JP3634056B2

JP3634056B2 - Fuel injection control device for internal combustion engine

Info

Publication number: JP3634056B2
Application number: JP06370996A
Authority: JP
Inventors: 秀隆牧; 修介赤崎; 祐介長谷川; 要一西村
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 1995-02-25
Filing date: 1996-02-26
Publication date: 2005-03-30
Anticipated expiration: 2016-02-26
Also published as: JPH08291753A

Description

【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、目標値と制御量（制御対象出力）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。また同様の理由から、特開平５−５２１４０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。
【０００４】
更に、本出願人も例えば特開平７−２４７８８６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
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、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１７に示すように、フューエルカットの間では空燃比はオープンループ（Ｏ／Ｌ）制御される。
【０００６】
そして、例えば理論空燃比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（あるいは実際の）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実際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。
【０００７】
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で示す）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１７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。
【０００８】
従って、適応制御則などの高応答の制御則およびＰＩＤ制御則などの応答性の低い制御則を用いて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。しかしながら、前記した従来技術においては、そのような場合に何等対策するものではなかった。
【０００９】
更に、内燃機関がバルブタイミングを低速側と高速側に切り換える、いわゆる可変バルブタイミング機構を備えている場合、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ー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、検出空燃比が安定しない恐れがある。従って、そのような場合には適応制御則などの高応答の制御則が成立せず、高応答の制御則に基づくフィードバック制御を継続できない恐れがある。
【００１０】
従って、この発明の目的は、応答性において異なる複数の制御則を用いて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によって制御の安定性を確保しつつ燃料噴射ないし空燃比の制御性を向上させると共に、内燃機関がバルブタイミングを低速側と高速側に切り換える、いわゆる可変バルブタイミング機構を備えている場合に高速側のバルブタイミングが選択されていて適応制御則などの高応答の制御則に基づく制御が継続できないようなときでも、フィードバック制御を継続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。
【００１１】
【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項にあっては、機関弁の作動状態を切り換える機構を備えてなる内燃機関において、内燃機関の排気する排気空燃比を含む運転状態を検出する運転状態検出手段と、前記内燃機関の供給燃料量を決定する供給燃料量決定手段と、前記供給燃料量を操作量として前記検出された排気空燃比および前記供給燃料量の少なくともいずれかが目標値に一致するように第１の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の算出手段と、前記供給燃料量を操作量として前記検出された排気空燃比および前記供給燃料量の少なくともいずれかが目標値に一致するように、応答性において前記第１の制御則より劣る第２の制御則を用いて第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の算出手段と前記第２の算出手段の出力のいずれかを選択し、それ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、および前記機関弁の作動状態を少なくとも前記内燃機関の低速運転時に対応する第１の作動状態と高速運転時に対応する第２の作動状態の間で切り換える機関弁作動状態切り換え手段と、を備えると共に、前記供給燃料量補正手段は、前記機関弁が前記第２の作動状態に切り換えられるとき、前記第２の算出手段の出力を選択し、それに基づいて前記供給燃料量を補正する如く構成した。
【００１２】
請求項２項にあっては、前記機関弁作動状態切り換え手段は、前記供給燃料量補正手段が前記第２の算出手段の出力を選択し、それに基づいて前記供給燃料量を補正した後、前記機関弁を前記第２の作動状態に切り換える如く構成した。
【００１３】
請求項３項にあっては、前記第２の制御則は、比例項、積分項、微分項のいずれか１つを少なくとも含むＰＩＤ制御則である如く構成した。
【００１４】
請求項４項にあっては、前記漸化式形式の制御則は、適応制御則である如く構成した。
【００１５】
【作用】
請求項１項にあっては、機関弁の作動状態を切り換える機構を備えてなる内燃機関において、供給燃料量を操作量として前記検出された排気空燃比および前記供給燃料量の少なくともいずれかが目標値に一致するように第１の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の算出手段と、前記供給燃料量を操作量として前記検出された排気空燃比および前記供給燃料量の少なくともいずれかが目標値に一致するように、応答性において前記第１の制御則より劣る第２の制御則を用いて第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の算出手段と前記第２の算出手段の出力のいずれかを選択し、それ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、および機関弁の作動状態を少なくとも前記内燃機関の低速運転時に対応する第１の作動状態と高速運転時に対応する第２の作動状態の間で切り換える機関弁作動状態切り換え手段と、を備えると共に、前記供給燃料量補正手段は、前記機関弁が前記第２の作動状態に切り換えられるとき、前記第２の算出手段の出力を選択し、それに基づいて前記供給燃料量を補正す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ることが可能となり、特に低応答の制御則を用いて算出したフィードバック補正係数から高応答の制御則を用いて算出したフィードバック補正係数への切り換えにあっても制御の安定性を確保しつつ、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。更に、可変バルブタイミング機構を備えている場合に高速側のバルブタイミングが選択されているときも、吹き抜けなどの影響による検出空燃比の不安定化によるフィードバック補正係数の発散を防止することができ、適応制御則などの高応答の制御則に基づく制御を継続することができる。
【００１６】
制御性の向上について更に敷衍すると、供給燃料量を操作量として検出された排気空燃比および前記供給燃料量の少なくともいずれかが目標値に一致するように第１の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。
【００１７】
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、外乱に対するロバスト性も向上する。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。
【００１８】
請求項２項にあっては、前記機関弁作動状態切り換え手段は、前記供給燃料量補正手段が前記第２の算出手段の出力を選択し、それに基づいて前記供給燃料量を補正した後、前記機関弁を前記第２の作動状態に切り換える如く構成したので、前記した作用、効果に加えて、第１の作動状態から第２の作動状態に切り換えるときに運転状態が急変して検出空燃比が不安定な値となることによってフィードバック補正係数が不適切な値となることを確実に防止することができる。
【００１９】
請求項３項にあっては、前記第２の制御則は、Ｐ項、Ｉ項、Ｄ項のいずれか１つを少なくとも含むＰＩＤ制御則である如く構成したので、前記第１の制御則により算出したフィードバック補正係数を用いて前記供給燃料量を補正す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しつつ、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。
【００２０】
請求項４項にあっては、前記漸化式形式の制御則は、適応制御則である如く構成したので、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、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、外乱に対するロバスト性を向上させることができる。
【００２１】
【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。
【００２２】
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。
【００２３】
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（前記した機関弁。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。
【００２４】
燃焼後の排気ガスは、２個の排気弁（前記した機関弁。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。
【００２５】
内燃機関１０には、排気ガスを還流路１２１を介して吸気側に還流させる排気還流機構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。
【００２６】
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後述の如く、機関のバルブタイミングＶ／Ｔを後述の如く低速側と高速側の示す２種の特性ＬｏＶ／Ｔ，ＨｉＶ／Ｔの間で切り換える。尚、このバルブタイミング特性の切り換えは、２個の吸気弁の一方を休止させる動作を含む。
【００２７】
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。
【００２８】
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。更に、排気系において、排気マニホルド２４の下流で触媒装置２８の上流側の排気系集合部には、広域空燃比センサ５４が設けられる。これらセンサ出力は、制御ユニット３４に送られる。
【００２９】
図２は制御ユニット３４の詳細を示すブロック図である。広域空燃比センサ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）。
【００３０】
検出回路６２の出力は、マルチプレクサ６６およびＡ／Ｄ変換回路６８を介してＣＰＵ内に入力される。ＣＰＵはＣＰＵコア７０、ＲＯＭ７２、ＲＡＭ７４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。
【００３１】
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１４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を介して電磁弁９０（２次空気量を調節するバイパス路３２の開閉）、および排気還流制御用電磁弁１２２ならびにキャニスタ・パージ制御用電磁弁２２５を駆動する。
【００３２】
図３は出願に係る制御装置の動作を示すフロー・チャートである。尚、図３のプログラムは所定クランク角度で起動される。
【００３３】
出願に係る装置にあっては図４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）が目標空燃比（図にＫＣＭＤ（ｋ）と示す）に一致するように第１の漸化式形式の制御則（ＳＴＲ型の適応制御器。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）を算出する第１の算出手段を設けた。
【００３４】
それと共に、同様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が目標値ＫＣＭＤに一致するように、応答性において前記第１の制御則より劣る第２の制御則、より具体的にはＰＩＤ制御則からなるＰＩＤコントローラ（図にＰＩＤと示す）を用いて第２のフィードバック補正係数ＫＬＡＦ（ｋ）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を求める如く構成した。
【００３５】
以下説明すると、先ずＳ１０において検出した機関回転数Ｎｅ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、例えばスロットル弁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て噴射量はオープンループで制御される。
【００３６】
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とからマップを検索して基本燃料噴射量Ｔｉｍを算出する。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、ＬＡＦ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。
【００３７】
活性化が完了したと判断されるときはＳ２０に進んでＬＡＦセンサ出力（検出値）を読み込み、Ｓ２２に進んで検出値から検出空燃比ＫＡＣＴ（ｋ）（ｋ：離散系のサンプル時刻）を求める。次いでＳ２４に進んでフィードバック補正係数ＫＦＢを演算する。
【００３８】
図５はその作業を示すサブルーチン・フロー・チャートである。
【００３９】
以下説明すると、Ｓ１００において目標空燃比の変化量ＤＫＣＭＤ、即ち、目標空燃比の今回値ＫＣＭＤ（ｋ）と前回値ＫＣＭＤ（ｋ−１）の差の絶対値が、基準値ＤＫＣＭＤＲＥＦより大きいか否か判断し、肯定されるときはＳ１０２に進んでカウンタＣの値を零にリセットし、Ｓ１０４に進んで低応答フィードバック補正係数を演算する。ここで、低応答フィードバック補正係数は、ＰＩＤ制御則による補正係数ＫＬＡＦを意味する。以下、この補正係数を「ＰＩＤ補正係数」と称する。
【００４０】
図６はその算出作業を示すサブルーチン・フロー・チャートであり、先ずＳ２００において前回、即ち、図３フロー・チャートの前回処理時にフラグＦＫＳＴＲのビットが１であったか否か判断する。このフラグＦＫＳＴＲは後述の如く、適応制御則を用いて算出されたフィードバック補正係数ＫＳＴＲ（以下この補正係数を「適応補正係数」と言う）に基づいて燃料噴射量Ｔｉｍ（供給燃料量）が補正されたとき、１にセットされる。従って、ここでは、前回処理のとき燃料噴射量補正に適応補正係数ＫＳＴＲの方が用いられたか否かを判断することを意味する。
【００４１】
Ｓ２００で肯定されたときはＳ２０２に進み、適応補正係数の前回値ＫＳＴＲ（ｋ−１）をＰＩＤ補正係数のＩ項の前回値ＫＬＡＦ（ｋ−１）に書き替え（後述）、Ｓ２０４に進んでＰＩＤ補正係数ＫＬＡＦ（ｋ）を演算する。このＰＩＤ制御則によるフィードバック補正係数ＫＬＡＦは、以下の通り演算する。
