(57)【要約】【課題】経年変化による空燃比制御の悪化を防止する。【解決手段】エンジン運転状態（例えば吸入空気量）に応じて空燃比制御モデルの応答時定数τを算出し、この空燃比制御モデルの応答時定数τに応じて空燃比Ｆ／Ｂ制御の制御ゲインωを算出する（ステップ１０１，１０２）。この後、モデル誤差ΔＥＲＲ（空燃比制御システムの経年変化度合を表すパラメータ）として空燃比センサの応答性の劣化指標値を算出し、このモデル誤差ΔＥＲＲに応じた補正係数ｆ（ΔＥＲＲ）で制御ゲインωを補正して最終的な制御ゲインωを求める（ステップ１０３，１０４）。この後、空燃比制御モデルの応答時定数τ、制御ゲインω、検出空燃比と目標空燃比との偏差等を用いて、空燃比制御モデルから導かれる空燃比Ｆ／Ｂ補正量ＦＡＦの算出式により、検出空燃比を目標空燃比に一致させるように空燃比Ｆ／Ｂ補正量ＦＡＦを算出する（ステップ１０５）。【選択図】  図２
2004190591.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関を制御する所定の制御システムの経年変化度合を求める経年変化検出手段と、
前記経年変化度合に基づいて前記制御システムの制御ゲインを変更する制御ゲイン変更手段と
を備えていることを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項２】
前記制御システムは、燃料噴射弁から空燃比検出手段までの制御対象を模擬した空燃比制御モデルを用いて前記空燃比検出手段で検出した排出ガスの空燃比を目標空燃比に制御するように前記燃料噴射弁の燃料噴射量を制御する空燃比制御システムであり、
前記経年変化検出手段は、前記空燃比制御システムの経年変化度合を表すパラメータとして該空燃比制御システムの経年変化によって生じる前記空燃比制御モデルの誤差を求め、
前記制御ゲイン変更手段は、前記空燃比制御モデルの誤差に基づいて前記空燃比制御システムの制御ゲインを変更することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項３】
前記経年変化検出手段は、少なくとも前記空燃比検出手段の応答性に基づいて前記空燃比制御モデルの誤差を求めることを特徴とする請求項２に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項４】
前記制御システムは、空燃比検出手段で検出した排出ガスの空燃比を目標空燃比に制御するように燃料噴射弁の燃料噴射量を制御する空燃比制御システムであり、
前記経年変化手段は、前記空燃比制御システムの経年変化度合を表すパラメータとして前記空燃比検出手段の応答性を求め、
前記制御ゲイン変更手段は、前記空燃比検出手段の応答性に基づいて前記空燃比制御システムの制御ゲインを変更することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項５】
前記制御システムは、回転速度検出手段で検出した機関回転速度を目標アイドル回転速度に制御するように吸入空気量調整弁の開度を制御するアイドル回転速度制御システムであり、
前記経年変化検出手段は、前記アイドル回転速度制御システムの経年変化度合を表すパラメータとして電気負荷印加時の機関回転速度の挙動を求め、
前記制御ゲイン変更手段は、前記電気負荷印加時の機関回転速度の挙動に基づいて前記アイドル回転速度制御システムの制御ゲインを変更することを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の内燃機関の制御装置。
【請求項６】
前記制御ゲイン変更手段は、前記経年変化度合が大きくなるほど前記制御ゲインを小さくするか又は前記経年変化度合が所定値よりも大きいときに前記制御ゲインを小さくすることを特徴とする請求項２乃至５のいずれかに記載の内燃機関の制御装置。
【請求項７】
前記制御システムは、非アイドル運転からアイドル運転に切り換わる際に、吸入空気量調整弁の開度をアイドル運転時よりも大きい開度に制御するダッシュポット制御システムであり、
前記経年変化検出手段は、前記ダッシュポット制御システムの経年変化度合を表すパラメータとして電気負荷印加時の機関回転速度の挙動を求め、
前記制御ゲイン変更手段は、前記電気負荷印加時の機関回転速度の挙動に基づいて前記ダッシュポット制御システムの制御ゲインを変更することを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の内燃機関の制御装置。
【請求項８】
