value holding flag F_SS_HOLD to “1”. After setting, this process is terminated.

次に、図34を参照しながら、前述した図15のステップ37のΔΣ変調制御量DKCMDDSMを算出する処理について説明する。同図に示すように、この処理では、まず、ステップ190において、RAMに記憶されている、前回のループで算出されたDSM信号値の今回値DSMSGNS(k)[=u''(k)]を、前回値DSMSGNS(k−1)[=u''(k−1)]として設定する。   Next, the process for calculating the ΔΣ modulation control amount DKCMDDSM in step 37 of FIG. 15 will be described with reference to FIG. As shown in the figure, in this process, first, in step 190, the current value DSMSGNS (k) [= u ″ (k)] of the DSM signal value calculated in the previous loop stored in the RAM. Is set as the previous value DSMSGNS (k−1) [= u ″ (k−1)].

次に、ステップ191に進み、RAMに記憶されている、前回のループで算出された偏差積分値の今回値DSMSIGMA(k)[=σd(k)]を、前回値DSMSIGMA(k−1)[=σd(k−1)]として設定する。 Next, the process proceeds to step 191, where the current value DSMSIGMA (k) [= σ d (k)] of the deviation integrated value calculated in the previous loop stored in the RAM is changed to the previous value DSMSIGMA (k−1). Set as [= σ d (k−1)].

次いで、ステップ192に進み、出力偏差の予測値PREVO2(k)が値0以上であるか否かを判別する。この判別結果がYESのときには、エンジン3が混合気の空燃比をリーン側に変更すべき運転状態にあるとして、ステップ193に進み、参照信号値用のゲインKRDSM(=Gd)を、リーン化用の値KRDSMLに設定した後、後述するステップ195に進む。 Next, the routine proceeds to step 192, where it is determined whether or not the output deviation predicted value PREVO2 (k) is greater than or equal to zero. When the determination result is YES, assuming that the engine 3 is in an operating state in which the air-fuel ratio of the air-fuel mixture should be changed to the lean side, the process proceeds to step 193 and the gain KRDSM (= G d ) for the reference signal value is made lean. After the value KRDDSML is set, the process proceeds to step 195 described later.

一方、ステップ192の判別結果がNOのときには、エンジン3が混合気の空燃比をリッチ側に変更すべき運転状態にあるとして、ステップ194に進み、参照信号値用のゲインKRDSMを、リーン化用の値KRDSMLよりも大きいリッチ化用の値KRDSMRに設定した後、ステップ195に進む。   On the other hand, if the determination result in step 192 is NO, it is determined that the engine 3 is in an operating state in which the air-fuel ratio of the air-fuel mixture should be changed to the rich side, and the process proceeds to step 194 where the reference signal value gain KRDSM After setting the value for enrichment KRDSMR larger than the value KRDSML, the process proceeds to step 195.

このように、リーン化用の値KRDSMLおよびリッチ化用の値KRDSMRが互いに異なる値に設定されている理由は、以下による。すなわち、混合気の空燃比をリーン側に変更する際には、第1触媒装置8aのNOx浄化率を確保すべく、リーンバイアスによるNOx排出量の抑制効果を得るために、リーン化用の値KRDSMLをリッチ化用の値KRDSMRよりも小さい値に設定することで、O2センサ15の出力Voutの目標値Vopへの収束速度がリッチ側への変更時よりも遅くなるように、空燃比を制御する。一方、混合気の空燃比をリッチ側に変更する際には、第1および第2触媒装置8a,8bのNOx浄化率を十分に回復させるため、リッチ化用の値KRDSMRをリーン化用の値KRDSMLよりも大きい値に設定することで、O2センサ15の出力Voutの目標値Vopへの収束速度がリーン側への変更時よりも速くなるように、空燃比を制御する。以上により、混合気の空燃比をリッチ側およびリーン側に変更する際、良好な触媒後排気ガス特性を確保することができる。   Thus, the reason why the leaning value KRDSML and the richening value KRDSMR are set to different values is as follows. That is, when the air-fuel ratio of the air-fuel mixture is changed to the lean side, the value for leaning is used to obtain the effect of suppressing the NOx emission amount due to the lean bias in order to ensure the NOx purification rate of the first catalytic device 8a. By setting KRDSML to a value smaller than the enrichment value KRDSMR, the air-fuel ratio is controlled so that the convergence speed of the output Vout of the O2 sensor 15 to the target value Vop is slower than when changing to the rich side. To do. On the other hand, when the air-fuel ratio of the air-fuel mixture is changed to the rich side, the rich value KRDSMR is set to the lean value in order to sufficiently recover the NOx purification rates of the first and second catalytic devices 8a and 8b. By setting the value larger than KRDSML, the air-fuel ratio is controlled so that the convergence speed of the output Vout of the O2 sensor 15 to the target value Vop becomes faster than when changing to the lean side. As described above, when the air-fuel ratio of the air-fuel mixture is changed to the rich side and the lean side, good post-catalyst exhaust gas characteristics can be ensured.

ステップ193または194に続くステップ195では、値−1、参照信号値用のゲインKRDSMおよび予測値の今回値PREVO2(k)を互いに乗算した値から、上記ステップ190で算出したDSM信号値の前回値DSMSGNS(k−1)を減算した値[−1・KRDSM・PREVO2(k)−DSMSGNS(k−1)]を、偏差信号値DSMDELTA[=δ(k)]として設定する。この処理は、前述した式(27),(28)に相当する。   In step 195 following step 193 or 194, the previous value of the DSM signal value calculated in step 190 is obtained by multiplying the value −1, the gain KRDSM for the reference signal value, and the current value PREVO2 (k) of the predicted value. A value obtained by subtracting DSMSGNS (k−1) [−1 · KRDSM · PREVO2 (k) −DSMSGNS (k−1)] is set as a deviation signal value DSMDELTA [= δ (k)]. This process corresponds to the aforementioned equations (27) and (28).

次いで、ステップ196に進み、偏差積分値の今回値DSMSIGMA(k)を、ステップ191で算出した前回値DSMSIGMA(k−1)と、ステップ195で算出した偏差信号値DSMDELTAとの和[DSMSIGMA(k−1)+DSMDELTA]に設定する。この処理は、前述した式(29)に相当する。   Next, the process proceeds to step 196, where the current value DSMSIGMA (k) of the deviation integral value is the sum of the previous value DSMSIGMA (k−1) calculated in step 191 and the deviation signal value DSMDELTA calculated in step 195 [DSSMSIGMA (k -1) + DSMDELTA]. This process corresponds to the aforementioned equation (29).

次に、ステップ197〜199において、ステップ196で算出した偏差積分値の今回値DSMSIGMA(k)が値0以上のときには、DSM信号値の今回値DSMSGNS(k)を値1に設定し、偏差積分値の今回値DSMSIGMA(k)が値0よりも小さいときには、DSM信号値の今回値DSMSGNS(k)を値−1に設定する。以上のステップ197〜199の処理は、前述した式(30)に相当する。   Next, in steps 197 to 199, when the current value DSMSIGMA (k) of the deviation integral value calculated in step 196 is greater than or equal to 0, the current value DSMSGNS (k) of the DSM signal value is set to the value 1, and the deviation integral is set. When the current value DSMSIGMA (k) of the value is smaller than the value 0, the current value DSMSGNS (k) of the DSM signal value is set to the value -1. The processes in steps 197 to 199 correspond to the above-described equation (30).

次いで、ステップ200において、排気ガスボリュームAB_SVに応じて、図35に示すテーブルを検索することにより、DSM信号値用のゲインKDSM(=Fd)を算出する。同図に示すように、このゲインKDSMは、排気ガスボリュームAB_SVが小さいほど、より大きな値に設定されている。これは、排気ガスボリュームAB_SVが小さいほど、すなわちエンジン3の運転負荷が小さい状態であるほど、O2センサ15の出力Voutの応答性が低下するので、それを補償するためである。このようにゲインKSDMを設定することにより、ΔΣ変調制御量DKCMDDSMを、例えばオーバーゲイン状態などを回避しながら、エンジン3の運転状態に応じて適切に算出することができ、それにより、触媒後排気ガス特性を向上させることができる。 Next, at step 200, the gain KDSM (= F d ) for the DSM signal value is calculated by searching the table shown in FIG. 35 according to the exhaust gas volume AB_SV. As shown in the figure, the gain KDSM is set to a larger value as the exhaust gas volume AB_SV is smaller. This is to compensate for the lower responsiveness of the output Vout of the O2 sensor 15 as the exhaust gas volume AB_SV is smaller, that is, as the operating load of the engine 3 is smaller. By setting the gain KSDM in this way, the ΔΣ modulation control amount DKCMDDSM can be appropriately calculated according to the operating state of the engine 3 while avoiding, for example, an over-gain state and the like. Gas characteristics can be improved.

なお、このゲインKDSMの算出に用いるテーブルは、ゲインKDSMが排気ガスボリュームAB_SVに応じて設定されている上記テーブルに限らず、エンジン3の運転負荷状態を表すパラメータ(例えば基本燃料噴射時間Tim)に応じてゲインKDSMが予め設定されているものであればよい。また、触媒装置8a,8bの劣化判別器が設けられている場合には、この劣化判別器で判別された触媒装置8a,8bの劣化度合が大きいほど、ゲインDSMをより小さい値に補正するようにしてもよい。   The table used for calculating the gain KDSM is not limited to the above table in which the gain KDSM is set in accordance with the exhaust gas volume AB_SV, but a parameter (for example, the basic fuel injection time Tim) that represents the operating load state of the engine 3. Accordingly, any gain KDSM may be set in advance. In the case where the deterioration discriminators of the catalyst devices 8a and 8b are provided, the gain DSM is corrected to a smaller value as the deterioration degree of the catalyst devices 8a and 8b determined by the deterioration discriminator is larger. It may be.