【００４２】
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。尚、演算の便宜のため、空燃比は目標値ＫＣＭＤも検出値ＫＡＣＴも、実際には、当量比、即ち、Ｍｓｔ／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）。
【００４３】
次いで、それに所定の係数を乗じてＰ項ＫＬＡＦＰ（ｋ）、Ｉ項ＫＬＡＦＩ（ｋ）、およびＤ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。
【００４４】
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を乗じて得た値をフィードバック補正係数のＩ項の前回値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。最後に、よって得た値を
ＫＬＡＦ（ｋ）＝ＫＬＡＦＰ（ｋ）＋ＫＬＡＦＩ（ｋ）＋ＫＬＡＦＤ（ｋ）
と合算してＰＩＤ制御則によるフィードバック補正係数の今回値ＫＬＡＦ（ｋ）とする。尚、この場合、乗算補正によるフィードバック補正係数とするためのオフセット分である１．０はＫＬＡＦＩ（ｋ）に含まれているものとする（すなわちＫＬＡＦＩ項の初期値は１．０とする）。
【００４５】
上記でＰＩＤ補正係数ＫＬＡＦは、Ｓ２０２でＩ項が書き替えられたとき、それを用いて算出される。その理由は、適応補正係数ＫＳＴＲからＰＩＤ補正係数ＫＬＡＦに切り換えられるときはＩ項（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ＫＬＡＦのＩ項の初期値を決定することにより、適応補正係数とＰＩＤ補正係数の段差を小さく止めることができ、制御量の急変を防止して制御の安定性を確保することができるからである。
【００４６】
次にＳ２０６に進んでＰＩＤ補正係数ＫＬＡＦ（ｋ）をフィードバック補正係数ＫＦＢとし、続いてＳ２０８に進んでＰＩＤ補正係数ＫＬＡＦで噴射量補正がなされることからフラグＦＫＳＴＲのビットを０にリセットする。
【００４７】
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たとき、例えばフューエルカット状態からの復帰時のような場合、ＬＡＦセンサの検出遅れなどから検出値が必ずしも真の値を示すとは限らないため、制御が不安定となる恐れあることから、低応答フィードバック補正係数を制御に用いると共に、同様の理由から目標空燃比の変化量が大きいとき、例えばスロットル全開増量状態から復帰したとき、リーンバーン制御から理論空燃比制御に復帰したときは、低応答フィードバック補正係数を制御に用いる。
【００４８】
図５フロー・チャートの説明に戻ると、Ｓ１００で否定されたときはＳ１０６に進み、前記したカウンタＣの値をインクリメントし、Ｓ１０８に進んでカウンタ値Ｃが所定値ＣＲＥＦ以下か否か判断する。Ｓ１０８でカウンタ値が所定値ＣＲＥＦ以下と判断されるときは目標空燃比ＫＣＭＤが大きく変化してからの経過時間が短く、燃焼が完了するまでの遅れやＬＡＦセンサの検出遅れを吸収できないとことから、Ｓ１０４に進むと共に、Ｓ１０８でカウンタ値が所定値ＣＲＥＦ未満ではないと判断されるときはＳ１１０に進んでフィードバック領域の判別を行う。
【００４９】
図７はその領域作業を示すサブルーチン・フロー・チャートである。
【００５０】
以下説明すると、先ずＳ３００において前回、即ち、図３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。フューエルカット時にオープンループ制御されることは先に触れたが、それ以外にも、例えば全開増量時や高回転時、または排気還流機構が動作して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。従って、そのような運転状態にないときが、フィードバック制御領域とされる。
【００５１】
Ｓ３００で肯定されるときはＳ３０２に進み、低応答のフィードバック補正係数（ＰＩＤ補正係数ＫＬＡＦ）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。
【００５２】
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Ｓ３００の後にその期間であれば継続的にＳ３０２に進むような判断ステップを設ければ良い。
【００５３】
Ｓ３００で肯定されるときはＳ３０４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ＴＷＳＴＲＯＮ未満と判断されるときはＳ３０２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。
【００５４】
Ｓ３０４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Ｓ３０６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、Ｓ３０６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Ｓ３０２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。
【００５５】
Ｓ３０６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Ｓ３０８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Ｓ３０２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、適応制御則のような高いゲインを必要としないからである。
【００５６】
Ｓ３０８でアイドル時ではないと判断されるときはＳ３１０に進んで低負荷域にあるか否か判断し、肯定されるときはＳ３０２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。
【００５７】
Ｓ３１０で低負荷域にはないと判断されるときはＳ３１２に進んで可変バルブタイミング機構においてＨｉＶ／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Ｓ３０２に進んで低応答フィードバック領域とする。
【００５８】
ここで、図８フロー・チャートを参照して可変バルブタイミング機構の指令値の算出について説明する。
【００５９】
先ず図８のＳ４００において機関回転数Ｎｅおよび吸気圧力Ｐｂを読み込み、Ｓ４０２に進んで読み込んだ機関回転数Ｎｅと吸気圧力ＰｂとからＲＯＭ７２に格納されたマップを検索してバルブタイミングゾーンを決定する。尚、この決定には機関冷却水温度Ｔｗなどを加味しても良い。
【００６０】
図９はその特性を示す特性図であり、バルブタイミングゾーンは図示の如く、機関回転数Ｎｅと吸気圧力Ｐｂとから切り換えポイントを介して低速側のバルブタイミングＬｏＶ／Ｔ（前記した第１の作動状態）と高速側のバルブタイミングＨｉＶ／Ｔ（前記した第２の作動状態）に二分される。ここで、切り換えポイントは、機関負荷（吸気圧力Ｐｂ）が低いほど高回転側に移行するように設定される。Ｓ４０２において読み出した値からいずれのバルブタイミングが選択されるべきか判断される。
【００６１】
次いでＳ４０４に進んで決定されたバルブタイミングが高速側のＨｉＶ／Ｔか低速側のＬｏＶ／Ｔか否か判断し、低速側と判断されるときはＳ４０６に進んで低速側のＬｏＶ／Ｔに切り換え指令する。他方、Ｓ４０４において高速側と判断されるときはＳ４０８に進み、高速側のＨｉＶ／Ｔに切り換え指令する。
【００６２】
図７フロー・チャートの説明に戻ると、Ｓ３１２では図８フロー・チャートのＳ４０６，Ｓ４０８に示す可変バルブタイミング機構の制御ユニットのバルブタイミング指令を通じて参照して判断する。そして高速側のＨｉＶ／Ｔ指令と判断されるときは、低応答フィードバック領域とする。
【００６３】
これについて説明すると、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。
【００６４】
即ち、図示した適応制御においては、後述の如く、ｕ(k) ＝KSTR(k) とKACT(k) の因果関係から、適応パラメータθハット(k) を求めるため、比較的正確な検出値KACTが毎制御周期ごとにサンプリングできないと、成立しない可能性がある。よって、高速側のHi V/T時には低応答フィードバック領域とし、前述の如くＰＩＤ補正係数KLAFを用いることとする。
【００６５】
更に、低速側のＬｏＶ／Ｔから高速側のＨｉＶ／Ｔへ切り換えられるとき、内燃機関の運転状態が急変するため、検出値ＫＡＣＴが不安定となりやすい。この状態でフィードバック補正係数を適応補正係数ＫＳＴＲからＰＩＤ補正係数ＫＬＡＦに変更すると、フィードバック補正係数は応答性が高いため、不安定となった検出値ＫＡＣＴに基づいて不適切な値を示すことがある。その値のときにＰＩＤ補正係数ＫＬＡＦに変更すると、前述の如くＫＬＡＦＩ項＝ＫＳＴＲ（ｋ−１）と置換することから、ＰＩＤ補正係数ＫＬＡＦが不適切な値から開始する恐れがある。
【００６６】
他方、ＰＩＤ制御は適応制御に比較して応答性が低く、不適切な値から適切な値に収束するまで、適応制御に比べると、時間がかかる。更に、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間でバルブタイミングが一時的に異なる場合も生じ得る。
【００６７】
この問題を解決するために、この実施の形態においては、ＨｉＶ／Ｔへの切り換え指令が出力されたときは、先ずフィードバック補正係数をＰＩＤ補正係数ＫＬＡＦに変更する。そして可変バルブタイミング機構の制御ユニットにあっては噴射量補正がＰＩＤ補正係数ＫＬＡＦに基づいてなされたことを確認してから、ＨｉＶ／Ｔへの切り換えを実行するようにした。
【００６８】
図１０を参照して具体的に説明する。尚、このフロー・チャートによる処理は、実際には図５フロー・チャートの処理が終了した後に行なう。
【００６９】
先ずＳ４１０で、図８フロー・チャートにより決定されたＶ／Ｔ指令が、ＨｉＶ／Ｔ側かＬｏＶ／Ｔ側かを判断し、ＬｏＶ／Ｔ側と判断されるときはＳ４１２に進んで図示しない油圧回路をＬｏＶ／Ｔ側に制御する。他方、Ｓ４１０でＨｉＶ／Ｔ側と判断されるときはＳ４１４に進んで、噴射量補正が高応答フィードバック補正係数（適応補正係数ＫＳＴＲ）で行なわれていることを示すフラグＦＫＳＴＲのビットが１か否か判断する。Ｓ４１４で肯定されるときはフィードバック補正係数がＰＩＤ補正係数ＫＬＡＦに変更されていないことからＳ４１２に進んで図示しない油圧回路をＬｏＶ／Ｔ側に制御する。
【００７０】
Ｓ４１４で否定されるときはフィードバック補正係数がＰＩＤ補正係数ＫＬＡＦに変更されていることからＳ４１６に進んで噴射量補正が低応答フィードバック補正係数（ＰＩＤ補正係数ＫＬＡＦ）で行われてから所定ＴＤＣ数、即ち、所定の期間燃焼が行われたことを確認してＳ４１８に進み、図示しない油圧回路をＨｉＶ／Ｔ側に制御する。
【００７１】
以上のようにバルブタイミングの切り換え制御と、フィードバック補正係数の選択を関連させて行なうことで、低速側のＬｏＶ／Ｔから高速側のＨｉＶ／Ｔへの切り換えは、実際にフィードバック補正係数が、ＰＩＤ補正係数に変更され、更にそれに基づいて所定のＴＤＣ数の間燃焼が行われたことを確認してから行なわれるため、前述したような問題を解決でき、結果として制御の安定性が向上する。
【００７２】
図７フロー・チャートの説明に戻ると、Ｓ３１２で否定されるときはＳ３１４に進み、検出した空燃比ＫＡＣＴが所定値ａ未満か否か判断し、肯定されるときはＳ３０２に進むと共に、否定されるときはＳ３１６に進んで検出した空燃比ＫＡＣＴが所定値ｂより大きいか否か判断し、肯定されるときはＳ３０２に進むと共に、否定されたときはＳ３１８に進んで高応答のフィードバック補正係数（適応補正係数ＫＳＴＲ）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。
【００７３】
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、所定値ａ，ｂを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。
【００７４】
図５フロー・チャートの説明に戻ると、次いでＳ１１２に進んで高応答フィードバック領域か否か判断し、否定されるときはＳ１０４に進むと共に、肯定されるときはＳ１１４に進んで前回フラグＦＫＳＴＲのビットが０であったか否か判断する。肯定されるとき、即ち、前回ＰＩＤ制御則によりフィードバック補正係数が算出されたときはＳ１１６に進んで検出空燃比ＫＡＣＴが所定下限値ＫＡＣＴＬＭＴＬ（例えば０．９５）以上か否か判断し、肯定されるときはＳ１１８に進んで所定上限値ＫＡＣＴＬＭＴＨ（例えば１．０５）以下か否か判断する。
【００７５】
Ｓ１１６ないしＳ１１８で否定されるときはＳ１０４に進むと共に、Ｓ１１８でも肯定されるときはＳ１２０に進んで高応答フィードバック補正係数、より具体的には適応制御則によるフィードバック補正係数ＫＳＴＲ（ｋ）を演算する。即ち、検出当量比が１．０付近にあるときＰＩＤ制御から適応制御に切り換えるようにして制御の安定性を確保する。
【００７６】
図１１フロー・チャートは、その適応補正係数ＫＳＴＲ（ｋ）の算出作業を示すサブルーチン・フロー・チャートである。
【００７７】
最初にＳ５００において図３フロー・チャートの前回処理時に前記フラグＦＫＳＴＲのビットが０であったか、換言すれば前回の補正にＰＩＤ補正係数ＫＬＡＦが用いられたか否か判断する。そしてＳ５００で肯定されたときはＳ５０２の処理（後述）を経てＳ５０４に進み、適応補正係数ＫＳＴＲを算出する。
【００７８】
以下これについて説明すると、先に図４に示した適応制御器は、本出願人が先に提案した適応制御技術を前提とする。それはＳＴＲ（セルフチューニングレギュレータ）コントローラからなる適応制御器とその適応（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り、ＳＴＲコントローラは、燃料噴射量制御のフィードバック系の目標値と制御量（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を算出する。
【００７９】
このような適応制御において、適応制御の調整則（機構）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、適応制御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、適応制御システムの安定を保証する手法である。即ち、ランダウらの提案したパラメータ調整則においては、漸化式形式で表される調整則（適応則）が、上記したポポフの超安定論ないしはリヤプノフの直接法の少なくともいずれかを用いることでその安定性を保証している。
【００８０】
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、” ＡＳｕｒｖｅｙｏｆＭｏｄｅｌＲｅｆｅｒｅｎｃｅＡｄａｐｔｉｖｅＴｅｃｈｎｉｑｕｅｓ − ＴｈｅｏｒｙａｎｄＡｐ−ｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ” Ｉ．Ｄ．ＬＡＮＤＡＵ「Ａｕｔｏｍａｔｉｃａ」Ｖｏｌ．１０，ｐｐ．３５３−３７９，１９７４、”Ｕｎｉ− ｆｉｃａｔｉｏｎｏｆＤｉｓｃｒｅｔｅＴｉｍｅＥｘｐｌｉｃｉｔＭｏｄｅｌＲｅｆｅｒｅｎｃｅＡｄａｐｔｉｖｅＣｏｎｔｒｏｌＤｅｓｉｇｎｓ” Ｉ．Ｄ．ＬＡＮＤＡＵほか「Ａｕｔｏｍａｔｉｃａ」Ｖｏｌ．１７，Ｎｏ．４，ｐｐ．５９３−６１１，１９８１、および” ＣｏｍｂｉｎｉｎｇＭｏｄｅｌＲｅｆｅｒｅｎｃｅＡｄａｐｔｉｖｅＣｏｎｔｒｏｌｌｅｒｓａｎｄＳｔｏｃｈａｓｔｉｃＳｅｌｆ−ｔｕｎｉｎｇＲｅｇｕｌａｔｏｒｓ” Ｉ．Ｄ．ＬＡＮＤＡＵ「Ａｕｔｏｍａｔｉｃａ」Ｖｏｌ．１８，Ｎｏ．１，ｐｐ．７７−８４，１９８２に記載されているように、公知技術となっている。
【００８１】
図示例の適応制御技術では、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Ｂ（Ｚ^−１）／Ａ（Ｚ^−１）の分母分子の多項式を数１および数２のようにおいたとき、パラメータ調整機構が同定する適応パラメータθハット（ｋ）は、数３のようにベクトル（転置ベクトル）で示される。またパラメータ調整機構への入力ζ（ｋ）は、数４のように定められる。ここでは、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。
【００８２】
【数１】