前記制御ゲイン変更手段は、前記ダッシュポット制御システムの経年変化度合が大きくなるほど前記制御ゲインを大きくするか又前記経年変化度合が所定値よりも大きいときに前記制御ゲインを大きくすることを特徴とする請求項７に記載の内燃機関の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関の所定の制御システムの経年変化度合を考慮して内燃機関を制御する内燃機関の制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、車両に搭載される内燃機関においては、排気管に排出ガスを浄化する三元触媒等の触媒と排出ガスの空燃比を検出する空燃比センサとを設置し、空燃比センサで検出した排出ガスの空燃比を目標空燃比（触媒の浄化ウインド）に制御するように燃料噴射弁の燃料噴射量を制御することで、触媒の排出ガス浄化効率を高めるようにしている。このような空燃比制御では、燃料噴射弁から空燃比センサまでの制御対象を模擬した空燃比制御モデルを用いて燃料噴射量（空燃比）を制御するようにしたものがある。
【０００３】
一般に、空燃比制御モデルの応答時定数は、エンジン運転状態（特に吸入空気量）の変化に応じて変化する。この主要因は、空燃比制御モデルの応答時定数に大きな影響を与える空燃比センサの応答性がエンジン運転状態（特に吸入空気量）の変化に応じて変化するためである。しかし、従来の空燃比制御モデルは、エンジン運転状態の変化による応答時定数の変化を考慮していなかったため、全運転領域で空燃比制御の安定性を確保するために制御ゲインを小さくする必要があり、その結果、エンジン運転状態（特に吸入空気量）の変化に対する空燃比制御の追従性が悪くなるという欠点があった。
【０００４】
そこで、特許文献１（特開２００１−９０５８４号公報）に記載されているように、エンジン運転状態に応じて空燃比制御モデルの応答時定数を変化させ、この応答時定数に応じて制御ゲインを変化させることで、エンジン運転状態に応じて空燃比制御モデルの特性を変化させて、全運転領域で空燃比制御の安定性を確保しながら、エンジン運転状態の変化に対する空燃比制御の応答性を向上させるようにしたものがある。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００１−９０５８４号公報（第２頁等）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、空燃比制御システムの経年変化（例えば空燃比センサの応答性の経年劣化等）によって、空燃比制御システムの特性が変化するため、それに応じて空燃比制御の安定性や応答性を確保できる適正な制御ゲインも変化する。しかし、上記特許文献１の空燃比制御では、空燃比制御システムの経年変化を考慮しておらず、経年変化によって空燃比制御システムの特性が変化しても、エンジン運転状態が同じであれば、同一の制御ゲインを設定するため、適正な制御ゲインで制御することができず、空燃比制御の安定性や応答性が損なわれてしまうことがある。
【０００７】
本発明はこのような事情を考慮してなされたものであり、従ってその目的は、内燃機関を制御する所定の制御システムの経年変化に応じて適正な制御ゲインを設定することができ、経年変化による制御性（安定性、応答性等）の悪化を防止することができる内燃機関の制御装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の請求項１の内燃機関の制御装置は、内燃機関を制御する所定の制御システムの経年変化度合を経年変化検出手段により求め、その経年変化度合に基づいて制御システムの制御ゲインを制御ゲイン変更手段により変更するようにしたものである。このようにすれば、経年変化によって制御システムの特性が変化しても、それに追従して適正な制御ゲインに変更することができ、経年変化による制御性（安定性、応答性等）の悪化を防止することができる。
【０００９】
ところで、空燃比制御システムでは、燃料噴射弁から空燃比検出手段までの制御対象を模擬した空燃比制御モデルを用いて、空燃比検出手段で検出した排出ガスの空燃比を目標空燃比に制御するように燃料噴射弁の燃料噴射量を制御するようにしたものがあるが、一般に、空燃比制御モデルは、新品状態の空燃比制御システムの特性が維持されることを前提にして構築されるため、経年変化によって空燃比制御システムの特性が変化すると、その分、空燃比制御モデルに誤差（ずれ）が生じる。従って、空燃比制御モデルの誤差は、空燃比制御システムの経年変化度合を表すパラメータとなる。
【００１０】
そこで、請求項２のように、本発明を空燃比制御モデルを用いた空燃比制御システムに適用する場合には、空燃比制御システムの経年変化度合を表すパラメータとして空燃比制御システムの経年変化によって生じる空燃比制御モデルの誤差を求め、この空燃比制御モデルの誤差に基づいて空燃比制御システムの制御ゲインを変更するようにしても良い。このようにすれば、空燃比制御システムの経年変化度合を表す空燃比制御モデルの誤差を用いて空燃比制御システムの制御ゲインを変更することができるので、空燃比制御システムの経年変化度合に応じて適正な制御ゲインを設定することができ、経年変化による空燃比制御の安定性や応答性の悪化を防止することができる。
【００１１】