次に、ステップ201に進み、ΔΣ変調制御量DKCMDDSMを、DSM信号値用のゲインKDSMと、DSM信号値の今回値DSMSGNS(k)とを互いに乗算した値[KDSM・DSMSGNS(k)]に設定した後、本処理を終了する。この処理が、前述した式(31)に相当する。   Next, proceeding to step 201, the ΔΣ modulation control amount DKCMDDSM is set to a value [KDSM · DSMSGNS (k)] obtained by multiplying the gain KDSM for the DSM signal value by the current value DSMSGNS (k) of the DSM signal value. Then, this process is terminated. This process corresponds to the aforementioned equation (31).

次に、図36を参照しながら、前述した図15のステップ38の適応目標空燃比KCMDSLDを算出する処理について説明する。同図に示すように、この処理では、まず、ステップ210において、アイドル運転フラグF_IDLEが「1」であること、およびアイドル時ADSM実行フラグF_SWOPRIが「1」であることがいずれも成立しているか否かを判別する。このアイドル時ADSM実行フラグF_SWOPRIは、エンジン3がアイドル運転中で、かつADSM処理を実行すべき運転状態のときに「1」に、それ以外のときに「0」にセットされる。   Next, the process for calculating the adaptive target air-fuel ratio KCMDLSD in step 38 of FIG. 15 will be described with reference to FIG. As shown in the figure, in this process, first, in step 210, it is established whether the idle operation flag F_IDLE is “1” and the idle ADSM execution flag F_SWOPRI is “1”. Determine whether or not. The idling ADSM execution flag F_SWOPPRI is set to “1” when the engine 3 is in an idling operation and is in an operating state in which ADSM processing is to be executed, and is set to “0” otherwise.

この判別結果がYESのとき、すなわちエンジン3がアイドル運転中でADSM処理により適応目標空燃比KCMDSLDを算出すべき運転状態のときには、ステップ211に進み、適応目標空燃比KCMDSLDを、基準値FLAFBASEにΔΣ変調制御量DKCMDDSMを加算した値[FLAFBASE+DKCMDDSM]に設定する。この処理が、前述した式(32)に相当する。   When the determination result is YES, that is, when the engine 3 is in idling operation and is in an operation state in which the adaptive target air-fuel ratio KCMDLSD is to be calculated by ADSM processing, the process proceeds to step 211 and the adaptive target air-fuel ratio KCMDLSLD is set to the reference value FLAFBASE by ΔΣ A value [FLAFBASE + DKCMDDSM] obtained by adding the modulation control amount DKCMDDSM is set. This process corresponds to the aforementioned equation (32).

次いで、ステップ212に進み、ADSM処理を実行したことを表すために、ADSM実行済みフラグF_KOPRを「1」に設定した後、本処理を終了する。   Next, the process proceeds to step 212, in which the ADSM executed flag F_KOPR is set to “1” to indicate that the ADSM process has been executed, and then this process ends.

一方、ステップ210の判別結果がNOのときには、ステップ213に進み、触媒/O2センサフラグF_FCATDSMが「1」であるか否かを判別する。この触媒/O2センサフラグF_FCATDSMは、以下の4つの条件(o)〜(r)のうちの少なくとも1つが成立しているときに「1」に、それ以外は「0」にセットされる。
(o)第1触媒装置8aの触媒容量が所定値以上であること。
(p)第1触媒装置8aの貴金属含有量が所定値以上であること。
(q)LAFセンサ14がエンジン3の排気管7に設けられていないこと。
(r)O2センサ15が第2触媒装置8bよりも下流に設けられていること。
On the other hand, when the determination result of step 210 is NO, the process proceeds to step 213 to determine whether or not the catalyst / O2 sensor flag F_FCATDSM is “1”. The catalyst / O2 sensor flag F_FCATDSM is set to “1” when at least one of the following four conditions (o) to (r) is satisfied, and is set to “0” otherwise.
(O) The catalyst capacity of the first catalyst device 8a is not less than a predetermined value.
(P) The noble metal content of the first catalyst device 8a is not less than a predetermined value.
(Q) The LAF sensor 14 is not provided in the exhaust pipe 7 of the engine 3.
(R) The O2 sensor 15 is provided downstream of the second catalyst device 8b.

この判別結果がYESのときには、ステップ214に進み、第1発進フラグF_VOTVST、および発進後ADSM実行フラグF_SWOPRVSTがいずれも「1」であるか否かを判別する。この発進後ADSM実行フラグF_SWOPRVSTは、車両の発進後で、かつエンジン3がADSM処理を実行すべき運転状態のときに「1」に、それ以外のときに「0」にセットされる。   When the determination result is YES, the process proceeds to step 214 to determine whether or not both the first start flag F_VOTVST and the post-start ADSM execution flag F_SWOPRVST are “1”. The post-start ADSM execution flag F_SWOPRVST is set to “1” after the start of the vehicle and when the engine 3 is in an operating state in which ADSM processing is to be executed, and is set to “0” otherwise.

この判別結果がYESのとき、すなわち車両の発進後、第1所定時間TVOTVSTが経過し、かつADSM処理を実行すべき運転状態のときには、前述したように、ステップ211,212を実行した後、本処理を終了する。   When the determination result is YES, that is, when the first predetermined time TVOTVST has elapsed after the vehicle has started and the ADSM process is to be executed, as described above, after executing steps 211 and 212, The process ends.

一方、ステップ214の判別結果がNOのときには、ステップ215に進み、排気ガスボリュームAB_SVが所定値OPRSVH以下であること、および小排気時ADSM実行フラグF_SWOPRSVが「1」であることがいずれも成立しているか否かを判別する。小排気時ADSM実行フラグF_SWOPRSVは、エンジン3の排気ガスボリュームAB_SVが小さい状態で、かつエンジン3がADSM処理を実行すべき運転状態のときに「1」に、それ以外のときに「0」にセットされる。   On the other hand, if the determination result in step 214 is NO, the process proceeds to step 215, where both the exhaust gas volume AB_SV is equal to or smaller than the predetermined value OPRSVH and the small exhaust ADSM execution flag F_SWOPRSV is “1” are established. It is determined whether or not. The small exhaust time ADSM execution flag F_SWOPRSV is set to “1” when the exhaust gas volume AB_SV of the engine 3 is small and the engine 3 is in an operating state in which ADSM processing should be executed, and to “0” otherwise. Set.

この判別結果がYESのとき、すなわち排気ガスボリュームAB_SVが小さく、かつエンジン3がADSM処理を実行すべき運転状態のときには、前述したように、ステップ211,212を実行した後、本処理を終了する。   When the determination result is YES, that is, when the exhaust gas volume AB_SV is small and the engine 3 is in an operating state in which ADSM processing is to be executed, as described above, after executing steps 211 and 212, this processing is terminated. .

一方、ステップ215の判別結果がNOのときには、エンジン3がPRISM処理を実行すべき運転状態であるとして、ステップ216に進み、適応目標空燃比KCMDSLDを、基準値FLAFBASEに適応補正項FLAFADPおよびスライディングモード制御量DKCMDSLDを加算した値[FLAFBASE+FLAFADP+DKCMDSLD]に設定する。次いで、ステップ217に進み、PRISM処理を実行したことを表すために、ADSM実行済みフラグF_KOPRを「0」にセットした後、本処理を終了する。   On the other hand, when the determination result in step 215 is NO, it is determined that the engine 3 is in an operating state in which PRISM processing should be executed, and the process proceeds to step 216 where the adaptive target air-fuel ratio KCMDLSLD is set to the reference value FLAFBASE and the adaptive correction term FLAFADP and sliding mode. A value obtained by adding the control amount DKCMDSLD is set to [FLAFBASE + FLAFADP + DKCMDSLD]. Next, the process proceeds to step 217, and the ADSM executed flag F_KOPR is set to “0” to indicate that the PRISM process has been executed, and then this process ends.

一方、前記ステップ213の判別結果がNOのとき、すなわち前述した4つの条件(o)〜(r)がいずれも成立していないときには、ステップ214,215をスキップし、前述したステップ216,217を実行した後、本処理を終了する。以上のように、この適応目標空燃比KCMDSLDの算出処理では、適応目標空燃比KCMDSLDが、エンジン3の運転状態に応じて、ADSM処理またはPRISM処理に切り換えて算出される。   On the other hand, when the determination result in step 213 is NO, that is, when none of the above-described four conditions (o) to (r) is satisfied, steps 214 and 215 are skipped, and steps 216 and 217 described above are performed. After execution, this process is terminated. As described above, in the calculation process of the adaptive target air-fuel ratio KCMDLSD, the adaptive target air-fuel ratio KCMDLSLD is calculated by switching to the ADSM process or PRISM process according to the operating state of the engine 3.

