(57)【要約】【課題】触媒装置を通過した排気の酸素濃度を検出する酸素濃度センサの出力が所定の目標値となるように、触媒装置の上流側の排気空燃比を制御する構成において、プラントモデルのアンマッチを防止して排気の悪化を防止する。【解決手段】触媒装置の上流側の空燃比センサから前記酸素濃度センサまでの制御対象を表現するプラントモデルに対して設定するむだ時間を、燃料カットが行われた場合であって、かつ、前記空燃比センサの検出空燃比がリッチ又はストイキであった状態からリーンに変化したときに、前記空燃比センサの検出空燃比がリーンとなってから前記酸素濃度センサの出力がリーンとなるまでの時間を計測し、この計測した時間に基づいて算出し、更新するようにした。【選択図】図３
2004211602.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
機関の排気通路に介装される触媒装置の下流側に設けられ、触媒装置を通過した排気の酸素濃度を検出する酸素濃度センサを備え、該酸素濃度センサの出力が所定の目標値となるように前記触媒装置の上流側の排気空燃比を制御する内燃機関の空燃比制御装置であって、
前記触媒装置の上流側の排気空燃比を検出する空燃比センサと、
前記空燃比センサから前記酸素濃度センサまでを制御対象としたプラントモデルのパラメータを、前記酸素濃度センサ及び空燃比センサの出力データに基づいて逐次同定する同定手段と、
同定したパラメータと前記酸素濃度センサの出力データとを用いて、前記触媒装置の上流側の排気の目標空燃比を設定する目標空燃比設定手段と、
前記空燃比センサにより検出される排気空燃比が前記目標空燃比となるように機関の燃焼混合気の空燃比を制御する空燃比制御手段と、を含んで構成され、
所定の運転状態において前記制御対象の有するむだ時間を算出・更新し、最新のむだ時間を前記プラントモデルに設定するようにしたことを特徴とする内燃機関の空燃比制御装置。
【請求項２】
燃料カットが行われた場合であって、かつ、前記空燃比センサの検出空燃比がリッチ又はストイキであった状態からリーンに変化したときに、前記空燃比センサの検出空燃比がリーンとなってから前記酸素濃度センサの出力がリーンとなるまでの時間を計測し、この計測した時間に基づいて前記むだ時間を算出する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。
【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する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、機関の排気通路に介装される触媒装置の下流側に設けた酸素濃度センサの出力が所定の目標値となるように、前記触媒装置の上流側の目標空燃比を設定し、設定した目標空燃比に応じて機関の燃焼混合気の空燃比を制御することで、触媒装置の排気浄化性能を最適に維持するようにした技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
この技術では、触媒装置の上流側に空燃比センサを設け、この空燃比センサから前記酸素濃度センサまでを制御対象として、この制御対象を離散系モデル（プラントモデル）で表し、このプラントモデルのパラメータを前記空燃比センサ及び酸素濃度センサの出力データに基づいて同定し、同定したパラメータを用いて、前記制御対象の有するむだ時間後における酸素濃度センサの出力を予測しつつ、触媒装置の上流側の目標空燃比を逐次設定し、この目標空燃比となるように機関の燃焼混合気の空燃比を制御している。
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−１５３０５１号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、各車両におけるバラツキ、特に、前記触媒装置の固体バラツキや取り付けバラツキによって排気の通過抵抗や排気との接触状態が変化し、また、経時劣化によっても前記触媒装置の特性が変化して、前記空燃比センサによって空燃比を検出された排気が酸素濃度センサに到達するまでの遅れ時間、すなわち、前記制御対象の有するむだ時間が変動する。
