JPH08105345A - 内燃機関の燃料噴射制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 応答性において異なる２種のフィードバック
補正係数を切り換えるとき、その間に段差が生じて操作
量が急変することがないように滑らかに切り換えて制御
の安定性を向上させる。 【解決手段】 フィードバック補正係数の要素を一部置
換する、所定期間は低応答のフィードバック補正係数を
用いるなどしてフィードバック制御中において、あるい
はオープンループ制御からフィードバック制御の復帰時
に滑らかに切り換える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は内燃機関の燃料噴
射制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】内燃機関の燃料噴射制御ないし空燃比制
御においては一般にＰＩＤ制御則が用いられ、目標値と
操作量（制御対象入力）との偏差にＰ項（比例項）、Ｉ
項（積分項）およびＤ項（微分項）を乗じてフィードバ
ック補正係数（フィードバックゲイン）を求めている。
また近時は特開平１−１１０８５３号公報記載の技術の
ように現代制御理論などを用いてフィードバック補正係
数を求めることも提案されているが、その場合に応答性
が比較的高いことから、運転状態によっては却って制御
量が発振し、制御の安定性が低下する場合がある。

【０００３】そのため、例えば特開平４−２０９９４０
号公報記載の技術は、現代制御理論を用いて第１のフィ
ードバック補正係数を求めると共に、ＰＩ制御則を用い
てそれより応答性の劣る第２のフィードバック補正係数
を求め、燃焼が安定しない機関運転の減速時には第２の
フィードバック補正係数を用いて制御量を決定すること
を提案している。

【０００４】また同様の理由から、特開平５−５２１４
０号公報記載の技術においても、空燃比センサが半活性
状態にあるときは、応答性の劣る第２のフィードバック
補正係数を用いて制御量を決定することを提案してい
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本出願人も例えば特願
平６−６６５９４号などにおいて、適応制御器を用いて
燃料噴射量を決定する技術を提案している。

【０００６】ところで、内燃機関の燃料噴射制御におい
て、車両走行のクルーズ時など所定の運転状態において
は燃料供給が停止（フューエルカット）され、図１６に
示すように、フューエルカットの間では燃料噴射および
空燃比はオープンループ（Ｏ／Ｌ）制御される。

【０００７】そして、例えば理論空燃比（１４．７：
１）となるべく燃料供給が再開されると、予め実験で求
めた特性に従ってフィードフォワード系で決定された燃
料供給量が供給されて真の空燃比（Ａ／Ｆ）はリーン側
から１４．７に急変するが、供給された燃料が燃焼して
空燃比センサまで到達するのにある程度の時間を要し、
空燃比センサ自体も検出遅れを有することから検出空燃
比は真の空燃比通りにはならず、同図に破線で示すよう
な値となり、比較的大きな差を生じる。

【０００８】このとき、本出願人が先に提案した適応制
御則などの高応答の制御則を用いてフィードバック補正
係数（図にKSTRと示す）を決定すると、適応制御器は、
目標値と検出値の偏差を一挙に解消すべくフィードバッ
ク補正係数KSTRを決定する。しかし、この場合の差はセ
ンサの検出遅れなどに起因するものであり、検出値は真
の空燃比を示すものではない。それにもかかわらず、適
応制御器はこの比較的大きな差を一挙に吸収しようとす
ることから、図１６に示す如く、KSTRが大きく発振し、
制御量も発振して制御の安定性が低下する。

【０００９】このような不都合が生じるのは、フューエ
ルカットからの復帰時だけに止まるものではない。全開
増量制御からフィードバック制御に復帰するとき、ない
しリーンバーン制御から理論空燃比制御に復帰するとき
も同様である。更には、目標空燃比を意図的に振幅させ
るパータベーション制御から一定した目標空燃比への制
御に切り換えるときも同じである。換言すれば、目標空
燃比が大きく変動するときに共通して生じる問題であ
る。しかしながら、前記した従来技術においては、この
ような場合に何等対策するものではなかった。

【００１０】従って、適応制御則およびＰＩＤ制御則な
どの複数種の制御則を用いて、高応答のフィードバック
補正係数および低応答のフィードバック補正係数（図に
KLAFと示す) を決定し、運転状態に応じていずれかを選
択することが望ましい。しかしながら、異なる制御則に
基づいて決定されたフィードバック補正係数を切り換え
るときは、それぞれの特性が異なることから、補正係数
に段差が生じて操作量が急変し、制御量が不安定となっ
て制御の安定性が低下する恐れがある。

【００１１】従って、この発明の第１の目的は、複数種
の制御則を用いて応答性において異なる複数種のフィー
ドバック補正係数を決定し、機関の運転状態に応じて適
宜切り換える（選択する）と共に、その切り換えを滑ら
かに行い、複数種のフィードバック補正係数の間に段差
が生じることで操作量が急変して制御量が不安定となる
のを防止し、よって制御の安定性を向上させるようにし
た内燃機関の燃料噴射制御装置を提供することにある。

【００１２】更に、上記したフィードバック補正係数の
間の段差は、低応答のフィードバック補正係数から高応
答のフィードバック補正係数に切り換えるようなとき
に、甚だしくなる。

【００１３】従って、この発明の第２の目的は、複数種
の制御則を用いて応答性において異なる複数種のフィー
ドバック補正係数を決定し、機関の運転状態に応じて適
宜切り換える（選択する）と共に、低応答のフィードバ
ック補正係数から高応答のフィードバック補正係数に切
り換えるようなときも、複数種のフィードバック補正係
数の間に段差が生じることで操作量が急変して制御量が
不安定となるのを防止し、よって制御の安定性を向上さ
せるようにした内燃機関の燃料噴射制御装置を提供する
ことにある。

【００１４】更には、この発明の第３の目的は、フュー
エルカット、全開増量、もしくはＥＧＲ実行時などにオ
ープンループ制御されてからフィードバック制御に復帰
するときも、複数種の制御則を用いて応答性において異
なる複数種のフィードバック補正係数を決定し、運転状
態に応じて滑らかに切り換えることで操作量を適正に決
定して制御量の発振を防止し、制御の安定性と収束性と
を最適にバランスさせるようにした内燃機関の燃料噴射
制御装置を提供することにある。

【００１５】更には、先に本出願人が提案した適応制御
器を用いて操作量を演算すると、燃料噴射および空燃比
を精度良く制御することができると共に、目標値と検出
値との間に差があるときもその差を一挙に解消すべくフ
ィードバックゲインを求めることから、収束性に優れた
制御を実現することができるが、運転状態によっては適
応制御器が演算するフィードバック補正係数が不安定に
なることがあり、そのままでは却って制御の安定性が低
下する。

【００１６】従って、この発明の第４の目的は、適応制
御器などを用いてフィードバック補正係数を決定すると
共に、そのフィードバック補正係数が発振するときも効
果的に対策して制御の安定性と収束性とを最適にバラン
スさせつつフィードバック制御を継続することができる
ようにした内燃機関の燃料噴射制御装置を提供すること
にある。

【００１７】

【課題を解決するための手段】上記した目的を達成する
ために、請求項１項に係る内燃機関の燃料噴射制御装置
にあっては、少なくとも内燃機関の排気ガスの空燃比を
検出する空燃比検出手段を含む、内燃機関の運転状態を
検出する手段と、前記空燃比検出手段により検出された
空燃比に基づいて内燃機関に供給する供給燃料量が目標
値に一致するように、漸化式形式の制御器を用いて前記
供給燃料量を補正する第１のフィードバック補正係数を
算出する第１の算出手段と、前記第１のフィードバック
補正係数と同様に前記供給燃料量を補正する補正係数で
あって、前記第１のフィードバック補正係数より応答性
の低い第２のフィードバック補正係数を算出する第２の
算出手段と、検出された運転状態に応じて前記第１の算
出手段と第２の算出手段の出力を切り換える切り換え手
段と、および前記切り換え手段を介して選択された前記
第１または第２のフィードバック補正係数に基づいて前
記供給燃料量を補正する供給燃料量補正手段と、を備え
ると共に、前記切り換え手段は、前記第１の算出手段と
第２の算出手段の出力を切り換えるとき、前記第１のフ
ィードバック補正係数および第２のフィードバック補正
係数の内部要素の少なくとも一部を置換する置換手段、
を備える如く構成した。

【００１８】請求項２項にあっては、前記切り換え手段
は、検出された空燃比が所定の範囲内にあるとき、前記
第１の算出手段と第２の算出手段の出力を切り換える如
く構成した。

【００１９】請求項３項にあっては、前記所定の範囲
は、当量比において１またはその近傍である如く構成し
た。

【００２０】請求項４項にあっては、内燃機関の排気ガ
スの空燃比を検出する空燃比検出手段と、前記空燃比検
出手段が検出する空燃比が目標空燃比に一致するように
漸化式形式の制御器を用いて第１のフィードバック補正
係数を算出する第１の算出手段と、前記空燃比検出手段
が検出する空燃比が前記目標空燃比に一致するように、
前記第１のフィードバック補正係数より応答性の低い第
２のフィードバック補正係数を算出する第２の算出手段
と、前記第１の算出手段と第２の算出手段の出力を切り
換える切り換え手段と、前記切り換え手段を介して選択
された前記第１または第２のフィードバック補正係数に
基づいて前記内燃機関に供給する供給燃料量を補正する
供給燃料量補正手段と、を備えると共に、前記供給燃料
量補正手段は、オープンループ制御からフィードバック
制御へ移行するときは、所定期間、前記第２の算出手段
の出力に基づいて前記供給燃料量を補正する如く構成し
た。

【００２１】請求項５項にあっては、前記オープンルー
プ制御からフィードバック制御へ移行するときが、前記
内燃機関への燃料供給を停止した後に燃料供給を再開す
るときである如く構成した。

【００２２】請求項６項にあっては、前記第１の算出手
段と第２の算出手段は、前記第１のフィードバック補正
係数と第２のフィードバック補正係数を平行して算出す
ると共に、前記切り換え手段は、検出された運転状態に
応じて前記第１の算出手段と第２の算出手段の出力を選
択することで切り換える如く構成した。

【００２３】請求項７項にあっては、前記漸化式形式の
制御器は、適応制御器である如く構成した。

【００２４】請求項８項にあっては、前記第２の算出手
段は、Ｐ項、Ｉ項、Ｄ項のいずれか１つを少なくとも含
むＰＩＤ制御器を用いて前記第２のフィードバック補正
係数を算出する如く構成した。

【００２５】請求項９項にあっては、前記第２の算出手
段は、漸化式形式の適応制御器を用いて前記第２のフィ
ードバック補正係数を算出する如く構成した。

【００２６】請求項１０項にあっては、前記第１、第２
の算出手段は適応制御器を用いて前記第１、第２のフィ
ードバック補正係数を算出するものであり、前記第１の
算出手段は、可変ゲインおよび固定ゲインの少なくとも
いずれか一方を用いて前記第１のフィードバック補正係
数を算出すると共に、前記第２の算出手段は、その他方
を用いて前記第２のフィードバック補正係数を算出する
如く構成した。

【００２７】請求項１１項にあっては、前記供給燃料量
補正手段は、前記第１または第２のフィードバック補正
係数を前記供給燃料量に乗算して前記供給燃料量を補正
する如く構成した。

【００２８】

【作用】請求項１項にあっては、第１の算出手段と第２
の算出手段の出力を切り換えるとき、第１のフィードバ
ック補正係数および第２のフィードバック補正係数の内
部要素の少なくとも一部を置換する如く構成したので、
切り換え後のフィードバック補正係数の値を切り換え前
のフィードバック補正係数の値と実質的に同一にするこ
とができ、フィードバック補正係数間に段差が生じるこ
とがないので、低応答のフィードバック補正係数から高
応答のフィードバック補正係数に切り換えるときも含め
て、操作量が急変して制御量が不安定となることがな
く、よって制御の安定性を向上させることができる。