次に、図37を参照しながら、図15のステップ39の適応補正項FLAFADPの算出処理について説明する。同図に示すように、この処理では、まず、ステップ220において、出力偏差VO2が所定の範囲(ADL<VO2<ADH)内の値であるか否かを判別する。この判別結果がYESのとき、すなわち出力偏差VO2が小さく、O2センサ15の出力Voutが目標値Vopの近傍にあるときには、ステップ221に進み、適応則入力Uadpが所定の下限値NRLより小さいか否かを判別する。   Next, the calculation process of the adaptive correction term FLAFADP in step 39 of FIG. 15 will be described with reference to FIG. As shown in the figure, in this process, first, in step 220, it is determined whether or not the output deviation VO2 is a value within a predetermined range (ADL <VO2 <ADH). When the determination result is YES, that is, when the output deviation VO2 is small and the output Vout of the O2 sensor 15 is in the vicinity of the target value Vop, the process proceeds to step 221, and whether or not the adaptive law input Uadp is smaller than the predetermined lower limit value NRL. Is determined.

この判別結果がNOで、Uadp≧NRLのときには、ステップ222に進み、適応則入力Uadpが所定の上限値NRHより大きいか否かを判別する。この判別結果がNOで、NRL≦Uadp≦NRHのときには、ステップ223に進み、適応補正項の今回値FLAFADP(k)を前回値FLAFADP(k−1)に設定する。すなわち、適応補正項FLAFADPの値をホールドする。この後、本処理を終了する。   If this determination result is NO and Uadp ≧ NRL, the routine proceeds to step 222, where it is determined whether or not the adaptive law input Uadp is larger than a predetermined upper limit value NRH. If the determination result is NO and NRL ≦ Uadp ≦ NRH, the routine proceeds to step 223, where the current value FLAFADP (k) of the adaptive correction term is set to the previous value FLAFADP (k−1). That is, the value of the adaptive correction term FLAFADP is held. Then, this process is complete | finished.

一方、ステップ222の判別結果がYESで、Uadp>NRHのときには、ステップ224に進み、適応補正項の今回値FLAFADP(k)を、前回値FLAFADP(k−1)に所定の更新値X_FLAFDLTを加算した値[FLAFADP(k−1)+X_FLAFDLT]に設定した後、本処理を終了する。   On the other hand, if the decision result in the step 222 is YES and Uadp> NRH, the process proceeds to a step 224 to add the current value FLAFADP (k) of the adaptive correction term and the predetermined update value X_FLAFDLT to the previous value FLAFADP (k−1). After this value [FLAFADP (k−1) + X_FLAFDLT] is set, this process is terminated.

一方、ステップ221の判別結果がYESで、Uadp<NRLのときには、ステップ225に進み、適応補正項の今回値FLAFADP(k)を、前回値FLAFADP(k−1)から所定の更新値X_FLAFDLTを減算した値[FLAFADP(k−1)−X_FLAFDLT]に設定した後、本処理を終了する。   On the other hand, if the decision result in the step 221 is YES and Uadp <NRL, the process advances to a step 225 to subtract the current value FLAFADP (k) of the adaptive correction term and the predetermined update value X_FLAFDLT from the previous value FLAFADP (k−1). After this value [FLAFADP (k−1) −X_FLAFDLT] is set, the present process is terminated.

以上のように、第1実施形態の制御装置1によれば、目標空燃比KCMDを制御入力とし、O2センサ15の出力Voutを出力とする、位相遅れやむだ時間などが比較的大きい動特性を有する制御対象において、制御対象の入出力間での制御タイミングのずれを適切に解消することができ、それにより、制御の安定性および制御性を向上させることができ、触媒後排気ガス特性を向上させることができる。   As described above, according to the control device 1 of the first embodiment, the target air-fuel ratio KCMD is used as the control input, and the output Vout of the O2 sensor 15 is used as the output. In the control target, the control timing shift between the input and output of the control target can be properly eliminated, thereby improving the stability and controllability of the control and improving the exhaust gas characteristics after the catalyst Can be made.

以下、本発明の第2〜第8実施形態に係る制御装置について説明する。なお、以下の各実施形態の説明では、上述した第1実施形態と同じまたは同等の構成要素については、同一の参照番号を付し、その説明は適宜、省略するものとする。   Hereinafter, control devices according to second to eighth embodiments of the present invention will be described. In the following description of each embodiment, the same or equivalent components as those in the first embodiment described above are denoted by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted as appropriate.

まず、図38を参照しながら、第2実施形態の制御装置について説明する。同図に示すように、この第2実施形態の制御装置1は、第1実施形態の制御装置1と比べて、オンボード同定器23のみが異なっている。具体的には、第1実施形態のオンボード同定器23では、KACT、Voutおよびφop(KCMD)に基づいて、モデルパラメータa1,a2,b1が算出されるのに対して、本実施形態のオンボード同定器23では、Voutおよびφopに基づいて、モデルパラメータa1,a2,b1が算出される。   First, the control device of the second embodiment will be described with reference to FIG. As shown in the figure, the control device 1 of the second embodiment is different from the control device 1 of the first embodiment only in the on-board identifier 23. Specifically, the on-board identifier 23 of the first embodiment calculates the model parameters a1, a2, and b1 based on KACT, Vout, and φop (KCMD), while the on-board identifier of the present embodiment is on. In the board identifier 23, model parameters a1, a2, and b1 are calculated based on Vout and φop.

すなわち、このオンボード同定器23では、第1実施形態の図6の式(16)〜(23)に示す同定アルゴリズムに代えて、前述した図5の式(8)〜(15)に示す同定アルゴリズムにより、モデルパラメータの同定値a1',a2',b1'が算出されるとともに、これらに前述した図26,28のリミット処理を施すことにより、モデルパラメータa1,a2,b1が算出される。このオンボード同定器23の演算処理の具体的なプログラムは、図示しないが、第1実施形態ものとほぼ同様に構成される。以上のような本実施形態の制御装置1によれば、第1実施形態の制御装置1と同様の効果を得ることができる。   That is, in the on-board identifier 23, the identification shown in the above-described equations (8) to (15) in FIG. 5 instead of the identification algorithm shown in the equations (16) to (23) in FIG. 6 of the first embodiment. The model parameter identification values a1 ′, a2 ′, and b1 ′ are calculated by the algorithm, and the model parameters a1, a2, and b1 are calculated by performing the limit processing shown in FIGS. Although a specific program for the arithmetic processing of the on-board identifier 23 is not shown, it is configured in substantially the same way as that of the first embodiment. According to the control device 1 of the present embodiment as described above, the same effects as those of the control device 1 of the first embodiment can be obtained.

次に、図39を参照しながら、第3実施形態の制御装置について説明する。同図に示すように、この第3実施形態の制御装置1は、第1実施形態の制御装置1と比べて、状態予測器22のみが異なっている。具体的には、第1実施形態の状態予測器22では、a1、a2、b1、KACT、Voutおよびφop(KCMD)に基づいて、予測値PREVO2が算出されるのに対して、本実施形態のオンボード同定器23では、a1、a2、b1、Voutおよびφopに基づいて、予測値PREVO2が算出される。   Next, a control device according to a third embodiment will be described with reference to FIG. As shown in the figure, the control device 1 of the third embodiment differs from the control device 1 of the first embodiment only in the state predictor 22. Specifically, in the state predictor 22 of the first embodiment, the predicted value PREVO2 is calculated based on a1, a2, b1, KACT, Vout, and φop (KCMD), whereas in the present embodiment, The on-board identifier 23 calculates a predicted value PREVO2 based on a1, a2, b1, Vout and φop.

すなわち、この状態予測器22では、第1実施形態の図4の式(7)に示す予測アルゴリズムに代えて、同図の式(6)に示す予測アルゴリズムにより、出力偏差VO2の予測値PREVO2が算出される。この状態予測器22の演算処理の具体的なプログラムは、図示しないが、第1実施形態のものとほぼ同様に構成される。この制御装置1によれば、第1実施形態の制御装置1と同様の効果を得ることができる。   That is, in this state predictor 22, the predicted value PREVO2 of the output deviation VO2 is obtained by the prediction algorithm shown in the equation (6) in FIG. 4 instead of the prediction algorithm shown in the equation (7) in FIG. 4 of the first embodiment. Calculated. Although a specific program for the arithmetic processing of the state predictor 22 is not illustrated, it is configured in substantially the same manner as that of the first embodiment. According to this control device 1, the same effect as that of the control device 1 of the first embodiment can be obtained.

次に、図40を参照しながら、第4実施形態の制御装置について説明する。同図に示すように、この第4実施形態の制御装置1は、第1実施形態の制御装置1と比べると、ADSMコントローラ20、PRISMコントローラ21およびオンボード同定器23に代えて、スケジュール型DSMコントローラ20A、スケジュール型状態予測スライディングモードコントローラ21Aおよびパラメータスケジューラ28(モデルパラメータ設定手段)を用いることで、モデルパラメータa1,a2,b1を算出する点のみが異なっている。   Next, a control device according to a fourth embodiment will be described with reference to FIG. As shown in the figure, the control device 1 of the fourth embodiment is different from the control device 1 of the first embodiment in that it replaces the ADSM controller 20, the PRISM controller 21 and the onboard identifier 23 with a schedule type DSM. The only difference is that the model parameters a1, a2, and b1 are calculated by using the controller 20A, the schedule type state prediction sliding mode controller 21A, and the parameter scheduler 28 (model parameter setting means).

このパラメータスケジューラ28では、まず、前述した式(44)により、エンジン回転数NEおよび吸気管内絶対圧PBAに基づいて、排気ガスボリュームAB_SVが算出される。次いで、図41に示すテーブルにより、排気ガスボリュームAB_SVに応じて、モデルパラメータa1,a2,b1が算出される。   In the parameter scheduler 28, first, the exhaust gas volume AB_SV is calculated based on the engine speed NE and the intake pipe absolute pressure PBA by the above-described equation (44). Next, model parameters a1, a2, and b1 are calculated according to the exhaust gas volume AB_SV by the table shown in FIG.

