(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料と空気との混合気の燃焼により生成された排ガスを浄化する触媒装置の劣化状態を判別する方法であって、
前記触媒装置の上流側と下流側とにそれぞれ排ガスの成分状態に応じた出力を発生する第１排ガスセンサ及び第２排ガスセンサを配置してなる排気通路に、その上流側から前記混合気の燃焼により生成した排ガスを供給する排ガス供給工程と、
前記排気通路への排ガスの供給時に前記第１及び第２排ガスセンサのそれぞれの出力のデータを取得する検出工程と、
前記排気通路における前記第１排ガスセンサから第２排ガスセンサまでの前記触媒装置を含む排気系を対象とし、該対象排気系の挙動を表現するものとしてあらかじめ構築した該対象排気系のモデルに対し、該モデルの設定すべき少なくとも一つパラメータの値を前記検出工程で取得した前記第１及び第２排ガスセンサの出力のデータに基づき同定する同定工程と、
該同定工程で求めた前記パラメータの同定値のデータに基づき前記触媒装置の劣化状態を判別する劣化判別工程とから成り、
前記モデルは、前記対象排気系を、前記第１排ガスセンサの出力から応答遅れ要素及び／又は無駄時間要素を介して前記第２排ガスセンサの出力を生成する系として表現したモデルであり、前記第１排ガスセンサの出力に係わる係数と、前記第２排ガスセンサの出力に係わる係数とのうちの少なくとも一つを前記同定工程で同定する前記パラメータとして含むことを特徴とする排ガス浄化用触媒装置の劣化判別方法。
【請求項２】
前記第１排ガスセンサは、前記触媒装置に進入する排ガスを生成した前記混合気の空燃比を表す出力を発生するセンサであり、前記第２排ガスセンサは、前記触媒装置を通過した排ガス中の特定成分の含有量を表す出力を発生するセンサであることを特徴とする請求項１記載の排ガス浄化用触媒装置の劣化判別方法。
【請求項３】
前記触媒装置は、前記混合気を内部で燃焼させる内燃機関の排気通路に設けられた触媒装置であることを特徴とする請求項１記載の排ガス浄化用触媒装置の劣化判別方法。
【請求項４】
前記触媒装置は、前記混合気を内部で燃焼させる内燃機関の排気通路に設けられた触媒装置であることを特徴とする請求項２記載の排ガス浄化用触媒装置の劣化判別方法。
【請求項５】
前記内燃機関の運転による前記排気通路への排ガスの供給時に前記第２排ガスセンサの出力を所定の目標値に収束させるように該内燃機関の空燃比を制御する空燃比制御工程を備え、前記同定工程及び劣化判別工程は、該空燃比制御工程と並行して行うことを特徴とする請求項４記載の排ガス浄化用触媒装置の劣化判別方法。
【請求項６】
前記空燃比制御工程は、前記第２排ガスセンサの出力を前記目標値に収束させるように前記内燃機関の目標空燃比を算出する工程と、前記第１排ガスセンサの出力により表される空燃比を前記目標空燃比に収束させるように該内燃機関の空燃比をフィードバック制御する工程とから成ることを特徴とする請求項５記載の排ガス浄化用触媒装置の劣化判別方法。
【請求項７】
前記目標空燃比は、スライディングモード制御器により算出することを特徴とする請求項６記載の排ガス浄化用触媒装置の劣化判別方法。
【請求項８】
前記目標空燃比は、前記同定工程で求める前記パラメータの同定値のデータを用いてあらかじめ定められたアルゴリズムにより算出することを特徴とする請求項６または７記載の排ガス浄化用触媒装置の劣化判別方法。
【請求項９】
前記内燃機関の空燃比のフィードバック制御は、漸化式形式の制御器により行うことを特徴とする請求項６記載の排ガス浄化用触媒装置の劣化判別方法。
【請求項１０】
前記モデルは、前記対象排気系を、前記第１排ガスセンサの出力から応答遅れ要素及び／又は無駄時間要素を介して前記第２排ガスセンサの出力を生成する系として離散時間系で表現したモデルであることを特徴とする請求項１記載の排ガス浄化用触媒装置の劣化判別方法。
【請求項１１】
前記同定工程は、前記モデル上での前記第２排ガスセンサの出力と該第２排ガスセンサの実際の出力との間の誤差を最小化するように前記パラメータの値を逐次更新しつつ同定するアルゴリズムにより構成され、前記誤差の算出に際して前記モデル上での第２排ガスセンサの出力と該第２排ガスセンサの実際の出力とに同一の周波数通過特性のフィルタリングを施すことを特徴とする請求項１０記載の排ガス浄化用触媒装置の劣化判別方法。
【請求項１２】
前記同定工程は、前記パラメータの値を同定する処理を前記対象排気系の特定の挙動に応じて行うことを特徴とする請求項１０記載の排ガス浄化用触媒装置の劣化判別方法。
【請求項１３】
前記同定工程は、前記第２排ガスセンサの出力の現在以前の所定数の時系列データによって定まる所定の関数の値に基づき、前記排気系の特定の挙動を認識することを特徴とする請求項１２記載の排ガス浄化用触媒装置の劣化判別方法。
【請求項１４】
前記同定工程は、前記パラメータの同定値にリミット処理を施す工程を有することを特徴とする請求項１または１０記載の排ガス浄化用触媒装置の劣化判別方法。
【請求項１５】
前記同定工程は、前記第１排ガスセンサの実際の出力と所定の基準値との偏差、及び前記第２排ガスセンサの実際の出力と所定の基準値との偏差をそれぞれ前記第１及び第２排ガスセンサの出力のデータとして用いて該データに基づき前記パラメータの同定値を算出することを特徴とする請求項１または１０記載の排ガス浄化用触媒装置の劣化判別方法。
【請求項１６】
前記劣化判別工程は、前記パラメータの同定値のデータに所定のフィルタリング処理を施して生成したデータを前記触媒装置の劣化状態の判別用データとして用いることを特徴とする請求項１記載の排ガス浄化用触媒装置の劣化判別方法。
【請求項１７】
前記フィルタリング処理は、前記パラメータの同定値のデータの最小２乗中心値を求める処理であることを特徴とする請求項１６記載の排ガス浄化用触媒装置の劣化判別方法。
【請求項１８】
前記同定工程で前記パラメータの値を同定した際に前記排気通路に供給された排ガスの流量をあらかじめ定められた複数の領域に分類して把握する工程を備え、前記劣化判別工程は、該排ガスの流量の各領域毎に各別に、各領域に対応する前記パラメータの同定値のデータに前記フィルタリング処理を施して前記判別用データを生成すると共に、該排ガスの流量の少なくとも一つの領域に対応して生成した前記判別用データを用いて前記触媒装置の劣化状態を判別することを特徴とする請求項１６記載の排ガス浄化用触媒装置の劣化判別方法。
【請求項１９】
前記劣化判別工程は、前記パラメータの同定値のデータの値の大きさ及び／又は前記触媒装置の劣化の進行に伴う該データの値の変化特性に基づき前記触媒装置の劣化状態を判別することを特徴とする請求項１記載の排ガス浄化用触媒装置の劣化判別方法。
【請求項２０】
前記劣化判別工程は、前記判別用データの値の大きさ及び／又は前記触媒装置の劣化の進行に伴う該判別用データの値の変化特性に基づき前記触媒装置の劣化状態を判別することを特徴とする請求項１６記載の排ガス浄化用触媒装置の劣化判別方法。
【請求項２１】
前記同定工程で同定する前記パラメータは、前記第１排ガスセンサの出力に係わる係数を含み、前記劣化判別工程は、該第１排ガスセンサの出力に係わる係数の同定値のデータ、又は該同定値のデータに所定のフィルタリング処理を施して生成したデータの値の大きさと、前記触媒装置の劣化の進行に伴い該データの値に生じる極値に関する情報とに基づき前記触媒装置の劣化状態を判別することを特徴とする請求項１０記載の排ガス浄化用触媒装置の劣化判別方法。
【請求項２２】
前記同定工程で同定する前記パラメータは、前記第２の排ガスセンサの出力に係わる係数を含み、前記劣化判別工程は、前記第２排ガスセンサの出力に係わる係数の同定値のデータ、又は該同定値のデータに所定のフィルタリング処理を施して生成したデータの値の大きさに基づき前記触媒装置の劣化状態を判別することを特徴とする請求項１０記載の排ガス浄化用触媒装置の劣化判別方法。
【請求項２３】
前記同定工程で同定する前記モデルのパラメータは複数有り、前記劣化判別工程は、該複数のパラメータの同定値のデータに基づき前記触媒装置の劣化状態を判別することを特徴とする請求項１または１６記載の排ガス浄化用触媒装置の劣化判別方法。
【請求項２４】
前記劣化判別工程は、前記複数のパラメータのそれぞれの同定値のデータに基づき各別に前記触媒装置の劣化状態を暫定的に判別した後、該各パラメータ毎の判別結果を総合して該触媒装置の劣化状態の判別結果を決定することを特徴とする請求項２３記載の排ガス浄化用触媒装置の劣化判別方法。
【請求項２５】
前記劣化判別工程は、前記触媒装置の劣化状態を複数の劣化度合いに分類して判別することを特徴とする請求項１または１６記載の排ガス浄化用触媒装置の劣化判別方法。
【請求項２６】
前記劣化判別工程は、前記同定工程で求められた前記パラメータの同定値が前記触媒装置の劣化状態の判別のために適正であるか否かを、前記第１排ガスセンサの出力のデータ、及び第２排ガスセンサの出力のデータのうちの少なくともいずれか一つに基づき判断する工程を備え、適正であると判断した前記パラメータの同定値に基づき前記触媒装置の劣化状態を判別することを特徴とする請求項１記載の排ガス浄化用触媒装置の劣化判別方法。
【請求項２７】
前記劣化判別工程は、前記同定工程で求められた前記パラメータの同定値が前記触媒装置の劣化状態の判別のために適正であるか否かを、前記第１排ガスセンサの出力のデータ、第２排ガスセンサの出力のデータ、及び前記内燃機関の吸気量状態のうちの少なくともいずれか一つに基づき判断する工程を備え、適正であると判断した前記パラメータの同定値に基づき前記触媒装置の劣化状態を判別することを特徴とする請求項３記載の排ガス浄化用触媒装置の劣化判別方法。
【請求項２８】
前記内燃機関は車両にその推進源として搭載された内燃機関であり、前記劣化判別工程は、前記同定工程で求められた前記パラメータの同定値が前記触媒装置の劣化状態の判別のために適正であるか否かを、前記第１排ガスセンサの出力のデータ、第２排ガスセンサの出力のデータ、前記内燃機関の吸気量状態、及び前記車両の車速状態のうちの少なくともいずれか一つに基づき判断する工程を備え、適正であると判断した前記パラメータの同定値に基づき前記触媒装置の劣化状態を判別することを特徴とする請求項３記載の排ガス浄化用触媒装置の劣化判別方法。
【請求項２９】
前記パラメータの同定値が前記触媒装置の劣化状態の判別のために適正であるか否かの判断は、該同定値を求めるために用いた前記第１及び第２排ガスセンサの出力のデータを取得した際における、該第１排ガスセンサの出力及び第２排ガスセンサの出力のうちの少なくともいずれか一つが略一定に維持されているか否かに基づき行うことを特徴とする請求項２６記載の排ガス浄化用触媒装置の劣化判別方法。
【請求項３０】
前記パラメータの同定値が前記触媒装置の劣化状態の判別のために適正であるか否かの判断は、該同定値を求めるために用いた前記第１及び第２排ガスセンサの出力のデータを取得した際における、該第１排ガスセンサの出力、第２排ガスセンサの出力、及び前記内燃機関の吸気量のうちの少なくともいずれか一つが略一定に維持されているか否かに基づき行うことを特徴とする請求項２７記載の排ガス浄化用触媒装置の劣化判別方法。
【請求項３１】
前記パラメータの同定値が前記触媒装置の劣化状態の判別のために適正であるか否かの判断は、該同定値を求めるために用いた前記第１及び第２排ガスセンサの出力のデータを取得した際における、該第１排ガスセンサの出力、第２排ガスセンサの出力、前記内燃機関の吸気量、及び前記車両の車速のうちの少なくともいずれか一つが略一定に維持されているか否かに基づき行うことを特徴とする請求項２８記載の排ガス浄化用触媒装置の劣化判別方法。
【請求項３２】
前記劣化判別工程による前記触媒装置の劣化状態の判別結果に応じた報知を行う工程を備えたことを特徴とする請求項１記載の排ガス浄化用触媒装置の劣化判別方法。
【請求項３３】
燃料と空気との混合気の燃焼により生成された排ガスを浄化する触媒装置の劣化状態を判別する方法であって、
前記触媒装置の上流側と下流側とにそれぞれ排ガスの成分状態に応じた出力を発生する第１排ガスセンサ及び第２排ガスセンサを配置してなる排気通路に、その上流側から前記混合気の燃焼により生成した排ガスを供給する排ガス供給工程と、
前記排気通路への排ガスの供給時に前記第１及び第２排ガスセンサのそれぞれの出力のデータを取得する検出工程と、
前記排気通路における前記第１排ガスセンサから第２排ガスセンサまでの前記触媒装置を含む排気系を対象とし、該対象排気系の挙動を表現するものとしてあらかじめ構築した該対象排気系のモデルに対し、該モデルの設定すべき少なくとも一つのパラメータの値を前記検出工程で取得した前記第１及び第２排ガスセンサの出力のデータに基づき同定する同定工程と、
該同定工程で求めた前記パラメータの同定値のデータに所定のフィルタリング処理を施して生成したデータを前記触媒装置の劣化状態の判別用データとして用い、該判別用データに基づき該触媒装置の劣化状態を判別する劣化判別工程と、
前記同定工程で前記パラメータの値を同定した際に前記排気通路に供給された排ガスの流量をあらかじめ定められた複数の領域に分類して把握する工程とを備え、
前記劣化判別工程は、該排ガスの流量の各領域毎に各別に、各領域に対応する前記パラメータの同定値のデータに前記フィルタリング処理を施して前記判別用データを生成すると共に、該排ガスの流量の少なくとも一つの領域に対応して生成した前記判別用データを用いて前記触媒装置の劣化状態を判別することを特徴とする排ガス浄化用触媒装置の劣化判別方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車やハイブリッド車に搭載される触媒装置等、排ガス浄化用の触媒装置の劣化状態を判別する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
内燃機関の排気通路に備えた触媒装置等、燃料と空気との混合気の燃焼により生成される排ガスを浄化する触媒装置の劣化状態を判別する手法としては、例えば日本国の特許公報第２５２６６４０号や特開平７−１９０３３号公報に見られる技術が従来より知られている。
【０００３】
これらの技術は、内燃機関の空燃比（より詳しくは内燃機関で燃焼した混合気の空燃比）が燃料のリーン側からリッチ側、あるいはリッチ側からリーン側に変化したとき、触媒装置の上流側及び下流側にそれぞれ設けた酸素濃度センサ（Ｏ2センサ）の出力が反転することを利用したものである。より詳しくは、これらの技術では、内燃機関の特定の運転条件下で、空燃比を積極的にリーン側からリッチ側、あるいはリッチ側からリーン側に変化させる。さらに、このとき、上流側の酸素濃度センサの出力が反転してから下流側の酸素濃度センサの出力が反転するまでの時間や、下流側の酸素濃度センサの反転周期等を計測する。そして、それらの計測値に基づき触媒装置の劣化状態を判別するようにしている。
【０００４】
尚、これらの技術では、内燃機関の通常的な運転状態（触媒装置の劣化状態の判別を行わない運転状態）では、内燃機関の空燃比が理論空燃比近傍に保たれるように前記酸素濃度センサの出力の反転に応じて空燃比をフィードバック制御し、これにより、触媒装置の適正な浄化性能を確保するようにしている。
【０００５】
しかしながら、上記のような触媒装置の劣化状態の判別手法では、次のような不都合を生じるものとなっていた。
【０００６】
すなわち、前記の技術では、触媒装置の劣化状態を判別するためには、内燃機関の空燃比を積極的にリーン側、あるいはリッチ側に変化させる必要がある。このため、触媒装置の適正な浄化性能を確保するように内燃機関の空燃比をフィードバック制御している状態では、触媒装置の劣化状態を判別することができない。また、その判別の際には、触媒装置の適正な浄化性能を確保することが困難である。
【０００７】
また、前記の技術では、触媒装置の劣化状態の判別を行い得る内燃機関の運転状態、あるいはそれに伴う排ガスの生成状態が特別な状態に限定される。具体的には、前記特許公報第２５２６６４０号のものでは、内燃機関の出力増量を行う際で、且つその出力増量の開始時点における下流側Ｏ2センサの出力が空燃比のリーン側の出力となっている場合、並びに、内燃機関の燃料カットを行う際で、且つその燃料カットの開始時点における下流側Ｏ2センサの出力が空燃比のリッチ側の出力となっている場合にしか触媒装置の劣化状態の判別を行うことができない。また、前記特開平７−１９０３３号公報のものでは、内燃機関の負荷（吸入空気量、絞り弁開度、燃料噴射量、吸気圧力等）及び回転数が所定範囲内にあること、吸入空気温度が設定値以上であること、内燃機関の負荷の変化量が設定値以下であること等の条件が満たされた場合にしか、触媒装置の劣化状態の判別を行うことができない。このため、自動車の内燃機関の排気通路に備えた触媒装置等、触媒装置に供給する排ガスを生成する内燃機関の運転状態、あるいは該排ガスの生成状態が種々様々なものとなるような場合には、触媒装置の劣化状態の判別を行い得る機会が少ないものとなることが多く、その判別結果の信頼性に欠けるものとなりやすい。
【０００８】