【００８３】
【数２】

【００８４】
【数３】

【００８５】
【数４】

【００８６】
ここで、数３に示される適応パラメータθハットは、ゲインを決定するスカラ量ｂ０ハット^−１（ｋ）、操作量を用いて表現される制御要素ＢＲハット（Ｚ^−１，ｋ）および制御量を用いて表現される制御要素Ｓハット（Ｚ ^−１，ｋ）からなり、それぞれ数５から数７のように表される。
【００８７】
【数５】

【００８８】
【数６】

【００８９】
【数７】

【００９０】
パラメータ調整機構はこれらのスカラ量や制御要素の各係数を同定・推定し、前記した数３に示す適応パラメータθハットとして、ＳＴＲコントローラに送る。パラメータ調整機構は、プラントの操作量ｕ（ｉ）および制御量ｙ（ｊ）（ｉ，ｊは過去値を含む）を用いて目標値と制御量との偏差が零となるように適応パラメータθハットを算出する。適応パラメータθハットは、具体的には数８のように計算される。数８で、Γ（ｋ）は適応パラメータの同定・推定速度を決定するゲイン行列（ｍ＋ｎ＋ｄ次）、ｅアスタリスク（ｋ）は同定・推定誤差を示す信号で、それぞれ数９および数１０のような漸化式で表される。尚、数１０においてＤ（ｚ^−１）は設計者が与える所望の漸近安定な多項式で、この例では１に設定した。
【００９１】
【数８】

【００９２】
【数９】

【００９３】
【数１０】

【００９４】
また数９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。例えば、λ１（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１１のように表されるとき、λ１（ｋ）＝λ３（ｋ）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９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。燃料噴射ないし空燃比などの時変プラントには、漸減ゲインアルゴリズム、可変ゲインアルゴリズム、固定ゲインアルゴリズム、および固定トレースアルゴリズムのいずれもが適している。尚、数１１においてｔｒΓ（０）はΓの初期値のトレースである。
【００９５】
【数１１】

【００９６】
ここで、図４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’は前述の如くＫＣＭＤがＫＡＣＴ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。演算されたフィードバック補正係数ＫＳＴＲ（ｋ）は基本噴射量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。
【００９７】
このように、適応補正係数ＫＳＴＲ（ｋ）および検出空燃比ＫＡＣＴ（ｋ）が求められて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−ｄ’）に一致するように漸化式を用いて適応補正係数ＫＳＴＲ（ｋ）を算出する。
【００９８】
適応補正係数ＫＳＴＲ（ｋ）は、具体的には数１２に示すように求められる。
【００９９】
【数１２】

【０１００】
前述の如く、検出空燃比ＫＡＣＴ（ｋ）と目標空燃比ＫＣＭＤ（ｋ）とは、図５フロー・チャートのＳ１０４で先に説明した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ＫＡＣＴ（ｋ）と目標空燃比ＫＣＭＤ（ｋ−ｄ’）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、図４の切換機構４００を介していずれか一方が燃料噴射量の演算に用いられる。
【０１０１】
図１１フロー・チャートの説明に戻ってＳ５０２の処理を述べると、適応補正係数KSTRは本来的には前述の如く数１２のように求めるが、Ｓ５００で肯定されるときは前回制御周期ではＰＩＤ補正係数KLAFが補正に用いられたことを意味する。そして後述の如く、ＰＩＤ補正係数KLAFが補正に用いられるとき、適応補正係数KSTRは１．０に固定される。従って、適応補正係数KSTRによる燃料噴射量補正が再開されたとき、適応補正係数KSTRの値が１．０から大きく外れると、制御量が不安定になる。
【０１０２】
前記したように、ＳＴＲコントローラを構成する、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５ないし数７のように表されるが、Ｓ５０２に示すようにゲインを決定するスカラ量をＰＩＤ補正係数の前回値ＫＬＡＦ（ｋ−１）で除算しておくと、数１３に示すように、その第１項は１となっていることから、第２項ＫＬＡＦ（ｋ−１）の値が今回の適応補正係数ＫＳＴＲ（ｋ）となる。それによってＰＩＤ補正係数ＫＬＡＦから適応補正係数ＫＳＴＲへの切り換えを滑らかに行うことができる。
【０１０３】
【数１３】

