(57)【要約】【課題】適応制御器を用いて空燃比制御を行う場合に、制御系の共振を確実に防止し、安定した制御を行うことができる空燃比制御装置を提供する。【解決手段】エンジンのアイドル時においては、エンジン回転数ＮＥを目標回転数に維持する回転数維持制御が行われる。モデルパラメータの更新速度にかかるゲイン係数行列Ｐは、回転数維持制御が行われるときは、回転数維持制御用行列ＰＩＤに設定される（Ｓ４１，Ｓ４２，Ｓ４５）。これにより、モデルパラメータの更新速度は、回転数維持制御を実行しない低負荷運転状態のときに比べてより大きな値に設定される。【選択図】　図４
2004132205.tif 000002
【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センサと、前記機関をモデル化した制御対象モデルのモデルパラメータを同定する同定手段、及び該空燃比センサにより検出される空燃比が目標空燃比と一致するように、前記モデルパラメータを用いて前記機関に供給する混合気の空燃比を制御する空燃比制御手段を含む適応制御手段と、前記機関のアイドル状態において前記機関の回転数を所定回転数に維持する制御を行う回転数制御手段とを備える内燃機関の空燃比制御装置において、
前記同定手段は、前記回転数制御手段が作動しているか否かに応じて、前記モデルパラメータの更新速度を設定することを特徴とする内燃機関の空燃比制御装置。
【請求項２】
内燃機関の排気系に設けられた空燃比センサと、前記機関をモデル化した制御対象モデルのモデルパラメータを同定する同定手段、及び該空燃比センサにより検出される空燃比が目標空燃比と一致するように、前記モデルパラメータを用いて前記機関に供給する混合気の空燃比を制御する空燃比制御手段を含む適応制御手段とを備える内燃機関の空燃比制御装置において、
前記同定手段は、前記機関の負荷を示す負荷パラメータが所定閾値より小さい低負荷運転状態においては、前記負荷パラメータが前記所定閾値以上であるときより、前記モデルパラメータの更新速度をより小さな値に設定することを特徴とする内燃機関の空燃比制御装置。
【請求項３】
前記同定手段は、前記低負荷運転状態においては、前記機関により駆動される車両の発進時から所定時間内は、該所定時間経過後より、前記モデルパラメータの更新速度をより大きな値に設定することを特徴とする請求項２に記載の内燃機関の空燃比制御装置。
【請求項４】
内燃機関の排気系に設けられた空燃比センサと、前記機関をモデル化した制御対象モデルのモデルパラメータを同定する同定手段、及び該空燃比センサにより検出される空燃比が目標空燃比と一致するように、前記モデルパラメータを用いて前記機関に供給する混合気の空燃比を制御する空燃比制御手段を含む適応制御手段とを備える内燃機関の空燃比制御装置において、
前記同定手段は、前記機関により駆動される車両の発進時から所定時間内は、該所定時間経過後より、前記モデルパラメータの更新速度をより大きな値に設定することを特徴とする内燃機関の空燃比制御装置。
【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、特に適応制御器を用いて空燃比を制御するものに関する。
【０００２】
【従来の技術】
内燃機関に供給する混合気の空燃比を、適応制御器を用いて制御する制御装置は、例えば特許文献１に示されている。この装置によれば、機関の排気系に設けられた空燃比センサにより検出される空燃比が、目標空燃比と一致するように、適応制御器により、適応補正係数ＫＳＴＲが算出される。そして、この適応補正係数ＫＳＴＲにより機関に供給する燃料量が補正される。
【０００３】
【特許文献１】
特開平１１−７３２０６号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
近年のＣＯ２排出量低減要求に応えるために、最近の内燃機関は、摩擦の低減がなされ、さらに回転系の慣性モーメントも低減されている。このため、機関の低負荷運転状態において、応答速度が速い適応制御器により算出される適応補正係数ＫＳＴＲを用いて燃料供給量を制御すると、空燃比変化による微少なトルク変化に起因して機関回転数が変動し、その回転数変動が検出空燃比の過剰な変化を生み、空燃比制御系を共振させるという課題が生じた。特に、吸気弁及び排気弁の開弁作動位相を変化させる可変バルブタイミング機構を備えている機関では、バルブタイミングの変動がこの共振を助長することがあった。
図７（ａ）は、このような共振が発生する過程を示すタイムチャートである。同図において、ＮＥは機関回転数であり、ＫＡＣＴ及びＫＣＭＤは、それぞれ検出空燃比及び目標空燃比を、当量比に変換したものである。機関回転数ＮＥの僅かな変化によって検出当量比ＫＡＣＴが変化し、適応補正係数ＫＳＴＲも同様に変化して、共振が発生している。
【０００５】
本発明は、この課題を解決するためになされたものであり、適応制御器を用いて空燃比制御を行う場合に、制御系の共振を確実に防止し、安定した制御を行う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。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため請求項１に記載の発明は、内燃機関の排気系に設けられた空燃比センサ（１４）と、前記機関をモデル化した制御対象モデルのモデルパラメータ（θ）を同定する同定手段（４２）、及び該空燃比センサ（１４）により検出される空燃比（ＫＡＣＴ）が目標空燃比（ＫＣＭＤ）と一致するように、前記モデルパラメータ（θ）を用いて前記機関に供給する混合気の空燃比を制御する空燃比制御手段（４１）を含む適応制御手段（３１）と、前記機関のアイドル状態において前記機関の回転数を所定回転数に維持する制御を行う回転数制御手段とを備える内燃機関の空燃比制御装置において、前記同定手段（４２）は、前記回転数制御手段が作動しているか否かに応じて、前記モデルパラメータ（θ）の更新速度（ＧＭＡ１〜ＧＭＡ５）を設定することを特徴とする。
【０００７】