この場合、請求項３のように、少なくとも空燃比検出手段の応答性に基づいて空燃比制御モデルの誤差を求めるようにしても良い。空燃比センサの応答性（例えば劣化度合）は、空燃比制御システムの特性に最も大きな影響を与えるので、少なくとも空燃比センサの応答性を用いれば、空燃比制御システムの経年変化度合を精度良く反映した空燃比制御モデルの誤差を求めることができる。
【００１２】
尚、本発明は、空燃比制御モデルを用いた空燃比制御システムに限定されず、請求項４のように、空燃比検出手段で検出した排出ガスの空燃比を目標空燃比に制御するように燃料噴射弁の燃料噴射量を制御する空燃比制御システムに広く適用しても良く、この場合、空燃比制御システムの経年変化度合を表すパラメータとして空燃比検出手段の応答性を求め、この空燃比検出手段の応答性に基づいて空燃比制御システムの制御ゲインを変更するようにすると良い。このようにすれば、空燃比制御システムの経年変化度合を表す空燃比検出手段の応答性（例えば劣化度合）を用いて空燃比制御システムの制御ゲインを変更することができるので、空燃比制御システムの経年変化度合に応じて適正な制御ゲインを設定することができ、経年変化による空燃比制御の安定性や応答性の悪化を防止することができる。
【００１３】
一般に、内燃機関のアイドル運転時には、アイドル回転速度制御を実行して、回転速度検出手段で検出した機関回転速度を目標アイドル回転速度に制御するように吸入空気量調整弁（アイドルスピードコントロールバルブ又はスロットルバルブ）の開度を制御することで、機関回転速度を目標アイドル回転速度に収束させるようにしている。また、非アイドル運転（アイドル以外の運転）からアイドル運転に切り換わる際に、ダッシュポット制御を実行して、吸入空気量調整弁の開度をアイドル運転時よりも大きい開度に制御することで、機関回転速度のアンダーシュートを抑制するようにしたものもある。
【００１４】
これらのアイドル回転速度制御システムやダッシュポット制御システムは、経年変化（例えば、吸入空気量調整弁周辺に付着した塵等のデポジットによる吸入空気量の変化、エンジンフリクションの変化等）によって特性が変化するが、アイドル回転速度制御システムやダッシュポット制御システムの経年変化度合に応じて電気負荷印加時（例えばヘッドランプ点灯時）の機関回転速度の挙動（変化速度、変化量等）も変化する。従って、電気負荷印加時の機関回転速度の挙動は、アイドル回転速度制御システムやダッシュポット制御システムの経年変化度合を表すパラメータとなる。
【００１５】
そこで、請求項５，７のように、アイドル回転速度制御システムやダッシュポット制御システムの経年変化度合を表すパラメータとして電気負荷印加時の機関回転速度の挙動を求め、この電気負荷印加時の機関回転速度の挙動に基づいてアイドル回転速度制御システムやダッシュポット制御システムの制御ゲインを変更するようにしても良い。このようにすれば、アイドル回転速度制御システムやダッシュポット制御システムの経年変化度合を表す電気負荷印加時の機関回転速度の挙動を用いてアイドル回転速度制御システムやダッシュポット制御システムの制御ゲインを変更することができるので、アイドル回転速度制御システムやダッシュポット制御システムの経年変化度合に応じて適正な制御ゲインを設定することができ、経年変化によるアイドル回転速度制御性の悪化を防止することができる。
【００１６】
また、請求項６のように、空燃比制御システムやアイドル回転速度制御システムでは、経年変化度合が大きくなるほど制御ゲインを小さくするか又は経年変化度合が所定値よりも大きいときに制御ゲインを小さくするようにすると良い。このようにすれば、空燃比制御システムやアイドル回転速度制御システムの経年変化度合が大きいときに、制御ゲインを小さくして空燃比制御やアイドル回転速度制御の安定性を確保することができる。
【００１７】
更に、請求項８のように、ダッシュポット制御システムでは、経年変化度合が大きくなるほど制御ゲインを大きくするか又は経年変化度合が所定値よりも大きいときに制御ゲインを大きくするようにすると良い。このようにすれば、ダッシュポット制御システムの経年変化度合が大きいときに、制御ゲインを大きくしてダッシュポット制御の操作量を大きくすることで、ダッシュポット制御に続くアイドル回転速度制御の操作量を当初から小さくすることができ、アイドル回転速度制御の安定性（収束性）を向上させることができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
《実施形態（１）》
以下、本発明の実施形態（１）を図１乃至図４に基づいて説明する。まず、図１に基づいてエンジン制御システム全体の概略構成を説明する。内燃機関であるエンジン１１の吸気管１２の最上流部には、エアクリーナ１３が設けられ、このエアクリーナ１３の下流側に、吸入空気量を検出するエアフローメータ１４が設けられている。このエアフローメータ１４の下流側には、ＤＣモータ等によって開度調節されるスロットルバルブ１５とスロットル開度を検出するスロットル開度センサ１６とが設けられている。スロットルバルブ１５は、通常運転時（非アイドル運転時）及びアイドル運転時の吸入空気量を調整する吸入空気量調整弁としての役割を果たす。