【００２９】制御性の向上について更に敷衍すると、供
給燃料量が目標値に一致するように漸化式形式の制御則
を用いて第１のフィードバック補正係数を算出する第１
の算出手段を備えることから、制御対象が状態によって
変化する場合でも収束速度を自動的に調整することとな
り、制御量が目標値へ速やかに収束して収束性が向上す
る。

【００３０】また操作量に外乱が加わって制御量が目標
値とずれた場合も、漸化式形式の制御則が制御対象の変
化として動作することにより、制御量が目標値に一致す
るようにフィードバック補正係数が決定されるので、外
乱に対するタフネス性も向上する。尚、フィードバック
補正係数は操作量に乗算されるものであっても加算され
るものであっても良い。

【００３１】請求項２項にあっては、検出された空燃比
が所定の範囲内にあるとき、第１の算出手段と第２の算
出手段の出力を切り換える如く構成したので、所定の範
囲を適宜設定することで、第１の算出手段と第２の算出
手段の出力が実質的に同一であるときに切り換えること
ができ、効果的にフィードバック補正係数の間の差を減
少することができ、その切り換えを一層滑らかに行うこ
とができ、操作量が急変して制御量が不安定となること
がなく、よって制御の安定性を向上させることができ
る。

【００３２】請求項３項にあっては、所定の範囲は、当
量比において１またはその近傍である如く構成したの
で、理論空燃比に向けて制御しているとき、検出値が当
量比において１付近の値にあることは制御偏差が小さ
い、即ち、第１の算出手段と第２の算出手段の出力が１
付近の近い値にあることを一層的確に検知することがで
きる。従って、その時点において切り換えることで、よ
り効果的にフィードバック補正係数の間の差を減少する
ことができ、その切り換えをより一層滑らかに行うこと
ができる。

【００３３】請求項４項にあっては、オープンループ制
御からフィードバック制御へ移行するときは、所定期
間、第２の算出手段の出力に基づいて供給燃料量を補正
する如く構成したので、フューエルカット、全開増量補
正、ＥＧＲの実行などからオープンループ制御された後
にフィードバック制御に復帰したときも、フィードバッ
ク補正係数の切り換えを滑らかに行うことができ、操作
量が急変して制御量が不安定となることがなく、よって
制御の安定性を向上させることができる。

【００３４】請求項５項にあっては、オープンループ制
御からフィードバック制御へ移行するときが内燃機関へ
の燃料供給を停止した後に燃料供給を再開するときであ
る如く構成したので、特にフューエルカット時にオープ
ンループ制御された後にフィードバック制御に復帰した
ときにフィードバック補正係数の切り換えを滑らかに行
うことができ、操作量が急変して制御量が不安定となる
ことがなく、よって制御の安定性を向上させることがで
きる。

【００３５】請求項６項にあっては、第１の算出手段と
第２の算出手段は、第１のフィードバック補正係数と第
２のフィードバック補正係数を平行して算出すると共
に、検出された運転状態に応じて第１の算出手段と第２
の算出手段の出力を選択することで切り換える如く構成
したので、切り換えによる段差を減少させながら、切り
換えを任意のタイミングで行うことができ、特に低応答
のフィードバック補正係数から高応答のフィードバック
補正係数への切り換えにあっても任意のタイミングで切
り換えることができるため、切り換えを一層滑らかに行
うことができて制御の安定性を一層向上させることがで
きる。

【００３６】請求項７項にあっては、漸化式形式の制御
器は、適応制御器である如く構成したので、前記した作
用効果に加えて、制御対象が状態によって変化する場合
でも収束速度を自動的に調整することとなり、制御量が
目標値へ速やかに収束して収束性が向上すると共に、外
乱に対するロバスト性も向上する。

【００３７】請求項８項にあっては、Ｐ項、Ｉ項、Ｄ項
のいずれか１つを少なくとも含むＰＩＤ制御器を用いて
第２のフィードバック補正係数を算出する如く構成した
ので、前記した作用効果に加えて、高応答のフィードバ
ック補正係数を用いると制御の安定性が低下するような
場合でも、安定したフィードバック補正係数の設定が可
能となって制御の安定性を向上させることができる。

【００３８】請求項９項にあっては、漸化式形式の適応
制御器を用いて第２のフィードバック補正係数を算出す
る如く構成したので、応答性をある程度確保しながら、
高応答のフィードバック補正係数を用いると制御の安定
性が低下するような場合でも、制御の安定性を確保する
ことができる。

【００３９】請求項１０項にあっては、可変ゲインおよ
び固定ゲインの少なくともいずれか一方を用いて第１の
フィードバック補正係数を算出すると共に、その他方を
用いて第２のフィードバック補正係数を算出する如く構
成したので、前記した作用効果に加えて、構成を簡易に
することができる。

【００４０】請求項１１項にあっては、第１または第２
のフィードバック補正係数を供給燃料量に乗算して供給
燃料量を補正する如く構成したので、前記した作用効果
に加えて、収束速度を向上させることができる。

【００４１】

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

【００４２】図１はこの発明に係る内燃機関の燃料噴射
制御装置を示す全体図である。

【００４３】図において、符号１０はＯＨＣ直列４気筒
の内燃機関を示しており、吸気管１２の先端に配置され
たエアクリーナ１４から導入された吸気は、スロットル
弁１６でその流量を調節されつつサージタンク１８と吸
気マニホルド２０を経て、２個の吸気弁（図示せず）を
介して第１から第４気筒へと流入される。各気筒の吸気
弁（図示せず）の付近にはインジェクタ２２が設けられ
て燃料を噴射する。噴射されて吸気と一体となった混合
気は、各気筒内で図示しない点火プラグで点火されて燃
焼してピストン（図示せず）を駆動する。

【００４４】燃焼後の排気ガスは、２個の排気弁（図示
せず）を介して排気マニホルド２４に排出され、排気管
２６を経て触媒装置（三元触媒）２８で浄化されて機関
外に排出される。上記で、スロットル弁１６はアクセル
ペダル（図示せず）とは機械的に切り離され、パルスモ
ータＭを介してアクセルペダルの踏み込み量および運転
状態に応じた開度に制御される。また、吸気管１２に
は、スロットル弁１６の配置位置付近にそれをバイパス
するバイパス路３２が設けられる。

【００４５】内燃機関１０には、排気ガスを吸気側に還
流させる排気還流通路８０を含む排気還流機構１００が
設けられると共に、吸気系と燃料タンク３６との間も接
続され、キャニスタ・パージ機構２００が設けられる
が、その機構は本願の要旨と直接の関連を有しないの
で、説明は省略する。

【００４６】更に、内燃機関１０は、いわゆる可変バル
ブタイミング機構３００（図１にV/T と示す）を備え
る。可変バルブタイミング機構３００は例えば、特開平
２−２７５，０４３号公報に記載されており、機関回転
数Ｎｅおよび吸気圧力Ｐｂなどの運転状態に応じて機関
のバルブタイミングV/T を図２に示す２種のタイミング
特性LoV/T, HiV/Tの間で切り換える。但し、それ自体は
公知な機構なので、これ以上の説明は省略する。尚、こ
のバルブタイミング特性の切り換えには、２個の吸気弁
の一方を休止する動作を含む。

【００４７】図１において内燃機関１０のディストリビ
ュータ（図示せず）内にはピストン（図示せず）のクラ
ンク角度位置を検出するクランク角センサ４０が設けら
れると共に、スロットル弁１６の開度を検出するスロッ
トル開度センサ４２、スロットル弁１６下流の吸気圧力
Ｐb を絶対圧力で検出する絶対圧センサ４４も設けられ
る。

【００４８】また、内燃機関１０の適宜位置には大気圧
Ｐa を検出する大気圧センサ４６が設けられ、スロット
ル弁１６の上流側には吸入空気の温度を検出する吸気温
センサ４８が設けられると共に、機関の適宜位置には機
関冷却水温を検出する水温センサ５０が設けられる。ま
た、油圧を介して可変バルブタイミング機構３００の選
択するバルブタイミング特性を検出するバルブタイミン
グ（V/T ）センサ５２（図１で図示省略）も設けられ
る。

【００４９】更に、排気系において排気マニホルド２４
の下流側で触媒装置２８の上流側の排気系の集合部には
空燃比センサ５４が設けられ、排気ガス中の酸素濃度を
検出（後述）する。これらセンサ出力は、制御ユニット
３４に送られる。

【００５０】図３は制御ユニット３４の詳細を示すブロ
ック図である。空燃比センサ５４の出力は検出回路６２
に入力され、そこで適宜な線型化処理が行われてリーン
からリッチにわたる広い範囲において排気ガス中の酸素
濃度に比例したリニアな特性からなる検出信号を出力す
る（以下、この広域空燃比センサを「ＬＡＦセンサ」と
呼ぶ）。

【００５１】検出回路６２の出力は、マルチプレクサ６
６およびＡ／Ｄ変換回路６８を介してＣＰＵ内に入力さ
れる。ＣＰＵはＣＰＵコア７０、ＲＯＭ７２、ＲＡＭ７
４を備え、検出回路６２の出力は所定のクランク角度
（例えば１５度）ごとにＡ／Ｄ変換され、ＲＡＭ７４内
のバッファの１つに順次格納される。またスロットル開
度センサ４２などのアナログセンサ出力も同様にマルチ
プレクサ６６およびＡ／Ｄ変換回路６８を介してＣＰＵ
内に取り込まれ、ＲＡＭ７４に格納される。

【００５２】またクランク角センサ４０の出力は波形整
形回路７６で波形整形された後、カウンタ７８で出力値
がカウントされ、カウント値はＣＰＵ内に入力される。
ＣＰＵにおいてＣＰＵコア７０は、ＲＯＭ７２に格納さ
れた命令に従って後述の如く制御値を演算し、駆動回路
８２を介して各気筒のインジェクタ２２を駆動する。更
に、ＣＰＵコア７０は、駆動回路８４，８６，８８を介
して２次空気量を調節するバイパス路３２を開閉する電
磁弁（ＥＡＣＶ）９０、および前記した排気還流制御用
電磁弁１０２ならびにキャニスタ・パージ制御用電磁弁
２０２を駆動する。

【００５３】図４はこの発明に係る制御装置の動作を示
すフロー・チャートであるが、同図の説明に入る前に、
理解の便宜のため、図５を参照してこの発明に係る制御
装置を概説する。

【００５４】この発明に係る装置にあっては図５ブロッ
ク図に示す如く、供給燃料量（図に基本噴射量Ｔimと示
す）を操作量として検出された排気空燃比（図にKACT
(k) と示す。ｋ：離散時間系の時刻）が目標空燃比（図
にKCMD(k) と示す。）に一致するように漸化式形式の第
１の制御器（制御則）（ＳＴＲ型の適応制御器（適応制
御則）。図にＳＴＲコントローラと示す）を用いて第１
のフィードバック補正係数（図にKSTR(k) と示す。以下
「適応補正係数」あるいは「KSTR」と言う）を算出する
第１の算出手段を設けた。

【００５５】それと共に、前記供給燃料量を操作量とし
て検出された排気空燃比KACT(k) が目標値KCMD(k) に一
致するように、第２の制御器（制御則）、より具体的に
はＰＩＤ制御器（制御則）からなるＰＩＤコントローラ
（図にＰＩＤと示す）を用いて応答性において第１のフ
ィードバック補正係数より劣る第２のフィードバック補
正係数KLAF(k) （以下「ＰＩＤ補正係数」あるいは「KL
AF」と言う) を算出する第２の算出手段を設け、後述の
如く検出された運転状態に応じて前記第１の算出手段と
前記第２の算出手段の出力のいずれかを切り換え（選
択）し、それに基づいて前記供給燃料量Ｔimを補正して
出力噴射量Ｔout(k)を求める如く構成した。

