(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくともエンジン回転数、スロットル開度、吸入空気圧のパラメータに基づいてエンジン（２８）に対する燃料噴射量を定める基本燃料噴射マップ（１１８）と、
エンジン（２８）の排気管（３２）に設置された触媒（５０）の下流に設けられ、空燃比を検出する空燃比検出手段（５２）と、
前記触媒（５０）の下流側の空燃比を予測する空燃比予測手段（１０２）と、
前記空燃比予測手段（１０２）からの予測空燃比に基づいて前記燃料噴射量に対する補正係数（ＤＫＯ２ＯＰ）を決定する補正係数算出手段（１０４）と、を具備する空燃比制御装置であって、
前記空燃比予測手段（１０２）は、少なくとも前記空燃比検出手段（５２）からの実空燃比（ＳＶＯ２）及び前記補正係数（ＤＫＯ２ＯＰ）の履歴に基づいて前記予測空燃比（ＤＶＰＲＥ）を算出し、
前記実空燃比（ＳＶＯ２）とその実空燃比に対応する過去予測した前記予測空燃比（ＤＶＰＲＥ）との偏差を予測誤差（ＥＲＰＲＥ）とし、これをゼロにするように前記補正係数（ＤＫＯ２ＯＰ）に対して第２の補正係数（ＫＴＩＭＢ）を重畳する適応モデル修正手段（１２２）を有することを特徴とする空燃比制御装置。
【請求項２】
請求項１記載の空燃比制御装置において、
少なくとも前記補正係数算出手段（１０４）及び前記適応モデル修正手段（１２２）を制御する制御部（１２６）を有し、
前記適応モデル修正手段（１２２）は、前記予測誤差（ＥＲＰＲＥ）に基づいて予測精度を判定する予測精度判定手段（１４６）を有し、
前記制御部（１２６）は、前記予測精度判定手段（１４６）にて、予測精度の低下が判定された段階で、前記補正係数算出手段（１０４）による処理を一時停止し、その間、前記適応モデル修正手段（１２２）の起動周期を短くすることを特徴とする空燃比制御装置。
【請求項３】
請求項２記載の空燃比制御装置において、
前記予測精度判定手段（１４６）にて、予測精度の低下が判定された段階で、前記空燃比予測手段（１０２）を使用せずに、前記実空燃比（ＳＶＯ２）と予め設定された目標値との誤差をゼロにするようにフィードバックすることを特徴とする空燃比制御装置。
【請求項４】
請求項２記載の空燃比制御装置において、
前記制御部（１２６）は、前記予測精度判定手段（１４６）にて、予測精度が確保されたと判定された段階で、前記適応モデル修正手段（１２２）の起動周期を元に戻し、前記補正係数算出手段（１０４）の一時停止を解除することを特徴とする空燃比制御装置。
【請求項５】
請求項１記載の空燃比制御装置において、
少なくとも前記補正係数算出手段（１０４）を制御する制御部（１２６）を有し、
前記適応モデル修正手段（１２２）は、前記予測誤差（ＥＲＰＲＥ）に基づいて予測精度を判定する予測精度判定手段（１４６）を有し、
前記制御部（１２６）は、前記予測精度判定手段（１４６）にて、予測精度の低下が判定された段階で、前記補正係数算出手段（１０４）によって、前記実空燃比（ＳＶＯ２）と予め設定された目標値との誤差をゼロにするようにフィードバックさせることを特徴とする空燃比制御装置。
【請求項６】
請求項１記載の空燃比制御装置において、
少なくとも前記補正係数算出手段（１０４）及び前記適応モデル修正手段（１２２）を制御する制御部（１２６）を有し、
前記制御部（１２６）は、空燃比フィーバック条件が成立したことを示す信号（Ｓｅ）の入力に基づいて、予め設定された時間にかけて前記補正係数算出手段（１０４）による処理を一時停止し、その間、前記適応モデル修正手段（１２２）の起動周期を短くすることを特徴とする空燃比制御装置。
【請求項７】
請求項６記載の空燃比制御装置において、
空燃比フィーバック条件が成立したことを示す信号（Ｓｅ）の入力に基づいて、前記空燃比予測手段（１０２）を使用せずに、前記実空燃比（ＳＶＯ２）と予め設定された目標値との誤差をゼロにするようにフィードバックすることを特徴とする空燃比制御装置。
【請求項８】
請求項６記載の空燃比制御装置において、
前記制御部（１２６）は、前記予め設定された時間が経過した段階で、前記適応モデル修正手段（１２２）の起動周期を元に戻し、前記補正係数算出手段（１０４）の一時停止を解除することを特徴とする空燃比制御装置。
【請求項９】
請求項６記載の空燃比制御装置において、
少なくとも前記補正係数算出手段（１０４）を制御する制御部（１２６）を有し、
前記制御部（１２６）は、空燃比フィーバック条件が成立したことを示す信号（Ｓｅ）の入力に基づいて、予め設定された時間にかけて前記補正係数算出手段（１０４）によって、前記実空燃比（ＳＶＯ２）と予め設定された目標値との誤差をゼロにするようにフィードバックさせることを特徴とする空燃比制御装置。
【請求項１０】
請求項３又は７記載の空燃比制御装置において、
前記実空燃比（ＳＶＯ２）と予め設定された目標値との誤差をゼロにするようにフィードバックする専用のフィードバック手段を有することを特徴とする空燃比制御装置。
【請求項１１】
請求項１０記載の空燃比制御装置において、
前記フィードバック手段は、スライディングモード制御手段（１２４）あるいはＰＩＤ制御手段であることを特徴とする空燃比制御装置。
【請求項１２】
請求項２又は６記載の空燃比制御装置において、
前記補正係数算出手段（１０４）は、前記予測空燃比（ＤＶＰＲＥ）の誤差をゼロするように前記補正係数（ＤＫＯ２ＯＰ）をフィードバックするスライディングモード制御手段（１０４）であって、
前記制御部（１２６）は、前記スライディングモード制御手段（１０４）による制御動作を一時停止すると共に、前記スライディングモード制御手段（１０４）のパラメータを同定する同定器（１０６）を一時停止することを特徴とする空燃比制御装置。
【請求項１３】
請求項４又は８記載の空燃比制御装置において、
前記補正係数算出手段（１０４）は、前記予測空燃比（ＤＶＰＲＥ）の誤差をゼロするように前記補正係数（ＤＫＯ２ＯＰ）をフィードバックするスライディングモード制御手段（１０４）であって、
前記制御部（１２６）は、前記適応モデル修正手段（１２２）の起動周期を元に戻し、前記スライディングモード制御手段（１０４）の一時停止を解除し、前記スライディングモード制御手段（１０４）のパラメータを同定する同定器（１０６）のパラメータを初期値にリセットすることを特徴とする空燃費制御装置。
【請求項１４】
請求項１記載の空燃比制御装置において、
前記基本燃料噴射マップ（１１８）は、エンジン回転数とスロットル開度に基づく第１基本燃料噴射マップ（１１８ａ）と、エンジン回転数と吸入空気圧に基づく第２基本燃料噴射マップ（１１８ｂ）とを有し、
さらに、前記第１基本燃料噴射マップ（１１８ａ）及び第２基本燃料噴射マップ（１１８ｂ）のうち、エンジン回転数及びスロットル開度に基づいて使用する基本燃料噴射マップを選択するマップ選択手段（１４２）を有し、
前記適応モデル修正手段（１２２）は、前記マップ選択手段（１４２）にて前記第１基本燃料噴射マップ（１１８ａ）が選択された場合に、一定時間周期に、エンジン回転数とスロットル開度による重み成分を反映させた予測誤差（ＥＲＰＲＥ）をゼロにするように予測誤差補正量（θｔｈＩＪ）をフィードバックし、所定のタイミングにおける前記予測誤差補正量（θｔｈＩＪ）に基づいて前記第２の補正係数（ＫＴＩＭＢ）を求めることを特徴とする空燃比制御装置。
【請求項１５】
請求項１４記載の空燃比制御装置において、
前記適応モデル修正手段（１２２）は、
前記一定時間周期に、前記予測誤差（ＥＲＰＲＥ）に対して、前記空燃比検出手段（５２）の空燃比に対する感度を反映させた第１重み成分（ＷＳＯ２Ｓ）と、エンジン回転数とスロットル開度の変化に対する前記第１基本燃料噴射マップ（１１８ａ）の値の変化を反映させた第２重み成分（Ｗｔｈａ）と、前記第１基本燃料噴射マップ（１１８ａ）をエンジン回転数とスロットル開度に基づいて区分けされた複数の領域に対応させた第３重み成分（ＷｔｈＩＪ）とを重畳させて、前記複数の領域に対応した補正モデル誤差（ＥｗＩＪ）を得る重み付け手段（１５２）と、
前記一定時間周期に、前記複数の領域に対応した前記補正モデル誤差（ＥｗＩＪ）をそれぞれゼロにするように、前記複数の領域に対応した予測誤差補正量（θｔｈＩＪ）をフィードバックするフィードバック手段（１５４）と、
前記所定のタイミングにおける前記複数の領域に対応した前記予測誤差補正量（θｔｈＩＪ）に対して、それぞれ前記複数の領域に対応した第３重み成分（ＷｔｈＩＪ）を重畳させて前記複数の領域に対応した修正係数（ＫＴＩＴＨＩＪ）を求め、全ての修正係数を加算して前記第２の補正係数（ＫＴＩＭＢ）を求める手段とを有することを特徴とする空燃比制御装置。
【請求項１６】
請求項１記載の空燃比制御装置において、
前記基本燃料噴射マップ（１１８）は、エンジン回転数とスロットル開度に基づく第１基本燃料噴射マップ（１１８ａ）と、エンジン回転数と吸入空気圧に基づく第２基本燃料噴射マップ（１１８ｂ）とを有し、
さらに、前記第１基本燃料噴射マップ（１１８ａ）及び第２基本燃料噴射マップ（１１８ｂ）のうち、エンジン回転数及びスロットル開度に基づいて、使用する基本燃料噴射マップを選択するマップ選択手段（１４２）を有し、
前記適応モデル修正手段（１２２）は、前記マップ選択手段（１４２）にて前記第２基本燃料噴射マップ（１１８ｂ）が選択された場合に、一定時間周期に、エンジン回転数と吸入空気圧による重み成分を反映させた予測誤差をゼロにするように予測誤差補正量をフィードバックし、所定のタイミングにおける前記予測誤差補正量に基づいて前記第２の補正係数（ＫＴＩＭＢ）を求めることを特徴とする空燃比制御装置。