尚、本願出願人は、触媒装置の上流側に内燃機関で燃焼した混合気の空燃比を表す出力を発生する第１排ガスセンサを設けると共に、触媒装置の下流側に排ガス中の特定成分の濃度、例えば酸素濃度を表す出力を発生する第２排ガスセンサを設け、それらのセンサの出力に基づき、触媒装置の最適な浄化性能が得られるように内燃機関の空燃比をフィードバック制御するシステムを先に提案している（例えば特開平９−３２４６８１号公報あるいは米国特許第５８５２９３０号、特開平１１−９３７４０号等）。
【０００９】
このシステムは、前記第２排ガスセンサの出力（酸素濃度の検出値）が所定の一定値となるように内燃機関の目標空燃比を決定し、その目標空燃比に第１排ガスセンサの出力（空燃比の検出値）が収束するように内燃機関の空燃比をフィードバック制御することで、触媒装置の最適な浄化性能を確保するものである。
【００１０】
かかるシステムでは、上記のような空燃比制御によって、触媒装置の最適な浄化性能を極めて安定して確保することができるため、その空燃比制御を行いつつ、触媒装置の劣化状態を判別できることが望まれる。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
本発明はかかる背景に鑑みてなされたものであり、触媒装置により浄化する排ガスの生成状態、あるいは該排ガスを生成する内燃機関の運転状態等の種々様々の状況下で触媒装置の劣化状態を適正に判別することができる排ガス浄化用触媒装置の劣化判別方法を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明の排ガス浄化用触媒装置の劣化判別方法はかかる目的を達成するために、燃料と空気との混合気の燃焼により生成された排ガスを浄化する触媒装置の劣化状態を判別する方法であって、前記触媒装置の上流側と下流側とにそれぞれ排ガスの成分状態に応じた出力を発生する第１排ガスセンサ及び第２排ガスセンサを配置してなる排気通路に、その上流側から前記混合気の燃焼により生成した排ガスを供給する排ガス供給工程と、前記排気通路への排ガスの供給時に前記第１及び第２排ガスセンサのそれぞれの出力のデータを取得する検出工程と、前記排気通路における前記第１排ガスセンサから第２排ガスセンサまでの前記触媒装置を含む排気系を対象とし、該対象排気系の挙動を表現するものとしてあらかじめ構築した該対象排気系のモデルに対し、該モデルの設定すべき少なくとも一つのパラメータの値を前記検出工程で取得した前記第１及び第２排ガスセンサの出力のデータに基づき同定する同定工程と、該同定工程で求めた前記パラメータの同定値のデータに基づき前記触媒装置の劣化状態を判別する劣化判別工程とから成ることを前提技術とする。
【００１３】
そして、本発明では、後述する如く、前記モデルは、より具体的には、前記対象排気系を、前記第１排ガスセンサの出力から応答遅れ要素及び／又は無駄時間要素を介して前記第２排ガスセンサの出力を生成する系として表現したモデルであり、前記第１排ガスセンサの出力に係わる係数と、前記第２排ガスセンサの出力に係わる係数とのうちの少なくとも一つを前記同定工程で同定する前記パラメータとして含む。
【００１４】
また、本発明では、後述する如く、前記劣化判別工程は、前記パラメータの同定値のデータに所定のフィルタリング処理を施して生成したデータを前記触媒装置の劣化状態の判別用データとして用いる。そして、前記同定工程で前記パラメータの値を同定した際に前記排気通路に供給された排ガスの流量をあらかじめ定められた複数の領域に分類して把握する工程を備え、前記劣化判別工程は、該排ガスの流量の各領域毎に各別に、各領域に対応する前記パラメータの同定値のデータに前記フィルタリング処理を施して前記判別用データを生成すると共に、該排ガスの流量の少なくとも一つの領域に対応して生成した前記判別用データを用いて前記触媒装置の劣化状態を判別する。
【００１５】
すなわち、本願発明者等の各種検討によれば、前記第１排ガスセンサから第２排ガスセンサまでの前記触媒装置を含む前記対象排気系の挙動を表現するモデルを構築しておき、そのモデルの設定すべき前記パラメータ（モデルの挙動を規定する上で、ある値に設定すべきパラメータ）の値を、前記排気通路に排ガスを供給しつつ取得した両排ガスセンサの出力のデータに基づいて同定したとき、該パラメータの同定値は、触媒装置の劣化状態との間にある特徴的な相関関係を生じる傾向がある（例えば触媒装置の劣化の進行に伴い、パラメータの同定値の大きさが増加あるいは減少していく等）。そして、前記パラメータの値の同定は、基本的には、両排ガスセンサの出力がある程度の変動を生じるような状況であれば、支障なく両排ガスセンサの出力のデータに基づいて行うことが可能である。このため、前記パラメータの値の同定を、前記混合気の燃焼による排ガスの生成状態や、該混合気の燃焼を行う内燃機関の運転状態等の種々様々の状況下で行うことが可能である。
【００１６】
従って、前記パラメータの同定値のデータに基づいて触媒装置の劣化状態を判別することで、その判別を、触媒装置に供給する排ガスの生成状態、あるいは該排ガスを生成する内燃機関の運転状態等の種々様々の状況下で行うことが可能となる。
【００１７】
かかる本発明では、好ましくは、前記第１排ガスセンサは、前記触媒装置に進入する排ガスを生成した前記混合気の空燃比を表す出力を発生するセンサであり、前記第２排ガスセンサは、前記前記触媒装置を通過した排ガス中の特定成分の含有量を表す出力を発生するセンサである。
【００１８】
これらのセンサを第１及び第２排ガスセンサとして採用した前記対象排気系のモデルのパラメータの値を、前記排気通路への排ガス供給時における該第１及び第２排ガスセンサの出力のデータに基づいて同定したとき、その同定値と触媒装置の劣化状態との間に比較的顕著な相関関係が現れ易い。このため、該パラメータの同定値のデータに基づく劣化状態の判別が容易になる。
【００１９】
また、本発明では、前述の如く、触媒装置に供給する排ガスの生成状態、あるいは該排ガスを生成する内燃機関の運転状態等の種々様々の状況下で触媒装置の劣化状態の判別を行うことが可能となるので、前記触媒装置は、前記混合気を内部で燃焼させる内燃機関の排気通路に設けられた触媒装置である場合に好適である。
【００２０】
この場合、特に、前述のように前記第１排ガスセンサが、前記混合気の空燃比を表す出力を発生するセンサであり、前記第２排ガスセンサが、前記触媒装置を通過した排ガス中の特定成分の含有量を表す出力を発生するセンサである場合には、前記内燃機関の運転による前記排気通路への排ガスの供給時に前記第２排ガスセンサの出力を所定の目標値に収束させるように該内燃機関の空燃比を制御する空燃比制御工程を備え、前記同定工程及び劣化判別工程は、該空燃比制御工程と並行して行うことが好ましい。
【００２１】
すなわち、触媒装置を通過した排ガス中の特定成分の含有量を表す前記第２排ガスセンサの出力を所定の目標値に収束させるように内燃機関の空燃比（より詳しくは、内燃機関で燃焼させる混合気の空燃比）を制御することで、触媒装置による内燃機関の排ガスの所要の浄化性能を確保することが可能となる。そして、かかる空燃比の制御と並行して前記同定工程及び劣化判別工程を行うことで、内燃機関の運転時に、触媒装置による排ガスの所要の浄化性能を確保しつつ、触媒装置の劣化状態を判別することができる。
【００２２】
尚、この場合に、前記第２排ガスセンサとして例えば酸素濃度センサ（Ｏ2センサ）を採用したときには、該センサの出力を所定の一定値に維持するように内燃機関の空燃比を制御することで触媒装置の最適な浄化性能が得られる。
【００２３】
上記の空燃比制御工程は、前記第２排ガスセンサの出力を前記目標値に収束させるように前記内燃機関の目標空燃比を算出する工程と、前記第１排ガスセンサの出力により表される空燃比を前記目標空燃比に収束させるように該内燃機関の空燃比をフィードバック制御する工程とにより構成することが好適である。
【００２４】
このような空燃比制御を行うことで、内燃機関の空燃比を、触媒装置の所要の浄化性能を確保する上で適正な空燃比、すなわち前記目標空燃比に安定して制御することができる。また、内燃機関の空燃比の制御が安定することで、前記同定工程で前記パラメータの値を同定するために用いる第１及び第２排ガスセンサの出力のデータの挙動も滑らかなものとなる。この結果、前記同定工程で求める前記パラメータの同定値の信頼性が高まり、該同定値のデータに基づく触媒装置の劣化状態の判別もより適正に行うことができる。
【００２５】
前記目標空燃比は、ＰＩＤ制御器等を用いて算出することも可能であるが、スライディングモード制御器により算出することが好ましい。
【００２６】
すなわち、スライディングモード制御器は一般に、ＰＩＤ制御器等に較べて外乱や制御対象の特性変化等の影響を受けにくいという優れた性質を有している。
このようなスライディングモード制御器により前記目標空燃比を算出することで、内燃機関の空燃比の制御の安定性がより向上する。この結果、触媒装置の所要の浄化性能の確保がより確実なものなると同時に、前記同定工程で求める前記パラメータの同定値の信頼性も高まり、該同定値のデータに基づく触媒装置の劣化状態の判別もより適正に行うことができる。
【００２７】
また、上記のように触媒装置の劣化状態の判別と並行して、内燃機関の空燃比制御を行う本発明にあっては、前記目標空燃比は、前記同定工程で求める前記パラメータの同定値のデータを用いてあらかじめ定められたアルゴリズムにより算出することが好ましい。
【００２８】
すなわち、前記パラメータの同定値は、前記対象排気系の実際の挙動特性を反映するため、この同定値を用いて、前記第２排ガスセンサの出力を前記目標値に収束させるための前記目標空燃比を算出することで、該目標空燃比の精度を高めることができる。この結果、触媒装置の所要の浄化性能の確保がより確実なものなると同時に、前記同定工程で求める前記パラメータの同定値の安定性も高まり、該同定値のデータに基づく触媒装置の劣化状態の判別もより適正に行うことができる。
【００２９】
さらに前記内燃機関の空燃比のフィードバック制御は、ＰＩＤ制御器等により行うことも可能であるが、本発明では該フィードバック制御は、漸化式形式の制御器により行うことが好ましい。
【００３０】
このように内燃機関の空燃比のフィードバック制御を漸化式形式の制御器（具体的には、例えば適応制御器）により行うことで、ＰＩＤ制御器等を用いる場合に比して、内燃機関の特性変化等の影響を抑えつつ、内燃機関の空燃比をより精度よく前記目標空燃比にフィードバック制御することができ、ひいては、触媒装置の所要の浄化性能の確保がより確実なものなると同時に、前記同定工程で求める前記パラメータの同定値の信頼性も高まり、該同定値のデータに基づく触媒装置の劣化状態の判別もより適正に行うことができる。
【００３１】
尚、前記漸化式形式の制御器は、前記第１排ガスセンサの出力により表される空燃比を目標空燃比に収束させるための内燃機関の空燃比の操作量（より具体的には、例えば内燃機関の燃料供給量の操作量）の現在以前の過去の時系列データを含む所定の漸化式により新たな操作量を決定し、その操作量により内燃機関の空燃比を制御するものである。
【００３２】
かかる本発明では、前記モデルは、より具体的には、前記対象排気系を、前記第１排ガスセンサの出力から応答遅れ要素及び／又は無駄時間要素を介して前記第２排ガスセンサの出力を生成する系として表現したモデルであり、前記第１排ガスセンサの出力に係わる係数と、前記第２排ガスセンサの出力に係わる係数とのうちの少なくとも一つを前記同定工程で同定する前記パラメータとして含む。また、該モデルは、離散時間系で表現される。
【００３３】
このように前記触媒装置を含む排気系のモデルを構築し、そのモデルで用いる前記係数をパラメータとして、前記第１及び第２排ガスセンサの出力のデータに基づき該係数の値を同定することで、該モデルのパラメータ（係数）の同定値は、前記排気系に含まれる触媒装置の実際の挙動特性を的確に反映し、その結果、該同定値と触媒装置の劣化状態との相関性が高まる。このため、そのパラメータ（係数）の同定値に基づく触媒装置の劣化状態の判別をより適正に行うことが可能となる。また、前記排気系を離散時間系でモデル化することで、前記パラメータをリアルタイムで同定することが可能となる。
【００３４】
このように対象排気系のモデルを構築した本発明では、前記同定工程は、前記モデル上での前記第２排ガスセンサの出力と該第２排ガスセンサの実際の出力との間の誤差を最小化するように前記パラメータの値を逐次更新しつつ同定するアルゴリズムにより構成され、前記誤差の算出に際して前記モデル上での第２排ガスセンサの出力と該第２排ガスセンサの実際の出力とに同一の周波数通過特性のフィルタリングを施す。
【００３５】
これによれば、前記触媒装置を含む実際の対象排気系と、前記モデルとでそれらの周波数特性（より詳しくは、前記第１排ガスセンサの出力（これはモデルの入力に相当する）の変化に対する第２排ガスセンサの出力（これはモデルの出力に相当する）の変化の周波数特性）とを整合させるようにして前記パラメータ（係数）の値を同定することが可能となる。このため、該パラメータの同定値の信頼性が高まり、該同定値に基づく触媒装置の劣化状態の判別をより適正に行うことができる。
【００３６】
さらに、上記のように対象排気系のモデルを構築した本発明では、前記同定工程は、前記パラメータの値を同定する処理を前記対象排気系の特定の挙動に応じて行うことが好ましい。
【００３７】
すなわち、前記排気系の挙動状態によっては、前記パラメータの同定値が信頼性に欠けるものとなる場合がある。従って、前記同定工程は、前記パラメータの値を同定する処理を前記対象排気系の特定の挙動（例えば排ガスの酸素濃度により把握される混合気の空燃比がリーン側からリッチ側に変化する挙動）に応じて行うことで、前記パラメータの同定値に信頼性を高めることができ、ひいては、該同定値に基づく触媒状態の劣化状態の判別の信頼性を高めることができる。
【００３８】
尚、この場合、前記第２排ガスセンサの出力の現在以前の所定数の時系列データによって定まる所定の関数の値に基づき、前記排気系の特定の挙動を認識することが可能である。
【００３９】
また、本発明では、前記同定工程は、前記パラメータの同定値にリミット処理を施す工程を有することが好ましい。
【００４０】
これによれば、前記パラメータの不自然な同定値や、信頼性の低い同定値に基づく触媒装置の劣化状態の判別を回避することが可能となり、その判別結果の信頼性が高まる。また、特に、該パラメータの同定値を用いた内燃機関の空燃比の制御を行う場合には、その空燃比の制御の安定性をより高めることができる。
【００４１】
また、本発明では、前記同定工程は、前記第１排ガスセンサの実際の出力と所定の基準値との偏差、及び前記第２排ガスセンサの実際の出力と所定の基準値との偏差をそれぞれ前記第１及び第２排ガスセンサの出力のデータとして用いて該データに基づき前記パラメータの同定値を算出することが好ましい。
【００４２】
このように前記パラメータの同定値の算出に際して、前記第１排ガスセンサの実際の出力と所定の基準値との偏差、及び前記第２排ガスセンサの実際の出力と所定の基準値との偏差をそれぞれ前記第１及び第２排ガスセンサの出力のデータとして用いることで、該同定値の算出のためのアルゴリズの構築が比較的容易なものとなると共に、該同定値の精度も高めることが可能となる。
【００４３】
尚、前述したように、第１排ガスセンサの出力を所定の目標値に収束させるように前記内燃機関の空燃比を制御する場合には、該第１の排ガスセンサに関する前記所定の基準値は、上記目標値に設定することが特に好適である。
【００４４】
また、前記モデルの構築や前記同定工程に関して上述した本発明の各技術は、前述した第１及び第２排ガスセンサの種類に関する技術や、内燃機関の空燃比制御に係わる各種技術と併用してよいことはもちろんである。
【００４５】
以上説明した本発明にあっては、前記パラメータの同定値に基づく触媒装置の劣化状態の判別は、該同定値そのものを適当な判別値と比較する等して行うことも可能であるが、好ましくは、前記劣化判別工程は、前記パラメータの同定値のデータに所定のフィルタリング処理を施して生成したデータを前記触媒装置の劣化状態の判別用データとして用いる。
【００４６】
すなわち、前記パラメータの同定値自体は、外乱等の影響で触媒装置の劣化状態が同じであってもばらつきを生じることがある。従って、該パラメータの同定値のデータに所定のフィルタリング処理を施して生成したデータを前記触媒装置の劣化状態の判別用データとして用いることで、触媒装置の劣化状態の判別の信頼性を高めることができる。
【００４７】
尚、上記のフィルタリング処理は、前記パラメータの同定値の平均値や重み付平均値を判別用データとして求めるような処理であってもよいが、前記パラメータの同定値のデータの最小２乗中心値を求める処理であることが特に好適である。このようなフィルタリング処理を行うことで、前記判別用データは、触媒装置の劣化状態との間により顕著な相関性を有するものとなり、該判別用データによる触媒装置の劣化状態の判別をより適正に行うことができる。
【００４８】
さらに、上記のように前記判別用データを用いる本発明では、前記同定工程で前記パラメータの値を同定した際に前記排気通路に供給された排ガスの流量をあらかじめ定められた複数の領域に分類して把握する工程を備え、前記劣化判別工程は、該排ガスの流量の各領域毎に各別に、各領域に対応する前記パラメータの同定値のデータに前記フィルタリング処理を施して前記判別用データを生成すると共に、該排ガスの流量の少なくとも一つの領域に対応して生成した前記判別用データを用いて前記触媒装置の劣化状態を判別することが好ましい。