【０００６】
従って、あらかじめ定められた一定のむだ時間を用いるだけでは、プラントモデルと実際の制御対象の挙動とがアンマッチとなって、排気が悪化してしまうおそれがあるが、上記従来の技術は、このような点を全く考慮していないため、更なる改良の余地があった。
【０００７】
本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、触媒装置の下流側の酸素濃度センサの出力を所定の目標値となるように触媒装置の上流側の空燃比を制御するに際し、前記制御対象の有するむだ時間を算出し、更新することにより、プラントモデルのアンマッチを防止して排気の悪化を効果的に防止できる内燃機関の空燃比制御装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
そのため、本発明に係る内燃機関の空燃比制御装置は、触媒装置の下流側の酸素濃度センサの出力が所定の目標値となるように触媒装置の上流側の排気の空燃比を制御する構成において、触媒装置の上流側の空燃比センサから下流側の酸素濃度センサまでの制御対象を表現するプラントモデルのパラメータを前記酸素濃度センサ及び空燃比センサの出力データに基づいて逐次同定し、同定したパラメータと前記酸素濃度センサの出力データとを用いて前記触媒装置の上流側の排気の目標空燃比を設定し、前記空燃比センサにより検出される実空燃比が前記目標空燃比となるように、機関の燃焼混合気の空燃比を制御するようにし、所定の運転状態において前記制御対象の有するむだ時間を算出・更新し、最新のむだ時間を前記プラントモデルに設定するようにした。
【０００９】
このようにすれば、所定の運転状態において制御対象の有するむだ時間を算出し更新するようにしたので、触媒装置を含めた制御対象の各構成要素の固体バラツキや取り付けバラツキ、あるいは、経時劣化等によって、そのむだ時間が変化した場合であっても、これらの影響を排除した適切なむだ時間をプラントモデルに対して設定することができる。そして、かかるプラントモデル（のパラメータ）を酸素濃度センサ及び空燃比センサの出力データに基づいて逐次同定することにより、各車両毎に前記制御対象の挙動が異なる場合であっても、それぞれに精度よく適合させたプラントモデルを得ることができる。これにより、触媒装置の上流側の目標空燃比を精度よく設定することができ、ひいては、酸素濃度センサの出力をその目標値へと安定かつ高精度に制御することができるので、所望の排気浄化性能を確保できる。
【００１０】
また、請求項２に係る発明は、燃料カットが行われた場合であって、かつ、前記空燃比センサの検出空燃比がリッチ又はストイキであった状態からリーンに変化したときに、該空燃比センサの検出空燃比がリーンとなってから前記酸素濃度センサの出力がリーンとなるまでの時間を計測し、この計測した時間に基づいてむだ時間を算出するようにした。
【００１１】
このようにすれば、燃料カットによってリーンとなった（燃料が含まれなくなった）排気が前記空燃比センサを通過したのち前記酸素濃度センサに到達するまでの時間を計測するので、前記触媒装置の排気浄化作用等の影響を排除して安定した検出遅れ時間の計測を行える。そして、このようにして計測した時間をそのまま又は所定の演算処理によって制御対象の有するむだ時間を算出し、更新していくことにより、常にそのときの制御対象に対応したむだ時間をプラントモデルに設定できる。これにより、制御対象の実際の挙動に精度よく適合させたプラントモデルを得ることができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を添付図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る内燃機関の空燃比制御装置のシステム構成図である。図１において、エンジン１の燃焼排気は、排気通路２に排出され、三元触媒等の触媒装置３で浄化された後、大気中の放出される。