【０１０４】
次にＳ５０６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、続いて適応補正係数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にセットして、図５フロー・チャートに戻り処理を終了する。
【０１０５】
図３フロー・チャートに戻ると、次いでＳ２６に進んで基本燃料噴射量Ｔｉｍに、目標空燃比補正係数ＫＣＭＤＭ（目標空燃比ＫＣＭＤ（当量比）に吸入空気の充填効率補正を施して得る値）と求めたフィードバック補正係数ＫＦＢと各種補正係数ＫＴＯＴＡＬとを乗算して補正すると共に、加算項ＴＴＯＴＡＬを加算して補正し、先に述べたように出力燃料噴射量Ｔｏｕｔを決定する。次いでＳ２８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に出力する。
【０１０６】
ここで、各種補正係数ＫＴＯＴＡＬは水温補正など乗算で行う各種の補正係数の積算間を意味し、加算項ＴＴＯＴＡＬは気圧補正など加算値で行う補正係数の合算値を示す（但し、インジェクタの無効時間などは出力燃料噴射量Ｔｏｕｔの出力時に別途加算されるので、これに含まれない）。
【０１０７】
尚、Ｓ１８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、Ｓ３０に進んでフィードバック補正係数ＫＦＢの値を１．０とし、Ｓ２６に進んで出力燃料噴射量Ｔｏｕｔを求める。またＳ１２でクランキングと判断されたときはＳ３２に進んでクランキング時の燃料噴射量Ｔｉｃｒを検索し、Ｓ３４に進んで検索値に基づいて始動モードの式に従って出力燃料噴射量Ｔｏｕｔを算出すると共に、Ｓ１４でフューエルカットと判断されたときは、Ｓ３６に進んで出力燃料噴射量Ｔｏｕｔを零とする。
【０１０８】
こ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、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、空燃比センサの活性化が確認されてからしばらくは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。従って、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から検出された空燃比と実際の空燃比との間に比較的大きい差があるとき、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ることがなく、結果として制御量を不安定にして、制御の安定性を低下させることがない。
【０１０９】
他方、検出値が安定したときは、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、実施の形態においてはフィードバック補正係数が基本値に乗算されて操作量が決定されるように制御の収束性が向上させられているので、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。
【０１１０】
更に、内燃機関がバルブタイミングを低速側と高速側に切り換える、いわゆる可変バルブタイミング機構を備えている場合、高速側のバルブタイミングが選択されているときはＰＩＤ補正係数ＫＬＡＦに基づいて燃料量を補正するようにしたので、吸気の吹き抜けが生じて検出空燃比が安定しない事態が生じてもフィードバック補正係数が不適切な恐れとなることがない。更に、ＰＩＤ補正係数ＫＬＡＦに基づいて燃料量が補正されるのを確認してから高速側のバルブタイミングに切り換えるようにしたので、フィードバック補正係数が不適切な値となるのを一層確実に防止することができる。
【０１１１】
図１２は、この発明に係る装置の第２の実施の形態を示す、図５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。
【０１１２】
第２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。
【０１１３】
このＳＴＲコントローラとＰＩＤコントローラの平行演算について説明を補足すると、数８ないし数１０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。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。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ＫＬＡＦを用いる。
【０１１４】
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（ｋ）から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、演算できる。
【０１１５】
このとき、数１２にこのθハット（ｋ）を入力すると、ＫＳＴＲ（ｋ）が演算される。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）。
【０１１６】
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。また、それによって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。
【０１１７】
上記を前提として第２の実施の形態を図１２フロー・チャートを参照して説明すると、先ずＳ６００でフィードバック制御領域か否か判断する。先に触れたフューエルカット時の他、高回転、全開増量、ないしは高水温などにより運転状態が変化したようなときは燃料噴射はオープンループで制御される。
【０１１８】
Ｓ６００で肯定されるときはＳ６０２に進んでＰＩＤ補正係数ＫＬＡＦを第１の実施の形態と同様の手順で演算し、次いでＳ６０４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。続いてＳ６０６に進んでフィードバック領域を判別する。これも第１の実施の形態の図７に示した手順と同様に行われる。
【０１１９】
そしてＳ６０８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Ｓ６１０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、続いてＳ６１２に進んで先に第１の実施の形態の図６フロー・チャートのＳ２０２で行ったと同様にフィードバック補正係数ＫＦＢをＩ項ＫＬＡＦＩとする。次いでＳ６１４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。
【０１２０】
他方、Ｓ６０８で高応答領域ではないと判断されるときはＳ６１６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、Ｓ６１８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４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、ＰＩＤ補正係数ＫＬＡＦを演算に使用させるためである。次いでＳ６２０に進んでフラグＦＫＳＴＲのビットを０にリセットする。
【０１２１】
またＳ６００でフィードバック領域ではないと判断されるときはＳ６２２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Ｓ６２４に進んでＩ項の前回値ＫＬＡＦＩ（ｋ−１）を今回値ＫＬＡＦとし、即ち、Ｉ項をホールドし、Ｓ６２６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。
【０１２２】
ここで、プラント入力ｕは図４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、Ｓ６２６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、Ｓ６２６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。尚、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。尚、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ことは言うまでもない。
【０１２３】
次いで、Ｓ６２８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、フィードバック補正を行わないこととし、Ｓ６３０に進んでフラグＦＫＳＴＲのビットを０にリセットする。
【０１２４】
他方、Ｓ６２２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Ｓ６３２に進んでＩ項ＫＬＡＦＩの値を１．０（初期値）とし、Ｓ６３４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。
【０１２５】
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。
【０１２６】
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、Ｓ６２２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時間に設定する。
【０１２７】
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、Ｓ６３４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。
【０１２８】
第２の実施の形態は上記の如く、ＳＴＲコントローラとＰＩＤコントローラとを平行して動作させ、適応補正係数ＫＳＴＲとＰＩＤ補正係数ＫＬＡＦとを、その内部要素を互いに置換しながら平行して演算するようにしたので、適応補正係数ＫＳＴＲ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。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。
【０１２９】
図１３および図１４は、この発明に係る装置の第３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。
【０１３０】
第３の実施の形態の場合、図１３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）。
【０１３１】
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した。
【０１３２】
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のΓを低ゲインに設定し、安定性を高めるようにする。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。
【０１３３】
図１４は第３の実施の形態の動作を示すフロー・チャートである。尚、図１４は第２の実施の形態の図１２に類似し、同一のステップであれば、特に断らない限り、図１２と同様の処理が行われる。
【０１３４】
以下説明すると、Ｓ７００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Ｓ７０４およびＳ７０６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、Ｓ７０８に進んでフィードバック領域判別を行い、Ｓ７１０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Ｓ７１２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、Ｓ７１４に進んでフラグＦＫＳＴＲのビットを１にセットする。
【０１３５】
またＳ７１０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Ｓ７１６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、Ｓ７１８に進んでフラグＦＫＳＴＲのビットを０にリセットする。
【０１３６】
他方、Ｓ７００でフィードバック制御域にないと判断されるときはＳ７２０に進んで第２の実施の形態の図１２フロー・チャートの場合と同様に所定時間が経過したか否か判断し、否定されるときはＳ７２２に進んで第２の実施の形態の図１２フロー・チャート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。
【０１３７】
次いでＳ７２４に進んでフィードバック補正係数ＫＦＢの値を１．０とし、Ｓ７２６に進んでフラグＦＫＳＴＲのビットを０にリセットする。またＳ７２０で肯定されるときはＳ７２８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）。
【０１３８】
第３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１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【０１３９】
図１５および図１６はこの発明に係る装置の第４の実施の形態を示すフロー・チャートである。
【０１４０】
第４の実施の形態は、第３の実施の形態と同様に、ＳＴＲコントローラを２個設けて２種の適応制御則に基づいて低応答フィードバック補正係数と高応答フィードバック補正係数を算出するようにした。即ち、第１の実施の形態の図６および図１１に示した構成に代えるものである。
【０１４１】
具体的には、図１５フロー・チャートにおいてＳ８００において第３の実施の形態と同様の手順で低応答側の第２の適応補正係数ＫＳＴＲＬが演算されると共に、図１６フロー・チャートのＳ９００において高応答側の第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される。尚、残余のＳ８０２以下およびＳ９０２以下の処理は第１の実施の形態と相違しない。
【０１４２】
第４の実施の形態は上記の如く構成したので、第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【０１４３】
尚、第３および第４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。
【０１４４】
また第１および第２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。
【０１４５】
また第１ないし第４の実施の形態では目標値を空燃比としたが、燃料噴射量を目標値としても良い。
【０１４６】
また第１ないし第４の実施の形態においてフィードバック補正係数ＫＳＴＲないしＫＬＡＦを乗算係数（項）として求めたが、加算項であっても良い。
【０１４７】
また第１ないし第４の実施の形態で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。
【０１４８】
また第１ないし第４の実施の形態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。
【０１４９】
【発明の効果】
請求項１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ることが可能となり、特に低応答の制御則を用いて算出したフィードバック補正係数から高応答の制御則を用いて算出したフィードバック補正係数への切り換えにあっても制御の安定制御の安定性を確保しつつ、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。更に、可変バルブタイミング機構を備えている場合に高速側のバルブタイミングが選択されているときも、吹き抜けなどの影響による検出空燃比の不安定化によるフィードバック補正係数の発散を防止することができ、適応制御則などの高応答の制御則に基づく制御を継続することができる。
【０１５０】
請求項２項にあっては、前記した作用、効果に加えて、第１の作動状態から第２の作動状態に切り換えるときに運転状態が急変して検出空燃比が不安定な値となることによってフィードバック補正係数が不適切な値となることを確実に防止することができる。
【０１５１】
請求項３項にあっては、前記第１の制御則により算出したフィードバック補正係数を用いて前記供給燃料量を確保しつつ補正す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しつつ、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。
【０１５２】
請求項４項にあっては、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、操作量に外乱が加わって制御量が目標値からずれた場合も、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、外乱に対するロバスト性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３】図１の装置の動作を示すフロー・チャートである。
【図４】図１の装置の動作を機能的に示すブロック図である。
【図５】図３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６】図５フロー・チャートの低応答フィードバック補正係数（ＰＩＤ補正係数ＫＬＡＦ）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５フロー・チャートのフィードバック領域の判別作業を示すサブルーチン・フロー・チャートである。
【図８】可変バルブタイミング機構の制御ユニットの動作であるバルブタイミングゾーン判別作業を示すフロー・チャートである。
【図９】図８フロー・チャートに示す制御のバルブタイミング特性を示す説明図である。
【図１０】可変バルブタイミング機構の制御ユニットの動作であるバルブタイミング切り換え制御を示すフロー・チャートである。
【図１１】図５フロー・チャートの高応答フィードバック補正係数（適応補正係数ＫＳＴＲ）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】この発明の第２の実施の形態を示す、図５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１３】この発明の第３の実施の形態を示す、図４と同様のブロック図である。
【図１４】第３の実施の形態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１５】この発明の第４の実施の形態を示す、図６と同様の低応答フィードバック補正係数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】この発明の第４の実施の形態を示す、図１１と同様の高応答フィードバック補正係数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１７】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広域空燃比センサ（ＬＡＦセンサ）[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a fuel injection control device for an internal combustion engine.
[0002]
[Prior art]
In fuel injection control or air-fuel ratio control of an internal combustion engine, a PID control law is generally used, and a P term (proportional term), I term (integral term), and D term are used as deviations between a target value and a controlled variable (control target output). The feedback correction coefficient (feedback gain) is obtained by multiplying (differential term). Recently, it has also been proposed to calculate the feedback correction coefficient using modern control theory, but since the response is relatively high in that case, the controlled variable oscillates depending on the operating condition, and the control stability is improved. May decrease.
[0003]
Therefore, for example, the technique described in Japanese Patent Laid-Open No. 4-209940 uses the modern control theory to obtain the first feedback correction coefficient, and uses the PI control law to obtain the second feedback correction coefficient that is less responsive than that. In other words, it is proposed that the control amount be determined using the second feedback correction coefficient when the engine operation is decelerated when the combustion is not stable. For the same reason, also in the technique described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-52140, when the air-fuel ratio sensor is in a semi-active state, the control amount is determined using the second feedback correction coefficient having poor responsiveness. Has proposed.
[0004]
Furthermore, the present applicant has also proposed a technique for determining the fuel injection amount using an adaptive controller in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-247886.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
Incidentally, fuel supply is stopped (fuel cut) in a predetermined operation state such as during cruise of vehicle travel, and as shown in FIG. 17, the air-fuel ratio is controlled in an open loop (O / L) during the fuel cut.
[0006]
For example, when the fuel supply is restarted as much as possible to the stoichiometric air-fuel ratio, the fuel supply amount determined by the feedforward system in accordance with the characteristics obtained in advance in the experiment is supplied, and the true (or actual) air-fuel ratio (A / F) ) Changes suddenly from the lean side to 14.7, but it takes a certain amount of time for the supplied fuel to burn and reach the air-fuel ratio sensor, and the air-fuel ratio sensor itself also has a detection delay. Does not follow the actual air-fuel ratio, but has a value indicated by a broken line in FIG.
[0007]
At this time, if the feedback correction coefficient (indicated by KSTR in the figure) is determined using a control rule of high response such as the adaptive control rule proposed by the present applicant, the adaptive controller detects the deviation between the target value and the detected value. The feedback correction coefficient KSTR is determined so as to eliminate all of the above. However, the difference in this case is due to the detection delay of the sensor and the detected value does not indicate the true air-fuel ratio. Nevertheless, since the adaptive controller tries to absorb this relatively large difference at once, as shown in FIG. 17, the KSTR oscillates greatly, the control amount also oscillates, and the control stability is lowered.
[0008]
Therefore, it is possible to determine a feedback correction coefficient (indicated as KLAF in the figure) using a control rule with a high response such as an adaptive control law and a control law with a low response such as a PID control law, and to select it according to the operating state. desirable. However, when switching the feedback correction coefficient determined based on different control laws, the characteristics are different from each other. Therefore, a step occurs in the correction coefficient, the manipulated variable suddenly changes, the controlled variable becomes unstable, and the control Stability may be reduced. However, the above-described prior art has not taken any measures against such a case.
[0009]
Further, when the internal combustion engine has a so-called variable valve timing mechanism that switches the valve timing between the low speed side and the high speed side, the valve timing overlap amount is large when the high speed side valve timing is selected. May escape through the exhaust valve, so-called intake air blowout, and the detected air-fuel ratio may not be stable. Therefore, in such a case, a high-response control law such as an adaptive control law is not established, and feedback control based on the high-response control law may not be continued.
[0010]