この構成によれば、機関回転数を所定回転数に維持する制御を行う回転数制御手段が作動しているか否かに応じて、モデルパラメータの更新速度が設定される。回転数制御手段が作動しているときは、機関回転数の変動が抑制されるので、制御系の共振は起きない。したがって、モデルパラメータの更新速度を比較的大きく設定することにより、適応制御の応答速度を高めることができる。一方回転数制御手段が作動していないときは、作動してるときに比べて、モデルパラメータの更新速度を小さくすることにより、制御系の共振を確実に防止することができる。
【０００８】
請求項２に記載の発明は、内燃機関の排気系に設けられた空燃比センサ（１４）と、前記機関をモデル化した制御対象モデルのモデルパラメータ（θ）を同定する同定手段（４２）、及び該空燃比センサにより検出される空燃比（ＫＡＣＴ）が目標空燃比（ＫＣＭＤ）と一致するように、前記モデルパラメータ（θ）を用いて前記機関に供給する混合気の空燃比を制御する空燃比制御手段（４１）を含む適応制御手段（３１）とを備える内燃機関の空燃比制御装置において、前記同定手段（４２）は、前記機関の負荷を示す負荷パラメータ（ＮＴＩ）が所定閾値（ＧＭＡＮＴＩＬ）より小さい低負荷運転状態においては、前記負荷パラメータ（ＮＴＩ）が前記所定閾値（ＧＭＡＮＴＩＬ）以上であるときより、前記モデルパラメータ（θ）の更新速度（ＧＭＡ１〜ＧＭＡ５）をより小さな値に設定することを特徴とする。
【０００９】
この構成によれば、機関の負荷を示す負荷パラメータが所定閾値より小さい低負荷運転状態においては、負荷パラメータが前記所定閾値以上であるときより、モデルパラメータの更新速度がより小さな値に設定される。機関負荷が小さいときは、排気量が減少するため、空燃比センサにおけるガス交換速度が低下し、空燃比の検出精度が低下する。具体的には、検出された空燃比の変化幅が、実際の空燃比変化幅より大きくなる。そのため、制御系の共振が起きやすいので、低負荷運転状態において、モデルパラメータの更新速度を低下させることにより、制御系の共振を確実に防止することができる。
【００１０】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の内燃機関の空燃比制御装置において、前記同定手段（４２）は、前記低負荷運転状態においては、前記機関により駆動される車両の発進時から所定時間（ＴＭＧＭＡＬＳＶ）内は、該所定時間（ＴＭＧＭＡＬＳＶ）経過後より、前記モデルパラメータの更新速度（ＧＭＡ１〜ＧＭＡ５）をより大きな値に設定することを特徴とする。
【００１１】
この構成によれば、低負荷運転状態においては、前記機関により駆動される車両の発進時から所定時間内は、該所定時間経過後より、前記モデルパラメータの更新速度を高められる。車両発進時は、機関が一時的に低負荷運転状態となるため、モデルパラメータの更新速度が低められる場合がある。しかし、車両発進時は、低負荷運転状態の後、直ちに排気量が増大する高負荷運転状態となるため、空燃比センサの検出精度の低下時間が短く、またその低下度合も小さい。したがって、モデルパラメータの更新速度を高めて適応制御の応答速度を向上させることにより、空燃比の変動が生じ易い車両発進時の空燃比制御の制御性を高め、触媒浄化率を向上させることができる。
【００１２】
請求項４に記載の発明は、内燃機関の排気系に設けられた空燃比センサ（１４）と、前記機関をモデル化した制御対象モデルのモデルパラメータ（θ）を同定する同定手段（４２）、及び該空燃比センサ（１４）により検出される空燃比（ＫＡＣＴ）が目標空燃比（ＫＣＭＤ）と一致するように、前記モデルパラメータ（θ）を用いて前記機関に供給する混合気の空燃比を制御する空燃比制御手段（４１）を含む適応制御手段（３１）とを備える内燃機関の空燃比制御装置において、前記同定手段（４２）は、前記機関により駆動される車両の発進時から所定時間（ＴＭＧＭＡＬＳＶ）内は、該所定時間（ＴＭＧＭＡＬＳＶ）経過後より、前記モデルパラメータの更新速度（ＧＭＡ１〜ＧＭＡ５）がより大きな値に設定されることを特徴とする。
【００１３】
この構成によれば、前記機関により駆動される車両の発進時から所定時間内は、該所定時間経過後より、モデルパラメータに更新速度がより大きな値に設定される。車両の発進時から所定時間内は、一旦、排気量が少ない状態となるものの、直ちに排気量が十分増加するため、空燃比センサの検出精度が低下しない。詳しくは、制御系の共振周期は、約３秒程度であり、発進時に排気量が少ない条件が成立する時間は、１．５秒以内であるので、モデルパラメータの更新速度を高める時間を１．５秒以内とすれば、共振は発生しない。したがって、モデルパラメータの更新速度を高めて適応制御の応答速度を向上させることができる。車両の発進時は、空燃比の制御性が低下しやすいため、適応制御の応答速度を高めることにより、良好な排気特性を維持することができる。
【００１４】
【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。
図１は、本発明の一実施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り、例えば４気筒のエンジン１の吸気管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（ＴＨ）センサ４が連結されており、当該スロットル弁３の開度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。
【００１５】
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１７が接続されており、補助空気通路１７の途中には補助空気量を制御する補助空気制御弁１８が設けられている。補助空気制御弁１８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。
【００１６】
燃料噴射弁６は吸気管２内に燃料を噴射するように各気筒毎に設けられており、各噴射弁は図示しない燃料ポンプに接続されていると共にＥＣＵ５に電気的に接続されてＥＣＵ５からの信号により燃料噴射弁６の開弁時間が制御される。
一方、スロットル弁３の直ぐ下流には、吸気管内圧力検出手段としての吸気管内絶対圧（ＰＢＡ）センサ７が設けられており、この絶対圧センサ７により電気信号に変換された絶対圧信号はＥＣＵ５に供給される。また、その下流には吸気温（ＴＡ）センサ８が取付けられており、吸気温ＴＡを検出して対応する電気信号を出力してＥＣＵ５に供給する。
【００１７】