【００１３】
前記触媒装置３は、酸素ストレージ能力を有し、流入する排気空燃比が理論空燃比よりリーンのときに酸素を吸着し、理論空燃比よりリッチのときに酸素を脱離しつつ、理論空燃比近傍で排気中のＣＯ、ＨＣを酸化し、ＮＯｘを還元して他の無害な成分（Ｈ２Ｏ、ＣＯ２、Ｎ２）に転換する。
【００１４】
また、触媒装置３の上流側には、空燃比に対して出力がリニアに変化する、いわゆる広域型酸素濃度センサ（以下、Ａ／Ｆセンサという）４が設けられており、触媒装置３の下流側には、理論空燃比近傍で出力値が急変するストイキ型の酸素濃度センサ（以下、Ｏ２センサという）５が設けられている。
【００１５】
前記Ａ／Ｆセンサ１５としては、例えば、中空部内の酸素濃度を検出する酸素濃度検出部と、前記中空部に対する酸素（酸素イオン）の汲み入れ・汲み出しを行う酸素ポンプ部と、を備えてなり、前記中空室内の酸素濃度を一定に保つよう前記酸素ポンプ部への印加電圧を制御したときに、該酸素ポンプ部の電極間に流れる限界電流を測定することによって、排気中の酸素濃度（排気空燃比）を検出する空燃比センサが該当する。
【００１６】
前記Ｏ２センサ１６としては、排気通路２内に突出して設けられるジルコニアチューブを有しており、このジルコニアチューブ外側の排気中の酸素濃度と、内側の大気中の酸素濃度と、の比に応じた起電力を発生する公知の酸素濃淡電池型センサであって、理論空燃比よりもリッチであるときに起電力を発生し、理論空燃比よりもリーンであるときに殆ど起電力を発生せず、理論空燃比を境にＯＮ・ＯＦＦ的に出力が切り換わる酸素濃度センサが該当する。
【００１７】
マイクロコンピュータを内蔵するコントロールユニット１０には、前記Ａ／Ｆセンサ４、Ｏ２センサ５の出力の他に、吸入空気量Ｑａ、エンジン回転速度Ｎｅ、エンジン冷却水温度Ｔｗ等のエンジン運転状態を検出する各種センサ（図示省略）からの出力が入力される。
【００１８】
そして、コントロールユニット１０は、前記Ｏ２センサ５の出力が所定の目標値となるように触媒装置３の上流側の排気の目標空燃比λｔを設定し、前記Ａ／Ｆセンサ５の検出空燃比λｒが前記目標空燃比λｔとなるようエンジン１の燃焼混合気の空燃比（燃料噴射量）をフィードバック制御する。また、アクセルペダルが踏まれておらず、いわゆる惰性で走行している状態等の所定の運転状態においては、燃料カットを行って燃費の向上を図る。
【００１９】
ここで、前記コントロールユニット１０による空燃比フィードバック制御について説明する。
前記コントロールユニット１０は、図１に示すように、空燃比制御部１１と燃料噴射制御部２１とを含んで構成される。
【００２０】
前記空燃比制御部１１は、前記Ａ／Ｆセンサ４から前記Ｏ２センサ５までの間を制御対象（プラント）として、前記Ｏ２センサの出力ＶＯ２がその目標値（目標出力）ＴＧＶＯ２となるように、Ａ／Ｆセンサ４における（触媒装置３の上流側の）目標空燃比λｔを逐次設定する。
【００２１】
かかる空燃比制御部１１は、図中破線内に示すように、前記Ａ／Ｆセンサ４の出力（検出空燃比λｒ）と所定の空燃比基準値（理論空燃比相当の出力）λｂの偏差（以下、これを単に空燃比偏差という）ｕ（＝λｒ−λｂ）を算出する第１減算部１１１と、前記Ｏ２センサ５の目標出力ＴＧＶＯ２を設定する目標出力設定部１１２と、前記Ｏ２センサ５の出力ＶＯ２とその目標値（前記目標出力）ＴＧＶＯ２との偏差（以下、これを単に出力偏差という）ｙ（＝ＶＯ２−ＴＧＶＯ２）を算出する第２減算部１１３と、前記Ａ／Ｆセンサ４における目標空燃比λｔを設定する目標空燃比算出部１１４と、を備える。
【００２２】
目標出力設定部１１２は、触媒装置３の最適な排気浄化性能を確保するためのＯ２センサ５の出力を目標出力（例えば、理論空燃比相当の出力値である６００ｍＶ）として設定する。
【００２３】
目標空燃比算出部１１４は、図２に示すように、むだ時間設定部１１７と、同定部１１８と、予測器１１９と、スライディングモード制御部１２０と、を含んで構成される。
【００２４】