【００５６】この適応補正係数KSTRについて説明する
と、図５に示した適応制御器は、ＳＴＲコントローラと
その適応（制御）パラメータ（ベクトル）を調整する適
応（制御）パラメータ調整機構とからなる。ＳＴＲコン
トローラは燃料噴射制御のフィードバック系の目標値KC
MD(k) と制御量ｙ(k) （プラント出力）を入力し、適応
パラメータ調整機構によって同定された係数ベクトルを
受け取って出力KSTR(k)（プラント入力ｕ(k) ）を算出
する。

【００５７】このような適応制御において、その調整則
の一つに、Ｉ．Ｄ．ランダウらの提案したパラメータ調
整則がある。この手法は、適応システムを線形ブロック
と非線形ブロックとから構成される等価フィードバック
系に変換し、非線形ブロックについては入出力に関する
ポポフの積分不等式が成立し、線形ブロックは強正実と
なるように調整則を決めることによって、適応システム
の安定を保証する手法である。この手法は、例えば「コ
ンピュートロール」（コロナ社刊）Ｎｏ．２７，２８頁
〜４１頁、ないしは「自動制御ハンドブック」（オーム
社刊）７０３頁〜７０７頁に記載されているように、公
知技術となっている。

【００５８】図示の適応制御器においても、このランダ
ウらの調整則を用いた。以下説明すると、ランダウらの
調整則では、離散系の制御対象の伝達関数Ａ（Ｚ^-1）／
Ｂ（Ｚ^-1）の分母分子の多項式を数１でのようにお
いたとき、適応パラメータθハット(k) および適応パラ
メータ調整機構への入力ζ(k) は、数１でのように
定められる。数１ではｍ＝１、ｎ＝１、ｄ＝３の場合、
即ち、１次系で３制御サイクル分の無駄時間を持つプラ
ントを例にとった。ここでのｋは時刻、より具体的に
は、制御サイクルを示す。

【００５９】

【数１】

【００６０】ここでに示す、ゲインを決定するスカラ
量ｂｏハット^-1(k) 、操作量を用いた制御要素ＢR ハッ
ト (Ｚ^-1，k)、および制御量を用いた制御要素Ｓハット
(Ｚ^-1，k)は、それぞれ数２ないし数４のように表わさ
れる。

【００６１】

【数２】

【００６２】

【数３】

【００６３】

【数４】

【００６４】適応パラメータ調整機構は、このスカラ量
と制御要素の各係数を同定し、ＳＴＲコントローラに供
給する。これら係数をひとまとめにしたものを前述の如
く適応パラメータ（ベクトル）θハット(k) で示すと、
数５のように表される。

【００６５】

【数５】

【００６６】また数５中のΓ(k) およびｅアスタリスク
(k) は、それぞれゲイン行列および同定誤差信号であ
り、数６および数７のような漸化式で表される。

【００６７】

【数６】

【００６８】

【数７】

【００６９】また数６中のλ１(k) ，λ２(k) の選び方
により、種々の具体的なアルゴリズムが与えられる。λ
１(k) ＝１，λ２(k) ＝λ（０＜λ＜２）とすると漸減
ゲインアルゴリズム（λ＝１の場合には最小自乗法）、
λ１(k) ＝λ１（０＜λ１＜１），λ２(k) ＝λ２（０
＜λ２＜λ）とすると可変ゲインアルゴリズム（λ２＝
１の場合には重み付き最小自乗法）、λ１(k) ／λ２
(k) ＝σとおき、λ３が数８のように表されるとき、λ
１(k) ＝λ３とおくと固定トレースアルゴリズムとな
る。また、λ１(k) ＝１，λ２(k) ＝０のとき固定ゲイ
ンアルゴリズムとなる。この場合は数６から明らかな如
く、Γ(k) ＝Γ(k-1) となり、よってΓ(k)＝Γの固定
値となる。

【００７０】

【数８】

【００７１】ここで、図５にあっては、前記したＳＴＲ
コントローラ（適応制御器）と適応パラメータ調整機構
とは燃料噴射量演算系の外におかれ、検出空燃比KACT
(k) が目標空燃比KCMD(k-d’) （ここでｄ’はKCMDがKA
CTに反映されるまでの無駄時間）に適応的に一致するよ
うに動作してフィードバック補正係数KSTR(k) を演算す
る。即ち、ＳＴＲコントローラは、適応パラメータ調整
機構によって適応的に同定された係数ベクトルθハット
(k) を受け取って目標空燃比KCMD(k-d’）に一致するよ
うにフィードバック補償器を形成する。

【００７２】演算されたフィードバック補正係数KSTR
(k) は各種補正項（後述）と共に基本噴射量Ｔimに乗算
され、補正された燃料噴射量が出力燃料噴射量Ｔout(k)
として制御プラント（内燃機関）に供給される。

【００７３】このように、求められた適応補正係数KSTR
(k) （図中ではｕ(k) で示される）および検出空燃比KA
CT(k) が適応パラメータ調整機構に入力され、そこで適
応パラメータθハット(k) が算出されてＳＴＲコントロ
ーラに入力される。ＳＴＲコントローラには入力として
目標空燃比KCMD(k) が与えられ、検出空燃比KACT(k)が
目標空燃比KCMD(k) （より正確にはKCMD(k-d')）に一致
するように漸化式を用いてフィードバック補正係数KSTR
(k) を算出する。

【００７４】フィードバック補正係数KSTR(k) は、具体
的には数９に示すように求められる。

【００７５】

【数９】

【００７６】図示の如く、検出空燃比KACT(k) と目標空
燃比KCMD(k) は、ＰＩＤ制御則による制御器（ＰＩＤ）
にも入力され、排気系集合部の検出空燃比と目標空燃比
との偏差を解消すべく、ＰＩＤ制御則に基づいてＰＩＤ
補正係数KLAF(k) が算出される。適応制御則による適応
補正係数KSTRとＰＩＤ制御則によるＰＩＤ補正係数KLAF
は、切り換え機構４００を介していずれか一方が燃料噴
射量の乗算補正に用いられる。

【００７７】続いて、そのＰＩＤ補正係数KLAFの演算に
ついて説明すると、先ず、目標空燃比KCMDと検出空燃比
KACTの制御偏差DKAFを DKAF(k) ＝KCMD(k-d’) −KACT(k) と求める。上記でKCMD(k-d’) ：目標空燃比（ここで
ｄ’は前述の如くKCMDがKACTに反映されるまでの無駄時
間を示し、よって無駄時間制御周期前の目標空燃比を意
味する）、KACT(k) ：検出空燃比（今回制御周期の）を
示す。

【００７８】尚、この明細書で空燃比は演算の便宜のた
め、目標値KCMDも検出値KACTも実際は当量比、即ち、Ｍ
st／Ｍ＝１／λで示している（Ｍst：理論空燃比、Ｍ＝
Ａ／Ｆ（Ａ：空気消費量、Ｆ：燃料消費量）、λ：空気
過剰率）。

【００７９】次いで、それに所定の係数を乗じてＰ項
（比例項）KLAFP(k)、Ｉ項（積分項）KLAFI(k)、および
Ｄ項（微分項）KLAFD(k)を Ｐ項：KLAFP(k)＝DKAF(k) ×KP Ｉ項：KLAFI(k)＝KLAFI(k-1)＋DKAF(k) ×KI Ｄ項：KLAFD(k)＝（DKAF(k) −DKAF(k-1) ）×KD と求める。

【００８０】このようにＰ項は偏差に比例ゲインKPを乗
じて求め、Ｉ項は偏差に積分ゲインKIを乗じて得た値を
前回値KLAFI(k-1)に加算して求め、Ｄ項は偏差の今回値
DKAF(k) と前回値DKAF(k-1) の差に微分ゲインKDを乗じ
て求める。尚、各ゲインKP,KI,KDは、機関回転数と機関
負荷に応じて求められ、より具体的にはマップを用いて
機関回転数Ｎｅと吸気圧力Ｐｂとから検索できるように
設定しておく。

【００８１】最後に、よって得た値を KLAF(k) ＝KLAFP(k)＋KLAFI(k)＋KLAFD(k) と合算してＰＩＤ補正係数の今回値KLAF(k) とする。
尚、ＰＩＤ補正係数KLAFが選択されるとき、ＳＴＲコン
トローラは、そのフィードバック補正係数KSTRが１．０
（初期状態）もしくは１．０近傍で停止するように、適
応パラメータをホールドする。

【００８２】この場合、乗算形式によるフィードバック
補正係数とするため、オフセット分である１．０はＩ項
KLAFI(k)に含まれているものとする（即ち、Ｉ項KLAFI
(k)の初期値は１．０とする）。

【００８３】求めた適応補正係数KSTRまたはＰＩＤ補正
係数KLAFは、いずれかがフィードバック補正係数KFB
（両者の総称）として基本噴射量Ｔimに乗算される。詳
しくは基本噴射量Ｔimに各種補正項KCMDM,KTOTALおよび
フィードバック補正係数KFB が乗算されると共に、更に
別の補正項TTOTALが加算されて出力噴射量Ｔout （操作
量）が決定され、制御プラントに入力される。即ち、出
力噴射量Ｔout は、 Ｔout ＝Ｔim×KCMDM ×KFB ×KTOTAL＋TTOTAL で決定される。

【００８４】ここで、KCMDM は目標空燃比補正係数であ
り、目標空燃比（当量比）KCMDに気化熱による吸入空気
の充填効率の相違を補償すべく修正した値を示す。KTOT
ALは水温補正などの乗算項で行う各種の補正係数の合計
値を示す。またTTOTALは気圧補正などの加算項で行う各
種の補正係数の合計値を示す（但し、インジェクタの無
効時間は出力噴射量Ｔout の出力時に別途加算されるの
で、これには含まれない）。

【００８５】更に図５で特徴的なことは、先ずＳＴＲコ
ントローラを燃料噴射量演算系の外におき、目標値を燃
料噴射量ではなく、演算の便宜から空燃比（より正確に
は当量比）としたことである。即ち、操作量は燃料噴射
量で示され、よって排気系に生じた排気空燃比と目標空
燃比とが一致するようにパラメータ調整機構が動作して
フィードバック補正係数KFB を決定し、外乱へのロバス
ト性を向上させたことである。但し、この点は本出願人
が先に提案した出願（特願平６−６６，５９４号）に述
べられているので、詳細な説明は省略する。

【００８６】更には、フィードバック補正係数を操作量
に乗算して操作量を補正するようにした点である。これ
により、制御の収束性が格段に向上する。他方、その構
成により、操作量が適切でないと、制御量が発振しやす
い欠点も有する。

【００８７】以上を前提として、図４フロー・チャート
を参照してこの発明に係る制御装置の動作を説明する。
尚、図４のプログラムは所定クランク角度で起動され
る。

【００８８】先ずＳ１０において検出した機関回転数Ｎ
ｅおよび吸気圧力Ｐb などを読み出し、Ｓ１２に進んで
クランキングか否か判断し、否定されるときはＳ１４に
進んでフューエルカットか否か判断する。フューエルカ
ットは、所定の運転状態、例えばスロットル開度が全閉
位置にあり、かつ機関回転数が所定値以上であるときに
行われ、燃料供給が停止されると共に、燃料噴射および
空燃比もオープンループで制御される。

【００８９】Ｓ１４でフューエルカットではないと判断
されたときはＳ１６に進み、検出した機関回転数Ｎｅと
吸気圧力Ｐｂとからマップ（前述したフィードフォワー
ド系で演算された値に相当）を検索して前記した基本燃
料噴射量Ｔimを算出する。

【００９０】次いでＳ１８に進んでＬＡＦセンサ５４の
活性化が完了したか否か判定する。これは例えば、ＬＡ
Ｆセンサ５４の出力電圧とその中心電圧との差を所定値
（例えば０．４ｖ）と比較し、差が所定値より小さいと
き活性化が完了したと判定することで行う。

【００９１】Ｓ１８で活性化が完了したと判断されると
きはＳ２０に進み、フィードバック制御領域であるか否
か判断する。これは開示しない別ルーチンで行われ、例
えば全開増量時や高回転時、またはＥＧＲなどの影響に
より運転状態が急変したときなどはオープンループ制御
とされる。