【００４９】
すなわち、前記パラメータの同定値は、触媒装置を通過する排ガスの流量の影響を多少受ける（例えば排ガスの流量が多い程、パラメータの同定値の大きさが多少増加、あるいは減少する等）。従って、該排ガスの流量を複数の領域（例えば大流量域と小流量域等）に分類しておくと共に、パラメータの同定値を求めた際に把握した排ガスの流量の領域毎に、各別に前記判別用データを生成し、それらのうちの、少なくとも一つの領域に対応して生成した前記判別用データを用いて前記触媒装置の劣化状態を判別することで、その判別結果の信頼性がより高まると共に、排ガスの流量によらない判別が可能となる。
【００５０】
また、上述した本発明では、より具体的には、前記劣化判別工程は、前記パラメータの同定値のデータの値の大きさ及び／又は前記触媒装置の劣化の進行に伴う該データの値の変化特性に基づき前記触媒装置の劣化状態を判別する。
【００５１】
あるいは前述のように前記パラメータの同定値のデータに所定のフィルタリング処理を施して、前記劣化判別用データを生成する場合には、前記劣化判別工程は、前記判別用データの値の大きさ及び／又は前記触媒装置の劣化の進行に伴う該判別用データの値の変化特性に基づき前記触媒装置の劣化状態を判別する。
【００５２】
すなわち、前記パラメータの同定値のデータ、あるいは、そのデータから生成した前記劣化判別用データは、その値の大きさ、あるいは、その変化の形態が、触媒装置の劣化状態に対して特徴的な相関性を有し、その相関性は、基本的には触媒装置の種類や、同定を行うパラメータの種類によって定まる。従って、上記のデータの値の大きさや、その変化特性に着目することで、触媒装置の劣化状態の判別を適正に行うことができる。
【００５３】
より具体的には、例えば、前述の如く、前記対象排気系を、前記第１排ガスセンサの出力から応答遅れ要素及び／又は無駄時間要素を介して前記第２排ガスセンサの出力を生成する系として離散時間系で表現したモデルを構築した場合において、前記同定工程で同定する前記パラメータが、前記第１排ガスセンサの出力に係わる係数を含む場合には、該係数の同定値のデータ、又はこれに前記のフィルタリング処理を施して生成したデータの値の大きさは、触媒装置の劣化がある程度進行するまでは、その劣化の進行に伴い増加もしくは減少傾向を呈し、その後は、この傾向が逆転して、触媒装置の劣化の進行に伴い減少もしくは増加傾向を呈する。すなわち、触媒装置の劣化がある程度進行した段階で、上記のデータの値が極値（極大値もしくは極小値）を採る。従って、この場合には、前記劣化判別工程は、該第１排ガスセンサの出力に係わる係数の同定値のデータ、又は該同定値のデータに所定のフィルタリング処理を施して生成したデータの値の大きさと、前記触媒装置の劣化の進行に伴い該データの値に生じる極値（極大値もしくは極小値）に関する情報（例えば該極値が発生したか否か）とに基づいて触媒装置の劣化状態を判別することができる。
【００５４】
また、例えば、上記と同様に前記対象排気系のモデルを構築した場合で、前記同定工程で同定する前記パラメータが、前記第２の排ガスセンサの出力に係わる係数を含む場合には、該係数の同定値のデータ、又はこれに前記のフィルタリング処理を施して生成したデータの値の大きさは、触媒装置の劣化の進行に伴い単調的な増加もしくは減少傾向を呈する。従って、この場合には、前記劣化判別工程は、前記第２排ガスセンサの出力に係わる係数の同定値のデータ、又は該同定値のデータに所定のフィルタリング処理を施して生成したデータの値の大きさに基づいて触媒装置の劣化状態を判別することができる。
【００５５】
また、上述した本発明では、前記同定工程で同定する前記モデルのパラメータが複数有る場合には、前記劣化判別工程は、該複数のパラメータの同定値のデータに基づき前記触媒装置の劣化状態を判別する。
【００５６】
このようにすることで、単一のパラメータの同定値のデータに基づいて触媒装置の劣化状態を判別する場合よりも、判別結果の信頼性を高めることができる。
【００５７】
この場合、より具体的には、前記劣化判別工程は、前記複数のパラメータのそれぞれの同定値のデータに基づき各別に前記触媒装置の劣化状態を暫定的に判別した後、該各パラメータ毎の判別結果を総合して該触媒装置の劣化状態の判別結果を決定する。これにより、複数のパラメータのそれぞれの同定値のデータに基づく触媒装置の劣化状態の判別を高い信頼性で容易に行うことができる。
【００５８】
さらに、本発明では、前記劣化判別工程は、前記触媒装置の劣化状態を複数の劣化度合いに分類して判別することが好ましく、これにより、触媒装置の劣化度合いを段階的に把握することができる。
【００５９】
また、以上説明した本発明においては、前記劣化判別工程は、前記同定工程で求められた前記パラメータの同定値が前記触媒装置の劣化状態の判別のために適正であるか否かを、前記第１排ガスセンサの出力のデータ、及び第２排ガスセンサの出力のデータのうちの少なくともいずれか一つに基づき判断する工程を備え、適正であると判断した前記パラメータの同定値に基づき前記触媒装置の劣化状態を判別することが好ましい。
【００６０】
あるいは、前記触媒装置が前記内燃機関の排気通路に設けたものである場合にあっては、前記劣化判別工程は、前記同定工程で求められた前記パラメータの同定値が前記触媒装置の劣化状態の判別のために適正であるか否かを、前記第１排ガスセンサの出力のデータ、第２排ガスセンサの出力のデータ、及び前記内燃機関の吸気量状態のうちの少なくともいずれか一つに基づき判断する工程を備え、適正であると判断した前記パラメータの同定値に基づき前記触媒装置の劣化状態を判別することが好ましい。
【００６１】
さらにあるいは、前記内燃機関が車両にその推進源として搭載された内燃機関である場合にあっては、前記劣化判別工程は、前記同定工程で求められた前記パラメータの同定値が前記触媒装置の劣化状態の判別のために適正であるか否かを、前記第１排ガスセンサの出力のデータ、第２排ガスセンサの出力のデータ、前記内燃機関の吸気量状態、及び前記車両の車速状態のうちの少なくともいずれか一つに基づき判断する工程を備え、適正であると判断した前記パラメータの同定値に基づき前記触媒装置の劣化状態を判別することが好ましい。
【００６２】
すなわち、例えば前記第１排ガスセンサの出力や第２排ガスセンサの出力の定常的に略一定となり、それらの出力の変動が極めて小さいような状況では、それらの出力データから前記パラメータの同定値を精度よく求めることは難しく、該同定値の誤差が生じやすい。また、それらの排ガスセンサの出力が略一定となるような状況は、前記対象排気系を排気通路に設けた内燃機関の吸気量（より正確には、１燃焼サイクル当たりの吸気量）が定常的にほぼ一定となるような内燃機関の運転が行われている状況や、該内燃機関を推進源として搭載した車両の車速が定常的にほぼ一定となるような状況で生じやすい。
【００６３】
そこで、本発明では、第１排ガスセンサの出力のデータ、第２排ガスセンサの出力のデータ、あるいは、内燃機関の吸気量状態、あるいは車両の車速状態のうちの少なくともいずれか一つ（好ましくは複数）に基づき前記パラメータの同定値が前記触媒装置の劣化状態の判別のために適正であるか否かを判断し、適正であると判断した前記パラメータの同定値に基づき前記触媒装置の劣化状態を判別する。これにより、該パラメータの同定値の信頼性を高め、ひいては、触媒装置の劣化状態の判別結果の信頼性をより高めることができる。
【００６４】
この場合、前記パラメータの同定値が前記触媒装置の劣化状態の判別のために適正であるか否かの判断は、該同定値を求めるために用いた前記第１及び第２排ガスセンサの出力のデータを取得した際における、該第１排ガスセンサの出力、第２排ガスセンサの出力、あるいは該触媒装置を排気通路に備えた内燃機関の吸気量、あるいは該内燃機関を搭載した車両の車速のうちの少なくともいずれか一つが略一定に維持されているか否かに基づき行えばよい。すなわち、該同定値を求めるために用いた前記第１及び第２排ガスセンサの出力のデータを取得した際における、第１排ガスセンサの出力等が、略一定に維持されている状況では、前記パラメータの同定値が不適正であると判断すればよく、そうでない状況、好ましくは、第１排ガスセンサの出力等のうちの複数がある程度の変動を生じているような状況では、該同定値が適正であると判断すればよい。
【００６５】
尚、前記劣化判別工程に関して上述した本発明に係る各種技術は、前述した第１及び第２排ガスセンサの種類に関する技術や、内燃機関の空燃比制御に係わる技術、前記モデルの構築、あるいは前記同定工程の処理に係わる技術と併用してよいことはもちろんである。
【００６６】
また、以上説明した本発明では、前記劣化判別工程による前記触媒装置の劣化状態の判別結果に応じた報知を行う工程を備えることが好ましく、これにより、触媒装置の交換を促す等の報知を行うことが可能となる。
【００６７】
【発明の実施の形態】
本発明の第１の実施形態を図１乃至図１９を参照して説明する。
【００６８】
図１は本実施形態の劣化判別方法を適用するシステムの全体構成を示すブロック図であり、図中、１は例えば４気筒のエンジン（内燃機関）である。このエンジン１が各気筒毎に燃料及び空気の混合気の燃焼により生成する排ガスは、エンジン１の近傍で共通の排気管２（排気通路）に集合され、該排気管２を介して大気中に放出される。そして、排気管２には、排ガスを浄化するために、三元触媒を用いて構成された二つの触媒装置３，４が該排気管２の上流側から順に介装されている。尚、本実施形態で劣化状態を判別する触媒装置は、上流側の触媒装置３である。また、下流側の触媒装置４はこれを省略してもよい。
【００６９】
本実施形態のシステムは、エンジン１の空燃比（エンジン１で燃焼させる燃料及び空気の混合気の空燃比）の制御と触媒装置３の劣化状態の判別処理とを行うために、触媒装置３の上流側（より詳しくはエンジン１の各気筒毎の排ガスの集合箇所）で排気管２に設けられた第１排ガスセンサとしての広域空燃比センサ５と、触媒装置３の下流側（触媒装置４の上流側）で排気管２に設けられた第２排ガスセンサとしてのＯ2センサ（酸素濃度センサ）６と、これらのセンサ５，６の出力等に基づき後述の制御処理を行う制御ユニット７とを具備している。尚、制御ユニット７には、前記広域空燃比センサ５やＯ2センサ６の出力の他に、エンジン１の運転状態を検出するための図示しない回転数センサや吸気圧センサ、冷却水温センサ等、各種のセンサの出力が与えられる。
【００７０】
広域空燃比センサ５は、Ｏ2センサを用いて構成されたものであり、エンジン１で燃焼した混合気の空燃比（これは触媒装置３に進入する排ガス中の酸素濃度により把握される）に応じたレベルの出力を生成する。この場合、広域空燃比センサ５（以下、ＬＡＦセンサ５と称する）は、該センサ５を構成するＯ2センサの出力から図示しないリニアライザ等の検出回路によって、エンジン１の空燃比の広範囲にわたって、それに比例したレベルの出力KACT、すなわち、該空燃比の検出値を表す出力KACTを生成するものである。このようなＬＡＦセンサ５は本願出願人が特開平４−３６９４７１号公報あるいは米国特許第５３９１２８２号にて詳細に開示しているので、ここではさらなる説明を省略する。
【００７１】
また、触媒装置３の下流側のＯ2センサ６は、触媒装置３を通過した排ガス中の酸素濃度に応じたレベルの出力VO2/OUT、すなわち、該排ガス中の酸素濃度の検出値を表す出力VO2/OUTを通常的なＯ2センサと同様に生成する。このＯ2センサ６の出力VO2/OUTは、図２に示すように、触媒装置３を通過した排ガスの酸素濃度により把握される空燃比が理論空燃比近傍の範囲Δに存するような状態で、該排ガスの酸素濃度にほぼ比例した高感度な変化を生じるものとなる。
【００７２】
制御ユニット７はマイクロコンピュータを用いて構成されたものであり、エンジン１の目標空燃比KCMDを算出するための演算処理、並びに触媒装置３の劣化状態を判別するための演算処理を担う制御ユニット７ａ（以下、排気側制御ユニット７ａという）と、上記目標空燃比KCMDに基づきエンジン１の空燃比を制御する処理を担う制御ユニット７ｂ（以下、機関側制御ユニット７ｂという）とに大別される。
【００７３】
機関側制御ユニット７ｂは、その機能的構成として、エンジン１への基本燃料噴射量Ｔimを求める基本燃料噴射量算出部８と、基本燃料噴射量Ｔimを補正するための第１補正係数KTOTAL及び第２補正係数KCMDMをそれぞれ求める第１補正係数算出部９及び第２補正係数算出部１０とを具備する。
【００７４】
前記基本燃料噴射量算出部８は、エンジン１の回転数NEと吸気圧PBとから、それらにより規定されるエンジン１の基準の燃料噴射量（燃料供給量）をあらかじめ設定されたマップを用いて求め、その基準の燃料噴射量をエンジン１の図示しない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Ｔimを算出するものである。
【００７５】
また、第１補正係数算出部９が求める第１補正係数KTOTALは、エンジン１の排気還流率（エンジン１の吸入空気中に含まれる排ガスの割合）や、エンジン１の図示しないキャニスタのパージ時にエンジン１に供給される燃料のパージ量、エンジン１の冷却水温、吸気温等を考慮して前記基本燃料噴射量Ｔimを補正するためのものである。
【００７６】
また、第２補正係数算出部１０が求める第２補正係数KCMDMは、排気側制御ユニット７ａが後述の如く決定する目標空燃比KCMDに対応してエンジン１へ流入する燃料の冷却効果による吸入空気の充填効率を考慮して基本燃料噴射量Ｔimを補正するためのものである。
【００７７】
これらの第１補正係数KTOTAL及び第２補正係数KCMDMによる基本燃料噴射量Ｔimの補正は、第１補正係数KTOTAL及び第２補正係数KCMDMを基本燃料噴射量Ｔimに乗算することで行われ、この補正によりエンジン１の要求燃料噴射量Ｔcylが得られる。
【００７８】
尚、前記基本燃料噴射量Ｔimや、第１補正係数KTOTAL、第２補正係数KCMDMのより具体的な算出手法は、特開平５−７９３７４号公報あるいは米国特許第５２５３６３０号等に本願出願人が開示しているので、ここでは詳細な説明を省略する。
【００７９】
機関側制御ユニット７ｂは、上記の機能的構成の他、さらに、排気側制御ユニット７ａ（詳細は後述する）が逐次算出する目標空燃比KCMDにＬＡＦセンサ５の出力KACT（空燃比の検出値）を一致（収束）させるようにエンジン１の燃料噴射量を調整することでエンジン１の空燃比をフィードバック制御するフィードバック制御部１４を備えている。
【００８０】
このフィードバック制御部１４は、本実施形態では、エンジン１の各気筒の全体的な空燃比をフィードバック制御する大局的フィードバック制御部１５と、エンジン１の各気筒毎の空燃比をフィードバック制御する局所的フィードバック制御部１６とに分別される。
【００８１】
前記大局的フィードバック制御部１５は、ＬＡＦセンサ５の出力KACTが前記目標空燃比KCMDに収束するように、前記要求燃料噴射量Ｔcylを補正する（要求燃料噴射量Ｔcylに乗算する）フィードバック補正係数KFBを逐次求めるものである。
【００８２】
この大局的フィードバック制御部１５は、ＬＡＦセンサ５の出力KACTと目標空燃比KCMDとの偏差に応じて周知のＰＩＤ制御を用いて前記フィードバック補正係数KFBとしてのフィードバック操作量KLAFを生成するＰＩＤ制御器１７と、ＬＡＦセンサ５の出力KACTと目標空燃比KCMDとからエンジン１の運転状態の変化や特性変化等を考慮して前記フィードバック補正係数KFBを規定するフィードバック操作量KSTRを適応的に求める適応制御器１８（図ではＳＴＲと称している）とをそれぞれ独立的に具備している。
【００８３】
ここで、本実施形態では、前記ＰＩＤ制御器１７が生成するフィードバック操作量KLAFは、ＬＡＦセンサ５の出力KACT（空燃比の検出値）が目標空燃比KCMDに一致している状態で「１」となり、該操作量KLAFをそのまま前記フィードバック補正係数KFBとして使用できるようになっている。一方、適応制御器１８が生成するフィードバック操作量KSTRはＬＡＦセンサ５の出力KACTが目標空燃比KCMDに一致する状態で「目標空燃比KCMD」となるものである。このため、該フィードバック操作量KSTRを除算処理部１９で目標空燃比KCMDにより除算してなるフィードバック操作量kstr（＝KSTR／KCMD）が前記フィードバック補正係数KFBとして使用できるようになっている。
【００８４】
そして、大局的フィードバック制御部１５は、ＰＩＤ制御器１７により生成されるフィードバック操作量KLAFと、適応制御器１８が生成するフィードバック操作量KSTRを目標空燃比KCMDにより除算してなるフィードバック操作量kstrとを切換部２０で適宜、択一的に選択して、いずれか一方のフィードバック操作量KLAF又はkstrを前記フィードバック補正係数KFBとして使用し、該補正係数KFBを前記要求燃料噴射量Ｔcylに乗算することにより該要求燃料噴射量Ｔcylを補正する。尚、かかる大局的フィードバック制御部１５（特に適応制御器１８）については後にさらに詳細に説明する。