Accordingly, an object of the present invention is to determine the feedback correction coefficient using a plurality of control laws that differ in responsiveness, and smoothly switch according to the operating state, thereby ensuring the stability of the fuel injection or the air-fuel ratio. In addition to improving controllability, when the internal combustion engine has a so-called variable valve timing mechanism that switches the valve timing between a low speed side and a high speed side, the valve timing on the high speed side is selected and high response such as an adaptive control law is achieved. An object of the present invention is to provide a fuel injection control device for an internal combustion engine that allows feedback control to be continued even when control based on a control law cannot be continued.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, according to claim 1, in an internal combustion engine having a mechanism for switching an operation state of an engine valve, an operation for detecting an operation state including an exhaust air-fuel ratio exhausted by the internal combustion engine is detected. State detection means, supply fuel amount determination means for determining the amount of fuel supplied to the internal combustion engine, and at least one of the detected exhaust air-fuel ratio and the supply fuel amount with the supply fuel amount as an operation amount becomes a target value A first calculating means for calculating a first feedback correction coefficient using a control law of the first recurrence formula form so as to match, the detected exhaust air-fuel ratio and the detected exhaust air-fuel ratio with the supplied fuel amount as an operation amount; A second feedback correction coefficient is calculated using a second control law that is inferior to the first control law in terms of responsiveness so that at least one of the supplied fuel amounts matches a target value. And a supply fuel amount correction unit that selects one of the outputs of the first calculation unit and the second calculation unit in accordance with the detected operating state, and corrects the supply fuel amount based on the selected one. And an engine valve operating state switching means for switching the operating state of the engine valve between at least a first operating state corresponding to low speed operation of the internal combustion engine and a second operating state corresponding to high speed operation. The supplied fuel amount correcting means is configured to select the output of the second calculating means when the engine valve is switched to the second operating state, and to correct the supplied fuel amount based on the selected output.
[0012]
In the present invention, the engine valve operating state switching means is ,Previous The supplied fuel amount correcting means selects the output of the second calculating means and corrects the supplied fuel amount based on the selected output. rear, Switch the engine valve to the second operating state Ru It was configured as follows.
[0013]
According to a third aspect of the present invention, the second control law is configured to be a PID control law including at least one of a proportional term, an integral term, and a differential term.
[0014]
According to a fourth aspect of the present invention, the recurrence type control law is configured to be an adaptive control law.
[0015]
[Action]
According to claim 1, in an internal combustion engine having a mechanism for switching an operating state of an engine valve, at least one of the detected exhaust air-fuel ratio and the supplied fuel amount is set with a supply fuel amount as an operation amount. First calculating means for calculating a first feedback correction coefficient using a control law of the first recurrence formula so as to coincide with the value, and the detected exhaust air-fuel ratio using the supplied fuel amount as an operation amount And a second calculation for calculating a second feedback correction coefficient using a second control law that is inferior to the first control law in terms of responsiveness so that at least one of the supplied fuel amounts matches a target value. And a supply fuel amount correction unit that selects one of the outputs of the first calculation unit and the second calculation unit according to the detected operating state, and corrects the supply fuel amount based on the selected one. And an engine valve operating state switching means for switching the operating state of the engine valve between at least a first operating state corresponding to the low speed operation of the internal combustion engine and a second operating state corresponding to the high speed operation. The supply fuel amount correction means is configured to select the output of the second calculation means when the engine valve is switched to the second operating state and to correct the supply fuel amount based on the selected output. It is possible to switch while reducing the level difference caused by the control, especially when switching from the feedback correction coefficient calculated using the low response control law to the feedback correction coefficient calculated using the high response control law. The controllability of fuel injection or air-fuel ratio can be improved while ensuring the performance. Furthermore, even when the variable valve timing mechanism is provided and the high-speed valve timing is selected, it is possible to prevent divergence of the feedback correction coefficient due to the destabilization of the detected air-fuel ratio due to the influence of the blow-through, Control based on a control law with a high response such as an adaptive control law can be continued.
[0016]
When further improving the controllability, the first recurrence type control law is set so that at least one of the exhaust air-fuel ratio detected using the supplied fuel amount as the manipulated variable and the supplied fuel amount matches the target value. Since the first calculating means is used to calculate the first feedback correction coefficient, the convergence speed is automatically adjusted even when the controlled object changes depending on the state, and the controlled variable quickly converges to the target value. Convergence is improved.
[0017]
In addition, even when a disturbance is added to the manipulated variable and the controlled variable deviates from the target value, the feedback correction coefficient is adjusted so that the controlled variable matches the target value by operating the recurrence type control law as a change in the control target. Therefore, robustness against disturbance is also improved. Note that the feedback correction coefficient may be multiplied by the manipulated variable or may be added.
[0018]
In the present invention, the engine valve operating state switching means is ,Previous The supplied fuel amount correcting means selects the output of the second calculating means and corrects the supplied fuel amount based on the selected output. rear, Switch the engine valve to the second operating state Ru In addition to the operations and effects described above, the feedback correction coefficient is obtained when the operating state suddenly changes and the detected air-fuel ratio becomes an unstable value when switching from the first operating state to the second operating state. Can be reliably prevented from becoming an inappropriate value.
[0019]
In the third aspect, the second control law is configured to be a PID control law including at least one of the P term, the I term, and the D term. Even when the supplied fuel amount is corrected using the calculated feedback correction coefficient, the controllability of the fuel injection or the air-fuel ratio can be improved while ensuring the control stability even when the control stability decreases. .
[0020]
According to claim 4, since the control law of the recurrence formula is configured to be an adaptive control law, the convergence speed is automatically adjusted even when the controlled object changes depending on the state. The amount converges quickly to the target value, improving convergence, and when the control amount deviates from the target value due to a disturbance in the manipulated variable, the recursive control law operates as a change in the control target. Thus, the feedback correction coefficient is determined so that the control amount matches the target value, and robustness against disturbance can be improved.
[0021]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
[0022]
FIG. 1 is an overall view showing a fuel injection control device for an internal combustion engine according to the present invention.
[0023]
In the figure, reference numeral 10 denotes an OHC in-line four-cylinder internal combustion engine. The intake air introduced from the air cleaner 14 disposed at the tip of the intake pipe 12 is adjusted with the surge tank 18 while the flow rate is adjusted by the throttle valve 16. It flows into the first to fourth cylinders via two intake valves (not shown) through the intake manifold 20. An injector 22 is provided in the vicinity of the intake valve (the above-described engine valve, not shown) of each cylinder to inject fuel. The air-fuel mixture injected and integrated with the intake air is ignited by a spark plug (not shown) in each cylinder and burned to drive a piston (not shown).
[0024]
Exhaust gas after combustion is discharged to an exhaust manifold 24 through two exhaust valves (the above-described engine valve, not shown), purified by a catalyst device (three-way catalyst) 28 through an exhaust pipe 26, and engine. Discharged outside. As described above, the throttle valve 16 is mechanically separated from the accelerator pedal (not shown), and is controlled through the pulse motor M to an opening degree corresponding to the depression amount of the accelerator pedal and the operating state. The intake pipe 12 is provided with a bypass path 32 that bypasses the throttle valve 16 in the vicinity of the position where the throttle valve 16 is disposed.
[0025]
The internal combustion engine 10 is provided with an exhaust gas recirculation mechanism 100 that recirculates exhaust gas to the intake side via a recirculation path 121, and is connected between the intake system and the fuel tank 36, and a canister / purging mechanism 200 is provided. However, since the mechanism has no direct relation with the gist of the present application, the description is omitted.
[0026]
The internal combustion engine 10 further includes a so-called variable valve timing mechanism 300 (shown as V / T in FIG. 1). The variable valve timing mechanism 300 is described in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2-275043, and sets the valve timing V / T of the engine according to the operating state such as the engine speed Ne and the intake pressure Pb as described later. As will be described later, switching is performed between two characteristics LoV / T and HiV / T indicated by the low speed side and the high speed side. The switching of the valve timing characteristics includes an operation of stopping one of the two intake valves.
[0027]
In FIG. 1, a crank angle sensor 40 for detecting a crank angle position of a piston (not shown) is provided in a distributor (not shown) of the internal combustion engine 10, and a throttle opening degree for detecting the opening degree of the throttle valve 16. An absolute pressure sensor 44 that detects the intake pressure Pb downstream of the sensor 42 and the throttle valve 16 as an absolute pressure is also provided.
[0028]
Further, an atmospheric pressure sensor 46 for detecting the atmospheric pressure Pa 2 is provided at an appropriate position of the internal combustion engine 10, and an intake air temperature sensor 48 for detecting the temperature of intake air is provided on the upstream side of the throttle valve 16. A water temperature sensor 50 for detecting the engine cooling water temperature is provided at an appropriate position. Further, a valve timing (V / T) sensor 52 (not shown in FIG. 1) for detecting a valve timing characteristic selected by the variable valve timing mechanism 300 via hydraulic pressure is also provided. Further, in the exhaust system, a wide area air-fuel ratio sensor 54 is provided in an exhaust system collecting portion downstream of the exhaust manifold 24 and upstream of the catalyst device 28. These sensor outputs are sent to the control unit 34.
[0029]
FIG. 2 is a block diagram showing details of the control unit 34. The output of the wide area air-fuel ratio sensor 54 is input to the detection circuit 62, where appropriate linearization processing is performed, and a detection signal having a linear characteristic proportional to the oxygen concentration in the exhaust gas is output in a wide range from lean to rich. (Hereinafter, this wide-range air-fuel ratio sensor is referred to as “LAF sensor”).
[0030]
The output of the detection circuit 62 is input into the CPU via the multiplexer 66 and the A / D conversion circuit 68. The CPU includes a CPU core 70, a ROM 72, and a RAM 74, and the output of the detection circuit 62 is A / D converted at predetermined crank angles (for example, 15 degrees) and sequentially stored in one of the buffers in the RAM 74. Similarly, an analog sensor output such as the throttle opening sensor 42 is taken into the CPU via the multiplexer 66 and the A / D conversion circuit 68 and stored in the RAM 74.
[0031]
The output of the crank angle sensor 40 is shaped by the waveform shaping circuit 76, and then the output value is counted by the counter 78, and the count value is input into the CPU. In the CPU, the CPU core 70 calculates a later-described 14 control value according to a command stored in the ROM 72, and drives the injector 22 of each cylinder via the drive circuit 82. Further, the CPU core 70 is connected to the solenoid valve 90 (opening / closing of the bypass passage 32 for adjusting the secondary air amount), the exhaust recirculation control solenoid valve 122, and the canister / purge control solenoid via the