【請求項１７】
請求項１６記載の空燃比制御装置において、
前記適応モデル修正手段（１２２）は、
前記一定時間周期に、前記予測誤差（ＥＲＰＲＥ）に対して、前記空燃比検出手段（５２）の空燃比に対する感度を反映させた第１重み成分と、エンジン回転数と吸入空気量の変化に対する前記第２基本燃料噴射マップ（１１８ｂ）の値の変化を反映させた第２重み成分と、前記第２基本燃料噴射マップ（１１８ｂ）をエンジン回転数と吸入空気量に基づいて区分けされた複数の領域に対応させて第３重み成分とを重畳させて、前記複数の領域に対応した補正モデル誤差（ＥｗＩＪ）を得る重み付け手段（１５２）と、
前記一定時間周期に、前記複数の領域に対応した前記補正モデル誤差（ＥｗＩＪ）をそれぞれゼロにするように、前記複数の領域に対応した予測誤差補正量（θｔｈＩＪ）をフィードバックするフィードバック手段（１５４）と、
前記所定のタイミングにおける前記複数の領域に対応した前記予測誤差補正量に対して、それぞれ前記複数の領域に対応した第３重み成分を重畳させて前記複数の領域に対応した修正係数を求め、全ての修正係数を加算して前記第２の補正係数（ＫＴＩＭＢ）を求める手段とを有することを特徴とする空燃比制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空燃比制御装置に関し、例えば内燃機関を備えた車両（自動二輪車等）に用いて好適な空燃比制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば自動車等、内燃機関（以下、エンジンと記す）の排気ガスを触媒装置により浄化して放出するシステムにおいては、エンジンの排気ガスの空燃比を触媒装置の排気ガス浄化能力が良好となるような適正空燃比に制御することが環境保護の観点から望まれている。
【０００３】
このような空燃比制御を行うものとしては、例えば特許文献１に記載の空燃比制御装置がある。
【０００４】
この特許文献１には、エンジンにおける燃料噴射量を決定するための燃料噴射量マップ（エンジン回転数、スロットル開度、負圧等がパラメータとなっている）から求められる燃料噴射量の目標空燃比に対するずれを解消するために、上述の燃料噴射量に対して補正係数を重畳させた構成の空燃比制御装置が開示されている。
【０００５】
具体的には、エンジンの排気管内に配置される触媒装置（浄化器）の上流にＬＡＦセンサ（排気ガスの酸素濃度（空燃比）の広い範囲にわたって、それに比例したレベルの信号に変換するセンサ）を設置し、触媒装置の下流に酸素センサ（空燃比センサ）を設置する。そして、ＬＡＦセンサの検出値を用いて触媒後の空燃比の予測値を求め、その予測値を用いて例えばスライディングモードコントローラにより補正係数を求めていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第３３７３７２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、ＬＡＦセンサは高価であるため、システムのコストダウンや、自動二輪車等においては配置スペースに制限がある等の理由により、触媒装置の上流に設置していたＬＡＦセンサを廃止したいという要望がある。
【０００８】
しかし、エミッションの目標値となる酸素センサの出力値（ＳＶＯ２）は、エンジンの吸排気をモデルとしたスライディングモード制御器（ＳＭＣ）の入力値である前記出力値（ＳＶＯ２）を基に目標値に収束させられるため、触媒装置の上流にＬＡＦセンサを設置しない場合には、触媒前の空燃比を計測することができないため、前記エンジンのモデルにおけるエンジンの公差や経年劣化、燃料噴射便の噴射誤差等の予測が監視できず、前記出力値（ＳＶＯ２）の予測値の予測範囲が拡大し、スライディングモード制御器（ＳＭＣ）による目標値への収束へ時間がかかる可能性がある。
【０００９】
また、スライディングモード制御器（ＳＭＣ）の収束ゲインも調整の限度があるため、出力値（ＳＶＯ２）の予測値の予測誤差がなくならずに出力値（ＳＶＯ２）を目標値に収束させられないことも考えられる。
【００１０】
本発明はこのような課題を考慮してなされたものであり、触媒装置の上流にＬＡＦセンサを設置しなくても、空燃比の適正化を図ることができ、システムのコストダウン、自動二輪車等への空燃比制御の適用を促進させることができる空燃比制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
［１］  本発明の請求項１に係る空燃比制御装置は、少なくともエンジン回転数、スロットル開度、吸入空気圧のパラメータに基づいてエンジン（２８）に対する燃料噴射量を定める基本燃料噴射マップ（１１８）と、エンジン（２８）の排気管（３２）に設置された触媒（５０）の下流に設けられ、空燃比を検出する空燃比検出手段（５２）と、前記触媒（５０）の下流側の空燃比を予測する空燃比予測手段（１０２）と、前記空燃比予測手段（１０２）からの予測空燃比に基づいて前記燃料噴射量に対する補正係数（ＤＫＯ２ＯＰ）を決定する補正係数算出手段（１０４）と、を具備する空燃比制御装置であって、前記空燃比予測手段（１０２）は、少なくとも前記空燃比検出手段（５２）からの実空燃比（ＳＶＯ２）及び前記補正係数（ＤＫＯ２ＯＰ）の履歴に基づいて前記予測空燃比（ＤＶＰＲＥ）を算出し、前記実空燃比（ＳＶＯ２）とその実空燃比に対応する過去予測した前記予測空燃比（ＤＶＰＲＥ）との偏差を予測誤差（ＥＲＰＲＥ）とし、これをゼロにするように前記補正係数（ＤＫＯ２ＯＰ）に対して第２の補正係数（ＫＴＩＭＢ）を重畳する適応モデル修正手段（１２２）を有することを特徴とする。
【００１２】
［２］  本発明の請求項２に係る空燃比制御装置は、請求項１記載の空燃比制御装置において、少なくとも前記補正係数算出手段（１０４）及び前記適応モデル修正手段（１２２）を制御する制御部（１２６）を有し、前記適応モデル修正手段（１２２）は、前記予測誤差（ＥＲＰＲＥ）に基づいて予測精度を判定する予測精度判定手段（１４６）を有し、前記制御部（１２６）は、前記予測精度判定手段（１４６）にて、予測精度の低下が判定された段階で、前記補正係数算出手段（１０４）による処理を一時停止し、その間、前記適応モデル修正手段（１２２）の起動周期を短くすることを特徴とする。
【００１３】
［３］  本発明の請求項３に係る空燃比制御装置は、請求項２記載の空燃比制御装置において、前記予測精度判定手段（１４６）にて、予測精度の低下が判定された段階で、前記空燃比予測手段（１０２）を使用せずに、前記実空燃比（ＳＶＯ２）と予め設定された目標値との誤差をゼロにするようにフィードバックすることを特徴とする。
【００１４】
［４］  本発明の請求項４に係る空燃比制御装置は、請求項２記載の空燃比制御装置において、前記制御部（１２６）は、前記予測精度判定手段（１４６）にて、予測精度が確保されたと判定された段階で、前記適応モデル修正手段（１２２）の起動周期を元に戻し、前記補正係数算出手段（１０４）の一時停止を解除することを特徴とする。
【００１５】
［５］  本発明の請求項５に係る空燃比制御装置は、請求項１記載の空燃比制御装置において、少なくとも前記補正係数算出手段（１０４）を制御する制御部（１２６）を有し、前記適応モデル修正手段（１２２）は、前記予測誤差（ＥＲＰＲＥ）に基づいて予測精度を判定する予測精度判定手段（１４６）を有し、前記制御部（１２６）は、前記予測精度判定手段（１４６）にて、予測精度の低下が判定された段階で、前記補正係数算出手段（１０４）によって、前記実空燃比（ＳＶＯ２）と予め設定された目標値との誤差をゼロにするようにフィードバックさせることを特徴とする。
【００１６】
［６］  本発明の請求項６に係る空燃比制御装置は、請求項１記載の空燃比制御装置において、少なくとも前記補正係数算出手段（１０４）及び前記適応モデル修正手段（１２２）を制御する制御部（１２６）を有し、前記制御部（１２６）は、空燃比フィーバック条件が成立したことを示す信号（Ｓｅ）の入力に基づいて、予め設定された時間にかけて前記補正係数算出手段（１０４）による処理を一時停止し、その間、前記適応モデル修正手段（１２２）の起動周期を短くすることを特徴とする。
【００１７】
［７］  本発明の請求項７に係る空燃比制御装置は、請求項６記載の空燃比制御装置において、空燃比フィーバック条件が成立したことを示す信号（Ｓｅ）の入力に基づいて、前記空燃比予測手段（１０２）を使用せずに、前記実空燃比（ＳＶＯ２）と予め設定された目標値との誤差をゼロにするようにフィードバックすることを特徴とする。
【００１８】
［８］  本発明の請求項８に係る空燃比制御装置は、請求項６記載の空燃比制御装置において、前記制御部（１２６）は、前記予め設定された時間が経過した段階で、前記適応モデル修正手段（１２２）の起動周期を元に戻し、前記補正係数算出手段（１０４）の一時停止を解除することを特徴とする。
【００１９】
［９］  本発明の請求項９に係る空燃比制御装置は、請求項６記載の空燃比制御装置において、少なくとも前記補正係数算出手段（１０４）を制御する制御部（１２６）を有し、前記制御部（１２６）は、空燃比フィーバック条件が成立したことを示す信号（Ｓｅ）の入力に基づいて、予め設定された時間にかけて前記補正係数算出手段（１０４）によって、前記実空燃比（ＳＶＯ２）と予め設定された目標値との誤差をゼロにするようにフィードバックさせることを特徴とする。
【００２０】
［１０］  本発明の請求項１０に係る空燃比制御装置は、請求項３又は７記載の空燃比制御装置において、前記実空燃比（ＳＶＯ２）と予め設定された目標値との誤差をゼロにするようにフィードバックする専用のフィードバック手段を有することを特徴とする。
【００２１】
［１１］  本発明の請求項１１に係る空燃比制御装置は、請求項１０記載の空燃比制御装置において、前記フィードバック手段は、スライディングモード制御手段（１２４）あるいはＰＩＤ制御手段であることを特徴とする。
【００２２】
［１２］  本発明の請求項１２に係る空燃比制御装置は、請求項２又は６記載の空燃比制御装置において、前記補正係数算出手段（１０４）は、前記予測空燃比（ＤＶＰＲＥ）の誤差をゼロするように前記補正係数（ＤＫＯ２ＯＰ）をフィードバックするスライディングモード制御手段（１０４）であって、前記制御部（１２６）は、前記スライディングモード制御手段（１０４）による制御動作を一時停止すると共に、前記スライディングモード制御手段（１０４）のパラメータを同定する同定器（１０６）を一時停止することを特徴とする。
【００２３】
［１３］  本発明の請求項１３に係る空燃比制御装置は、請求項４又は８記載の空燃比制御装置において、前記補正係数算出手段（１０４）は、前記予測空燃比（ＤＶＰＲＥ）の誤差をゼロするように前記補正係数（ＤＫＯ２ＯＰ）をフィードバックするスライディングモード制御手段（１０４）であって、前記制御部（１２６）は、前記適応モデル修正手段（１２２）の起動周期を元に戻し、前記スライディングモード制御手段（１０４）の一時停止を解除し、前記スライディングモード制御手段（１０４）のパラメータを同定する同定器（１０６）のパラメータを初期値にリセットすることを特徴とする空燃費制御装置。
【００２４】
［１４］  本発明の請求項１４に係る空燃比制御装置は、請求項１記載の空燃比制御装置において、前記基本燃料噴射マップ（１１８）は、エンジン回転数とスロットル開度に基づく第１基本燃料噴射マップ（１１８ａ）と、エンジン回転数と吸入空気圧に基づく第２基本燃料噴射マップ（１１８ｂ）とを有し、さらに、前記第１基本燃料噴射マップ（１１８ａ）及び第２基本燃料噴射マップ（１１８ｂ）のうち、エンジン回転数及びスロットル開度に基づいて使用する基本燃料噴射マップを選択するマップ選択手段（１４２）を有し、前記適応モデル修正手段（１２２）は、前記マップ選択手段（１４２）にて前記第１基本燃料噴射マップ（１１８ａ）が選択された場合に、一定時間周期に、エンジン回転数とスロットル開度による重み成分を反映させた予測誤差（ＥＲＰＲＥ）をゼロにするように予測誤差補正量（θｔｈＩＪ）をフィードバックし、所定のタイミングにおける前記予測誤差補正量（θｔｈＩＪ）に基づいて前記第２の補正係数（ＫＴＩＭＢ）を求めることを特徴とする。
【００２５】
［１５］  本発明の請求項１５に係る空燃比制御装置は、請求項１４記載の空燃比制御装置において、前記適応モデル修正手段（１２２）は、前記一定時間周期に、前記予測誤差（ＥＲＰＲＥ）に対して、前記空燃比検出手段（５２）の空燃比に対する感度を反映させた第１重み成分（ＷＳＯ２Ｓ）と、エンジン回転数とスロットル開度の変化に対する前記第１基本燃料噴射マップ（１１８ａ）の値の変化を反映させた第２重み成分（Ｗｔｈａ）と、前記第１基本燃料噴射マップ（１１８ａ）をエンジン回転数とスロットル開度に基づいて区分けされた複数の領域に対応させた第３重み成分（ＷｔｈＩＪ）とを重畳させて、前記複数の領域に対応した補正モデル誤差（ＥｗＩＪ）を得る重み付け手段（１５２）と、前記一定時間周期に、前記複数の領域に対応した前記補正モデル誤差（ＥｗＩＪ）をそれぞれゼロにするように、前記複数の領域に対応した予測誤差補正量（θｔｈＩＪ）をフィードバックするフィードバック手段（１５４）と、前記所定のタイミングにおける前記複数の領域に対応した前記予測誤差補正量（θｔｈＩＪ）に対して、それぞれ前記複数の領域に対応した第３重み成分（ＷｔｈＩＪ）を重畳させて前記複数の領域に対応した修正係数（ＫＴＩＴＨＩＪ）を求め、全ての修正係数を加算して前記第２の補正係数（ＫＴＩＭＢ）を求める手段とを有することを特徴とする。
【００２６】
［１６］  本発明の請求項１６に係る空燃比制御装置は、請求項１記載の空燃比制御装置において、前記基本燃料噴射マップ（１１８）は、エンジン回転数とスロットル開度に基づく第１基本燃料噴射マップ（１１８ａ）と、エンジン回転数と吸入空気圧に基づく第２基本燃料噴射マップ（１１８ｂ）とを有し、さらに、前記第１基本燃料噴射マップ（１１８ａ）及び第２基本燃料噴射マップ（１１８ｂ）のうち、エンジン回転数及びスロットル開度に基づいて、使用する基本燃料噴射マップを選択するマップ選択手段（１４２）を有し、前記適応モデル修正手段（１２２）は、前記マップ選択手段（１４２）にて前記第２基本燃料噴射マップ（１１８ｂ）が選択された場合に、一定時間周期に、エンジン回転数と吸入空気圧による重み成分を反映させた予測誤差をゼロにするように予測誤差補正量をフィードバックし、所定のタイミングにおける前記予測誤差補正量に基づいて前記第２の補正係数（ＫＴＩＭＢ）を求めることを特徴とする。
【００２７】
［１７］  本発明の請求項１７に係る空燃比制御装置は、請求項１６記載の空燃比制御装置において、前記適応モデル修正手段（１２２）は、前記一定時間周期に、前記予測誤差（ＥＲＰＲＥ）に対して、前記空燃比検出手段（５２）の空燃比に対する感度を反映させた第１重み成分と、エンジン回転数と吸入空気量の変化に対する前記第２基本燃料噴射マップ（１１８ｂ）の値の変化を反映させた第２重み成分と、前記第２基本燃料噴射マップ（１１８ｂ）をエンジン回転数と吸入空気量に基づいて区分けされた複数の領域に対応させて第３重み成分とを重畳させて、前記複数の領域に対応した補正モデル誤差（ＥｗＩＪ）を得る重み付け手段（１５２）と、前記一定時間周期に、前記複数の領域に対応した前記補正モデル誤差（ＥｗＩＪ）をそれぞれゼロにするように、前記複数の領域に対応した予測誤差補正量（θｔｈＩＪ）をフィードバックするフィードバック手段（１５４）と、前記所定のタイミングにおける前記複数の領域に対応した前記予測誤差補正量に対して、それぞれ前記複数の領域に対応した第３重み成分を重畳させて前記複数の領域に対応した修正係数を求め、全ての修正係数を加算して前記第２の補正係数（ＫＴＩＭＢ）を求める手段とを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２８】
（１）  請求項１に係る本発明によれば、触媒装置の上流に設置していたＬＡＦセンサを廃止したとしても、適応モデル修正手段において、前記実空燃比とそれに対応する空燃比予測手段により過去予測した前記予測空燃比との偏差をゼロにするように第２の補正係数を生成するので、酸素センサの出力値（ＳＶＯ２）の予測値の確からしさをＬＡＦセンサを用いずに精度を上げることができるので、出力値（ＳＶＯ２）の予測値の予測範囲を拡大させることがなく、補正係数算出手段により出力値（ＳＶＯ２）の予測値を目標値に速やかに収束させることができる。よって、触媒装置の下流における空燃比の適正化を図ることができる。従って、ＬＡＦセンサを省略することが可能となることから、ＬＡＦセンサに関連するハーネス、ＥＣＵのインターフェース回路を省略することができ、システムのコストダウン、配置スペースの省スペース化等を図ることができ、自動二輪車等の配置スペースが小さい車両へも容易に適用することができる。
【００２９】
（２）  請求項２に係る本発明によれば、予測精度の低下が判定された段階で、前記補正係数算出手段による処理を一時停止し、その間、前記適応モデル修正手段の起動周期を短くするようにしたので、予測誤差をゼロに収束させるまでの時間を短縮させることができる。
【００３０】
（３）  請求項３に係る本発明によれば、予測精度の低下が判定された段階で、前記空燃比予測手段を使用せずに、前記実空燃比と予め設定された目標値との誤差をゼロにするようにフィードバックするようにしたので、空燃比予測手段を用いた場合よりも、予測精度が確保されるまでの時間を短縮させることができる。
【００３１】
（４）  請求項４に係る本発明によれば、予測精度が確保されたと判定された段階で、適応モデル修正手段の起動周期を元に戻し、前記補正係数算出手段の一時停止を解除するようにしたので、予測精度が確保された段階で、補正係数算出手段による第１補正係数の生成が再開されるため、さらに予測精度が向上し、触媒装置の下流における空燃比の適正化を早めることができる。
【００３２】
（５）  請求項５に係る本発明によれば、予測精度の低下が判定された段階で、前記補正係数算出手段によって、前記実空燃比と予め設定された目標値との誤差をゼロにするようにフィードバックさせるようにしたので、専用のフィードバック手段が不要になり、構成の簡略化を図ることができる。
【００３３】
（６）  請求項６に係る本発明によれば、空燃比フィーバック条件が成立したことを示す信号の入力に基づいて、予め設定された時間にかけて前記補正係数算出手段による処理を一時停止し、その間、前記適応モデル修正手段の起動周期を短くするようにしたので、空燃比フィーバック条件が成立する前から運転条件等により予測誤差が発生している場合においても、空燃比フィーバック条件が成立した時点から初期の段階で、予測誤差を解消させることができる。
【００３４】
（７）  請求項７に係る本発明によれば、空燃比フィーバック条件が成立したことを示す信号の入力に基づいて、前記空燃比予測手段を使用せずに、前記実空燃比と予め設定された目標値との誤差をゼロにするようにフィードバックするようにしたので、空燃比フィーバック条件が成立する前から運転条件等により予測誤差が発生している場合においても、空燃比フィーバック条件が成立した時点から初期の段階で、予測誤差を解消させることができる。