このテーブルでは、モデルパラメータa1は、排気ガスボリュームAB_SVが大きいほど、より小さい値に設定されており、これとは逆に、モデルパラメータa2,b1は、排気ガスボリュームAB_SVが大きいほど、より大きい値に設定されている。これは、排気ガスボリュームAB_SVの増大に伴い、制御対象の出力すなわちO2センサ15の出力Voutが安定化する一方、排気ガスボリュームAB_SVの減少に伴い、O2センサ15の出力Voutが振動的になることによる。   In this table, the model parameter a1 is set to a smaller value as the exhaust gas volume AB_SV is larger. Conversely, the model parameters a2 and b1 are larger values as the exhaust gas volume AB_SV is larger. Is set to This is because the output to be controlled, that is, the output Vout of the O2 sensor 15 is stabilized as the exhaust gas volume AB_SV increases, while the output Vout of the O2 sensor 15 becomes oscillating as the exhaust gas volume AB_SV decreases. by.

スケジュール型DSMコントローラ20Aは、以上のように算出されたモデルパラメータa1,a2,b1を用い、前述した第1実施形態と同様のDSMコントローラ24により目標空燃比KCMDを算出する。また、スケジュール型状態予測スライディングモードコントローラ21Aも、以上のように算出されたモデルパラメータa1,a2,b1を用い、前述した第1実施形態と同様のSLDコントローラ25により目標空燃比KCMDを算出する。   The schedule type DSM controller 20A uses the model parameters a1, a2, and b1 calculated as described above to calculate the target air-fuel ratio KCMD by the DSM controller 24 similar to that of the first embodiment described above. The schedule type state prediction sliding mode controller 21A also uses the model parameters a1, a2 and b1 calculated as described above to calculate the target air-fuel ratio KCMD by the SLD controller 25 similar to that of the first embodiment described above.

この制御装置1によれば、第1実施形態の制御装置1と同様の効果を得ることができる。これに加えて、パラメータスケジューラ28を用いることにより、オンボード同定器23を用いる場合と比べて、モデルパラメータa1,a2,b1を、より迅速に算出することができる。これにより、制御の応答性を向上させることができ、良好な触媒後排気ガス特性をより迅速に確保することができる。   According to this control device 1, the same effect as that of the control device 1 of the first embodiment can be obtained. In addition, by using the parameter scheduler 28, the model parameters a1, a2, and b1 can be calculated more quickly than when the on-board identifier 23 is used. Thereby, the control responsiveness can be improved, and good post-catalyst exhaust gas characteristics can be secured more quickly.

次に、図42を参照しながら、第5実施形態の制御装置について説明する。この第5実施形態の制御装置1は、第1実施形態の制御装置1のDSMコントローラ24に代えて、SDMコントローラ29を用いる点のみが異なっている。このSDMコントローラ29は、ΣΔ変調アルゴリズムを適用した制御アルゴリズムにより、予測値PREVO2(k)に基づいて、制御入力φop(k)を算出するものである。   Next, a control device according to a fifth embodiment will be described with reference to FIG. The control device 1 of the fifth embodiment is different only in that an SDM controller 29 is used instead of the DSM controller 24 of the control device 1 of the first embodiment. The SDM controller 29 calculates the control input φop (k) based on the predicted value PREVO2 (k) by a control algorithm to which the ΣΔ modulation algorithm is applied.

すなわち、同図に示すように、このSDMコントローラ29では、反転増幅器29aにより、参照信号r(k)が、値−1、参照信号用のゲインGdおよび予測値PREVO2(k)を互いに乗算した信号として生成される。次に、積分器29bにより、参照信号積分値σdr(k)が、遅延素子29cで遅延された参照信号積分値σdr(k−1)と参照信号r(k)との和の信号として生成される。一方、積分器29dにより、SDM信号積分値σdu(k)が、遅延素子29eで遅延されたSDM信号積分値σdu(k−1)と、遅延素子29jで遅延されたSDM信号u''(k−1)との和の信号として生成される。そして、差分器29fにより、参照信号積分値σdr(k)とSDM信号積分値σdu(k)との偏差信号δ''(k)が生成される。 That is, as shown in the figure, in the SDM controller 29, an inverting amplifier 29a, the reference signal r (k), the value -1, the gain G d for reference signal and the predicted value PREVO2 (k) of the multiplication to each other Generated as a signal. Next, the integrator 29b converts the reference signal integrated value σ d r (k) to the sum of the reference signal integrated value σ d r (k−1) delayed by the delay element 29c and the reference signal r (k). Generated as a signal. On the other hand, an integrator 29d, SDM signal integrated value σ d u (k) is a delay element and SDM signal integrated value σ d u (k-1) delayed by 29e, SDM signal u which is delayed by a delay element 29j '' (k-1) and a sum signal. Then, a difference signal δ ″ (k) between the reference signal integrated value σ d r (k) and the SDM signal integrated value σ d u (k) is generated by the differencer 29f.

次いで、量子化器29g(符号関数)により、SDM信号u''(k)が、この偏差信号δ''(k)を符号化した値として生成される。そして、増幅器29hにより、増幅SDM信号u(k)がSDM信号u''(k)を所定のゲインFdで増幅した値として生成され、次に、加算器29iにより、この増幅SDM信号u(k)を所定の基準値FLAFBASEに加算した値として、制御入力φop(k)が生成される。 Next, the SDM signal u ″ (k) is generated as a value obtained by encoding the deviation signal δ ″ (k) by the quantizer 29g (sign function). Then, the amplified SDM signal u (k) is generated as a value obtained by amplifying the SDM signal u ″ (k) with a predetermined gain F d by the amplifier 29h, and then this amplified SDM signal u ( The control input φop (k) is generated as a value obtained by adding k) to a predetermined reference value FLAFBASE.

以上のSDMコントローラ29の制御アルゴリズムは、以下の式(45)〜(51)で表される。
r(k)=−1・Gd・PREVO2(k) ……(45)
σdr(k)=σdr(k−1)+r(k) ……(46)
σdu(k)=σdu(k−1)+u''(k−1) ……(47)
δ''(k)=σdr(k)−σdu(k) ……(48)
u''(k)=sgn(δ''(k)) ……(49)
u(k)=Fd・u''(k) ……(50)
φop(k)=FLAFBASE+u(k) ……(51)
ここで、Gd,Fdはゲインを表す。また、符号関数sgn(δ''(k))の値は、δ''(k)≧0のときにはsgn(δ''(k))=1となり、δ''(k)<0のときにはsgn(δ''(k))=−1となる(なお、δ''(k)=0のときに、sgn(δ''(k))=0と設定してもよい)。
The control algorithm of the above SDM controller 29 is expressed by the following equations (45) to (51).
r (k) = − 1 · G d · PREVO2 (k) (45)
σ d r (k) = σ d r (k−1) + r (k) (46)
σ d u (k) = σ d u (k−1) + u ″ (k−1) (47)
δ ″ (k) = σ d r (k) −σ d u (k) (48)
u ″ (k) = sgn (δ ″ (k)) (49)
u (k) = F d · u ″ (k) (50)
φop (k) = FLAFBASE + u (k) (51)
Here, G d and F d represent gains. The value of the sign function sgn (δ ″ (k)) is sgn (δ ″ (k)) = 1 when δ ″ (k) ≧ 0, and when δ ″ (k) <0. sgn (δ ″ (k)) = − 1 (Note that when δ ″ (k) = 0, sgn (δ ″ (k)) = 0 may be set).

以上のSDMコントローラ29の制御アルゴリズムにおけるΣΔ変調アルゴリズムの特性は、ΔΣ変調アルゴリズムと同様に、SDM信号u(k)を、これを制御対象に入力した際、参照信号r(k)が制御対象の出力に再現されるような値として、生成(算出)できるという点にある。すなわち、SDMコントローラ29は、前述したDSMコントローラ24と同様の制御入力φop(k)を生成できるという特性を備えている。したがって、このSDMコントローラ29を用いる本実施形態の制御装置1によれば、第1実施形態の制御装置1と同様の効果を得ることができる。なお、SDMコントローラ29の具体的なプログラムは図示しないが、DSMコントローラ24とほぼ同様に構成される。   The characteristics of the ΣΔ modulation algorithm in the control algorithm of the SDM controller 29 described above are similar to those of the ΔΣ modulation algorithm. When the SDM signal u (k) is input to the control target, the reference signal r (k) is the control target. This is because it can be generated (calculated) as a value that is reproduced in the output. That is, the SDM controller 29 has a characteristic that it can generate the control input φop (k) similar to the DSM controller 24 described above. Therefore, according to the control device 1 of this embodiment using this SDM controller 29, the same effect as that of the control device 1 of the first embodiment can be obtained. A specific program for the SDM controller 29 is not shown, but is configured in substantially the same manner as the DSM controller 24.

次に、図43を参照しながら、第6実施形態の制御装置について説明する。この第6実施形態の制御装置1は、第1実施形態の制御装置1のDSMコントローラ24に代えて、DMコントローラ30を用いる点のみが異なっている。このDMコントローラ30は、Δ変調アルゴリズムを適用した制御アルゴリズムにより、予測値PREVO2(k)に基づいて、制御入力φop(k)を算出するものである。   Next, a control device according to a sixth embodiment will be described with reference to FIG. The control device 1 of the sixth embodiment is different only in that a DM controller 30 is used instead of the DSM controller 24 of the control device 1 of the first embodiment. The DM controller 30 calculates a control input φop (k) based on the predicted value PREVO2 (k) by a control algorithm to which a Δ modulation algorithm is applied.