drive circuits

84, 86, 88. The valve 225 is driven.
[0032]
FIG. 3 is a flowchart showing the operation of the control device according to the application. The program shown in FIG. 3 is started at a predetermined crank angle.
[0033]
In the apparatus according to the application, as shown in the block diagram of FIG. 4, the exhaust air-fuel ratio (shown as KACT (k) in the figure) detected using the supplied fuel quantity (shown as the basic injection quantity Tim in the figure) as the manipulated variable is First feedback using a first recurrence type control law (STR type adaptive controller, shown as STR controller in the figure) to match the target air-fuel ratio (shown as KCMD (k) in the figure) First calculation means for calculating a correction coefficient (indicated as KSTR (k) in the figure) is provided.
[0034]
At the same time, the second control law, which is inferior to the first control law in terms of responsiveness, more specifically, so that the exhaust air-fuel ratio KACT detected using the supplied fuel amount as the manipulated variable coincides with the target value KCMD. Is provided with a second calculation means for calculating a second feedback correction coefficient KLAF (k) using a PID controller (indicated by PID in the figure) comprising a PID control law, and depending on the detected operating state as described later. Then, either one of the outputs of the first calculation means and the second calculation means is selected, and based on this, the supply fuel amount Tim is corrected to obtain the output injection amount Tout.
[0035]
Explaining below, first, the engine speed Ne and the intake pressure Pb detected in S10 are read out, and the routine proceeds to S12, where it is determined whether or not cranking, and if the determination is negative, the routine proceeds to S14 where it is determined whether or not a fuel cut has occurred. The fuel cut is performed in a predetermined operating state, for example, when the throttle valve opening is in a fully closed position and the engine speed is equal to or greater than a predetermined value, the fuel supply is stopped, and the injection amount is controlled in an open loop. The
[0036]
When it is determined in S14 that the fuel cut is not performed, the process proceeds to S16, and a basic fuel injection amount Tim is calculated by searching a map from the detected engine speed Ne and intake pressure Pb. Next, the routine proceeds to S18, where it is determined whether activation of the LAF sensor 54 is completed. For example, the difference between the output voltage of the LAF sensor 54 and the center voltage thereof is compared with a predetermined value (for example, 0.4 v), and it is determined that the activation is completed when the difference is smaller than the predetermined value.
[0037]
When it is determined that the activation has been completed, the process proceeds to S20 to read the LAF sensor output (detection value), and the process proceeds to S22 to obtain the detected air-fuel ratio KACT (k) (k: sampling time of the discrete system) from the detection value. . Next, the routine proceeds to S24, where the feedback correction coefficient KFB is calculated.
[0038]
FIG. 5 is a subroutine flow chart showing the work.
[0039]
In the following, in S100, whether or not the target air-fuel ratio change amount DKCMD, that is, the absolute value of the difference between the current value KCMD (k) of the target air-fuel ratio and the previous value KCMD (k-1) is greater than the reference value DKCMDREF. If YES in step S102, the process proceeds to step S102 to reset the value of the counter C to zero, and the process proceeds to step S104 to calculate a low response feedback correction coefficient. Here, the low response feedback correction coefficient means a correction coefficient KLAF based on the PID control law. Hereinafter, this correction coefficient is referred to as “PID correction coefficient”.
[0040]
FIG. 6 is a subroutine flowchart showing the calculation work. First, in S200, it is determined whether or not the bit of the flag FKSTR was 1 at the previous processing, that is, the previous processing of the flowchart in FIG. As will be described later, the flag FKSTR corrects the fuel injection amount Tim (supplied fuel amount) based on a feedback correction coefficient KSTR calculated using an adaptive control law (hereinafter, this correction coefficient is referred to as “adaptive correction coefficient”). Set to 1. Therefore, here, it means that it is determined whether or not the adaptive correction coefficient KSTR was used for the fuel injection amount correction in the previous process.
[0041]
When the result is affirmative in S200, the process proceeds to S202, the previous value KSTR (k-1) of the adaptive correction coefficient is rewritten to the previous value KLAF (k-1) of the I term of the PID correction coefficient (described later), and the process proceeds to S204. The PID correction coefficient KLAF (k) is calculated. The feedback correction coefficient KLAF according to this PID control law is calculated as follows.
[0042]
First, the control deviation DKAF between the target air-fuel ratio KCMD and the detected air-fuel ratio KACT is set to
DKAF (k) = KCMD (k−d ′) − KACT (k)
I ask. KCMD (k−d ′): target air-fuel ratio (where d ′ indicates a dead time until KCMD is reflected in KACT, and thus means a target air-fuel ratio before the dead-time control period), KACT ( k): Indicates the detected air-fuel ratio (current control cycle). For convenience of calculation, the target value KCMD and the detected value KACT are actually shown as equivalent ratios, that is, Mst / M = 1 / λ (Mst: theoretical air-fuel ratio, M = A). / F (A: air consumption, F: fuel consumption), λ: excess air ratio).
[0043]
It is then multiplied by a predetermined coefficient to give P term KLAFP (k), I term KLAFI (k), and D term KLAFD (k)
P term: KLAFP (k) = DKAF (k) × KP
I term: KLAFI (k) = KLAFI (k−1) + DKAF (k) × KI
D term: KLAFD (k) = (DKAF (k) −DKAF (k−1)) × KD
I ask.
[0044]
Thus, the P term is obtained by multiplying the deviation by the proportional gain KP, and the I term is obtained by adding the value obtained by multiplying the deviation by the integral gain KI to the previous value KLAFI (k−1) of the I term of the feedback correction coefficient. The D term is obtained by multiplying the difference between the current value DKAF (k) of the deviation and the previous value DKAF (k−1) by the differential gain KD. The gains KP, KI, and KD are determined according to the engine speed and the engine load, and more specifically, are set so as to be searched from the engine speed Ne and the intake pressure Pb using a map. . Finally, the value obtained is
KLAF (k) = KLAFP (k) + KLAFI (k) + KLAFD (k)
And the current value KLAF (k) of the feedback correction coefficient based on the PID control law. In this case, it is assumed that 1.0 which is an offset for making a feedback correction coefficient by multiplication correction is included in KLAFI (k) (that is, the initial value of the KLAFI term is 1.0).
[0045]
The PID correction coefficient KLAF is calculated using the I term when it is rewritten in S202. The reason is that when the adaptive correction coefficient KSTR is switched to the PID correction coefficient KLAF, there is a possibility that the I term (integral term) may change suddenly. Thus, the value of the adaptive correction coefficient KSTR is used to change the PID correction coefficient. This is because by determining the initial value of the I term of KLAF, the step between the adaptive correction coefficient and the PID correction coefficient can be kept small, and a sudden change in the control amount can be prevented to ensure control stability. .
[0046]
Next, the process proceeds to S206, and the PID correction coefficient KLAF (k) is set as the feedback correction coefficient KFB. Subsequently, the process proceeds to S208, and the injection amount is corrected by the PID correction coefficient KLAF, so the bit of the flag FKSTR is reset to zero.
[0047]
That is, when returning from open loop control to feedback control, for example, when returning from a fuel cut state, the detection value does not necessarily indicate a true value due to the detection delay of the LAF sensor. Because of the possibility of instability, the low response feedback correction coefficient is used for control.For the same reason, when the amount of change in the target air-fuel ratio is large, for example, when returning from the throttle fully open state, When returning to the fuel ratio control, the low response feedback correction coefficient is used for the control.
[0048]
Returning to the description of the flow chart of FIG. 5, when the result in S100 is negative, the program proceeds to S106, where the value of the counter C is incremented, and the program proceeds to S108 to determine whether the counter value C is equal to or smaller than a predetermined value CREF. When it is determined in S108 that the counter value is equal to or smaller than the predetermined value CREF, the elapsed time after the target air-fuel ratio KCMD changes greatly is short, and the delay until the combustion is completed and the detection delay of the LAF sensor cannot be absorbed. The process proceeds to S104, and if it is determined in S108 that the counter value is not less than the predetermined value CREF, the process proceeds to S110 to determine the feedback region.
[0049]
FIG. 7 is a subroutine flow chart showing the area work.
[0050]
In the following, first, in S300, it is determined whether or not the control was performed in the open loop at the previous activation, that is, at the previous activation (previous control cycle) of FIG. I mentioned earlier that open-loop control is performed when the fuel is cut, but in addition to that, open-loop control is used, for example, when the fully open amount is increased, when the engine is rotating at high speed, or when the exhaust gas recirculation mechanism operates and the operating state changes suddenly. It is said. Therefore, when not in such an operating state, the feedback control region is set.
[0051]
When the result in S300 is affirmative, the routine proceeds to S302, where a region where feedback control is to be performed using a low response feedback correction coefficient (PID correction coefficient KLAF) (hereinafter referred to as “low response feedback region”) is set.
[0052]
This is because it is better not to perform high-response feedback control for the reason described above when entering from open loop control. It should be noted that a low-response feedback control may be performed for a predetermined period, for example, 5 TDC, at the time of entry from the open loop control. In this case, if a determination step is provided that proceeds to S302 continuously during that period after S300. good.
[0053]
When the result in S300 is affirmative, the program proceeds to S304, in which it is determined whether the detected engine coolant temperature Tw is less than a predetermined value TWSTRON. Here, the predetermined value TWSTRON is set to a relatively low water temperature, and when it is determined that the detected engine cooling water temperature Tw is lower than the predetermined value TWSTRON, the routine proceeds to S302, where a low response feedback region is set. This is because when the water temperature is low, combustion is not stable, and there is a risk of causing misfire and the like, and a stable detection value KACT cannot be obtained. In addition, although illustration is abbreviate | omitted, when a water temperature is abnormally high, it is set as a low response feedback area | region for the same reason.
[0054]
When it is determined that the engine coolant temperature Tw detected in S304 is not lower than the predetermined value TWSTRON, the process proceeds to S306, and it is determined whether or not the detected engine speed Ne is equal to or higher than the predetermined value NESTRLMT. Here, the predetermined value NESTRLMT is a relatively high engine speed, and when it is determined that the engine speed Ne detected in S306 is greater than or equal to the predetermined value NESTRLMT, the routine proceeds to S302, where a low response feedback region is set. This is because the calculation time tends to be insufficient at high revolutions and combustion is not stable.
[0055]
When it is determined that the engine speed Ne detected at S306 is not equal to or greater than the predetermined value NESTRLMMT, the routine proceeds to S308, where it is determined whether the engine is idling, and when the determination is affirmative, the routine proceeds to S302, where a low response feedback region is set. This is because the operating state is almost stable during idling and does not require a high gain as in the adaptive control law.
[0056]
When it is determined in S308 that the vehicle is not idling, the process proceeds to S310, where it is determined whether or not the vehicle is in the low load range. This is because combustion is not stable in the low load region.
[0057]
When it is determined in S310 that the vehicle is not in the low load range, the process proceeds to S312 to determine whether or not Hi V / T (high-speed side valve timing) is selected in the variable valve timing mechanism. To go to the low response feedback region.
[0058]
Here, calculation of the command value of the variable valve timing mechanism will be described with reference to the flowchart of FIG.
[0059]
First, in S400 of FIG. 8, the engine speed Ne and the intake pressure Pb are read, and in S402, a map stored in the ROM 72 is searched from the read engine speed Ne and the intake pressure Pb to determine a valve timing zone. In this determination, the engine coolant temperature Tw and the like may be taken into consideration.
[0060]
FIG. 9 is a characteristic diagram showing the characteristic. As shown in the figure, the valve timing zone is determined from the engine rotational speed Ne and the intake pressure Pb via the switching point to the low-speed side valve timing Lo V / T (the above-mentioned first timing). Operation state) and the valve timing Hi V / T on the high speed side (the second operation state described above). Here, the switching point is set so that the lower the engine load (intake pressure Pb), the higher the rotation speed. It is determined which valve timing should be selected from the value read in S402.
[0061]
Next, the process proceeds to S404, where it is determined whether the determined valve timing is the high speed Hi V / T or the low speed Lo V / T. If it is determined that the valve timing is the low speed side, the process proceeds to S406 and the low speed Lo V / T is determined. Command to switch to T. On the other hand, when it is determined in S404 that the speed is high, the process proceeds to S408, and a command to switch to Hi V / T on the high speed side is issued.
[0062]
Returning to the description of the flow chart of FIG. 7, in S312, the determination is made with reference to the valve timing command of the control unit of the variable valve timing mechanism shown in S406 and S408 of the flow chart of FIG. When it is determined that the high-speed Hi V / T command is used, the low response feedback region is set.
[0063]
Explaining this, when the valve timing on the high speed side is selected, the valve timing overlap amount is large, so there is a possibility that a phenomenon of so-called intake air blow-in, in which intake air escapes through the exhaust valve, may occur. This is because a stable detection value KACT cannot be expected. In addition, it is difficult to ignore the detection delay of the LAF sensor during high rotation.
[0064]
That is, in the illustrated adaptive control, the adaptive parameter θ hat (k) is obtained from the causal relationship between u (k) = KSTR (k) and KACT (k), as will be described later. However, if sampling cannot be performed every control cycle, it may not be established. Therefore, the low-response feedback region is used for Hi V / T on the high speed side. Previous As described above, the PID correction coefficient KLAF is used.
[0065]
Furthermore, when the low-speed Lo V / T is switched to the high-speed Hi V / T, the operating state of the internal combustion engine changes suddenly, so the detected value KACT tends to become unstable. If the feedback correction coefficient is changed from the adaptive correction coefficient KSTR to the PID correction coefficient KLAF in this state, the feedback correction coefficient has a high responsiveness and may show an inappropriate value based on the detected value KACT that has become unstable. . If the value is changed to the PID correction coefficient KLAF at that time, the KLAFI term = KSTR (k−1) is substituted as described above, and thus the PID correction coefficient KLAF may start from an inappropriate value.
[0066]
On the other hand, PID control is less responsive than adaptive control, and takes more time than adaptive control until it converges from an inappropriate value to an appropriate value. Furthermore, the valve timing is not always changed for all the cylinders at the same time, and the valve timing may be temporarily different among the cylinders in a transient state.
[0067]
In order to solve this problem, in this embodiment, when a command to switch to Hi V / T is output, the feedback correction coefficient is first changed to the PID correction coefficient KLAF. Then, in the control unit of the variable valve timing mechanism, after confirming that the injection amount correction is made based on the PID correction coefficient KLAF, switching to Hi V / T is executed.
[0068]
This will be specifically described with reference to FIG. Note that the processing by the flow chart is actually performed after the processing of the flow chart in FIG. 5 is completed.
[0069]
First, in S410, it is determined whether the V / T command determined by the flowchart of FIG. 8 is Hi V / T side or Lo V / T side. If it is determined that it is Lo V / T side, the process proceeds to S412. A hydraulic circuit (not shown) is controlled to the Lo V / T side. On the other hand, when it is determined at S410 that it is the Hi V / T side, the routine proceeds to S414, where the bit of the flag FKSTR indicating that the injection amount correction is performed with the high response feedback correction coefficient (adaptive correction coefficient KSTR) is 1? Judge whether or not. When the result in S414 is affirmative, since the feedback correction coefficient has not been changed to the PID correction coefficient KLAF, the process proceeds to S412 to control the hydraulic circuit (not shown) to the Lo V / T side.
[0070]
When the result in S414 is negative, since the feedback correction coefficient is changed to the PID correction coefficient KLAF, the process proceeds to S416, and the injection amount correction is performed with the low response feedback correction coefficient (PID correction coefficient KLAF). That is, after confirming that combustion has been performed for a predetermined period, the process proceeds to S418, and a hydraulic circuit (not shown) is controlled to the Hi V / T side.
[0071]
As described above, the valve timing switching control and the selection of the feedback correction coefficient are performed in association with each other, so that the switching from the low speed Lo V / T to the high speed Hi V / T actually has the feedback correction coefficient. Since this is performed after confirming that the combustion has been performed for a predetermined number of TDCs based on the PID correction coefficient, the above-described problems can be solved, and as a result, the stability of the control is improved. To do.
[0072]
Returning to the description of the flow chart of FIG. 7, when the result in S312 is negative, the process proceeds to S314, and it is determined whether the detected air-fuel ratio KACT is less than the predetermined value a. If YES, the process proceeds to S316 to determine whether the detected air-fuel ratio KACT is greater than the predetermined value b. If YES, the process proceeds to S302. If NO, the process proceeds to S318 and the feedback correction coefficient with high response ( A region in which feedback control is to be performed using the adaptive correction coefficient KSTR (hereinafter referred to as “high response feedback region”).
[0073]
That is, when the air-fuel ratio is lean or rich, it is better not to perform high-response control such as adaptive control. Therefore, the determination is made by appropriately setting the predetermined values a and b. In this operation, the target air-fuel ratio may be compared instead of the detected air-fuel ratio.
[0074]
Returning to the description of the flow chart of FIG. 5, the process then proceeds to S112 to determine whether or not it is a high response feedback region. When the result is negative, the process proceeds to S104, and when the result is affirmative, the process proceeds to S114 and the bit of the previous flag FKSTR Whether or not is 0 is determined. When affirmative, that is, when the feedback correction coefficient is calculated by the previous PID control law, the routine proceeds to S116, where it is determined whether the detected air-fuel ratio KACT is equal to or greater than a predetermined lower limit value KACTLMTL (eg, 0.95). When this is the case, the routine proceeds to S118, where it is determined whether or not the predetermined upper limit value KACTLMTH (for example, 1.05) or less.
[0075]
If NO in S116 to S118, the process proceeds to S104. If YES in S118, the process proceeds to S120 to calculate a high response feedback correction coefficient, more specifically, a feedback correction coefficient KSTR (k) based on an adaptive control law. . That is, control stability is ensured by switching from PID control to adaptive control when the detected equivalent ratio is near 1.0.
[0076]
FIG. 11 is a subroutine flowchart showing the calculation work of the adaptive correction coefficient KSTR (k).
[0077]
First, in S500, it is determined whether or not the bit of the flag FKSTR was 0 during the previous processing of the flowchart of FIG. 3, in other words, whether or not the PID correction coefficient KLAF was used for the previous correction. If the result in S500 is affirmative, the process proceeds to S504 through a process in S502 (described later), and an adaptive correction coefficient KSTR is calculated.
[0078]
This will be described below. The adaptive controller shown in FIG. 4 is based on the adaptive control technique previously proposed by the present applicant. It comprises an adaptive controller composed of a STR (self-tuning regulator) controller and an adaptive (control) parameter adjustment mechanism for adjusting the adaptation (control) parameter (vector). The STR controller is a target of a feedback system for fuel injection amount control. A value and a controlled variable (plant output) are input, a coefficient vector identified by the adaptive parameter adjustment mechanism is received, and an output is calculated.
[0079]
In such adaptive control, one of the adjustment rules (mechanisms) of adaptive control is I.I. D. There is a parameter adjustment rule proposed by Landau et al. This method transforms the adaptive control system into an equivalent feedback system consisting of linear and nonlinear blocks, and for the nonlinear blocks, Popov's integral inequality for input and output is established, and the linear blocks are adjusted to be strongly positive and real. It is a technique that guarantees the stability of the adaptive control system by determining the law. In other words, in the parameter adjustment law proposed by Landau et al., The adjustment law (adaptive law) expressed in a recursive form is obtained by using at least one of Popov's superstability theory or Lyapunov's direct method. It guarantees stability.
[0080]
This method is described in, for example, “Compute Roll” (Corona Publishing Co., Ltd.) No. 27, 28-41, or “Automatic Control Handbook” (Ohm Co., Ltd.), pages 703-707, “A Survey of Model Reference Adaptive Technologies—Theory and Applications”. D. LANDAU “Automatica” Vol. 10, pp. 353-379, 1974, “Uni-fiction of Discrete Time Explict Model Reference Adaptive Control Designs”. D. LANDAU et al. “Automatica” Vol. 17, no. 4, pp. 593-611, 1981, and “Combining Model Reference Adaptive Controllers and Stochastic Self-tuning Regulators”. D. LANDAU “Automatica” Vol. 18, no. 1, pp. 77-84, 1982, which is known in the art.
[0081]
In the adaptive control technique of the illustrated example, this Landau et al. Adjustment rule is used. As will be described below, Landau et al.'S adjustment law uses a transfer function B (Z ^-1 ) / A (Z ^-1 The adaptive parameter θ hat (k) identified by the parameter adjustment mechanism is expressed by a vector (transposed vector) as shown in Equation 3 when the polynomial of the denominator numerator is set as shown in Equation 1 and Equation 2. Further, the input ζ (k) to the parameter adjusting mechanism is determined as shown in Equation 4. Here, a case where m = 1, n = 1, d = 3, that is, a plant having a dead time corresponding to three control cycles in the primary system is taken as an example.
[0082]
[Expression 1]

[0083]
[Expression 2]

[0084]
[Equation 3]

[0085]
[Expression 4]

[0086]
Here, the adaptive parameter θ hat shown in Equation 3 is a scalar quantity b0 hat that determines the gain. ^-1 (K) a control element BR hat (Z ^-1 , K) and the control element S hat (Z ^-1 , K), which are expressed as Equations 5 to 7, respectively.
[0087]
[Equation 5]

[0088]
[Formula 6]

[0089]
[Expression 7]

[0090]
The parameter adjustment mechanism identifies and estimates the scalar quantities and the coefficients of the control elements, and sends them to the STR controller as the adaptive parameter θ hat shown in Equation 3 above. The parameter adjustment mechanism uses the plant manipulated variable u (i) and the controlled variable y (j) (i and j include past values) so that the deviation between the target value and the controlled variable becomes zero. Calculate the hat. Specifically, the adaptive parameter θ hat is calculated as shown in Equation 8. In Equation 8, Γ (k) is a gain matrix (m + n + d order) for determining the identification / estimation speed of the adaptive parameter, and e asterisk (k) is a signal indicating the identification / estimation error. It is expressed by a recurrence formula. In Equation 10, D (z ^-1 ) Is a desired asymptotically stable polynomial given by the designer, and is set to 1 in this example.
[0091]
[Equation 8]

[0092]
[Equation 9]

[0093]
[Expression 10]

[0094]
Various specific algorithms are given depending on how to select λ1 (k) and λ2 (k) in equation (9). For example, if λ1 (k) = 1, λ2 (k) = λ (0 <λ <2), then a gradual gain algorithm (least square method when λ = 1), λ1 (k) = λ1 (0 <λ1) <1), λ2 (k) = λ2 (0 <λ2 <λ), variable gain algorithm (weighted least square method when λ2 = 1), λ1 (k) / λ2 (k) = σ , Λ3 is expressed as in Equation 11, the fixed trace algorithm is obtained by setting λ1 (k) = λ3 (k). When λ1 (k) = 1 and λ2 (k) = 0, the fixed gain algorithm is used. In this case, as is clear from Equation 9, Γ (k) = Γ (k−1), and therefore, Γ (k) = Γ is a fixed value. For time-varying plants such as fuel injection or air-fuel ratio, any of a gradual gain algorithm, a variable gain algorithm, a fixed gain algorithm, and a fixed trace algorithm are suitable. In Equation 11, trΓ (0) is a trace of the initial value of Γ.
[0095]
[Expression 11]