【００９２】Ｓ２０で肯定されるときは続いてＳ２２に
進み、検出した排気空燃比（Ａ／Ｆ）を読み込み、Ｓ２
４に進んで検出した排気空燃比から検出当量比KACT(k)
を求め、Ｓ２６に進んでフィードバック補正係数KFB を
求める。

【００９３】図６はその作業を示すサブルーチン・フロ
ー・チャートである。

【００９４】同図に従って説明すると、Ｓ１００で前回
（前回の制御ないし演算周期、即ち、前回プログラム起
動時刻）にオープンループ制御であったか否か判定す
る。前回フューエルカットなどのオープンループ制御に
あったときは肯定されてＳ１０２に進み、そこでカウン
タ値Ｃを０にリセットし、Ｓ１０４に進んでフラグFKST
R のビットを０にリセットし、Ｓ１０６に進んでフィー
ドバック補正係数KFB を演算する。

【００９５】尚、Ｓ１０４でフラグFKSTR のビットを０
にリセットすることは、ＰＩＤ作動領域にあり、燃料噴
射量補正がＰＩＤ補正係数KLAFを用いてなされるべきこ
とを意味する。またフラグFKSTR のビットが１にセット
されるときは、ＳＴＲ（コントローラ）作動領域にあ
り、燃料噴射量補正が適応補正係数KSTRでなされるべき
ことを意味する。

【００９６】図７はフィードバック補正係数KFB 演算の
具体的な作業を示すサブルーチン・フロー・チャートで
ある。以下説明すると、Ｓ２００でフラグFKSTR のビッ
トが１にセットされているか、即ち、ＳＴＲ（コントロ
ーラ）作動領域にあるか否か判断する。このフラグは図
６フロー・チャートのＳ１０４において０にリセットさ
れていることからこのステップの判断は否定され、Ｓ２
０２に進んで前回フラグFKSTR のビットが１にセットさ
れていたか、即ち、前回ＳＴＲ（コントローラ）作動領
域にあったか否か判断する。

【００９７】前回フューエルカットなどのオープンルー
プ制御にあったとすれば、ここでの判断も当然否定さ
れ、Ｓ２０４に進んでＰＩＤ補正係数KLAF(k) を前述の
手法を用いて演算（ＰＩＤコントローラが演算したフィ
ードバック補正係数KLAF(k) を選択）する。続いて図６
フロー・チャートに戻り、Ｓ１０８に進んでKLAF(k) を
KFB とする。

【００９８】図６フロー・チャートにおいてＳ１００で
前回オープンループ制御ではない、即ち、オープンルー
プ制御からフィードバック制御に復帰していると判断さ
れるときは、Ｓ１１０に進んで目標空燃比の前回値KCMD
(k-1) と今回値KCMD(k) の差DKCMD を求め、基準値DKCM
Drefと比較する。そして、差DKCMD が基準値DKCMDrefを
超えると判断されるとき、Ｓ１０２，Ｓ１０４，Ｓ１０
６，Ｓ２００，Ｓ２０２（Ｓ２１６），Ｓ２０４，Ｓ１
０８と進んでＰＩＤ補正係数を演算する。

【００９９】これは、目標空燃比の変化が大きいとき
は、フューエルカットの復帰の場合と同様、空燃比セン
サの検出遅れなどから、必ずしも検出値が真の値を指す
とは言い難く、同様に制御量が不安定となる可能性があ
るからである。目標当量比の変化が大きい場合の例とし
ては、例えば全開増量から復帰するとき、リーンバーン
制御（例えば空燃比＝２０：１あるいはそれよりもリー
ンの状態）から理論空燃比制御に復帰するとき、目標空
燃比を振幅させるパータベーション制御から目標空燃比
一定とする理論空燃比制御に復帰するとき、などが挙げ
られる。

【０１００】他方、Ｓ１１０で差DKCMD が基準値DKCMDr
ef以下と判断されるときはＳ１１２に進んでカウンタ値
Ｃをインクリメントし、Ｓ１１４に進んでアイドル時に
あるか否か判断し、肯定されるときはＳ１０４以降に進
んでＰＩＤ補正係数を演算する。

【０１０１】これは、アイドル時は運転状態がほぼ安定
しており、ＳＴＲ制御則のような高いゲインを必要とし
ないためである。またアイドル時は機関回転数を一定に
保つようにＥＡＣＶ９０を使用して吸入空気量を制御す
ることから、その吸入空気量制御と空燃比フィードバッ
ク制御が干渉する恐れもあり、その意味でもＰＩＤ制御
則を使用してゲインを比較的低くするようにした。

【０１０２】他方、Ｓ１１４でアイドル時にないと判断
されるときはＳ１１６に進んでカウンタ値Ｃを所定値、
例えば５と比較する。そしてカウンタ値Ｃが所定値以下
と判断される限りは、Ｓ１０４以降に進んで前記と同様
にＰＩＤ補正係数を選択する。

【０１０３】即ち、図１６においてフューエルカットが
終了してオープンループ制御からフィードバック制御に
復帰した時刻Ｔ１（図６で触れたカウンタ値Ｃ＝１）か
ら時刻Ｔ２（カウンタ値Ｃ＝５）までの期間（請求項で
述べた「所定期間」に相当）にあっては、フィードバッ
ク補正係数は、ＰＩＤコントローラが決定するＰＩＤ制
御則による値KLAFとする。

【０１０４】即ち、このＰＩＤ制御則によるフィードバ
ック補正係数KLAFは、ＳＴＲコントローラによる適応補
正係数KSTRと異なり、目標値と検出値との制御偏差DKAF
を一気に吸収しようとはせず、比較的緩慢に吸収する特
性を備える。

【０１０５】従って、図１６に示すような供給を再開さ
れた燃料の燃焼が完了するまでの遅れと空燃比センサの
検出遅れとから、ＰＩＤ補正係数は適応補正係数のよう
に発振することがなく、従って制御量（プラント出力）
が不安定となることがない。ここで、所定値を５、換言
すれば５制御周期としたのは、この期間で上記した燃焼
遅れ、検出遅れを吸収できると考えたためである。

【０１０６】尚、この期間（所定値）は、排気ガス輸送
遅れパラメータである機関回転数、機関負荷などから決
定しても良く、例えば機関回転数と吸気圧力に応じて排
気ガス輸送遅れパラメータが小さいときは所定値を小さ
く、排気ガス輸送遅れパラメータが大きいときは所定値
を大きく設定するようにしてもよい。

【０１０７】図６フロー・チャートの説明に戻ると、Ｓ
１１６でカウンタ値Ｃが所定値を超える、即ち、６以上
と判断されるときはＳ１１８に進んで前記フラグFKSTR
のビットを１にセットし、Ｓ１２０に進んで再び図７フ
ロー・チャートに従ってフィードバック補正係数KFB を
演算する。この場合、図７フロー・チャートにおいてＳ
２００の判断は肯定されてＳ２０６に進み、前回フラグ
FKSTR のビットが０にリセットされていたか、即ち、前
回ＰＩＤ作動領域であったか否か判断する。

【０１０８】カウンタ値が所定値を超えて初めてである
ときこの判断は肯定され、Ｓ２０８に進んで検出空燃比
（当量比）KACT(k) を下限値ａ、例えば０．９５と比較
する。そして検出値が下限値以上と判断されるとＳ２１
０に進み、検出値を上限値ｂ、例えば１．０５と比較
し、それ以下と判断されるとき、Ｓ２１２（後述）を経
てＳ２１４に進み、ＳＴＲコントローラを用いて適応補
正係数KSTR(k) を演算（ＳＴＲコントローラが演算した
適応補正係数KSTR(k) を選択）する。即ち、検出空燃比
（当量比）が上記した上下限値ｂ，ａの間にあるときは
１．０近傍と判断し、適応補正係数KSTRを演算する。

【０１０９】即ち、理論空燃比に向けて制御していると
き、検出空燃比（当量比）が１付近の値にあることは制
御偏差が小さいことを意味する。そのようなときはＰＩ
Ｄ制御則を用いても適応制御則を用いても演算される補
正係数は実質的に１付近の近い値となり、ＰＩＤ補正係
数KLAFから適応補正係数KSTRに切り換えても操作量が急
変することはない。

【０１１０】従って、ＰＩＤ制御からＳＴＲ（適応）制
御への切り換えは、ＳＴＲコントローラの作動領域で、
かつ検出当量比KACTが１付近の値となったときに行うよ
うにした。これにより、ＰＩＤ制御からＳＴＲ（適応）
制御への切り換えを滑らかに行うことができ、制御量の
発振を防止することができる。

【０１１１】尚、Ｓ２１０で検出当量比KACT(k) が上限
値ｂ以下と判断されるときはＳ２１２に進み、ＳＴＲコ
ントローラにおいて前記したゲインを決定するスカラ量
ｂ₀を図示の如くＰＩＤ制御によるフィードバック補正
係数の前回値KLAF(k-1) で除算した値とする。

【０１１２】これについて説明すると、適応補正係数KS
TR(k) は、本来的には前述の如く、数９のように求める
が、Ｓ２０６で肯定されてＳ２０８以降に進むとき、前
回制御周期ではフィードバック補正係数がＰＩＤ制御則
に基づいて決定されている。そして、図５において、Ｐ
ＩＤ制御によりフィードバック補正係数が決定されてい
るとき、ＳＴＲコントローラは前述の如く、フィードバ
ック補正係数KSTRを１．０（初期値）として停止するよ
うに構成されている。従って、適応補正係数KSTRを再び
ＳＴＲコントローラで決定するとき、演算値が１．０か
ら大きく外れると、制御量が不安定になる。

【０１１３】そこで、適応補正係数KSTRが１．０もしく
は１．０近傍となるようにホールドされている適応パラ
メータの中の、ゲインを決定するスカラ量ｂ₀ をＰＩＤ
補正係数KLAFの前回値KLAF(k-1) で除算しておくと、適
応パラメータの組み合わせがKSTR＝１．０となっている
ことから、数１０に示すように、第１項が１となり、第
２項KLAF(k-1) の値が今回の補正係数KSTR(k) となる。
これにより、Ｓ２０８，Ｓ２１０で検出値KACTが１ない
しその近傍のとき切り換えるようにしたことに加えて、
ＰＩＤ制御からＳＴＲ制御への切り換えを一層滑らかに
行うことができる。

【０１１４】

【数１０】

【０１１５】尚、図７フロー・チャートにおいてＳ２０
２で肯定、即ち、前回ＳＴＲ（コントローラ）作動領域
と判断されたときはＳ２１６に進んで適応補正係数KSTR
の前回値KSTR(k-1) を、ＰＩＤ補正係数KLAFのＩ項の前
回値KLAFI(k-1)とする。その結果、Ｓ２０４においてＰ
ＩＤ補正係数KLAF(k) を演算するとき、そのＩ項KLAFI
は、 KLAFI (k) ＝KSTR(k-1) ＋DKAF(k) ×KI となり、かく求めたＩ項を次いでＰ項とＤ項に加算して
ＰＩＤ補正係数KLAF(k)を求めることになる。

【０１１６】即ち、適応制御からＰＩＤ制御に切り換え
られてフィードバック補正係数が演算されるときは積分
項が急激に変化する可能性があるが、このように適応補
正係数KSTRの値を用いてＰＩＤ補正係数のＩ項の初期値
を決定することにより、適応補正係数KSTRの前回値KSTR
(k-1) とＰＩＤ補正係数の今回値KLAF(k) との差を小さ
く止めることができる。それによって高応答のＳＴＲ制
御から低応答のＰＩＤ制御に切り換えるときも、フィー
ドバック補正係数のゲイン差を小さくして滑らかに連続
させることができ、制御量の急変を防止することができ
る。