前記局所的フィードバック制御部１６は、ＬＡＦセンサ５の出力KACTから各気筒毎の実空燃比#nA/F(n=1,2,3,4)を推定するオブザーバ２１と、このオブザーバ２１により推定された各気筒毎の実空燃比#nA/Fから各気筒毎の空燃比のばらつきを解消するよう、ＰＩＤ制御を用いて各気筒毎の燃料噴射量のフィードバック補正係数#nKLAFをそれぞれ求める複数（気筒数個）のＰＩＤ制御器２２とを具備する。
ここで、オブザーバ２１は、それを簡単に説明すると、各気筒毎の実空燃比#nA/Fの推定を次のように行うものである。すなわち、エンジン１からＬＡＦセンサ５の箇所（各気筒毎の排ガスの集合部）にかけてのシステムを、エンジン１の各気筒毎の実空燃比#nA/FからＬＡＦセンサ５で検出される空燃比を生成するシステムと考え、これを、ＬＡＦセンサ５の検出応答遅れ（例えば一次遅れ）や、ＬＡＦセンサ５で検出される空燃比に対するエンジン１の各気筒毎の空燃比の時間的寄与度を考慮してモデル化する。そして、そのモデルの基で、ＬＡＦセンサ５の出力KACTから、逆算的に各気筒毎の実空燃比#nA/Fを推定する。
【００８５】
尚、このようなオブザーバ２１は、本願出願人が例えば特開平７−８３０９４号公報あるいは米国特許第５５３１２０８号に詳細に開示しているので、ここでは、さらなる説明を省略する。
また、局所的フィードバック制御部１６の各ＰＩＤ制御器２２は、ＬＡＦセンサ５の出力KACTを、前回の制御サイクルで各ＰＩＤ制御器２２により求められたフィードバック補正係数#nKLAFの全気筒についての平均値により除算してなる値を各気筒の空燃比の目標値として、その目標値とオブザーバ２１により求められた各気筒毎の実空燃比#nA/Fの推定値との偏差が解消するように、今回の制御サイクルにおける、各気筒毎のフィードバック補正係数#nKLAFを求める。
そして、局所的フィードバック制御部１６は、前記要求燃料噴射量Ｔcylに大局的フィードバック制御部１５のフィードバック補正係数KFBを乗算してなる値に、各気筒毎のフィードバック補正係数#nKLAFを乗算することで、各気筒の出力燃料噴射量#nＴout(n=1,2,3,4)を求める。
このようにして求められる各気筒の出力燃料噴射量#nＴoutは、機関側制御ユニット７ｂに備えた各気筒毎の付着補正部２３により吸気管の壁面付着を考慮した補正が各気筒毎になされた後、エンジン１の図示しない燃料噴射装置に与えられ、その付着補正がなされた出力燃料噴射量#nＴoutで、エンジン１の各気筒への燃料噴射が行われるようになっている。
尚、上記付着補正については、本願出願人が例えば特開平８−２１２７３号公報あるいは米国特許第５５６８７９９号に詳細に開示しているので、ここではさらなる説明を省略する。また、図１において、参照符号２４を付したセンサ出力選択処理部は、前記オブザーバ２１による各気筒毎の実空燃比#nA/Fの推定に適したＬＡＦセンサ５の出力KACTをエンジン１の運転状態に応じて選択するもので、これについては、本願出願人が特開平７−２５９５８８号公報あるいは米国特許第５５４０２０９号にて詳細に開示しているので、ここではさらなる説明を省略する。
【００８６】
一方、前記排気側制御ユニット７ａは、ＬＡＦセンサ５の出力KACTと所定の基準値FLAF/BASEとの偏差kact（＝KACT−FLAF/BASE）を求める減算処理部１１と、Ｏ2センサ６の出力VO2/OUTとその目標値VO2/TARGET（Ｏ2センサ６の出力VO2/OUTに関する基準値）との偏差VO2（＝VO2/OUT−VO2/TARGET）を求める減算処理部１２とを備えている。この場合、本実施形態では前記基準値FLAF/BASEは空燃比換算で約「１」（一定値）に設定されている。また、Ｏ2センサ６の出力VO2/OUTの目標値VO2/TARGETは、本実施形態では触媒装置３の最適な浄化性能が得られる所定の一定値とされている。
【００８７】
尚、以下の説明において、前記減算処理部１１，１２がそれぞれ求める偏差kact，VO2をそれぞれＬＡＦセンサ５の偏差出力kact及びＯ2センサ６の偏差出力VO2と称する。
【００８８】
排気側制御ユニット７ａはさらに、上記の偏差出力kact，VO2のデータをそれぞれＬＡＦセンサ５の出力及びＯ2センサ６の出力のデータとして与える排気側主演算処理部１３を備えている。
【００８９】
この排気側主演算処理部１３は、前記偏差出力kact，VO2のデータに基づいてエンジン１の目標空燃比KCMD（ＬＡＦセンサ５により検出するエンジン１の空燃比の目標値）を逐次算出する機能（以下、目標空燃比算出機能という）と、触媒装置３の劣化状態を逐次判別する機能（以下、劣化判別機能という）とを有する。
【００９０】
さらに詳細には、排気側主演算処理部１３の目標空燃比算出機能は、排気管２のＬＡＦセンサ５の箇所からＯ2センサ６の箇所にかけての触媒装置３を含む排気系（図１で参照符号Ｅを付した部分）を制御対象とする。そして、この対象排気系Ｅが有する無駄時間や、前記エンジン１及び機関側制御ユニット７ｂが有する無駄時間、対象排気系Ｅの挙動変化等を考慮しつつ、適応スライディングモード制御を用いてＯ2センサ６の出力VO2/OUTをその目標値VO2/TARGETに収束させるように（Ｏ2センサ６の偏差出力VO2を「０」に収束させるように）エンジン１の目標空燃比KCMDを逐次算出するものである。
【００９１】
また、排気側主演算処理部１３の劣化判別機能は、目標空燃比KCMDを算出する過程で逐次得られる後述のモデルのパラメータの同定値のデータに基づいて触媒装置３の劣化状態を逐次判別すると共に、その判別結果に応じて本実施形態のシステムに備えた劣化報知器２９の動作を制御するものである。尚、劣化報知器２９は、触媒装置３の劣化状態を、ランプの点灯もしくは点滅、あるいはブザーのの鳴動等により外部に報知するものである。
【００９２】
これらの目標空燃比算出機能及び劣化判別機能の演算処理を行うために、本実施形態では、前記対象排気系Ｅを、前記ＬＡＦセンサ５の出力KACT（空燃比の検出値）から無駄時間要素及び応答遅れ要素を介してＯ2センサ６の出力VO2/OUT（触媒装置３を通過した排ガス中の酸素濃度）を生成する系と見なし、その挙動をあらかじめ離散時間系でモデル化する。また、特に、目標空燃比算出機能のために、前記エンジン１及び機関側制御ユニット７ｂから成るシステム（以下、このシステムを空燃比操作系と称する）を、目標空燃比KCMDから無駄時間要素を介してＬＡＦセンサ５の出力KACTを生成する系と見なし、その挙動をあらかじめ離散時間系でモデル化する。
【００９３】
この場合、本実施形態では、対象排気系Ｅの挙動を離散時間系で表現するモデル（以下、排気系モデルという）は、ＬＡＦセンサ５の出力KACT及びＯ2センサ６の出力VO2/OUTの代わりに、ＬＡＦセンサ５の前記偏差出力kact（＝KACT−FLAF/BASE）とＯ2センサ６の前記偏差出力VO2（＝VO2/OUT−VO2/TARGET）とを用いて、次式（１）により表現する。
【００９４】
【数１】
0003992925.tif 000002
【００９５】
この式（１）は、対象排気系ＥがＬＡＦセンサ５の偏差出力kactから、無駄時間要素及び応答遅れ要素を介してＯ2センサ６の偏差出力VO2を生成する系であると見なして、該対象排気系Ｅの挙動を離散時間系のモデル（より詳しくは無駄時間を有する自己回帰モデル）で表現したものである。
【００９６】
ここで、上式（１）において、「ｋ」は離散時間的な制御サイクルの番数を示し、「d1」は対象排気系Ｅに存する無駄時間を制御サイクル数で表したものである。この場合、対象排気系Ｅの無駄時間（ＬＡＦセンサ５が検出する各時点の空燃比がＯ2センサ６の出力VO2/OUTに反映されるようになるまでに要する時間）は、排気系主演算処理部１３の制御サイクルの周期（これは本実施形態では一定である）を３０〜１００ｍｓとしたとき、一般的には、３〜１０制御サイクル分の時間（d1＝３〜１０）である。そして、本実施形態では、式（１）により表した排気系モデルにおける無駄時間d1の値として、対象排気系Ｅの実際の無駄時間と等しいか、もしくはそれよりも若干長いものにあらかじめ設定した所定の一定値（本実施形態では例えばd1＝７）を用いる。
【００９７】
また、式（１）の右辺第１項及び第２項はそれぞれ対象排気系Ｅの応答遅れ要素に対応するもので、第１項は１次目の自己回帰項、第２項は２次目の自己回帰項である。そして、「a1」、「a2」はそれぞれ１次目の自己回帰項のゲイン係数、２次目の自己回帰項のゲイン係数である。これらのゲイン係数a1，a2は別の言い方をすれば、Ｏ2センサ６の出力VO2/OUTに係わる係数である。
【００９８】
さらに、式（１）の右辺第３項は対象排気系Ｅ及び排気系モデルの入力であるＬＡＦセンサ５の出力を対象排気系Ｅの無駄時間d1を含めて表現するものであり、「b1」はその入力（＝ＬＡＦセンサ５の出力）に係わるゲイン係数である。これらのゲイン係数a1，a2，b1は排気系モデルの挙動を規定するパラメータであり、本実施形態では後述の同定器によって逐次同定するものである。
【００９９】
一方、前記空燃比操作系（エンジン１及び機関側制御ユニット７ｂからなるシステム）の離散時間系のモデル（以下、空燃比操作系モデルという）は、本実施形態では、排気系モデルの場合と同様にＬＡＦセンサ５の出力KACTの代わりにＬＡＦセンサ５の前記偏差出力kact（＝KACT−FLAF/BASE）を用いると共に、これに対応させて目標空燃比KCMDの代わりに該目標空燃比KCMDの前記基準値FLAF/BASEに対する偏差kcmd（＝KCMD−FLAF/BASE。これはＬＡＦセンサ５の偏差出力kactの目標値に相当する。以下、これを目標偏差空燃比kcmdという）とを用い、次式（２）により表す。
【０１００】
【数２】
0003992925.tif 000003
【０１０１】
この式（２）は空燃比操作系が前記目標偏差空燃比kcmdから無駄時間要素を介してＬＡＦセンサ５の偏差出力kactを生成するシステム（各制御サイクルにおける偏差出力kactが無駄時間前の目標偏差空燃比kcmdに一致するようなシステム）であると見なして、該空燃比操作系を離散時間系のモデルで表現したものである。
【０１０２】
ここで、式（２）において、「d2」が空燃比操作系の無駄時間を排気側主演算処理部１３の制御サイクル数で表したものである。この場合、空燃比操作系の無駄時間（各時点の目標空燃比KCMDがＬＡＦセンサ５の出力KACTに反映されるようになるまでに要する時間）は、エンジン１の回転数NEによって変化し、エンジン１の回転数が低くなる程、長くなる。そして、本実施形態では、式（２）により表した空燃比操作系モデルにおける無駄時間d2の値としては、上記のような空燃比操作系の無駄時間の特性を考慮し、例えばエンジン１の低速回転域の回転数であるアイドリング回転数において実際の空燃比操作系が有する無駄時間（これは、エンジン１の任意の回転数において空燃比操作系が採り得る最大側の無駄時間である）と等しいか、もしくはそれよりも若干長いものにあらかじめ設定した所定の一定値（本実施形態では例えばd2＝３）を用いる。
【０１０３】
尚、空燃比操作系には、実際には、無駄時間要素の他、エンジン１の応答遅れ要素も含まれるのであるが、目標空燃比KCMDに対するＬＡＦセンサ５の出力KACTの応答遅れは、基本的にはフィードバック制御部１４（特に適応制御器１８）によって補償されるため、排気側主演算処理部１３から見た空燃比操作系では、エンジン１の応答遅れ要素を考慮せずとも支障はない。
【０１０４】
本実施形態における前記排気側主演算処理部１３は、式（１）及び式（２）によりそれぞれ表現した排気系モデル及び空燃比操作系モデルに基づく前記目標空燃比算出機能の処理と、式（１）により表現した排気系モデルに基づく前記劣化判別機能の処理とを所定（一定）の制御サイクルで行うものである。そして、これらの機能を実現するために、図３に示すような機能的構成を具備している。
【０１０５】
すなわち、排気側主演算処理部１３は、ＬＡＦセンサ５の偏差出力kact及びＯ2センサ６の偏差出力VO2のデータから、前記排気系モデル（式（１））の設定すべきパラメータである前記ゲイン係数a1，a2，b1の値を制御サイクル毎に逐次同定する同定器２５と、ＬＡＦセンサ５の偏差出力kact、Ｏ2センサ６の偏差出力VO2、及び以下に述べるスライディングモード制御器２７が過去に求めた目標空燃比KCMD（より正確には目標偏差空燃比kcmd）のデータから、前記同定器２５により算出された前記ゲイン係数a1，a2，b1の同定値a1ハット，a2ハット，b1ハット（以下、同定ゲイン係数a1ハット，a2ハット，b1ハットという）を用いて、対象排気系Ｅの無駄時間d1及び空燃比操作系の無駄時間d2を合わせた合計無駄時間ｄ（＝d1＋d2）後のＯ2センサ６の偏差出力VO2の推定値VO2バー（以下、推定偏差出力VO2バーという）を制御サイクル毎に逐次求める推定器２６と、該推定器２６により求められたＯ2センサ６の推定偏差出力VO2バーのデータから、前記同定ゲイン係数a1ハット，a2ハット，b1ハットを用いて適応スライディングモード制御により前記目標空燃比KCMDを制御サイクル毎に逐次算出するスライディングモード制御器２７と、前記同定ゲイン係数a1ハット，a2ハット，b1ハットのデータに基づき触媒装置３の劣化状態を判別する触媒劣化判別処理器２８とを具備している。
【０１０６】
これらの構成のうち、同定器２５、推定器２６及びスライディングモード制御器２７による演算処理のアルゴリズムは以下のように構築されている。
【０１０７】
まず、前記同定器２５は、前記式（１）により表現した排気系モデルの実際の対象排気系Ｅに対するモデル化誤差を極力小さくするように前記ゲイン係数a1，a2，b1の値をリアルタイムで逐次同定するものであり、その同定処理を次のように行う。
【０１０８】
すなわち、同定器２５は、所定の制御サイクル毎に、まず、今現在設定されている排気系モデルの同定ゲイン係数a1ハット，a2ハット，b1ハット、すなわち前回の制御サイクルで決定した同定ゲイン係数a1(k-1)ハット，a2(k-1)ハット，b1(k-1)ハットの値と、ＬＡＦセンサ５の偏差出力kact及びＯ2センサ６の偏差出力VO2の過去に得られたデータとを用いて、次式（３）により排気系モデル上でのＯ2センサ６の偏差出力VO2（排気系モデルの出力）の値VO2(k)ハット（以下、同定偏差出力VO2(k)ハットという）を求める。
【０１０９】
【数３】
0003992925.tif 000004
【０１１０】
この式（３）は、排気系モデルを表す前記式（１）を１制御サイクル分、過去側にシフトし、ゲイン係数a1，a2，b1を同定ゲイン係数a1ハット(k-1)，a2ハット(k-1)，b1ハット(k-1)で置き換えたものである。また、式（３）の第３項で用いる対象排気系Ｅの無駄時間d1の値は、前述の如く設定した一定値（本実施形態ではd1＝７）を用いる。
【０１１１】
ここで、次式（４），（５）で定義されるベクトルΘ及びξを導入すると（式（４），（５）中の添え字「Ｔ」は転置を意味する。以下同様。）、
【０１１２】
【数４】
0003992925.tif 000005
【０１１３】
【数５】
0003992925.tif 000006
【０１１４】
前記式（３）は、次式（６）により表される。
【０１１５】
【数６】
0003992925.tif 000007
【０１１６】
さらに同定器２５は、前記式（３）あるいは式（６）により求められるＯ2センサ６の同定偏差出力VO2ハットと今現在のＯ2センサ６の偏差出力VO2との偏差id/eを排気系モデルの実際の対象排気系Ｅに対するモデル化誤差を表すものとして次式（７）により求める（以下、偏差id/eを同定誤差id/eという）。
【０１１７】
【数７】
0003992925.tif 000008
【０１１８】
そして、同定器２５は、上記同定誤差id/eを最小にするように新たな同定ゲイン係数a1(k)ハット，a2(k)ハット，b1(k)ハット、換言すれば、これらの同定ゲイン係数を要素とする新たな前記ベクトルΘ(k)（以下、このベクトルを同定ゲイン係数ベクトルΘという）を求めるもので、その算出を、次式（８）により行う。すなわち、同定器２５は、前回の制御サイクルで決定した同定ゲイン係数a1ハット(k-1)，a2ハット(k-1)，b1ハット(k-1)を、同定誤差id/eに比例させた量だけ変化させることで新たな同定ゲイン係数a1(k)ハット，a2(k)ハット，b1(k)ハットを求める。
【０１１９】
【数８】
0003992925.tif 000009
【０１２０】
ここで、式（８）中の「Ｋθ」は次式（９）により決定される三次のベクトル（各同定ゲイン係数a1ハット，a2ハット，b1ハットの同定誤差id/eに応じた変化度合いを規定するゲイン係数ベクトル）である。
【０１２１】
【数９】
0003992925.tif 000010
【０１２２】
また、上式（９）中の「Ｐ」は次式（１０）の漸化式により決定される三次の正方行列である。
【０１２３】
【数１０】
0003992925.tif 000011
【０１２４】
尚、式（１０）中の「λ1」、「λ2」は０＜λ1≦１及び０≦λ2＜２の条件を満たすように設定され、また、「Ｐ」の初期値Ｐ(0)は、その各対角成分を正の数とする対角行列である。