エンジン１の本体に装着されたエンジン水温（ＴＷ）センサ９はサーミスタ等から成り、エンジン水温（冷却水温）ＴＷを検出して対応する温度信号を出力してＥＣＵ５に供給する。
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１０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１０は、エンジン１の特定の気筒の所定クランク角度位置でパルス（以下「ＣＹＬ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）より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１８０度毎に）ＴＤＣ信号パルスを出力するＴＤＣセンサ及びＴＤＣ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パルス」という）を発生するＣＲＫセンサから成り、ＣＹＬパルス、ＴＤＣパルス及びＣＲＫパルスがＥＣＵ５に供給される。これらのパルスは、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（エンジン回転速度）ＮＥの検出に使用される。
【００１８】
エンジン１の各気筒毎に設けられた点火プラグ１１は、ＥＣＵ５に接続されており、点火プラグ１１の駆動信号、すなわち点火信号がＥＣＵ５から供給される。
三元触媒１６はエンジン１の排気管１２に配置されており、排気中のＨＣ，ＣＯ，ＮＯｘ等の成分の浄化を行う。排気管１２の三元触媒１６の上流側には、比例型空燃比センサ１４（以下「ＬＡＦセンサ１４」という）が装着されており、このＬＡＦセンサ１４は排気中の酸素濃度（空燃比）にほぼ比例する検出信号を出力しＥＣＵ５に供給する。三元触媒１６の下流側には、排気中の酸素濃度を検出する酸素濃度センサ（以下「Ｏ２センサ」という）１５が設けられている。Ｏ２センサ１５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１５は、ＥＣＵ５に接続されており、その検出信号はＥＣＵ５に供給される。
【００１９】
エンジン１は、吸気弁及び排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３０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。
【００２０】
バルブタイミング切換機構３０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ＥＣＵ５に接続されている。油圧センサの検出信号はＥＣＵ５に供給され、ＥＣＵ５は電磁弁を制御してエンジン１の運転状態に応じたバルブタイミングの切換制御を行う。
【００２１】
ＥＣＵ５には、エンジン１によって駆動される車両の走行速度（車速）ＶＰを検出する車速センサ２１及び大気圧ＰＡを検出する大気圧センサ２２が接続されており、これらのセンサの検出信号がＥＣＵ５に供給される。
ＥＣＵ５は、各種センサからの入力信号波形を整形し、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換する等の機能を有する入力回路、中央演算処理ユニット（以下「ＣＰＵ」という）、該ＣＰＵで実行される各種演算プログラム及び演算結果等を記憶する記憶回路、前記燃料噴射弁６、点火プラグ１１などに駆動信号を供給する出力回路等から構成される。
【００２２】
ＥＣＵ５のＣＰＵは、上述した各種センサの検出信号に基づいて、種々のエンジン運転状態を判別するとともに、該判別されたエンジン運転状態に応じて、次式（１）に基づき、ＴＤＣ信号パルスに同期して開弁作動する燃料噴射弁６による燃料噴射時間ＴＯＵＴを演算する。
ＴＯＵＴ＝ＴＩ×ＫＣＭＤ×ＫＡＦ×Ｋ１＋Ｋ２…（１）
【００２３】
ここに、ＴＩは燃料噴射弁６の基本燃料噴射時間であり、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ＴＩマップを検索して決定される。ＴＩマップは、マップ上のエンジン回転数ＮＥ及び吸気管内絶対圧ＰＢＡに対応する運転状態において、エンジン１に供給される混合気の空燃比がほぼ理論空燃比になるように設定されている。
【００２４】
ＫＣＭＤは目標空燃比係数であり、エンジン回転数ＮＥ、吸気管内絶対圧ＰＢＡ、エンジン水温ＴＷ等のエンジン運転パラメータ及びＯ２センサ１５の検出信号に応じて設定される。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。
【００２５】
ＫＡＦは、ＬＡＦセンサ１４の検出空燃比から算出される検出当量比ＫＡＣＴが目標当量比ＫＣＭＤに一致するように適応制御またはＰＩＤ（比例積分微分）制御により算出される空燃比補正係数である。なお、ＬＡＦセンサ１４の検出空燃比に応じたフィードバック制御を行わないときは、無補正値（１．０）または学習値に設定される。適応制御により適応補正係数ＫＳＴＲが算出され、ＰＩＤ制御によりＰＩＤ補正係数ＫＰＩＤが、算出される。
【００２６】
Ｋ１及びＫ２は夫々各種エンジンパラメータ信号に応じて演算される他の補正係数および補正変数であり、エンジン運転状態に応じた燃費特性、エンジン加速特性等の諸特性の最適化が図れるような所定値に決定される。
【００２７】
ＥＣＵ５のＣＰＵはさらに、下記式（２）により点火時期ＩＧＬＯＧを算出する。
ＩＧＬＯＧ＝ＩＧＭＡＰ＋ＩＧＦＢ＋ＩＧＦＰＩ　　　（２）
ここで、ＩＧＭＡＰは、エンジン回転数ＮＥ及び吸気管内絶対圧ＰＢＡに応じて設定されたＩＧマップを検索して得られる点火時期の基本値、すなわち上死点からの進角量で示される点火時期である。またＩＧＦＰＩは、エンジン１の暖機運転中の急速暖機制御実行時においてエンジン回転数ＮＥが目標回転数ＮＥＦＩＲと一致するように負の値に設定される急速暖機遅角補正項であり、ＩＧＦＢは、暖機完了後のアイドル運転状態において、エンジン回転数ＮＥが目標回転数ＮＯＢＪと一致するように負の値に設定されるアイドル回転遅角補正項である。
【００２８】
ＥＣＵ５のＣＰＵは上述のようにして求めた燃料噴射時間ＴＯＵＴに基づいて，燃料噴射弁６を駆動する信号を燃料噴射弁６に供給するとともに、点火時期ＩＧＬＯＧに基づいて点火プラグ１１を駆動する信号を点火プラグ１１に供給する。さらにＥＣＵ５のＣＰＵは、エンジン運転状態に応じて補助空気制御弁１８の開弁量を制御するための開弁制御量ＩＣＭＤを算出し、開弁制御量ＩＣＭＤに応じた駆動信号を補助空気制御弁１８に供給する。ＥＣＵ５のＣＰＵは、下記式（３）により開弁制御量ＩＣＭＤを算出する。補助空気制御弁１８を介してエンジン１の吸入される空気量は、この開弁制御量ＩＣＭＤに比例するように構成されている。
ＩＣＭＤ＝（ＩＦＢ＋ＩＦＩＲ＋ＩＬＯＡＤ）×ＫＩＰＡ＋ＩＰＡ（３）
【００２９】
ここで、ＩＦＩＲは急速暖機制御実行時に使用される急速暖機制御項、ＩＦＢは、エンジン１の暖機完了後のアイドル運転状態においてエンジン回転数ＮＥが目標回転数ＮＢＪに一致するように設定されるフィードバック制御項、ＩＬＯＡＤはエンジン１に加わる電気負荷、空調装置のコンプレッサ負荷、パワーステアリング負荷などのオンオフあるいは自動変速機がインギヤか否かに応じて設定される負荷補正項、ＫＩＰＡ及びＩＰＡは共に大気圧ＰＡに応じて設定される大気圧補正係数及び大気圧補正項である。
【００３０】
上記急速暖機制御は、エンジン１の冷間始動時において排気系に設けれられた三元触媒１６の昇温を促進するために実行される制御であり、急速暖機制御項ＩＦＩＲにより、補助空気制御弁１８の開弁制御量ＩＣＭＤを増加させる（吸入空気量を増加させる）とともに、点火時期ＩＧＬＯＧを、急速暖機遅角補正項ＩＧＦＰＩにより遅角させて、エンジン回転数ＮＥを目標回転数ＮＥＦＩＲに維持する制御を行う。この急速暖機制御の詳細は、例えば特開平１０−２９９６３１号公報に示されている。
【００３１】
また暖機完了後のアイドル回転数制御は、補助空気制御弁１８の開度を、フィードバック制御項ＩＦＢによりフィードバック制御するとともに、点火時期ＩＧＬＯＧを、アイドル回転遅角補正項ＩＧＦＢによりフィードバック制御することにより行われる。この場合、補助空気制御弁１８の開弁制御量ＩＣＭＤによるフィードバック制御の応答速度は、点火時期ＩＧＬＯＧによるフィードバック制御の応答速度より遅くなるように設定される。アイドル回転数制御により、エンジン回転数ＮＥは、目標回転数ＮＯＢＪに維持される。このアイドル回転数制御の詳細は、例えば特許第２６０５３７１号公報に示されている。
【００３２】
図２は、適応補正係数ＫＳＴＲの算出方法を説明するためのブロック図である。なお、この図に示すブロック３１，４１，及び４２は、具体的には、ＥＣＵ５のＣＰＵによる演算処理により実現される。
適応補正係数ＫＳＴＲは、適応制御器３１により算出される。適応制御器３１は、逆伝達関数コントローラ４１及びパラメータ調整機構４２とからなる。パラメータ調整機構４２は、検出当量比ＫＡＣＴ及び適応補正係数ＫＳＴＲに基づいて、モデルパラメータベクトルθを算出する。モデルパラメータベクトルθは、後述する制御対象モデルを定義する複数のモデルパラメータを要素とするベクトルである。逆伝達関数コントローラ４１は、目標当量比ＫＣＭＤ、検出当量比ＫＡＣＴ及び適応補正係数ＫＳＴＲの過去値に基づき、モデルパラメータベクトルθを用いて、制御対象モデルの伝達関数の逆伝達関数により適応補正係数ＫＳＴＲを算出する。
【００３３】
適応制御器３１は、制御対象であるエンジン１をモデル化した制御対象モデルに基づいて、適応補正係数ＫＳＴＲの算出を行う。制御対象モデルは下記式（４）により、３制御サイクルのむだ時間を有するＤＡＲＸモデル（ｄｅｌａｙｅｄ　ａｕｔｏｒｅｇｒｅｓｓｉｖｅ　ｍｏｄｅｌ　ｗｉｔｈ　ｅｘｏｇｅｎｅｏｕｓ　ｉｎｐｕｔ：外部入力を持つ自己回帰モデル）として定義されている。
ＫＡＣＴ（ｋ）＝ｂ０×ＫＳＴＲ（ｋ−３）＋ｒ１×ＫＳＴＲ（ｋ−４）＋ｒ２×ＫＳＴＲ（ｋ−５）＋ｒ３×ＫＳＴＲ（ｋ−６）＋ｓ０×ＫＡＣＴ（ｋ−３）（４）
ここで、ｂ０，ｒ１，ｒ２，ｒ３，ｓ０は、パラメータ調整機構４２により同定されるモデルパラメータである。またｋは、特定の気筒の燃焼サイクルに対応する離散化された制御時刻（サンプル時刻）を示す。
【００３４】
モデルパラメータを要素とするモデルパラメータベクトルθ（ｋ）を下記式（５）で定義すると、モデルパラメータベクトルθ（ｋ）は、下記式（６）及び（７）により算出される。
θ（ｋ）Ｔ＝［ｂ０，ｒ１，ｒ２，ｒ３，ｓ０］　　　　　　（５）
θ（ｋ）＝ＳＧＭθ（ｋ−１）＋ｄθ（ｋ）　　　　　　　　（６）
ｄθ（ｋ）＝ＫＰ（ｋ）ｉｄｅ（ｋ）　　　　　　　　　　（７）
【００３５】
式（６）のＳＧＭは、下記式（８）により定義される忘却係数行列であり、式（８）のσは、０から１の間の値に設定される忘却係数である。ｄθ（ｋ）は、モデルパラメータベクトルθの更新ベクトルである。また式（７）のＫＰ（ｋ）は、下記式（９）により定義されるゲイン係数ベクトルであり、式（９）のＰ（ｋ）は、下記式（１０）により定義される５次の正方行列（以下「ゲイン係数行列」という）である。またｉｄｅ（ｋ）は下記式（１１）により定義される同定誤差であり、式（１１）のＫＡＣＴＨＡＴ（ｋ）は、下記式（１２）により、最新のモデルパラメータベクトルθ（ｋ−１）を用いて算出される推定当量比である。
【数１】
2004132205.tif 000003
ｉｄｅ（ｋ）＝ＫＡＣＴ（ｋ）−ＫＡＣＴＨＡＴ（ｋ）　　　　（１１）
ＫＡＣＴＨＡＴ（ｋ）＝θ（ｋ−１）Ｔζ（ｋ）　　　　　　　　　（１２）
【００３６】
上記式（９）、（１０）及び（１２）のζ（ｋ）は、下記式（１３）で定義される、制御出力（ＫＡＣＴ）及び制御入力（ＫＳＴＲ）を要素とするベクトルである。
ζ（ｋ）Ｔ＝［ＫＳＴＲ（ｋ−３），ＫＳＴＲ（ｋ−４），ＫＳＴＲ（ｋ−５），ＫＳＴＲ（ｋ−６），ＫＡＣＴ（ｋ−３）］　　　　（１３）
【００３７】
式（１０）の係数λ１，λ２の設定により、式（６）〜（１３）による同定アルゴリズムは、以下のような４つの同定アルゴリズムのいずれかになる。
λ１＝１，λ２＝０　固定ゲインアルゴリズム
λ１＝１，λ２＝１　最小２乗法アルゴリズム
λ１＝１，λ２＝λ　漸減ゲインアルゴリズム（λは０，１以外の所定値）
λ１＝λ，λ２＝１　重み付き最小２乗法アルゴリズム（λは０，１以外の所定値）
【００３８】
本実施形態では、λ１＝１，λ２＝０として、固定ゲインアルゴリズムを採用しているが、他のアルゴリズムを採用してもよい。固定ゲインアルゴリズムを採用した場合、ゲイン係数行列Ｐは、下記式（１４）に示すように、定数ＧＭＡ１，ＧＭＡ２，ＧＭＡ３，ＧＭＡ４，及びＧＭＡ５を対角要素とする対角行列（非対角要素がすべて「０」である行列）となる。
【数２】
2004132205.tif 000004
【００３９】
なお、モデルパラメータのドリフトがほとんど起きない場合には、忘却係数行列ＳＧＭを含まない下記式（６ａ）により、モデルパラメータベクトルθ（ｋ）を算出してもよい。
θ（ｋ）＝θ（ｋ−１）＋ｄθ（ｋ）　　　　　　　　　　（６ａ）
【００４０】
逆伝達関数コントローラ４１は、下記式（１５）が満たされるように、制御入力としての適応補正係数ＫＳＴＲ（ｋ）を決定する。
ＫＣＭＤ（ｋ）＝ＫＡＣＴ（ｋ＋３）　　　　　　　　（１５）
式（４）を用いると、式（１５）の右辺は、以下のようになる。
ＫＡＣＴ（ｋ＋３）＝ｂ０×ＫＳＴＲ（ｋ）＋ｒ１×ＫＳＴＲ（ｋ−１）＋ｒ２×ＫＳＴＲ（ｋ−２）＋ｒ３×ＫＳＴＲ（ｋ−３）＋ｓ０×ＫＡＣＴ（ｋ）
【００４１】
したがって、これより適応補正係数ＫＳＴＲ（ｋ）を求めると、下記式（１６）が得られる。
ＫＳＴＲ（ｋ）＝（１／ｂ０）（ＫＣＭＤ（ｋ）−ｒ１×ＫＳＴＲ（ｋ−１）−ｒ２×ＫＳＴＲ（ｋ−２）−ｒ３×ＫＳＴＲ（ｋ−３）−ｓ０×ＫＡＣＴ（ｋ））（１６）
すなわち逆伝達関数コントローラ４１は、式（１６）により適応補正係数ＫＳＴＲ（ｋ）を算出している。
【００４２】
図３は、検出当量比ＫＡＣＴに応じた空燃比補正係数ＫＡＦの算出処理のフローチャートである。この処理は、ＥＣＵ５のＣＰＵにおいてＴＤＣパルスの発生に同期して実行される。
ステップＳ１１では、図４に示すモデルパラメータ演算処理を実行し、モデルパラメータベクトルθ、すなわちモデルパラメータｂ０，ｓ０，ｒ１〜ｒ３が算出され、さらに各パラメータの移動平均値ｂ０ＡＶ，ｓ０ＡＶ，ｒ１ＡＶ，ｒ２ＡＶ，ｒ３ＡＶが算出される。
【００４３】
ステップＳ１２では、図５に示す安定性判別処理を実行し、モデルパラメータが安定であると判別されたときは、安定判別フラグＦＳＴＲＣＨＫが「０」に設定され、モデルパラメータが不安定であると判別されたときは、安定判別フラグＦＳＴＲＣＨＫが「１」に設定される。
【００４４】
ステップＳ１３では、安定判別フラグＦＳＴＲＣＨＫが「１」であるか否かを判別し、ＦＳＴＲＣＨＫ＝１であってモデルパラメータが不安定であるときは、初期化完了フラグＦＳＴＲＩＮＩを「０」に設定し（ステップＳ１４）、カウンタＣＳＴＲＯＮの値を「０」にリセットし（ステップＳ１５）、ステップＳ１９に進む。初期化完了フラグＦＳＴＲＩＮＩは、モデルパラメータの初期化が完了したとき「１」に設定され、モデルパラメータが不安定となったときやエンジンが停止したときなど、モデルパラメータの初期化が必要となるとき「０」に戻される。カウンタＣＳＴＲＯＮは、モデルパラメータの初期化が行われた後の演算回数をカウントする。
【００４５】
ステップＳ１３でＦＳＴＲＣＨＫ＝０であって、モデルパラメータが安定であるときは、初期化完了フラグＦＳＴＲＩＮＩを「１」に設定し（ステップＳ１６）、カウンタＣＳＴＲＯＮの値が所定値ＸＣＳＴＲＯＮ（例えば２８）に達したか否かを判別する（ステップＳ１７）。最初は、ＣＳＴＲＯＮ＜ＸＣＳＴＲＯＮであるので、ステップＳ１８に進み、カウンタＣＳＴＲＯＮを「１」だけインクリメントする。カウンタＣＳＴＲＯＮの値が所定値ＸＣＳＴＲＯＮに達するまでは、モデルパラメータの値が最適値となっていないので、ステップＳ１９に進み、適応補正係数ＫＳＴＲではなく、ＰＩＤ補正係数ＫＰＩＤを算出する。
【００４６】
ステップＳ１９では、検出当量比ＫＡＣＴと目標当量比ＫＣＭＤとの偏差に応じたＰＩＤ制御により、ＰＩＤ補正係数ＫＰＩＤを算出する。次いで空燃比補正係数ＫＡＦを、ＰＩＤ補正係数ＫＰＩＤに設定し（ステップＳ２０）、本処理を終了する。
【００４７】
カウンタＣＳＴＲＯＮの値が所定値ＸＣＳＴＲＯＮに達すると、ステップＳ１７からステップＳ２１に進み、下記式（１６ａ）により、適応補正係数ＫＳＴＲを算出する。式（１６ａ）は、前記式（１６）のモデルパラメータｂ０，ｒ１，ｒ２，ｒ３，ｓ０をそれぞれ移動平均値ｂ０ＡＶ，ｒ１ＡＶ，ｒ２ＡＶ，ｒ３ＡＶ，ｓ０ＡＶに置き換え、さらに制御時刻（サンプル時刻）ｋを制御時刻（サンプル時刻）ｎに置き換えたものである。制御時刻ｋは、特定の気筒の燃焼サイクル（クランク角度７２０度）に対応する制御時刻であり、制御時刻ｎはＴＤＣ周期（本実施形態ではクランク角度１８０度）に対応する制御時刻であり、制御時刻ｎは、制御時刻ｋの４倍の速さで進む。
ＫＳＴＲ（ｎ）＝（１／ｂ０）（ＫＣＭＤ（ｎ）−ｒ１ＡＶ×ＫＳＴＲ（ｎ−４）−ｒ２ＡＶ×ＫＳＴＲ（ｎ−８）−ｒ３ＡＶ×ＫＳＴＲ（ｎ−１２）−ｓ０ＡＶ×ＫＡＣＴ（ｎ））（１６ａ）
【００４８】
ステップＳ２２では、図６に示す適応補正係数ＫＳＴＲのリミット処理を実行する。次いで、下記式（１７）により、空燃比補正係数ＫＡＦを算出し（ステップＳ２３）、本処理を終了する。
ＫＡＦ＝ＫＳＴＲ（ｎ）／ＫＣＭＤ　　　　　　　　　　　　　　（１７）
【００４９】
適応補正係数ＫＳＴＲは、検出当量比ＫＡＣＴが目標空燃比係数ＫＣＭＤに一致するように演算され、目標空燃比係数ＫＣＭＤに対応する要素を含むので、基本燃料量ＴＩＭに対して、目標空燃比係数ＫＣＭＤに対応する要素が重複して乗算されないようにするために、式（１７）により空燃比補正係数ＫＡＦが算出される。
【００５０】
図４は、図３のステップＳ１１で実行されるモデルパラメータ演算処理のフローチャートである。
ステップＳ３１では、初期化完了フラグＦＳＴＲＩＮＩが「１」であるか否かを判別し、ＦＳＴＲＩＮＩ＝０であるときは、モデルパラメータの初期化を行う（ステップＳ３２）。具体的には、メモリに格納されているモデルパラメータｂ０の最新値及び過去値を全て「１．０」に設定するとともに、移動平均値ｂ０ＡＶを「１．０」に設定する。さらに、他のモデルパラメータｒ１〜ｒ３，及びｓ０の最新値及び過去値を全て「０」に設定するとともに、対応する移動平均値ｒ１ＡＶ，ｒ２ＡＶ，ｒ３ＡＶ及びｓ０ＡＶを「０」に設定する。モデルパラメータの初期化終了後は、ステップＳ３５に進む。
【００５１】
ステップＳ３１でＦＳＴＲＩＮＩ＝１であるときは、モデルパラメータの前回算出時から４ＴＤＣ期間（ＴＤＣパルスの４周期分の期間、すなわち１燃焼サイクル）が経過したか否かを判別する（ステップＳ３３）。前記式（４）で定義される制御対象モデルや、式（５）〜（１６）により算出される制御入力が、ある特定の気筒の燃焼サイクルに対応する制御時刻（サンプル時刻）ｋを用いて定義されているため、本実施形態では、モデルパラメータベクトルθ、すなわちモデルパラメータｂ０，ｓ０，ｒ１〜ｒ３の算出は、４ＴＤＣ期間に１回、ある特定の気筒の燃焼サイクルに同期して行う。したがって、ステップＳ３３の答が肯定（ＹＥＳ）であるときは、ステップＳ３５〜Ｓ４６を実行してモデルパラメータベクトルθの算出を行う一方、ステップＳ３３の答が否定（ＮＯ）であるときは、モデルパラメータベクトルθを前回値保持とする（ステップＳ３４）。すなわちステップＳ３４では、モデルパラメータｂ０（ｎ），ｓ０（ｎ），ｒ１（ｎ）〜ｒ３（ｎ）を、それぞれ前回値ｂ０（ｎ−１），ｓ０（ｎ−１），ｒ１（ｎ−１）〜ｒ３（ｎ−１）に設定する。その後ステップＳ４７に進む。
【００５２】
ステップＳ３５では、安定判別フラグＦＳＴＲＣＨＫが「１」であるか否かを判別し、ＦＳＴＲＣＨＫ＝１であってモデルパラメータが不安定であるときは、ゲイン係数行列Ｐを、安定化用行列ＰＣＨＫに設定する（ステップＳ３６）。すなわち、ゲイン係数行列Ｐの対角要素ＧＭＡ１，ＧＭＡ２，ＧＭＡ３，ＧＭＡ４，及びＧＭＡ５を、すべて安定化用所定値ＧＡＭＭＡＣＨＫ（例えば０．０５）に設定する。その後ステップＳ４６に進む。
【００５３】
ステップＳ３５でＦＳＴＲＣＨＫ＝０であってモデルパラメータが安定であるときは、アイドルフラグＦＩＤＬＥＫＡＦが「１」であるか否かを判別する（ステップＳ３７）。アイドルフラグＦＩＤＬＥＫＡＦは、エンジン回転数ＮＥが所定低回転数ＮＥＩＤＬより低くかつスロットル弁開度ＴＨが所定低開度ＴＨＩＤＬより小さいとき「１」に設定される。ＦＩＤＬＥＫＡＦ＝１であってエンジン１がアイドル状態にあるときは、アイドルフィードバック制御フラグＦＩＧＩＤＬが「１」であるか否かを判別する（ステップＳ４１）。アイドルフィードバック制御フラグＦＩＧＩＤＬは、上述したアイドル回転数制御が実行されるとき「１」に設定されるフラグである。アイドルフィードバック制御フラグＦＩＧＩＤＬが「０」であるときは、急速暖機フィードバック制御フラグＦＦＩＲＥＮＥＦＢが「１」であるか否かを判別する（ステップＳ４２）。急速暖機フィードバック制御フラグＦＦＩＲＥＮＥＦＢは、急速暖機制御実行中において、点火時期の急速暖機遅角補正項ＩＧＦＰＩによるエンジン回転数ＮＥのフィードバック制御が実行されているとき「１」に設定される。
【００５４】
ステップＳ４１またはＳ４２の答が肯定（ＹＥＳ）であるとき、すなわちエンジン回転数ＮＥを目標回転数ＮＯＢＪまたはＮＥＦＩＲに維持する制御が実行されているときは、ダウンカウントタイマＴＭＧＭＬＳを、所定時間ＴＭＧＭＡＬＳＶ（例えば１．５秒）にセットしてスタートさせ（ステップＳ４４）、ゲイン係数行列Ｐを、回転数維持制御用行列ＰＩＤに設定する（ステップＳ４５）。すなわち、ゲイン係数行列Ｐの対角要素ＧＭＡ１，ＧＭＡ２，ＧＭＡ３，ＧＭＡ４，及びＧＭＡ５を、それぞれ回転数維持制御用所定値ＧＡＭＭＡ１ＩＤ（例えば０．０９），ＧＡＭＭＡ２ＩＤ（例えば０．０９），ＧＡＭＭＡ３ＩＤ（例えば０．０９），ＧＡＭＭＡ４ＩＤ（例えば０．０９），及びＧＡＭＭＡ５ＩＤ（例えば０．０９）に設定する。その後ステップＳ４６に進む。
【００５５】
ステップＳ４１及び４２の答がともに否定（ＮＯ）であって、エンジン回転数ＮＥを目標回転数に維持する制御が実行されていないときは、ゲイン係数行列Ｐを、低負荷運転用行列ＰＬＳに設定する。すなわち、ゲイン係数行列Ｐの対角要素ＧＭＡ１，ＧＭＡ２，ＧＭＡ３，ＧＭＡ４，及びＧＭＡ５を、それぞれ低負荷運転用所定値ＧＡＭＭＡ１ＬＳ（例えば０．０７），ＧＡＭＭＡ２ＬＳ（例えば０．００），ＧＡＭＭＡ３ＬＳ（例えば０．００），ＧＡＭＭＡ４ＬＳ（例えば０．００），及びＧＡＭＭＡ５ＬＳ（例えば０．００）に設定する。その後ステップＳ４６に進む。
【００５６】
一方、ＦＩＤＬＥＫＡＦ＝０であってエンジン１がアイドル状態以外の運転状態にあるときは、負荷パラメータＮＴＩが所定閾値ＧＭＡＮＴＩＬより小さいか否かを判別する（ステップＳ３８）。負荷パラメータＮＴＩは、単位時間当たりの燃料噴射量に比例するパラメータであり、具体的は、燃料噴射時間ＴＯＵＴにエンジン回転数ＮＥを乗算することにより算出される。
【００５７】
負荷パラメータＮＴＩが所定閾値ＧＭＡＮＴＩＬ以上であるときは、ゲイン係数行列Ｐを、高負荷運転用行列ＰＨＬに設定する（ステップＳ４０）。すなわち、ゲイン係数行列Ｐの対角要素ＧＭＡ１，ＧＭＡ２，ＧＭＡ３，ＧＭＡ４，及びＧＭＡ５を、それぞれ高負荷運転用所定値ＧＡＭＭＡ１ＨＬ（例えば０．１４），ＧＡＭＭＡ２ＨＬ（例えば０．１４），ＧＡＭＭＡ３ＨＬ（例えば０．１４），ＧＡＭＭＡ４ＨＬ（例えば０．１４），及びＧＡＭＭＡ５ＨＬ（例えば０．１４）に設定する。その後ステップＳ４６に進む。
【００５８】
負荷パラメータＮＴＩが所定閾値ＧＭＡＮＴＩＬより小さいときは、ステップＳ３８からステップＳ３９に進み、ステップＳ４４でスタートされるダウンカウントタイマＴＭＧＭＬＳの値が「０」であるか否かを判別する。ＴＭＧＭＬＳ＞０である間は、前記ステップＳ４０に進み、ＴＭＧＭＬＳ＝０となると、前記ステップＳ４３に進む。
【００５９】
タイマＴＭＧＭＬＳの値が「０」より大きいときは、当該車両の発進直後であり、車両発進後所定時間ＴＭＧＭＡＬＳＶが経過するまでは、高負荷運転用行列ＰＨＬが使用される。このように、ＮＴＩ＜ＧＭＡＮＴＩＬが成立する低負荷運転状態においては、ゲイン係数行列Ｐは、原則として低負荷運転用行列ＰＬＳに設定されるが、車両発進時から所定時間ＴＭＧＭＡＬＳＶ内は、高負荷運転用行列ＰＨＬに設定される。
【００６０】
上述したゲイン係数行列Ｐの対角要素ＧＭＡ１〜ＧＭＡ５として使用される各所定値は、例えば以下のように設定される。
１）低負荷運転用所定値ＧＡＭＭＡ１ＬＳは、回転数維持制御用所定値ＧＡＭＭＡ１ＩＤ以下に設定され、かつ高負荷運転用所定値ＧＡＭＭＡ１ＨＬは、回転数維持制御用所定値ＧＡＭＭＡ１ＩＤより大きな値に設定される（ＧＡＭＭＡ１ＬＳ≦ＧＡＭＭＡ１ＩＤ＜ＧＡＭＭＡ１ＨＬ）。
【００６１】