【００１９】
また、スロットルバルブ１５の下流側には、サージタンク１７が設けられ、このサージタンク１７に、吸気管圧力を検出する吸気管圧力センサ１８が設けられている。また、サージタンク１７には、エンジン１１の各気筒に空気を導入する吸気マニホールド１９が設けられ、各気筒の吸気マニホールド１９の吸気ポート近傍に、それぞれ燃料を噴射する燃料噴射弁２０が取り付けられている。また、エンジン１１のシリンダヘッドには、各気筒毎に点火プラグ２１が取り付けられ、各点火プラグ２１の火花放電によって筒内の混合気に着火される。
【００２０】
一方、エンジン１１の排気管２２には、排出ガス中のＣＯ，ＨＣ，ＮＯｘ等を浄化する三元触媒等の触媒２３が設けられ、この触媒２３の上流側に、排出ガスの空燃比を検出する空燃比センサ２４（空燃比検出手段）が設けられている。また、エンジン１１のシリンダブロックには、冷却水温を検出する水温センサ２５や、エンジン１１のクランク軸が一定クランク角（例えば３０℃Ａ）回転する毎にパルス信号を出力するクランク角センサ２６（回転速度検出手段）が取り付けられている。このクランク角センサ２６の出力信号に基づいてクランク角やエンジン回転速度が検出される。
【００２１】
前述した各種センサの出力は、エンジン制御回路（以下「ＥＣＵ」と表記する）２７に入力される。このＥＣＵ２７は、マイクロコンピュータを主体として構成され、内蔵されたＲＯＭ（記憶媒体）に記憶された各種のエンジン制御プログラムを実行することで、エンジン運転状態に応じて燃料噴射弁２０の燃料噴射量や点火プラグ２１の点火時期を制御する。
【００２２】
その際、ＥＣＵ２７は、図２乃至図４示す空燃比Ｆ／Ｂ制御用（「Ｆ／Ｂ」は「フィードバック」の略記）の各プログラムを実行することで、燃料噴射弁２０から空燃比センサ２４までの制御対象を模擬した空燃比制御モデルを用いて、空燃比センサ２４で検出した排出ガスの検出空燃比λs を目標空燃比λtgに一致させるように所定の制御ゲインωを用いて空燃比Ｆ／Ｂ補正量ＦＡＦを算出する。そして、図示しない燃料噴射量算出プログラムを実行することで、空燃比Ｆ／Ｂ補正量ＦＡＦを用いて燃料噴射量を算出して、燃料噴射弁２０の燃料噴射量を制御する。
【００２３】
一般に、空燃比制御モデルは、新品状態の空燃比制御システムの特性が維持されることを前提にして構築されるため、経年変化によって空燃比制御システムの特性が変化すると、その分、空燃比制御モデルに誤差（ずれ）が生じる。従って、空燃比制御モデルの誤差は、空燃比制御システムの経年変化度合を表すパラメータとなる。
【００２４】
そこで、ＥＣＵ２７は、図２乃至図４示す空燃比Ｆ／Ｂ制御用の各プログラムを実行して空燃比Ｆ／Ｂ補正量ＦＡＦを算出する際に、空燃比制御システムの経年変化によって生じる空燃比制御モデルの誤差ΔＥＲＲを算出し、このモデル誤差ΔＥＲＲに基づいて空燃比Ｆ／Ｂ制御の制御ゲインωを変更することで、空燃比制御システムの経年変化度合に応じた適正な制御ゲインωを設定する。
【００２５】
本実施形態（１）では、空燃比センサ２４の応答性の劣化指標値を算出し、これをモデル誤差ΔＥＲＲとする。空燃比センサ２４の応答性（例えば劣化度合）は、空燃比制御システムの特性に最も大きな影響を与えるので、空燃比センサ２４の応答性の劣化指標値は、空燃比制御システムの経年変化度合を精度良く反映した値となる。従って、空燃比センサ２４の応答性の劣化指標値をモデル誤差ΔＥＲＲとすれば、モデル誤差ΔＥＲＲは、空燃比制御システムの経年変化度合を精度良く反映したデータとなる。
【００２６】
以下、ＥＣＵ２７が実行する各プログラムの処理内容を説明する。
図２に示す空燃比Ｆ／Ｂ補正量算出プログラムは、例えば、燃料噴射毎に実行される。本プログラムが起動されると、まず、ステップ１０１で、空燃比制御モデルの応答時定数τのマップ又は数式を用いて、現在のエンジン運転状態（例えば吸入空気量）に応じた空燃比制御モデルの応答時定数τを算出する。この空燃比制御モデルの応答時定数τのマップ又は数式は、予め、実験、シミュレーション等によって設定され、ＥＣＵ２７のＲＯＭに記憶されている。
【００２７】
この後、ステップ１０２に進み、制御ゲインωのマップ又は数式を用いて、空燃比制御モデルの応答時定数τに応じた制御ゲインωを算出する。この制御ゲインωのマップ又は数式は、予め、実験、シミュレーション等によって設定され、ＥＣＵ２７のＲＯＭに記憶されている。
【００２８】
この後、ステップ１０３に進み、後述する図３及び図４に示すモデル誤差算出プログラムを実行してモデル誤差ΔＥＲＲ（空燃比制御システムの経年変化度合を表すパラメータ）を算出した後、ステップ１０４に進み、モデル誤差ΔＥＲＲに応じてマップ又は数式により補正係数ｆ（ΔＥＲＲ）を求め、この補正係数ｆ（ΔＥＲＲ）を制御ゲインωに乗算して制御ゲインωを補正することで、最終的な制御ゲインωを求める。
