JPH1162668A

JPH1162668A - 内燃機関の空燃比制御装置

Info

Publication number: JPH1162668A
Application number: JP9237876A
Authority: JP
Inventors: Norio Suzuki; 典男鈴木; Koichi Saiki; 浩一斎木; Hiroki Munakata; 浩樹宗像
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 1997-08-20
Filing date: 1997-08-20
Publication date: 1999-03-05
Anticipated expiration: 2017-08-20
Also published as: JP3046948B2; US5983874A

Abstract

(57)【要約】【課題】オブザーバを使用して推定される気筒別空燃
比の精度に影響を与える要因を考慮して気筒別の空燃比
制御量の上下限値をより適切に設定し、良好な制御性能
を維持できる空燃比制御装置を提供する。【解決手段】エンジンの回転変動量ＭＥＭＦが回転変
動閾値ＭＦＪＵＤＯＢＳ以下のときは、気筒別補正係数
ＫＯＢＳＶ＃Ｎの上下限値ＫＯＢＳＶＬＭＨ，ＫＯＢＳ
ＶＬＭＬで決まる許容範囲が徐々に広がるように制御さ
れる（Ｓ２４２、Ｓ２４９、Ｓ２５２）。上限値ＫＯＢ
ＳＶＬＭＨは上限ガード値ＫＯＢＳＬＭＨＤ以下となる
ように、また下限値ＫＯＢＳＶＬＭＬは下限ガード値Ｋ
ＯＢＳＬＭＬＤ以上となるように制御され（Ｓ２５０、
Ｓ２５１、Ｓ２５３、Ｓ２５４）、上限ガード値ＫＯＢ
ＳＬＭＨＤ及び下限ガード値ＫＯＢＳＬＭＬＤは、大気
圧ＰＡに応じて設定される（図１５（ｂ））。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関の空燃比
制御装置に関し、特に現代制御理論に基づくオブザーバ
を応用したフィードバック制御により、機関に供給する
混合気の空燃比を気筒別にフィードバック制御する空燃
比制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】内燃機関の排気系集合部に設けられ、空
燃比に比例する出力を発生する空燃比センサの出力に基
づいて、オブザーバを用いて気筒別の空燃比を推定する
気筒別空燃比推定装置が従来より知られている（例えば
特開平６−１７３７５５号公報）。この装置では、推定
した空燃比が所定上下限値の範囲外の値となったとき
は、推定空燃比を初期値（Ａ／Ｆ１４．７相当の値）に
戻すことにより、推定空燃比が発散することを防止して
いる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の装置では、推定空燃比が所定上下限値の範囲外とな
ったときは、初期値に戻すことにより、推定空燃比の発
散は防止できるが、再度収束するのに時間がかかるとい
う問題があった。また、排気の流速は、気筒別空燃比の
推定に影響を及ぼすが、上記従来の装置では、排気流速
に影響を与える機関の回転変動の状態や空気密度（大気
圧）は、考慮されていない。

【０００４】また、検出した空燃比に応じて空燃比制御
量を算出し、その空燃比制御量を用いて機関に供給する
混合気の空燃比をフィードバック制御する場合に、空燃
比制御量が所定上下限値を越えたときは、空燃比制御量
をその所定上下限値に設定することは、一般的に行われ
ている。しかし、この場合の所定上下限値は固定値であ
り、この手法を上記したような推定気筒別空燃比に応じ
た気筒別空燃比のフィードバック制御にそのまま適用す
ると、機関の回転変動の状態や空気密度（大気圧）によ
っては、前記所定上下限値が不適切な値となり、制御性
能を悪化させる場合があった。

【０００５】本発明は上述した点に鑑みなされたもので
あり、オブザーバを使用して推定される気筒別空燃比の
精度に影響を与える要因を考慮して気筒別の空燃比制御
量の上下限値をより適切に設定し、良好な制御性能を維
持できる空燃比制御装置を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本発明は、内燃機関の排気系に設けられた空燃比検出手
段と、前記機関の排気系の挙動を記述するモデルに基づ
いてその内部状態を観測するオブサーバを設定し、前記
空燃比検出手段の出力を入力として各気筒の空燃比を推
定する気筒別空燃比推定手段と、該推定した各気筒の空
燃比を目標値に収束させるように前記各気筒に供給する
混合気の空燃比をフィードバック制御するための気筒別
空燃比制御量を算出する気筒別空燃比制御手段とを備え
る内燃機関の空燃比制御装置において、前記機関の回転
変動量及び大気圧の少なくとも一方に応じて上下限値を
設定し、前記気筒別空燃比制御量が前記上下限値で決ま
る許容範囲内に入るように処理するリミット処理手段を
備えることを特徴とする。

【０００７】この構成によれば、空燃比検出手段の出力
に基づいて各気筒の空燃比が推定され、該推定された各
気筒の空燃比を目標値に収束させるように各気筒に供給
する混合気の空燃比をフィードバック制御するための気
筒別空燃比制御量が算出され、その空燃比制御量は、機
関の回転変動量及び大気圧の少なくとも一方に応じて設
定される上下限値で決まる許容範囲内に入るように処理
される。その結果、気筒別空燃比の推定精度に応じた適
切な上下限値の設定を行うことができ、良好な制御性能
を維持することができる。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下本発明の実施の形態を図面を
参照して説明する。

【０００９】図１は本発明の実施の一形態にかかる内燃
機関（以下「エンジン」という）及びその制御装置の構
成を示す図である。同図中、１は４気筒のエンジンであ
る。

【００１０】エンジン１の吸気管２は分岐部（吸気マニ
ホルド）１１を介してエンジン１の各気筒の燃焼室に連
通する。吸気管２の途中にはスロットル弁３が配されて
いる。スロットル弁３にはスロットル弁開度（θＴＨ）
センサ４が連結されており、スロットル弁開度θＴＨに
応じた電気信号を出力して電子コントロールユニット
（以下「ＥＣＵ」という）５に供給する。吸気管２に
は、スロットル弁３をバイパスする補助空気通路６が設
けられており、該通路６の途中には補助空気量制御弁７
が配されている。補助空気量制御弁７は、ＥＣＵ５に接
続されており、ＥＣＵ５によりその開弁量が制御され
る。

【００１１】吸気管２のスロットル弁３の上流側には吸
気温（ＴＡ）センサ８が装着されており、その検出信号
がＥＣＵ５に供給される。吸気管２のスロットル弁３と
吸気マニホルド１１の間には、チャンバ９が設けられて
おり、チャンバ９には吸気管内絶対圧（ＰＢＡ）センサ
１０が取り付けられている。ＰＢＡセンサ１０の検出信
号はＥＣＵ５に供給される。

【００１２】エンジン１の本体にはエンジン水温（Ｔ
Ｗ）センサ１３が装着されており、その検出信号がＥＣ
Ｕ５に供給される。ＥＣＵ５には、エンジン１のクラン
ク軸（図示せず）の回転角度を検出するクランク角度位
置センサ１４が接続されており、クランク軸の回転角度
に応じた信号がＥＣＵ５に供給される。クランク角度位
置センサ１４は、エンジン１の特定の気筒の所定クラン
ク角度位置で信号パルス（以下「ＣＹＬ信号パルス」と
いう）を出力する気筒判別センサ、各気筒の吸入行程開
始時の上死点（ＴＤＣ）に関し所定クランク角度前のク
ランク角度位置で（４気筒エンジンではクランク角１８
０度毎に）ＴＤＣ信号パルスを出力するＴＤＣセンサ及
びＴＤＣ信号パルスより短い一定クランク角周期（例え
ば３０度周期）で１パルス（以下「ＣＲＫ信号パルス」
という）を発生するＣＲＫセンサから成り、ＣＹＬ信号
パルス、ＴＤＣ信号パルス及びＣＲＫ信号パルスがＥＣ
Ｕ５に供給される。これらの信号パルスは、燃料噴射時
期、点火時期等の各種タイミング制御及びエンジン回転
数ＮＥの検出に使用される。