【００３５】
（８）  請求項８に係る本発明によれば、予測精度の低下が判定された後、前記予め設定された時間（所定時間）が経過した段階で、前記適応モデル修正手段の起動周期を元に戻し、前記補正係数算出手段の一時停止を解除するようにしたので、１回以上の所定時間が経過した後、予測精度が確保された段階で、補正係数算出手段による第１補正係数の生成が再開されるため、さらに予測精度が向上し、触媒装置の下流における空燃比の適正化を早めることができる。１回の所定時間として、予測精度が確保されると期待される時間に設定することで、長くて２回の所定時間が経過した時点で予測精度が確保されることになる。
【００３６】
（９）  請求項９に係る本発明によれば、空燃比フィーバック条件が成立したことを示す信号の入力に基づいて、予め設定された時間にかけて前記補正係数算出手段によって、前記実空燃比と予め設定された目標値との誤差をゼロにするようにフィードバックさせるようにしたので、専用のフィードバック手段が不要になり、構成の簡略化を図ることができる。
【００３７】
（１０）  請求項１０に係る本発明によれば、専用のフィードバック手段で、前記実空燃比と予め設定された目標値との誤差をゼロにするようにフィードバックするようにしたので、補正係数算出手段による処理を一時停止することが可能となる。これにより、前記適応モデル修正手段の起動周期を短くすることができ、予測誤差をゼロに収束させるまでの時間を短縮させることができる。
【００３８】
（１１）  請求項１１に係る本発明によれば、前記実空燃比と予め設定された目標値との誤差をゼロにするようにフィードバックする専用の前記フィードバック手段として、スライディングモード制御手段あるいはＰＩＤ制御手段を用いるようにしたので、早期に予測精度を確保させることが可能となる。特に、ＰＩＤ制御手段を用いれば、予測精度が確保されるまでの時間をより短縮させることができる。
【００３９】
（１２）  請求項１２に係る本発明によれば、予測精度の低下が判定された段階、あるいは空燃比フィーバック条件が成立したことを示す信号の入力に基づいて、前記スライディングモード制御手段による制御動作を一時停止すると共に、前記スライディングモード制御手段のパラメータを同定する同定器を一時停止するようにしたので、前記適応モデル修正手段の起動周期を短くすることができ、予測誤差をゼロに収束させるまでの時間を短縮させることができる。
【００４０】
（１３）  請求項１３に係る本発明によれば、予測精度が確保されたと判定された段階、あるいは空燃比フィーバック条件が成立したことを示す信号の入力された時点から予め設定された時間が経過した段階で、前記適応モデル修正手段の起動周期を元に戻し、前記スライディングモード制御手段の一時停止を解除し、前記スライディングモード制御手段のパラメータを同定する同定器のパラメータを初期値にリセットするようにしたので、予測精度が確保された際あるいは予測精度が確保されたと期待される段階で、同定パラメータとして、予測精度が低下した際の同定パラメータを使用せず、初期値を使用することで、予測精度の確保を維持することが可能となり、触媒装置の下流における空燃比の適正化を早めることができる。
【００４１】
（１４）  請求項１４に係る本発明によれば、適応モデル修正手段において、一定時間周期に、使用される第１基本燃料噴射マップに対するエンジン回転数とスロットル開度による重み成分を反映させた予測誤差をゼロにするように予測誤差補正量をフィードバックし、所定のタイミングにおける前記予測誤差補正量に基づいて前記第２の補正係数を求めるようにしたので、触媒装置の上流に設置していたＬＡＦセンサを廃止したとしても、触媒装置の下流における空燃比の適正化を図ることができる。
【００４２】
（１５）  請求項１５に係る本発明によれば、一定時間周期に、第１基本燃料噴射マップをエンジン回転数とスロットル開度に基づいて区分けされた複数の領域に対応した補正モデル誤差を、それぞれゼロにするように、前記複数の領域に対応した予測誤差補正量をフィードバックし、所定のタイミングにおける前記複数の領域に対応した前記予測誤差補正量に基づいて前記複数の領域に対応した修正係数を求め、全ての修正係数を加算して前記第２の補正係数を求めるようにしたので、前記第２の補正係数は、使用するマップ値を、予測誤差がゼロとなるように複数の領域の修正係数で修正する値となる。従って、このような特性を有する第２の補正係数が、第１補正係数に重畳されることで、触媒装置の下流における空燃比の適正化を図ることができる。
【００４３】
特に、予測誤差に対して、空燃比検出手段の空燃比に対する感度を反映させた第１重み成分と、エンジン回転数とスロットル開度の変化に対する第１基本燃料噴射マップの値の変化を反映させた第２重み成分と、第１基本燃料噴射マップをエンジン回転数とスロットル開度に基づいて区分けされた複数の領域に対応させた第３重み成分とを重畳させて補正モデル誤差としたので、触媒装置の下流における空燃比の適正化を高精度に行うことができる。
【００４４】
（１６）  請求項１６に係る本発明によれば、適応モデル修正手段において、一定時間周期に、使用される第２基本燃料噴射マップに対するエンジン回転数と吸入空気量による重み成分を反映させた予測誤差をゼロにするように予測誤差補正量をフィードバックし、所定のタイミングにおける前記予測誤差補正量に基づいて前記第２の補正係数を求めるようにしたので、触媒装置の上流に設置していたＬＡＦセンサを廃止したとしても、触媒装置の下流における空燃比の適正化を図ることができる。
【００４５】
（１７）  請求項１７に係る本発明によれば、一定時間周期に、第２基本燃料噴射マップをエンジン回転数と吸入空気圧に基づいて区分けされた複数の領域に対応した補正モデル誤差を、それぞれゼロにするように、前記複数の領域に対応した予測誤差補正量をフィードバックし、所定のタイミングにおける前記複数の領域に対応した前記予測誤差補正量に基づいて前記複数の領域に対応した修正係数を求め、全ての修正係数を加算して前記第２の補正係数を求めるようにしたので、前記第２の補正係数は、使用するマップ値を、予測誤差がゼロとなるように複数の領域の修正係数で修正する値となる。従って、このような特性を有する第２の補正係数が、第１補正係数に重畳されることで、触媒装置の下流における空燃比の適正化を図ることができる。
【００４６】
特に、予測誤差に対して、空燃比検出手段の空燃比に対する感度を反映させた第１重み成分と、エンジン回転数と吸入空気圧の変化に対する第２基本燃料噴射マップの値の変化を反映させた第２重み成分と、第２基本燃料噴射マップをエンジン回転数と吸入空気圧に基づいて区分けされた複数の領域に対応させた第３重み成分とを重畳させて補正モデル誤差としたので、触媒装置の下流における空燃比の適正化を高精度に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本実施の形態に係る空燃比制御装置が設置される自動二輪車の一例を示す斜視図である。
【図２】自動二輪車のエンジンの制御系の一例を示すブロック図である。
【図３】本実施の形態に係る空燃比制御装置（空燃比制御部）の構成を示す制御ブロック図である。
【図４】比較例に係る空燃比制御部の構成を示す制御ブロック図である。
【図５】予測器による予測モデルを示す説明図である。
【図６】スライディングモード制御の動作概念を示す説明図である。
【図７】適応モデル修正器の構成を示すブロック図である。
【図８】適応モデル修正器の具体的構成を示すブロック図である。
【図９】図９Ａは空燃比Ａ／Ｆに対する酸素センサの出力の変化を示す特性図であり、図９Ｂは実空燃比に対する第１重み付け成分の変化を示す特性図である。
【図１０】図１０Ａはスロットル開度に対する基本燃料噴射量の変化を示す特性図であり、図１０Ｂはスロットル開度に対する第２重み付け成分の変化を示す特性図である。
【図１１】図１１Ａはエンジン回転数ＮＥに対する重み付け関数を示す特性図であり、図１１Ｂはスロットル開度ＴＨに対する重み付け関数を示す特性図である。
【図１２】予測誤差補正量から修正係数を求める原理を説明するための図である。
【図１３】第１変形例に係る空燃比制御部の構成を示す制御ブロック図である。
【図１４】第２変形例に係る空燃比制御部の構成を示す制御ブロック図である。
【図１５】第３変形例に係る空燃比制御部の構成を示す制御ブロック図である。
【図１６】第４変形例に係る空燃比制御部の構成を示す制御ブロック図である。
【図１７】第５変形例に係る空燃比制御部の構成を示す制御ブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００４８】
以下、本発明に係る空燃比制御装置を例えば自動二輪車に適用した実施の形態例を図１〜図１７を参照しながら説明する。
【００４９】
先ず、本実施の形態に係る空燃比制御装置１０を搭載した自動二輪車１２について図１を参照しながら説明する。
【００５０】
自動二輪車１２は、図１に示すように、車体前部１４と車体後部１６とが低いフロア部１８を介して連結されて構成されている。車体前部１４は、その上部に、ハンドル２０が回転自在に取り付けられ、下部に前輪２２が軸支されている。車体後部１６は、その上部にシート２４が取り付けられ、下部に後輪２６が軸支されている。
【００５１】
自動二輪車１２のエンジン２８には、図２に模式的に示すように、吸気管３０及び排気管３２が設けられ、エンジン２８とエアクリーナ３４間に吸気管３０が配管されている。吸気管３０に設けられたスロットルボディ３６には、スロットル弁３８が設けられる。吸気管３０上で、エンジン２８とスロットルボディ３６との間には燃料噴射弁４０が設けられる。
【００５２】
スロットル弁３８は、スロットルグリップ４２（図１参照）の回動操作に応じて回動し、その回動量（スロットル弁３８の開度）がスロットルセンサ４４で検知される。運転者のスロットルグリップ４２の操作に応じて、スロットル弁３８を開閉することでエンジン２８へ供給する空気量を可変とする。
【００５３】
エンジン２８には、エンジン冷却水温を検知する水温センサ４６が設けられ、吸気管３０には、吸入空気圧（吸気負圧）を検知するＰＢセンサ４８が設けられる。エンジン２８の排気管に設置された触媒装置の下流に設けられ、触媒装置５０の下流側の空燃比を検出する酸素センサ５２（空燃比検出手段）が設けられる。この酸素センサ５２にて検知される酸素濃度は、触媒装置５０を通過した後の排気ガスの実空燃比に相当する。また、エンジン２８には、減速機構５４の出力ギヤの回転数から車速を検知する車速センサ５６が設けられる。スタータスイッチ５８は、イグニッションキーの操作によりエンジン２８を始動させるスイッチである。さらに、エアクリーナ３４の吸気管３０から遠い位置には、大気圧センサ６０が設けられる。
【００５４】
そして、エンジン制御装置（エンジン・コントロール・ユニット：ＥＣＵ６２）は、本実施の形態に係る空燃比制御装置１０として機能する空燃比制御部１００を有する。
【００５５】
この空燃比制御部１００は、図３に示すように、触媒装置５０の下流側の空燃比を予測する予測器１０２（空燃比予測手段）と、該予測器１０２からの予測空燃比ＤＶＰＲＥに基づいて燃料噴射量に対する第１補正係数ＤＫＯ２ＯＰ（ｋ）を決定する第１スライディングモード制御部１０４（補正係数算出手段）と、第１スライディングモード制御部１０４と予測器１０２のパラメータを同定する同定器１０６と、空燃比基準値を算出する空燃比基準値算出部１０８とを有する。
【００５６】
ここで、予測器１０２、第１スライディングモード制御部１０４、同定器１０６及び空燃比基準値算出部１０８の動作について、図４の比較例（特許文献１に記載された空燃比制御装置に類似した空燃比制御部３００）と対比して説明する。
【００５７】
先ず、図４の比較例に係る空燃比制御部３００は、触媒装置５０の上流側にＬＡＦセンサ１１０（図２の破線のブロック参照）が設置され、該ＬＡＦセンサ１１０からの触媒前空燃比Ａ／Ｆ（ｋ）が入力されることが前提となっている。
【００５８】
予測器１０２は、触媒装置５０の下流側の燃料噴射量（目標空燃比）を決定するために、現在時刻（ｋ）からむだ時間ｄｔ（燃料噴射弁４０から酸素センサ５２までの距離に対応したむだ時間経過後の空燃比（ＶＯ２）を予測する。
【００５９】
この予測器１０２による予測モデルは、現在時刻をｋとしたとき、図５に示すように、時点ｔａ〜時点ｔｂ間の触媒前の空燃比φｉｎ及び酸素センサ５２の出力Ｖｏｕｔが分かれば、以下の関係式（１）からｋ＋ｄｔ時点の出力Ｖｏｕｔ（ｋ＋ｄｔ）＝Ｖｐｒｅ（ｋ）を予測することができる。
【００６０】
【数１】
0005616274.tif 000002
【００６１】
但し、ｊ＝１〜（ｄｔ−ｄ−１）のφｉｎはｋ時点では観測できないため、目標値（φｏｐ）で代用することになる。ここで、Ｖｏｕｔ’（Ｋ）は、ｋ時点での酸素センサ５２の出力と目標値との偏差であり、Ｖｏｕｔ’（Ｋ−１）は、ｋ時点の１単位時間（一定時間周期）前の酸素センサ５２の出力と目標値との偏差を示す。α１、α２及びβｊは同定器１０６にて決定されるパラメータである。
【００６２】
第１スライディングモード制御部１０４は、モデル誤差（予測空燃比−目標値）に応じた噴射量の算出を行う。通常、スライディングモード制御は、図６にその概念を示すように、制御対象の複数の状態量を変数とする線形関数により表される切換直線予め構築しておき、それらの状態量をハイゲイン制御によって、切換直線上に高速で収束させ（到達モード）、さらに、所謂、等価制御入力によって、状態量を切換直線上に拘束しつつ切換直線上の所要の平衡点（収束点）に収束させる（スライディングモード）、可変構造型のフィードバック制御手法である。
【００６３】
このようなスライディングモード制御は、制御対象の複数の状態量が切換直線上に収束してしまえば、外乱等の影響をほとんど受けずに、切換直線上の平衡点に状態量を安定に収束させることができるという優れた特性をもっている。
【００６４】
触媒装置５０の下流側の排気ガスの酸素濃度等の特定成分の濃度を所定の適正値に整定させるように、エンジン２８の空燃比の補正量を求める場合、例えば触媒装置５０の下流側の排気ガスの特定成分の濃度の値とその変化速度とを制御対象である排気系の状態量として、それらの状態量をそれぞれスライディングモード制御を用いて切換直線上の平衡点（濃度の値及びその変化速度がそれぞれ所定の適正値及び「０」となる点）に収束させるように、空燃比の補正量を求める。スライディングモード制御を用いて空燃比の補正量を求めれば、従来のＰＩＤ制御等に較べて触媒の下流側の排気ガスの特定成分の濃度を精度よく所定の適正値に整定させることが可能である。
【００６５】
そして、スライディングモード制御における切換関数及び制御入力演算式は以下の通りである。
【００６６】
【数２】
0005616274.tif 000003
【００６７】
ここで、Ｕｅｋ（ｋ）は等価則入力、Ｕｒｃｈ（ｋ）は到達則入力、Ｕａｄｐ（ｋ）は適応則入力であり、以下の式により、算出される。また、ここでのＶｏｕｔ’（ｋ）及びＶｏｕｔ’（ｋ−１）はモデル誤差を示し、Ｖｏｕｔ’（ｋ）は、ｋ時点での予測空燃比と目標値との偏差であり、Ｖｏｕｔ’（ｋ−１）は、ｋ時点の１単位時間（一定時間周期）前の予測空燃比と目標値との偏差を示す。
【００６８】
なお、Ｋｒｃｈ、Ｋａｄｐはフィードバックゲイン、Ｓは切換関数設定パラメータを示す。
【００６９】
同定器１０６は、予測器１０２のモデルパラメータを修正することで、予測器１０２での予測精度を補償する。また、第１スライディングモード制御部１０４に対しては、モデル誤差に応じたσ（ｋ）の切換直線への収束速度（フィードバックゲイン）の調整によるモデル式
【数３】
0005616274.tif 000004
により算出されるＶｏｕｔ’（ｋ＋１）の偏差を最小とするように、パラメータａ１（ｋ）、ａ２（ｋ）及びｂ１（ｋ）を調整する。これは、予測式のモデルパラメータを修正することで、触媒前空燃比φｉｎと目標空燃比φｏｐに対するＶｏｕｔの対応関係を修正することになる。
【００７０】
図４に示すように、空燃比基準値算出部１０８は、第１スライディングモード制御部１０４からの適応則入力Ｕａｄｐ（ｋ）から規定されるエンジン２８の空燃比基準値を予め設定されたマップを用いて求める。
【００７１】
第１スライディングモード制御部１０４からの出力、すなわち、排気系への制御入力Ｕｏｐ（＝ＤＫＯ２ＯＰ（ｋ））は、加算器１１２にて空燃比基準値算出部１０８からの空燃比基準値と加算されて目標空燃比ＫＯ２（ｋ）が求められる。この目標空燃比ＫＯ２（ｋ）は後段の適応制御部１１４に入力される。この適応制御部１１４は、ＬＡＦセンサ１１０の検出空燃比φｉｎ（＝Ａ／Ｆ（ｋ））と目標空燃比φｏｐ（ＫＯ２（ｋ））とからエンジン２８の運転状態の変化や特性変化等の動的変化を考慮してフィードバック補正係数ＫＡＦを適応的に求める漸化式形式の制御器である。
【００７２】
そして、基本燃料噴射量算出部１１６は、エンジン回転数ＮＥ、スロットル開度ＴＨ、吸入空気圧ＰＢから規定される基準の燃料噴射量を、予め設定された基本燃料噴射マップ１１８を用いて求め、その基準の燃料噴射量をスロットル弁の有効開口面積に応じて補正することで基本燃料噴射量ＴＩＭＢを算出する。この基本燃料噴射量ＴＩＭＢは、乗算器１２０に供給され、適応制御部１１４からのフィードバック補正係数ＫＡＦと、水温、吸気温、大気圧等からなる環境補正係数ＫＥＣＯによって補正されて燃料噴射時間Ｔｏｕｔとして出力される。
【００７３】
上述のような比較例に係る空燃比制御部３００は、高価なＬＡＦセンサ１１０を使用することから、システムのコストダウンや、配置スペースに制限がある自動二輪車等においては適用できないという問題がある。そこで、比較例に係る空燃比制御部３００において、触媒装置５０の上流にＬＡＦセンサ１１０を設置しない場合、触媒前の空燃比Φｉｎを計測することができないため、触媒後の空燃比の予測精度が低下することがあり、エンジン２８、燃料噴射弁４０の特性ばらつき、経年劣化等により、大幅に理論空燃比に対するずれが生じたときには、適切に補正係数を求めることができなくなり、空燃比の適正化を図ることが難しくなることが予想される。
【００７４】
そこで、本実施の形態に係る空燃比制御部１００は、図３に示すように、実空燃比ＳＶＯ２（ｋ）と予測空燃比ＤＶＰＲＥ（ｋ−ｄｔ）との偏差を予測誤差ＥＲＰＲＥ（ｋ）とし、これをゼロにするように第１補正係数ＤＫＯ２ＯＰ（ｋ）に対して第２補正係数ＫＴＩＭＢを重畳する適応モデル修正器１２２（適応モデル修正手段）と、予測器１０２での予測精度が低下した段階で、実空燃比ＳＶＯ２（ｋ）と予め設定された目標値との誤差をゼロにするようにフィードバックする第２スライディングモード制御部１２４と、少なくとも第１スライディングモード制御部１０４と適応モデル修正器１２２を制御する制御部１２６と、制御部１２６からの指示に基づいて、第１スライディングモード制御部１０４側の出力と第２スライディングモード制御部１２４側の出力を切り換える切換部１２８とを有する。切換部１２８は、通常、第１スライディングモード制御部１０４側の出力を選択し、制御部１２６からの切換指示信号に基づいて第２スライディングモード制御部１２４側の出力に切り換える。
【００７５】
さらに、この空燃比制御部１００は、予測器１０２からの予測空燃比ＤＶＰＲＥ（ｋ）をむだ時間ｄｔだけ遅延させる時間調整部１３０と、時間調整部１３０からの出力ＤＶＰＲＥ（ｋ−ｄｔ）と酸素センサ５２からの実空燃比ＳＶＯ２（ｋ）との差分をとって予測誤差ＥＲＰＲＥ（ｋ）とする減算器１３２とを有し、この減算器１３２からの予測誤差ＥＲＰＲＥ（ｋ）が適応モデル修正器１２２に供給される。適応モデル修正器１２２から出力される第２補正係数ＫＴＩＭＢは加算器１３４にて１が加えられる。加算器１３４の出力と目標空燃比ＫＯ２（ｋ）とが乗算器１３６にて乗算されて目標空燃比ＫＯ２（ｋ）に第２補正係数ＫＴＩＭＢが重畳された補正空燃比として出力される。この補正空燃比は減算器１３８にて空燃比基準値が減算されて、予測器１０２及び同定器１０６に入力される。
【００７６】
上述した基本燃料噴射マップ１１８は、エンジン回転数ＮＥとスロットル開度ＴＨに基づく第１基本燃料噴射マップ１１８ａと、エンジン回転数ＮＥと吸入空気圧ＰＢに基づく第２基本燃料噴射マップ１１８ｂとを有する。従って、この空燃比制御部１００は、第１基本燃料噴射マップ１１８ａ及び第２基本燃料噴射マップ１１８ｂのうち、エンジン回転数ＮＥ及びスロットル開度ＴＨに基づいて、使用すべき基本燃料噴射マップの指標が配列された選択用マップ１４０から使用すべき基本燃料噴射マップを選択指示するマップ選択部１４２を有する。選択用マップ１４０は、図７に示すように、第１基本燃料噴射マップ１１８ａを使用すべき領域と、第２基本燃料噴射マップ１１８ｂを使用すべき領域とが配置されている。マップ選択部は、入力されるエンジン回転数ＮＥとスロットル開度ＴＨに基づいて、選択用マップ１４０から、使用すべき基本燃料噴射マップを選択し、その選択結果Ｓａを出力する。エンジン回転数ＮＥが低いと第１基本燃料噴射マップ１１８ａが選択される確率が高くなり、エンジン回転数ＮＥが高いと第２基本燃料噴射マップ１１８ｂが選択される確率が高くなる。
【００７７】
従って、基本燃料噴射量算出部１１６は、エンジン回転数ＮＥ、スロットル開度ＴＨ、吸入空気圧ＰＢから規定される基準の燃料噴射量を、マップ選択部１４２にて選択された基本燃料噴射マップを用いて求め、その基準の燃料噴射量をスロットル弁３８の有効開口面積に応じて補正することで基本燃料噴射量ＴＩＭＢを算出する。この基本燃料噴射量ＴＩＭＢは、切換部１２８からの目標空燃比ＫＯ２（ｋ）と、水温、吸気温、大気圧等からなる環境補正係数ＫＥＣＯによって補正されて燃料噴射時間Ｔｏｕｔとして出力される。
【００７８】
そして、適応モデル修正器１２２は、図７に示すように、初段に予測誤差ＥＲＰＲＥ（ｋ）に対して各種フィルタ処理を行うフィルタ処理部１４４と、フィルタ処理後の予測誤差ＥＲＰＲＥ（ｋ）に基づいて予測精度を判定する予測精度判定部１４６（予測精度判定手段）と、第１基本燃料噴射マップ１１８ａに対応した第１補正量演算部１４８ａ及び第１補正係数演算部１５０ａと、第２基本燃料噴射マップ１１８ｂに対応した第２補正量演算部１４８ｂ及び第２補正係数演算部１５０ｂとを有する。
【００７９】
第１補正量演算部１４８ａは、マップ選択部１４２にて第１基本燃料噴射マップ１１８ａが選択された場合に、一定時間周期に、エンジン回転数ＮＥとスロットル開度ＴＨによる重み成分を反映させた予測誤差ＥＲＰＲＥ（ｋ）をゼロにするように予測誤差補正量θｔｈ（ｉ，ｊ）をフィードバックする。例えば時点ｋのむだ時間前、すなわち、時点（ｋ−ｄｔ）から演算を開始し、一定時間周期に演算を行って、時点ｋにおいて、予測誤差補正量θｔｈＩＪ（ｋ）を出力する。
【００８０】
具体的には、図８に示すように、一定時間周期に、予測誤差ＥＲＰＲＥ（ｋ）に対して、酸素センサ５２の空燃比に対する感度を反映させた第１重み成分ＷＳＯ２Ｓ（ｋ）と、エンジン回転数ＮＥとスロットル開度ＴＨの変化に対する第１基本燃料噴射マップ１１８ａの値の変化を反映させた第２重み成分Ｗｔｈａ（ｋ−ｄｔ）と、第１基本燃料噴射マップ１１８ａをエンジン回転数ＮＥとスロットル開度ＴＨに基づいて区分けされた複数の領域に対応させて第３重み成分ＷｔｈＩＪ（ｋ−ｄｔ）とを重畳させて、複数の領域に対応した補正モデル誤差ＥｗＩＪ（ｋ）を得る重み付け部１５２と、一定時間周期に、複数の領域に対応した補正モデル誤差ＥｗＩＪ（ｋ）をそれぞれゼロにするように、複数の領域に対応した予測誤差補正量θｔｈＩＪ（ｋ）をそれぞれフィードバックするスライディングモード制御部１５４とを有する。
【００８１】
第１重み付け成分ＷＳＯ２Ｓ（ｋ）について説明すると、酸素センサ５２の出力Ｖｏｕｔは、図９Ａに示すように、空燃比Ａ／Ｆに対して非線形な特性を有する。領域Ｚａ及びＺｃでは空燃比が変化しても酸素センサ５２の出力Ｖｏｕｔはほとんど変わらない。一方、領域Ｚｂでは空燃比Ａ／Ｆの僅かな変化で酸素センサ５２の出力Ｖｏｕｔが大きく変わる。なお、図８において、実線Ｌａは新品の触媒後の特性を示し、破線Ｌｂは経年劣化した触媒後の特性を示す。このような特性をそのまま補正モデル誤差ＥｗＩＪ（ｋ）に反映させると、領域Ｚｂでの急激な変化がスライディングモード制御部１５４に入力されてしまい、補正モデル誤差ＥｗＩＪ（ｋ）をゼロにするために時間がかかるという問題がある。そこで、図９Ｂに示すように、領域Ｚｂについては急激な変化が緩和されるように重み付けの値を小さくする方向にしている。
【００８２】
第２重み付け成分Ｗｔｈａについて説明すると、酸素センサ５２の出力ＳＶＯ２は、予測誤差ＥＲＰＲＥがスロットル開度ＴＨの検知誤差によって生じている確率は、図１０Ａに示すように、スロットル開度ＴＨの変化に対する基本燃料噴射量Ｔｉｂｓの傾きが大きいほど高くなる。検知誤差が生じて基本燃料噴射マップでの基本燃料噴射量の値の参照点がずれたとき、「ずれに伴う変化量÷参照点での値」が大きいほど空燃比の変化量は大きくなる。そこで、各エンジン回転数ＮＥについて、「（スロットル開度ＴＨの変化に対する基本燃料噴射量Ｔｉｂｓの傾き）÷（基本燃料噴射量Ｔｉｂｓの値）」を設定する。その結果、図１０Ｂに示すように、エンジン回転数ＮＥが高回転の場合は、スロットル開度ＴＨが全閉〜全開にわたって第２重み成分Ｗｔｈａはほぼ同じであるが、エンジン回転数ＮＥが低回転になるにつれて、スロットル開度ＴＨが小さいほど第２重み付け成分Ｗｔｈａが高くなる。
【００８３】
第３重み付け成分ＷｔｈＩＪは、例えば図１１Ａに示すように、エンジン回転数ＮＥが１０００、２０００、３０００、４５００（ｒｐｍ）に対する重み付け関数を見た場合、これらのエンジン回転数ＮＥを頂点とし、各頂点から隣接する頂点に向かって重み付け値が線形的に低下する関数となっている。但し、図１１Ａでは、エンジン回転数１０００ｒｐｍ以下、４５００ｒｐｍ以上では重み付け値を一定にしている。同様に、図１１Ｂに示すように、スロットル開度ＴＨが１°、３°、５°、８°に対する重み付け関数を見た場合、これらのスロットル開度ＴＨを頂点とし、各頂点から隣接する頂点に向かって重み付け値が線形的に低下する関数となっている。但し、図１１Ｂでは、スロットル開度１°以下、８°以上では重み付け値を一定にしている。
【００８４】
そして、エンジン回転数ＮＥによる重み付けＷｔｈｎ（ｉ）とスロットル開度ＴＨによる重み付けＷｔｈｔ（ｊ）を乗算して第３重み付け成分ＷｔｈＩＪを求めるようにしている。
【００８５】
なお、スライディングモード制御部１５４は、第３重み付け成分ＷｔｈＩＪがＷｔｈＩＪ＞０となる領域に対して、補正モデル誤差ＥｗＩＪをゼロするように予測誤差補正量θｔｈＩＪをフィードバックし、第３重み付け成分ＷｔｈＩＪがＷｔｈＩＪ＝０となる領域に対しては、操作量＝０となることにより、予測誤差補正量θｔｈＩＪは更新されない動作を行う。
【００８６】
第１補正係数演算部１５０ａは、所定のタイミングにおける複数の領域に対応した予測誤差補正量θｔｈＩＪ（ｋ）に対して、それぞれ複数の領域に対応した第３重み成分ＷｔｈＩＪを重畳させて複数の領域に対応した修正係数ＫＴＩＴＨＩＪを求め、全ての修正係数を加算して第２補正係数ＫＴＩＭＢを求める。ここでは、全ての修正係数を加算することから、第３重み付け成分ＷｔｈＩＪは、第１基本燃料噴射マップ１１８ａのうち、エンジン回転数ＮＥとスロットル開度ＴＨとで決定される点が含まれる領域上での、該点の位置に応じた重み付けを示すものとなる。従って、図１２に示すように、エンジン回転数１０００、２０００、３０００、４５００（ｒｐｍ）とスロットル開度１°、３°、５°、８°とを格子点とする複数の領域ができ、そのうち、入力されるエンジン回転数ＮＥとスロットル開度ＴＨで決定される点が点Ａであった場合、点Ａに対応する修正係数をその周りの４つの点の修正係数で補完する形となる。
【００８７】
一方、第２補正量演算部１４８ｂは、マップ選択部１４２にて第２基本燃料噴射マップ１１８ｂが選択された場合に、一定時間周期に、エンジン回転数ＮＥと吸入空気圧ＰＢによる重み成分を反映させた予測誤差をゼロにするように予測誤差補正量をフィードバックする。例えば時点ｋのむだ時間前、すなわち、時点（ｋ−ｄｔ）から演算を開始し、一定時間周期に演算を行って、時点ｋにおいて、予測誤差補正量θｐｂＩＪ（ｋ）を出力する。なお、この第２補正量演算部１４８ｂの具体的構成は、図８に示す第１補正量演算部１４８ａと略同じであるため、その重複説明を省略する。
【００８８】
第２補正係数演算部１５０ｂは、所定のタイミングにおける複数の領域に対応した予測誤差補正量θｐｂＩＪ（ｋ）に対して、それぞれ複数の領域に対応した第３重み成分を重畳させて複数の領域に対応した修正係数を求め、全ての修正係数を加算して第２補正係数ＫＴＩＭＢを求める。この第２補正係数演算部１５０ｂの具体的構成も、図８に示す第１補正係数演算部１５０ａと略同じであるため、その重複説明を省略する。
【００８９】
予測精度判定部１４６は、フィルタ処理後の予測誤差ＥＲＰＲＥ（ｋ）の移動平均が予め設定された所定値よりも高い状態が設定回数以上継続したときに、予測精度が低下したものとして予測精度低下信号Ｓｂを出力する。フィルタ処理後の予測誤差の移動平均が予め設定された所定値以下の状態が設定回数以上継続したときに、予測精度が確保されたものとして予測精度確保信号Ｓｃを出力する。これら予測精度低下信号Ｓｂ、予測精度確保信号Ｓｃは制御部１２６に供給される。
【００９０】
制御部１２６は、図３に示すように、予測精度低下信号Ｓｃの入力に基づいて、第１スライディングモード制御部１０４による処理を一時停止する共に、同定器を一時停止し、その間、適応モデル修正器１２２の起動周期を短くする。すなわち、第１補正量演算部１４８ａ及び第２補正量演算部１４８ｂを起動させる一定時間周期を短くする。
【００９１】
また、制御部１２６は、予測精度低下信号Ｓｂの入力に基づいて、切換部１２８に切換指示信号Ｓｄを出力する。切換部１２８は切換指示信号Ｓｄの入力に基づいて、第２スライディングモード制御部１２４側の出力に切り換える。制御部１２６は、また、予測精度低下信号Ｓｂの入力に基づいて、第２スライディングモード制御部１２４での処理を開始させる。この場合、予測器１０２からの予測空燃比を使用しない。第２スライディングモード制御部１２４は、実空燃比（ＳＶＯ２）と予め設定された目標値（例えばストイキ領域を示す固定値）との誤差をゼロにするようにフィードバックする。第２スライディングモード制御部１２４からの出力は切換部１２８を介して乗算器１２０に供給される。基本燃料噴射量算出部１１６は、エンジン回転数ＮＥ、スロットル開度ＴＨ、吸入空気圧ＰＢから規定される基準の燃料噴射量を、予め設定された基本燃料噴射マップ、あるいはマップ選択部１４２によって選択されている基本燃料噴射マップを用いて求め、その基準の燃料噴射量をスロットル弁３８の有効開口面積に応じて補正することで基本燃料噴射量ＴＩＭＢを算出する。この基本燃料噴射量ＴＩＭＢは、切換部１２８からの出力（目標空燃比ＫＯ２（ｋ））と、水温、吸気温、大気圧等からなる環境補正係数ＫＥＣＯによって補正されて燃料噴射時間Ｔｏｕｔとして出力される。
【００９２】
第１スライディングモード制御部１０４及び同定器１０６に対する一時停止は、予測精度判定部１４６からの予測精度確保信号Ｓｃの出力によって解除するようにしてもよいし、予め設定した所定時間（予測精度が確保されると期待される時間）が経過した後に解除するようにしてもよい。この場合、制御部１２６から切換部１２８への切換指示信号Ｓｄの供給が停止されるため、切換部１２８は第１スライディングモード制御部１０４側の出力に切り換える。また、制御部１２６は、適応モデル修正器１２２における第１補正量演算部１４８ａ及び第２補正量演算部１４８ｂを起動させる一定時間周期を元に戻す。また、制御部１２６は第１スライディングモード制御部１０４の一時停止を解除し、同定器１０６のパラメータを初期値にリセットする。
【００９３】
このように、本実施の形態に係る空燃比制御装置１０（空燃比制御部１００）においては、予測器１０２及び同定器１０６に、目標空燃比ＫＯ２（ｋ）に第２補正係数ＫＴＩＭＢを重畳した値から空燃比基準値を差し引いた値が入力されることになる。つまり、予測器１０２からは実空燃比ＳＶＯ２（ｋ）に基づいてむだ時間ｄｔ後の予測空燃比ＤＶＰＲＥ（ｋ）が出力するされることから、予測空燃比ＤＶＰＲＥ（ｋ）をむだ時間ｄｔだけ遅延することで、時間的に合致した実空燃比ＳＶＯ２（ｋ）と予測空燃比ＤＶＰＲＥ（ｋ−ｄＴ）との差分が予測誤差ＥＲＰＲＥ（ｋ）として適応モデル修正器１２２に入力される。適応モデル修正器１２２からは予測誤差ＥＲＰＲＥ（ｋ）をゼロにするように第１補正係数ＤＫＯ２ＯＰ（ｋ）に対して第２補正係数ＫＴＩＭＢを重畳し、その値が予測器１０２及び同定器１０６に入力されて予測器１０２での処理に反映されることになる。
【００９４】
すなわち、予測器１０２からの予測空燃費ＤＶＰＲＥ（ｋ）と目標空燃比ＳＶＯ２（ｋ）との偏差をゼロにするようにフィードバックして得られた第１補正係数ＤＫＯ２ＯＰ（ｋ）と、予測誤差ＥＲＰＲＥ（ｋ）をゼロにするようにフィードバックして得られた第２補正係数ＫＴＩＭＢとが重畳されて予測器１０２に入力されることとなる。そのため、従来、触媒装置５０の上流側に設置していたＬＡＦセンサ１１０を廃止しても、触媒装置５０の下流側の空燃比の予測精度を確保できるため、触媒装置５０の下流側の排ガスの空燃比を適正値に収束させることができ、その結果として、触媒装置５０の浄化性能を確保することが可能となる。また、エンジン２８、燃料噴射弁４０等の特性上のばらつき、経年劣化等による空燃比誤差が発生した場合でも、予測精度の低下を回避することができる。上述したように、ＬＡＦセンサ１１０を省略することができることから、ＬＡＦセンサ１１０に関連するハーネス、ＥＣＵ６２のインターフェース回路を省略することができ、システムのコストダウン、配置スペースの省スペース化等を図ることができ、自動二輪車１２等の配置スペースが小さい車両へも容易に適用することができる。通常、ＬＡＦセンサ１１０は良好な動作特性を確保するために、ヒータによって一定の温度を維持する必要があるが、本実施の形態では、ＬＡＦセンサ用のヒータも省略することができるため、消費電力の削減、燃費の向上を図ることができる。
【００９５】
さらに、本実施の形態では、予測精度低下信号Ｓｂの入力に基づいて、第１スライディングモード制御部１０４による処理を一時停止するようにしたので、適応モデル修正器１２２での周期の制約をなくすことができ、第１補正量演算部１４８ａ及び第２補正量演算部１４８ｂを起動させる一定時間周期を短くすることができる。そのため、予測誤差ＥＲＰＲＥ（ｋ）をゼロに整定させるまでの時間を短縮させることができる。
【００９６】
また、予測精度低下信号Ｓｂの入力に基づいて、予測器１０２からの予測空燃比ＤＶＰＲＥ（ｋ）を使用せずに、第２スライディングモード制御部１２４での処理を開始させるようにしたので、実空燃比ＳＶＯ２（ｋ）が所定の目標値に向かうように燃料噴射量が制御され、短時間に、予測精度を確保することができる。
【００９７】
このような処理動作により、以下の（ａ）〜（ｃ）で示すような場合であっても、早期に触媒装置５０の下流側の空燃比を適正値に収束させることができ、触媒装置５０の下流側の排ガスの空燃比を適正値に収束できない状態が継続することによるエミッション悪化を解消することができる。
【００９８】
（ａ）  エンジン２８、燃料噴射弁４０等の特性のばらつき、経年劣化等により、空燃比誤差が発生したことで、同定器１０６で予測器１０２の調整可能な範囲を超える大きな予測誤差がある場合
（ｂ）  制御対象の動特性が急変する場合（運転条件の変化による排ガスボリューム変化、エタノール混合燃料の使用等）
（ｃ）  酸素センサ５２の不感帯域（空燃比が変化しても酸素センサ５２の出力がほとんど変化しない領域）にある場合
【００９９】
また、本実施の形態では、予測精度が確保されたと判定された段階で、適応モデル修正器１２２の起動周期を元に戻し、第１スライディングモード制御部１０４の一時停止を解除するようにしたので、予測精度が確保された段階で、第１スライディングモード制御部１０４による第１補正係数ＤＫＯ２ＯＰ（ｋ）の生成が再開されるため、さらに予測精度が向上し、触媒装置５０の下流における空燃比の適正化を早めることができる。
【０１００】
この場合、同定器１０６のパラメータを初期値にリセットするようにしたので、予測精度が確保された際あるいは予測精度が確保されたと期待される段階で、同定パラメータとして、予測精度が低下した際の同定パラメータを使用せず、初期値を使用することで、予測精度の確保を維持することが可能となり、触媒装置５０の下流における空燃比の適正化を早めることができる。
【０１０１】
また、適応モデル修正器１２２の第１補正量演算部１４８ａにおいて、一定時間周期に、第１基本燃料噴射マップ１１８ａに対するエンジン回転数ＮＥとスロットル開度ＴＨによる重み成分を反映させた予測誤差をゼロにするように予測誤差補正量θｔｈＩＪをフィードバックし、第１補正係数演算部１５０ａにおいて、所定のタイミングにおける予測誤差補正量θｔｈＩＪに基づいて第２補正係数ＫＴＩＭＢを求めるようにしたので、触媒装置５０の上流に設置していたＬＡＦセンサ１１０を廃止したとしても、触媒装置５０の下流における空燃比の適正化を図ることができる。
【０１０２】
特に、一定時間周期に、第１基本燃料噴射マップ１１８ａをエンジン回転数ＮＥとスロットル開度ＴＨに基づいて区分けされた複数の領域に対応した補正モデル誤差θｔｈＩＪを、それぞれゼロにするように、複数の領域に対応した予測誤差補正量θｔｈＩＪをフィードバックし、所定のタイミングにおける複数の領域に対応した予測誤差補正量θｔｈＩＪに基づいて複数の領域に対応した修正係数ＫＴＩＴＨＩＪを求め、全ての修正係数を加算して第２補正係数ＫＴＩＭＢを求めるようにしたので、第２補正係数ＫＴＩＭＢは、使用するマップ値を、予測誤差ＥＲＰＲＥ（ｋ）がゼロとなるように複数の領域の修正係数ＫＴＩＴＨＩＪで修正する値となる。従って、このような特性を有する第２補正係数ＫＴＩＭＢが、第１補正係数ＤＫＯ２ＯＰに重畳されることで、触媒装置５０の下流における空燃比の適正化を図ることができる。