すなわち、同図に示すように、このDMコントローラ30では、反転増幅器30aにより、参照信号r(k)が、値−1、参照信号用のゲインGdおよび予測値PREVO2(k)を互いに乗算した信号として生成される。一方、積分器30bにより、DM信号積分値σdu(k)が、遅延素子30cで遅延されたDM信号積分値σdu(k−1)と、遅延素子30hで遅延されたDM信号u''(k−1)との和の信号として生成される。そして、差分器30dにより、参照信号r(k)とDM信号積分値σdu(k)との偏差信号δ''(k)が生成される。 That is, as shown in the figure, in this DM controller 30, the reference signal r (k) is multiplied by the value −1, the reference signal gain G d, and the predicted value PREVO2 (k) by the inverting amplifier 30a. Generated as a signal. On the other hand, an integrator 30b, DM signal integrated value σ d u (k) is a DM signal integrated value delayed by a delay element 30c σ d u (k-1 ), the delay elements DM signal delayed by 30h u '' (k-1) and a sum signal. Then, a difference signal δ ″ (k) between the reference signal r (k) and the DM signal integrated value σ d u (k) is generated by the differencer 30d.

次いで、量子化器30e(符号関数)により、DM信号u''(k)が、この偏差信号δ''(k)を符号化した値として生成される。そして、増幅器30fにより、増幅DM信号u(k)がDM信号u''(k)を所定のゲインFdで増幅した値として生成され、次に、加算器30gにより、この増幅DM信号u(k)を所定の基準値FLAFBASEに加算した値として、制御入力φop(k)が生成される。 Next, the DM signal u ″ (k) is generated as a value obtained by encoding the deviation signal δ ″ (k) by the quantizer 30e (sign function). The amplified DM signal u (k) is generated by the amplifier 30f as a value obtained by amplifying the DM signal u ″ (k) with a predetermined gain F d , and then this amplified DM signal u ( The control input φop (k) is generated as a value obtained by adding k) to a predetermined reference value FLAFBASE.

以上のDMコントローラ30の制御アルゴリズムは、以下の式(52)〜(57)で表される。
r(k)=−1・Gd・PREVO2(k) ……(52)
σdu(k)=σdu(k−1)+u''(k−1) ……(53)
δ''(k)=r(k)−σdu(k) ……(54)
u''(k)=sgn(δ''(k)) ……(55)
u(k)=Fd・u''(k) ……(56)
φop(k)=FLAFBASE+u(k) ……(57)
ここで、Gd,Fdはゲインを表す。また、符号関数sgn(δ''(k))の値は、δ''(k)≧0のときにはsgn(δ''(k))=1となり、δ''(k)<0のときにはsgn(δ''(k))=−1となる(なお、δ''(k)=0のときに、sgn(δ''(k))=0と設定してもよい)。
The control algorithm of the DM controller 30 described above is expressed by the following equations (52) to (57).
r (k) = − 1 · G d · PREVO2 (k) (52)
σ d u (k) = σ d u (k−1) + u ″ (k−1) (53)
δ ″ (k) = r (k) −σ d u (k) (54)
u ″ (k) = sgn (δ ″ (k)) (55)
u (k) = F d · u ″ (k) (56)
φop (k) = FLAFBASE + u (k) (57)
Here, G d and F d represent gains. The value of the sign function sgn (δ ″ (k)) is sgn (δ ″ (k)) = 1 when δ ″ (k) ≧ 0, and when δ ″ (k) <0. sgn (δ ″ (k)) = − 1 (Note that when δ ″ (k) = 0, sgn (δ ″ (k)) = 0 may be set).

以上のDMコントローラ30の制御アルゴリズムすなわちΔ変調アルゴリズムの特性は、ΔΣ変調アルゴリズムおよびΣΔ変調アルゴリズムと同様に、DM信号u(k)を制御対象に入力した際、参照信号r(k)が制御対象の出力に再現されるような値として、DM信号u(k)を生成(算出)できるという点にある。すなわち、DMコントローラ30は、前述したDSMコントローラ24およびSDMコントローラ29と同様の制御入力φop(k)を生成できるという特性を備えている。したがって、このDMコントローラ30を用いる本実施形態の制御装置1によれば、第1実施形態の制御装置1と同様の効果を得ることができる。なお、DMコントローラ30の具体的なプログラムは図示しないが、DSMコントローラ24とほぼ同様に構成される。   The characteristics of the control algorithm, that is, the Δ modulation algorithm of the DM controller 30 described above are similar to the ΔΣ modulation algorithm and the ΣΔ modulation algorithm when the DM signal u (k) is input to the control target, and the reference signal r (k) is the control target. The DM signal u (k) can be generated (calculated) as a value that is reproduced in the output. That is, the DM controller 30 has a characteristic that it can generate the control input φop (k) similar to the DSM controller 24 and the SDM controller 29 described above. Therefore, according to the control apparatus 1 of this embodiment using this DM controller 30, the same effect as the control apparatus 1 of 1st Embodiment can be acquired. A specific program of the DM controller 30 is not shown, but is configured in substantially the same manner as the DSM controller 24.

次に、図44および図45を参照しながら、第7実施形態の制御装置について説明する。図44に示すように、この第7実施形態の制御装置1は、第1実施形態の制御装置1と比べて、LAFセンサ14がエンジン3に設けられていないとともに、O2センサ15が第2触媒装置8bよりも下流側に設けられている点のみが異なっている。   Next, a control device according to a seventh embodiment will be described with reference to FIGS. 44 and 45. As shown in FIG. 44, the control device 1 of the seventh embodiment is not provided with the LAF sensor 14 in the engine 3 and the O2 sensor 15 is the second catalyst as compared with the control device 1 of the first embodiment. Only the point provided on the downstream side of the device 8b is different.

また、LAFセンサ14を備えていないため、この制御装置1では、図45に示すように、オンボード同定器23により、O2センサ15の出力Voutおよび制御入力φop(目標空燃比KCMD)に基づいて、モデルパラメータa1,a2,b1が算出される。すなわち、このオンボード同定器23では、前述した図5の式(8)〜(15)に示す同定アルゴリズムにより、モデルパラメータの同定値a1',a2',b1'が算出されるとともに、これらに前述したリミット処理を施すことにより、モデルパラメータa1,a2,b1が算出される。   In addition, since the LAF sensor 14 is not provided, in the control device 1, as shown in FIG. 45, the on-board identifier 23 uses the output Vout of the O2 sensor 15 and the control input φop (target air-fuel ratio KCMD). Model parameters a1, a2 and b1 are calculated. That is, the on-board identifier 23 calculates model parameter identification values a1 ′, a2 ′, b1 ′ by the above-described identification algorithm shown in the equations (8) to (15) in FIG. By performing the limit processing described above, model parameters a1, a2, and b1 are calculated.

さらに、状態予測器22により、モデルパラメータa1,a2,b1、O2センサ15の出力Voutおよび制御入力φopに基づいて、出力偏差VO2の予測値PREVO2が算出される。すなわち、この状態予測器22では、図4の式(6)に示す予測アルゴリズムにより、出力偏差VO2の予測値PREVO2が算出される。なお、これらの状態予測器22およびオンボード同定器23の演算処理の具体的なプログラムは、図示しないが、第1実施形態のものとほぼ同様に構成され、それら以外のプログラムも、第1実施形態のものと同様に構成される。   Further, the state predictor 22 calculates a predicted value PREVO2 of the output deviation VO2 based on the model parameters a1, a2, b1, the output Vout of the O2 sensor 15 and the control input φop. That is, in this state predictor 22, the predicted value PREVO2 of the output deviation VO2 is calculated by the prediction algorithm shown in the equation (6) in FIG. Although specific programs for the arithmetic processing of the state predictor 22 and the on-board identifier 23 are not shown, they are configured in substantially the same manner as in the first embodiment, and other programs are also implemented in the first embodiment. The configuration is the same as that of the form.

以上のような本実施形態の制御装置1によれば、第1実施形態の制御装置1と同様の効果を得ることができる。特に、前述したように、図34のステップ192〜194において、参照信号値用のゲインKRDSMを、排気ガスをリーン側に制御する場合と、リッチ側に制御する場合とで互いに異なる値に設定し、目標空燃比KCMDの目標値Vopへの収束速度を変更することにより、本実施形態のようなO2センサ15のみで空燃比を制御する場合においても、混合気の空燃比をリッチ側およびリーン側に変更する際、良好な触媒後排気ガス特性を確実に得ることができる。これに加えて、LAFセンサ14を用いることなく、良好な触媒後排気ガス特性を確保できるので、その分、製造コストを削減することができる。   According to the control device 1 of the present embodiment as described above, the same effects as those of the control device 1 of the first embodiment can be obtained. In particular, as described above, in steps 192 to 194 in FIG. 34, the reference signal value gain KRDSM is set to a different value between when the exhaust gas is controlled to the lean side and when it is controlled to the rich side. Even when the air-fuel ratio is controlled only by the O2 sensor 15 as in the present embodiment by changing the convergence speed of the target air-fuel ratio KCMD to the target value Vop, the air-fuel ratio of the air-fuel mixture is set to the rich side and the lean side. When changing to, good post-catalyst exhaust gas characteristics can be reliably obtained. In addition to this, good post-catalyst exhaust gas characteristics can be ensured without using the LAF sensor 14, and thus the manufacturing cost can be reduced accordingly.