ω＝ω×ｆ（ΔＥＲＲ）
【００２９】
一般に、空燃比Ｆ／Ｂ制御の制御ゲインωを小さくすると空燃比Ｆ／Ｂ制御の安定性が向上するため、補正係数ｆ（ΔＥＲＲ）のマップ又は数式は、モデル誤差ΔＥＲＲが大きくなるほど補正係数ｆ（ΔＥＲＲ）が小さくなるように設定され、それによって、空燃比制御システムの経年変化度合が大きくなるほど制御ゲインωが小さくなるように設定される。このステップ１０４の処理が特許請求の範囲でいう制御ゲイン変更手段としての役割を果たす。
【００３０】
この後、ステップ１０５に進み、空燃比制御モデルの応答時定数τ、制御ゲインω、減衰係数ζ、検出空燃比λs と目標空燃比λtgとの偏差Δλ等を用いて、空燃比制御モデルから導かれる空燃比Ｆ／Ｂ補正量ＦＡＦの算出式により、検出空燃比λs を目標空燃比λtgに一致させるように空燃比Ｆ／Ｂ補正量ＦＡＦを算出する。
尚、空燃比制御モデルを用いた空燃比Ｆ／Ｂ補正量ＦＡＦの算出に関連する技術は、例えば、特開２００１−９０５８４号公報に詳細に記載されている。
【００３１】
一方、図２のステップ１０３で起動される図３及び図４に示すモデル誤差算出プログラムは、特許請求の範囲でいう経年変化検出手段としての役割を果たし、空燃比制御システムの経年変化度合を表すパラメータとしてモデル誤差ΔＥＲＲを算出する。本プログラムが起動されると、まず、ステップ２０１で、Ａ／Ｄ変換後の検出空燃比λを読み込んだ後、ステップ２０２に進み、気筒間ばらつきの影響を取り除くために、検出空燃比λをフィルタリング処理（なまし処理）して最終的な検出空燃比λＳＭ(i) を求める。
λＳＭ(i) ＝λＳＭ(i-1) ＋｛λ−λＳＭ(i-1) ｝／ｋ
【００３２】
ここで、λＳＭ(i) は今回の検出空燃比、λＳＭ(i-1) は前回の検出空燃比、ｋはなまし係数である。
この後、ステップ２０３に進み、検出空燃比の２階差分値Δ２  λＳＭ(i) を次式により算出する。
Δ２  λＳＭ(i) ＝｛λＳＭ(i) −λＳＭ(i-1) ｝−｛λＳＭ(i-1) −λＳＭ(i-2) ｝
【００３３】
そして、次のステップ２０４で、空燃比Ｆ／Ｂ補正量ＦＡＦを読み込んだ後、ステップ２０５に進み、空燃比Ｆ／Ｂ補正量ＦＡＦをフィルタリング処理（なまし処理）して、最終的な空燃比Ｆ／Ｂ補正量ＦＡＦＳＭ(i) を求める。
ＦＡＦＳＭ(i) ＝ＦＡＦＳＭ(i-1) ＋｛ＦＡＦ−ＦＡＦＳＭ(i-1) ｝／ｋ
【００３４】
ここで、ＦＡＦＳＭ(i) は今回の空燃比Ｆ／Ｂ補正量、ＦＡＦＳＭ(i-1) は前回の空燃比Ｆ／Ｂ補正量、ｋはなまし係数である。
この後、ステップ２０６に進み、空燃比Ｆ／Ｂ補正量の２階差分値Δ２  ＦＡＦＳＭ(i) を次式により算出する。
【００３５】
Δ２  ＦＡＦＳＭ(i) ＝｛ＦＡＦＳＭ(i) −ＦＡＦＳＭ(i-1) ｝−｛ＦＡＦＳＭ(i-1) −ＦＡＦＳＭ(i-2) ｝
この後、図４のステップ２０７に進み、検出空燃比の２階差分値Δ２  λＳＭ(i) 及び空燃比Ｆ／Ｂ補正量の２階差分値Δ２  ＦＡＦＳＭ(i) を積算するための積算実行条件が成立しているか否かを判定する。ここで、積算実行条件は、例えば、次の▲１▼〜▲３▼の条件を全て満たすことである。
【００３６】
▲１▼エンジン１１の暖機が完了していること（例えば、冷却水温が所定温度を越えていること）
▲２▼所定の運転状態であること（例えば、エンジン回転速度、車速、吸気管圧力が、それぞれ所定領域内であること）
▲３▼急加減速状態でないこと（例えば、吸気管圧力の変化量が所定値未満であること）
【００３７】
上記▲１▼〜▲３▼の条件を全て満たせば、積算実行条件が成立するが、上記▲１▼〜▲３▼の条件のうちいずれか１つでも満たさない条件があれば、積算実行条件が不成立となる。積算実行条件が不成立と判定された場合には、そのまま本プログラムを終了する。
【００３８】
一方、上記ステップ２０７で、積算実行条件が成立していると判定された場合には、まず、ステップ２０８で、検出空燃比の２階差分値Δ２  λＳＭ(i) の絶対値を積算し、検出空燃比の２階差分値の積算値Σ｜Δ２  λＳＭ｜を更新する。
Σ｜Δ２  λＳＭ｜＝Σ｜Δ２  λＳＭ｜＋｜Δ２  λＳＭ(i) ｜
【００３９】
この後、ステップ２０９に進み、空燃比Ｆ／Ｂ補正量の２階差分値Δ２  ＦＡＦＳＭ(i) の絶対値を積算し、空燃比Ｆ／Ｂ補正量の２階差分値の積算値Σ｜Δ２  ＦＡＦＳＭ｜を更新する。
Σ｜Δ２  ＦＡＦＳＭ｜＝Σ｜Δ２  ＦＡＦＳＭ｜＋｜Δ２  ＦＡＦＳＭ(i) ｜
【００４０】
この後、ステップ２１０に進み、積算時間カウンタＣＴを「１」だけインクリメントした後、ステップ２１１に進み、積算時間カウンタＣＴのカウント値が積算終了時間ＫＸに達したか否かを判定し、積算終了時間ＫＸに達してしなければ、そのまま本プログラムを終了する。