【０１０３】
これは、第２基本燃料噴射マップ１１８ａに対応した第２補正量演算部１４８ｂ及び第２補正係数演算部１５０ｂについても同様である。
【０１０４】
上述の例では、予測精度の低下が判定された段階で、第１スライディングモード制御部１０４及び同定器１０６の処理を一時停止し、切換部１２８にて第２スライディングモード制御部１２４からの出力に切り換えるようにしたが、例えばＥＣＵ６２からの空燃比フィーバック条件が成立したことを示す信号Ｓｅの入力に基づいて第１スライディングモード制御部１０４及び同定器１０６の処理を一時停止し、切換部１２８にて第２スライディングモード制御部１２４からの出力に切り換えるようにしてもよい。この場合、空燃比フィーバック条件が成立する前から運転条件等により予測誤差が発生している場合において、空燃比フィーバック条件が成立した時点から初期の段階で、予測誤差を解消することができる。なお、空燃比フィーバック条件が成立したことを示す信号Ｓｅの入力時点から予め設定した所定時間（予測精度が確保されると期待される時間）が経過した後に上述の一時停止を解除するようにしてもよい。
【０１０５】
また、予測精度の低下が判定された後、予め設定された時間（所定時間）が経過した段階で、適応モデル修正器１２２の起動周期を元に戻し、第１スライディングモード制御部１０４の一時停止を解除するようにした場合は、１回以上の所定時間が経過した後、予測精度が確保された段階で、第１スライディングモード制御部１０４による第１補正係数ＤＫＯ２ＯＰ（ｋ）の生成が再開されるため、さらに予測精度が向上し、触媒装置５０の下流における空燃比の適正化を早めることができる。１回の所定時間として、予測精度が確保されると期待される時間に設定することで、長くて２回の所定時間が経過した時点で予測精度が確保されることになる。
【０１０６】
また、第１スライディングモード制御部１０４及び同定器１０６の処理を一時停止して、適応モデル修正器１２２での起動周期を短くする代わりに、適応モデル修正器１２２による修正係数の操作ゲインを通常よりも大きくしても、同様の効果を得ることができる。
【０１０７】
上述の例では、予測精度が低下した場合に、第２スライディングモード制御部１２４にて、実空燃比ＳＶＯ２（ｋ）と予め設定された目標値との誤差をゼロにするようにフィードバック制御（この場合、スライディングモード制御）するようにしたが、通常のＰＩＤ制御を用いてもよい。この場合、早期に予測精度を確保させることが可能となる。
【０１０８】
次に、本実施の形態に係る空燃比制御部１００の変形例を図１３〜図１７を参照しながら説明する。
【０１０９】
第１変形例に係る空燃比制御部１００ａは、図１３に示すように、本実施の形態に係る空燃比制御部１００とほぼ同様の構成を有するが、加算器１１２からの目標空燃比ＫＯ２（ｋ）と適応モデル修正器１２２からの第２補正係数ＫＴＩＭＢとを加算器１６０にて加算する点で異なる。この場合も、予測器１０２及び同定器１０６には、第１補正係数ＤＫＯ２ＯＰ（ｋ）と第２補正係数ＫＴＩＭＢとが加算された値が入力される。従って、本実施の形態に係る空燃比制御部１００と同様の効果を得ることができる。
【０１１０】
第２変形例に係る空燃比制御部１００ｂは、図１４に示すように、本実施の形態に係る空燃比制御部１００とほぼ同様の構成を有するが、第２補正係数ＫＴＩＭＢを予測器１０２及び同定器１０６には反映させず、加算器１１２からの出力（第１スライディングモード制御部１０４からの第１補正係数ＤＫＯ２ＯＰ（ｋ）と空燃比基準値算出部１０８からの空燃比基準値とを加算した値（ＫＯ２ＯＰ（ｋ））と加算器１３４からの出力（第２補正係数ＫＴＩＭＢに１を加えた値）とを乗算器１６２で乗算して目標空燃比ＫＯ２（ｋ）とした点で異なる。この場合、第２補正係数ＫＴＩＭＢが基本燃料噴射量算出部１１６の出力に反映されるため、本実施の形態に係る空燃比制御部１００と同様の効果を得ることができる。
【０１１１】
第３変形例に係る空燃比制御部１００ｃは、図１５に示すように、第２変形例に係る空燃比制御部１００ｂとほぼ同様の構成を有するが、加算器１１２からの出力ＫＯ２ＯＰ（ｋ）と適応モデル修正器１２２からの第２補正係数ＫＴＩＭＢとを加算器１６４で加算して目標空燃比ＫＯ２（ｋ）とした点で異なる。この場合も、第２補正係数ＫＴＩＭＢが基本燃料噴射量算出部１１６の出力に反映されるため、本実施の形態に係る空燃比制御部１００と同様の効果を得ることができる。
【０１１２】
第４変形例に係る空燃比制御部１００ｄは、図１６に示すように、本実施の形態に係る空燃比制御部１００とほぼ同様の構成を有するが、予測器１０２と第１スライディングモード制御部１０４との間に第１切換部１２８ａを設置し、第１スライディングモード制御部１０４の出力側に第２切換部１２８ｂを設置する。通常時は、第１切換部１２８ａにて予測器１０２を選択し、第２切換部１２８ｂにて加算器１１２への出力を選択する。これにより、予測器１０２からの予測空燃比ＤＶＰＲＥ（ｋ）が第１スライディングモード制御部１０４に入力されることから、第１スライディングモード制御部１０４からの第１補正係数ＤＫＯ２ＯＰ（ｋ）は加算器１１２にて空燃比基準値と加算されて目標空燃比ＫＯ２（ｋ）として出力される。一方、制御部１２６から切換指示信号Ｓｄが出力されると、第１切換部１２８ａは実空燃比ＳＶＯ２（ｋ）の入力を選択し、第２切換部１２８ｂは乗算器１２０への出力を選択する。これにより、第１スライディングモード制御部１０４は、実空燃比（ＳＶＯ２）と予め設定された目標値（例えばストイキ領域を示す固定値）との誤差をゼロにするようにフィードバックする。この第１スライディングモード制御部１０４からの出力は第２切換部１２８ｂを介して乗算器１２０に供給される。従って、この第４変形例においても、本実施の形態に係る空燃比制御部１００と同様の効果を得ることができる。特に、この第４変形例によれば、第２スライディングモード制御部１２４を省略することができ、構成の簡略化を図ることができる。
【０１１３】
第５変形例に係る空燃比制御部１００ｅは、図１７に示すように、本実施の形態に係る空燃比制御部１００とほぼ同様の構成を有するが、触媒装置５０の上流側にＬＡＦセンサ１１０を設置し、このＬＡＦセンサ１１０からの検出空燃比Ａ／Ｆ（ｋ）を利用する点で異なる。この場合、切換部１２８と乗算器１２０との間に、適応制御部１１４が設置される。
【０１１４】
ＬＡＦセンサ１１０を利用することで、基本燃料噴射マップの精度不足による予測精度低下の早期解消が可能となる。もちろん、本実施の形態に係る空燃比制御部１００、第１変形例に係る空燃比制御部１００ａ〜４変形例に係る空燃比制御部１００ｄにおいては、第１スライディングモード制御部１０４からの第１補正係数ＤＫＯ２ＯＰ（ｋ）と適応モデル修正器１２２からの第２補正係数ＫＴＩＭＢを重畳させて予測器１０２及び同定器１０６に入力するようにしているため、予測精度の低下を早期に解消させることができるが、ＬＡＦセンサ１１０を利用することで、基本燃料噴射マップ１１８の精度不足による予測精度低下の早期解消が可能となる。
【０１１５】
上述した本実施の形態に係る空燃比制御部１００並びに各種変形例においては、エンジンの空燃比制御に限らず、制御入力から出力までの輸送遅れ時間が長く、予測器１０２を構成する必要がある制御システムへの適用が可能である。
【０１１６】
なお、本発明に係る空燃比制御装置は、上述の実施の形態に限らず、本発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を採り得ることはもちろんである。
【符号の説明】
【０１１７】
１０…空燃比制御装置                  １２…自動二輪車
２８…エンジン                        ３０…吸気管
３２…排気管                          ３８…スロットル弁
４０…燃料噴射弁                      ４４…スロットルセンサ
４８…ＰＢセンサ                      ５０…触媒装置
５２…酸素センサ                      ６２…ＥＣＵ
１００…空燃比制御部                  １０２…予測器
１０４…第１スライディングモード制御部
１０６…同定器                        １０８…空燃比基準値算出部
１１０…ＬＡＦセンサ                  １１６…基本燃料噴射量算出部
１１８…基本燃料噴射マップ            １１８ａ…第１基本燃料噴射マップ
１１８ｂ…第２基本燃料噴射マップ      １２２…適応モデル修正器
１２４…第２スライディングモード制御部
１２６…制御部                        １２８…切換部
１４０…選択用マップ                  １４２…マップ選択部
１４４…フィルタ処理部                １４６…予測精度判定部
１４８ａ…第１補正量演算部            １４８ｂ…第２補正量演算部
１５０ａ…第１補正係数演算部          １５０ｂ…第２補正係数演算部
１５２…重み付け部                    １５４…スライディングモード制御部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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