むだ時間設定部１１７は、燃料カットが実行された場合に、前記Ａ／Ｆセンサ４の検出空燃比が（ストイキ又はリッチから）リーンとなったときから前記酸素濃度センサ５の出力がリーンとなるまでの時間（すなわち、検出遅れ時間）を計測し、この計測時間を前記制御対象の有するむだ時間として、又は、この計測時間に基づく所定の演算処理によって算出した時間を前記制御対象の有するむだ時間として、記憶、更新する。かかるむだ時間の更新は、具体的には、図３に示すフローチャートに従って実行される。
【００２５】
図３において、ステップ１（図中、Ｓ１と記す。以下同じ）では、各種センサからの入力信号に基づく運転条件を読み込む。
ステップ２では、燃料カットを実行するか否かを判定する。かかる判定は、例えば、エンジン回転速度Ｎｅが所定値以上であり、かつ、アクセルペダルが踏まれていないこと等を条件に行う。燃焼カットを実行しない場合には、本制御は終了し、燃料カットを実行する場合には、ステップ３に進む。なお、燃料カットが実行されれば十分であり、燃料カットが終了したとしても後述するステップは実行される。
【００２６】
ステップ３では、燃料カット開始から所定時間ｔ１経過したか否かを判定する。なお、前記所定時間ｔ１は、燃料カットに伴ってリーン化した排気が前記Ａ／Ｆセンサ４に到達するまでの時間（あるいは、それよりもやや短い時間）として各車両に応じて設定されており、内蔵するタイマによって計測される。そして、前記所定時間ｔ１が経過したらステップ４に進む。なお、前記Ａ／Ｆセンサ４の検出空燃比をモニタしておき、該検出空燃比がリーンとなったときにステップ４に進むようにしてもよい。
【００２７】
ステップ４では、前記Ａ／Ｆセンサ４の検出空燃比がリッチ又はストイキからリーンとなったか否かを判定し、リーンとなっていればステップ５に進む。
ステップ５では、その後、前記Ｏ２センサ５の出力がリーンとなったか否かを判定し、リーンとなったらステップ６に進む。
【００２８】
ステップ６では、前記Ａ／Ｆセンサ４の検出空燃比がリーンとなってから前記Ｏ２センサ５の出力がリーンとなるまでの時間ｔ２を計測し、この計測時間ｔ２をそのまま、又は、この計測時間ｔ２に所定の係数を乗算等して前記制御対象の有するむだ時間τとして算出・更新する。
【００２９】
なお、燃料カットは、上記のように運転状態に基づいて行われるほか、むだ時間の算出・更新のために強制的に行われるものであってもよい。
同定部１１８は、前記制御対象を表現するプラントモデルのパラメータ（ゲイン係数）ａ１、ａ２、ｂ１を、以下のようにして、所定の制御サイクル毎にオンラインで逐次同定する。
【００３０】
なお、本実施形態においては、プラントモデルとして、次式（２）に示すように、前記空燃比偏差ｕ（＝λｒ−λｂ）を入力、前記出力偏差ｙ（＝ＶＯ２−ＴＧＶＯ２）を出力とした離散時間モデル（２次のＡＲＸモデル）を採用している。
【００３１】
【数１】
2004211602.tif 000003
【００３２】
但し、ａ１、ａ２、ｂ１はパラメータ（ゲイン係数）、τは前記むだ時間設定部１１７「において更新された最新のむだ時間である。
まず、上記式（２）において、パラメータベクトルθ（ｋ）は次式（３）となり、データベクトルφ（ｋ）を式（４）のように定義すると、上記記式（２）は、次式（５）により表すことができる。
【００３３】
【数２】
2004211602.tif 000004
【００３４】
そして、逐次最小二乗法（ＲＬＳ法）を用いて、その予測誤差（同定誤差）を最小とするように、前記プラントモデルのパラメータ（ａ１、ａ２、ｂ１）をオンラインで逐次算出することにより同定処理を行う。
【００３５】
具体的な演算処理は、一般の重み付き逐次最小二乗法と同一のものであり、詳細な説明は省略するが、次式（６）〜（８）に示す時間更新式：ｋ＝１、２、…、Ｎを計算することにより行う。
【００３６】
【数３】
2004211602.tif 000005
【００３７】
予測器１１９は、前記同定部１１８が同定した同定パラメータ（ａ１、ａ２、ｂ１）を用いて、後述するスライディングモード制御部１２０における目標空燃比λｔの設定に際し、プラントの有するむだ時間τの影響を補償するために、むだ時間τ後におけるＯ２センサ５の出力と前記目標出力との偏差の予測値（予測偏差）ｙ（ｋ＋τ）を逐次推定する。具体的な推定処理を以下に示す。
【００３８】
まず、プラントモデルを表す上記式（２）において、次式（９）により定義されるベクトルＸを導入すると、
【００３９】
【数４】
2004211602.tif 000006
【００４０】
上記式（２）は、次式（１０）のようになる。
【００４１】
【数５】
2004211602.tif 000007
【００４２】
従って、
【００４３】
【数６】
2004211602.tif 000008
【００４４】
となる。この場合、式（１１）における第１行成分が、むだ時間τ後のＯ２センサ５の予測偏差ｙ（ｋ＋τ）に相当するから、右辺の第１行成分を演算すれば予測偏差ｙ（ｋ＋τ）を求めることができる。よって、むだ時間τの値の予測偏差ｙ（ｋ＋τ）は、前記出力偏差ｙの時系列データｙ（ｋ）及びｙ（ｋ−１）と、前記空燃比偏差ｕの時系列データｕ（ｋ−ｊ）（ｊ＝１，２…，τ）と、を用いて次式（１２）により求めることができる。
【００４５】
【数７】
2004211602.tif 000009
【００４６】
なお、上記式（１２）における係数α１、α２及びβｊ（ｊ＝１，２…，τ）は、行列Ａ及びベクトルＢの成分を構成するパラメータａ１、ａ２及びｂ１として前記同定部１１９が同定した同定パラメータ（今回同定されたパラメータ）を用いて算出する。また、むだ時間τは、上記むだ時間設定部１１７で設定されたむだ時間τｉである。
【００４７】
スライディングモード制御部１２０は、スライディングモード制御の処理によって、前記Ｏ２センサ５の出力ＶＯ２をその目標値ＴＧＶＯ２に収束させるために（すなわち、出力偏差ｙを０に収束させるために）プラントに与えるべき入力量である空燃比偏差ｕ（＝λｔ−λｂ）を逐次設定する。
【００４８】
ここで、スライディングモード制御については周知であるので詳細な説明は省略するが、一般に、状態空間に設計した超平面上に状態を拘束することにより所望のダイナミクスを達成する制御法であり、例えば、制御すべき状態量をｘ１、ｘ２とした場合、これらを変数とした切換関数σ＝ｓ１・ｘ１＋ｓ２・ｘ２（ｓ１、ｓ２は係数）を用いて、σ＝０によって表される超平面をあらかじめ設計しておき、σ≠０となっている場合に、到達則にしたがって状態量ｘ１、ｘ２を超平面σ＝０上に収束させると共に、等価制御入力によって超平面σ＝０上に拘束しつつ超平面σ＝０上の平衡点（すなわち、ｘ１＝ｘ２＝０の点）に収束させるものである。但し、本実施形態においては、従来の技術で指摘したものと同様に、前記到達則に加えて、外乱の影響を排除しつつ状態量を超平面上に収束させるための適応則を用いる、いわゆる適応スライディングモード制御を採用することとし、その具体的な処理を以下に示す。
【００４９】
まず、制御すべき状態量として、前記第２減算部１１３で算出した出力偏差ｙ（ｋ）と、その１サイクル前に算出された出力偏差ｙ（ｋ−１）と、を用いてスライディングモード用の切換関数σを次式（１３）のように定義する。
【００５０】
【数８】
2004211602.tif 000010
【００５１】
なお、係数ｓ１、ｓ２は、−１＜（ｓ２／ｓ１）＜１を満たすように設定される。そして、スライディングモード制御部１２０は、状態量Ｘを超平面（σ＝０）の平衡点に収束させるための操作量ｕｓｌ（すなわち、空燃比偏差ｕ）を設定する。かかる操作量ｕｓｌは、状態量Ｘを超平面（σ＝０）上に拘束するための制御則に従って前記プラントに与えるべき等価制御入力ｕｅｑと、状態量Ｘを超平面（σ＝０）に収束させるための到達則に従って前記プラントに与えるべき到達則入力ｕｒｃｈと、外乱等の影響を補償して状態量Ｘを超平面（σ＝０）に収束させるための適応則にしたがってき制御則に従って前記プラントに与えるべき適応則入力ｕａｄと、の総和で表されるものであり（ｕｓｌ＝ｕｅｑ＋ｕｒｃｈ＋ｕａｄ）、それぞれ以下のようにして求める。
【００５２】