次に、図46を参照しながら、第8実施形態の制御装置について説明する。同図に示すように、この第8実施形態の制御装置1は、上記第7実施形態の制御装置1において、ADSMコントローラ20、PRISMコントローラ21およびオンボード同定器23を、前記第4実施形態のスケジュール型DSMコントローラ20A、スケジュール型状態予測スライディングモードコントローラ21Aおよびパラメータスケジューラ28に置き換えたものであり、これらのコントローラ20A,21Aおよびパラメータスケジューラ28は、第4実施形態のものと同様に構成されている。この制御装置1によれば、上記第7実施形態の制御装置1と同様の効果を得ることができる。これに加えて、パラメータスケジューラ28を用いることにより、オンボード同定器23を用いる場合と比べて、モデルパラメータa1,a2,b1を、より迅速に算出することができる。これにより、制御の応答性を向上させることができ、良好な触媒後排気ガス特性をより迅速に確保することができる。   Next, a control device according to an eighth embodiment will be described with reference to FIG. As shown in the figure, the control device 1 of the eighth embodiment is similar to the control device 1 of the seventh embodiment in that the ADSM controller 20, PRISM controller 21 and onboard identifier 23 are the same as those in the fourth embodiment. The schedule type DSM controller 20A, the schedule type state prediction sliding mode controller 21A and the parameter scheduler 28 are replaced, and these controllers 20A and 21A and the parameter scheduler 28 are configured in the same manner as in the fourth embodiment. . According to the control device 1, the same effect as that of the control device 1 of the seventh embodiment can be obtained. In addition, by using the parameter scheduler 28, the model parameters a1, a2, and b1 can be calculated more quickly than when the on-board identifier 23 is used. Thereby, the control responsiveness can be improved, and good post-catalyst exhaust gas characteristics can be secured more quickly.

なお、以上の各実施形態は、本発明の制御装置を内燃機関3の空燃比を制御するものとして構成した例であるが、本発明はこれに限らず、他の任意の制御対象を制御する制御装置に広く適用可能であることは言うまでもない。また、ADSMコントローラ20およびPRISMコントローラ21を、実施形態のプログラムに代えて、電気回路により構成してもよい。   In addition, although each above embodiment is an example which comprised the control apparatus of this invention as what controls the air fuel ratio of the internal combustion engine 3, this invention is not limited to this, Other arbitrary control objects are controlled. Needless to say, the present invention is widely applicable to control devices. Further, the ADSM controller 20 and the PRISM controller 21 may be configured by an electric circuit instead of the program of the embodiment.

本発明の第1実施形態に係る制御装置およびこれを適用した内燃機関の概略構成を示す図である。1 is a diagram illustrating a schematic configuration of a control device according to a first embodiment of the present invention and an internal combustion engine to which the control device is applied. FIG. 劣化状態および未劣化状態の第1触媒装置を用いた場合において、LAFセンサの出力KACTに対する、両第1触媒装置のHCおよびNOxの浄化率と、O2センサ15の出力Voutとをそれぞれ測定した結果の一例を示す図である。Results of measuring the purification rate of HC and NOx of both first catalyst devices and the output Vout of the O2 sensor 15 with respect to the output KACT of the LAF sensor when the first catalyst device in the deteriorated state and the undegraded state is used It is a figure which shows an example. 第1実施形態の制御装置のADSMコントローラおよびPRISMコントローラの構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the ADSM controller and PRISM controller of the control apparatus of 1st Embodiment. 状態予測器の予測アルゴリズムの数式の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the numerical formula of the prediction algorithm of a state predictor. オンボード同定器の同定アルゴリズムの数式の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the numerical formula of the identification algorithm of an on-board identifier. オンボード同定器の同定アルゴリズムの数式の他の一例を示す図である。It is a figure which shows another example of the numerical formula of the identification algorithm of an on-board identifier. ΔΣ変調を実行するコントローラおよびこれを備えた制御系の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the controller which performs delta-sigma modulation, and a control system provided with the same. 図7の制御系の制御結果の一例を示すタイミングチャートである。It is a timing chart which shows an example of the control result of the control system of FIG. 第1実施形態のADSMコントローラによる適応予測型ΔΣ変調制御の原理を説明するためのタイミングチャートである。3 is a timing chart for explaining the principle of adaptive prediction type ΔΣ modulation control by the ADSM controller of the first embodiment. ADSMコントローラのうちのDSMコントローラの構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the DSM controller among ADSM controllers. スライディングモード制御アルゴリズムの数式を示す図である。It is a figure which shows the numerical formula of a sliding mode control algorithm. PRISMコントローラのスライディングモード制御アルゴリズムの数式を示す図である。It is a figure which shows the numerical formula of the sliding mode control algorithm of a PRISM controller. 内燃機関の燃料噴射制御処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the fuel-injection control process of an internal combustion engine. 適応空燃比制御処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows an adaptive air fuel ratio control process. 図14の続きを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the continuation of FIG. 図14のステップ21における発進判定処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the start determination process in step 21 of FIG. 図14のステップ23におけるPRISM/ADSM処理の実行判定処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the execution determination process of PRISM / ADSM process in step 23 of FIG. 図14のステップ24における同定器演算の実行判定処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the execution determination process of an identifier operation in step 24 of FIG. 図14のステップ25における各種パラメータの算出処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the calculation process of the various parameters in step 25 of FIG. むだ時間CAT_DELAY,KACT_Dの算出に用いるテーブルの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the table used for calculation of dead time CAT_DELAY, KACT_D. 重みパラメータλ1の算出に用いるテーブルの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the table used for calculation of weight parameter (lambda) 1. モデルパラメータa1,a2,b1の値を制限するリミット値X_IDA2L,X_IDB1L,X_IDB1Hの算出に用いるテーブルの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the table used for calculation of limit value X_IDA2L, X_IDB1L, and X_IDB1H which restrict | limit the value of model parameter a1, a2, b1. フィルタ次数nの算出に用いるテーブルの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the table used for calculation of filter order n. 図14のステップ31における同定器の演算処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the calculation process of the identifier in step 31 of FIG. 図24のステップ94におけるθ(k)の安定化処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the stabilization process of (k) in step 94 of FIG. 図25のステップ101におけるa1'&a2'のリミット処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the limit process of a1 '& a2' in step 101 of FIG. 図26の処理によりa1'&a2'の組み合わせが規制される規制範囲を示す図である。It is a figure which shows the control range in which the combination of a1 '& a2' is controlled by the process of FIG. 図25のステップ102におけるb1'のリミット処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the limit process of b1 'in step 102 of FIG. 図15のステップ33の状態予測器の演算処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the calculation process of the state predictor of step 33 of FIG. 図15のステップ34の制御量Uslの算出処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the calculation process of the control amount Usl of step 34 of FIG. 図30のステップ151の予測切換関数σPREの積算値算出処理を示すフローチャートである。FIG. 31 is a flowchart showing an integrated value calculation process of a prediction switching function σPRE in step 151 of FIG. 図15のステップ36のスライディングモード制御量DKCMDSLDの算出処理を示すフローチャートである。16 is a flowchart showing a calculation process of a sliding mode control amount DKCMDSLD in step 36 of FIG. 図32の続きを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the continuation of FIG. 図15のステップ37のΔΣ変調制御量DKCMDDSMの算出処理を示すフローチャートである。16 is a flowchart showing a calculation process of a ΔΣ modulation control amount DKCMDDSM in step 37 of FIG. 15. KDSMの算出に用いるテーブルの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the table used for calculation of KDSM. 図15のステップ38の適応目標空燃比KCMDSLDの算出処理を示すフローチャートである。16 is a flowchart showing a calculation process of an adaptive target air-fuel ratio KCMDDSLD in step 38 of FIG. 図15のステップ39の適応補正項FLAFADPの算出処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the calculation process of the adaptive correction term FLAFADP of step 39 of FIG. 第2実施形態の制御装置の概略構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows schematic structure of the control apparatus of 2nd Embodiment. 第3実施形態の制御装置の概略構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows schematic structure of the control apparatus of 3rd Embodiment. 第4実施形態の制御装置の概略構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows schematic structure of the control apparatus of 4th Embodiment. 第4実施形態の制御装置のパラメータスケジューラにおいて、モデルパラメータの算出に用いるテーブルの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the table used for calculation of a model parameter in the parameter scheduler of the control apparatus of 4th Embodiment. 第5実施形態の制御装置のSDMコントローラの概略構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows schematic structure of the SDM controller of the control apparatus of 5th Embodiment. 第6実施形態の制御装置のDMコントローラの概略構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows schematic structure of DM controller of the control apparatus of 6th Embodiment. 第7実施形態に係る制御装置およびこれを適用した内燃機関の概略構成を示す図である。It is a figure which shows schematic structure of the control apparatus which concerns on 7th Embodiment, and the internal combustion engine to which this is applied. 第7実施形態の制御装置の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the control apparatus of 7th Embodiment. 第8実施形態の制御装置の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the control apparatus of 8th Embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

1 制御装置
2 ECU(予測値算出手段、制御入力算出手段、ゲインパラメータ検
出手段、ゲイン設定手段、空燃比算出手段、運転状態検出手段、中
間値算出手段、目標空燃比算出手段、乗算手段、補正係数設定手