【００１３】吸気マニホルド１１の吸気弁の少し上流側
には、各気筒毎に燃料噴射弁１２が設けられており、各
噴射弁は図示しない燃料ポンプに接続されているととも
にＥＣＵ５に電気的に接続されて、ＥＣＵ５からの信号
により燃料噴射時期及び燃料噴射時間（開弁時間）が制
御される。エンジン１の点火プラグ（図示せず）もＥＣ
Ｕ５に電気的に接続されており、ＥＣＵ５により点火時
期θＩＧが制御される。

【００１４】排気管１６は分岐部（排気マニホルド）１
５を介してエンジン１の燃焼室に接続されている。排気
管１６には分岐部１５が集合する部分の直ぐ下流側に、
広域空燃比センサ（以下「ＬＡＦセンサ」という）１７
が設けられている。さらにＬＡＦセンサ１７の下流側に
は直下三元触媒１９及び床下三元触媒２０が配されてお
り、またこれらの三元触媒１９及び２０の間には酸素濃
度センサ（以下「Ｏ２センサ」という）１８が装着され
ている。三元触媒１９、２０は、排気ガス中のＨＣ，Ｃ
Ｏ，ＮＯｘ等の浄化を行う。

【００１５】ＬＡＦセンサ１７は、ローパスフィルタ２
２を介してＥＣＵ５に接続されており、排気ガス中の酸
素濃度（空燃比）に略比例した電気信号を出力し、その
電気信号をＥＣＵ５に供給する。Ｏ２センサ１８は、そ
の出力が理論空燃比の前後において急激に変化する特性
を有し、その出力は理論空燃比よりリッチ側で高レベル
となり、リーン側で低レベルとなる。Ｏ２センサ１８
は、ローパスフィルタ２３を介してＥＣＵ５に接続され
ており、その検出信号はＥＣＵ５に供給される。

【００１６】排気還流機構３０は、吸気管２のチャンバ
９と排気管１６とを接続する排気還流路３１と、排気還
流路３１の途中に設けられ、排気還流量を制御する排気
還流弁（ＥＧＲ弁）３２と、ＥＧＲ弁３２の弁開度を検
出し、その検出信号をＥＣＵ５に供給するリフトセンサ
３３とから成る。ＥＧＲ弁３２は、ソレノイドを有する
電磁弁であり、ソレノイドはＥＣＵ５に接続され、その
弁開度がＥＣＵ５からの制御信号により変化させること
ができるように構成されている。

【００１７】エンジン１は、吸気弁及び排気弁のうち少
なくとも吸気弁のバルブタイミングを、エンジンの高速
回転領域に適した高速バルブタイミングと、低速回転領
域に適した低速バルブタイミングとの２段階に切換可能
なバルブタイミング切換機構６０を有する。このバルブ
タイミングの切換は、弁リフト量の切換も含み、さらに
低速バルブタイミング選択時は２つの吸気弁のうちの一
方を休止させて、空燃比を理論空燃比よりリーン化する
場合においても安定した燃焼を確保するようにしてい
る。

【００１８】バルブタイミング切換機構６０は、バルブ
タイミングの切換を油圧を介して行うものであり、この
油圧切換を行う電磁弁及び油圧センサ（図示せず）がＥ
ＣＵ５接続されている。油圧センサの検出信号はＥＣＵ
５に供給され、ＥＣＵ５は電磁弁を制御してバルブタイ
ミングの切換制御を行う。

【００１９】また、ＥＣＵ５には、大気圧を検出する大
気圧（ＰＡ）センサ２１が接続されており、その検出信
号がＥＣＵ５に供給される。

【００２０】ＥＣＵ５は、上述した各種センサからの入
力信号波形を整形して電圧レベルを所定レベルに修正
し、アナログ信号値をデジタル信号値に変化する等の機
能を有する入力回路と、中央処理回路（ＣＰＵ）と、該
ＣＰＵで実行される各種演算プログラムや後述する各種
マップ及び演算結果等を記憶するＲＯＭ及びＲＡＭから
なる記憶回路と、燃料噴射弁１２等の各種電磁弁や点火
プラグに駆動信号を出力する出力回路とを備えている。

【００２１】ＥＣＵ５は、上述の各種エンジン運転パラ
メータ信号に基づいて、ＬＡＦセンサ１７及びＯ２セン
サ１８の出力に応じたフィードバック制御運転領域やオ
ープン制御運転領域等の種々のエンジン運転状態を判別
するとともに、エンジン運転状態に応じ、下記数式１に
より燃料噴射弁１２の燃料噴射時間ＴＯＵＴを演算し、
この演算結果に基づいて燃料噴射弁１２を駆動する信号
を出力する。

【００２２】

【数１】ＴＯＵＴ＝ＴＩＭＦ×ＫＴＯＴＡＬ×ＫＣＭＤ
Ｍ×ＫＬＡＦ×ＫＯＢＳＶ＃Ｎ図２は上記数式１による燃料噴射時間ＴＯＵＴの算出手
法を説明するための機能ブロック図であり、これを参照
して本実施の形態における燃料噴射時間ＴＯＵＴの算出
手法の概要を説明する。なお、本実施の形態ではエンジ
ンへの燃料供給量は燃料噴射時間として算出されるが、
これは噴射される燃料量に対応するので、ＴＯＵＴを燃
料噴射量若しくは燃料量とも呼んでいる。

【００２３】図２においてブロックＢ１は、吸入空気量
に対応した基本燃料量ＴＩＭＦを算出する。この基本燃
料量ＴＩＭＦは、基本的にはエンジン回転数ＮＥ及び吸
気管内絶対圧ＰＢＡに応じて設定されるが、スロットル
弁３からエンジン１の燃焼室に至る吸気系をモデル化
し、その吸気系モデルに基づいて吸入空気の遅れを考慮
した補正を行うことが望ましい。その場合には、検出パ
ラメータとしてスロットル弁開度θＴＨ及び大気圧ＰＡ
をさらに用いる。

【００２４】ブロックＢ２〜Ｂ４は乗算ブロックであ
り、ブロックの入力パラメータを乗算して出力する。こ
れらのブロックにより、上記数式１の演算が行われ、燃
料噴射量ＴＯＵＴが得られる。

【００２５】ブロックＢ９は、エンジン水温ＴＷに応じ
て設定されるエンジン水温補正係数ＫＴＷ，排気還流実
行中に排気還流量に応じて設定されるＥＧＲ補正係数Ｋ
ＥＧＲ，蒸発燃料処理装置によるパージ実行時にパージ
燃料量に応じて設定されるパージ補正係数ＫＰＵＧ等の
フィードフォワード系補正係数をすべて乗算することに
より、補正係数ＫＴＯＴＡＬを算出し、ブロックＢ２に
入力する。

【００２６】ブロックＢ２１は、エンジン回転数ＮＥ、
吸気管内絶対圧ＰＢＡ等に応じて目標空燃比係数ＫＣＭ
Ｄを決定し、ブロック２２に入力する。目標空燃比係数
ＫＣＭＤは、空燃比Ａ／Ｆの逆数、すなわち燃空比Ｆ／
Ａに比例し、理論空燃比のとき値１．０をとるので、目
標当量比ともいう。ブロックＢ２２は、ローパスフィル
タ２３を介して入力されるＯ２センサ出力ＶＭＯ２に基
づいて目標空燃比係数ＫＣＭＤを修正し、ブロックＢ１
８及びＢ２３に入力する。ブロックＢ２３は、ＫＣＭＤ
値に応じて燃料冷却補正を行い最終目標空燃比係数ＫＣ
ＭＤＭを算出し、ブロックＢ３に入力する。

【００２７】ブロックＢ１０は、ローパスフィルタ２２
を介して入力されるＬＡＦセンサ出力値を、ＣＲＫ信号
パルスの発生毎にサンプリングし、そのサンプル値をリ
ングバッファメモリに順次記憶し、エンジン運転状態に
応じて最適のタイミングでサンプリングしたサンプル値
を選択し（ＬＡＦセンサ出力選択処理）、ブロックＢ１
１に入力するとともにローパスフィルタブロックＢ１６
を介してブロックＢ１８に入力する。このＬＡＦセンサ
出力選択処理は、サンプリングのタイミングによっては
変化する空燃比を正確に検出できないこと、燃焼室から
排出される排気ガスがＬＡＦセンサ１７に到達するまで
の時間やＬＡＦセンサ自体の反応時間がエンジン運転状
態によって変化することを考慮したものである。

【００２８】ブロックＢ１１は、いわゆるオブザーバと
しての機能を有し、ＬＡＦセンサ１７によって検出され
る集合部（各気筒から排出された排気ガスの混合ガス）
の空燃比に基づいて、各気筒毎の空燃比を推定し、４つ
の気筒に対応しているブロックＢ１２〜Ｂ１５に入力す
る。図２においては、ブロックＢ１２が気筒＃１に対応
し、ブロックＢ１３が気筒＃２に対応し、ブロックＢ１
４が気筒＃３に対応し、ブロックＢ１５が気筒＃４に対
応する。ブロックＢ１２〜Ｂ１５は、各気筒の空燃比
（オブザーバブロックＢ１２が推定した空燃比）が、集
合部空燃比に一致するようにＰＩＤ制御により気筒別補
正係数ＫＯＢＳＶ＃Ｎ（Ｎ＝１〜４）を算出し、それぞ
れブロックＢ５〜Ｂ８に入力する。

【００２９】ブロックＢ１８は、検出空燃比と目標空燃
比との偏差に応じてＰＩＤ制御によりＰＩＤ補正係数Ｋ
ＬＡＦを算出してブロックＢ４に入力する。

【００３０】以上のように本実施の形態では、ＬＡＦセ
ンサ１７の出力の応じて通常のＰＩＤ制御により算出し
たＰＩＤ補正係数ＫＬＡＦを上記数式１に適用するとと
もに、ＬＡＦセンサ出力に基づいて推定した各気筒の空
燃比に応じて設定される気筒別補正係数ＫＯＢＳＶ＃Ｎ
をさらに上記数式１に適用して、気筒毎の燃料噴射量Ｔ
ＯＵＴ（Ｎ）を算出している。気筒別補正係数ＫＯＢＳ
Ｖ＃Ｎにより気筒毎の空燃比のばらつきを解消して、触
媒の浄化率を向上させ、種々のエンジン運転状態におい
て良好な排気ガス特性を得ることができる。

【００３１】本実施の形態では、上述した図２の各ブロ
ックの機能は、ＥＣＵ５のＣＰＵによる演算処理により
実現されるので、この処理のフローチャートを参照して
処理の内容を具体的に説明する。なお、以下の説明にお
いて添え字（ｋ）は、離散系におけるサンプリング時刻
に対応するものであり、（ｋ）、（ｋ−１）等がそれぞ
れ今回値、前回値等に対応する。ただし、今回値を示す
（ｋ）は特に必要のない限り省略している。

【００３２】図３は、ＬＡＦセンサ１７の出力に応じて
ＰＩＤ補正係数ＫＬＡＦ及び気筒別補正係数ＫＯＢＳＶ
を算出する処理のフローチャートである。本処理はＴＤ
Ｃ信号パルスの発生毎に実行される。

【００３３】ステップＳ１では、始動モードか否か、す
なわちクランキング中か否かを判別し、始動モードのと
きは始動モードの処理（ステップＳ１０）へ移行する。
始動モードでなければ、目標空燃比係数（目標当量比）
ＫＣＭＤ及び最終目標空燃比係数ＫＣＭＤＭの算出（ス
テップＳ２）及びＬＡＦセンサ出力選択処理を行う（ス
テップＳ３）とともに検出当量比ＫＡＣＴの演算を行う
（ステップＳ４）。検出当量比ＫＡＣＴは、ＬＡＦセン
サ１７の出力を当量比に変換したものである。

【００３４】次いでＬＡＦセンサ１７の活性化が完了し
たか否かの活性判別を行う（ステップＳ５）。これは、
例えばＬＡＦセンサ１７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、該差が所定値
より小さいとき活性化が完了したと判別するものであ
る。

【００３５】次にエンジン運転状態がＬＡＦセンサ１７
の出力に基づくフィードバック制御を実行する運転領域
（以下「ＬＡＦフィードバック領域」という）にあるか
否かの判別を行う（ステップＳ６）。エンジン運転状態
がＬＡＦフィードバック領域にあるときは、フィードバ
ック制御フラグＦＬＡＦＦＢが「１」に設定され、それ
以外のときは「０」に設定される。そして、気筒別空燃
比補正係数ＫＯＢＳＶ＃Ｎ及びＰＩＤ補正係数ＫＬＡＦ
の演算を行って（ステップＳ７、Ｓ８）、本処理を終了
する。フィードバック制御フラグＦＬＡＦＦＢ＝１であ
るとき、ステップＳ７では後述する図９の処理（ステッ
プＳ２０３以降の処理）により、気筒別補正係数ＫＯＢ
ＳＶ＃Ｎが算出され、ステップＳ８では、周知のＰＩＤ
制御により、検出当量比ＫＡＣＴが目標当量比ＫＣＭＤ
に一致するようにＰＩＤ補正係数ＫＬＡＦが算出され
る。フィードバック制御フラグＦＬＡＦＦＢ＝０である
ときは、ステップＳ７では、気筒別補正係数ＫＯＢＳＶ
＃Ｎが「１．０」に設定され、ステップＳ８ではエンジ
ン運転状態に応じて決定される所定値に設定される。