まず、等価制御入力ｕｅｑについて説明する。前記状態量Ｘを超平面（σ＝０）上に拘束する条件は、σ（ｋ＋１）＝σ（ｋ）＝０であり、上記式（１０）及び（１３）より次式（１４）のようになる。
【００５３】
【数９】
2004211602.tif 000011
【００５４】
上記式（１４）を満たす空燃比偏差ｕが等価制御入力ｕｅｑであるから、等価制御入力ｕｅｑは、次式（１５）のようになり、
【００５５】
【数１０】
2004211602.tif 000012
【００５６】
更に、上記式（１５）をむだ時間τ分シフトした次式（１６）により制御サイクル毎に等価制御入力ｕｅｑを算出する。
【００５７】
【数１１】
2004211602.tif 000013
【００５８】
次に、到達則入力ｕｒｃｈについて説明する。本実施形態における到達則入力ｕｒｃｈは、次式（１７）に示すように、むだ時間τ後の線形関数σ（ｋ＋τ）に比例させるように決定する。
【００５９】
【数１２】
2004211602.tif 000014
【００６０】
この場合、線形関数σの値が超平面（σ＝０）に安定して収束するために、式（１７）における係数Ｆ（これは到達則のゲインを規定する）は、０＜Ｆ＜２、望ましくは、０＜Ｆ＜１を満たすように設定する。
【００６１】
次に、適応則入力ｕａｄについて説明する。本実施形態における適応則入力ｕａｄは、次式（１８）に示すように、むだ時間τ後までの線形関数σの値の制御サイクル毎の積算値に比例させるように決定する。
【００６２】
【数１３】
2004211602.tif 000015
【００６３】
ここで、式（１８）におけるΔＴは、制御サイクル周期であり、また、線形関数σが外乱に対して安定となるために、係数Ｇ（これは適応則のゲインを規定する）は、次式（１９）を満たすように設定する。
【００６４】
【数１４】
2004211602.tif 000016
【００６５】
なお、上記式（１６）、（１８）において、ｙ（ｋ＋τ）、ｙ（ｋ＋τ−１）は、前記予測器１１９で算出される予測偏差であり、ａ１、ａ２、ｂ１は、前記同定器１１８で同定された最新のパラメータ値である。
【００６６】
そして、このようにして設定した操作量ｕｓｌ（ｋ）＝ｕｅｑ（ｋ）＋ｕｒｃｈ（ｋ）＋ｕａｄ（ｋ）、すなわち、空燃比偏差ｕ（ｋ）に空燃比基準値λｂを加算することで目標空燃比λｔを算出する。
【００６７】
一方、図１に戻って、燃料噴射制御部２１は、前記Ａ／Ｆセンサ４の検出空燃比λｒが前記目標空燃比λｔとなるように燃料噴射を実行するものであり、図中一点鎖線内に示すように、基本燃料噴射量算出部２１１と、第１補正係数算出部２１２と、第２補正係数算出部２１３と、フィードバック補正係数算出部２１４と、を含んで構成される。
【００６８】
基本燃料噴射量算出部２１１は、エンジン吸入空気量Ｑａ及びエンジン回転速度Ｎｅを用いて理論空燃比相当の基本燃料噴射量Ｔｐ（＝Ｋ×Ｑａ／Ｎｅ；Ｋは定数）を算出する。
【００６９】
第１補正係数算出部２１２は、エンジン冷却水温度Ｔｗに基づく水温補正係数等の前記基本燃料噴射量Ｔｐをフィードフォワード的に補正するための各種補正係数Ｋａを算出する。
【００７０】
第２補正係数算出部２１３は、前記目標空燃比λｔに対応して前記基本燃料噴射量Ｔｐをフィードフォワード的に補正するための補正係数Ｋｂを算出する。
そして、第１乗算部２１５、第２乗算部２１６において、前記基本燃料噴射量Ｔｐに前記補正係数Ｋａ、Ｋｂをそれぞれ乗算してエンジン要求燃料噴射量Ｔｉ０を算出する。
【００７１】
また、フィードバック補正係数算出部２１４は、前記Ａ／Ｆセンサ４の検出空燃比λｒと前記目標空燃比λｔとの偏差に基づいて、例えばＰＩＤ制御によって前記エンジン要求燃料噴射量Ｔｉ０を補正するフィードバック補正係数Ｋｃを算出する。
【００７２】
そして、第３乗算部２１７において、前記エンジン要求燃料噴射量Ｔｉ０にフィードバック補正係数Ｋｃを乗算して最終的な燃料噴射量Ｔｉとし、この燃料噴射量Ｔｉに相当する噴射パルス信号が、所定のタイミングでエンジン１の燃料噴射弁（図示省略）に出力されて燃料噴射が実行される。
【００７３】