3 内燃機関
7 排気管(排気通路)
8a 第1触媒装置(触媒)
8b 第2触媒装置(触媒)
11 吸気管内絶対圧センサ(ゲインパラメータ検出手段、運転状態検出
段)
13 クランク角センサ(ゲインパラメータ検出手段、運転状態検出手

14 LAFセンサ(上流側空燃比センサ)
15 酸素濃度センサ(空燃比センサ、下流側空燃比センサ)
20 ADSMコントローラ(制御入力算出手段)
22 状態予測器(予測値算出手段)
d 参照信号用のゲイン(補正係数)
KRDSM 参照信号値用のゲイン(補正係数)
NE エンジン回転数(運転状態を表すパラメータ)
PBA 吸気管内絶対圧(運転状態を表すパラメータ)
AB_SV 排気ガスボリューム(制御対象の動特性を表すパラメータ、ゲイン パラメータ)
KACT LAFセンサの出力(制御対象に入力された制御入力を反映する
値)
DKACT LAF出力偏差(制御対象に入力された制御入力を反映する値と基 準値との偏差、制御対象に入力された制御入力を反映する値を表す
値)
KCMD 目標空燃比(制御入力)
DKCMD 空燃比偏差(制御入力を表す値、制御入力と基準値との偏差)
FLAFBASE 基準値
KCMDSLD 適応目標空燃比(制御入力、目標空燃比)
DSMSGNS DSM信号値(中間値、目標空燃比の中間値)
KDSM ゲイン
DKCMDDSM ΔΣ変調制御量(第2の中間値)
Vout 酸素濃度センサの出力(制御対象の出力)
Vop 目標値
VO2 出力偏
PREVO2 出力偏差の予測値
dt 予測時
1 Control device
2 ECU (predicted value calculation means, control input calculation means, gain parameter detection
Exit means, gain setting means, air-fuel ratio calculating means, operating state detecting means, medium
During value calculating means, target air-fuel ratio calculating means, multiplication means, the correction factor setting hand stage
)
3 Internal combustion engine
7 Exhaust pipe (exhaust passage)
8a First catalyst device (catalyst)
8b Second catalyst device (catalyst)
11 Intake pipe absolute pressure sensor (gain parameter detection means, operating state detection
Hand stage)
13 crank angle sensor (gain parameter detecting means, operating condition-detecting hand stage
)
14 LAF sensor (upstream air-fuel ratio sensor)
15 Oxygen concentration sensor (air-fuel ratio sensor, downstream air-fuel ratio sensor)
20 ADSM controller (control input calculation means)
22 State predictor (predicted value calculation means)
Gain for G d reference signal (correction coefficient)
Gain for KRDSM reference signal value (Correction factor)
NE Engine speed (parameter that represents the operating state)
PBA Absolute pressure in the intake pipe (parameter indicating operating condition)
AB_SV Exhaust gas volume (parameters representing the dynamic characteristics of the controlled object, gain parameters)
Output of KACT LAF sensor (reflects the control input input to the control target
value)
DKACT LAF output deviation (represents the deviation between the value reflecting the control input input to the control target and the reference value, the value reflecting the control input input to the control target)
value)
KCMD target air-fuel ratio (control input)
DKCMD air-fuel ratio difference (deviation between the value representing the control input, the control input and the reference value)
FLAFBASE standard value KCMDLSLD Adaptive target air-fuel ratio (control input, target air-fuel ratio)
DSMSGNS DSM signal value (intermediate value, intermediate value of target air-fuel ratio)
KDSM gain DKCMDDSM ΔΣ modulation control amount (second intermediate value)
Vout Oxygen concentration sensor output (control target output)
Vop target value
VO2 output deviation PREVO2 predicted value of the output deviation
During the time dt prediction

Claims (14)