【０１１７】尚、図７フロー・チャートにおいて、Ｓ２
００で肯定、即ち、ＳＴＲ（コントローラ）作動領域と
判断され、Ｓ２０６でも前回ＰＩＤ作動領域ではないと
判断されたときは、Ｓ２１４に進んで適応補正係数KSTR
(k) が演算されるが、それは数９のように算出されるこ
とは先に述べた通りである。

【０１１８】図６フロー・チャートに戻ると、次いでＳ
１２２に進み、図７フロー・チャートで求めた補正係数
が適応補正係数KSTRか否か確認し、肯定されるときＳ１
２４に進んで適応補正係数と１．０との差（１−KSTR
(k))を求め、その絶対値を所定のスレッシュホールド値
KSTRref と比較する。

【０１１９】これは先にこの発明の第４の目的と関連し
て述べたことに部分的に関わるが、適応補正係数KSTRの
変動が激しいときは制御量も急変することになり、制御
の安定性が低下する。そこで、求めたフィードバック補
正係数の１．０との差の絶対値をスレッシュホールド値
と比較し、それを超えるときはＳ１０４以降に進み、Ｐ
ＩＤ制御に基づいてフィードバック補正係数を決定し直
すようにした。

【０１２０】これによって、制御量が急変することがな
く、安定した制御を実現することができる。この場合、
適応補正係数KSTRの１．０との差の絶対値を比較した
が、スレッシュホールド値KSTRref は図８に示す如く、
フィードバック補正係数の１．０を境とする大小側で別
々に設定しても良い。

【０１２１】尚、Ｓ１２４で求めた適応補正係数KSTR
(k) の１．０との差の絶対値がスレッシュホールド値を
超えないときは、Ｓ１２６に進んで適応補正係数KSTRを
フィードバック補正係数KFB とする。また、Ｓ１２２で
否定されるときはＳ１２８に進んでフラグFKSTR のビッ
トを０にリセットし、Ｓ１３０に進んでＰＩＤ補正係数
KLAFをフィードバック補正係数KFB とする。

【０１２２】図４フロー・チャートに戻ると、次いでＳ
２８に進んで求めたフィードバック補正係数KFB などを
燃料噴射量Ｔimに乗算すると共に、加算項TTOTALを加算
し、先に述べたように出力燃料噴射量Ｔout を決定す
る。次いでＳ３０に進んで出力燃料噴射量Ｔout を操作
量としてインジェクタ２２の駆動回路８２に出力する。

【０１２３】尚、Ｓ１２でクランキングと判断されたと
きはＳ３４に進んで始動時の燃料噴射量Ｔicr を機関冷
却水温から検索し、Ｓ３６に進んで検索値から始動モー
ドの式に従って出力燃料噴射量Ｔout を算出する。ま
た、Ｓ１４でフューエルカットと判断されたときは、Ｓ
３８に進んで出力燃料噴射量Ｔout を零とする。

【０１２４】尚、Ｓ１８またはＳ２０で否定されたとき
は空燃比がオープンループ制御となるので、Ｓ３２に進
んでフィードバック補正係数KFB の値を１．０とし、Ｓ
２８に進んで出力燃料噴射量Ｔout を求める。Ｓ１２，
Ｓ１４で肯定されるときもオープンループ制御となり、
出力燃料噴射量Ｔout は所定値となる。

【０１２５】この発明の実施の形態においてはフューエ
ルカットから復帰するときなど、燃料噴射および空燃比
のオープンループ制御が終了してフィードバック制御が
再開された場合、所定期間はＰＩＤ制御則に基づいてフ
ィードバック補正係数KLAFを決定するようにした。その
結果、供給された燃料が燃焼するまでに時間を要する、
ないしはセンサ自体が検出遅れを有することため、検出
された空燃比と真の空燃比との間に比較的大きい差があ
るときなどは適応補正係数KSTRを用いることがない。従
って、制御量（空燃比）を不安定にすることがなく、よ
って制御の安定性を向上させることができる。

【０１２６】他方、その期間を所定の値としたので、検
出値が安定したときは、適応制御則によるフィードバッ
ク補正係数を用いて目標空燃比と検出空燃比との制御偏
差を一気に吸収させるべく動作させ、制御の収束性を向
上させることができる。特に、この発明の実施の形態に
おいてはフィードバック補正係数を操作量に乗算して操
作量を補正するので、制御の収束性を向上することがで
き、一層好適に制御の安定性と収束性とをバランスさせ
ることができる。

【０１２７】更に、目標値の変動が大きいときは、所定
期間が経過してもＰＩＤ制御則に基づいてフィードバッ
ク補正係数を決定するようにしたので、フューエルカッ
トに止まらず、全開増量などのオープンループ制御から
の復帰などに際しても、制御の安定性と収束性とを最適
にバランスさせることができる。また、適応補正係数が
不安定となるときはＰＩＤ補正係数で補正するようにし
たので、一層最適に制御の安定性と収束性とをバランス
させることができる。

【０１２８】また、適応制御からＰＩＤ制御に移行する
とき、適応補正係数KSTRからＰＩＤ補正係数KLAFの要素
（内部変数）の少なくとも一部、即ち、Ｉ項を算出する
ようにした。またＰＩＤ制御から適応制御に復帰する
際、検出値KACTが１ないしその近傍にあるときを選ぶと
共に、適応補正係数KSTRの演算値がＰＩＤ補正係数KLAF
とほぼ同一の値から開始するようにした。それらから、
ＰＩＤ制御と適応制御との切り換えが一層滑らかにな
り、フィードバック補正係数に段差が生じて操作量が急
変することがなく、制御量が不安定となることがない。
よって制御の安定性を向上させることができる。

【０１２９】また、アイドル時においては、ＰＩＤ制御
則に基づいてフィードバック補正係数を決定するように
したので、アイドル時に吸入空気量制御と適応制御のよ
うな高応答の空燃比フィードバック制御が干渉し合うこ
とがない。

【０１３０】尚、この発明の実施の形態で、図６フロー
・チャートにおいてＳ１１０，Ｓ１１４，Ｓ１２４を介
挿したが、それらの全部ないし一部を省略しても良い。
同様に、図７フロー・チャートにおいてＳ２０８（Ｓ２
１０），Ｓ２１２，Ｓ２１６の一部を省略しても良い。

【０１３１】図９はこの発明の第２の実施の形態を示
す、第１の実施の形態の図８と同様のタイミング・チャ
ートである。第２の実施の形態の場合、第１の実施の形
態で使用したスレッシュホールド値KSTRref に相当する
第１のスレッシュホールド値KSTRref1に加えて第２のス
レッシュホールド値KSTRref2を設定した。

【０１３２】そして、適応補正係数KSTR(k) の絶対値を
第１、第２のスレッシュホールド値KSTRref1，KSTRref2
と比較し、絶対値が所定時間にわたって第２のスレッシ
ュホールド値KSTRref2を超えるときは、適応補正係数KS
TRを初期値にリセットする、即ち、１にリセットするこ
ととする。

【０１３３】また絶対値が所定時間にわたって第１のス
レッシュホールド値KSTRref1を超えるときは発振してい
ると判定し、適応制御則からＰＩＤ制御則に代えてフィ
ードバック補正係数を求めることとする。尚、初期値へ
のリセットないしはＰＩＤ制御則によるフィードバック
補正係数の決定は、フューエルカットに入るか、フィー
ドバック制御モードを抜けたとき、中止する。

【０１３４】第２の実施の形態においても、上記の如く
構成することにより、フィードバック補正係数を一層最
適に決定することができ、制御の安定性を一層良く図る
ことができる。

【０１３５】図１０および図１１はこの発明の第３の実
施の形態を示すフロー・チャートである。

【０１３６】図１０フロー・チャートは第１の実施の形
態の図４に相当するメイン・フロー・チャートである
が、第３の実施の形態の場合、第１の実施の形態の図４
フロー・チャートのＳ２０のフィードバック制御領域か
否かの判断ステップを図１１のサブルーチン・フロー・
チャートに移し、Ｓ１８で肯定されるときは直ちにＳ２
２以降に進んでフィードバック補正係数KFB を演算する
ようにした。

【０１３７】図１１はその作業を示すサブルーチン・フ
ロー・チャートである。

【０１３８】以下説明すると、Ｓ３００でフィードバッ
ク制御領域か否か判断する。これは第１の実施の形態と
同様に行う。そしてＳ３００で肯定されるときはＳ３０
２に進んでＰＩＤ補正係数KLAFを演算し、Ｓ３０４に進
んで適応補正係数KSTRを演算する。

【０１３９】ここで、適応制御則とＰＩＤ制御則による
フィードバック補正係数の平行演算について説明を補足
すると、数５ないし数７に示した適応パラメータ調整機
構は、中間変数ζ(k-d) 、即ち、ｕ(k) （KSTR(k) ）お
よびｙ(k) （KACT(k) ）の現在値と過去値をひとまとめ
にしたベクトルを入力し、その因果関係から適応パラメ
ータθハット(k) を算出している。

【０１４０】ここで用いるｕ(k) は、実際に燃料噴射量
演算に用いるフィードバック補正係数である。次回の制
御サイクルで適応制御を行わずにＰＩＤ制御を行う状態
では、このフィードバック補正係数にＰＩＤ補正係数KL
AFを用いる。

【０１４１】ここで、ＰＩＤ制御を行っている場合に、
適応パラメータ調整機構に入力するｕ(k) を適応補正係
数KSTRからＰＩＤ補正係数KLAF(k) に置換して適応パラ
メータ調整機構に入力しても、燃料噴射制御に用いたフ
ィードバック補正係数に応じた制御出力、即ち、KACT(k
+d')が出力されるため、入出力の因果関係が成立し、適
応パラメータ調整機構は適応パラメータθハット(k) を
発散させることなく、演算することができる。

【０１４２】このとき、数９にこのθハット(k) を入力
すると、KSTR(k) を演算することができる。このKSTR
(k) の演算は、KSTR(k-i) ＝KLAF(k-i) と置換して演算
したKSTR(k) でも良い（ｉ＝１，２，３）。

【０１４３】このように、ＰＩＤコントローラが動作し
ているときも適応補正係数KSTRは演算可能であり、その
ときのＰＩＤ補正係数KLAFと適応補正係数KSTRは略一致
する。これによってＰＩＤ補正係数KLAFから適応補正係
数KSTRに切り換える際に、ＰＩＤ補正係数KLAFと適応補
正係数KSTRとは近似した値となり、円滑な切り換えとな
る。

【０１４４】図１１フロー・チャートにおいては次いで
Ｓ３０６に進んで適応補正係数KSTRとＰＩＤ補正係数KL
AFのうち、いずれを用いてフィードバック制御を実行す
べき領域なのか判別する。

【０１４５】図１２はその領域判別作業を示すサブルー
チン・フロー・チャートである。

【０１４６】以下説明すると、先ずＳ４００において前
回、即ち、図１０フロー・チャートの前回起動時（前回
制御周期）にオープンループで制御されていたか否か判
断する。ここで、肯定されたときはＳ４０２に進み、Ｐ
ＩＤ補正係数KLAF、即ち、低応答の補正係数を用いてフ
ィードバック制御を行うべき領域（以下「低応答フィー
ドバック領域」と言う）とする。

【０１４７】これは、オープンループ制御からの突入時
は前述したような理由から高応答のフィードバック制御
を行わない方が良いためである。尚、オープンループ制
御からの突入時に所定期間、例えば５ＴＤＣ、低応答フ
ィードバック制御を行っても良く、その場合はＳ４００
の後にその期間であれば継続的にＳ４０２に進むような
判断ステップを設ければ良い。

【０１４８】Ｓ４００で否定されるときはＳ４０４に進
んで検出した機関冷却水温Ｔｗが所定値TWSTRON 未満か
否か判断する。ここで、所定値TWSTRON は比較的低水温
に設定され、検出した機関冷却水温Ｔｗが所定値TWSTRO
N 未満と判断されるときはＳ４０２に進んで低応答フィ
ードバック領域とする。これは、低水温時には燃焼が安
定せず、失火などを生じる危険があって安定した検出値
KACTが得られないからである。尚、図示は省略するが、
水温が異常に高いときも同様の理由から低応答フィード
バック領域とする。