【００３６】図４は、図３のステップＳ６におけるＬＡ
Ｆフィードバック領域判別処理のフローチャートであ
る。

【００３７】先ずステップＳ１２１では、ＬＡＦセンサ
１７が不活性状態にあるか否かを判別し、活性状態にあ
るときはフュエルカット中であることを「１」で示すフ
ラグＦＦＣが「１」か否かを判別し（ステップＳ１２
２）、ＦＦＣ＝０であるときは、スロットル弁全開中で
あることを「１」で示すフラグＦＷＯＴが「１」か否か
を判別し（ステップＳ１２３）、ＦＷＯＴ＝１でないと
きは、図示しないセンサによって検出したバッテリ電圧
ＶＢＡＴが所定下限値ＶＢＬＯＷより低いか否かを判別
し（ステップＳ１２４）、ＶＢＡＴ≧ＶＢＬＯＷである
ときは、理論空燃比に対応するＬＡＦセンサ出力のずれ
（ＬＡＦセンサストイキずれ）があるか否かを判別す
る。そして、ステップＳ１２１〜Ｓ１２５のいずれかの
答が肯定（ＹＥＳ）のときは、ＬＡＦセンサ出力に基づ
くフィードバック制御が実行可能であることを「１」で
示すフィードバック制御フラグＦＬＡＦＦＢを「０」に
設定する（ステップＳ１３２）。

【００３８】一方、ステップＳ１２１〜Ｓ１２５の答が
すべて否定（ＮＯ）のときは、ＬＡＦセンサ出力に基づ
くフィードバック制御を実行可能と判定して、フィード
バック制御フラグＦＬＡＦＦＢを「１」に設定する（ス
テップＳ１３１）。

【００３９】次に図３のステップＳ９における気筒別補
正係数ＫＯＢＳＶ＃Ｎの算出処理について説明する。

【００４０】最初にオブザーバによる気筒別空燃比の推
定手法について説明し、次に推定した気筒別空燃比に応
じた気筒別補正係数ＫＯＢＳＶ＃Ｎの算出手法を説明す
る。

【００４１】排気系集合部の空燃比を各気筒の空燃比の
時間的な寄与度を考慮した加重平均であると考え、時刻
ｋのときの値を数式２のように表した。なお、燃料量
（Ｆ）を操作量としたため、数式２では燃空比Ｆ／Ａを
用いている。

【００４２】

【数２】すなわち、集合部の燃空比は、気筒毎の過去の燃焼履歴
に重みＣ（例えば直前に燃焼した気筒は４０％、その前
が３０％、…など）を乗算したものの合計で表した。こ
のモデルをブロック線図で表すと、図５のようになり、
その状態方程式は数式３のようになる。

【００４３】

【数３】また、集合部の燃空比をｙ（ｋ）とおくと、出力方程式
は数式４のように表すことができる。

【００４４】

【数４】数式４において、ｕ（ｋ）は観測不可能であるため、こ
の状態方程式からオブザーバを設計してもｘ（ｋ）は観
測することができない。そこで、４ＴＤＣ前（すなわ
ち、同一気筒）の空燃比は急激に変化しない定常運転状
態にあると仮定してｘ（ｋ＋１）＝ｘ（ｋ−３）とする
と、数式４は数式５のようになる。

【００４５】

【数５】このように設定したモデルが４気筒エンジンの排気系を
よくモデル化していることは実験的に確認されている。
従って、集合部Ａ／Ｆから気筒別空燃比を推定する問題
は、数式６で示される状態方程式と出力方程式にてｘ
（ｋ）を観察する通常のカルマンフィルタの問題に帰着
する。その荷重行列Ｑ，Ｒを数式７のようにおいてリカ
ッチの方程式を解くと、ゲイン行列Ｋは数式８のように
なる。

【００４６】

【数６】

【００４７】

【数７】

【００４８】

【数８】本実施形態のモデルでは、一般的なオブザーバの構成に
おける入力ｕ（ｋ）がないので、図６に示すようにｙ
（ｋ）のみを入力とする構成となり、これを数式で表す
と数式９のようになる。

【００４９】

【数９】したがって、集合部燃空比ｙ（ｋ）及び過去の気筒別燃
空比の推定値Ｘハット（ｋ）から、今回の気筒別燃空比
の推定値Ｘハット（ｋ）を算出することができる。

【００５０】上記数式９を用いて気筒別燃空比Ｘハット
（ｋ＋１）を算出する場合、集合部燃空比ｙ（ｋ）とし
て、検出当量比ＫＡＣＴ（ｋ）が適用されるが、この検
出当量比ＫＡＣＴ（ｋ）は、ＬＡＦセンサ１７の応答遅
れを含んでいるのに対し、ＣＸハット（ｋ）（４つの気
筒別燃空比の重み付け加算値）は、遅れを含んでいな
い。そのため、数式９を用いたのでは、ＬＡＦセンサ１
７の応答遅れの影響で、気筒別燃空比を正確に推定する
ことはできない。特にエンジン回転数ＮＥが高いとき
は、ＴＤＣ信号パルスの発生間隔が短くなるので応答遅
れの影響が大きくなる。

【００５１】そこで本実施形態では、数式１０により集
合部燃空比の推定値ｙハット（ｋ）を算出し、これを数
式１１に適用することにより、気筒別燃空比の推定値Ｘ
ハット（ｋ＋１）を算出するようにした。

【００５２】

【数１０】

【００５３】

【数１１】上記数式１０において、ＤＬはＬＡＦセンサ１７の応答
遅れの時定数に相当するパラメータであり、本実施形態
では図７に示すＤＬテーブルを用いて算出される。ＤＬ
テーブルは、ＤＬ値がエンジン回転数ＮＥ及び吸気管内
絶対圧ＰＢＡに応じて０から１．０の間の値となるよう
に設定されている。同図において、ＰＢＡ１〜３はそれ
ぞれ例えば、６６０ｍｍＨｇ，４６０ｍｍＨｇ，２６０
ｍｍＨｇであり、適宜補間演算を行って、検出したエン
ジン回転数ＮＥ及び吸気管内絶対圧ＰＢＡに応じた時定
数ＤＬの算出を行う。なお、時定数ＤＬの値は、実際の
応答遅れ時間に相当する値より２０％程度遅い時間に相
当する値が最適であることが実験的に確認されている。
また、図７から明らかなように時定数ＤＬは、吸気管内
絶対圧ＰＢＡの変化に対する変化は小さいので、例えば
ＰＢＡ１，ＰＢＡ２及びＰＢＡ３に対応する時定数ＤＬ
の値の平均値を、エンジン回転数ＮＥのみに応じて選択
するようにしてもよい。

【００５４】なお、数式１０及び１１において、Ｘハッ
ト（ｋ）の初期ベクトルは、例えば構成要素（ｘハット
（ｋ−３），ｘハット（ｋ−２），ｘハット（ｋ−
１），ｘハット（ｋ））の値が全て検出当量比ＫＡＣＴ
のベクトルとし、数式１０においてｙハット（ｋ−１）
の初期値も検出当量比ＫＡＣＴとする。

【００５５】このように、数式９におけるＣＸハット
（ｋ）を、ＬＡＦセンサの応答遅れを含んだ集合部燃空
比の推定値ｙハット（ｋ）に置き換えた数式１１を用い
ることにより、ＬＡＦセンサの応答遅れを適切に補償し
て正確な気筒別空燃比の推定を行うことができる。な
お、以下の説明における各気筒の推定当量比ＫＡＣＴ＃
１（ｋ）〜ＫＡＣＴ＃４（ｋ）が、それぞれｘハット
（ｋ）に相当する。

【００５６】次に推定した気筒別空燃比に基づいて気筒
別補正係数ＫＯＢＳＶ＃Ｎを算出する手法を、図８を参
照して説明する。

【００５７】先ず、数式１２に示すように、集合部Ａ／
Ｆに対応する検出当量比ＫＡＣＴを全気筒の気筒別補正
係数ＫＯＢＳＶ＃Ｎの平均値の前回演算値で除算して目
標Ａ／Ｆに対応する当量比としての目標値ＫＣＭＤＯＢ
ＳＶ（ｋ）を算出し、＃１気筒の気筒別補正係数ＫＯＢ
ＳＶ＃１は、その目標値ＫＣＭＤＯＢＳＶ（ｋ）と＃１
気筒の推定当量比ＫＡＣＴ＃１（ｋ）との偏差ＤＫＡＣ
Ｔ＃１（ｋ）（＝ＫＡＣＴ＃１（ｋ）−ＫＣＭＤＯＢＳ
Ｖ（ｋ））が０となるように、ＰＩＤ制御により求め
る。

【００５８】

【数１２】より具体的には、数式１３により比例項ＫＰＯＢ＃１、
積分項ＫＩＯＢ＃１及び微分項ＫＤＯＢ＃１を求め、さ
らに数式１４により気筒別補正係数ＫＯＢＳＶ＃１を算
出する。

【００５９】

【数１３】ＫＰＯＢ＃１（ｋ）＝ＫＰＯＢＳＶ×ＤＫＡ
ＣＴ＃１（ｋ）ＫＩＯＢ＃１（ｋ）＝ＫＩＯＢＳＶ×ＤＫＡＣＴ＃１
（ｋ）＋ＫＩＯＢＳ＃１（ｋ−１）ＫＤＯＢ＃１（ｋ）＝ＫＤＯＢＳＶ×（ＤＫＡＣＴ＃１
（ｋ）−ＤＫＡＣＴ＃１（ｋ−１））

【００６０】

【数１４】ＫＯＢＳＶ＃１（ｋ）＝ＫＰＯＢ＃１（ｋ）
＋ＫＩＯＢ＃１（ｋ）＋ＫＤＯＢ＃１（ｋ）＃２〜＃４気筒についても同様の演算を行い、ＫＯＢＳ
Ｖ＃２〜＃４を算出する。

【００６１】これにより、各気筒の空燃比は集合部空燃
比に収束し、集合部空燃比はＰＩＤ補正係数ＫＬＡＦに
より、目標空燃比に収束するので、結果的にすべての気
筒の空燃比を目標空燃比に収束させることができる。

【００６２】さらに、この気筒別補正係数ＫＯＢＳＶ＃
Ｎの学習値である気筒別補正係数学習値ＫＯＢＳＶＲ＃
Ｎを下記の式により、運転領域毎に算出して、バッテリ
でバックアップされたＲＡＭに記憶する。

【００６３】

【数１５】ＫＯＢＳＶＲ＃ｊ＝ＣＲ×ＫＯＢＳＶ＃Ｎ＋
（１−ＣＲ）×ＫＯＢＳＶＲ＃Ｎｊここで、ｊは後述するように吸気管内絶対圧ＰＢＡに応
じて決定される運転領域パラメータ（ｊ＝１〜３）、Ｃ
Ｒは０から１の間の値に設定される重み係数、右辺のＫ
ＯＢＳＶＲ＃Ｎｊは前回の学習値である。

【００６４】図９は、図３のステップＳ７における気筒
別補正係数ＫＯＢＳＶ＃Ｎ算出処理（メイン）のフロー
チャートである。

【００６５】先ずステップＳ２０１では、フィードバッ
ク制御フラグＦＬＡＦＦＢが「１」か否かを判別し、Ｆ
ＬＡＦＦＢ＝０であってＬＡＦフィードバック領域にな
いときは、気筒別補正係数ＫＯＢＳＶ＃Ｎを「１．０」
に設定し（ステップＳ２０２）、ステップＳ２２６の初
期化処理を実行して本処理を終了する。ステップＳ２２
６では、前記数式１０及び１１の、ｘハット（ｋ−
３），ｘハット（ｋ−２），ｘハット（ｋ−１），ｘハ
ット（ｋ）及び数式１０のｙハット（ｋ−１）を全て検
出当量比ＫＡＣＴに設定するとともに、数式１３のＤＫ
ＡＣＴ＃Ｎを「０」に、また数式１３のＫＩＯＢ＃Ｎを
気筒別補正係数ＫＯＢＳＶ＃Ｎに設定する初期化処理を
行う。

【００６６】ステップＳ２０１でＦＬＡＦＦＢ＝１であ
るときは、吸気管内絶対圧ＰＢＡに応じて運転領域の判
別を行う（ステップＳ２０３〜Ｓ２０７、図１４参
照）。すなわち、吸気管内絶対圧ＰＢＡが第１所定圧Ｐ
ＢＯＢＲＦ１より低い低負荷領域であるときは、運転領
域パラメータｊを「１」に設定し（ステップＳ２０３、
Ｓ２０５）、吸気管内絶対圧ＰＢＡが第１所定圧ＰＢＯ
ＢＲＦ１以上で、かつ第１所定圧ＰＢＯＢＲＦ１より高
い第２所定圧ＰＢＯＢＲＦ２より低い中負荷領域である
ときは、運転領域パラメータｊを「２」に設定し（ステ
ップＳ２０３、Ｓ２０４、Ｓ２０６）、吸気管内絶対圧
ＰＢＡが第２所定圧ＰＢＯＲＦ２以上の高負荷領域であ
るときは、運転領域パラメータｊを「３」に設定する
（ステップＳ２０３、Ｓ２０４、Ｓ２０７）。

【００６７】続くステップＳ２０８では、ＫＯＢＳＶＬ
ＭＨ／Ｌ決定処理（図１０）を実行し、気筒別補正係数
ＫＯＢＳＶ＃Ｎの上限値ＫＯＢＳＶＬＭＨ及び下限値Ｋ
ＯＢＳＶＬＭＬを決定する。そして、エンジン回転数Ｎ
Ｅが所定上下限値ＮＯＢＳＶＨ，ＮＯＢＳＶＬ（例えば
それぞれ４０００ｒｐｍ、１０００ｒｐｍ）の範囲内に
あるか否か、及び吸気管内絶対圧ＰＢＡが所定上下限値
ＰＢＯＢＳＶＨ，ＰＢＯＢＳＶＬ（例えばそれぞれ７６
０ｍｍＨｇ，２００ｍｍＨｇ）の範囲内にあるか否かを
を判別し（ステップＳ２０９、図１４参照）、ＮＥ≦Ｎ
ＯＢＳＶＬ、またはＮＥ≧ＮＯＢＳＶＨ、またはＰＢＡ
≦ＰＢＯＢＳＶＬ、またはＰＢＡ≧ＰＢＯＢＳＶＨであ
るときは、気筒別補正係数ＫＯＢＳＶ＃Ｎを、そのとき
の運転領域に対応する学習値ＫＯＢＳＶＲ＃Ｎｊに設定
し（ステップＳ２２１）、気筒別補正係数ＫＯＢＳＶ＃
Ｎのリミット処理を行う（ステップＳ２２２〜Ｓ２２
５）。すなわち、気筒別補正係数ＫＯＢＳＶ＃Ｎが上限
値ＫＯＢＳＶＬＭＨより大きいときは、ＫＯＢＳＶ＃Ｎ
＝ＫＯＢＳＶＬＭＨとし（ステップＳ２２２、Ｓ２２
５）、下限値ＫＯＢＳＶＬＭＬＨより小さいときは、Ｋ
ＯＢＳＶ＃Ｎ＝ＫＯＢＳＶＬＭＬとし（ステップＳ２２
３、Ｓ２２４）、上下限値の範囲内にあるときは、その
まま前記ステップＳ２２６に進む。

【００６８】ステップＳ２０９の答が肯定（ＹＥＳ）の
ときは、本処理の前回実行時においてフィードバック制
御フラグＦＬＡＦＦＢが「１」であったか否かを判別し
（ステップＳ２１０）、前回ＦＬＡＦＦＢ＝０であった
ときは、前記ステップＳ２２１に進んで初期値設定を行
う。前回もＦＬＡＦＦＢ＝１であったときは、図１１の
ＫＯＢＳＶ＃Ｎ算出処理（サブ）及び図１２のＫＯＢＳ
ＶＲ＃Ｎ算出処理を実行して（ステップＳ２１１、Ｓ２
１２）、本処理を終了する。

【００６９】図１０は、図９のステップＳ２０８におけ
るＫＯＢＳＶＬＭＨ／Ｌ決定処理のフローチャートであ
る。

【００７０】ステップＳ２４１では、下記数式１６によ
り、回転変動閾値ＭＦＪＵＤＯＢＳを算出する。

【００７１】

【数１６】ＭＦＪＵＤＯＢＳ＝ＭＦＪＵＤ×ＫＭＦＪＤＯＢＳここで、ＭＦＪＵＤは、エンジン回転数ＮＥ及び吸気管
内絶対圧ＰＢＡに応じて設定されたＭＦＪＵＤマップを
検索することにより算出される回転変動閾値の基本値で
あり、ＭＦＪＵＤマップは、エンジン回転数ＮＥが増加
するほど、また吸気管内絶対圧ＰＢＡが増加するほど、
基本値ＭＦＪＵＤが減少するように設定されている。ま
た、ＫＭＦＪＤＯＢＳは、回転変動閾値の補正係数であ
り、この補正係数ＫＭＦＪＤＯＢＳは、吸気管内絶対圧
ＰＢＡに応じて設定されたＫＭＦＪＤＯＢＳテーブルを
検索することにより算出される。ＫＭＦＪＤＯＢＳテー
ブルは、図１５（ａ）に示すように、吸気管内絶対圧Ｐ
ＢＡが増加するほど補正係数ＫＭＦＪＤＯＢＳが減少す
るように設定されている。

【００７２】続くステップＳ２４２では、検出したエン
ジン回転変動量ＭＥＭＦが、ステップＳ２４１で算出し
た閾値ＭＦＪＵＤＯＢＳより大きいか否かを判別する。
ここで、エンジンのクランク軸が一定角度（例えば３０
度）回転するのに要する時間（すなわち１／ＮＥに比例
する量）の今回値をＭＥ（ｋ）とすると、回転変動量Ｍ
ＥＭＦは下記式で定義されるパラメータである。

【００７３】ＭＥＭＦ＝ＭＥ（ｋ）−ＭＥ（ｋ−１）回転変動量ＭＥＭＦが閾値ＭＦＪＵＤＯＢＳより大きい
ときは、今回演算の対象となる気筒（以下「今回気筒」
という）の気筒別補正係数ＫＯＢＳＶ＃Ｎがリーン側所
定値ＫＯＢＳＶＭＦＬ（例えば０．９６）より小さいか
否かを判別し（ステップＳ２４３）、ＫＯＢＳＶ＃Ｎ＜
ＫＯＢＳＶＭＦＬであって気筒別補正係数ＫＯＢＳＶ＃
Ｎの値がリーン側に偏っているときは、上限値ＫＯＢＳ
ＶＬＭＨ、下限値ＫＯＢＳＶＬＭＬ及び学習値ＫＯＢＳ
ＶＲ＃Ｎｊ（ｊ＝１〜３）を全て「１．０」に設定し
（ステップＳ２４４）、ダウンカウントタイマｔｍＯＢ
ＳＶＭＦを所定時間ＴＯＢＳＶＭＦ（例えば３分）にセ
ットしてスタートさせ（ステップＳ２４５）、本処理を
終了する。

【００７４】ステップＳ２４２〜Ｓ２４４により、エン
ジンの回転変動が大きくかつ今回気筒の気筒別補正係数
ＫＯＢＳＶ＃Ｎがリーン側に偏っているときは、上下限
値ＫＢＯＳＶＬＭＨ，ＫＯＢＳＶＬＭＬ及び学習値ＫＯ
ＢＳＶＲ＃Ｎｊが全て「１．０」とされるので、後述す
る図１１のステップＳ２７８〜Ｓ２８３の処理により気
筒別補正係数ＫＯＢＳＶ＃Ｎも「１．０」（無補正値）
に設定され、特定気筒の空燃比が過度にリーン化される
ことによる回転変動の増加を防止することができる。

【００７５】ステップＳ２４２またはＳ２４３の答が否
定（ＮＯ）、すなわちＭＥＭＦ≦ＭＦＪＵＤＯＢＳであ
って回転変動量が小さいとき、または回転変動量ＭＥＭ
Ｆ＞ＭＦＪＵＤＯＢＳであっても気筒別補正係数ＫＯＢ
ＳＶ＃Ｎがリーン側所定値ＫＯＢＳＶＭＦＬより大きい
ときは、ステップＳ２４５でスタートしたタイマｔｍＯ
ＢＳＶＭＦの値が「０」か否かを判別する。そしてｔｍ
ＯＢＳＶＭＦ＞０である間は、直ちに本処理を終了し、
ｔｍＯＢＳＶＭＦ＝０となりステップＳ２４２またはＳ
２４３の答が否定（ＮＯ）の状態が所定時間ＴＯＢＳＶ
ＭＦ以上継続したときは、次のステップＳ２４８でスタ
ートされるダウンカウントタイマｔｍＤＫＯＢＳＶの値
が「０」か否かを判別する（ステップＳ２４７）。ｔｍ
ＤＫＯＢＳＶ＞０である間は、直ちに本処理を終了し、
ｔｍＤＫＯＢＳＶ＝０となると、タイマｔｍＤＫＯＢＳ
Ｖを所定時間ＴＤＫＯＢＳＶ（例えば１０秒）にセット
してスタートさせる（ステップＳ２４８）。

【００７６】次いで、上限値ＫＯＢＳＶＬＭＨを、所定
値ＤＫＯＢＳＶＭＦ（例えば０．００１）を加算するこ
とにより更新し（ステップＳ２４９）、該更新した上限
値ＫＯＢＳＶＬＭＨが、大気圧ＰＡに応じて設定される
上限ガード値ＫＯＢＳＬＭＨＤより小さいか否かを判別
する（ステップＳ２５０）。そしてＫＯＢＳＶＬＭＨ＜
ＫＯＢＳＬＭＨＤであるときは直ちに、またＫＯＢＳＶ
ＬＭＨ≧ＫＯＢＳＬＭＨＤであるときは、上限値ＫＯＢ
ＳＶＬＭＨをその上限ガード値ＫＯＢＳＬＭＨＤに設定
して（ステップＳ２５１）、ステップＳ２５２に進む。

【００７７】ステップＳ２５２では、下限値ＫＯＢＳＶ
ＬＭＬを、所定値ＤＫＯＢＳＶＭＦを減算することによ
り更新し、該更新した下限値ＫＯＢＳＶＬＭＬが、大気
圧ＰＡに応じて設定される下限ガード値ＫＯＢＳＬＭＬ
Ｄより大きいか否かを判別する（ステップＳ２５３）。
そしてＫＯＢＳＶＬＭＬ＞ＫＯＢＳＬＭＬＤであるとき
は直ちに、またＫＯＢＳＶＬＭＬ≦ＫＯＢＳＬＭＬＤで
あるときは、下限値ＫＯＢＳＶＬＭＬをその下限ガード
値ＫＯＢＳＬＭＬＤに設定して（ステップＳ２５４）、
本処理を終了する。

【００７８】ここで、上限ガード値ＫＯＢＳＬＭＨＤ及
び下限ガード値ＫＯＢＳＬＭＬＤは、図１３に示すガー
ド値算出処理（ＴＤＣ信号パルスに同期した処理が実行
されない、いわゆるバックグラウンドで実行される処
理）において、大気圧ＰＡに応じて図１５（ｂ）に示す
ガード値テーブルを検索することにより決定される。ガ
ード値テーブルは、大気圧ＰＡが低下するほど上限ガー
ド値ＫＯＢＳＬＭＨＤが減少し、下限ガード値ＫＯＢＳ
ＬＭＬＤが増加するように、すなわち上下限値ＫＯＢＳ
ＶＬＭＨ，ＫＯＢＳＶＬＭＬの許容範囲が狭くなるよう
に設定されている。図１５（ｂ）において、所定値ＫＯ
ＢＳＬＭＨＤ１及びＫＯＢＳＬＭＨＤ２は、それぞれ例
えば１．０２、１．０５に設定され、所定値ＫＯＢＳＬ
ＭＬＤ１及びＫＯＢＳＬＭＬＤ２は、それぞれ例えば
０．９８、０．９５に設定される。

【００７９】ステップＳ２４８以下の処理により、所定
時間ＴＤＫＯＢＳＶ毎に上限値ＫＯＢＳＶＬＭＨのイン
クリメント及び下限値ＫＯＢＳＶＬＭＬのデクリメント
が実行され、気筒別補正係数ＫＯＢＳＶ＃Ｎの許容範囲
が徐々に拡大される。そして、ステップＳ２４２〜Ｓ２
４４の処理により、回転変動量ＭＥＭＦが閾値ＭＦＪＵ
ＤＯＢＳを越えかつ今回気筒の気筒別補正係数ＫＯＢＳ
Ｖ＃Ｎがリーン側所定値ＫＯＢＳＶＭＦＬより小さくな
ると、上下限値ＫＯＢＳＶＬＭＨ，ＫＯＢＳＶＬＭＬは
ともに「１．０」に戻される。

【００８０】図１１は、図９のステップＳ２１１におけ
るＫＯＢＳＶ＃Ｎ算出処理（サブ）のフローチャートで
ある。

【００８１】先ずステップＳ２７１では、前述した手法
により気筒別空燃比の推定（推定当量比ＫＡＣＴ＃Ｎの
算出）を行い、次いで前記数式１３により、気筒別空燃
比フィードバック制御の比例項ＫＰＯＢ＃Ｎ、積分項Ｋ
ＩＯＢ＃Ｎ及び微分項ＫＤＯＢ＃Ｎを算出する（ステッ
プＳ２７２）。続くステップＳ２７３〜Ｓ２７６では積
分項ＫＩＯＢ＃Ｎのリミット処理を行う。すなわち、積
分項ＫＩＯＢ＃Ｎが上限値ＫＯＢＳＶＬＭＨより大きい
ときは、その上限値ＫＯＢＳＶＬＭＨに設定して（ステ
ップＳ２７３、Ｓ２７４）ステップＳ２８３に進み、積
分項ＫＩＯＢ＃Ｎが下限値ＫＯＢＳＶＬＭＬより小さい
ときは、その下限値ＫＯＢＳＶＬＭＬに設定して（ステ
ップＳ２７５、Ｓ２７６）ステップＳ２８１に進み、積
分項ＫＩＯＢ＃Ｎが上下限値ＫＯＢＳＶＬＭＨ，ＫＯＢ
ＳＶＬＭＬの範囲内にあるときは、ステップＳ２７７に
進む。

【００８２】ステップＳ２７７では、前記数式１４によ
り今回気筒の気筒別補正係数ＫＯＢＳＶ＃Ｎを算出し、
続くステップＳ２７８〜Ｓ２８３で気筒別補正係数ＫＯ
ＢＳＶ＃Ｎのリミット処理を行う。すなわち、１）気筒
別補正係数ＫＯＢＳＶ＃Ｎが上限値ＫＯＢＳＶＬＭＨよ
り大きいときは、積分項ＫＩＯＢ＃Ｎを前回値ＫＩＯＢ
＃Ｎ（ｋ−１）に戻す（ステップＳ２８２）とともに、
気筒別補正係数ＫＯＢＳＶ＃Ｎを上限値ＫＯＢＳＬＭＨ
に設定し（ステップＳ２８３）、２）気筒別補正係数Ｋ
ＯＢＳＶ＃Ｎが下限値ＫＯＢＳＶＬＭＬより小さいとき
は、積分項ＫＩＯＢ＃Ｎを前回値ＫＩＯＢ＃Ｎ（ｋ−
１）に戻す（ステップＳ２８０）とともに、気筒別補正
係数ＫＯＢＳＶ＃Ｎを上限値ＫＯＢＳＶＬＭＬに設定し
（ステップＳ２８１）、３）気筒別補正係数ＫＯＢＳＶ
＃Ｎが上下限値ＫＯＢＳＶＬＭＨ，ＫＯＢＳＶＬＭＬの
範囲内にあるときは、そのまま本処理を終了する。

【００８３】図１１の処理によれば、推定した気筒別当
量比ＫＡＣＴ＃Ｎに応じて気筒別補正係数ＫＯＢＳＶ＃
Ｎが算出されるとともに、算出した気筒別補正係数ＫＯ
ＢＳＶ＃Ｎ及び積分項ＫＩＯＢ＃Ｎが、上下限値ＫＯＢ
ＳＶＬＭＨ，ＫＯＢＳＶＬＭＬの範囲内に入るようにリ
ミット処理される。

【００８４】図１２は、図９のステップＳ２１２におけ
る気筒別補正係数学習値ＫＯＢＳＶＲ＃Ｎｊ算出処理の
フローチャートである。

【００８５】同図においてステップＳ４０１では、今回
の気筒別フィードバック制御開始時点（気筒別フィード
バック制御の実行条件不成立の状態から実行条件成立の
状態への移行時点）から所定時間経過したか否かを判別
し、経過前は直ちに本処理を終了し、経過後はステップ
Ｓ４０２に進む。ステップＳ４０２では、下記式により
検出当量比ＫＡＣＴ（ｋ）と推定気筒別当量比ＫＡＣＴ
＃Ｎ（ｋ）との偏差である当量比偏差ＤＫＡＣＴＯＢ＃
Ｎを算出する。

【００８６】ＤＫＡＣＴＯＢ＃Ｎ＝ＫＡＣＴ（ｋ）−Ｋ
ＡＣＴ＃Ｎ（ｋ）そして当量比偏差の絶対値｜ＤＫＡＣＴＯＢ＃Ｎ｜が所
定偏差ＤＫＯＢＲＦＬＭ以下か否かを判別し（ステップ
Ｓ４０３）、｜ＤＫＡＣＴＯＢ＃Ｎ｜＞ＤＫＯＢＲＦＬ
Ｍであるときは、学習値ＫＯＢＳＶＲ＃Ｎｊを算出する
ことなく本処理を終了する。