予測アルゴリズムに基づき、制御対象の出力と所定の目標値との偏差である出力偏差の予測値を算出する予測値算出手段と、
当該算出された出力偏差の予測値に補正係数を乗算する乗算手段と、
当該補正係数を、前記出力偏差の予測値が所定値以上のときには、当該所定値未満のときよりも小さい値に設定する補正係数設定手段と、
Δ変調アルゴリズム、ΔΣ変調アルゴリズムおよびΣΔ変調アルゴリズムのうちのいずれか1つの変調アルゴリズムに基づき、前記補正係数が乗算された前記出力偏差の予測値に応じて、前記制御対象の出力を所定の目標値に収束するように制御するための、前記制御対象への制御入力を算出する制御入力算出手段と、
を備えることを特徴とする制御装置。
Based on a prediction algorithm, predicted value calculation means for calculating a predicted value of an output deviation that is a deviation between the output of the controlled object and a predetermined target value ;
Multiplying means for multiplying the calculated predicted value of the output deviation by a correction coefficient;
Correction coefficient setting means for setting the correction coefficient to a smaller value than when the predicted value of the output deviation is greater than or equal to a predetermined value; and
Based on a predicted value of the output deviation multiplied by the correction coefficient based on any one of a Δ modulation algorithm, a ΔΣ modulation algorithm, and a ΣΔ modulation algorithm, the output of the control target is set to a predetermined target value. Control input calculating means for calculating a control input to the control object for controlling to converge to
A control device comprising:
前記予測値算出手段は、前記予測アルゴリズムに基づき、前記算出された制御入力と前記制御対象に入力された制御入力を反映する値との少なくとも一方、および前記制御対象の出力に応じて、前記出力偏差の予測値を算出することを特徴とする請求項1に記載の制御装置。 The predicted value calculating means, based on said prediction algorithm, at least one of the value reflecting the the control input inputted to said controlled object and the calculated control input, and in accordance with the output of said controlled object, said output The control device according to claim 1, wherein a predicted value of the deviation is calculated. 前記予測アルゴリズムは、前記制御入力と前記制御対象に入力された制御入力を反映する値との一方を表す値と、前記出力偏差とを変数とする制御対象モデルに基づくアルゴリズムであることを特徴とする請求項1または2に記載の制御装置。 The prediction algorithm is an algorithm based on a controlled object model having a value representing one of the control input and a value reflecting the control input input to the controlled object, and the output deviation as a variable. The control device according to claim 1 or 2. 前記制御入力と前記制御対象に入力された制御入力を反映する値との一方を表す値は、前記制御入力と所定の基準値との偏差、および前記制御対象に入力された制御入力を反映する値と前記所定の基準値との偏差の一方であることを特徴とする請求項3に記載の制御装置。A value representing one of the control input and a value reflecting the control input input to the control target reflects a deviation between the control input and a predetermined reference value, and the control input input to the control target. The control device according to claim 3, wherein the control device is one of deviations between a value and the predetermined reference value. 前記制御入力算出手段は、前記1つの変調アルゴリズムに基づき、前記補正係数が乗算された前記出力偏差の予測値に応じて中間値を算出するとともに、当該算出された中間値に所定のゲインを乗算した値に基づき、前記制御入力を算出することを特徴とする請求項1ないし4のいずれかに記載の制御装置。The control input calculating means calculates an intermediate value according to the predicted value of the output deviation multiplied by the correction coefficient based on the one modulation algorithm, and multiplies the calculated intermediate value by a predetermined gain. 5. The control device according to claim 1, wherein the control input is calculated based on the obtained value. 前記制御対象のゲイン特性を表すゲインパラメータを検出するゲインパラメータ検出手段と、Gain parameter detection means for detecting a gain parameter representing the gain characteristic of the control object;
当該検出されたゲインパラメータに応じて、前記所定のゲインの値を設定するゲイン設定手段と、A gain setting means for setting a value of the predetermined gain according to the detected gain parameter;
をさらに備えることを特徴とする請求項5に記載の制御装置。The control device according to claim 5, further comprising:
前記制御入力算出手段は、前記1つの変調アルゴリズムに基づき、前記補正係数が乗算された前記出力偏差の予測値に応じて第2の中間値を算出するとともに、当該算出された第2の中間値に所定値を加算することにより、前記制御入力を算出することを特徴とする請求項1ないし6のいずれかに記載の制御装置。The control input calculation means calculates a second intermediate value according to the predicted value of the output deviation multiplied by the correction coefficient based on the one modulation algorithm, and the calculated second intermediate value The control device according to claim 1, wherein the control input is calculated by adding a predetermined value to. 前記予測値算出手段は、前記制御入力が前記制御対象に入力されてから当該制御対象の出力に反映されるまでの予測時間を、前記制御対象の動特性に応じて算出するとともに、当該算出された予測時間に応じて、前記出力偏差の予測値を算出することを特徴とする請求項1ないし7のいずれかに記載の制御装置。The predicted value calculation means calculates a predicted time from when the control input is input to the controlled object until it is reflected in the output of the controlled object according to the dynamic characteristics of the controlled object, and the calculated value. 8. The control device according to claim 1, wherein a predicted value of the output deviation is calculated according to the predicted time. 前記制御対象の出力は、内燃機関の排気通路の触媒よりも下流側に配置され、当該触媒を通過した後の排気ガスの空燃比を検出する下流側空燃比センサの出力であり、The output of the control object is an output of a downstream air-fuel ratio sensor that is disposed downstream of the catalyst in the exhaust passage of the internal combustion engine and detects the air-fuel ratio of the exhaust gas after passing through the catalyst,
前記制御対象への制御入力は、前記内燃機関に供給される混合気の目標空燃比であり、The control input to the control object is a target air-fuel ratio of the air-fuel mixture supplied to the internal combustion engine,
前記制御対象に入力された制御入力を反映する値は、前記排気通路の前記触媒よりも上流側に配置され、当該触媒を通過する前の排気ガスの空燃比を検出する上流側空燃比センサの出力であり、A value that reflects the control input that is input to the control target is disposed upstream of the catalyst in the exhaust passage and is detected by an upstream air-fuel ratio sensor that detects the air-fuel ratio of the exhaust gas before passing through the catalyst. Output,
前記予測値算出手段は、前記予測アルゴリズムに基づき、前記内燃機関に供給された混合気の目標空燃比および前記上流側空燃比センサの出力の少なくとも一方と、前記下流側空燃比センサの出力とに応じて、前記出力偏差の予測値を算出し、Based on the prediction algorithm, the predicted value calculation means determines at least one of the target air-fuel ratio of the air-fuel mixture supplied to the internal combustion engine and the output of the upstream air-fuel ratio sensor, and the output of the downstream air-fuel ratio sensor. Accordingly, a predicted value of the output deviation is calculated,
前記制御入力算出手段は、前記1つの変調アルゴリズムに基づき、前記補正係数が乗算された前記出力偏差の予測値に応じて、前記下流側空燃比センサの出力を前記所定の目標値に収束させるための、前記内燃機関に供給すべき混合気の目標空燃比を算出する空燃比算出手段で構成されていることを特徴とする請求項2に記載の制御装置。The control input calculating means is configured to converge the output of the downstream air-fuel ratio sensor to the predetermined target value according to the predicted value of the output deviation multiplied by the correction coefficient based on the one modulation algorithm. The control apparatus according to claim 2, comprising an air-fuel ratio calculating means for calculating a target air-fuel ratio of an air-fuel mixture to be supplied to the internal combustion engine.
前記内燃機関の運転状態を検出する運転状態検出手段をさらに備え、An operation state detecting means for detecting an operation state of the internal combustion engine;
前記予測値算出手段は、当該検出された内燃機関の運転状態に応じて、前記目標空燃比の混合気が前記内燃機関に供給されてから前記下流側空燃比センサの出力に反映されるまでの予測時間を算出するとともに、当該算出された予測時間にさらに応じて、前記出力偏差の予測値を算出することを特徴とする請求項9に記載の制御装置。According to the detected operating state of the internal combustion engine, the predicted value calculation means is a period from when the air-fuel mixture of the target air-fuel ratio is supplied to the internal combustion engine until it is reflected in the output of the downstream air-fuel ratio sensor. The control device according to claim 9, wherein a prediction time is calculated, and a predicted value of the output deviation is further calculated in accordance with the calculated prediction time.
前記内燃機関の運転状態を検出する運転状態検出手段をさらに備え、An operation state detecting means for detecting an operation state of the internal combustion engine;
前記空燃比算出手段は、The air-fuel ratio calculating means includes
前記1つの変調アルゴリズムに基づき、前記補正係数が乗算された前記出力偏差の予測値に応じて、前記内燃機関に供給すべき混合気の目標空燃比の中間値を算出する中間値算出手段と、An intermediate value calculating means for calculating an intermediate value of a target air-fuel ratio of an air-fuel mixture to be supplied to the internal combustion engine according to a predicted value of the output deviation multiplied by the correction coefficient based on the one modulation algorithm;
前記検出された内燃機関の運転状態に応じて、ゲインを設定するゲイン設定手段と、Gain setting means for setting a gain according to the detected operating state of the internal combustion engine;
前記算出された中間値に当該設定されたゲインを乗算した値に基づいて、前記内燃機関に供給すべき混合気の目標空燃比を算出する目標空燃比算出手段と、Target air-fuel ratio calculating means for calculating a target air-fuel ratio of an air-fuel mixture to be supplied to the internal combustion engine based on a value obtained by multiplying the calculated intermediate value by the set gain;
を備えることを特徴とする請求項9に記載の制御装置。The control device according to claim 9, further comprising:
前記制御対象の出力は、内燃機関の排気通路の触媒よりも下流側に配置され、当該触媒を通過した後の排気ガスの空燃比を検出する空燃比センサの出力であり、The output of the control target is an output of an air-fuel ratio sensor that is disposed downstream of the catalyst in the exhaust passage of the internal combustion engine and detects the air-fuel ratio of the exhaust gas after passing through the catalyst.
前記制御対象への制御入力は、前記内燃機関に供給される混合気の目標空燃比であり、The control input to the control object is a target air-fuel ratio of the air-fuel mixture supplied to the internal combustion engine,
前記予測値算出手段は、前記予測アルゴリズムに基づき、前記内燃機関に供給された混合気の目標空燃比および前記空燃比センサの出力に応じて、前記出力偏差の予測値を算出し、The predicted value calculation means calculates a predicted value of the output deviation according to a target air-fuel ratio of an air-fuel mixture supplied to the internal combustion engine and an output of the air-fuel ratio sensor based on the prediction algorithm,
前記制御入力算出手段は、前記1つの変調アルゴリズムに基づき、前記補正係数が乗算された前記出力偏差の予測値に応じて、前記空燃比センサの出力を前記所定の目標値に収束させるための、前記内燃機関に供給すべき混合気の目標空燃比を算出する空燃比算出手段で構成されていることを特徴とする請求項2に記載の制御装置。The control input calculating unit is configured to converge the output of the air-fuel ratio sensor to the predetermined target value based on the predicted value of the output deviation multiplied by the correction coefficient based on the one modulation algorithm. 3. The control apparatus according to claim 2, further comprising air-fuel ratio calculating means for calculating a target air-fuel ratio of an air-fuel mixture to be supplied to the internal combustion engine.
前記内燃機関の運転状態を検出する運転状態検出手段をさらに備え、An operation state detecting means for detecting an operation state of the internal combustion engine;
前記予測値算出手段は、当該検出された内燃機関の運転状態に応じて、前記目標空燃比の混合気が前記内燃機関に供給されてから前記空燃比センサの出力に反映されるまでの予測時間を算出するとともに、当該算出された予測時間にさらに応じて、前記出力偏差の予測値を算出することを特徴とする請求項12に記載の制御装置。According to the detected operating state of the internal combustion engine, the predicted value calculation means is a predicted time from when the air-fuel mixture of the target air-fuel ratio is supplied to the internal combustion engine until it is reflected in the output of the air-fuel ratio sensor The control device according to claim 12, wherein a predicted value of the output deviation is calculated further according to the calculated predicted time.
前記内燃機関の運転状態を検出する運転状態検出手段をさらに備え、An operation state detecting means for detecting an operation state of the internal combustion engine;
前記空燃比算出手段は、The air-fuel ratio calculating means includes
前記1つの変調アルゴリズムに基づき、前記補正係数が乗算された前記出力偏差の予測値に応じて、前記内燃機関に供給すべき混合気の目標空燃比の中間値を算出する中間値算出手段と、An intermediate value calculating means for calculating an intermediate value of a target air-fuel ratio of an air-fuel mixture to be supplied to the internal combustion engine according to a predicted value of the output deviation multiplied by the correction coefficient based on the one modulation algorithm;
前記検出された内燃機関の運転状態に応じて、ゲインを設定するゲイン設定手段と、Gain setting means for setting a gain according to the detected operating state of the internal combustion engine;
前記算出された中間値に当該設定されたゲインを乗算した値に基づいて、前記内燃機関に供給すべき混合気の目標空燃比を算出する目標空燃比算出手段と、Target air-fuel ratio calculating means for calculating a target air-fuel ratio of an air-fuel mixture to be supplied to the internal combustion engine based on a value obtained by multiplying the calculated intermediate value by the set gain;
を備えることを特徴とする請求項12に記載の制御装置。The control device according to claim 12, comprising:
JP2006077638A 2006-03-20 2006-03-20 Control device Expired - Fee Related JP4240325B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2006077638A JP4240325B2 (en) 2006-03-20 2006-03-20 Control device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2006077638A JP4240325B2 (en) 2006-03-20 2006-03-20 Control device

Related Parent Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2001400988A Division JP3904923B2 (en) 2001-07-25 2001-12-28 Control device

Publications (3)

Publication Number Publication Date
JP2006226292A JP2006226292A (en) 2006-08-31
JP2006226292A5 JP2006226292A5 (en) 2008-04-03
JP4240325B2 true JP4240325B2 (en) 2009-03-18

Family

ID=36987848

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2006077638A Expired - Fee Related JP4240325B2 (en) 2006-03-20 2006-03-20 Control device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP4240325B2 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2299338B1 (en) * 2008-07-07 2013-05-29 Honda Motor Co., Ltd. Controller

Also Published As

Publication number Publication date
JP2006226292A (en) 2006-08-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3904923B2 (en) Control device
JP3973922B2 (en) Control device
JP3922980B2 (en) Control device
JP3926703B2 (en) Control device
JP3998136B2 (en) Air-fuel ratio control device for internal combustion engine
JP3880861B2 (en) Air-fuel ratio control device for internal combustion engine
JP4028334B2 (en) Control device
JP4439508B2 (en) Control device
JP4277958B2 (en) Air-fuel ratio control device for internal combustion engine
JP4277959B2 (en) Control device
JP4240325B2 (en) Control device
EP1279820B1 (en) Control apparatus, control method, and engine control unit
JP4368928B2 (en) Control device for internal combustion engine
JP2004211602A (en) Air-fuel ratio control device for internal combustion engine

Legal Events

Date Code Title Description
A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20080219

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: 20081118

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20081217

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120109

Year of fee payment: 3

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120109

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130109

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130109

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140109

Year of fee payment: 5

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees