JPH1073043A

JPH1073043A - 内燃機関の空燃比制御装置

Info

Publication number: JPH1073043A
Application number: JP8245460A
Authority: JP
Inventors: Akira Kato; 彰加藤; Hiroki Munakata; 浩樹宗像; Naoto Fujimura; 直人藤村; Yutaka Yoshii; 裕吉井
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 1996-08-29
Filing date: 1996-08-29
Publication date: 1998-03-17
Also published as: US5878733A

Abstract

(57)【要約】【課題】適応制御器に入力する目標空燃比を適切に設
定し、空燃比の制御性能を向上させた空燃比制御装置を
提供する。【解決手段】エンジンの所定運転状態においては、目
標空燃比係数ＫＣＭＤ及び検出当量比ＫＡＣＴの移動平
均値を算出し（Ｓ７０２。Ｓ７０３）、その移動平均値
を用いて適応パラメータの算出（Ｓ７０４）及び適応補
正係数ＫＳＴＲの算出（Ｓ７０５）を行う。適応補正係
数ＫＳＴＲにより、エンジンに供給する燃料量を補正す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関の空燃比
制御装置に関し、特に適応制御理論を応用したフィード
バック制御により、機関に供給する混合気の空燃比をフ
ィードバック制御する空燃比制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】適応制御理論に基づく、漸化式形式のパ
ラメータ調整機構を備える適応制御器を用いて、機関に
供給する混合気の空燃比を目標空燃比にフィードバック
制御する空燃比制御装置は、従来より知られている（例
えば特開平７−２４７８８６号公報）。この装置では、
機関排気系に設けられた空燃比センサによる検出空燃比
が適応制御器に入力され、フィードバック制御が行われ
る。

【０００３】また、上記適応制御を内燃機関の燃焼サイ
クルに同期させて行う場合、気筒間で空燃比にばらつき
があると、特定気筒の影響を強く受けて適応制御の精度
が低下することがある点に着目し、かかる精度低下を防
止すべく、所定機関運転状態では、検出空燃比を平滑化
して適応制御器に入力する手法が本出願人により既に提
案されている（特願平７−３５４０５１号）。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記提
案にかかる手法では、目標空燃比が変更されると、適応
制御に入力される平滑化された検出空燃比は、目標空燃
比と正確に対応しなくなるので、適応パラメータの調整
が正常に行われず、空燃比の制御性能が低下することが
あった。

【０００５】本発明はこの問題を解決するためになされ
たものであり、適応制御器に入力する目標空燃比を適切
に設定し、空燃比の制御性能を向上させた空燃比制御装
置を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
発明は、内燃機関の排気系に設けられた空燃比検出手段
と、前記空燃比検出手段の出力に基づいて漸化式形式の
制御器を用いて前記機関に供給する混合気の空燃比を目
標空燃比に収束させるように前記機関に供給する燃料量
をフィードバック制御するフィードバック制御手段と、
前記目標空燃比を前記機関の運転状態に応じて決定する
目標空燃比決定手段とを備えた内燃機関の空燃比制御装
置において、前記機関の運転状態に応じて前記目標空燃
比を平滑化する目標空燃比平滑化手段を有し、前記フィ
ードバック制御手段は、前記平滑化した目標空燃比を用
いてフィードバック制御を行うことを特徴とする。

【０００７】請求項２に記載の発明は、請求項１に記載
の発明において、前記目標空燃比平滑化手段は、前記目
標空燃比を平均化することにより、前記平滑化を行うこ
とを特徴とする。

【０００８】請求項３に記載の発明は、請求項１又は２
に記載の発明において、前記漸化式形式の制御器は、そ
の制御に使用する適応パラメータを調整するパラメータ
調整手段を有する適応制御器であり、前記フィードバッ
ク制御手段は、前記機関に供給する混合気の空燃比が前
記目標空燃比に一致するように前記燃料量を補正するこ
とを特徴とする。

【０００９】請求項２に記載の発明は、請求項１から３
のいずれかに記載の発明において、前記フィードバック
制御手段は、前記空燃比検出手段の出力を、前記目標空
燃比平滑化手段と同様に平滑化する検出空燃比平滑化手
段を有し、該検出空燃比平滑化手段の出力に基づいてフ
ィードバック制御を行うことを特徴とする。

【００１０】請求項１記載の空燃比制御装置によれば、
機関運転状態に応じて平滑化された目標空燃比に検出空
燃比を一致させるように、漸化式形式の制御器によるフ
ィードバック制御が行われる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下本発明の実施の形態を図面を
参照して説明する。

【００１２】図１は本発明の実施の一形態にかかる内燃
機関（以下「エンジン」という）及びその制御装置の構
成を示す図である。同図中、１は４気筒のエンジンであ
る。

【００１３】エンジン１の吸気管２は分岐部（吸気マニ
ホルド）１１を介してエンジン１の各気筒の燃焼室に連
通する。吸気管２の途中にはスロットル弁３が配されて
いる。スロットル弁３にはスロットル弁開度（θＴＨ）
センサ４が連結されており、スロットル弁開度θＴＨに
応じた電気信号を出力して電子コントロールユニット
（以下「ＥＣＵ」という）５に供給する。吸気管２に
は、スロットル弁３をバイパスする補助空気通路６が設
けられており、該通路６の途中には補助空気量制御弁７
が配されている。補助空気量制御弁７は、ＥＣＵ５に接
続されており、ＥＣＵ５によりその開弁量が制御され
る。

【００１４】吸気管２のスロットル弁３の上流側には吸
気温（ＴＡ）センサ８が装着されており、その検出信号
がＥＣＵ５に供給される。吸気管２のスロットル弁３と
吸気マニホルド１１の間には、チャンバ９が設けられて
おり、チャンバ９には吸気管内絶対圧（ＰＢＡ）センサ
１０が取り付けられている。ＰＢＡセンサ１０の検出信
号はＥＣＵ５に供給される。

【００１５】エンジン１の本体にはエンジン水温（Ｔ
Ｗ）センサ１３が装着されており、その検出信号がＥＣ
Ｕ５に供給される。ＥＣＵ５には、エンジン１のクラン
ク軸（図示せず）の回転角度を検出するクランク角度位
置センサ１４が接続されており、クランク軸の回転角度
に応じた信号がＥＣＵ５に供給される。クランク角度位
置センサ１４は、エンジン１の特定の気筒の所定クラン
ク角度位置で信号パルス（以下「ＣＹＬ信号パルス」と
いう）を出力する気筒判別センサ、各気筒の吸入行程開
始時の上死点（ＴＤＣ）に関し所定クランク角度前のク
ランク角度位置で（４気筒エンジンではクランク角１８
０度毎に）ＴＤＣ信号パルスを出力するＴＤＣセンサ及
びＴＤＣ信号パルスより短い一定クランク角周期（例え
ば３０度周期）で１パルス（以下「ＣＲＫ信号パルス」
という）を発生するＣＲＫセンサから成り、ＣＹＬ信号
パルス、ＴＤＣ信号パルス及びＣＲＫ信号パルスがＥＣ
Ｕ５に供給される。これらの信号パルスは、燃料噴射時
期、点火時期等の各種タイミング制御及びエンジン回転
数ＮＥの検出に使用される。

【００１６】吸気マニホルド１１の吸気弁の少し上流側
には、各気筒毎に燃料噴射弁１２が設けられており、各
噴射弁は図示しない燃料ポンプに接続されているととも
にＥＣＵ５に電気的に接続されて、ＥＣＵ５からの信号
により燃料噴射時期及び燃料噴射時間（開弁時間）が制
御される。エンジン１の点火プラグ（図示せず）もＥＣ
Ｕ５に電気的に接続されており、ＥＣＵ５により点火時
期θＩＧが制御される。

【００１７】排気管１６は分岐部（排気マニホルド）１
５を介してエンジン１の燃焼室に接続されている。排気
管１６には分岐部１５が集合する部分の直ぐ下流側に、
広域空燃比センサ（以下「ＬＡＦセンサ」という）１７
が設けられている。さらにＬＡＦセンサ１７の下流側に
は直下三元触媒１９及び床下三元触媒２０が配されてお
り、またこれらの三元触媒１９及び２０の間には酸素濃
度センサ（以下「Ｏ２センサ」という）１８が装着され
ている。三元触媒１９、２０は、排気ガス中のＨＣ，Ｃ
Ｏ，ＮＯｘ等の浄化を行う。

【００１８】ＬＡＦセンサ１７は、ローパスフィルタ２
２を介してＥＣＵ５に接続されており、排気ガス中の酸
素濃度（空燃比）に略比例した電気信号を出力し、その
電気信号をＥＣＵ５に供給する。Ｏ２センサ１８は、そ
の出力が理論空燃比の前後において急激に変化する特性
を有し、その出力は理論空燃比よりリッチ側で高レベル
となり、リーン側で低レベルとなる。Ｏ２センサ１８
は、ローパスフィルタ２３を介してＥＣＵ５に接続され
ており、その検出信号はＥＣＵ５に供給される。ローパ
スフィルタ２２、２３は、高周波ノイズ成分をカットす
るするために設けられたものであり、制御系の応答特性
に対する影響は無視しうる程度のものである。