２）回転数維持制御用所定値ＧＡＭＭＡ１ＩＤ，ＧＡＭＭＡ２ＩＤ，ＧＡＭＭＡ３ＩＤ，ＧＡＭＭＡ４ＩＤ，及びＧＡＭＭＡ５ＩＤは、いずれも低負荷運転用所定値ＧＡＭＭＡ２ＬＳ，ＧＡＭＭＡ３ＬＳ，ＧＡＭＭＡ４ＬＳ，及びＧＡＭＭＡ５ＬＳより大きな値に設定され、高負荷運転用所定値ＧＡＭＭＡ１ＨＬ，ＧＡＭＭＡ２ＨＬ，ＧＡＭＭＡ３ＨＬ，ＧＡＭＭＡ４ＨＬ，及びＧＡＭＭＡ５ＨＬは、いずれも回転数維持制御用所定値ＧＡＭＭＡ１ＩＤ，ＧＡＭＭＡ２ＩＤ，ＧＡＭＭＡ３ＩＤ，ＧＡＭＭＡ４ＩＤ，及びＧＡＭＭＡ５ＩＤより大きな値に設定される（ＧＡＭＭＡ２ＬＳ〜ＧＡＭＭＡ５ＬＳ＜ＧＡＭＭＡ１ＩＤ〜ＧＡＭＭＡ５ＩＤ＜ＧＡＭＭＡ１ＨＬ〜ＧＡＭＭＡ５ＨＬ）。
なお、低負荷運転用所定値ＧＡＭＭＬ２ＬＳ〜ＧＡＭＭＬ５ＬＳは、いずれも例えば「０」に設定される。
【００６２】
ステップＳ４６では、下記式（６ｂ），（７ａ），（９ａ），（１１ａ），（１２ａ），及び（１３ａ）によるモデルパラメータベクトル、すなわちモデルパラメータｂ０，ｓ０，ｒ１〜ｒ３の算出を行う。これらの式は、前記式（６），（８），（９），（１１），（１２），及び（１３）の制御時刻ｋを制御時刻ｎに置き換えたものである。
【数３】
2004132205.tif 000005
【００６３】
続くステップＳ４７では、下記式（２１）〜（２５）により、移動平均値ｂ０ＡＶ，ｓ０ＡＶ，ｒ１ＡＶ，ｒ２ＡＶ，及びｒ３ＡＶを算出する。
【数４】
2004132205.tif 000006
【００６４】
移動平均化演算により得られるモデルパラメータｂ０ＡＶ，ｓ０ＡＶ，ｒ１ＡＶ，ｒ２ＡＶ，及びｒ３ＡＶを用いて適応補正係数ＫＳＴＲを算出することにより、モデルパラメータベクトルを４ＴＤＣ期間に１回の頻度で更新すること、及びＬＡＦセンサ１４のローパス特性に起因する適応制御の不安定化を防止することができる。
【００６５】
以上のように図４の処理によれば、エンジン１のアイドル状態においてエンジン回転数ＮＥを目標回転数ＮＯＢＪまたはＮＥＦＩＲに維持する制御が行われているときは、低負荷運転用所定値ＧＡＭＭＡ１ＬＳ〜ＧＡＭＭＡ５ＬＳ以上の回転数維持制御用所定値ＧＡＭＭＡ１ＩＤ〜ＧＡＭＭＡ５ＩＤが適用される。すなわち、回転数維持制御（アイドル回転数制御または急速暖機制御）が実行されているときは、モデルパラメータの更新速度は、低負荷運転状態で通常適用される更新速度より大きな値に設定される。回転数制維持制御が実行されているときは、エンジン回転数ＮＥの変動が抑制されるので、制御系の共振は起きない。したがって、モデルパラメータの更新速度を比較的大きく設定することにより、適応制御の応答速度を高めることができる。一方回転数維持制御が実行されていないときは、モデルパラメータの更新速度を小さくすることにより、制御系の共振を確実に防止することができる。
【００６６】
また低負荷運転用所定値ＧＡＭＭＡ１ＬＳ〜ＧＡＭＭＡ５ＬＳは、高負荷運転用所定値ＧＡＭＭＡ１ＨＬ〜ＧＡＭＭＡ５ＨＬより小さな値に設定される。すなわちモデルパラメータの更新速度は、低負荷運転状態においては、より小さな値に設定される。エンジン負荷が小さいときは、排気量が減少するため、ＬＡＦセンサ１４におけるガス交換速度が低下し、空燃比の検出精度が低下する。そのため制御系の共振が起きやすいので、低負荷運転状態において、モデルパラメータの更新速度を低下させることにより、制御系の共振を確実に防止することができる。
【００６７】
ただし、負荷パラメータＮＴＩが所定閾値ＧＭＡＮＴＩＬより小さい低負荷運転状態であっても、車両発進時から所定時間ＴＭＧＭＡＬＳＶ内は、高負荷運転用所定値ＧＡＭＭＡ１ＨＬ〜ＧＡＭＭＡ５ＨＬが適用される、すなわちモデルパラメータの更新速度が高められる。車両発進時は、エンジンが一時的に低負荷運転状態となるが、車両発進時から所定時間ＴＭＧＭＡＬＳＶ内は、直ちに、排気量が十分に増加するため、ＬＡＦセンサ１４の検出精度が低下しない。したがって、モデルパラメータの更新速度を高めて適応制御の応答速度を向上させることができる。
【００６８】
図５は、図３のステップＳ１２で実行される安定性判別処理のフローチャートである。
ステップＳ６２では、モデルパラメータの移動平均値ｂ０ＡＶ，ｓ０ＡＶ，ｒ１ＡＶ，ｒ２ＡＶ，ｒ３ＡＶを、下記式（２６），（２７）に適用し、第１及び第２の安定判別パラメータＣＨＫＰＡＲ１、ＣＨＫＰＡＲ２を算出する。
ＣＨＫＰＡＲ１＝（ｒ１ＡＶ−ｒ２ＡＶ＋ｒ３ＡＶ＋ｓ０ＡＶ）／ｂ０ＡＶ（２６）
ＣＨＫＰＡＲ２＝｜ｒ１ＡＶ｜＋｜ｒ２ＡＶ｜＋｜ｒ３ＡＶ｜　（２７）
【００６９】
ステップＳ６３では、第１の安定判別パラメータＣＨＫＰＡＲ１が第１の判定閾値ＯＫＳＴＲ１（例えば０．６）より小さいか否かを判別し、ＣＨＫＰＡＲ１＜ＯＫＳＴＲ１であるときは、さらに第２の安定判別パラメータＣＨＫＰＡＲ２が第２の判定閾値ＯＫＳＴＲ２（例えば０．４）より小さいか否かを判別する（ステップＳ６４）。ステップＳ６３及びＳ６４の答がともに肯定（ＹＥＳ）であるときは、モデルパラメータは安定であると判定し、ダウンカウンタＮＳＴＲＣＨＫに所定値ＮＳＴＲＳＨＫ０（例えば４）をセットする（ステップＳ６５）とともに、安定判別フラグＦＳＴＲＣＨＫを「０」に設定する（ステップＳ６６）。安定判別フラグＦＳＴＲＣＨＫは、「０」に設定されるとモデルパラメータが安定であることを示す。
【００７０】
ステップＳ６３またはＳ６４の答が否定（ＮＯ）であるときは、ダウンカウンタＮＳＴＲＣＨＫの値が「０」以下か否かを判別する（ステップＳ６７）。最初は、ＮＳＴＲＣＨＫ＞０であるので、ダウンカウンタＮＳＴＲＣＨＫの値を「１」だけデクリメントし（ステップＳ６８）、本処理を終了する。ダウンカウンタＮＳＴＲＣＨＫの値が「０」となると、ステップＳ６７からステップＳ６９に進み、安定判別フラグＦＳＴＲＣＨＫを「１」に設定する。
【００７１】
図６は、図３のステップＳ２２で実行されるリミット処理のフローチャートである。
ステップＳ７２では、適応補正係数ＫＳＴＲが、目標当量比ＫＣＭＤに上限係数Ｏ２ＬＭＴＨ（例えば１．２）を乗算することにより得られる上限値Ｏ２ＬＭＴＨ×ＫＣＭＤより大きいか否かを判別する。ＫＳＴＲ＞Ｏ２ＬＭＴＨ×ＫＣＭＤであるときは、適応補正係数ＫＳＴＲをその上限値Ｏ２ＬＭＴＨ×ＫＣＭＤに設定する（ステップＳ７６）。そして、上限値または下限値に設定したことを示すために、リミットフラグＦＫＳＴＲＬＭＴを「１」に設定する（ステップＳ７７）。
【００７２】
ステップ７２の答が否定（ＮＯ）であるときは、適応補正係数ＫＳＴＲが、目標当量比ＫＣＭＤに下限係数Ｏ２ＬＭＴＬ（例えば０．５）を乗算することにより得られる下限値Ｏ２ＬＭＴＬ×ＫＣＭＤより小さいか否かを判別する（ステップＳ７３）。ＫＳＴＲ＜Ｏ２ＬＭＴＬ×ＫＣＭＤであるときは、適応補正係数ＫＳＴＲをその下限値Ｏ２ＬＭＴＬ×ＫＣＭＤに設定し（ステップＳ７５）、前記ステップＳ７７に進む。
また、ステップＳ７２及びＳ７３の答がともに否定（ＮＯ）であって、適応補正係数ＫＳＴＲが上限値と下限値の間にあるときは、リミットフラグＦＫＳＴＲＬＭＴを「０」に設定する（ステップＳ７４）。
【００７３】
図７（ａ）は、従来の適応制御器を用いた空燃比制御において、制御系の共振が発生する過程を示すタイムチャートである。すなわち、ゲイン係数行列Ｐが一定であったため、回転数維持制御が実行されない低負荷運転状態において、制御系の共振が発生していた。これに対し、本実施形態では上述したようなゲイン係数行列Ｐの対角要素の設定により、図７（ｂ）に示すように、制御系の共振が発生せず、安定した制御を行うことができる。
【００７４】
本実施形態では、ＥＣＵ５が、同定手段、空燃比制御手段、適応制御手段、回転数制御手段を構成する。具体的には、図３のステップＳ１１、すなわち図４の処理が同定手段に相当し、図３のステップＳ２１が空燃比制御手段に相当し、図３のステップＳ１１及びＳ２１が適応制御手段に相当する。また、ＥＣＵ５のＣＰＵにより実行されるアイドル回転数制御及び急速暖機制御が、回転数制御手段に相当する。
【００７５】
なお本発明は上述した実施形態に限るものではなく、種々の変形が可能である。例えば、上述した実施形態では、エンジン負荷を示す負荷パラメータＮＴＩを用いたが、吸入空気量センサを備えている場合には、吸入空気量センサにより検出される吸入空気量（流量）を負荷パラメータとして用いてもよい。
【００７６】
また本発明は、クランク軸を鉛直方向とした船外機などのような船舶推進機用エンジンなどの制御にも適用が可能である。
【００７７】
【発明の効果】
以上詳述したように請求項１に記載の発明によれば、機関回転数を所定回転数に維持する制御を行う回転数制御手段が作動しているか否かに応じて、モデルパラメータの更新速度が設定される。回転数制御手段が作動しているときは、機関回転数の変動が抑制されるので、制御系の共振は起きない。したがって、モデルパラメータの更新速度を比較的大きく設定することにより、適応制御の応答速度を高めることができる。一方回転数制御手段が作動していないときは、作動してるときに比べて、モデルパラメータの更新速度を小さくすることにより、制御系の共振を確実に防止することができる。
【００７８】
請求項２に記載の発明によれば、機関の負荷を示す負荷パラメータが所定閾値より小さい低負荷運転状態においては、負荷パラメータが前記所定閾値以上であるときより、モデルパラメータの更新速度がより小さな値に設定される。機関負荷が小さいときは、排気量が減少するため、空燃比センサにおけるガス交換速度が低下し、空燃比の検出精度が低下する。具体的には、検出された空燃比の変化幅が、実際の空燃比変化幅より大きくなる。そのため、制御系の共振が起きやすいので、低負荷運転状態において、モデルパラメータの更新速度を低下させることにより、制御系の共振を確実に防止することができる。
【００７９】
請求項３に記載の発明によれば、低負荷運転状態においては、前記機関により駆動される車両の発進時から所定時間内は、該所定時間経過後より、前記モデルパラメータの更新速度を高められる。車両発進時は、機関が一時的に低負荷運転状態となるため、モデルパラメータの更新速度が低められる場合がある。しかし、車両発進時は、低負荷運転状態の後、直ちに排気量が増大する高負荷運転状態となるため、空燃比センサの検出精度の低下時間が短く、またその低下度合も小さい。したがって、モデルパラメータの更新速度を高めて適応制御の応答速度を向上させることにより、空燃比の変動が生じ易い車両発進時の空燃比制御の制御性を高め、触媒浄化率を向上させることができる。
【００８０】
請求項４に記載の発明によれば、前記機関により駆動される車両の発進時から所定時間内は、該所定時間経過後より、モデルパラメータに更新速度がより大きな値に設定される。車両の発進時から所定時間内は、一旦、排気量が少ない状態となるものの、直ちに排気量が十分増加するため、空燃比センサの検出精度が低下しない。詳しくは、制御系の共振周期は、約３秒程度であり、発進時に排気量が少ない条件が成立する時間は、１．５秒以内であるので、モデルパラメータの更新速度を高める時間を１．５秒以内とすれば、共振は発生しない。したがって、モデルパラメータの更新速度を高めて適応制御の応答速度を向上させることができる。車両の発進時は、空燃比の制御性が低下しやすいため、適応制御の応答速度を高めることにより、良好な排気特性を維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態にかかる内燃機関及びその空燃比制御装置の構成を示す図である。
【図２】適応制御器の構成を示す図である。
【図３】空燃比補正係数（ＫＡＦ）を算出する処理のフローチャートである。
【図４】モデルパラメータ演算処理のフローチャートである。
【図５】モデルパラメータの安定性判別処理のフローチャートである。
【図６】適応補正係数（ＫＳＴＲ）のリミット処理のフローチャートである。
【図７】本発明の効果を説明するためのフローチャートである。
【符号の説明】
１　内燃機関
２　吸気管
５　電子制御ユニット（同定手段、空燃比制御手段、適応制御手段、回転数制御手段）
６　燃料噴射弁
１４　空燃比センサ
３１　適応制御器（適応制御手段）
４１　逆伝達コントローラ（空燃比制御手段）
４２　パラメータ調整機構（同定手段）
【図１】
2004132205.tif 000007
【図２】
2004132205.tif 000008
【図３】
2004132205.tif 000009
【図４】
2004132205.tif 000010
【図５】
2004132205.tif 000011
【図６】
2004132205.tif 000012
【図７】
2004132205.tif 000013