[0096]
Here, in FIG. 4, the STR controller (adaptive controller) and the adaptive parameter adjustment mechanism are outside the fuel injection amount calculation system, and the detected air-fuel ratio KACT (k) is the target air-fuel ratio KCMD ( k−d ′) (where d ′ is a dead time until KCMD is reflected in KACT as described above) to operate adaptively to calculate the feedback correction coefficient KSTR (k). That is, the STR controller receives the coefficient vector θ hat (k) adaptively identified by the adaptive parameter adjustment mechanism and forms a feedback compensator so as to coincide with the target air-fuel ratio KCMD (kd ′). The calculated feedback correction coefficient KSTR (k) is multiplied by the basic injection amount Tim, and the corrected fuel injection amount is supplied to the control plant (internal combustion engine) as the output fuel injection amount Tout (k).
[0097]
In this way, the adaptive correction coefficient KSTR (k) and the detected air-fuel ratio KACT (k) are obtained and input to the adaptive parameter adjustment mechanism, where the adaptive parameter θ hat (k) is calculated and input to the STR controller. The STR controller is given a target air-fuel ratio KCMD (k) as an input, and an adaptive correction coefficient KSTR using a recurrence formula so that the detected air-fuel ratio KACT (k) matches the target air-fuel ratio KCMD (k−d ′). (K) is calculated.
[0098]
The adaptive correction coefficient KSTR (k) is specifically obtained as shown in Equation 12.
[0099]
[Expression 12]

[0100]
As described above, the detected air-fuel ratio KACT (k) and the target air-fuel ratio KCMD (k) are also input to the controller (PID) based on the PID control law described in S104 of the flow chart of FIG. A PID correction coefficient KLAF (k) is calculated based on the PID control law so as to eliminate the deviation between the detected air-fuel ratio KACT (k) of the collecting portion and the target air-fuel ratio KCMD (kd ′). One of the adaptive correction coefficient KSTR based on the adaptive control law and the PID correction coefficient KLAF based on the PID control law is used for calculating the fuel injection amount via the switching mechanism 400 of FIG.
[0101]
Returning to the description of the flowchart of FIG. 11, the processing of S502 will be described. The adaptive correction coefficient KSTR is essentially a number as described above. 12 However, when affirmative in S500, it means that the PID correction coefficient KLAF was used for correction in the previous control cycle. As will be described later, when the PID correction coefficient KLAF is used for correction, the adaptive correction coefficient KSTR is fixed to 1.0. Therefore, when the fuel injection amount correction by the adaptive correction coefficient KSTR is resumed, if the value of the adaptive correction coefficient KSTR deviates significantly from 1.0, the control amount becomes unstable.
[0102]
As described above, the scalar quantity bo hat for determining the gain, which constitutes the STR controller. ^-1 (K) Control element BR hat (Z ^-1 , K) and the control element S hat (Z ^-1 , K) are expressed as Equations 5 to 7, respectively, and when the scalar amount for determining the gain is divided by the previous value KLAF (k−1) of the PID correction coefficient as shown in S502, As shown in Equation 13, since the first term is 1, the value of the second term KLAF (k−1) is the current adaptive correction coefficient KSTR (k). Accordingly, the switching from the PID correction coefficient KLAF to the adaptive correction coefficient KSTR can be performed smoothly.
[0103]
[Formula 13]

[0104]
Next, proceeding to S506, the adaptive correction coefficient KSTR is set to the feedback correction coefficient KFB, and subsequently the injection amount correction is performed with the adaptive correction coefficient KSTR. Therefore, the bit of the flag FKSTR is set to 1, and the flow chart of FIG. Return processing is terminated.
[0105]
Returning to the flow chart of FIG. 3, the process then proceeds to S26, and the basic fuel injection amount Tim is set to the target air-fuel ratio correction coefficient KCMDM (the value obtained by correcting the target air-fuel ratio KCMD (equivalent ratio) with the charging efficiency of intake air). Correction is performed by multiplying the obtained feedback correction coefficient KFB and various correction coefficients KTOTAL, and correction is performed by adding the addition term TTOTAL to determine the output fuel injection amount Tout as described above. Next, in S28, the output fuel injection amount Tout is output to the injector 22 as the operation amount.
[0106]
Here, the various correction coefficients KTOTAL mean between the integration of various correction coefficients performed by multiplication such as water temperature correction, and the addition term TTOTAL indicates the total value of correction coefficients performed by additional values such as atmospheric pressure correction (however, the invalid time of the injector) Are not included in this because they are added separately when the output fuel injection amount Tout is output).
[0107]
When the result in S18 is negative, the air-fuel ratio becomes open loop control, so the routine proceeds to S30, where the value of the feedback correction coefficient KFB is set to 1.0, and the routine proceeds to S26 to determine the output fuel injection amount Tout. If it is determined that the cranking is determined in S12, the process proceeds to S32 to search for the fuel injection amount Ticr at the time of cranking, and the process proceeds to S34 to calculate the output fuel injection amount Tout according to the equation of the start mode based on the search value. If the fuel cut is determined in S14, the process proceeds to S36 and the output fuel injection amount Tout is set to zero.
[0108]
In this embodiment, when the air-fuel ratio open-loop control is finished and the feedback control is restarted, such as when returning from a fuel cut, the activation of the air-fuel ratio sensor is confirmed for a while based on the PID control law. The feedback correction coefficient is determined. Therefore, when there is a relatively large difference between the detected air-fuel ratio and the actual air-fuel ratio because it takes time for the supplied fuel to burn or because the sensor itself has a detection delay, it is highly responsive. The feedback correction coefficient based on the adaptive control law is not used, and as a result, the control amount becomes unstable and the stability of the control is not lowered.
[0109]
On the other hand, when the detected value is stable, it is operated to absorb the control deviation between the target air-fuel ratio and the detected air-fuel ratio at once using the feedback correction coefficient based on the adaptive control law with high response, thereby improving the convergence of the control. Can do. In particular, in the embodiment, the convergence of the control is improved so that the operation amount is determined by multiplying the feedback correction coefficient by the basic value, so that the balance between the stability of the control and the convergence is more preferably balanced. Can be made.
[0110]
Furthermore, when the internal combustion engine has a so-called variable valve timing mechanism that switches the valve timing between the low speed side and the high speed side, the fuel amount is corrected based on the PID correction coefficient KLAF when the high speed side valve timing is selected. As a result, the feedback correction coefficient does not become inadequate even if the detected air-fuel ratio is not stable due to a blow-in of intake air. Furthermore, since it is confirmed that the fuel amount is corrected based on the PID correction coefficient KLAF and then the valve timing is switched to the high-speed side valve timing, the feedback correction coefficient is more reliably prevented from becoming an inappropriate value. be able to.
[0111]
FIG. 12 is a subroutine flowchart of the feedback correction coefficient KFB calculation similar to FIG. 5, showing the second embodiment of the apparatus according to the present invention.
[0112]
In the second embodiment, the STR controller and the PID controller are operated in parallel, and the adaptive correction coefficient KSTR and the PID correction coefficient KLAF are calculated in parallel.
[0113]
Supplementing the explanation of the parallel operation of the STR controller and the PID controller, the adaptive parameter adjustment mechanism shown in the equations 8 to 10 is an intermediate variable ζ (k−d), that is, u (k) = KSTR (k) and y (k) = KACT (k) A vector in which the current value and the past value are collectively input is input, and the adaptive parameter θ hat (k) is calculated from the causal relationship. U (k) used here is a feedback correction coefficient actually used for calculating the fuel injection amount. In a state where PID control is performed without performing adaptive control, the PID correction coefficient KLAF is used as the feedback correction coefficient.
[0114]
Here, when PID control is performed, even if u (k) input to the adaptive parameter adjustment mechanism is replaced with KLAF (k) from the adaptive correction coefficient KSTR (k) and input to the adaptive parameter adjustment mechanism, Since a control output corresponding to the feedback correction coefficient used for the fuel injection control, that is, KACT (k + d) is output, a causal relationship between input and output is established, and the adaptive parameter adjustment mechanism diverges the adaptive parameter θ hat (k). It can be calculated without letting
[0115]
At this time, if this θ hat (k) is input to Equation 12, KSTR (k) is calculated. The calculation of KSTR (k) may be KSTR (k) calculated by replacing KSTR (k−i) = KLAF (k−i) (i = 1, 2, 3).
[0116]
As described above, the adaptive correction coefficient KSTR can be calculated even when the PID controller is operating, and the PID correction coefficient KLAF and the adaptive correction coefficient KSTR at that time are substantially the same. Accordingly, when switching from the PID correction coefficient KLAF to the adaptive correction coefficient KSTR, the PID correction coefficient KLAF and the adaptive correction coefficient KSTR are approximate values, and smooth switching is achieved.
[0117]
Based on the above, the second embodiment will be described with reference to the flowchart of FIG. 12. First, in S600, it is determined whether or not it is a feedback control region. In addition to the fuel cut mentioned earlier, fuel injection is controlled in an open loop when the operating state changes due to high rotation, full opening increase, or high water temperature.
[0118]
When the result in S600 is affirmative, the routine proceeds to S602, where the PID correction coefficient KLAF is calculated in the same procedure as in the first embodiment, and then the routine proceeds to S604, where the adaptive correction coefficient KSTR is similar to the procedure in the first embodiment. Calculate with. Subsequently, the process proceeds to S606 to determine a feedback area. This is also performed in the same manner as the procedure shown in FIG. 7 of the first embodiment.
[0119]
Then, the process proceeds to S608, where it is determined whether or not it is a high response feedback region. If the result is affirmative, the process proceeds to S610, where the adaptive correction coefficient KSTR is set as the feedback correction coefficient KFB, and then the process proceeds to S612 to advance the process of the first embodiment. The feedback correction coefficient KFB is set to the I term KLAFI as in S202 of the flowchart of FIG. Next, the routine proceeds to S614, where the injection amount is corrected with the adaptive correction coefficient KSTR, and therefore the bit of the flag FKSTR is set to 1.
[0120]
On the other hand, when it is determined in S608 that the region is not a high response region, the process proceeds to S616, where the PID correction coefficient KLAF is set as the feedback correction coefficient KFB, and the process proceeds to S618, where the feedback correction coefficient KFB is set as the plant input u (k). Enter (shown in FIG. 4). This is because the STR controller continues the calculation even when it is not in the STR region, so that the PID correction coefficient KLAF is used for the calculation. Next, in S620, the bit of the flag FKSTR is reset to 0.
[0121]
When it is determined in S600 that the current region is not the feedback region, the process proceeds to S622, where it is determined whether a predetermined period has elapsed since the current region is no longer the feedback region, and when the result is negative, the process proceeds to S624 and the previous value KLAFI ( k-1) is set to the current value KLAF, that is, the I term is held, and the process proceeds to S626. Similarly, the internal variable (intermediate variable) of the adaptive controller is held at the previous value, that is, the last value at the time of adaptive control. To do.
[0122]
Here, as shown in FIG. 4, the plant input u is used for the calculation of ζ. At that time, not only the current value u (k) but also the past value u (k−1) is used. Therefore, i of u (k−i) in S626 is used to collectively refer to the current value and the past value, and in S626, u (k), u (k−1), u (k−2), u ( k-3), more precisely, u (k-1), u (k-2), u (k-3), u (k-4). The adaptive parameter θ hat and the gain matrix Γ simply hold the previous values. Although not shown, KSTR and KACT also hold the last values during adaptive control. Needless to say, KACT and input u (ki) may be held together as ζ.
[0123]
Next, the routine proceeds to S628, where the value of the feedback correction coefficient KFB is set to 1.0. That is, no feedback correction is performed, and the process proceeds to S630 to reset the bit of the flag FKSTR to 0.
[0124]
On the other hand, if it is determined in S622 that the predetermined period has passed since the feedback region is not reached, the process proceeds to S632, where the value of the I term KLAFI is set to 1.0 (initial value), and the process proceeds to S634, where the plant input u, the adaptive parameter The values of θ hat and gain matrix Γ are set to predetermined values, for example, initial values. Here, the initial value for the plant input u is more specifically set as u (k) = u (k-1) = u (k-2) = u (k-3) = 1.
[0125]
To explain this, it is often the case that after the accelerator pedal is returned and decelerated, the fuel cut is made and an open loop control is started, the accelerator pedal is stepped on again to accelerate, that is, to return to the feedback control. Experienced. When returning to the feedback control again in such a short time, the state of the internal combustion engine before and after the non-operating region of the STR controller hardly changes and a causal relationship with the past combustion history is naturally established. .
[0126]
Therefore, in the case of such a temporary change of the area, the continuity of the adaptive control is maintained by holding the internal variable of the adaptive controller, and the adaptive control is executed without returning to the initial state unnecessarily. As a result, control stability is improved. In that sense, the predetermined period described in S622 is set to a time within a range where a causal relationship with the past combustion history is established.
[0127]
On the other hand, when the time period equal to or longer than the predetermined period has elapsed, it is expected that the state of the internal combustion engine before and after the adaptive control non-operation region is greatly changed, so that the internal variable is returned to a predetermined value, for example, an initial value in S634. I did it. The initial value of θ hat (k−1) and u (k) (= KSTR (k)) are stored in a memory for each operation region of the internal combustion engine, and θ hat (k−1) is used by using the values. ) And ζ (k−d) may be past values. By doing so, the controllability at the time of resuming the adaptive control can be further improved. Further, θ hat (k) may be learned for each operation region.
[0128]
In the second embodiment, as described above, the STR controller and the PID controller are operated in parallel, and the adaptive correction coefficient KSTR and the PID correction coefficient KLAF are calculated in parallel while replacing their internal elements. Therefore, switching from the adaptive correction coefficient KSTR to the PID correction coefficient KLAF or vice versa can be performed more smoothly. In addition, the switching can be performed at an arbitrary timing so that the switching can be performed more appropriately, and the control of the fuel injection or the air-fuel ratio can be improved without causing an air-fuel ratio spike at the time of switching. Can do.
[0129]
FIG. 13 and FIG. 14 are a block diagram showing a third embodiment of the apparatus according to the present invention and a subroutine flow chart showing still another calculation example of the feedback correction coefficient KFB.
[0130]
In the case of the third embodiment, as shown in FIG. 13, the PID controller is removed, and a second STR controller is provided in addition to the STR controller of the first embodiment (the STR of the first embodiment). The one corresponding to the controller is referred to as “STR controller 1”, and the second STR controller is referred to as “STR controller 2”).
[0131]
The feedback correction coefficient determined by the STR controller 1 (referred to as the first adaptive correction coefficient KSTR) and the feedback correction coefficient determined by the STR controller 2 (referred to as the second adaptive correction coefficient KSTRL) Big and small
KSTR> KSTRL
It was. That is, the gain of the second adaptive correction coefficient KSTRL determined by the STR controller 2 is relatively small, so that the control responsiveness is low.
[0132]
Here, the gains of the