【００１９】また、エンジン１と車輪（図示せず）との
間には流体クラッチ等からなる自動変速機（図示せず）
が介装され、シフトレバー（図示せず）を操作すること
によってＰレンジ、Ｎレンジ或いはＤレンジ等シフトポ
ジションの変更が可能とされている。

【００２０】また、自動変速機にはシフトポジション
（ＳＰＮ）センサ７０が取り付けられ、該ＳＰＮセンサ
７０により自動変速機のシフトポジションが検出されて
その出力信号がＥＣＵ５に供給される。

【００２１】また、エンジン１が搭載された車両の駆動
輪速度及び従動輪速度を検出する車輪速センサ（図示せ
ず）が設けられており、その検出信号がＥＣＵ５に供給
される。ＥＣＵ５は、検出した駆動輪速度及び従動輪速
度に基づいて駆動輪の過剰スリップ状態を判定し、過剰
スリップ状態を検出したときは、空燃比のリーン化若し
くは一部の気筒への燃料供給を停止する制御、又は点火
時期を遅角させる制御（トラクション制御）を行う。

【００２２】エンジン１は、吸気弁及び排気弁のうち少
なくとも吸気弁のバルブタイミングを、エンジンの高速
回転領域に適した高速バルブタイミングと、低速回転領
域に適した低速バルブタイミングとの２段階に切換可能
なバルブタイミング切換機構６０を有する。このバルブ
タイミングの切換は、弁リフト量の切換も含み、さらに
低速バルブタイミング選択時は２つの吸気弁のうちの一
方を休止させて、空燃比を理論空燃比よりリーン化する
場合においても安定した燃焼を確保するようにしてい
る。

【００２３】バルブタイミング切換機構６０は、バルブ
タイミングの切換を油圧を介して行うものであり、この
油圧切換を行う電磁弁及び油圧センサ（図示せず）がＥ
ＣＵ５接続されている。油圧センサの検出信号はＥＣＵ
５に供給され、ＥＣＵ５は電磁弁を制御してバルブタイ
ミングの切換制御を行う。

【００２４】また、ＥＣＵ５には、大気圧を検出する大
気圧（ＰＡ）センサ２１が接続されており、その検出信
号がＥＣＵ５に供給される。

【００２５】ＥＣＵ５は、上述した各種センサからの入
力信号波形を整形して電圧レベルを所定レベルに修正
し、アナログ信号値をデジタル信号値に変化する等の機
能を有する入力回路と、中央処理回路（ＣＰＵ）と、該
ＣＰＵで実行される各種演算プログラムや後述する各種
マップ及び演算結果等を記憶するＲＯＭ及びＲＡＭから
なる記憶回路と、燃料噴射弁１２等の各種電磁弁や点火
プラグに駆動信号を出力する出力回路とを備えている。

【００２６】ＥＣＵ５は、上述の各種エンジン運転パラ
メータ信号に基づいて、ＬＡＦセンサ１７及びＯ２セン
サ１８の出力に応じたフィードバック制御運転領域やオ
ープン制御運転領域等の種々のエンジン運転状態を判別
するとともに、エンジン運転状態に応じ、下記数式１に
より燃料噴射弁１２の燃料噴射時間ＴＯＵＴを演算し、
この演算結果に基づいて燃料噴射弁１２を駆動する信号
を出力する。

【００２７】

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

【００２８】図２においてブロックＢ１は、吸入空気量
に対応した基本燃料量ＴＩＭＦを算出する。この基本燃
料量ＴＩＭＦは、基本的にはエンジン回転数ＮＥ及び吸
気管内絶対圧ＰＢＡに応じて設定されるが、スロットル
弁３からエンジン１の燃焼室に至る吸気系をモデル化
し、その吸気系モデルに基づいて吸入空気の遅れを考慮
した補正を行うことが望ましい。その場合には、検出パ
ラメータとしてスロットル弁開度θＴＨ及び大気圧ＰＡ
をさらに用いる。

【００２９】ブロックＢ２〜Ｂ４は乗算ブロックであ
り、ブロックの入力パラメータを乗算して出力する。こ
れらのブロックにより、上記数式１の演算が行われ、燃
料噴射量ＴＯＵＴが得られる。

【００３０】ブロックＢ９は、エンジン水温ＴＷに応じ
て設定されるエンジン水温補正係数ＫＴＷ，排気還流実
行中に排気還流量に応じて設定されるＥＧＲ補正係数Ｋ
ＥＧＲ，蒸発燃料処理装置によるパージ実行時にパージ
燃料量に応じて設定されるパージ補正係数ＫＰＵＧ等の
フィードフォワード系補正係数をすべて乗算することに
より、補正係数ＫＴＯＴＡＬを算出し、ブロックＢ２に
入力する。

【００３１】ブロックＢ２１は、エンジン回転数ＮＥ、
吸気管内絶対圧ＰＢＡ等に応じて目標空燃比係数ＫＣＭ
Ｄを決定し、ブロック２２に入力する。目標空燃比係数
ＫＣＭＤは、空燃比Ａ／Ｆの逆数、すなわち燃空比Ｆ／
Ａに比例し、理論空燃比のとき値１．０をとるので、目
標当量比ともいう。ブロックＢ２２は、ローパスフィル
タ２３を介して入力されるＯ２センサ出力ＶＭＯ２に基
づいて目標空燃比係数ＫＣＭＤを修正し、ブロックＢ１
８、Ｂ２３及びＢ２４に入力する。ブロックＢ２３は、
ＫＣＭＤ値に応じて燃料冷却補正を行い最終目標空燃比
係数ＫＣＭＤＭを算出し、ブロックＢ３に入力する。ブ
ロックＢ２４は、目標空燃比係数ＫＣＭＤの平滑化を行
い、平滑化した目標空燃比係数ＫＣＭＤをブロック１９
に入力する。ブロックＢ２４は、後述するように所定エ
ンジン運転状態以外のときは、平滑化を行わずにブロッ
クＢ２２から入力される目標空燃比係数ＫＣＭＤをその
ままブロックＢ１９に入力する。

【００３２】ローパスフィルタ２２を介して入力される
ＬＡＦセンサ出力は、ローパスフィルタブロックＢ１６
を介してブロック１８に入力され、ブロックＢ１７を介
してブロックＢ１９に入力される。ブロックＢ１７は、
ＬＡＦセンサにより検出された空燃比の平滑化を行うブ
ロックであるが、後述するように所定エンジン運転状態
以外のときは、平滑化を行わずに検出空燃比をそのまま
ブロックＢ１９に入力する。

【００３３】ブロックＢ１８は、検出空燃比と目標空燃
比との偏差に応じてＰＩＤ制御によりＰＩＤ補正係数Ｋ
ＬＡＦを算出してブロックＢ２０に入力する。ブロック
Ｂ１９は、ＬＡＦセンサ１７の検出空燃比に基づいて適
応制御（Self Tuning Regulation）により適応補正係数
ＫＳＴＲを算出してブロックＢ２０に入力する。この適
応制御は、目標空燃比係数ＫＣＭＤ（ＫＣＭＤＭ）を基
本燃料量ＴＩＭＦに乗算するだけでは、エンジンの応答
遅れがあるため目標空燃比がなまされた検出空燃比にな
ってしまうため、これを動的に補償し、外乱に対するロ
バスト性を向上させるために導入したものである。

【００３４】ブロックＢ２０は、入力されるＰＩＤ補正
係数ＫＬＡＦ及び適応補正係数ＫＳＴＲのいずれか一方
をエンジン運転状態に応じて選択し、フィードバック補
正係数ＫＦＢとしてブロックＢ４に入力する。これは、
エンジン運転状態によっては、適応制御ではなく従来の
ＰＩＤ制御によって算出したＫＬＡＦ値を用いた方がよ
いことを考慮したものである。

【００３５】以上のように本実施の形態では、ＬＡＦセ
ンサ１７の出力の応じて通常のＰＩＤ制御により算出し
たＰＩＤ補正係数ＫＬＡＦと、適応制御により算出した
適応補正係数ＫＳＴＲとを切り換えて、補正係数ＫＦＢ
として上記数式１に適用して、燃料噴射量ＴＯＵＴを算
出している。適応補正係数ＫＳＴＲにより、検出される
空燃比変化に対する追従性及び外乱に対するロバスト性
を向上させ、触媒の浄化率を向上させ、種々のエンジン
運転状態において良好な排気ガス特性を得ることができ
る。

【００３６】本実施の形態では、上述した図２の各ブロ
ックの機能は、ＥＣＵ５のＣＰＵによる演算処理により
実現されるので、この処理のフローチャートを参照して
処理の内容を具体的に説明する。

【００３７】図３は、ＬＡＦセンサ１７の出力に応じ
て、ＰＩＤ補正係数ＫＬＡＦ及び適応補正係数ＫＳＴＲ
を算出し、最終的にフィードバック補正係数ＫＦＢを算
出する処理のフローチャートである。本処理はＴＤＣ信
号パルスの発生毎に実行される。

【００３８】ステップＳ１では、始動モードか否か、す
なわちクランキング中か否かを判別し、始動モードのと
きは始動モードの処理へ移行する。始動モードでなけれ
ば、目標空燃比係数（目標当量比）ＫＣＭＤ及び最終目
標空燃比係数ＫＣＭＤＭの算出（ステップＳ２）及びＬ
ＡＦセンサ出力の読み込みを行う（ステップＳ３）とと
もに検出当量比ＫＡＣＴの演算を行う（ステップＳ
４）。検出当量比ＫＡＣＴは、ＬＡＦセンサ１７の出力
を当量比に変換したものである。

【００３９】次いでＬＡＦセンサ１７の活性化が完了し
たか否かの活性判別を行う（ステップＳ５）。これは、
例えばＬＡＦセンサ１７の出力電圧とその中心電圧との
差を所定値（例えば０．４Ｖ）と比較し、該差が所定値
より小さいとき活性化が完了したと判別するものであ
る。

【００４０】次にエンジン運転状態がＬＡＦセンサ１７
の出力に基づくフィードバック制御を実行する運転領域
（以下「ＬＡＦフィードバック領域」という）にあるか
否かの判別を行う（ステップＳ６）。これは、例えばＬ
ＡＦセンサ１７の活性化が完了し、且つフュエルカット
中やスロットル全開運転中でないとき、ＬＡＦフィード
バック領域と判定するものである。この判別の結果、Ｌ
ＡＦフィードバック領域にないときはリセットフラグＦ
ＫＬＡＦＲＥＳＥＴを「１」に設定し、ＬＡＦフィード
バック領域にあるときは「０」とする。

【００４１】続くステップＳ７では、リセットフラグＦ
ＫＬＡＦＲＥＳＥＴが「１」か否かを判別し、ＦＫＬＡ
ＦＲＥＳＥＴ＝１のときは、ステップＳ８に進んでＰＩ
Ｄ補正係数ＫＬＡＦ、適応補正係数ＫＳＴＲ及びフィー
ドバック補正係数ＫＦＢをいずれもに「１．０」に設定
するとともに、ＰＩＤ制御の積分項ＫＬＡＦＩを「０」
に設定して、本処理を終了する。また、ＦＫＬＡＦＲＥ
ＳＥＴ＝０のときは、フィードバック補正係数ＫＦＢの
演算を行って（ステップＳ９）、本処理を終了する。

【００４２】図４は、図３のステップＳ２における最終
目標空燃比係数ＫＣＭＤＭを算出する処理のフローチャ
ートである。

【００４３】ステップＳ２３では、エンジン回転数ＮＥ
及び吸気管内絶対圧ＰＢＡに応じてマップを検索し、基
本値ＫＢＳを算出する。なお、そのマップにはアイドル
時用の値も設定されている。

【００４４】続くステップＳ２４では、エンジン始動直
後のリーンバーン制御を実行すべき条件が成立するか否
かを判別し、条件が成立したときは始動後リーンフラグ
ＦＡＳＴＬＥＡＮを「１」に設定する一方、条件不成立
のときは「０」とする。このリーンバーン制御実行条件
は、例えばエンジン始動後所定期間内であって、エンジ
ン水温ＴＷ、エンジン回転数ＮＥ及び吸気管内絶対圧Ｐ
ＢＡが所定範囲内にあるとき成立する。なお、始動直後
のリーンバーン制御は、エンジン始動直後の触媒が未活
性の状態でＨＣの排出量が増加すること防止する目的で
行うものであるが、このリーンバーン実行時にＬＡＦセ
ンサ１７のポンプ電流の異常を検知するようにしてもよ
い。

【００４５】次いでステップＳ２５では、スロットル弁
が全開（ＷＯＴ）の状態か否かを判別し、全開のときは
ＷＯＴフラグＦＷＯＴを「１」に設定し、全開でなけれ
ば「０」とする。次いで、エンジン水温ＴＷに応じて増
量補正係数ＫＷＯＴを算出する（ステップＳ２６）。こ
のとき高水温時の補正係数ＫＸＷＯＴも算出する。

【００４６】続くステップＳ２７では、目標空燃比係数
ＫＣＭＤを算出し、次いで算出したＫＣＭＤ値のリミッ
ト処理（所定上下限値の範囲内に入るようにする処理）
を行う（ステップＳ２８）。このステップＳ２７の処理
は図５を参照して後述する。続くステップＳ２９では、
Ｏ２センサ１８の活性化が完了しているか否かの判別を
行い、活性化が完了したときは、活性フラグＦＭＯ２を
「１」に設定し、完了していないときは、「０」とす
る。例えばエンジン始動後所定期間経過したとき、活性
化完了と判定する。次いで、Ｏ２センサ１８の出力ＶＭ
Ｏ２に応じて目標空燃比係数ＫＣＭＤの補正項ＤＫＣＭ
ＤＯ２を算出する（ステップＳ３２）。この処理は、Ｏ
２センサ出力ＶＭＯ２と基準値ＶＲＥＦＭとの偏差に応
じてＰＩＤ制御により、補正項ＤＫＣＭＤＯ２を算出す
るものである。

【００４７】続くステップＳ３３では、次式により目標
空燃比係数ＫＣＭＤの補正を行う。

【００４８】ＫＣＭＤ＝ＫＣＭＤ＋ＤＫＣＭＤＯ２これにより、ＬＡＦセンサ１７の出力のずれを補償する
ように目標空燃比係数ＫＣＭＤを設定することができ
る。

【００４９】続くステップＳ３４では、算出したＫＣＭ
Ｄ値に応じてＫＣＭＤ−ＫＥＴＣテーブルを検索して補
正係数ＫＥＴＣを算出し、次式により最終目標空燃比係
数ＫＣＭＤＭを算出する。

【００５０】ＫＣＭＤＭ＝ＫＣＭＤ×ＫＥＴＣ補正係数ＫＥＴＣは、ＫＣＭＤ値が増加し、燃料噴射量
が増加するほど、噴射による燃料冷却効果が大きくなる
ことを考慮して、その影響を補正するものであり、ＫＣ
ＭＤ値が増加するほど大きな値に設定される。

【００５１】次いで、ＫＣＭＤＭ値のリミット処理を行
うとともに（ステップＳ３５）、ステップＳ３３で得ら
れたＫＣＭＤ値をリングバッファに格納して（ステップ
Ｓ３６）、本処理を終了する。

【００５２】図５は、図４のステップＳ２７におけるＫ
ＣＭＤ算出処理のフローチャートである。

【００５３】先ずステップＳ５１では、図４のステップ
Ｓ２４で設定した始動後リーンフラグＦＡＳＴＬＥＡＮ
が「１」か否かを判別し、ＦＡＳＴＬＥＡＮ＝１である
ときは、ＫＣＭＤＡＳＴＬＥＡＮマップを検索して、リ
ーン制御時の中心空燃比に相当するリーン目標値ＫＣＭ
ＤＡＳＴＬＥＡＮを算出する（ステップＳ５２）。ここ
で、ＫＣＭＤＡＳＴＬＥＡＮマップは、エンジン水温Ｔ
Ｗ及び吸気管内絶対圧ＰＢＡに応じてリーン目標値ＫＣ
ＭＤＡＳＴＬＥＡＮが設定されたマップである。そし
て、目標空燃比係数ＫＣＭＤをリーン目標値ＫＣＭＤＡ
ＳＴＬＥＡＮに設定して（ステップＳ５３）、ステップ
Ｓ６１に進む。

【００５４】一方前記ステップＳ５１でＦＡＳＴＬＡＥ
ＡＮ＝０であって、始動後リーンバーン制御実行条件が
成立しないときは、エンジン水温ＴＷが所定水温ＴＷＣ
ＭＤ（例えば８０℃）より高いか否かを判別する。そし
てＴＷ＞ＴＷＣＭＤが成立するときは、ＫＣＭＤ値を図
４のステップＳ２３で算出した基本値ＫＢＳに設定して
（ステップＳ５７）、ステップＳ６１に進む。また、Ｔ
Ｗ≦ＴＷＣＭＤが成立するときは、エンジン水温ＴＷ及
び吸気管内絶対圧ＰＢＡに応じて設定されたマップを検
索して、低水温用目標値ＫＴＷＣＭＤを算出し（ステッ
プＳ５５）、基本値ＫＢＳがこのＫＴＷＣＭＤ値より大
きいか否かを判別する（ステップＳ５６）。その結果Ｋ
ＢＳ＞ＫＴＷＣＭＤであるときは、前記ステップＳ５７
に進み、ＫＢＳ≦ＫＴＷＣＭＤであるときは、基本値Ｋ
ＢＳを低水温用目標値ＫＴＷＣＭＤに置き換えて（ステ
ップＳ５８）、ステップＳ６１に進む。

【００５５】ステップＳ６１では、下記式によりＫＣＭ
Ｄ値を補正してステップＳ６２に進む。調整用加算項Ｋ
ＣＭＤＯＦＦＳＥＴは、エンジンの排気系やＬＡＦセン
サの特性のばらつきや経時変化の影響を反映させて、目
標空燃比係数ＫＣＭＤを微調整し、三元触媒のウィンド
ウゾーンの最適な位置をとるようにするためのパラメー
タである。この調整用加算項ＫＣＭＤＯＦＦＳＥＴは、
ＬＡＦセンサ１７の特性等により設定されるが、Ｏ２セ
ンサ１８等の出力に応じて学習させることが望ましい。

【００５６】ＫＣＭＤ＝ＫＣＭＤ＋ＫＣＭＤＯＦＦＳＥ
ＴステップＳ６２では、図４のステップＳ２５で設定した
ＷＯＴフラグＦＷＯＴが「１」か否かを判別し、ＦＷＯ
Ｔ＝０であれば直ちに本処理を終了し、ＦＷＯＴ＝１の
ときは、高負荷用のＫＣＭＤ値の設定処理を行い（ステ
ップＳ６３）、本処理を終了する。この処理は、ＫＣＭ
Ｄ値を図４のステップＳ２６で算出した高負荷用増量補
正係数ＫＷＯＴ，ＫＸＷＯＴと比較し、ＫＣＭＤ値がこ
れらの係数値より小さいときは、ＫＣＭＤ値に補正係数
ＫＷＯＴ又はＫＸＷＯＴを乗算して補正を行うものであ
る。

【００５７】図６は、図３のステップＳ６におけるＬＡ
Ｆフィードバック領域判別処理のフローチャートであ
る。

【００５８】先ずステップＳ１２１では、ＬＡＦセンサ
１７が不活性状態にあるか否かを判別し、活性状態にあ
るときはフュエルカット中であることを「１」で示すフ
ラグＦＦＣが「１」か否かを判別し（ステップＳ１２
２）、ＦＦＣ＝０であるときは、スロットル弁全開中で
あることを「１」で示すフラグＦＷＯＴが「１」か否か
を判別し（ステップＳ１２３）、ＦＷＯＴ＝１でないと
きは、図示しないセンサによって検出したバッテリ電圧
ＶＢＡＴが所定下限値ＶＢＬＯＷより低いか否かを判別
し（ステップＳ１２４）、ＶＢＡＴ≧ＶＢＬＯＷである
ときは、理論空燃比に対応するＬＡＦセンサ出力のずれ
（ＬＡＦセンサストイキずれ）があるか否かを判別す
る。そして、ステップＳ１２１〜Ｓ１２５のいずれかの
答が肯定（ＹＥＳ）のときは、ＬＡＦセンサ出力に基づ
くフィードバック制御を停止すべき旨を「１」で示すＫ
ＬＡＦリセットフラグＦＫＬＡＦＲＥＳＥＴを「１」に
設定する（ステップＳ１３２）。

【００５９】一方、ステップＳ１２１〜Ｓ１２５の答が
すべて否定（ＮＯ）のときは、ＬＡＦセンサ出力に基づ
くフィードバック制御を実行可能と判定して、ＫＬＡＦ
リセットフラグＦＫＬＡＦＲＥＳＥＴを「０」に設定す
る（ステップＳ１３１）。

【００６０】続くステップＳ１３３では、Ｏ２センサ１
８が不活性状態にあるか否かを判別し、活性状態にある
ときは、エンジン水温ＴＷが所定下限水温ＴＷＬＯＷ
（例えば０℃）より低いか否かを判別する（ステップＳ
１３４）。そして、Ｏ２センサ１８が不活性状態のとき
またはＴＷ＜ＴＷＬＯＷであるときは、ＰＩＤ補正係数
ＫＬＡＦを現在値に維持すべきことを「１」で示すホー
ルドフラグＦＫＬＡＦＨＯＬＤを「１」に設定して（ス
テップＳ１３６）、本処理を終了する。一方、Ｏ２セン
サ１８が活性状態にあり且つＴＷ≧ＴＷＬＯＷであると
きは、ＦＫＬＡＦＨＯＬＤ＝０として（ステップＳ１３
５）、本処理を終了する。

【００６１】次に図３のステップＳ１０におけるフィー
ドバック補正係数ＫＦＢの算出処理を説明する。

【００６２】フィードバック補正係数ＫＦＢは、前述し
たようにエンジン運転状態に応じてＰＩＤ補正係数ＫＬ
ＡＦ又は適応補正係数ＫＳＴＲに設定される。そこで、
先ず図７及び図８を参照して、これらの補正係数の算出
手法を説明する。

【００６３】図７は、ＰＩＤ補正係数ＫＬＡＦ算出処理
のフローチャートである。

【００６４】同図のステップＳ３０１では、ホールドフ
ラグＦＫＬＡＦＨＯＬＤが「１」か否かを判別し、ＦＫ
ＬＡＦＨＯＬＤ＝１のときは、直ちに本処理を終了し、
ＦＫＬＡＦＨＯＬＤ＝０のときは、ＫＬＡＦリセットフ
ラグＦＫＬＡＦＲＥＳＥＴが「１」か否かを判別する
（ステップＳ３０２）。その結果、ＦＫＬＡＦＲＥＳＥ
Ｔ＝１のときは、ステップＳ３０３に進み、ＰＩＤ補正
係数ＫＬＡＦを１．０に設定するとともに、積分制御ゲ
インＫＩ及び目標当量比ＫＣＭＤと検出当量比ＫＡＣＴ
との偏差ＤＫＡＦを「０」に設定して、本処理を終了す
る。

【００６５】ステップＳ３０２でＦＫＬＡＦＲＥＳＥＴ
＝０のときは、ステップＳ３０４に進み、比例制御ゲイ
ンＫＰ、積分制御ゲインＫＩ及び微分制御ゲインＫＤを
エンジン回転数ＮＥ及び吸気管内絶対圧ＰＢＡに応じて
設定されたマップから検索する。ただし、アイドル状態
のときはアイドル用のゲインを採用する。次いで、目標
当量比ＫＣＭＤと検出当量比ＫＡＣＴとの偏差ＤＫＡＦ
（ｋ）（＝ＫＣＭＤ（ｋ）−ＫＡＣＴ（ｋ））を算出し
（ステップＳ３０５）、偏差ＤＫＡＦ（ｋ）及び各制御
ゲインＫＰ，ＫＩ，ＫＤを下記式に適用して、比例項Ｋ
ＬＡＦＰ（ｋ）、積分項ＫＬＡＦＩ（ｋ）及び微分項Ｋ
ＬＡＦＤ（ｋ）を算出する（ステップＳ３０６）。

【００６６】ＫＬＡＦＰ（ｋ）＝ＤＫＡＦ（ｋ）×ＫＰＫＬＡＦＩ（ｋ）＝ＤＫＡＦ（ｋ）×ＫＩ＋ＫＬＡＦＩ（ｋ−１）ＫＬＡＦＤ（ｋ）＝（ＤＫＡＦ（ｋ）−ＤＫＡＦ（ｋ−１））×ＫＤ続くステップＳ３０７〜Ｓ３１０では、積分項ＫＬＡＦ
Ｉ（ｋ）のリミット処理を行う。すなわち、ＫＬＡＦＩ
（ｋ）値が所定上下限値ＫＬＡＦＩＬＭＴＨ，ＫＬＡＦ
ＩＬＭＴＬの範囲内にあるか否かを判別し（ステップＳ
３０７、Ｓ３０８）、ＫＬＡＦＩ（ｋ）＞ＫＬＡＦＩＬ
ＭＴＨであるときは、ＫＬＡＦＩ（ｋ）＝ＫＬＡＦＬＭ
ＴＨとし（ステップＳ３１０）、ＫＬＡＦＩ（ｋ）＜Ｋ
ＬＡＦＩＬＭＴＬであるときは、ＫＬＡＦＩ（ｋ）＝Ｋ
ＬＡＦＩＬＭＴＬとする（ステップＳ３０９）。

【００６７】続くステップＳ３１１では、下記式により
ＰＩＤ補正係数ＫＬＡＦ（ｋ）を算出する。

【００６８】ＫＬＡＦ（ｋ）＝ＫＬＡＦＰ（ｋ）＋ＫＬ
ＡＦＩ（ｋ）＋ＫＬＡＦＤ（ｋ）＋１．０次いで、ＫＬＡＦ（ｋ）値が所定上限値ＫＬＡＦＬＭＴ
Ｈより大きいか否かを判別し（ステップＳ３１２）、Ｋ
ＬＡＦ（ｋ）＞ＫＬＡＦＬＭＴＨであるときは、ＫＬＡ
Ｆ（ｋ）＝ＫＬＡＦＬＭＴＨとして（ステップＳ３１
６）、本処理を終了する。

【００６９】ステップＳ３１２で、ＫＬＡＦ（ｋ）≦Ｋ
ＬＡＦＬＭＴＨであるときは、ＫＬＡＦ（ｋ）値が所定
下限値ＫＬＡＦＬＭＴＬより小さいか否かを判別し（ス
テップＳ３１４）、ＫＬＡＦ（ｋ）≧ＫＬＡＦＬＭＴＬ
であれば直ちに本処理を終了する一方、ＫＬＡＦ（ｋ）
＜ＫＬＡＦＬＭＴＬであるときは、ＫＬＡＦ（ｋ）＝Ｋ
ＬＡＦＬＭＴＬとして（ステップＳ３１５）、本処理を
終了する。

【００７０】本処理により、検出当量比ＫＡＣＴが目標
当量比ＫＣＭＤに一致するように、ＰＩＤ制御によりＰ
ＩＤ補正係数ＫＬＡＦが算出される。

【００７１】次に適応補正係数ＫＳＴＲ算出処理につい
て、図８を参照して説明する。

【００７２】図８は、図２のブロックＢ１９、すなわち
適応制御（ＳＴＲ（Self Tuning Regulator））ブロッ
クの構成を示すブロック図であり、このＳＴＲブロック
は、目標空燃比係数（目標当量比）ＫＣＭＤ（ｋ）と検
出当量比ＫＡＣＴ（ｋ）とが一致するように適応補正係
数ＫＳＴＲを設定するＳＴＲコントローラと、該ＳＴＲ
コントローラで使用するパラメータを設定するパラメー
タ調整機構とからなる。

【００７３】本実施の形態における適応制御の調整則の
一つに、ランダウらが提案したパラメータ調整則があ
る。この手法は、適応システムを線形ブロックと非線形
ブロックとから構成される等価フィードバック系に変換
し、非線形ブロックについては入出力に関するポポフの
積分不等式が成立し、線形ブロックは強正実となるよう
に調整則を決めることによって、適応システムの安定を
保証する手法である。この手法は、例えば「コンピュー
トロール」（コロナ社刊）Ｎｏ．２７，２８頁〜４１
頁、ないしは「自動制御ハンドブック」（オーム社刊）
７０３頁〜７０７頁に記載されているように、公知技術
である。

【００７４】本実施の形態では、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Ａ（Ｚ^-1）／Ｂ
（Ｚ^-1）の分母分子の多項式を数式２のようにおいたと
き、適応パラメータθハット（ｋ）及び適応パラメータ
調整機構への入力ζ（ｋ）は、数式３、４のように定め
られる。数式３、４では、ｍ＝１、ｎ＝１、ｄ＝３の場
合、即ち１次系で３制御サイクル分の無駄時間を持つプ
ラントを例にとった。ここで、ｋは時刻、より具体的に
は制御サイクルを示す。また、数式４において、ｕ
（ｋ）及びｙ（ｋ）は、本実施形態では、それぞれ適応
補正係数ＫＳＴＲ（ｋ）及び検出当量比ＫＡＣＴ（ｋ）
に対応する。

【００７５】

【数２】

【００７６】

【数３】

【００７７】

【数４】ここで、適応パラメータθハット（ｋ）は、数式５で表
される。また、数式５中のΓ（ｋ）及びｅアスタリスク
（ｋ）は、それぞれゲイン行列及び同定誤差信号であ
り、数式６及び数式７のような漸化式で表される。

【００７８】

【数５】

【００７９】

【数６】

【００８０】

【数７】また数式６中のλ１（ｋ）、λ２（ｋ）の選び方によ
り、種々の具体的なアルゴリズムが与えられる。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、最小自乗法）、
λ１（ｋ）＝λ１（０＜λ１＜１）、λ２（ｋ）＝λ２
（０＜λ２＜２）とすると、可変ゲインアルゴリズム
（λ２＝１の場合、重み付き最小自乗法）、λ１（ｋ）
／λ２（ｋ）＝σとおき、λ３が数式８のように表され
るとき、λ１（ｋ）＝λ３とおくと固定トレースアルゴ
リズムとなる。また、λ１（ｋ）＝１，λ２（ｋ）＝０
のとき固定ゲインアルゴリズムとなる。この場合は数式
５から明らかなように、Γ（ｋ）＝Γ（ｋ−１）とな
り、よってΓ（ｋ）＝Γの固定値となる。

【００８１】

【数８】ここで、図８にあっては、前記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、検出当量比ＫＡＣＴ（ｋ）が目標当
量比ＫＣＭＤ（ｋ−ｄ’）（ここでｄ’はＫＣＭＤがＫ
ＡＣＴに反映されるまでの無駄時間である）に適応的に
一致するように動作して適応補正係数ＫＳＴＲ（ｋ）を
演算する。

【００８２】このように、適応補正係数ＫＳＴＲ（ｋ）
及び検出当量比ＫＡＣＴ（ｋ）が適応パラメータ調整機
構に入力され、そこで適応パラメータθハット（ｋ）が
算出されてＳＴＲコントローラに入力される。ＳＴＲコ
ントローラには入力として目標当量比ＫＣＭＤ（ｋ）が
与えられ、検出当量比ＫＡＣＴ（ｋ）が目標当量比ＫＣ
ＭＤ（ｋ）に一致するように漸化式を用いて適応補正係
数ＫＳＴＲ（ｋ）が算出される。

【００８３】適応補正係数ＫＳＴＲ（ｋ）は、具体的に
は数式９に示すように求められる。

【００８４】

【数９】以上の説明は、制御サイクルと制御周期（ＴＤＣ信号パ
ルスの発生周期）とを一致させ、全気筒について共通の
適応補正係数ＫＳＴＲを使用する場合のものであるが、
本実施形態では、制御サイクルを気筒数と対応させて４
ＴＤＣとすることにより、気筒毎に適応補正係数ＫＳＴ
Ｒを決定するようにしている。具体的には、上記数式４
〜９をそれぞれ数式１０〜１５に置き換えて、適応補正
係数ＫＳＴＲを決定することにより、気筒別の適応補正
係数ＫＳＴＲを算出して適応制御を行っている。

【００８５】

【数１０】

【００８６】

【数１１】

【００８７】

【数１２】

【００８８】

【数１３】

【００８９】

【数１４】

【００９０】

【数１５】なお、上記数式１５におけるｄ’は、例えば「２」とす
る。

【００９１】次に上述のようにして算出するＰＩＤ補正
係数ＫＬＡＦと適応補正係数ＫＳＴＲとを切り換えて、
すなわちＰＩＤ制御と適応制御とを切り換えて、フィー
ドバック補正係数ＫＦＢを算出する手法を説明する。

【００９２】図９は、図３のステップＳ１０におけるフ
ィードバック補正係数ＫＦＢの算出処理のフローチャー
トである。

【００９３】先ずステップＳ４０１では、図３の処理の
前回実行時がオープンループ制御であったか（ＦＫＬＡ
ＦＲＥＳＥＴ＝１であったか）否かを判別し、オープン
ループ制御でなかったときは、目標当量比ＫＣＭＤの変
化量ＤＫＣＭＤ（＝｜ＫＣＭＤ（ｋ）−ＫＣＭＤ（ｋ−
１）｜）が基準値ＤＫＣＭＤＲＥＦより大きいか否かを
判別する（ステップＳ４０２）。そして、前回がオープ
ンループ制御だったとき又は、前回がフィードバック制
御であり且つ変化量ＤＫＣＭＤが基準値ＤＫＣＭＤＲＥ
Ｆより大きいときは、低応答のフィードバック制御を実
行すべき領域（以下「低応答Ｆ／Ｂ領域」という）と判
定し、カウンタＣを「０」にリセットするとともに（ス
テップＳ４０３）、低応答のフィードバック制御処理
（後述）を行い（ステップＳ４１１）、本処理を終了す
る。

【００９４】なお、前回がオープンループ制御であった
ときに、低応答Ｆ／Ｂ領域と判定するのは、例えばフュ
エルカット状態からの復帰時のような場合には、ＬＡＦ
センサの検出遅れなどから、必ずしも検出値が真の値を
示すとは限らないため、制御が不安定となる可能性があ
るからである。また、同様の理由で、目標当量比ＫＣＭ
Ｄの変化量ＤＫＣＭＤ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等においても低応答Ｆ／
Ｂ領域と判定している。

【００９５】ステップＳ４０１及びＳ４０２の答がとも
に否定（ＮＯ）のとき、すなわち前回もフィードバック
制御であり、かつ目標当量比ＫＣＭＤの変化量ＤＫＣＭ
Ｄが基準値ＤＫＣＭＤＲＥＦ以下のときは、カウンタＣ
を「１」だけインクリメントして（ステップＳ４０
４）、カウンタＣの値が所定値ＣＲＥＦ（例えば５）以
下か否かを判別し（ステップＳ４０５）、Ｃ≦ＣＲＥＦ
であるときは前記ステップＳ４１１を実行し、一方Ｃ＞
ＣＲＥＦであるときはステップＳ４０６へ進む。ステッ
プＳ４０６ではＦ／Ｂ判別処理、すなわち高応答のフィ
ードバック制御を実行すべき領域（以下「高応答Ｆ／Ｂ
領域」という）であるか、低応答Ｆ／Ｂ領域であるか
を、後述の処理により判別する。次にステップＳ４０７
では、ステップＳ４０６で判別された制御領域が、高応
答Ｆ／Ｂ領域であるか否かを判別し、高応答Ｆ／Ｂ領域
でないときは前記ステップＳ４１１を実行し、一方高応
答フィードバック制御領域であるときは高応答のフィー
ドバック制御処理（後述）を行って適応補正係数ＫＳＴ
Ｒを算出し（ステップＳ４０８）、適応補正係数ＫＳＴ
Ｒと１．０との差の絶対値｜ＫＳＴＲ−１．０｜が基準
値ＫＳＴＲＲＥＦより大きいか否かを判別し（ステップ
Ｓ４０９）、｜ＫＳＴＲ−１．０｜＞ＫＳＴＲＲＥＦで
あるときは、前記ステップＳ４１１に進む一方、｜ＫＳ
ＴＲ−１．０｜≦ＫＳＴＲＲＥＦであるときは、フィー
ドバック補正係数ＫＦＢをＫＳＴＲ値に設定して（ステ
ップＳ４１０）、本処理を終了する。