【０１４９】Ｓ４０４で検出した機関冷却水温Ｔｗが所
定値TWSTRON 未満ではないと判断されるときはＳ４０６
に進み、検出した機関回転数Ｎｅが所定値NESTRLMT以上
か否か判断する。ここで、所定値NESTRLMTは比較的高回
転数であり、Ｓ４０６で検出した機関回転数Ｎｅが所定
値NESTRLMT以上と判断されるときはＳ４０２に進んで低
応答フィードバック領域とする。これは、高回転時は演
算時間が不足しがちであると共に、燃焼も安定しないか
らである。

【０１５０】Ｓ４０６で検出した機関回転数Ｎｅが所定
値NESTRLMT以上ではないと判断されるときはＳ４０８に
進んでアイドル時にあるか否か判断し、肯定されるとき
はＳ４０２に進んで低応答フィードバック領域とする。
これは、アイドル時は運転状態がほぼ安定しており、適
応補正係数のような高いゲインを必要としないからであ
る。

【０１５１】Ｓ４０８でアイドル時ではないと判断され
るときはＳ４１０に進んで機関が低負荷にあるか否か判
断し、肯定されるときはＳ４０２に進んで低応答フィー
ドバック領域とする。これは、低負荷域では燃焼が安定
しないためである。

【０１５２】Ｓ４１０で低負荷ではないと判断されると
きはＳ４１２に進んで可変バルブタイミング機構におい
てHi V/T（高速側のバルブタイミング）が選択されてい
るか否か判断し、肯定されるときはＳ４０２に進んで低
応答フィードバック領域とする。

【０１５３】これは、高速側のバルブタイミングが選択
されているときはバルブタイミングのオーバラップ量が
大きいため、吸気が排気弁を通過して逃げる、いわゆる
吸気の吹き抜けと言う現象が生じる恐れがあり、安定し
た検出値KACTを期待し得ないからである。また、高回転
時にはＬＡＦセンサの検出遅れも無視し難くなる。尚、
ここで高速側のバルブタイミングが選択されているか否
かの判断は、実際に高速側のバルブタイミングが選択さ
れているか否かを判断するのみならず、図示しない可変
バルブタイミング機構の制御ユニットで低速側から高速
側への切り換え指令がなされているか否かをも適宜なフ
ラグを参照することで行う。

【０１５４】即ち、バルブタイミングの変更は全ての気
筒について同時に行われるとは限らず、過渡状態などで
は気筒によってはバルブタイミングが一時的に異なる場
合が生じるからである。換言すれば、バルブタイミング
の高速側への切り換え時にあっては、低応答フィードバ
ック領域と判断されてＰＩＤ補正係数を用いてフィード
バック制御がなされたのを確認した上で、可変バルブタ
イミング機構の制御ユニットでは高速側への切り換えを
行うようにする。

【０１５５】そしてＳ４１２で否定されるときはＳ４１
４以降に進み、検出した空燃比KACTが前記下限値ａ未満
か否か判断し、肯定されるときはＳ４０２に進むと共
に、否定されるときはＳ４１６に進んで検出した空燃比
KACTが前記上限値ｂより大きいか否か判断し、肯定され
るときはＳ４０２に進むと共に、否定されたときはＳ４
１８に進んで適応補正係数KSTR、即ち、高応答の補正係
数を用いてフィードバック制御を行うべき領域（以下
「高応答フィードバック領域」と言う）とする。

【０１５６】即ち、空燃比がリーンもしくはリッチのと
きは適応制御のような高応答の制御は行わない方が良い
ため、下限値ａ、上限値ｂを第１の実施の形態のように
適宜設定することでその判別をするようにした。尚、こ
の作業は、検出空燃比に代えて目標空燃比を比較しても
良い。

【０１５７】図１１フロー・チャートに戻ると、次いで
Ｓ３０８に進んで高応答フィードバック領域か否か判断
し、肯定されるときはＳ３１０に進んで適応補正係数KS
TRをフィードバック補正係数KFB とし、Ｓ３１２に進ん
でフィードバック補正係数KFB をＩ項KLAFI とする。こ
の理由は、先の実施の形態で述べた。次いでＳ３１４に
進んで適応補正係数KSTRで噴射量補正がなされることか
らフラグFKSTR のビットを１にセットする。

【０１５８】他方、Ｓ３０８で高応答領域ではないと判
断されるときはＳ３１６に進んでＰＩＤ補正係数KLAFを
フィードバック補正係数KFB とし、Ｓ３１８に進んでフ
ィードバック補正係数KFB をプラント入力ｕ(k) とし、
ＳＴＲコントローラに入力する（図５に示す）。これ
は、ＳＴＲ領域ではないときもＳＴＲコントローラは演
算を継続することから、前記の如くＰＩＤ補正係数KLAF
を演算に使用させるためである。次いでＳ３２０に進ん
でフラグFKSTR のビットを０にリセットする。

【０１５９】またＳ３００でフィードバック領域ではな
いと判断されるときはＳ３２２に進んでフィードバック
領域ではなくなってから所定期間が経過したか否か判断
し、否定されるときはＳ３２４に進んでＩ項の前回値KL
AFI(k-1)を今回値KLAFI とし、即ち、Ｉ項をホールド
し、Ｓ３２６に進んで同様に、適応制御器の内部変数
（中間変数）を前回値、即ち、適応制御時の最後の値を
ホールドする。

【０１６０】尚、プラント入力ｕは図５に示す如く、ζ
の演算に用いられるが、そのとき現在値ｕ(k) のみなら
ず、その過去値ｕ(k-1) なども用いられる。従って、Ｓ
３２６のｕ(k-i) のｉは、その現在値および過去値を総
称する意味で用い、Ｓ３２６ではｕ(k) ，ｕ(k-1) ，ｕ
(k-2) ，ｕ(k-3) 、より正確にはｕ(k-1) ，ｕ(k-2)，
ｕ(k-3) ，ｕ(k-4) をホールドすることを意味する。

【０１６１】ここで、適応パラメータθハットとゲイン
行列Γは、単に前回値をホールドすることとする。ま
た、適応パラメータθハットとゲイン行列Γがマップ値
としてメモリなどに格納されているような場合には、ホ
ールド値に代えてマップ値を用いても良い。また図示は
省略したが、KSTR，KACTも適応制御時の最後の値をホー
ルドする。尚、KACTと入力u(k-i)をひとまとめにしてζ
としてホールドさせても良い。

【０１６２】次いで、Ｓ３２８に進んでフィードバック
補正係数KFB の値を１．０とする。即ち、フィードバッ
ク制御を行わないこととし、Ｓ３３０に進んでフラグFK
STRのビットを０にリセットする。

【０１６３】他方、Ｓ３２２でフィードバック領域では
なくなってから所定期間が経過したと判断されるときは
Ｓ３３２に進んでＩ項KLAFI の値を１．０（初期値）と
し、Ｓ３３４に進んでプラント入力ｕ、適応パラメータ
θハットおよびゲイン行列Γの値を所定値、例えば初期
値とする。ここで、プラント入力ｕについて初期値はよ
り具体的には、ｕ(k) ＝ｕ(k-1) ＝ｕ(k-2) ＝ｕ(k-3)
＝１とおく。

【０１６４】これについて説明すると、一旦アクセルペ
ダルが戻されて減速し、フューエルカットされてオープ
ンループ制御に移行した後、ほどなくアクセルペダルが
再び踏まれて加速する、即ち、フィードバック制御に復
帰することは、しばしば経験される。このように短時間
で再びフィードバック制御に復帰するときは、ＳＴＲコ
ントローラの非作動領域前後の内燃機関の状態がほとん
ど変化せず、過去の燃焼履歴との因果関係が当然成立し
ているからである。

【０１６５】従って、このような一過性の領域の変更の
場合には適応制御器の内部変数をホールドすることで適
応制御の連続性が保たれ、初期状態などに不要に戻るこ
となく、適応制御が実行されて制御安定性が向上する。
その意味で、Ｓ３２２で述べた所定期間は、過去の燃焼
履歴との因果関係が成立する範囲の期間に設定する。
尚、ここで「期間」なる語を使用したのは、時間により
計測することのみならず、制御周期数（燃焼サイクル
数）、ＴＤＣ数などによっても制御が可能であるためで
ある。

【０１６６】他方、所定期間以上の時間が経過したとき
は、適応制御非作動領域前後の内燃機関の状態が大きく
変化していることが予想されるため、Ｓ３３４で内部変
数を所定値、例えば初期値に戻すようにした。尚、θハ
ット(k-1) の初期値およびｕ(k) （＝KSTR(k) ）を内燃
機関の運転領域ごとにメモリに格納しておき、その値を
用いてθハット(k-1) およびζ(k-d) の過去値としても
良い。そうすることによって、適応制御再開時の制御性
をさらに向上させることができる。更には、θハット
(k) を運転領域ごとに学習しても良い。

【０１６７】図１０フロー・チャートに戻ると、次いで
Ｓ２８に進んで出力燃料噴射量Ｔout を決定し、次いで
Ｓ３０に進んで出力燃料噴射量Ｔout を操作量としてイ
ンジェクタ２２の駆動回路８２に出力するが、これらは
第１の実施の形態と相違しない。

【０１６８】第３の実施の形態においても第１の実施の
形態と同様に、フューエルカットから復帰するときな
ど、空燃比のオープンループ制御が終了してフィードバ
ック制御が再開された直後および燃焼が安定しない運転
状態にあるときなどはＰＩＤ制御則に基づいてフィード
バック補正係数を決定したので、制御量を不安定にする
ことがなく、制御の安定性を低下させることがない。

【０１６９】他方、燃焼が安定した後などは、高応答の
適応制御則によるフィードバック補正係数を用いて目標
値と検出値との制御偏差を一気に吸収させるべく動作さ
せるので、第１の実施の形態と同様に制御の収束性を向
上させることができる。

【０１７０】更に、ＳＴＲコントローラとＰＩＤコント
ローラとを、その内部要素を互いに置換させながら平行
して動作させ、適応補正係数KSTRとＰＩＤ補正係数KLAF
とを平行して演算するようにしたので、適応補正係数KS
TRからＰＩＤ補正係数KLAFへの、ないしはその逆の切り
換えを一層滑らかに行うことができる。

【０１７１】また、その切り換えも任意のタイミングで
行うことができて一層適切に切り換えることができると
共に、切り換え時の空燃比のスパイクなどが発生するこ
とがなく、燃料噴射ないし空燃比の制御性を向上させる
ことができる。

【０１７２】図１３は、この発明の第４の実施の形態を
示す、図１１と同様のフィードバック補正係数KFB 演算
のサブルーチン・フロー・チャートである。

【０１７３】第４の実施の形態においてはＳＴＲコント
ローラとＰＩＤコントローラとを低応答フィードバック
領域から高応答フィードバック領域への過渡時のみ一時
的に平行して演算させることとして演算負荷を低減し
た。

【０１７４】これについて説明すると、第３の実施の形
態ではＰＩＤコントローラとＳＴＲコントローラを両者
とも常に動作させて演算を行うようにしたが、ＰＩＤコ
ントローラが動作しているとき、ＳＴＲコントローラを
停止して適応補正係数KSTRの演算を行わなくても、同様
の効果を得ることができると共に、演算負荷の低減の点
ではそれ以上の効果を得ることができる。

【０１７５】即ち、数５ないし数７から明らかな如く、
適応パラメータθハット(k) の演算には中間変数の過去
値が必要であるが、逆に言えば、この中間変数の過去値
があれば、適応パラメータθハット(k) を演算すること
が可能となる。この中間変数の過去値としては、θハッ
ト(k-1) ，ζ(k-d) ，Γ(k-1) があるが、ζ(k-d) は第
３の実施の形態と同様にＰＩＤ補正係数KLAFと適応補正
係数KSTRを置換することにより作成できる。