【０１２５】
この場合、式（１０）中の「λ1」、「λ2」の設定の仕方によって、固定ゲイン法、漸減ゲイン法、重み付き最小二乗法、最小二乗法、固定トレース法等、各種の具体的なアルゴリズムが構成され、本実施形態では、例えば最小二乗法（この場合、λ1＝λ2＝１）を採用している。
【０１２６】
本実施形態における同定器２５は基本的には前述のようなアルゴリズム（演算処理）によって、前記同定誤差id/eを最小化するように排気系モデルの前記同定ゲイン係数a1ハット，a2ハット，b1ハットを制御サイクル毎に逐次求めるもので、このような処理によって、実際の対象排気系Ｅに適合した同定ゲイン係数a1ハット，a2ハット，b1ハットが逐次得られる。
【０１２７】
以上説明した演算処理が同定器２５による基本的な処理内容である。尚、本実施形態では、同定器２５は、同定ゲイン係数a1ハット，a2ハット，b1ハットを求めるに際して、それらの値の制限処理等、付加的な処理も行うのであるが、これらについては後述する。
【０１２８】
次に、前記推定器２６は、後に詳細を説明するスライディングモード制御器２７による目標空燃比KCMDの算出処理に際しての対象排気系Ｅの無駄時間d1及び前記空燃比操作系の無駄時間d2の影響を補償するために、前記合計無駄時間ｄ（＝d1＋d2）後のＯ2センサ６の偏差出力VO2の推定値である前記推定偏差出力VO2バーを制御サイクル毎に逐次求めるものであり、その推定処理のアルゴリズムは次のように構築されている。尚、この推定器２６は本発明の本質をなすものではなく、また、その詳細は特願平１０−１３０８６４号にて本願出願人が説明しているので、ここでは、概略を説明する。
【０１２９】
まず、排気系モデルを表す前記式（１）に、空燃比操作系モデルを表す式（２）を適用すると、式（１）は次式（１１）に書き換えることができる。
【０１３０】
【数１１】
0003992925.tif 000012
【０１３１】
この式（１１）は、対象排気系Ｅ及び空燃比操作系を合わせた系を、目標偏差空燃比kcmdから対象排気系Ｅ及び空燃比操作系の両者の無駄時間要素と対象排気系Ｅの応答遅れ要素とを介してＯ2センサ６の偏差出力VO2を生成するシステムを見なして，該システムを離散時間系のモデルで表現したものである。
【０１３２】
そして、この式（１１）を用いることで、各制御サイクルにおける前記合計無駄時間ｄ後のＯ2センサ６の偏差出力VO2(k+d)の推定値である前記推定偏差出力VO2(k+d)バーは、Ｏ2センサ６の偏差出力VO2の時系列データVO2(k)及びVO2(k-1)と、スライディングモード制御器２７が求める目標空燃比KCMD（具体的な求め方は後述する）に相当する目標偏差空燃比kcmd（＝KCMD−FLAF/BASE）の過去値の時系列データkcmd(k-j)（ｊ＝1,2,…,d）とを用いて次式（１２）により表される。
【０１３３】
【数１２】
0003992925.tif 000013
【０１３４】
ここで、式（１２）において、α1，α2は、それぞれ同式（１２）中のただし書きで定義した行列Ａの巾乗Ａd（ｄ：合計無駄時間）の第１行第１列成分、第１行第２列成分である。また、βj（j=1,2,…,d）は、それぞれ行列Ａの巾乗Ａj-1（j=1,2,…,d）と同式（１２）中のただし書きで定義したベクトルＢとの積Ａj-1・Ｂの第１行成分である。
【０１３５】
さらに、式（１２）中の目標偏差空燃比kcmdの過去値の時系列データkcmd(k-j)（ｊ＝1,2,…,d）のうち、現在から空燃比操作系の無駄時間d2以前の目標偏差空燃比kcmdの過去値の時系列データkcmd(k-d2)，kcmd(k-d2-1)，…，kcmd(k-d)は前記式（２）によって、それぞれ、ＬＡＦセンサ５の偏差出力kactの現在以前に得られるデータkact(k)，kact(k-1)，…，kact(k-d+d2)に置き換えることができる。そして、この置き換えを行うことで、次式（１３）が得られる。
【０１３６】
【数１３】
0003992925.tif 000014
【０１３７】
この式（１３）が本実施形態において、推定器２６が前記推定偏差出力VO2(k+d)バーを算出するための基本式である。つまり、本実施形態では、推定器２６は、制御サイクル毎に、Ｏ2センサ６の偏差出力VO2の時系列データVO2(k)及びVO2(k-1)と、スライディングモード制御器２７が過去に求めた目標空燃比KCMDを表す目標偏差空燃比kcmdの過去値のデータkcmd(k-j)（ｊ＝1,…,d2-1）と、ＬＡＦセンサ５の偏差出力kactの時系列データkact(k-j)（ｊ＝０，…，d1）とを用いて式（１３）の演算を行うことによって、Ｏ2センサ６の推定偏差出力VO2(k+d)バーを求める。
【０１３８】
この場合、本実施形態では、式（１３）により推定偏差出力VO2(k+d)バーを算出するために必要となる係数α1，α2及びβj（j=1,2,…,d）の値は、基本的には、前記ゲイン係数a1，a2，b1（これらは式（１２）のただし書きで定義した行列Ａ及びベクトルＢの成分である）の同定値である前記同定ゲイン係数a1ハット，a2ハット，b1ハットを用いて算出する。また、式（１３）の演算で必要となる無駄時間d1，d2の値は、前述の如く設定した値を用いる。
【０１３９】
尚、推定偏差出力VO2(k+d)バーは、ＬＡＦセンサ５の偏差出力kactのデータを使用せずに、式（１２）の演算により求めるようにしてもよいが、推定偏差出力VO2(k+d)バーの信頼性を高める上では、エンジン１等の実際の挙動が反映されるＬＡＦセンサ５の偏差出力kactのデータを用いた式（１３）の演算により推定偏差出力VO2(k+d)バーを求めることが好ましい。また、空燃比操作系の無駄時間d2を「１」に設定できるような場合には、式（１２）中の目標偏差空燃比kcmdの過去値の時系列データkcmd(k-j)（ｊ＝1,2,…,d）の全てをそれぞれ、ＬＡＦセンサ５の偏差出力kactの現在以前に得られる時系列データkact(k)，kact(k-1)，…，kact(k-d+d2)に置き換えることができる。このため、この場合には、推定偏差出力VO2(k+d)バーは、目標偏差空燃比kcmdのデータを含まない次式（１４）により求めることができる。
【０１４０】
【数１４】
0003992925.tif 000015
【０１４１】
次に、前記スライディングモード制御器２７を説明する。尚、このスライディングモード制御器２７の詳細は、特願平１０−１３０８６４号にて本願出願人が説明しているので、ここでは、概略を説明する。
【０１４２】
本実施形態のスライディングモード制御器２７は、通常的なスライディングモード制御に、外乱等の影響を極力排除するための適応則を加味した適応スライディングモード制御によりＯ2センサ６の出力VO2/OUTをその目標値VO2/TARGETに整定させるように（Ｏ2センサ６の偏差出力VO2を「０」に収束させるように）、制御対象である前記対象排気系Ｅに与えるべき入力（詳しくは、ＬＡＦセンサ５の出力KACT（空燃比の検出値）と前記基準値FLAF/BASEとの偏差の目標値で、これは前記目標偏差空燃比kcmdに等しい。以下、この入力をＳＬＤ操作入力ｕslと称する）を決定し、その決定したＳＬＤ操作入力ｕslから前記目標空燃比KCMDを決定するものである。そして、その処理のためのアルゴリズムは次のように構築されている。
【０１４３】
まず、スライディングモード制御器２７の適応スライディングモード制御に必要な超平面（これはすべり面とも言われる）の構築について説明する。
【０１４４】
本実施形態におけるスライディングモード制御の基本的な考え方としては、制御すべき状態量として、例えば各制御サイクルで得られたＯ2センサ６の偏差出力VO2(k)と、その１制御サイクル前に得られた偏差出力VO2(k-1)とを用い、スライディングモード制御用の超平面を規定する線形関数σ（これは切換関数とも言われる）を次式（１５）により定義する。尚、前記偏差出力VO2(k)，VO2(k-1)を成分とするベクトルとして式（１５）中で定義したベクトルＸを以下、状態量Ｘという。
【０１４５】
【数１５】
0003992925.tif 000016
【０１４６】
この場合、線形関数σの係数s1，s2は、次式（１６）の条件を満たすように設定する。
【０１４７】
【数１６】
0003992925.tif 000017
【０１４８】
尚、本実施形態では、簡略化のために係数s1＝１とし（この場合、s2／s1＝s2である）、−１＜s2＜１の条件を満たすように係数s2の値を設定している。
【０１４９】
このように線形関数σを定義したとき、スライディングモード制御用の超平面はσ＝０により表される。この場合、状態量Ｘは二次元系であるので超平面σ＝０は図４に示すように直線となり、このとき、該超平面は切換線とも言われる。
【０１５０】
尚、本実施形態では、線型関数の変数である状態量として、実際には前記推定器２６により求められる前記推定偏差出力VO2バーの時系列データを用いるのであるが、これについては後述する。
【０１５１】
本実施形態で用いる適応スライディングモード制御は、状態量Ｘ＝（VO2(k)，VO2(k-1)）を上記の如く設定した超平面σ＝０に収束させるための制御則である到達則と、その超平面σ＝０への収束に際して外乱等の影響を補償するための制御則である適応則とにより該状態量Ｘを超平面σ＝０に収束させる（図４のモード１）。そして、該状態量Ｘを所謂、等価制御入力によって超平面σ＝０に拘束しつつ、該状態量Ｘを超平面σ＝０上の平衡点であるVO2(k)＝VO2(k-1)＝０となる点、すなわち、Ｏ2センサ６の出力VO2/OUTの時系列データVO2/OUT(k)，VO2/OUT(k-1)が目標値VO2/TARGETに一致するような点に収束させる（図４のモード２）。
【０１５２】
上記のように状態量Ｘを超平面σ＝０の平衡点に収束させるために本実施形態のスライディングモード制御器２７が生成する前記ＳＬＤ操作入力ｕsl（＝目標偏差空燃比kcmd）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対象排気系Ｅに与えるべき等価制御入力ｕeqと、前記到達則に従って対象排気系Ｅに与えるべき入力ｕrch（以下、到達則入力ｕrchという）と、前記適応則に従って対象排気系Ｅに与えるべき入力ｕadp（以下、適応則入力ｕadpという）との総和により表される（次式（１７））。
【０１５３】
【数１７】
0003992925.tif 000018
【０１５４】
そして、これらの等価制御入力ｕeq、到達則入力ｕrch及び適応則入力ｕadpは、本実施形態では、前記式（１１）により表される離散時間系のモデル（式（１）中のＬＡＦセンサ５の偏差出力kact(k-d1)を合計無駄時間ｄを用いた目標偏差空燃比kcmd(k-d)で置き換えたモデル）に基づいて、次のように決定する。
【０１５５】
まず、状態量Ｘを超平面σ＝０に拘束するために対象排気系Ｅに与えるべき入力である前記等価制御入力ｕeqは、σ(k+1)＝σ(k)＝０なる条件を満たす目標偏差空燃比kcmdである。そして、このような条件を満たす等価制御入力ｕeqは、式（１１）と式（１５）とを用いて次式（１８）により与えられる。
【０１５６】
【数１８】
0003992925.tif 000019
【０１５７】
この式（１８）が本実施形態において、制御サイクル毎に等価制御入力ｕeq(k)を求めるための基本式である。
【０１５８】
次に、前記到達則入力ｕrchは、本実施形態では、基本的には次式（１９）により決定するものとする。
【０１５９】
【数１９】
0003992925.tif 000020
【０１６０】
すなわち、到達則入力ｕrchは、前記合計無駄時間ｄを考慮し、合計無駄時間ｄ後の線形関数σの値σ(k+d)に比例させるように決定する。
【０１６１】
この場合、式（１９）中の係数Ｆ（これは到達則のゲインを規定する）は、次式（２０）の条件を満たすように設定する。
【０１６２】
【数２０】
0003992925.tif 000021
【０１６３】
尚、線形関数σの値の挙動に関しては、該線形関数σの値が超平面σ＝０に対して振動的な変化（所謂チャタリング）を生じる虞れがあり、このチャタリングを抑制するためには、到達則入力ｕrchに係わる係数Ｆは、さらに次式（２１）の条件を満たすように設定することが好ましい。
【０１６４】
【数２１】
0003992925.tif 000022
【０１６５】
次に、前記適応則入力ｕadpは、本実施形態では、基本的には次式（２２）により決定するものとする（式（２２）中のΔＴは排気側主演算処理部１３の制御サイクルの周期である）。
【０１６６】
【数２２】
0003992925.tif 000023
【０１６７】
すなわち、適応則入力ｕadpは、合計無駄時間ｄを考慮し、該合計無駄時間ｄ後までの線形関数σの値の制御サイクル毎の積算値（これは線形関数σの値の積分値に相当する）に比例させるように決定する。
【０１６８】
この場合、式（２２）中の係数Ｇ（これは適応則のゲインを規定する）は、次式（２３）の条件を満たすように設定する。
【０１６９】
【数２３】
0003992925.tif 000024
【０１７０】
尚、前記式（１６）、（２０）、（２１）、（２３）の設定条件のより具体的な導出の仕方については、本願出願人が既に特願平９−２５１１４２号等にて詳細に説明しているので、ここでは詳細な説明を省略する。
【０１７１】
本実施形態におけるスライディングモード制御器２７は、基本的には前記式（１８）、（１９）、（２２）により決定される等価制御入力ｕeq、到達則入力ｕrch及び適応則入力ｕadpの総和（ｕeq＋ｕrch＋ｕadp）を対象排気系Ｅに与えるべきＳＬＤ操作入力ｕslとして決定するのであるが、前記式（１８）、（１９）、（２２）で使用するＯ2センサ６の偏差出力VO2(k+d)，VO2(k+d-1)や、線形関数σの値σ(k+d)等は未来値であるので直接的には得られない。
【０１７２】
そこで、本実施形態では、スライディングモード制御器２７は、実際には、前記式（１８）により前記等価制御入力ｕeqを決定するためのＯ2センサ６の偏差出力VO2(k+d)，VO2(k+d-1)の代わりに、前記推定器２６で求められる推定偏差出力VO2(k+d)バー，VO2(k+d-1)バーを用い、次式（２４）により制御サイクル毎の等価制御入力ｕeqを算出する。
【０１７３】
【数２４】
0003992925.tif 000025
【０１７４】
また、本実施形態では、実際には、推定器２６により前述の如く逐次求められた推定偏差出力VO2バーの時系列データを制御すべき状態量とし、前記式（１５）により設定された線形関数σに代えて、次式（２５）により線形関数σバーを定義する（この線形関数σバーは、前記式（１５）の偏差出力VO2の時系列データを推定偏差出力VO2バーの時系列データで置き換えたものに相当する）。
【０１７５】
【数２５】
0003992925.tif 000026
【０１７６】
そして、スライディングモード制御器２７は、前記式（１９）により前記到達則入力ｕrchを決定するための線形関数σの値の代わりに、前記式（２５）により表される線形関数σバーの値を用いて次式（２６）により制御サイクル毎の到達則入力ｕrchを算出する。
【０１７７】
【数２６】
0003992925.tif 000027
【０１７８】
同様に、スライディングモード制御器２７は、前記式（２２）により前記適応則入力ｕadpを決定するための線形関数σの値の代わりに、前記式（２５）により表される線形関数σバーの値を用いて次式（２７）により制御サイクル毎の適応則入力ｕadpを算出する。
【０１７９】
【数２７】
0003992925.tif 000028
【０１８０】
尚、前記式（２４），（２６），（２７）により等価制御入力ｕeq、到達則入力ｕrch及び適応則入力ｕadpを算出する際に必要となる前記ゲイン係数a1，a2，b1としては、本実施形態では基本的には前記同定器２５により求められた最新の同定ゲイン係数a1(k)ハット，a2(k)ハット，b1(k)ハットを用いる。
【０１８１】
そして、スライディングモード制御器２７は、前記式（２４）、（２６）、（２７）によりそれぞれ求められる等価制御入力ｕeq、到達則入力ｕrch及び適応則入力ｕadpの総和を対象排気系Ｅに与えるべき前記ＳＬＤ操作入力ｕslとして求める（前記式（１７）を参照）。尚、この場合において、前記式（２４）、（２６）、（２７）中で用いる前記係数s1，s2，Ｆ，Ｇの設定条件は前述の通りである。
【０１８２】
これが、本実施形態において、スライディングモード制御器２７により、対象排気系Ｅに与えるべきＳＬＤ操作入力ｕsl（＝目標偏差空燃比kcmd）を制御サイクル毎に決定するための基本的な演算処理（アルゴリズム）である。このようにしてＳＬＤ操作入力ｕslを決定することで、該ＳＬＤ操作入力ｕslは、Ｏ2センサ６の推定偏差出力VO2バーを「０」に収束させるように（結果的にはＯ2センサ６の出力VO2を目標値VO2/TARGETに収束させるように）決定される。
【０１８３】