【００４１】
その後、積算時間カウンタＣＴのカウント値が積算終了時間ＫＸに達したときに、ステップ２１２に進み、空燃比Ｆ／Ｂ補正量の２階差分値の積算値Σ｜Δ２ＦＡＦＳＭ｜を検出空燃比の２階差分値の積算値Σ｜Δ２  λＳＭ｜で除算して空燃比センサ２４の応答性の劣化指標値を求め、この値をモデル誤差ΔＥＲＲとする。
ΔＥＲＲ＝Σ｜Δ２  ＦＡＦＳＭ｜／Σ｜Δ２  λＳＭ｜
【００４２】
以上説明した本実施形態（１）では、空燃比制御システムの経年変化度合を表すモデル誤差ΔＥＲＲに応じて空燃比Ｆ／Ｂ制御の制御ゲインωを変更するようにしたので、空燃比制御システムの経年変化度合に応じて適正な制御ゲインωを設定することができ、経年変化による空燃比Ｆ／Ｂ制御の安定性や応答性の悪化を防止することができる。
【００４３】
また、本実施形態（１）では、空燃比センサ２４の応答性（例えば劣化度合）が、空燃比制御システムの特性に最も大きな影響を与えることを考慮に入れて、空燃比制御システムの経年変化度合を表すモデル誤差ΔＥＲＲとして、空燃比センサ２４の応答性の劣化指標値を用いるようにしたので、空燃比制御システムの経年変化度合を精度良く反映したモデル誤差ΔＥＲＲを求めることができる。
【００４４】
更に、本実施形態（１）では、空燃比制御システムの経年変化度合を表すモデル誤差ΔＥＲＲが大きくなるほど空燃比Ｆ／Ｂ制御の制御ゲインωを小さくするようにしたので、空燃比制御システムの経年変化度合が大きいときに、空燃比Ｆ／Ｂ制御の制御ゲインωを小さくして空燃比Ｆ／Ｂ制御の安定性を確保することができる。
【００４５】
《実施形態（２）》
次に、図５を用いて本発明の実施形態（２）を説明する。前記実施形態（１）では、モデル誤差ΔＥＲＲに応じて制御ゲインωを連続的に変化させるようにしたが、本実施形態（２）では、図５に示す空燃比Ｆ／Ｂ補正量算出プログラムを実行することで、モデル誤差ΔＥＲＲが所定の劣化判定値よりも大きい（空燃比センサ２４の応答性が劣化している）と判定されたときに、制御ゲインωを補正して、制御ゲインωを通常よりも小さい値に切り換えるようにしている。
【００４６】
図５に示す空燃比Ｆ／Ｂ補正量算出プログラムでは、まず、ステップ３０１で、空燃比制御モデルの応答時定数τのマップ又は数式を用いて、現在のエンジン運転状態（例えば吸入空気量）に応じた空燃比制御モデルの応答時定数τを算出した後、ステップ３０２に進み、制御ゲインωのマップ又は数式を用いて、空燃比制御モデルの応答時定数τに応じた制御ゲインωを算出する。
【００４７】
この後、ステップ３０３に進み、前述した図３及び図４に示すモデル誤差算出プログラムを実行して、空燃比制御システムの経年変化度合を表すモデル誤差ΔＥＲＲ（空燃比センサ２４の劣化指標値）を算出した後、ステップ３０４に進み、モデル誤差ΔＥＲＲが劣化判定値よりも大きいか否かによって、空燃比センサ２４の応答性が劣化しているか否かを判定する。
【００４８】
その結果、モデル誤差ΔＥＲＲが劣化判定値以下である、つまり、空燃比センサ２４の応答性が劣化していないと判定された場合には、空燃比制御システムの経年変化度合が小さいと判断して、ステップ３０５に進み、エンジン運転状態に応じた応答時定数τに応じて算出した制御ゲインωをそのまま採用する。
【００４９】
一方、モデル誤差ΔＥＲＲが劣化判定値よりも大きい、つまり、空燃比センサ２４の応答性が劣化していると判定された場合には、空燃比制御システムの経年変化度合が大きいと判断して、ステップ３０６に進み、制御ゲインωに補正係数ｆ0 （０＜ｆ0 ＜１）を乗算して制御ゲインωを補正することで、制御ゲインωを通常よりも小さい値に切り換える。
ω＝ω×ｆ0
【００５０】
以上のようにして、ステップ３０５又は３０６で制御ゲインωを設定した後、ステップ３０７に進み、空燃比制御モデルの応答時定数τ、制御ゲインω、減衰係数ζ、検出空燃比λs と目標空燃比λtgとの偏差Δλ等を用いて、空燃比制御モデルから導かれる空燃比Ｆ／Ｂ補正量ＦＡＦの算出式により、検出空燃比λs を目標空燃比λtgに一致させるように空燃比補正係数ＦＡＦを算出する。
【００５１】
以上説明した本実施形態（２）では、空燃比制御システムの経年変化度合を表すモデル誤差ΔＥＲＲが劣化判定値よりも大きいときに、空燃比Ｆ／Ｂ制御の制御ゲインωを通常よりも小さい値に切り換えるようにしたので、空燃比制御システムの経年変化度合が大きいときに、空燃比Ｆ／Ｂ制御の制御ゲインωを小さくして空燃比Ｆ／Ｂ制御の安定性を確保することができる。
【００５２】
尚、上記各実施形態（１），（２）では、エンジン運転状態（例えば吸入空気量）に応じて空燃比制御モデルの応答時定数τを算出し、この応答時定数τに応じて制御ゲインωを算出するようにしたが、図６示すエンジン運転状態（例えば吸入空気量）をパラメータとする制御ゲインωのマップ又は数式を用いて、エンジン運転状態（例えば吸入空気量）に応じて制御ゲインωを直接算出するようにしても良い。