【０１７６】またΓ(k-1) は適応速度を決定するゲイン
行列のため、初期値など所定の値を用いれば良い。θハ
ット(k-1) についても、前記の如く、適応補正係数KSTR
＝１．０となる組み合わせに、ｂo をKLAF(k-1) で除算
した値を用いても良い。

【０１７７】上記を前提として、以下説明すると、先ず
Ｓ５００でフィードバック制御領域か否か判断し、肯定
されるときはＳ５０２に進んでフィードバック領域を判
別する。これは第３の実施の形態において図１２フロー
・チャートで述べたと同様の手順で判別する。そしてＳ
５０４で高応答フィードバック領域か否か判断し、そこ
で肯定されるときはＳ５０６に進んでフラグFSTRC のビ
ットが１にセットされているか否か判断する。

【０１７８】今、例えば低応答フィードバック領域から
高応答フィードバック領域に復帰した直後とすると、Ｓ
５０６の判断は否定されてＳ５０８に進み、ＳＴＲ（コ
ントローラ）の内部変数を設定する。これは先に図１１
フロー・チャートのＳ３３４で述べたと同様の作業であ
る（ζ(k-d) に用いる入力ｕ(k) の過去値は、KLAFの過
去値が後述するＳ５２２，Ｓ５４６で設定されている場
合には、それを用いる）。次いでＳ５１０に進んで適応
補正係数KSTRを第１の実施の形態で述べたと同様の処理
で演算し、次いでＳ５１２に進んでＰＩＤ補正係数KLAF
を第１の実施の形態で述べたと同様の処理で演算する。

【０１７９】次いでＳ５１４に進んでカウンタＣの値を
インクリメントし、Ｓ５１６に進んで演算した適応補正
係数KSTRとＰＩＤ補正係数KLAFとが完全にあるいは略同
一か否か判断し、否定されるときはＳ５１８に進んでカ
ウンタ値Ｃが所定値Ｃref を超えたか否か判断する。Ｓ
５１８でも否定されるときはＳ５２０に進んでＰＩＤ補
正係数KLAFをフィードバック補正係数KFB とし、Ｓ５２
２に進んでフィードバック補正係数KFB をプラント入力
ｕ(k) とし、Ｓ５２４に進んでフラグFKSTR のビットを
０にリセットし、Ｓ５２６に進んでフラグFSTRC のビッ
トを１にセットする。

【０１８０】従って、次のプログラム・ループ（制御周
期）のとき、Ｓ５０６での判断は肯定されてＳ５２８に
進み、そこで否定されてＳ５１０以降を再度進み、Ｓ５
１６ないしはＳ５１８で肯定されない限り、以上の処理
を繰り返す。換言すれば、その間はＳ５１０とＳ５１２
で適応補正係数KSTRとＰＩＤ補正係数KLAFとを平行して
演算する。

【０１８１】そして、何回目かのプログラム・ループに
おいてＳ５１６またはＳ５１８で肯定されると、Ｓ５３
２に進んで適応補正係数KSTRをフィードバック補正係数
KFBとし、Ｓ５３４に進んでフィードバック補正係数KFB
を前述した理由からＩ項KLAFI に置き換え、Ｓ５３６
に進んでフラグFKSTR のビットを１にセットし、Ｓ５３
８に進んでフラグFSTRC のビットを１にセットし、Ｓ５
４０に進んで前記したカウンタＣの値を零にリセットす
る。

【０１８２】従って、次回のプログラム起動時にＳ５０
６の判断は肯定されてＳ５２８に進み、Ｓ５２８の判断
も肯定されてＳ５３０に進んで適応補正係数KSTRを第１
の実施の形態と同様の手順で演算する。

【０１８３】他方、Ｓ５０４で高応答フィードバック領
域ではないと判断されるときはＳ５４２に進んでＰＩＤ
補正係数KLAFを従前の実施の形態と同様の手順で演算
し、Ｓ５４４に進んでＰＩＤ補正係数KLAFをフィードバ
ック補正係数KFB とし、Ｓ５４６に進んでフィードバッ
ク補正係数KFB をプラント入力ｕ(k) とし、Ｓ５４８に
進んでフラグFKSTR のビットを０にリセットし、Ｓ５５
０に進んでフラグFSTRCのビットを０にセットする。

【０１８４】従って、オープンループ制御からフィード
バック制御に復帰したときは先ず低応答フィードバック
領域とされると共に、その低応答フィードバック領域か
ら高応答フィードバック領域に復帰するときのみ、適応
補正係数KSTRとＰＩＤ補正係数KLAFの演算を一時的に平
行して行い、両者の値がほとんど同一になるか所定制御
周期（Ｃref ）が経過すると、適応補正係数KSTRのみ演
算するようにした。

【０１８５】尚、Ｓ５００でフィードバック制御領域で
はないと判断されるときはＳ５５２に進んでフィードバ
ック補正係数KFB の値を１．０とし、Ｓ５５４に進んで
Ｉ項KLAFI の値を１．０とし、Ｓ５５６に進んでフラグ
FKSTR のビットを０にリセットし、Ｓ５５８に進んでフ
ラグFSTRC のビットを同様に０にリセットする。

【０１８６】第４の実施の形態は、低応答フィードバッ
ク領域から高応答フィードバック領域に復帰するときの
み、適応補正係数KSTRとＰＩＤ補正係数KLAFを一時的に
平行して演算し、両者の値がほとんど同一になるか、あ
るいは所定制御周期が経過すると、適応補正係数KSTRの
み演算するようにしたので、円滑に切り換えることがで
きると共に、演算負荷を軽減することができる。

【０１８７】尚、上記においてＰＩＤ補正係数KLAFから
適応補正係数KSTRに切り換える指令が発せられてから、
上記のζ(k-d) ，Γ(k-1) ，θハット(k-1) を用いて所
定制御回数だけ適応補正係数KSTRを単に演算するように
しても良い。即ち、所定制御回数だけＰＩＤ補正係数KL
AFで噴射量補正し続けた後、適応補正係数KSTRに完全に
切り換えるようにしても良い。

【０１８８】また上記の所定制御回数後ではなく、 KLAF(k)−α≦KSTR(k) ≦KLAF(k) ＋β となる、即ち、KSTR(k) ≒KLAF(k) となった後に、噴射
量補正に用いるフィードバック補正係数をKLAF(k) から
KSTR(k) に切り換えるようにしても良い( α, β: 微小
の所定値) 。

【０１８９】またＳ５１６ないしはＳ５１８のいずれか
で肯定されたとき噴射量補正に用いるフィードバック補
正係数をKLAF(k) からKSTR(k) に切り換えるようにした
が、Ｓ５１６ないしはＳ５１８の一方を省略しても良
い。

【０１９０】図１４および図１５は、この発明の第５の
実施の形態を示すブロック図およびフィードバック補正
係数KFB の更に別の演算例を示すサブルーチン・フロー
・チャートである。

【０１９１】第５の実施の形態の場合、図１４に示す如
く、ＰＩＤコントローラを除去し、第１の実施の形態の
ＳＴＲコントローラに加えて第２のＳＴＲコントローラ
を設けた（第１の実施の形態のＳＴＲコントローラに相
当するものを「ＳＴＲコントローラ１」、第２のＳＴＲ
コントローラを「ＳＴＲコントローラ２」と称する）。

【０１９２】そして、ＳＴＲコントローラ１の決定する
フィードバック補正係数（「第１の適応補正係数」ある
いは「KSTR」と言う）と、ＳＴＲコントローラ２の決定
するフィードバック補正係数（「第２の適応補正係数」
あるいは「KSTRL 」と言う）について、その応答性の大
小を KSTR＞KSTRL とした。即ち、ＳＴＲコントローラ２の決定する第２の
適応補正係数KSTRL の方が相対的にゲインが小さく、従
って制御の応答性が低いように設定する。

【０１９３】ここで、ＳＴＲコントローラ１，２のゲイ
ンの高低は、使用アルゴリズムを可変ゲインアルゴリズ
ムと固定ゲインアルゴリズムと相違させることで行う。
即ち、高ゲイン側は可変ゲインアルゴリズムとして収束
性を高めると共に、低ゲイン側を固定ゲインアルゴリズ
ムとして前出のゲイン行列Γを低ゲインに設定し、安定
性を高めるようにする。

【０１９４】また、より簡単に、両方とも固定ゲインア
ルゴリズムとしてゲイン行列を相違させても良い。その
場合は ＳＴＲコントローラ１のゲイン行列Γ＞ＳＴＲコントロ
ーラ２のゲイン行列Γ とすれば良い。

【０１９５】図１５は第５の実施の形態の動作を示すフ
ロー・チャートである。尚、図１５は第３の実施の形態
の図１１に類似し、同一のステップであれば、特に断ら
ない限り、図１１と同様の処理が行われる。

【０１９６】以下説明すると、Ｓ６００においてフィー
ドバック制御領域か否か判断し、肯定されるときはＳ６
０４，Ｓ６０６に進み第２の適応補正係数KSTRL と第１
の適応補正係数KSTRを従前の実施の形態で説明したと同
様の手順で演算し、Ｓ６０８に進んでフィードバック領
域判別を行い、Ｓ６１０に進んで高応答フィードバック
領域か否か判断し、肯定されるときはＳ６１２に進んで
第１の適応補正係数KSTRをフィードバック補正係数KFB
とし、Ｓ６１４に進んでフラグFKSTR のビットを１にセ
ットする。

【０１９７】またＳ６１０で高応答フィードバック領域
にないと判断されるときはＳ６１６に進んで第２の適応
補正係数KSTRL をフィードバック補正係数KFB とし、Ｓ
６１８に進んでフラグFKSTR のビットを０にリセットす
る。

【０１９８】他方、Ｓ６００でフィードバック制御域に
ないと判断されるときはＳ６２０に進んで第３の実施の
形態の場合と同様に所定期間が経過したか否か判断し、
否定されるときはＳ６２２に進んで第３の実施の形態の
場合と同様に内部変数の前回値をホールドする。尚、こ
のとき内部変数は第１の適応補正係数KSTRと第２の適応
補正係数KSTRL との両方について行う。

【０１９９】次いでＳ６２４に進んでフィードバック補
正係数KFB の値を１．０とし、Ｓ６２６に進んでフラグ
FKSTR のビットを０にリセットする。またＳ６２０で肯
定されるときはＳ６２８に進んで内部変数を所定値（初
期値）に設定する。尚、ここで内部変数のうち、プラン
ト入力ｕ(k-i) 、適応パラメータθハット(k-1) および
ゲイン行列Γ(k-1) の所定値は、第１、第２の適応補正
係数KSTR, KSTRL で異なるものとする（但し、ゲイン行
列Γ(k-1) を除くと同一値でも良い）。

【０２００】第５の実施の形態は上記の如く、同様に適
応制御則でありながら応答性において異なる２種の制御
則を用いてフィードバック補正係数を平行的に算出し、
運転状態に応じてそのいずれかを選択するようにしたの
で、第３の実施の形態と同様の効果を得ることができ
る。

【０２０１】また、Ｓ６０４，Ｓ６０６のKSTRL,KSTRの
演算の場合においてもＳ６１２，Ｓ６１６，６２４で示
すように、それぞれのＳＴＲコントローラによるKSTR,
KSTRL の演算に対して、実際にフィードバック制御に用
いられた補正係数KFB を用いることにより、KSTR, KSTR
L は常に相関のとれた値となり、切り換えによる段差を
減少することができる。

【０２０２】尚、第５の実施の形態ではＳＴＲコントロ
ーラを２個用意する構成としたが、ＳＴＲコントローラ
を１個のみ使用し、固定ゲインアルゴリズムを使用し、
ゲインの高低をΓの設定値を変えることで行っても良
い。

【０２０３】また従前の実施の形態において、上記第５
の実施の形態のように２個のＳＴＲコントローラを設
け、適応補正係数KSTR(k) の絶対値が第１のスレッシュ
ホールド値KSTRref1を超えるとき、第２のコントローラ
の出力する低ゲインの補正係数を用いるようにしても良
い。