ところで、本実施形態におけるスライディングモード制御器２７は最終的には前記目標空燃比KCMDを制御サイクル毎に逐次求めるものあるが、前述のように求められるＳＬＤ操作入力ｕslは、ＬＡＦセンサ５で検出される排ガスの空燃比と前記基準値FLAF/BASEとの偏差の目標値、すなわち前記目標偏差空燃比kcmdである。このため、スライディングモード制御器２７は、最終的には、次式（２８）に示すように、制御サイクル毎に、前述の如く求めたＳＬＤ操作入力ｕslに前記基準値FLAF/BASEを加算することで、目標空燃比KCMDを決定する。
【０１８４】
【数２８】
0003992925.tif 000029
【０１８５】
以上が本実施形態でスライディングモード制御器２７により目標空燃比KCMDを決定するための基本的アルゴリズムである。
【０１８６】
尚、本実施形態では、スライディングモード制御器２７による適応スライディングモード制御の処理の安定性を判別して、前記ＳＬＤ操作入力ｕslの値を制限したりするのであるが、これについては後述する。
【０１８７】
次に、前記触媒劣化判別処理器２８を説明する。尚、該触媒劣化判別処理器２８の詳細な処理内容については後述することとし、ここでは、触媒劣化判別処理器２８による触媒装置３の劣化状態の判別の基本的な概要を説明する。
【０１８８】
本願発明者等の各種検討によれば、前記同定器２５で算出する前記同定ゲイン係数a1ハット，a2ハット，b1ハットの値は、それぞれ触媒装置３の劣化状態との間に特徴的な相関関係を有する。
【０１８９】
例えば同定ゲイン係数a1ハットの値は、図５（ａ）の点描部分で示すように、基本的には触媒装置３の劣化の進行に伴い、単調的に増加していく傾向がある。
【０１９０】
また、同定ゲイン係数a2ハットの値は、図５（ｂ）の点描部分で示すように、基本的には触媒装置３の劣化の進行に伴い、単調的に減少していく傾向がある。
【０１９１】
また、同定ゲイン係数b1ハットの値は、図５（ｃ）の点描部分で示すように、基本的には、触媒装置３の劣化がある程度進行するまでは、その劣化の進行に伴い増加していき、その後は劣化の進行に伴い、同定ゲイン係数b1ハットの値が減少していく傾向がある。
【０１９２】
尚、前記排気系モデルを表す前記式（１）の右辺の同定ゲイン係数a1ハット，a2ハット，b1ハットに対応する各項の極性（正負）を本実施形態と逆にして排気系モデルを構築した場合には、同定ゲイン係数a1ハット，a2ハット，b1ハットの値の、触媒装置３の劣化の進行に伴う増減傾向は、上記と逆になる。
【０１９３】
このように各同定ゲイン係数a1ハット，a2ハット，b1ハットの値は、触媒装置３の劣化状態との間に特徴的な相関性を有する傾向があるので、それらの同定ゲイン係数a1ハット，a2ハット，b1ハットの値のデータに基づいて触媒装置３の劣化状態を判別することが可能である。これが、本実施形態において、触媒装置３の劣化状態を判別するための基本的な考え方である。
【０１９４】
ところで、触媒装置３の劣化の進行に伴う各同定ゲイン係数a1ハット，a2ハット，b1ハットの値の変化の上記のような傾向は基本的傾向であり、前記同定器２５により逐次算出される実際の各同定ゲイン係数a1ハット，a2ハット，b1ハットの値は、一般には、触媒装置３の劣化状態が同じであっても外乱等の影響である程度のばらつきが生じる。
【０１９５】
また、実際の各同定ゲイン係数a1ハット，a2ハット，b1ハットの値は、それを算出した際におけるエンジン１の排ガスの流量（触媒装置３を流れる排ガスの流量）の影響も多少受ける。
【０１９６】
すなわち、触媒装置３のある劣化状態において、エンジン１の排ガスの流量を変化させつつ、同定器２５により各同定ゲイン係数a1ハット，a2ハット，b1ハットを逐次算出したとき、例えば同定ゲイン係数a1ハットの値のデータは、図６の点描を付した範囲で表されるような分布を有し、その値の大きさが、排ガスの各流量においてばらつきを有すると共に、排ガスの流量によっても変化する傾向がある。このことは、他の同定ゲイン係数a2ハット，b1ハットについても同様である。
【０１９７】
尚、同定ゲイン係数a1ハットの値は排ガスの流量が大きい程、大きくなる傾向があり、また、同定ゲイン係数a2ハットの値は排ガスの流量が大きい程、小さくなる傾向がある。また、同定ゲイン係数b1ハットの値は排ガスの流量が大きい程、大きくなる傾向がある。
【０１９８】
このようなことを考慮し、本実施形態では、前記触媒劣化判別処理器２８は、同定器２５により逐次算出される各同定ゲイン係数a1ハット，a2ハット，b1ハットの値のデータに対して、各同定ゲイン係数a1ハット，a2ハット，b1ハット毎に各別に、逐次型最小二乗法によるフィルタリング処理（統計処理）を施すことによって、各同定ゲイン係数a1ハット，a2ハット，b1ハットのデータの最小二乗中心値を求める。そして、この最小二乗中心値を求めるに際しては、エンジン１の運転により触媒装置３に流れる排ガスの流量を例えば図６に示すように高流量域（排ガスの流量が比較的大きい領域）と中流量域（排ガスの流量が中程度の領域）とに分類しておき、該排ガスの各流量域毎に各別に、各同定ゲイン係数a1ハット，a2ハット，b1ハットのデータの最小二乗中心値を求める。
【０１９９】
言い換えれば、本実施形態では、触媒装置３に流れる排ガスの流量が高流量域の流量である状態において同定器２５により逐次算出される各同定ゲイン係数a1ハット，a2ハット，b1ハットの値のデータに対して、各同定ゲイン係数a1ハット，a2ハット，b1ハット毎に各別に、該データの最小二乗中心値を求めると共に、触媒装置３に流れる排ガスの流量が中流量域の流量である状態において同定器２５により逐次算出される各同定ゲイン係数a1ハット，a2ハット，b1ハットの値のデータに対しても、上記と同様に、各同定ゲイン係数a1ハット，a2ハット，b1ハット毎に各別に、最小二乗中心値を求める。
【０２００】
そして、本実施形態では、前記触媒劣化判別処理器２８は、各同定ゲイン係数a1ハット，a2ハット，b1ハット毎に、各流量域に対応して求めた上記最小二乗中心値を劣化判別用データとして用いて、触媒装置３の劣化状態を実際に判別する。
【０２０１】
以下の説明において、同定ゲイン係数a1ハットに関して、排ガスの高流量域及び中流量域で求める劣化判別用データ（最小二乗中心値）にそれぞれ参照符号A1/H,A1/Mを付し、a2ハットに関して、排ガスの高流量域及び中流量域で求める劣化判別用データ（最小二乗中心値）にそれぞれ参照符号A2/H,A2/Mを付する。また、b1ハットに関して排ガスの高流量域及び中流量域で求める劣化判別用データ（最小二乗中心値）にそれぞれ参照符号B1/H,B1/Mを付する。
【０２０２】
これらの劣化判別用データA1/H,A1/M,A2/H,A2/M,B1/H,B1/Mの具体的な算出手法は後述するが、該劣化判別用データA1/H,A1/M,A2/H,A2/M,B1/H,B1/Mは、触媒装置３の劣化状態に対してより顕著な相関性を有する。
【０２０３】
すなわち、同定ゲイン係数a1ハットに関する劣化判別用データA1/HもしくはA1/Mの値は、触媒装置３の劣化度合い（劣化状態）との間に図５（ａ）の曲線で示すような相関性を有し、同定ゲイン係数a1ハットの値に関する前述のような傾向（図５（ａ）の点描部分を参照）を顕著に表すものとなる。
【０２０４】
尚、図５（ａ）では、触媒装置３の劣化度合いに対する劣化判別用データA1/H,A1/Mの変化特性を便宜上、共通の曲線により表現しているが、同定ゲイン係数a1ハットの値は前述の如く、排ガスの流量が大きい程、大きくなる傾向があるので、高流量域に対応する劣化判別用データA1/Hの値は、実際には、触媒装置３の各劣化度合いにおいて、中流量域に対応する劣化判別用データA1/Mの値よりも若干大きくなる。
【０２０５】
同様に、同定ゲイン係数a2ハットに関する劣化判別用データA2/HもしくはA2/Mの値は、触媒装置３の劣化度合いとの間に図５（ｂ）の曲線で示すような相関性を有し、同定ゲイン係数a2ハットの値に関する前述のような傾向（図５（ｂ）の点描部分を参照）を顕著に表すものとなる。
【０２０６】
尚、図５（ａ）の場合と同様に、図５（ｂ）でも、劣化判別用データA2/H,A2/Mの変化特性を便宜上、共通の曲線により表現しているが、同定ゲイン係数a2ハットの値は前述の如く、排ガスの流量が大きい程、小さくなる傾向があるので、高流量域に対応する劣化判別用データA2/Hの値は、実際には、触媒装置３の各劣化度合いにおいて、中流量域に対応する劣化判別用データA2/Mの値よりも若干小さくなる。
【０２０７】
さらに、同定ゲイン係数b1ハットに関する劣化判別用データB1/HもしくはB1/Mの値は、触媒装置３の劣化度合いとの間に図５（ｃ）の曲線で示すような相関性を有し、同定ゲイン係数b1ハットの値に関する前述のような傾向（図５（ｃ）の点描部分を参照）を顕著に表すものとなる。
【０２０８】
尚、図５（ｃ）でも、触媒装置３の劣化度合いに対する劣化判別用データb1/H,b1/Mの変化特性を便宜上、共通の曲線により表現しているが、同定ゲイン係数b1ハットの値は前述の如く、排ガスの流量が大きい程、大きくなる傾向があるので、高流量域に対応する劣化判別用データb1/Hの値は、実際には、中流量域に対応する劣化判別用データb1/Mの値よりも、若干大きくなる。
【０２０９】
このように、劣化判別用データA1/H,A1/M,A2/H,A2/M,B1/H,B1/Mは、触媒装置３の劣化状態（劣化度合い）に対して顕著で特徴的な相関性を有する。
【０２１０】
前記触媒劣化判別処理器２８は、このような劣化判別用データA1/H,A1/M,A2/H,A2/M,B1/H,B1/Mを用いて触媒装置３の劣化状態を判別するものである。
【０２１１】
これが、触媒劣化判別処理器２８による触媒装置３の劣化状態の判別処理の概要である。
【０２１２】
尚、具体的な判別手法は後述するが、本実施形態では、触媒装置３の劣化状態を、図５に示す如く、レベル０〜３の劣化度合いに分類して判別する。この場合、劣化度合いのレベル（以下、劣化レベルという）は、その値が大きい程、劣化が進行していることを意味する。
【０２１３】
次に、前記機関側制御ユニット７ｂの大局的フィードバック制御部１５、特に前記適応制御器１８をさらに説明する。
【０２１４】
前記図１を参照して、大局的フィードバック制御部１５は、前述のようにＬＡＦセンサ５の出力KACT（空燃比の検出値）を目標空燃比KCMDに収束させるようにフィードバック制御を行うものであるが、このとき、このようなフィードバック制御を周知のＰＩＤ制御だけで行うようにすると、エンジン１の運転状態の変化や経年的特性変化等、動的な挙動変化に対して、安定した制御性を確保することが困難である。
【０２１５】
前記適応制御器１８は、上記のようなエンジン１の動的な挙動変化を補償したフィードバック制御を可能とする漸化式形式の制御器であり、Ｉ．Ｄ．ランダウ等により提唱されているパラメータ調整則を用いて、図７に示すように、複数の適応パラメータを設定するパラメータ調整部３０と、設定された適応パラメータを用いて前記フィードバック操作量KSTRを算出する操作量算出部３１とにより構成されている。
【０２１６】
ここで、パラメータ調整部３０について説明すると、ランダウ等の調整則では、
離散系の制御対象の伝達関数Ｂ（Ｚ-1）／Ａ（Ｚ-1）の分母分子の多項式を一般的に下記の式（２９），（３０）のようにおいたとき、パラメータ調整部３０が設定する適応パラメータθハット(j)（ｊは制御サイクルの番数を示す）は、式（３１）のようにベクトル（転置ベクトル）で表される。また、パラメータ調整部３０への入力ζ(j)は、式（３２）のように表される。この場合、本実施形態では、大局的フィードバック制御部１５の制御対象であるエンジン１が一次系で３制御サイクル分の無駄時間ｄp（エンジン１の燃焼サイクルの３サイクル分の時間）を持つプラントと考え、式（２９）〜式（３２）でｍ＝ｎ＝１，ｄp＝３とし、設定する適応パラメータはｓ0，ｒ1，ｒ2，ｒ3，ｂ0の５個とした（図７参照）。尚、式（３２）の上段式及び中段式におけるｕs，ｙsは、それぞれ、制御対象への入力（操作量）及び制御対象の出力（制御量）を一般的に表したものであるが、本実施形態では、上記入力をフィードバック操作量KSTR、制御対象（エンジン１）の出力を前記ＬＡＦセンサ５の出力KACT（空燃比の検出値）とし、パラメータ調整部３０への入力ζ(j)を、式（３２）の下段式により表す（図７参照）。
【０２１７】
【数２９】
0003992925.tif 000030
【０２１８】
【数３０】
0003992925.tif 000031
【０２１９】
【数３１】
0003992925.tif 000032
【０２２０】
【数３２】
0003992925.tif 000033
【０２２１】
ここで、前記式（３１）に示される適応パラメータθハットは、適応制御器１８のゲインを決定するスカラ量要素ｂ0ハット-1（Ｚ-1，ｊ）、操作量を用いて表現される制御要素ＢRハット（Ｚ-1，ｊ）、及び制御量を用いて表現される制御要素Ｓ（Ｚ-1，ｊ）からなり、それぞれ、次式（３３）〜（３５）により表現される（図７の操作量算出部３１のブロック図を参照）。
【０２２２】
【数３３】
0003992925.tif 000034
【０２２３】
【数３４】
0003992925.tif 000035
【０２２４】
【数３５】
0003992925.tif 000036
【０２２５】
パラメータ調整部３０は、これらのスカラ量要素や制御要素の各係数を設定して、それを式（３１）に示す適応パラメータθハットとして操作量算出部３１に与えるもので、現在から過去に渡るフィードバック操作量KSTRの時系列データとＬＡＦセンサ５の出力KACTとを用いて、該出力KACTが前記目標空燃比KCMDに一致するように、適応パラメータθハットを算出する。
【０２２６】
この場合、具体的には、適応パラメータθハットは、次式（３６）により算出する。
【０２２７】
【数３６】
0003992925.tif 000037
【０２２８】
同式（３６）において、Γ(j)は、適応パラメータθハットの設定速度を決定するゲイン行列（この行列の次数はｍ＋ｎ＋ｄp）、ｅアスタリスク(j)は、適応パラメータθハットの推定誤差を示すもので、それぞれ式（３７），（３８）のような漸化式で表される。
【０２２９】
【数３７】
0003992925.tif 000038
【０２３０】
【数３８】
0003992925.tif 000039
【０２３１】
ここで、式（３８）中の「Ｄ（Ｚ-1）」は、収束性を調整するための、漸近安定な多項式であり、本実施形態ではＤ（Ｚ-1）＝１としている。
【０２３２】
尚、式（３７）のλ1(j)，λ2(j)の選び方により、漸減ゲインアルゴリズム、可変ゲインアルゴリズム、固定トレースアルゴリズム、固定ゲインアルゴリズム等の種々の具体的なアルゴリズムが得られる。エンジン１の燃料噴射あるいは空燃比等の時変プラントでは、漸減ゲインアルゴリズム、可変ゲインアルゴリズム、固定ゲインアルゴリズム、および固定トレースアルゴリズムのいずれもが適している。
【０２３３】
前述のようにパラメータ調整部３０により設定される適応パラメータθハット（ｓ0，ｒ1，ｒ2，ｒ3，ｂ0）と、前記排気側主演算処理部１３により決定される目標空燃比KCMDとを用いて、操作量算出部３１は、次式（３９）の漸化式により、フィードバック操作量KSTRを求める。図７の操作量算出部３１は、同式（３９）の演算をブロック図で表したものである。
【０２３４】
【数３９】
0003992925.tif 000040
【０２３５】
尚、式（３９）により求められるフィードバック操作量KSTRは、ＬＡＦセンサ５の出力KACTが目標空燃比KCMDに一致する状態において、「目標空燃比KCMD」となる。このために、前述の如く、フィードバック操作量KSTRを除算処理部１９によって目標空燃比KCMDで除算することで、前記フィードバック補正係数KFBとして使用できるフィードバック操作量kstrを求めるようにしている。
【０２３６】
このように構築された適応制御器１８は、前述したことから明らかなように、制御対象であるエンジン１の動的な挙動変化を考慮した漸化式形式の制御器であり、換言すれば、エンジン１の動的な挙動変化を補償するために、漸化式形式で記述された制御器である。そして、より詳しくは、漸化式形式の適応パラメータ調整機構を備えた制御器と定義することができる。
【０２３７】
尚、この種の漸化式形式の制御器は、所謂、最適レギュレータを用いて構築する場合もあるが、この場合には、一般にはパラメータ調整機構は備えられておらず、エンジン１の動的な挙動変化を補償する上では、前述のように構成された適応制御器１８が好適である。
【０２３８】
以上が、本実施形態で採用した適応制御器１８の詳細である。
【０２３９】
尚、適応制御器１８と共に、大局的フィードバック制御部１５に具備したＰＩＤ制御器１７は、一般のＰＩＤ制御と同様に、ＬＡＦセンサ５の出力KACTと、その目標空燃比KCMDとの偏差から、比例項（Ｐ項）、積分項（Ｉ項）及び微分項（Ｄ項）を算出し、それらの各項の総和をフィードバック操作量KLAFとして算出する。この場合、本実施形態では、積分項（Ｉ項）の初期値を“１”とすることで、ＬＡＦセンサ５の出力KACTが目標空燃比KCMDに一致する状態において、フィードバック操作量KLAFが“１”になるようにし、該フィードバック操作量KLAFをそのまま燃料噴射量を補正するための前記フィードバック補正係数KFBとして使用することができるようしている。また、比例項、積分項及び微分項のゲインは、エンジン１の回転数と吸気圧とから、あらかじめ定められたマップを用いて決定される。