【００５３】
また、上記各実施形態（１），（２）では、空燃比制御モデルを用いた空燃比制御システムに本発明を適用したが、これに限定されず、空燃比センサ２４で検出した排出ガスの空燃比を目標空燃比に制御するように燃料噴射弁２０の燃料噴射量を制御する空燃比制御システムに広く適用しても良く、この場合、空燃比制御システムの経年変化度合を表すパラメータとして空燃比センサ２４の応答性を求め、この空燃比センサ２４の応答性に基づいて空燃比制御システムの制御ゲインωを変更するようにすれば良い。このようにしても、空燃比制御システムの経年変化度合に応じて適正な制御ゲインωを設定することができ、経年変化による空燃比制御の安定性や応答性の悪化を防止することができる。
【００５４】
また、空燃比制御システムの経年変化度合を表すパラメータは、適宜変更しても良く、空燃比センサ２４、燃料噴射弁２０等の空燃比制御システムの特性に影響を与える部品の経年変化や、それを反映する挙動のうちの少なくとも１つを用いて空燃比制御システムの経年変化度合を表すパラメータを求めるようにしても良い。
【００５５】
《実施形態（３）》
次に、本発明の実施形態（３）を図７乃至図９を用いて説明する。
ＥＣＵ２７は、図示しないアイドル回転速度Ｆ／Ｂ制御プログラムを実行することで、アイドル運転中にクランク角センサ２６で検出したエンジン回転速度Ｎｅを目標アイドル回転速度に一致させるように所定の制御ゲインψを用いてアイドル回転速度Ｆ／Ｂ補正量を算出し、このアイドル回転速度Ｆ／Ｂ補正量を用いてアイドル運転時のスロットル開度を算出して、スロットルバルブ１５の開度を制御する。
【００５６】
更に、ＥＣＵ２７は、図示しないダッシュポット制御プログラムを実行することで、非アイドル運転からアイドル運転に切り換わる際に、エンジン回転速度Ｎｅのアンダーシュートを抑制するために、アイドル運転時のスロットル開度（例えば初期値）にダッシュポット制御量Ｄを加算してダッシュポット制御時のスロットル開度を求めて、スロットルバルブ１５の開度をアイドル運転時よりも大きい開度に制御する。
【００５７】
これらのアイドル回転速度制御システムやダッシュポット制御システムは、経年変化（例えば、スロットルバルブ１５周辺に付着した塵等のデポジットによる吸入空気量の変化、エンジンフリクションの変化等）によって特性が変化するが、アイドル回転速度制御システムやダッシュポット制御システムの経年変化度合に応じて電気負荷印加時（例えばヘッドランプ点灯時）のエンジン回転速度Ｎｅの落ち込み量ΔＮｅ（図８参照）も変化する。従って、電気負荷印加時のエンジン回転速度落ち込み量ΔＮｅは、アイドル回転速度制御システムやダッシュポット制御システムの経年変化度合を表すパラメータとなる。
【００５８】
そこで、本実施形態（３）では、図７に示す制御ゲイン変更プログラムを実行することで、電気負荷印加時のエンジン回転速度落ち込み量ΔＮｅに基づいてアイドル回転速度Ｆ／Ｂ制御の制御ゲインψとダッシュポット制御のダッシュポット制御量Ｄ（ダッシュポット制御の制御ゲインに相当する値）を変更するようにしている。
【００５９】
図７に示す制御ゲイン変更プログラムは、例えば、イグニッションスイッチ（図示せず）のオン後に所定周期で実行される。本プログラムが起動されると、まず、ステップ４０１で、落ち込み閾値ＫＮｅのマップ又は数式を用いて、電気負荷の大きさに応じた落ち込み閾値ＫＮｅを算出する。この落ち込み閾値ＫＮｅのマップ又は数式は、予め、実験、シミュレーション等によって設定され、ＥＣＵ２７のＲＯＭに記憶されている。
【００６０】
この後、ステップ４０２に進み、落ち込み閾値ＫＮｅと電気負荷印加時のエンジン回転速度落ち込み量ΔＮｅの絶対値との差が所定値ｋ１よりも大きいか否かを判定する。
【００６１】
その結果、落ち込み閾値ＫＮｅと電気負荷印加時のエンジン回転速度落ち込み量ΔＮｅの絶対値との差が所定値ｋ１よりも大きい（ＫＮｅ−｜ΔＮｅ｜＞ｋ１）と判定された場合には、電気負荷印加時のエンジン回転速度落ち込み量ΔＮｅが落ち込み閾値ＫＮｅよりも小さいため、アイドル回転速度制御システムやダッシュポット制御システムの経年変化度合が小さいと判断して、ステップ４０３に進み、アイドル回転速度Ｆ／Ｂ制御ゲインψを通常値ψ1 に設定すると共に、ダッシュポット制御量Ｄを通常値Ｄ1 に設定する。
【００６２】
一方、落ち込み閾値ＫＮｅと電気負荷印加時のエンジン回転速度落ち込み量ΔＮｅの絶対値との差が所定値ｋ１以下である（ＫＮｅ−｜ΔＮｅ｜≦ｋ１）と判定された場合には、電気負荷印加時のエンジン回転速度落ち込み量ΔＮｅが落ち込み閾値ＫＮｅ付近又はそれよりも大きいため、アイドル回転速度制御システムやダッシュポット制御システムの経年変化度合が大きいと判断して、ステップ４０４に進み、アイドル回転速度Ｆ／Ｂ制御ゲインψを通常値ψ1 よりも小さい値ψ2 に切り換えると共に、ダッシュポット制御量Ｄを通常値Ｄ1 よりも大きい値Ｄ2 に切り換える。尚、経年変化度合が大きいときのアイドル回転速度Ｆ／Ｂ制御ゲインψ2 とダッシュポット制御量Ｄ2 は、それぞれ固定値としても良いが、エンジン回転速度落ち込み量ΔＮｅに応じて設定するようにしても良い。