【０２０４】また従前の実施の形態において、適応補正
係数KSTRの１．０との差の絶対値を求めてスレッシュホ
ールド値と比較するようにしたが、適応補正係数KSTRの
１．０を境とする大小それぞれの側において別々に比較
しても良く、大小間の差を求めて比較しても良い。更に
はスレッシュホールド値を大小側で相違させても良い。

【０２０５】また従前の実施の形態においてＰＩＤ制御
の例を示したが、各ゲインKP,KI,KDを適宜設定すること
で、ＰＩ制御とすることも、Ｉ項のみによる制御とする
ことも自由である。即ち、ここで言うＰＩＤ制御は、そ
の一部のゲイン項を有すれば成立する。その意味で、特
許請求の範囲においてＰＩＤ制御器と表現した。

【０２０６】また従前の実施の形態において目標値を空
燃比（より正確には当量比）としたが、燃料噴射量とし
ても良い。

【０２０７】また従前の実施の形態においてフィードバ
ック補正係数KSTR，KLAF, KSTRL を乗算形式で求めた
が、加算形式であっても良い。

【０２０８】また従前の実施の形態においてスロットル
弁をパルスモータで作動したが、アクセルペダルと機械
的にリンクさせ、アクセルペダルの踏み込みに応じて作
動させても良い。

【０２０９】また従前の実施の形態において内燃機関の
例として、排気還流機構、キャニスタ・パージ機構など
が設けられたものを示したが、これらは必須なものでは
ない。

【０２１０】また上記において適応制御器としてＳＴＲ
を例にとって説明したが、ＭＲＡＣＳ（モデル規範型適
応制御）を用いても良い。

【０２１１】また上記において排気系集合部に設けた単
一の空燃比センサの出力を用いているが、それに限られ
るものではなく、気筒ごとに空燃比センサを設け、気筒
ごとに検出した空燃比を用いても良い。

【０２１２】

【発明の効果】請求項１項にあっては、切り換え後のフ
ィードバック補正係数の値を切り換え前のフィードバッ
ク補正係数の値と実質的に同一にすることができ、フィ
ードバック補正係数間に段差が生じることがないので、
低応答のフィードバック補正係数から高応答のフィード
バック補正係数に切り換えるときも含めて、操作量が急
変して制御量が不安定となることがなく、よって制御の
安定性を向上させることができる。

【０２１３】請求項２項にあっては、所定の範囲を適宜
設定することで、第１の算出手段と第２の算出手段の出
力が実質的に同一であるときに切り換えることができ、
効果的にフィードバック補正係数の間の差を減少するこ
とができ、その切り換えを一層滑らかに行うことがで
き、操作量が急変して制御量が不安定となることがな
く、よって制御の安定性を向上させることができる。

【０２１４】請求項３項にあっては、理論空燃比に向け
て制御しているとき、検出値が当量比において１付近の
値にあることは制御偏差が小さい、即ち、第１の算出手
段と第２の算出手段の出力が実質的に同一であることを
一層的確に検知することができる。従って、その時点に
おいて切り換えることで、より効果的にフィードバック
補正係数の間の差を減少することができ、その切り換え
をより一層滑らかに行うことができる。

【０２１５】請求項４項にあっては、フューエルカッ
ト、全開増量補正、ＥＧＲの実行などからオープンルー
プ制御された後にフィードバック制御に復帰したとき
も、フィードバック補正係数の切り換えを滑らかに行う
ことができ、操作量が急変して制御量が不安定となるこ
とがなく、よって制御の安定性を向上させることができ
る。

【０２１６】請求項５項にあっては、特にフューエルカ
ット時にオープンループ制御された後にフィードバック
制御に復帰したときにフィードバック補正係数の切り換
えを滑らかに行うことができ、操作量が急変して制御量
が不安定となることがなく、よって制御の安定性を向上
させることができる。

【０２１７】請求項６項にあっては、切り換えによる段
差を減少させながら、切り換えを任意のタイミングで行
うことができ、特に低応答のフィードバック補正係数か
ら高応答のフィードバック補正係数への切り換えにあっ
ても任意のタイミングで切り換えることができるため、
切り換えを一層滑らかに行うことができて制御の安定性
を一層向上させることができる。

【０２１８】請求項７項にあっては、前記した作用効果
に加えて、制御対象が状態によって変化する場合でも収
束速度を自動的に調整することとなり、制御量が目標値
へ速やかに収束して収束性が向上すると共に、外乱に対
するロバスト性も向上する。

【０２１９】請求項８項にあっては、前記した作用効果
に加えて、高応答のフィードバック補正係数を用いると
制御の安定性が低下するような場合でも、安定したフィ
ードバック補正係数の設定が可能となって制御の安定性
を向上させることができる。

【０２２０】請求項９項にあっては、応答性をある程度
確保しながら、高応答のフィードバック補正係数を用い
ると制御の安定性が低下するような場合でも、制御の安
定性を確保することができる。

【０２２１】請求項１０項にあっては、前記した作用効
果に加えて、構成を簡易にすることができる。

【０２２２】請求項１１項にあっては、前記した作用効
果に加えて、収束速度を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

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

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

【図３】図１の装置の制御ユニットの構成を詳細に示す
ブロック図である。

【図４】図１の装置の動作を示すフロー・チャートであ
る。

【図５】図１の装置の動作を機能的に示すブロック図で
ある。

【図６】図４フロー・チャートのフィードバック補正係
数KFB の演算作業を示すサブルーチン・フロー・チャー
トである。

【図７】図６フロー・チャートのサブルーチン・フロー
・チャートであって、応答性において異なる２種のフィ
ードバック補正係数の具体的な演算作業を示すフロー・
チャートである。

【図８】図６フロー・チャートでのフィードバック補正
係数と1.0 の差の絶対値と比較される基準値を示すタイ
ミング・チャートである。

【図９】この発明の第２の実施の形態を示す、図８と同
様のタイミング・チャートである。

【図１０】この発明の第３の実施の形態を示す、図４と
同様のメイン・フロー・チャートである。

【図１１】第３の実施の形態におけるフィードバック補
正係数KFB の演算作業を示すサブルーチン・フロー・チ
ャートである。

【図１２】第３の実施の形態におけるフィードバック領
域判別作業を示すサブルーチン・フロー・チャートであ
る。

【図１３】この発明の第４の実施の形態の形態を示す、
図１１と同様のフィードバック補正係数KFB の演算作業
を示すサブルーチン・フロー・チャートである。

【図１４】この発明の第５の実施の形態における装置の
動作を示すブロック図である。

【図１５】この発明の第５の実施の形態を示す、図１１
と同様のフィードバック補正係数KFB の演算作業を示す
サブルーチン・フロー・チャートである。

【図１６】フューエルカットから燃料供給を再開したと
きの空燃比の検出遅れを示すタイミング・チャートであ
る。

【符号の説明】

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

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ａ．少なくとも内燃機関の排気ガスの空燃
   比を検出する空燃比検出手段を含む、内燃機関の運転状
   態を検出する手段と、 ｂ．前記空燃比検出手段により検出された空燃比に基づ
   いて内燃機関に供給する供給燃料量が目標値に一致する
   ように、漸化式形式の制御器を用いて前記供給燃料量を
   補正する第１のフィードバック補正係数を算出する第１
   の算出手段と、 ｃ．前記第１のフィードバック補正係数と同様に前記供
   給燃料量を補正する補正係数であって、前記第１のフィ
   ードバック補正係数より応答性の低い第２のフィードバ
   ック補正係数を算出する第２の算出手段と、 ｄ．検出された運転状態に応じて前記第１の算出手段と
   第２の算出手段の出力を切り換える切り換え手段と、お
   よび ｅ．前記切り換え手段を介して選択された前記第１また
   は第２のフィードバック補正係数に基づいて前記供給燃
   料量を補正する供給燃料量補正手段と、を備えると共
   に、前記切り換え手段は、 ｆ．前記第１の算出手段と第２の算出手段の出力を切り
   換えるとき、前記第１のフィードバック補正係数および
   第２のフィードバック補正係数の内部要素の少なくとも
   一部を置換する置換手段、を備えることを特徴とする内
   燃機関の燃料噴射制御装置。
2. 【請求項２】 前記切り換え手段は、検出された空燃比
   が所定の範囲内にあるとき、前記第１の算出手段と第２
   の算出手段の出力を切り換えることを特徴とする請求項
   １項記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
3. 【請求項３】 前記所定の範囲は、当量比において１ま
   たはその近傍であることを特徴とする請求項２項記載の
   内燃機関の燃料噴射制御装置。
4. 【請求項４】ａ．内燃機関の排気ガスの空燃比を検出す
   る空燃比検出手段と、 ｂ．前記空燃比検出手段が検出する空燃比が目標空燃比
   に一致するように漸化式形式の制御器を用いて第１のフ
   ィードバック補正係数を算出する第１の算出手段と、 ｃ．前記空燃比検出手段が検出する空燃比が前記目標空
   燃比に一致するように、前記第１のフィードバック補正
   係数より応答性の低い第２のフィードバック補正係数を
   算出する第２の算出手段と、 ｄ．前記第１の算出手段と第２の算出手段の出力を切り
   換える切り換え手段と、 ｅ．前記切り換え手段を介して選択された前記第１また
   は第２のフィードバック補正係数に基づいて前記内燃機
   関に供給する供給燃料量を補正する供給燃料量補正手段
   と、を備えると共に、前記供給燃料量補正手段は、オー
   プンループ制御からフィードバック制御へ移行するとき
   は、所定期間、前記第２の算出手段の出力に基づいて前
   記供給燃料量を補正することを特徴とする内燃機関の燃
   料噴射制御装置。
5. 【請求項５】 前記オープンループ制御からフィードバ
   ック制御へ移行するときが、前記内燃機関への燃料供給
   を停止した後に燃料供給を再開するときであることを特
   徴とする請求項４項記載の内燃機関の燃料噴射制御装
   置。
6. 【請求項６】 前記第１の算出手段と第２の算出手段
   は、前記第１のフィードバック補正係数と第２のフィー
   ドバック補正係数を平行して算出すると共に、前記切り
   換え手段は、検出された運転状態に応じて前記第１の算
   出手段と第２の算出手段の出力を選択することで切り換
   えることを特徴とする請求項１項ないし５項のいずれか
   に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
7. 【請求項７】 前記漸化式形式の制御器は、適応制御器
   であることを特徴とする請求項１項ないし６項のいずれ
   かに記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
8. 【請求項８】 前記第２の算出手段は、Ｐ項、Ｉ項、Ｄ
   項のいずれか１つを少なくとも含むＰＩＤ制御器を用い
   て前記第２のフィードバック補正係数を算出することを
   特徴とする請求項１項ないし７項のいずれかに記載の内
   燃機関の燃料噴射制御装置。
9. 【請求項９】 前記第２の算出手段は、漸化式形式の適
   応制御器を用いて前記第２のフィードバック補正係数を
   算出することを特徴とする請求項１項ないし７項のいず
   れかに記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
10. 【請求項１０】 前記第１、第２の算出手段は適応制御
    器を用いて前記第１、第２のフィードバック補正係数を
    算出するものであり、前記第１の算出手段は、可変ゲイ
    ンおよび固定ゲインの少なくともいずれか一方を用いて
    前記第１のフィードバック補正係数を算出すると共に、
    前記第２の算出手段は、その他方を用いて前記第２のフ
    ィードバック補正係数を算出することを特徴とする請求
    項１項ないし６項のいずれかに記載の内燃機関の燃料噴
    射制御装置。
11. 【請求項１１】 前記供給燃料量補正手段は、前記第１
    または第２のフィードバック補正係数を前記供給燃料量
    に乗算して前記供給燃料量を補正することを特徴とする
    請求項１項ないし１０項のいずれかに記載の内燃機関の
    燃料噴射制御装置。