【０２４０】
また、大局的フィードバック制御部１５の前記切換部２０は、エンジン１の冷却水温の低温時や、高速回転運転時、吸気圧の低圧時等、エンジン１の燃焼が不安定なものとなりやすい場合、あるいは、目標空燃比KCMDの変化が大きい時や、空燃比のフィードバック制御の開始直後等、これに応じたＬＡＦセンサ６の出力KACTが、そのＬＡＦセンサ５の応答遅れ等によって、信頼性に欠ける場合、あるいは、エンジン１のアイドル運転時のようエンジン１の運転状態が極めて安定していて、適応制御器１８による高ゲイン制御を必要としない場合には、ＰＩＤ制御器１７により求められるフィードバック操作量KLAFを燃料噴射量を補正するためのフィードバック補正量数KFBとして出力する。そして、上記のような場合以外の状態で、適応制御器１８により求められるフィードバック操作量KSTRを目標空燃比KCMDで除算してなるフィードバック操作量kstrを燃料噴射量を補正するためのフィードバック補正係数KFBとして出力する。これは、適応制御器１８が、高ゲイン制御で、ＬＡＦセンサ５の出力KACTを急速に目標空燃比KCMDに収束させるように機能するため、上記のようにエンジン１の燃焼が不安定となったり、ＬＡＦセンサ５の出力KACTの信頼性に欠ける等の場合に、適応制御器１８のフィードバック操作量KSTRを用いると、かえって空燃比の制御が不安定なものとなる虞れがあるからである。
【０２４１】
このような切換部２０の作動は、例えば特開平８−１０５３４５号公報に本願出願人が詳細に開示しているので、ここでは、さらなる説明を省略する。
【０２４２】
次に本実施形態の装置の作動の詳細を説明する。
【０２４３】
ここで、まず、制御ユニット７が行う処理の制御サイクルについて説明しておく。前記エンジン１の空燃比の制御は、該エンジン１の回転数に同期させる必要があり、このため、本実施形態では、機関側制御ユニット７ｂによる処理は、エンジン１のクランク角周期（所謂ＴＤＣ）に同期した制御サイクルで行うようにしている。また、この場合、ＬＡＦセンサ５やＯ2センサ６等の各種センサの出力データの読込もクランク角周期（所謂ＴＤＣ）に同期した制御サイクルで行うようにしている。
【０２４４】
一方、前記排気側制御ユニット７ａにおける目標空燃比KCMDの算出処理及び触媒装置３の劣化状態の判別処理は、触媒装置３に存する無駄時間や演算負荷等を考慮すると一定周期の制御サイクルで行うことが好ましい。このため、本実施形態では、排気側制御ユニット７ａにおける処理は一定周期（例えば３０〜１００ｍｓ）の制御サイクルで行うようにしている。
【０２４５】
尚、この一定周期は、制御対象である触媒装置３の種類や反応速度、容積等に応じて決定すればよい。また、本実施形態では、上記一定周期の時間間隔は一般的な運転状態（エンジンの回転数）において前記クランク角周期（ＴＤＣ）の時間間隔よりも大きくなるように設定されている。
以上のことを前提として、まず、図８のフローチャートを参照して、前記機関側制御ユニット７ｂによるエンジン１の空燃比の制御のためのエンジン１の各気筒毎の出力燃料噴射量#nＴout(n=1,2,3,4)の算出処理について説明する。機関側制御ユニット７ｂは、各気筒毎の出力燃料噴射量#nＴoutの算出処理をエンジン１のクランク角周期と同期した制御サイクルで次のように行う。
【０２４６】
機関側制御ユニット７ｂは、まず、前記ＬＡＦセンサ５及びＯ2センサ６を含む各種センサの出力を読み込む（ＳＴＥＰａ）。この場合、ＬＡＦセンサ５の出力KACT及びＯ2センサ６の出力VO2/OUTはそれぞれ過去に得られたものを含めて時系列的に図示しないメモリに記憶保持される。
【０２４７】
次いで、基本燃料噴射量算出部８によって、前述の如くエンジン１の回転数NE及び吸気圧PBに対応する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してなる基本燃料噴射量Ｔimが求められ（ＳＴＥＰｂ）、さらに、第１補正係数算出部９によって、エンジン１の冷却水温やキャニスタのパージ量等に応じた第１補正係数KTOTALが算出される（ＳＴＥＰｃ）。
【０２４８】
次いで、機関側制御ユニット７ｂは、排気側主演算処理部１３で生成される目標空燃比KCMDを使用するか否か（ここでは、排気側主演算処理部１３のＯＮ／ＯＦＦという）の判別処理を行って、排気側主演算処理部１３のＯＮ／ＯＦＦを規定するフラグf/prism/onの値を設定する（ＳＴＥＰｄ）。尚、フラグf/prism/onの値は、それが「０」のとき、排気側主演算処理部１３で生成される目標空燃比KCMDを使用しないこと（ＯＦＦ）を意味し、「１」のとき、排気側主演算処理部１３で生成される目標空燃比KCMDを使用すること（ＯＮ）を意味する。
【０２４９】
上記の判別処理では、Ｏ2センサ６及びＬＡＦセンサ５が活性状態や、エンジン１の運転状態等が判断され、これらが所要の条件を満たした場合には、排気側主演算処理部１３で生成される目標空燃比KCMDをエンジン１の燃料供給の制御に使用すべく、フラグf/prism/onの値が「１」にセットされる。また、上記所要の条件が満たされない場合（例えばＯ2センサ６もしくはＬＡＦセンサ５が十分に活性化していない状態や、エンジン１のフュエルカット中等）には、フラグf/prism/onの値が「０」にセットされる。この場合、基本的には、エンジン１の通常的な運転中は、フラグf/prism/onの値が「１」にセットされる。
【０２５０】
上記のようにフラグf/prism/onの値を設定した後、機関側制御ユニット７ｂは、フラグf/prism/onの値を判断し（ＳＴＥＰｅ）、f/prism/on＝１である場合には、排気側主演算処理部１３で生成された最新の目標空燃比KCMDを読み込む（ＳＴＥＰｆ）。また、f/prism/on＝０である場合には、目標空燃比KCMDを所定値に設定する（ＳＴＥＰｇ）。この場合、目標空燃比KCMDとして設定する所定値は、例えばエンジン１の回転数NEや吸気圧PBからあらかじめ定めたマップ等を用いて決定する。
次いで、機関側制御ユニット７ｂは、前記局所的フィードバック制御部１６において、前述の如くオブザーバ２１によりＬＡＦセンサ５の出力KACTから推定した各気筒毎の実空燃比#nA/Fに基づき、ＰＩＤ制御器２２により、各気筒毎のばらつきを解消するようにフィードバック補正係数#nKLAFを算出し（ＳＴＥＰｈ）、さらに、大局的フィードバック制御部１５により、フィードバック補正係数KFBを算出する（ＳＴＥＰｉ）。
【０２５１】
この場合、大局的フィードバック制御部１５は、前述の如く、ＰＩＤ制御器１７により求められるフィードバック操作量KLAFと、適応制御器１８により求められるフィードバック操作量KSTRを目標空燃比KCMDで除算してなるフィードバック操作量kstrとから、切換部２０によってエンジン１の運転状態等に応じていずれか一方のフィードバック操作量KLAF又はkstrを選択し（通常的には適応制御器１８側のフィードバック操作量kstrを選択する）、それを燃料噴射量を補正するためのフィードバック補正量数KFBとして出力する。
【０２５２】
尚、フィードバック補正係数KFBを、ＰＩＤ制御器１７側のフィードバック操作量KLAFから適応制御器１８側のフィードバック操作量kstrに切り換える際には、該補正係数KFBの急変を回避するために、適応制御器１８は、その切換えの際の制御サイクルに限り、補正係数KFBを前回の補正係数KFB（＝KLAF）に保持するように、フィードバック操作量KSTRを求める。同様に、補正係数KFBを、適応制御器１８側のフィードバック操作量kstrからＰＩＤ制御器１７側のフィードバック操作量KLAFに切り換える際には、ＰＩＤ制御器１７は、自身が前回の制御サイクルで求めたフィードバック操作量KLAFが、前回の補正係数KFB（＝kstr）であったものとして、今回の補正係数KLAFを算出する。
【０２５３】
上記のようにしてフィードバック補正係数KFBが算出された後、さらに、前記ＳＴＥＰｆあるいはＳＴＥＰｇで決定された目標空燃比KCMDに応じた第２補正係数KCMDMが第２補正係数算出部１０により算出される（ＳＴＥＰｊ）。
次いで、機関側制御ユニット７ｂは、前述のように求められた基本燃料噴射量Ｔimに、第１補正係数KTOTAL、第２補正係数KCMDM、フィードバック補正係数KFB、及び各気筒毎のフィードバック補正係数#nKLAFを乗算することで、各気筒毎の出力燃料噴射量#nＴoutを求める（ＳＴＥＰｋ）。そして、この各気筒毎の出力燃料噴射量#nＴoutが、付着補正部２３によって、エンジン１の吸気管の壁面付着を考慮した補正を施された後（ＳＴＥＰｍ）、エンジン１の図示しない燃料噴射装置に出力される（ＳＴＥＰｎ）。
そして、エンジン１にあっては、各気筒毎の出力燃料噴射量#nＴoutに従って、
各気筒への燃料噴射が行われる。
以上のような各気筒毎の出力燃料噴射量#nＴoutの算出及びそれに応じたエンジン１への燃料噴射がエンジン１のクランク角周期に同期したサイクルタイムで逐次行われ、これによりＬＡＦセンサ５の出力KACT（空燃比の検出値）が、目標空燃比KCMDに収束するように、エンジン１の空燃比が制御される。この場合、特に、フィードバック補正係数KFBとして、適応制御器１８側のフィードバック操作量kstrを使用している状態では、エンジン１の運転状態の変化や特性変化等の挙動変化に対して、高い安定性を有して、ＬＡＦセンサ５の出力KACTが迅速に目標空燃比KCMDに収束制御される。また、エンジン１が有する応答遅れの影響も適正に補償される。
【０２５４】
一方、前述のようなエンジン１の制御と並行して、前記排気側主演算処理部１３は、一定周期の制御サイクルで図９のフローチャートに示すメインルーチン処理を行う。
【０２５５】
すなわち、図９のフローチャートを参照して、排気側主演算処理部１３は、まず、自身の演算処理（前記同定器２５、推定器２６、スライディングモード制御器２７及び触媒劣化判別処理器２８の演算処理）を実行するか否かの判別処理を行って、その実行の可否を規定するフラグf/prism/calの値を設定する（ＳＴＥＰ１）。尚、フラグf/prism/calの値は、それが「０」のとき、排気側主演算処理部１３における演算処理を行わないことを意味し、「１」のとき、排気側主演算処理部１３における演算処理を行うことを意味する。
【０２５６】
上記の判別処理は、図１０のフローチャートに示すように行われる。
【０２５７】
すなわち、Ｏ2センサ６及びＬＡＦセンサ５が活性化しているか否かの判別が行われ（ＳＴＥＰ１−１，１−２）、いずれかが活性化していない場合には、排気側主演算処理部１３の演算処理に使用するＯ2センサ６及びＬＡＦセンサ５の検出データを精度よく得ることができないため、フラグf/prism/calの値を「０」にセットする（ＳＴＥＰ１−６）。さらにこのとき、同定器２５の後述する初期化を行うために、その初期化を行うか否かを規定するフラグf/id/resetの値を「１」にセットする（ＳＴＥＰ１−７）。ここで、フラグf/id/resetの値は、それが「１」であるとき、初期化を行うことを意味し、「０」であるとき、初期化を行わないことを意味する。
【０２５８】
また、エンジン１のリーン運転中（希薄燃焼運転）であるか否か（ＳＴＥＰ１−３）、及びエンジン１の始動直後の触媒装置３の早期活性化を図るためにエンジン１の点火時期が遅角側に制御されているか否か（ＳＴＥＰ１−４）の判別が行われる。これらのいずれかの条件が成立している場合には、Ｏ2センサ６の出力VO2/OUTを目標値VO2/TARGETに整定させるような目標空燃比KCMDを算出しても、それをエンジン１の燃料制御に使用することはないので、フラグf/prism/calの値を「０」にセットし（ＳＴＥＰ１−６）、さらに同定器２５の初期化を行うために、フラグf/id/resetの値を「１」にセットする（ＳＴＥＰ１−７）。
【０２５９】
図９に戻って、上記のような判別処理を行った後、排気側主演算処理部１３は、さらに、同定器２５による前記ゲイン係数a1,a2,b1の同定（更新）処理を実行するか否かの判別処理を行って、その実行の可否を規定するフラグf/id/calの値を設定する（ＳＴＥＰ２）。尚、フラグf/id/calの値は、それが「０」のとき、同定器２５による前記ゲイン係数a1,a2,b1の同定（更新）処理を行わないことを意味し、「１」のとき、同定（更新）処理を行うことを意味する。
【０２６０】
このＳＴＥＰ２の判別処理は、図１１のフローチャートに示すように行われる。
【０２６１】
すなわち、エンジン１のスロットル弁が全開であるか否か（ＳＴＥＰ２−１）、及びエンジン１への燃料供給の停止中であるか否か（ＳＴＥＰ２−２）の判別が行われる。これらのいずれかの条件が成立している場合には、前記ゲイン係数a1,a2,b1を適正に同定することが困難であるため、フラグf/id/calの値を「０」にセットする（ＳＴＥＰ２−４）。そして、ＳＴＥＰ２−１、２−２のいずれの条件も成立していない場合には、同定器２５による前記ゲイン係数a1,a2,b1の同定（更新）処理を実行すべくフラグf/id/calの値を「１」にセットする（ＳＴＥＰ２−３）。
【０２６２】
図９に戻って、排気側主演算処理部１３は、次に、前記減算処理部１１，１２からそれぞれ最新の前記偏差出力kact(k)（＝KACT−FLAF/BASE）及びVO2(k)（＝VO2/OUT−VO2/TARGET）を取得する（ＳＴＥＰ３）。この場合、減算処理部１１，１２は、前記図８のＳＴＥＰａにおいて取り込まれて図示しないメモリに記憶されたＬＡＦセンサ５の出力KACT及びＯ2センサ６の出力VO2/OUTの時系列データの中から、最新のものを選択して前記偏差出力kact(k)及びVO2(k)を算出し、それを排気側主演算処理部１３に与える。そして、該排気側主演算処理部１３に与えられた偏差出力kact(k)及びVO2(k)は、該排気側主演算処理部１３内において、過去に与えられたものを含めて時系列的に図示しないメモリに記憶保持される。
【０２６３】
次いで、排気側主演算処理部１３は、前記ＳＴＥＰ１で設定されたフラグf/prism/calの値を判断し（ＳＴＥＰ４）、f/prism/cal＝０である場合、すなわち、排気側主演算処理部１３の演算処理を行わない場合には、スライディングモード制御器２７で求めるべき前記対象排気系ＥへのＳＬＤ操作入力ｕsl（目標偏差空燃比kcmd）を強制的に所定値に設定する（ＳＴＥＰ１３）。この場合、該所定値は、例えばあらかじめ定めた固定値（例えば「０」）あるいは前回の制御サイクルで決定したＳＬＤ操作入力ｕslの値とする。尚、このようにＳＬＤ操作入力ｕslを所定値とした場合において、排気側主演算処理部１３は、その所定値のＳＬＤ操作入力ｕslに前記基準値FLAF/BASEを加算することで、今回の制御サイクルにおける目標空燃比KCMDを決定し（ＳＴＥＰ１４）、今回の制御サイクルの処理を終了する。
【０２６４】
一方、ＳＴＥＰ４の判断で、f/prism/cal＝１である場合、すなわち、排気側主演算処理部１３の演算処理を行う場合には、排気側主演算処理部１３は、まず、前記同定器２５による演算処理を行う（ＳＴＥＰ５）。
【０２６５】
この同定器２５による演算処理は図１２のフローチャートに示すように行われる。
【０２６６】
すなわち、同定器２５は、まず、前記ＳＴＥＰ２で設定されたフラグf/id/calの値を判断する（ＳＴＥＰ５−１）。このときf/id/cal＝０であれば、前述の通り同定器２５によるゲイン係数a1,a2,b1の同定処理を行わないので、直ちに図９のメインルーチンに復帰する。
【０２６７】
一方、f/id/cal＝１であれば、同定器２５は、さらに該同定器２５の初期化に係わる前記フラグf/id/resetの値（これは、前記ＳＴＥＰ１でその値が設定される）を判断し（ＳＴＥＰ５−２）、f/id/reset＝１である場合には、同定器２５の初期化を行う（ＳＴＥＰ５−３）。この初期化では、前記同定ゲイン係数a1ハット，a2ハット，b1ハットの各値があらかじめ定めた初期値に設定され（式（４）の同定ゲイン係数ベクトルΘの初期化）、また、前記式（９）の行列Ｐ（対角行列）の各成分があらかじめ定めた初期値に設定される。さらに、フラグf/id/resetの値は「０」にリセットされる。
【０２６８】
次いで、同定器２５は、現在の同定ゲイン係数a1(k-1)ハット，a2(k-1)ハット，b1(k-1)ハットを用いて表される排気系モデル（前記式（３）参照）の出力である前記同定偏差出力VO2(k)ハットを、前記ＳＴＥＰ３で制御サイクル毎に取得される偏差出力VO2及びkactの過去のデータVO2(k-1)，VO2(k-2)，kact(k-d-1)と、上記同定ゲイン係数a1(k-1)ハット，a2(k-1)ハット，b1(k-1)ハットの値とを用いて前記式（３）あるいはこれと等価の前記式（６）により算出する（ＳＴＥＰ５−４）。
【０２６９】
さらに同定器２５は、新たな同定ゲイン係数a1ハット，a2ハット，b1ハットを決定する際に使用する前記ベクトルＫθ(k)を式（９）により算出した後（ＳＴＥＰ５−５）、以下に説明する同定器２５のマネージメント処理を行う（ＳＴＥＰ５−６）。