STR controllers

1 and 2 are increased or decreased by using different algorithms from the variable gain algorithm and the fixed gain algorithm. That is, the high gain side increases the convergence as a variable gain algorithm, and the low gain side as a fixed gain algorithm sets Γ of the above gain matrix to a low gain to increase the stability. Also, more easily, both may have different gain matrices as fixed gain algorithms. In that case
The gain matrix Γ of the STR controller 1 may be greater than the gain matrix Γ of the STR controller 2.
[0133]
FIG. 14 is a flowchart showing the operation of the third embodiment. FIG. 14 is similar to FIG. 12 of the second embodiment, and if it is the same step, the same processing as in FIG. 12 is performed unless otherwise specified.
[0134]
In the following, it is determined whether or not the feedback control region is in S700, and if affirmative, the process proceeds to S704 and S706, and the second adaptive correction coefficient KSTRL and the first adaptive correction coefficient KSTR have been described in the previous embodiment. The calculation is performed in the same procedure, and the process proceeds to S708 to determine the feedback area. The process proceeds to S710 to determine whether or not it is the high response feedback area. If the result is affirmative, the process proceeds to S712 and the first adaptive correction coefficient KSTR is feedback corrected. The coefficient KFB is set, and the process proceeds to S714 to set the bit of the flag FKSTR to 1.
[0135]
On the other hand, if it is determined in step S710 that the region is not in the high response feedback region, the process proceeds to step S716 where the second adaptive correction coefficient KSTRL is set as the feedback correction coefficient KFB, and the process proceeds to step S718 to reset the bit of the flag FKSTR to 0.
[0136]
On the other hand, when it is determined in S700 that it is not in the feedback control range, the process proceeds to S720, where it is determined whether or not a predetermined time has passed as in the case of the flowchart of FIG. When this is the case, the process proceeds to S722, and the previous value of the internal variable is held as in the case of the flowchart of FIG. 12 of the second embodiment. At this time, the internal variable is set for both the first adaptive correction coefficient KSTR and the second adaptive correction coefficient KSTRL.
[0137]
Next, the routine proceeds to S724, where the value of the feedback correction coefficient KFB is set to 1.0, and the routine proceeds to S726, where the bit of the flag FKSTR is reset to zero. When the result in S720 is affirmative, the program proceeds to S728, in which the internal variable is set to a predetermined value (initial value). Here, among the internal variables, the predetermined values of the plant input u (k−i), the adaptive parameter θ hat (k−1) and the gain matrix Γ (k−1) are the first and second adaptive correction coefficients. It is assumed that KSTR and KSTRL are different (however, the same value may be used except for the gain matrix Γ (k−1)).
[0138]
In the third embodiment, as described above, the feedback correction coefficient is calculated in parallel using two types of control laws that are also adaptive control laws but differ in responsiveness, and one of them is calculated according to the operating state. Since the selection is made, the same effect as in the first embodiment can be obtained.
[0139]
15 and 16 are flowcharts showing a fourth embodiment of the apparatus according to the present invention.
[0140]
As in the third embodiment, in the fourth embodiment, two STR controllers are provided, and a low response feedback correction coefficient and a high response feedback correction coefficient are calculated based on two types of adaptive control laws. did. That is, the configuration shown in FIGS. 6 and 11 of the first embodiment is used.
[0141]
Specifically, in S800 in the flowchart of FIG. 15, the second adaptive correction coefficient KSTRL on the low response side is calculated in the same procedure as in the third embodiment, and in S900 of the flowchart of FIG. The first adaptive correction coefficient KSTR on the response side is calculated in the same procedure as described in the previous embodiment. The remaining processes from S802 onwards and S902 are the same as those in the first embodiment.
[0142]
Since the fourth embodiment is configured as described above, the same effects as those of the first embodiment can be obtained.
[0143]
In the third and fourth embodiments, two STR controllers are prepared. However, only one STR controller is used, a fixed gain algorithm is used, and the gain value is changed by changing the set value of Γ. You may go by.
[0144]
In the first and second embodiments, examples of PID control have been described. However, by appropriately setting the gains KP, KI, and KD, PI control can be performed, or control using only the I term can be performed. Be free. That is, the PID control mentioned here is established if it has some gain terms.
[0145]
In the first to fourth embodiments, the target value is the air-fuel ratio, but the fuel injection amount may be the target value.
[0146]
In the first to fourth embodiments, the feedback correction coefficients KSTR to KLAF are obtained as multiplication coefficients (terms), but they may be addition terms.
[0147]
In the first to fourth embodiments, the throttle valve is operated by a pulse motor. However, the throttle valve may be mechanically linked to an accelerator pedal and operated in response to depression of the accelerator pedal.
[0148]
In the first to fourth embodiments, STR is described as an example of the adaptive controller, but MRACS (model reference adaptive control) may be used.
[0149]
【The invention's effect】
According to the first aspect of the present invention, it is possible to perform switching while reducing a step due to switching, and in particular, a feedback correction coefficient calculated using a high response control law from a feedback correction coefficient calculated using a low response control law. Even when switching to, control of fuel injection or air-fuel ratio can be improved while ensuring stability of control stability. Furthermore, even when the variable valve timing mechanism is provided and the high-speed valve timing is selected, it is possible to prevent divergence of the feedback correction coefficient due to the destabilization of the detected air-fuel ratio due to the influence of the blow-through, Control based on a control law with a high response such as an adaptive control law can be continued.
[0150]
According to the second aspect, in addition to the above-described functions and effects, when the operation state is switched from the first operation state to the second operation state, the operation state suddenly changes and the detected air-fuel ratio becomes an unstable value. Thus, it is possible to reliably prevent the feedback correction coefficient from becoming an inappropriate value.
[0151]
According to the third aspect of the present invention, even when the stability of the control is deteriorated when the supply fuel amount is corrected using the feedback correction coefficient calculated by the first control law, the stability of the control is reduced. The controllability of fuel injection or air-fuel ratio can be improved while ensuring the above.
[0152]
According to the fourth aspect of the present invention, the convergence speed is automatically adjusted even when the controlled object changes depending on the state, the controlled variable quickly converges to the target value, and the convergence is improved. Even when the control amount deviates from the target value due to disturbance, the feedback correction coefficient is determined so that the control amount matches the target value by operating the control law in the recurrence form as the change of the control target. Robustness against disturbance can be improved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic diagram showing an overall fuel injection control device for an internal combustion engine according to the present invention.
FIG. 2 is a block diagram showing in detail the configuration of a control unit of the apparatus of FIG.
3 is a flowchart showing the operation of the apparatus of FIG.
4 is a block diagram functionally showing the operation of the apparatus of FIG.
5 is a subroutine flow chart showing a calculation operation of a feedback correction coefficient KFB in the flow chart of FIG. 3;
6 is a subroutine flow chart showing a calculation operation of a low response feedback correction coefficient (PID correction coefficient KLAF) in the flow chart of FIG. 5;
FIG. 7 is a subroutine flow chart showing an operation for determining a feedback area in the flow chart of FIG. 5;
FIG. 8 is a flowchart showing a valve timing zone discrimination operation that is an operation of the control unit of the variable valve timing mechanism.
FIG. 9 is an explanatory diagram showing valve timing characteristics of the control shown in the flowchart of FIG. 8;
FIG. 10 is a flowchart showing valve timing switching control that is an operation of the control unit of the variable valve timing mechanism.
FIG. 11 is a subroutine flow chart showing a calculation operation of the high response feedback correction coefficient (adaptive correction coefficient KSTR) in the flow chart of FIG. 5;
12 is a subroutine flow chart showing a calculation operation of a feedback correction coefficient KFB similar to FIG. 5, showing a second embodiment of the present invention. FIG.
FIG. 13 is a block diagram similar to FIG. 4, showing a third embodiment of the present invention.
FIG. 14 is a subroutine flowchart showing a calculation operation of a feedback correction coefficient KFB according to the third embodiment.
FIG. 15 is a subroutine flowchart showing a calculation operation of a low response feedback correction coefficient similar to FIG. 6, showing a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 16 is a subroutine flow chart showing a calculation operation of a high response feedback correction coefficient similar to that of FIG. 11, showing a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 17 is a timing chart showing an air-fuel ratio detection delay when fuel supply is restarted from a fuel cut.
[Explanation of symbols]
10 Internal combustion engine
22 Injector
34 Control unit
54 Wide-area air-fuel ratio sensor (LAF sensor)

Claims

機関弁の作動状態を切り換える機構を備えてなる内燃機関において、
ａ．内燃機関の排気する排気空燃比を含む運転状態を検出する運転状態検出手段と、
ｂ．前記内燃機関の供給燃料量を決定する供給燃料量決定手段と、
ｃ．前記供給燃料量を操作量として前記検出された排気空燃比および前記供給燃料量の少なくともいずれかが目標値に一致するように第１の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の算出手段と、
ｄ．前記供給燃料量を操作量として前記検出された排気空燃比および前記供給燃料量の少なくともいずれかが目標値に一致するように、応答性において前記第１の制御則より劣る第２の制御則を用いて第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、
ｅ．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選択し、それ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、
および
ｆ．前記機関弁の作動状態を少なくとも前記内燃機関の低速運転時に対応する第１の作動状態と高速運転時に対応する第２の作動状態の間で切り換える機関弁作動状態切り換え手段と、
を備えると共に、前記供給燃料量補正手段は、前記機関弁が前記第２の作動状態に切り換えられるとき、前記第２の算出手段の出力を選択し、それ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。In an internal combustion engine comprising a mechanism for switching the operating state of an engine valve,
a. An operating state detecting means for detecting an operating state including an exhaust air-fuel ratio exhausted from the internal combustion engine;
b. A fuel supply amount determining means for determining a fuel supply amount of the internal combustion engine;
c. First feedback correction using a first recursive type control law so that at least one of the detected exhaust air-fuel ratio and the supplied fuel amount matches a target value using the supplied fuel amount as an operation amount First calculating means for calculating a coefficient;
d. A second control law that is inferior to the first control law in terms of responsiveness so that at least one of the detected exhaust air-fuel ratio and the supplied fuel quantity matches a target value using the supplied fuel quantity as an operation quantity. Second calculating means using to calculate a second feedback correction coefficient;
e. A supply fuel amount correction unit that selects one of the outputs of the first calculation unit and the second calculation unit according to the detected operating state, and corrects the supply fuel amount based on the selected one.
And f. Engine valve operating state switching means for switching the operating state of the engine valve between at least a first operating state corresponding to low speed operation of the internal combustion engine and a second operating state corresponding to high speed operation;
The supply fuel amount correction means selects the output of the second calculation means when the engine valve is switched to the second operating state, and corrects the supply fuel amount based on the selected output. A fuel injection control device for an internal combustion engine.

前記機関弁作動状態切り換え手段は、前記供給燃料量補正手段が前記第２の算出手段の出力を選択し、それに基づいて前記供給燃料量を補正した後、前記機関弁を前記第２の作動状態に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。The engine valve operating condition switching means selects the output of the previous SL fuel supply amount correcting means and the second calculating means, after correcting the fuel supply amount based thereon, actuating the engine valve and the second the fuel injection control apparatus for an internal combustion engine according to claim 1, wherein said and Turkey switched state.

前記第２の制御則は、比例項、積分項、微分項のいずれか１つを少なくとも含むＰＩＤ制御則であることを特徴とする請求項１項または２項記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。The fuel injection control device for an internal combustion engine according to claim 1 or 2, wherein the second control law is a PID control law including at least one of a proportional term, an integral term, and a differential term. .

前記漸化式形式の制御則は、適応制御則であることを特徴とする請求項１項から３項のいずれかに記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
ドの破損検出装置。Control law of the recursive-type, the fuel injection control apparatus for internal combustion engine according to claim 1, wherein, characterized in that the adaptive control law of three terms.
Device breakage detection device.