以上のように、本実施形態においては、目標空燃比設定部１１が、触媒装置３の下流側のＯ２  センサ５の出力ＶＯ２が目標値ＴＧＶＯ２となるように、触媒装置３の上流側の（すなわち、触媒装置３に流入する）排気の目標空燃比λｔを逐次設定し、燃料噴射制御部２１が、前記目標空燃比λｔ（及びＡ／Ｆセンサ４の検出空燃比λｒ）に基づいて燃料噴射量をフィードバック制御する。
【００７４】
ここで、目標空燃比設定部１１においては、Ａ／Ｆセンサ４〜（触媒装置３〜）Ｏ２センサ５のプラントを表す離散時間モデル（プラントモデル）に対しては、むだ時間設定部１１７によって算出・更新された最新のむだ時間が設定される。かかるむだ時間の算出は、燃料カットが行われた場合で、かつ、Ａ／Ｆセンサ４の検出空燃比がストイキ又はリッチからリーンとなったときに行われるので、触媒装置３による排気浄化作用等の影響が排除される。これにより、固体バラツキ、取り付けバラツキ又は経時劣化等があったとしても、そのときの制御対象（特に触媒装置３の状態）に対応したむだ時間を設定することができる。
【００７５】
そして、かかるプラントモデルのパラメータ（ａ１、ａ２、ｂ１）をオンラインで逐次同定することにより、実際のプラントの挙動に精度よく適合させたものとすることができ、該同定したパラメータを用いてむだ時間後の出力（出力偏差）を予測しつつ、スライディングモード制御によりプラントへの操作量である目標空燃比（空燃比偏差）を設定し、燃料噴射制御部２１は、この目標空燃比に対応した燃料噴射制御を実行する。これにより、むだ時間の影響を補償すると共に外乱の影響を排除して、Ｏ２センサ５の出力ＶＯ２を目標値ＴＧＶＯ２に収束させるための適切な目標空燃比λｔを設定でき、この目標空燃比λｔに応じて機関の燃焼混合気の空燃比制御（より具体的には、燃料噴射制御）が行われる。この結果、Ｏ２センサ５の出力ＶＯ２が目標出力ＴＶＯ２へと高精度に制御され、所望の排気浄化性能を確保できる。
【００７６】
更に、上記実施形態から把握し得る請求項以外の技術的思想について、以下にその効果と共に記載する。
（イ）請求項１又は請求項２記載の内燃機関の空燃比制御装置において、前記同定手段は、前記酸素濃度センサの出力と前記目標値との偏差と、前記空燃比センサの出力とその基準値との偏差と、に基づいてプラントモデルのパラメータを逐次同定することを特徴とする。
【００７７】
このようにすれば、システム同定に伴うデータ処理等の負担を軽減できる。
（ロ）請求項１又は請求項２記載の内燃機関の空燃比制御装置において、前記目標空燃比設定手段は、前記酸素濃度センサの出力データとしてむだ時間後の酸素濃度センサの予測値を用いることを特徴とする。
【００７８】
このようにすれば、制御対象の有するむだ時間の影響を排除しつつ、酸素濃度センサの出力を目標値へ制御できるので、制御の安定性を高めることができる。
（ハ）請求項１又は請求項２記載の内燃機関の空燃比制御装置において、前記目標空燃比設定手段は、スライディングモード制御を用いて前記目標空燃比を設定することを特徴とする。
【００７９】
このようにすれば、外乱の影響を排除して、酸素濃度センサの出力を目標値へと制御できるので、制御の安定性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る空燃比制御装置のシステム構成図。
【図２】同じく目標空燃比算出部を示す図。
【図３】同じくむだ時間の算出・更新を示すフローチャート。
【符号の説明】
１…エンジン、３…触媒装置、４…Ａ／Ｆセンサ、５…Ｏ２センサ、１０…コントロールユニット、１１…空燃比制御部、２１…燃料噴射制御部、（空燃比制御手段）、１１２…目標出力設定部、１１７…むだ時間設定部、１１８…同定部（同定手段）、１２０…スライディングモード制御部（目標空燃比設定手段）
【図１】
2004211602.tif 000017
【図２】
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【図３】
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