【００６３】
従来は、アイドル回転速度制御システムやダッシュポット制御システムの経年変化度合が大きくなると、図９に破線で示すように、非アイドル運転からアイドル運転に切り換わる際のエンジン回転速度Ｎｅの落ち込み量が大きくなり、エンジン回転速度Ｎｅの目標アイドル回転速度への収束性が悪化する。
【００６４】
これに対して、本実施形態（３）では、アイドル回転速度制御システムやダッシュポット制御システムの経年変化度合を表す電気負荷印加時のエンジン回転速度落ち込み量ΔＮｅが大きいときに、アイドル回転速度Ｆ／Ｂ制御ゲインψやダッシュポット制御量Ｄを変更するようにしたので、アイドル回転速度制御システムやダッシュポット制御システムの経年変化度合に応じて適正なアイドル回転速度Ｆ／Ｂ制御ゲインψやダッシュポット制御量Ｄを設定することができる。これにより、図９に実線で示すように、経年変化によるアイドル回転速度制御性の悪化を防止することができ、経年変化の影響を受けずにエンジン回転速度Ｎｅを速やかに目標アイドル回転速度に収束させることができる。
【００６５】
また、本実施形態（３）では、アイドル回転速度制御システムやダッシュポット制御システムの経年変化度合（電気負荷印加時のエンジン回転速度落ち込み量ΔＮｅ）が大きいときに、アイドル回転速度Ｆ／Ｂ制御ゲインψを通常よりも小さくすると共に、ダッシュポット制御量Ｄを通常よりも大きくするようにしたので、アイドル回転速度Ｆ／Ｂ制御ゲインψを小さくしてアイドル回転速度制御の安定性を確保しながら、ダッシュポット制御量Ｄを大きくしてアイドル回転速度Ｆ／Ｂ補正量を当初から小さくすることができ、アイドル回転速度制御の安定性（収束性）の向上の効果を更に高めることができる。
【００６６】
尚、本実施形態（３）では、電気負荷印加時のエンジン回転速度落ち込み量ΔＮｅが大きいときに、アイドル回転速度Ｆ／Ｂ制御ゲインψやダッシュポット制御量Ｄを切り換えるようにしたが、電気負荷印加時のエンジン回転速度落ち込み量ΔＮｅに応じてアイドル回転速度Ｆ／Ｂ制御ゲインψやダッシュポット制御量Ｄを連続的に切り換えるようにしても良い。
【００６７】
また、本実施形態（３）では、スロットルバルブ１５でアイドル運転時の吸入空気量を制御するアイドル回転速度制御システムに本発明を適用したが、スロットルバルブ１５をバイパスするバイパス通路に設けられたアイドルスピードコントロールバルブでアイドル運転時の吸入空気量を制御するアイドル回転速度制御システムに本発明を適用しても良い。
【００６８】
また、アイドル回転速度制御システムやダッシュポット制御システムの経年変化度合を表すパラメータは、適宜変更しても良く、アイドル回転速度制御システムやダッシュポット制御システムの特性に影響を与える部品の経年変化や、それを反映する挙動（電気負荷印加時のエンジン回転速度の落ち込み量、電気負荷印加時のエンジン回転速度の変化速度、電気負荷印加時の所定期間のエンジン回転速度の変化量等）のうちの少なくとも１つを用いてアイドル回転速度制御システムやダッシュポット制御システムの経年変化度合を表すパラメータを求めるようにしても良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態（１）におけるエンジン制御システム全体の概略構成図
【図２】実施形態（１）の空燃比Ｆ／Ｂ補正量算出プログラムの処理の流れを示すフローチャート
【図３】実施形態（１）のモデル誤差算出プログラムの処理の流れを示すフローチャート（その１）
【図４】実施形態（１）のモデル誤差算出プログラムの処理の流れを示すフローチャート（その２）
【図５】実施形態（２）の空燃比Ｆ／Ｂ補正量算出プログラムの処理の流れを示すフローチャート
【図６】実施形態（１），（２）の変形例における制御ゲインのマップを概念的に示す図
【図７】実施形態（３）の制御ゲイン変更プログラムの処理の流れを示すフローチャート
【図８】実施形態（３）の電気負荷印加時のエンジン回転速度落ち込み量を説明するためのタイムチャート
【図９】実施形態（３）の実行例を示すタイムチャート
【符号の説明】
１１…エンジン（内燃機関）、１２…吸気管、１４…エアフローメータ、１５…スロットルバルブ（吸入空気量調整弁）、２０…燃料噴射弁、２１…点火プラグ、２２…排気管、２４…排出ガスセンサ、２６…クランク角センサ（回転速度検出手段）、２７…ＥＣＵ（経年変化検出手段，制御ゲイン変更手段）。
【図１】
2004190591.tif 000003
【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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