【００９６】ここで、適応補正係数ＫＳＴＲと１．０と
の差の絶対値が基準値ＫＳＴＲＲＥＦより大きいときに
「低応答フィードバック処理」を選択するのは、制御の
安定性確保のためである。

【００９７】また、カウンタＣの値がＣＲＥＦ値以下の
ときに低応答Ｆ／Ｂ領域であるとするのは、オープンル
ープ制御からの復帰直後や目標当量比ＫＣＭＤが大きく
変化した直後は、燃料の燃焼が完了するまでの遅れやＬ
ＡＦセンサの検出遅れの影響を吸収できないからであ
る。

【００９８】次に図９のステップＳ４０６における、空
燃比フィードバック制御の応答速度を選択するための処
理を説明する。図１０及び１１はこのフィードバック処
理の判別処理のフローチャートである。

【００９９】まずステップＳ５０１で、ＬＡＦセンサ１
７の応答が劣化したか否かを判別し、劣化していないと
きはステップＳ５０２へ進む。

【０１００】次にステップＳ５０２でＬＡＦセンサ１７
の異常が検出されたか否かを判別し、異常が検出されて
いないときはクランク角度位置センサ１４（気筒判別セ
ンサ、ＴＤＣセンサ、ＣＲＫセンサ）の異常が検出され
ているか否かを判別し（ステップＳ５０３）、いずれの
センサの異常も検出されていないときは弁開度θＴＨセ
ンサ４の異常が検出されているか否かを判別し（ステッ
プＳ５０４）、異常が検出されていないときはバルブタ
イミング機構の異常が検出されているか否かを判別する
（ステップＳ５０５）。

【０１０１】その結果、ステップＳ５０１〜Ｓ５０５で
劣化または異常が検出されていないときはステップＳ５
０６へ進み、いずれか１つでも劣化または異常が検出さ
れたときは低応答Ｆ／Ｂ領域であると判定して（ステッ
プＳ５２０）、本処理を終了する。

【０１０２】このように、各センサの異常時に低応答の
フィードバック制御を選択するのは、空燃比制御性の悪
化を防止するためである。

【０１０３】次いでステップＳ５０６では、エンジン水
温ＴＷが所定水温ＴＷＳＴＲＯＮより低いか否かを判別
し（ステップＳ５０４）、ＴＷ≧ＴＷＳＴＲＯＮである
ときはエンジン水温ＴＷが所定水温ＴＷＳＴＲＯＦＦ
（例えば１００℃）以上であるか否かを判別し（ステッ
プＳ５０７）、ＴＷ≧ＴＷＳＴＲＯＦＦであるときは吸
気温ＴＡが所定温度ＴＡＳＴＲＯＦＦ以上であるか否か
を判別する（ステップＳ５０８）。その結果、ステップ
Ｓ５０７でＴＷ＜ＴＷＳＴＲＯＦＦであるとき、及びス
テップＳ５０７でＴＷ≧ＴＷＳＴＲＯＦＦであり、かつ
ステップＳ５０８でＴＡ＜ＴＡＳＴＲＯＦＦであるとき
は、いずれもステップＳ５０９へ進んでエンジン回転数
ＮＥが所定回転数ＮＥＳＴＲＬＭＴ以上であるか否かを
判別し、ＮＥ＜ＮＥＳＴＲＬＭＴであるときは、エンジ
ンがアイドル状態か否かを判別し（ステップＳ５１
０）、アイドル状態でないときは、トラクションコント
ロールシステム（ＴＣＳ）の作動復帰（トラクション制
御の実行終了）後の時間を計測するタイマが作動中か否
かを判別する（ステップＳ５１１）。なお、このタイマ
はダウンカウントタイマで構成され、ＴＣＳ作動中にセ
ットされて、ＴＣＳ作動から復帰した時点からカウント
ダウンが開始される。

【０１０４】ステップＳ５１１で判別の結果、ＴＣＳ作
動復帰後のタイマが作動中でないときは、エンジンのフ
ューエルカット状態から復帰した（フューエルカットを
終了した）後のタイマが作動中か否かを判別する（ステ
ップＳ５１２）。ここで、エンジンのフューエルカット
は、エンジンの所定減速状態で実行され、その実行中は
フューエルカットフラグＦＦＣが「１」に設定される。
なお、このタイマもダウンカウントタイマで構成され、
エンジンのフューエルカット中にセットされて、フュー
エルカット状態から復帰した時点でカウントダウンが開
始される。

【０１０５】以上の判別の結果、ステップＳ５０６若し
くはステップＳ５０９〜Ｓ５１２のいずれかの答が肯定
（ＹＥＳ）のとき、及びステップＳ５０７とＳ５０８の
答が共に肯定（ＹＥＳ）のときは、低応答Ｆ／Ｂ領域で
あると判定して（ステップＳ５２０）、本処理を終了す
る。また、ステップＳ５１２の答えが否定（ＮＯ）のと
きはステップＳ５５０に進む。

【０１０６】ステップＳ５５０では、エンジンが失火し
ているか否かの判断を行う。失火の判断の方法として
は、例えば、本出願人により出願されている特開平６−
１４６９９８などにより公知である、エンジンの回転変
動が所定値を越えた場合にエンジンに失火が発生してい
ると判断する方法がある。ステップＳ５５０でエンジン
が失火しているときは前記ステップＳ５２０へ進む一
方、失火していないときはステップＳ５１３へ進む。

【０１０７】ステップＳ５１３では、バルブタイミング
の高速用／低速用の切換指示があったか否かを判別し、
切換指示がないときは、エンジンの点火時期を大量に遅
角（リタード）させる制御を実行したか否かを判別し
（ステップＳ５１４）、実行していないときはステップ
Ｓ５１６へ進む。前記ステップＳ５１３，Ｓ５１４のい
ずれかで、その答えが肯定（ＹＥＳ）であるときはダウ
ンカウントタイマｔｍＫＣＭＤＣＨＮＧに所定期間ＴＣ
ＨＮＧをセットしてスタートさせ（ステップＳ５１
５）、低応答Ｆ／Ｂ領域と判定する。ここで所定期間Ｔ
ＣＨＮＧは、バルブタイミング切換指令が有った後、あ
るいは大量の点火時期遅角制御を実行した後に、燃焼状
態が安定するのに十分な期間に設定する。

【０１０８】ステップＳ５１６ではこのダウンカウント
タイマｔｍＫＣＭＤＣＨＮＧの値が０に達していないか
否かを判別し、未だ０に達していないときは低応答Ｆ／
Ｂ領域であると判定し（ステップＳ５２０）、一方、０
に達しているときは検出当量比ＫＡＣＴが所定上下限値
ＫＡＣＴＬＭＴＨ（例えば１．０１）、ＫＡＣＴＬＭＴ
Ｌ（例えば０．９９）の範囲内にあるか否かを判別し
（ステップＳ５１７，Ｓ５１８）、ＫＡＣＴ＜ＫＡＣＴ
ＬＭＴＬ又はＫＡＣＴ＞ＫＡＣＴＬＭＴＨであるとき
は、前記ステップＳ５２０に進み、一方、ＫＡＣＴＬＭ
ＴＬ≦ＫＡＣＴ≦ＫＡＣＴＬＭＴＨであるときは、高応
答Ｆ／Ｂ領域と判定して（ステップＳ５１９）、本処理
を終了する。

【０１０９】ステップＳ５１７，Ｓ５１８により、低応
答フィードバック制御から高応答フィードバック制御へ
の切換は、検出当量比ＫＡＣＴが１．０付近の値のとき
に行われ、切換を滑らかに行うことができ、制御の安定
性を確保することができる。ここで、ステップＳ５０６
〜Ｓ５１６の各判別の結果によっては、低応答フィード
バック制御を選択することとした理由は、以下の通りで
ある。