【００８７】また｜ＤＫＡＣＴＯＢ＃Ｎ｜≦ＤＫＯＢＲ
ＦＬＭであるときは、以下のように運転領域毎に学習値
ＫＯＢＳＶＲ＃ｊの算出を行い、本処理を終了する。

【００８８】すなわち、吸気管内絶対圧ＰＢＡが第１所
定圧ＰＢＯＢＲＦ１より低いときは、学習値ＫＯＢＳＶ
Ｒ＃Ｎ１を前記数式１５により算出し、バックアップＲ
ＡＭに記憶する（ステップＳ４０４、Ｓ４０６）。ま
た、吸気管内絶対圧ＰＢＡが第１所定圧ＰＢＯＢＲＦ１
以上でかつ第２所定圧ＰＢＯＢＲＦ２より低いときは、
学習値ＫＯＢＳＶＲ＃Ｎ２を前記数式１５により算出
し、バックアップＲＡＭに記憶する（ステップＳ４０
４、Ｓ４０５、Ｓ４０７）。また、吸気管内絶対圧ＰＢ
Ａが第２所定圧ＰＢＯＢＳＲＦ２以上であるときは、学
習値ＫＯＢＳＶＲ＃Ｎ３を算出し、バックアップＲＡＭ
に記憶する（ステップＳ４０４、Ｓ４０５、Ｓ４０
８）。

【００８９】以上詳述したように本実施形態では、エン
ジンの回転変動量ＭＥＭＦが所定閾値ＪＦＪＵＤＯＢＳ
以下の状態で、気筒別補正係数ＫＯＢＳＶ＃Ｎの上下限
値ＫＯＢＳＶＬＭＨ，ＫＯＢＳＶＬＭＬで決まる許容範
囲が徐々に拡大される一方、回転変動量ＭＥＭＦが閾値
ＭＦＪＵＤＯＢＳを越えかつ今回気筒の気筒別補正係数
ＫＯＢＳＶ＃Ｎがリーン側所定値ＫＯＢＳＶＭＦＬより
小さくなると、上下限値ＫＯＢＳＶＬＭＨ，ＫＯＢＳＶ
ＬＭＬはともに「１．０」に戻されるようにしたので、
エンジンの回転変動量ＭＥＭＦに応じた適切な許容範囲
（上下限値）の設定を行うことができる。また、大気圧
ＰＡに応じて上下限値ＫＯＢＳＶＬＭＨ，ＫＯＢＳＶＬ
ＭＬのガード値ＫＯＢＳＬＭＨＤ，ＫＯＢＳＬＭＬＤを
設定するようにしたので、エンジン１が搭載された車両
が走行する高度に応じて適切な上下限値の設定を行うこ
とができる。その結果、推定した気筒別空燃比の精度に
影響を与える排気流速の変化が考慮され、推定精度が低
下する傾向のある回転変動量の増加時や高地において、
許容範囲を狭くすることにより、安定した制御を維持す
ることができる。

【００９０】本実施形態では、図１１のステップＳ２７
１が気筒別空燃比推定手段に相当し、気筒別補正係数Ｋ
ＯＢＳＶ＃Ｎが気筒別空燃比制御量に相当し、図１１の
ステップＳ２７２、Ｓ２７７が気筒別空燃比制御手段に
相当し、同図のステップＳ２７８、Ｓ２７９、Ｓ２８
１、Ｓ２８３並びに図１０及び図１３の処理がリミット
処理手段に相当する。

【００９１】なお、本発明は上述した実施形態に限るも
のではなく、例えば上下限値ＫＯＢＳＶＬＭＨ，ＫＯＢ
ＳＶＬＭＬのガード値ＫＯＢＳＬＭＨＤ，ＫＯＢＳＬＭ
ＬＤは固定値としてもよく、あるいは回転変動量ＭＥＭ
Ｆに応じた上下限値ＫＯＢＳＶＬＭＨ，ＫＯＢＳＶＬＭ
Ｌで決まる許容範囲の拡大処理（ステップＳ２４７〜Ｓ
２５４）を行わずに、上下限値ＫＯＢＳＶＬＭＨ，ＫＯ
ＢＳＶＬＭＬそのものを、大気圧ＰＡに応じて図１５
（ｂ）に示す傾向と同様に設定するようにしてもよい。

【００９２】

【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、空
燃比検出手段の出力に基づいて各気筒の空燃比が推定さ
れ、該推定された各気筒の空燃比を目標値に収束させる
ように各気筒に供給する混合気の空燃比をフィードバッ
ク制御するための気筒別空燃比制御量が算出され、その
空燃比制御量は、機関の回転変動量及び大気圧の少なく
とも一方に応じて設定される上下限値で決まる許容範囲
内に入るように処理されるので、気筒別空燃比の推定精
度に応じた適切な上下限値の設定を行うことができ、良
好な制御性能を維持することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態にかかる内燃機関及びその
空燃比制御装置の構成を示す図である。

【図２】本実施形態における空燃比制御手法を説明する
ための機能ブロック図である。

【図３】ＬＡＦセンサ出力に基づいて空燃比補正係数を
算出する処理のフローチャートである。

【図４】ＬＡＦフィードバック領域判別処理のフローチ
ャートである。

【図５】内燃機関の排気系の挙動を示すモデルのブロッ
ク図である。

【図６】本実施形態におけるオブザーバの構成を示すブ
ロック図である。

【図７】ＬＡＦセンサの応答遅れ時定数（ＤＬ）を設定
するためのテーブルを示す図である。

【図８】気筒別空燃比フィードバック制御を説明するた
めのブロック図である。

【図９】気筒別補正係数（ＫＯＢＳＶ＃Ｎ）を算出する
メインルーチンのフローチャートである。

【図１０】気筒別補正係数の上下限値を決定する処理の
フローチャートである。

【図１１】気筒別補正係数を算出するサブルーチンのフ
ローチャートである。

【図１２】気筒別補正係数の学習値を算出する処理のフ
ローチャートである。

【図１３】図１０の処理で使用されるガード値を算出す
る処理のフローチャートである。

【図１４】気筒別空燃比フィードバック制御を実行する
運転領域を示す図である。

【図１５】図１０または図１３の処理で使用されるテー
ブルを示す図である。

【符号の説明】

１内燃機関（本体）２吸気管５電子コントロールユニット（ＥＣＵ）（気筒別空燃
比推定手段、気筒別空燃比制御手段、リミット処理手
段）１２燃料噴射弁１６排気管１７広域空燃比センサ（空燃比検出手段）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】内燃機関の排気系に設けられた空燃比検
出手段と、前記機関の排気系の挙動を記述するモデルに
基づいてその内部状態を観測するオブサーバを設定し、
前記空燃比検出手段の出力を入力として各気筒の空燃比
を推定する気筒別空燃比推定手段と、該推定した各気筒
の空燃比を目標値に収束させるように前記各気筒に供給
する混合気の空燃比をフィードバック制御するための気
筒別空燃比制御量を算出する気筒別空燃比制御手段とを
備える内燃機関の空燃比制御装置において、前記機関の回転変動量及び大気圧の少なくとも一方に応
じて上下限値を設定し、前記気筒別空燃比制御量が前記
上下限値で決まる許容範囲内に入るように処理するリミ
ット処理手段を備えることを特徴とする内燃機関の空燃
比制御装置。