【０１１０】まず、低水温時（ＴＷ＜ＴＷＳＴＲＯＮ）
は、燃料の霧化悪化や機関のフリクション増大により燃
焼が安定せず、失火などを生じるおそれがあり、安定し
た検出当量比ＫＡＣＴを得られないからである。また、
エンジン水温が高温（ＴＷ≧ＴＷＳＴＲＯＦＦ）で、か
つ高吸気温時（ＴＡ≧ＴＡＳＴＲＯＦＦ）は、燃料供給
ライン中のベーパロック発生により、燃料噴射弁６によ
る実噴射量が減少するおそれがあるからである。さら
に、高回転時（ＮＥ≧ＮＥＳＴＲＬＭＴ）は、ＥＣＵの
演算時間が不足しがちであるとともに、燃焼も安定しな
いからである。

【０１１１】また、エンジンのアイドル時は、運転状態
がほぼ安定しており、高応答のフィードバック制御を必
要としないからである。さらに、駆動輪スリップ回避の
ためのトルク減少を目的としたトラクション制御の実行
による一時的な点火時期の遅角制御又はフューエルカッ
ト制御から復帰した後、所定期間は一時的に燃焼状態が
不安定になり、高応答のフィードバック制御ではかえっ
て空燃比変動を大きくしてしまうおそれがあるからであ
る。なお、フューエルカット復帰後所定期間も同様の理
由により、低応答のフィードバック制御を選択する。同
様にエンジンが失火している場合には明らかに燃焼状態
が不安定であるため、低応答のフィードバック制御を選
択する。さらに、バルブタイミング切換後所定期間ＴＣ
ＨＮＧ内はバルブタイミング切換による吸排気弁の開弁
時間の変化によって燃焼状態が急激に変化するからであ
る。また、大量に点火時期が遅角された後所定期間ＴＣ
ＨＮＧ内は、燃焼状態が安定せず、安定した検出当量比
ＫＡＣＴを期待できないからである。

【０１１２】ここで大量の点火時期の遅角制御を実行す
る場合として、上記トラクション制御以外に、自動変速
機の変速時のトルクショック低減制御、エンジン高負荷
時のノッキング回避制御、エンジン始動後の触媒温度の
早期上昇等を目的とした点火時期制御を実行する場合等
が挙げられる。

【０１１３】次に本実施例に係る高応答／低応答フィー
ドバック制御について説明する。

【０１１４】図１２は、図９のステップＳ４０８におけ
る高応答フィードバック制御処理のフローチャートであ
る。まずステップＳ６０１で、適応補正係数ＫＳＴＲに
よるフィードバック制御を実行すべき領域（以下「適応
制御領域」という）であることを「１」で示すフラグＦ
ＫＳＴＲが前回「０」であったか否かを判別する。その
結果、前回がＦＫＳＴＲ＝１であるときは直ちにステッ
プＳ６０３に進み、図１４に示す処理により適応補正係
数ＫＳＴＲを算出してフラグＦＫＳＴＲを「１」にセッ
トし、本処理を終了する。

【０１１５】一方、前回がＦＫＳＴＲ＝０であったとき
は、適応パラメータ（ゲインを決定するスカラ量）ｂ０
を、ＰＩＤ補正係数の前回値ＫＬＡＦ（ｋ−１）で除算
した値に置き換えて（ステップＳ６０２）、ステップＳ
６０３以下を実行する。

【０１１６】ステップＳ６０２で、適応パラメータｂ０
をｂ０／ＫＬＡＦ（ｋ−１）に置き換えることにより、
ＰＩＤ制御から適応制御への切換をより滑らかに行うこ
とができ、制御の安定性を確保することができる。これ
は、以下のような理由による。前記数式１５のｂ０をｂ
０／ＫＬＡＦ（ｋ−１）に置き換えると、数式１６の第
１式に示すようになるが、第１式の第１項はＰＩＤ制御
実行中はＫＳＴＲ（ｋ）＝１としているので、１とな
る。従って、適応制御開始当初のＫＳＴＲ（ｋ）値は、
ＫＬＡＦ（ｋ−１）に等しくなり、補正係数値が滑らか
に切り換えられることになる。

【０１１７】

【数１６】図１３は、図９のステップＳ４１１における低応答フィ
ードバック制御処理のフローチャートである。ステップ
Ｓ６２１で前回フラグＦＫＳＴＲが「１」にセットされ
ているか否かを判別する。その結果、前回がＦＫＳＴＲ
＝０であったときは、直ちに前述した図７の処理により
ＰＩＤ補正係数ＫＬＡＦを算出し（ステップＳ６２
３）、フラグＦＫＳＴＲを「０」にセットして（ステッ
プＳ６２４）、フィードバック補正係数ＫＦＢをステッ
プＳ６２３で算出したＰＩＤ補正係数ＫＬＡＦ（ｋ）に
設定して（ステップＳ６２５）、本処理を終了する。

【０１１８】一方、前回はＦＫＳＴＲ＝１であったとき
は、ＰＩＤ制御の積分項の前回値ｋＡＬＦＩ（ｋ−１）
を、適応補正係数の前回値ＫＳＴＲ（ｋ−１）に設定し
て（ステップＳ６２２）、ステップＳ６２３以下を実行
する。

【０１１９】ここで、適応制御からＰＩＤ制御への切換
時（前回ＦＫＳＴＲ＝１で今回が低応答Ｆ／Ｂ領域であ
るとき）は、ＰＩＤ制御の積分項ＫＬＡＦＩが急変する
可能性があるため、ステップＳ６２２により、ＫＬＡＦ
（ｋ−１）＝ＫＳＴＲ（ｋ−１）としている。これによ
り、適応補正係数ＫＳＴＲ（ｋ−１）とＰＩＤ補正係数
ＫＬＡＦ（ｋ）との差を小さくとどめ、切換を滑らかに
して制御の安定性を確保することができる。

【０１２０】図１４は、図１２のステップＳ６０３にお
けるＫＳＴＲ演算処理のフローチャートである。

【０１２１】先ずステップＳ７０１では、エンジンが所
定運転状態（本実施形態では、アイドル状態を含むエン
ジンの低回転状態以外の運転状態とする）にあるか否か
を判別し、該所定運転状態にないときは、検出当量比Ｋ
ＡＣＴ（ｋ）をそのまま前記数式１０及び１３のｙ
（ｋ）として、適応パラメータの算出を行う（ステップ
Ｓ７０６）とともに、前記数式１５をそのまま用いて適
応補正係数ＫＳＴＲ（ｋ）の算出を行い（ステップＳ７
０７）、ステップＳ７０８に進む。

【０１２２】一方、エンジンが前記所定運転状態にある
ときは、下記式により目標空燃比係数ＫＣＭＤ及び検出
当量比ＫＡＣＴの移動平均値ＫＣＭＤＳＴＲ及びＫＡＣ
ＴＳＴＲ算出する（ステップＳ７０２、Ｓ７０３）。

【０１２３】

【数１７】ＫＣＭＤＳＴＲ＝（ＫＣＭＤ（ｋ）＋ＫＣＭＤ（ｋ−１）＋ＫＣＭＤ（ｋ−２）＋ＫＣＭＤ（ｋ−３））／４ＫＡＣＴＳＴＲ＝（ＫＡＣＴ（ｋ）＋ＫＡＣＴ（ｋ−１）＋ＫＡＣＴ（ｋ−２）＋ＫＡＣＴ（ｋ−３））／４そして、前記数式１０及び１３のｙ（ｋ）として、ＫＡ
ＣＴＳＴＲを適用して、適応パラメータを算出する（ス
テップＳ７０４）とともに、前記数式１５のＫＣＭＤ
（ｋ−４×ｄ’）及びＫＡＣＴ（ｋ）を、それぞれＫＣ
ＭＤＳＴＲ及びＫＡＣＴＳＴＲに置き換えて、適応補正
係数ＫＳＴＲ（ｋ）を算出して（ステップＳ７０５）、
ステップＳ７０８に進む。

【０１２４】ステップＳ７０８及びＳ７０９では、以下
に説明する図１５及び１６に示すＣＳＴＲＲＥＦ算出処
理及びＫＳＴＲ決定処理を実行し、本処理を終了する。

【０１２５】図１５は、図１６で適応補正係数ＫＳＴＲ
のなまし式（数式１９）に適用するなまし係数ＣＳＴＲ
ＲＥＦを算出する処理のフローチャートである。

【０１２６】ステップＳ７２１では、下記数式１８によ
りなまし係数ＣＳＴＲＲＥＦを算出する。

【０１２７】

【数１８】ＣＳＴＲＲＥＦ＝ＣＳＴＲＲＥＦ−ＤＣＲＥＦここでＤＣＲＥＦは、所定減算値である。なまし係数Ｃ
ＳＴＲＲＥＦは、エンジンが空燃比フィードバック領域
以外にあるとき、所定値に初期化されており、適応フィ
ードバック制御開始当初は上記数式１８により、以下に
述べる下限値ＣＳＴＲＬに達するまで漸減される。

【０１２８】続くステップＳ７２２では、フュエルカッ
ト中であることを「１」で示すフュエルカットフラグＦ
ＦＣが「１」か否かを判別し、ＦＦＣ＝１であるとき
は、下限値ＣＳＴＲＬをフュエルカット時用の所定値Ｃ
ＦＣＲＥＦＬに設定して（ステップＳ７２４）、ステッ
プＳ７２７に進む。ＦＦＣ＝０であるときは、アイドル
状態であることを「１」で示すアイドルフラグＦＩＤＬ
Ｅが「１」か否かを判別し（ステップＳ７２３）、ＦＩ
ＬＤＬＥ＝１であるときは、下限値ＣＳＴＲＬをアイド
ル用の所定値ＣＩＤＬＲＥＦＬに設定して（ステップＳ
７２６）、ステップＳ７２７に進む。ここで、フュエル
カット時用の所定値ＣＦＣＲＥＦＬとアイドル用の所定
値ＣＩＤＬＲＥＦＬとは、ＣＦＣＲＥＦＬ＞ＣＩＤＬＲ
ＥＦＬなる関係を有する。

【０１２９】ステップＳ７２３でＦＩＬＤＬＥ＝０であ
るときは、エンジン回転数ＮＥに応じてＣＳＴＲＬＴＢ
Ｌテーブルを検索して、所定値ＣＳＴＲＴＢＬを算出
し、下限値ＣＳＴＲＬを該所定値ＣＳＴＲＴＢＬに設定
して（ステップＳ７２５）、ステップＳ７２７に進む。

【０１３０】ステップＳ７２７では、なまし係数ＣＳＴ
ＲＲＥＦが下限値ＣＳＴＲＬ以上か否かを判別し、ＣＳ
ＴＲＲＥＦ≧ＣＳＴＲＬであるときは直ちに、またＣＳ
ＴＲＲＥＦ＜ＣＳＴＲＬであるときは、ＣＳＴＲＲＥＦ
＝ＣＳＴＲＬとして（ステップＳ７２８）、本処理を終
了する。

【０１３１】図１６は、ＫＳＴＲ（ｋ）値のなまし値Ｋ
ＳＴＲＤＬＹを算出し、スロットル弁開度θＴＨに応じ
て、ＫＳＴＲ（ｋ）値又はＫＳＴＲＤＬＹ値のいずれか
を選択する処理のフローチャートである。

【０１３２】ステップＳ７４１では、下記数式１９によ
りなまし値ＫＳＴＲＤＬＹを算出する。

【０１３３】

【数１９】ＫＳＴＲＤＬＹ＝ＫＳＴＲＤＬＹ×ＣＳＴＲＲＥＦ／ＡＫＳＴＲ（ｋ）×（Ａ−ＣＳＴＲＲＥＦ）／Ａここで、ＡはＣＳＴＲＲＥＦ値より大なる所定値、右辺
のＫＳＴＲＤＬＹは、前回算出値である。

【０１３４】続くステップＳ７４２では、スロットル弁
開度θＴＨが所定開度θＴＨＦＣ以上か否かを判別し、
θＴＨ≧θＴＨＦＣであるときは、ＫＳＴＲ＝ＫＳＴＲ
（ｋ）とする一方（ステップＳ７４４）、θＴＨ＜θＴ
ＨＦＣであるときは、ＫＳＴＲ＝ＫＳＴＲＤＬＹとして
（ステップＳ７４３）、本処理を終了する。

【０１３５】図９〜１３の処理によれば、少なくともエ
ンジンの燃焼状態が非定常状態である期間は、適応制御
からＰＩＤ制御に空燃比フィードバック制御が切換わる
ので、燃焼非定常状態においても、空燃比制御の十分な
正確性及び安定性を確保し、良好な運転性及び排気ガス
特性を維持することができる。

【０１３６】また図１４の処理により、エンジンが所定
運転状態にあるときは、検出当量比ＫＡＣＴ及び目標空
燃比係数ＫＣＭＤの移動平均値を用いて、適応パラメー
タ及び適応補正係数ＫＳＴＲ（ｋ）を算出するようにし
たので、特定気筒の影響を強く受けて適応制御の精度が
低下することが防止されるとともに、適応パラメータの
調整が正常に行われ、空燃比の制御性能を向上させるこ
とができる。

【０１３７】なお、上述した実施形態では、漸化式形式
の制御器としてＳＴＲを例にとって説明したが、ＭＲＡ
ＣＳ（モデル規範型適応制御）を用いてもよい。

【０１３８】また、図１４に示す処理では、目標空燃比
係数ＫＣＭＤ及び検出当量比ＫＡＣＴの移動平均演算を
行うことにより、平滑化をおこなったが、これに限るも
のではなく、いわゆるなまし式（例えば数式１９によう
な式）を用いて平滑化を行うようにしてもよい。すなわ
ち、特許請求の範囲に記載した「平滑化」は、移動平均
（平均化）演算だけでなく、なまし式によるなまし演算
も含むものである。

【０１３９】また、図１４の処理で、エンジンが前記所
定運転状態にあるときは、適応パラメータ（ｂ0，ｒ1，
ｒ2，ｒ3，ｓ0）及び適応補正係数ＫＳＴＲも目標空燃
比係数ＫＣＭＤと同様に移動平均値を算出して、用いる
ようにしてもよい。

【０１４０】また、上述した実施形態では、ＬＡＦセン
サ出力を当量比に変換した検出当量比ＫＡＣＴを適応制
御に使用したがこれに限るものではなく、例えば特開平
５−１８００４０号公報に示されるように、ＬＡＦセン
サ出力をオブザーバに入力し、各気筒の空燃比を推定
し、該推定した気筒別の空燃比を適応制御に使用しても
よい。また、特開平７−２５９５８８号公報に示される
ように、ＬＡＦセンサ出力を順次サンプリングして記憶
し、、エンジン運転状態に応じて最適なタイミングのサ
ンプリング値を選択して使用するようにしてもよい。

【０１４１】

【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、機
関運転状態に応じて平滑化された目標空燃比に検出空燃
比を一致させるように、漸化式形式の制御器によるフィ
ードバック制御が行われるので、検出空燃比を平滑化す
る場合に適応パラメータの演算が適切に行われ、空燃比
の制御性能を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の一形態にかかる内燃機関及びそ
の制御装置の構成を示す図である。

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

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

【図４】最終目標空燃比係数（ＫＣＭＤＭ）算出処理の
フローチャートである。

【図５】目標空燃比係数（ＫＣＭＤ）算出処理のフロー
チャートである。

【図６】ＬＡＦフィードバック領域判別処理のフローチ
ャートである。

【図７】ＰＩＤ補正係数（ＫＬＡＦ）算出処理のフロー
チャートである。

【図８】適応補正係数（ＫＳＴＲ）の算出処理を説明す
るためのブロック図である。

【図９】フィードバック補正係数（ＫＦＢ）の算出処理
のフローチャートである。

【図１０】フィードバック処理判別処理のフローチャー
トである。

【図１１】フィードバック処理判別処理のフローチャー
トである。

【図１２】高応答フィードバック制御処理を示すフロー
チャートである。

【図１３】低応答フィードバック制御処理を示すフロー
チャートである。

【図１４】ＫＳＴＲ演算処理のフローチャートである。

【図１５】図１６の処理で用いるなまし係数（ＣＳＴＲ
ＲＥＦ）を算出する処理のフローチャートである。

【図１６】適応補正係数（ＫＳＴＲ）のなまし演算等を
行う処理のフローチャートである。

【符号の説明】

１内燃機関（本体）２吸気管５電子コントロールユニット（ＥＣＵ）１２燃料噴射弁１６排気管１７広域空燃比センサ１８酸素濃度センサ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者吉井裕埼玉県和光市中央１丁目４番１号株式会社本田技術研究所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】内燃機関の排気系に設けられた空燃比検
出手段と、前記空燃比検出手段の出力に基づいて漸化式
形式の制御器を用いて前記機関に供給する混合気の空燃
比を目標空燃比に収束させるように前記機関に供給する
燃料量をフィードバック制御するフィードバック制御手
段と、前記目標空燃比を前記機関の運転状態に応じて決
定する目標空燃比決定手段とを備えた内燃機関の空燃比
制御装置において、前記機関の運転状態に応じて前記目標空燃比を平滑化す
る目標空燃比平滑化手段を有し、前記フィードバック制御手段は、前記平滑化した目標空
燃比を用いてフィードバック制御を行うことを特徴とす
る内燃機関の空燃比制御装置。
【請求項２】前記目標空燃比平滑化手段は、前記目標
空燃比を平均化することにより、前記平滑化を行うこと
を特徴とする請求項１記載の内燃機関の空燃比制御装
置。
【請求項３】前記漸化式形式の制御器は、その制御に
使用する適応パラメータを調整するパラメータ調整手段
を有する適応制御器であり、前記フィードバック制御手
段は、前記機関に供給する混合気の空燃比が前記目標空
燃比に一致するように前記燃料量を補正することを特徴
とする請求項１又は２に記載の内燃機関の空燃比制御装
置。
【請求項４】前記フィードバック制御手段は、前記空
燃比検出手段の出力を、前記目標空燃比平滑化手段と同
様に平滑化する検出空燃比平滑化手段を有し、該検出空
燃比平滑化手段の出力に基づいてフィードバック制御を
行うことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載
の内燃機関の空燃比制御装置。