【０２７０】
すなわち、前記排気系モデルのゲイン係数a1,a2,b1を逐次同定する場合、その同定処理を対象排気系Ｅの特定の挙動状態で行うことが好ましい。例えば、Ｏ2センサ６の出力VO2/OUT（酸素濃度の検出値）により把握される空燃比がリッチ側からリーン側に変化するような対象排気系Ｅの挙動状態でゲイン係数a1,a2,b1を同定処理を行う場合よりも、上記空燃比がリーン側からリッチ側に変化するような対象排気系Ｅの挙動状態でゲイン係数a1,a2,b1を同定処理を行う方が、目標空燃比KCMDの算出や触媒装置３の劣化状態の判別処理を行う上で、適正な同定ゲイン係数a1ハット，a2ハット，b1ハットが得られ易い。
【０２７１】
このため、本実施形態では、ゲイン係数a1,a2,b1の同定処理（より正確には、同定ゲイン係数a1ハット，a2ハット，b1ハットの値の更新処理）を上記空燃比がリーン側からリッチ側に変化するような対象排気系Ｅの挙動状態で行うようにしており、前記マネージメント処理は、このような対象排気系Ｅの挙動状態を特定するための処理である。
【０２７２】
ここで、図１３を参照して、適応スライディングモード制御を用いた本実施形態の制御によれば、Ｏ2センサ６の偏差出力VO2の前記状態量Ｘ（VO2(k)，VO2(k-1)）は、その状態量Ｘの初期状態が例えば図中の点Ｑであるとしたとき、該状態量Ｘは、前記超平面σ＝０（図４参照）に対して軌跡線Ｗで示すように変化する。そして、この場合、同図において、基本的には状態量Ｘが超平面σ＝０の上側で変化している状態（このとき状態量Ｘにより規定される線形関数σの値は正となる）が、空燃比のリーン側からリッチ側への変化状態であり、状態量Ｘが超平面σ＝０の下側で変化している状態（このとき状態量Ｘにより規定される線形関数σの値は負となる）が、空燃比のリッチ側からリーン側への変化状態である。
【０２７３】
従って、Ｏ2センサ６の出力VO2/OUT（酸素濃度の検出値）により把握される空燃比がリーン側からリッチ側に変化する挙動状態であるか否かの区別は、基本的には、線形関数σの値が正であるか否かによって判断することができる。但し、このように線形関数σの値が正であるか否かによって空燃比がリーン側からリッチ側に変化する挙動状態であるか否かを判断するようにすると、状態量Ｘが超平面σ＝０上から僅かに変化しただけで、空燃比がリーン側からリッチ側に変化する挙動状態であるか否かの判断結果が変わってしまい、その判断結果に応じて前記ゲイン係数a1,a2,b1の同定処理（同定ゲイン係数a1ハット，a2ハット，b1ハットの値の更新処理）を安定して行う上では好ましくない。
【０２７４】
このため、本実施形態では、次式（４０）により偏差出力VO2の時系列データを用いて定義されるマネージメント関数γを導入し、
【０２７５】
【数４０】
0003992925.tif 000041
【０２７６】
このマネージメント関数γの係数m1,m2,m3を、γ＝０により表されるマネージメント用超平面（この場合は直線）が、前記図１３に示したように、スライディングモード制御用の超平面σ＝０から若干上側（σ＞０の領域）に存するように設定した。尚、本実施形態では、線形関数σの係数s1を「１」に設定していることに合わせて、マネージメント関数γの係数m1は「１」に設定している。
【０２７７】
このようなマネージメント関数γを導入すると、γ≧０となる状態では、確実に空燃比がリーン側からリッチ側に変化する挙動状態となり、この挙動状態であるか否かの判断は、マネージメント関数γの値が正（「０」を含む）であるか否かによって安定して行うことができる。
【０２７８】
前記ＳＴＥＰ５−６のマネージメント処理は、上記のように定義されたマネージメント関数γを用いて、Ｏ2センサ６の出力VO2/OUT（酸素濃度の検出値）により把握される空燃比がリーン側からリッチ側に変化する挙動状態、すなわち、同定器２５による前記ゲイン係数a1,a2,b1の同定に好適な挙動状態であるか否かの判断を行うものであり、その処理は具体的には次のように行われる。
【０２７９】
すなわち、同定器２５は、前記ＳＴＥＰ３（図９参照）で取得された最新の偏差出力VO2(k)と前回の制御サイクルにおける偏差出力VO2(k-1)とを用いて、式（４０）によりマネージメント関数γの値を算出する。そして、この求めたマネージメント関数γの値が、γ≧０である場合には、空燃比がリーン側からリッチ側に変化する挙動状態であるか否かを示すフラグf/id/mngの値を「１」に設定し、γ＜０である場合には、フラグf/id/mngの値を「０」に設定する。
【０２８０】
これにより、空燃比がリーン側からリッチ側に変化する挙動状態であるか否か、
すなわち、同定器２５による前記ゲイン係数a1,a2,b1の同定処理（同定ゲイン係数a1ハット，a2ハット，b1ハットの値の更新処理）に好適な挙動状態であるか否かが、f/id/mngの値により示されることとなる。
【０２８１】
図１２の説明に戻って、同定器２５は、前述のようにマネージメント処理を行った後、その処理において設定したフラグf/id/mngの値を判断し（ＳＴＥＰ５−７）、f/id/mng＝１である場合、すなわち、空燃比がリーン側からリッチ側に変化する挙動状態である場合には、前記同定誤差id/e（前記同定偏差出力VO2ハットと、実際の偏差出力VO2との偏差。式（７）参照）を算出し（ＳＴＥＰ５−８）、f/id/mng＝０である場合には、前記同定誤差id/eの値を強制的に「０」とする（ＳＴＥＰ５−９）。
【０２８２】
そして、同定器２５は、ＳＴＥＰ５−８あるいはＳＴＥＰ５−９で得られた同定誤差id/eと、前記ＳＴＥＰ５−５で算出されたＫθとを用いて前記式（８）により新たな同定ゲイン係数ベクトルΘ(k)、すなわち、新たな同定ゲイン係数a1(k)ハット，a2(k)ハット，b1(k)ハットを算出する（ＳＴＥＰ５−１０）。
【０２８３】
ここで、前記ＳＴＥＰ５−８における同定誤差id/eは、基本的には、前記式（７）に従って算出すればよいのであるが、本実施形態では、例えば図１４のブロック図で示すように前記ＳＴＥＰ３（図９参照）で制御サイクル毎に取得する偏差出力VO2と、前記ＳＴＥＰ５−４で制御サイクル毎に算出する同定偏差出力VO2ハットとから式（７）の演算により得られた値（＝VO2−VO2ハット）に、さらにローパス特性のフィルタリングを施すことで同定誤差id/eを求める。
【０２８４】
これは、触媒装置３を含む対象排気系Ｅの挙動は一般にローパス特性を有するため、前記排気系モデルのゲイン係数a1,a2,b1を適正に同定する上では、対象排気系Ｅの低周波数側の挙動を重視することが好ましいからである。
【０２８５】
尚、このようなフィルタリングは、結果的に、偏差出力VO2及び同定偏差出力VO2ハットの両者に同じローパス特性のフィルタリングが施されていればよく、例えば偏差出力VO2及び同定偏差出力VO2ハットにそれぞれ各別にフィルタリングを施した後に式（７）の演算を行って同定誤差id/eを求めるようにしてもよい。
【０２８６】
但し、本実施形態のように式（７）の演算を行った後に、フィルタリングを施して同定誤差id/eを求めることで、次のような利点も生じる。すなわち、例えば排気側主演算処理部１３に取り込まれるＬＡＦセンサ５の偏差出力kactやＯ2センサ６の偏差出力VO2の分解能が、排気側主演算処理部１３の演算処理上の分解能よりも低い場合には、式（７）による演算結果の値は比較的顕著なステップ的な変化を呈するものとなるが、それにフィルタリングを施すことによって、同定誤差id/eの変化を滑らかなものとすることができる。
【０２８７】
また、前記のフィルタリングは、例えばディジタルフィルタの一手法である移動平均処理によって行われる。
【０２８８】
前述のように新たな同定ゲイン係数a1(k)ハット，a2(k)ハット，b1(k)ハットを算出した後、同定器２５は、以下に説明する如く、同定ゲイン係数a1ハット，a2ハット，b1ハット（同定ゲイン係数ベクトルΘの要素）の値を、所定の条件を満たすように制限するリミット処理を行う（ＳＴＥＰ５−１１）。
【０２８９】
この場合、同定ゲイン係数a1ハット、a2ハット、b1ハットの値を制限するための前記所定の条件は、同定ゲイン係数a1ハット、a2ハットの値の組み合わせを所定の組み合わせに制限するための条件（以下、第１制限条件という）と、同定ゲイン係数b1ハットの値を制限するための条件（以下、第２制限条件という）とがある。
【０２９０】
ここで、これらの第１及び第２制限条件、並びにＳＴＥＰ５−１１の具体的な処理内容を説明する前に、同定ゲイン係数a1ハット、a2ハット、b1ハットの値を制限する理由を説明しておく。
【０２９１】
本願発明者等の知見によれば、本実施形態の装置において、同定ゲイン係数a1ハット、a2ハット、b1ハットの値を特に制限しない場合には、Ｏ2センサ６の出力VO2/OUTがその目標値VO2/TARGETに安定して制御されている状態で、スライディングモード制御器２７により求められる目標空燃比KCMDが平滑的な時間変化を呈する状況と、高周波振動的な時間変化を呈する状況との二種類の状況が生じることが判明した。この場合、いずれの状況においても、Ｏ2センサ６の出力VO2/OUTをその目標値VO2/TARGETに制御する上では支障がないものの、目標空燃比KCMDが高周波振動的な時間変化を呈する状況は、該目標空燃比KCMDに基づいて制御されるエンジン１の円滑な運転を行う上では、あまり好ましくない。また、このような状況では、エンジン１の空燃比も頻繁に変動することで、同定器２５が逐次算出する同定ゲイン係数a1ハット、a2ハット、b1ハットの値も不安定なものとなりやすく、ひいては、該同定ゲイン係数a1ハット、a2ハット、b1ハットに基づく触媒装置３の劣化状態の判別も困難なものとなる虞れがある。
【０２９２】
そして、上記の現象について本願発明者等が検討したところ、スライディングモード制御器２７が求める目標空燃比KCMDが平滑的なものとなるか高周波振動的なものとなるかは、同定器２５により同定するゲイン係数a1，a2の値の組み合わせや、ゲイン係数b1の値の影響を受けることが判明した。
【０２９３】
このために、本実施形態では、前記第１制限条件と第２制限条件とを適切に設定し、これらの条件により、同定ゲイン係数a1ハット、a2ハットの値の組み合わせや、同定ゲイン係数b1ハットの値を適切に制限することで、目標空燃比KCMDが高周波振動的なものとなるような状況を排除し、また、そのような状況で同定ゲイン係数a1ハット、a2ハット、b1ハットの算出が不安定になるのを防止する。
【０２９４】
この場合、本実施形態では前記第１制限条件及び第２制限条件は次のように設定する。
【０２９５】
まず、同定ゲイン係数a1ハット、a2ハットの値の組み合わせを制限するための第１制限条件に関し、本願発明者等の検討によれば、平滑的で安定した目標空燃比KCMDを得るためには、ゲイン係数a1，a2の値により定まる前記式（１２）〜（１４）の係数値α1，α2、すなわち、前記推定器２６が前記推定偏差出力VO2(k+d)バーを求めるために使用する前記係数値α1，α2（これらの係数値α1，α2は前記式（１２）中で定義した行列Ａの巾乗Ａdの第１行第１列成分及び第１行第２列成分である）の組み合わせが密接に関連している。
【０２９６】
具体的には、図１５に示すように係数値α1，α2をそれぞれ成分とする座標平面を設定したとき、係数値α1，α2の組により定まる該座標平面上の点が図１４の斜線を付した領域（三角形Ｑ1Ｑ2Ｑ3で囲まれた領域（境界を含む）。以下、この領域を推定係数安定領域という）に存するとき、目標空燃比KCMDが平滑的で安定したものとなりやすい。
【０２９７】
従って、同定器２５により同定するゲイン係数ａ1，ａ2の値、すなわち同定ゲイン係数a1ハット、a2ハットの値の組み合わせは、これらの値により定まる係数値α1，α2の組に対応する図１５の座標平面上の点が上記推定係数安定領域内に存するように制限することが好ましい。
【０２９８】
尚、図１５において、上記推定係数安定領域を含んで座標平面上に表した三角形領域Ｑ1Ｑ4Ｑ3は、次式（４１）により定義される系、すなわち、前記式（１２）の右辺のVO2(k)及びVO2(k-1)をそれぞれVO2(k)バー及びVO2(k-1)バー（これらのVO2(k)バー及びVO2(k-1)バーは、それぞれ、推定器２６により制御サイクル毎に求められる推定偏差出力及びその１制御サイクル前に求められる推定偏差出力を意味する）により置き換えてなる式により定義される系が、理論上、安定となるような係数値α1，α2の組み合わせを規定する領域である。
【０２９９】
【数４１】
0003992925.tif 000042
【０３００】
すなわち、式（４１）により表される系が安定となる条件は、その系の極（これは、次式（４２）により与えられる）が複素平面上の単位円内に存在することである。
【０３０１】
【数４２】
0003992925.tif 000043
【０３０２】
そして、図１５の三角形領域Ｑ1Ｑ4Ｑ3は、上記の条件を満たす係数値α1，α2の組み合わせを規定する領域である。従って、前記推定係数安定領域は、前記式（４１）により表される系が安定となるような係数値α1，α2の組み合わせのうち、α1≧０となる組み合わせとなる領域である。
【０３０３】
一方、係数値α1，α2は、ゲイン係数ａ1，ａ2の値の組み合わせにより定まるので、逆算的に、係数値α1，α2の組み合わせからゲイン係数ａ1，ａ2の値の組み合わせも定まる。従って、係数値α1，α2の好ましい組み合わせを規定する図１５の推定係数安定領域は、ゲイン係数a1，a2を座標成分とする図１６の座標平面上に変換することができる。この変換を行うと、該推定係数安定領域は、図１６の座標平面上では、例えば図１６の仮想線で囲まれた領域（下部に凹凸を有する大略三角形状の領域。以下、同定係数安定領域という）に変換される。すなわち、ゲイン係数a1，a2の値の組により定まる図１６の座標平面上の点が、同図の仮想線で囲まれた同定係数安定領域に存するとき、それらのゲイン係数a1，a2の値により定まる係数値α1，α2の組に対応する図１５の座標平面上の点が前記推定係数安定領域内に存することとなる。
【０３０４】
従って、同定器２５により求める同定ゲイン係数a1ハット、a2ハットの値を制限するための前記第１制限条件は、基本的には、それらの値により定まる図１６の座標平面上の点が前記同定係数安定領域に存することとして設定することが好ましい。
【０３０５】
但し、図１６に仮想線で示した同定係数安定領域の境界の一部（図の下部）は凹凸を有する複雑な形状を呈しているため、実用上、同定ゲイン係数a1ハット、a2ハットの値により定まる図１６の座標平面上の点を同定係数安定領域内に制限するための処理が煩雑なものとなりやすい。
【０３０６】
そこで、本実施形態では、同定係数安定領域を、例えば図１６の実線で囲まれた四角形Ｑ5Ｑ6Ｑ7Ｑ8の領域（境界を直線状に形成した領域。以下、同定係数制限領域という）により大略近似する。この場合、この同定係数制限領域は、図示の如く、｜a1｜＋a2＝１なる関数式により表される折れ線（線分Ｑ5Ｑ6及び線分Ｑ5Ｑ8を含む線）と、a1＝A1L（A1L：定数）なる定値関数式により表される直線（線分Ｑ6Ｑ7を含む直線）と、a2＝A2L（A2L：定数）なる定値関数式により表される直線（線分Ｑ7Ｑ8を含む直線）とにより囲まれた領域である。そして、同定ゲイン係数a1ハット、a2ハットの値を制限するための前記第１制限条件を、それらの値により定まる図１６の座標平面上の点が上記同定係数制限領域に存することとして設定する。この場合、同定係数制限領域の下辺部の一部は、前記同定係数安定領域を逸脱しているものの、現実には同定器２５が求める同定ゲイン係数a1ハット、a2ハットの値により定まる点は上記の逸脱領域には入らないことを実験的に確認している。従って、上記の逸脱領域があっても、実用上は支障がない。
【０３０７】
尚、このような同定係数制限領域の設定の仕方は例示的なもので、該同定係数制限領域は、基本的には、前記同定係数安定領域に等しいか、もしくは該同定係数安定領域を大略近似し、あるいは、同定係数制限領域の大部分もしくは全部が同定係数安定領域に属するように設定すれば、どのような形状のものに設定してもよい。つまり、同定係数制限領域は、同定ゲイン係数a1ハット、a2ハットの値の制限処理の容易さ、実際上の制御性等を考慮して種々の設定が可能である。例えば本実施形態では、同定係数制限領域の上半部の境界を｜a1｜＋a2＝１なる関数式により規定しているが、この関数式を満たすゲイン係数a1，a2の値の組み合わせは、前記式（４２）により与えられる系の極が複素平面上の単位円周上に存するような理論上の安定限界の組み合わせである。従って、同定係数制限領域の上半部の境界を例えば｜a1｜＋a2＝ｒ（但し、ｒは上記の安定限界に対応する「１」よりも若干小さい値で、例えば０．９９）なる関数式により規定し、制御の安定性をより高めるようにしてもよい。
【０３０８】
また、前記同定係数制限領域の基礎となる図１６の同定係数安定領域も例示的なものであり、図１５の推定係数安定領域に対応する同定係数安定領域は、係数値α1，α2の定義から明らかなように（式（１２）を参照）、前記合計無駄時間ｄ（より正確にはその設定値）の影響も受け、該合計無駄時間ｄの値によって、同定係数安定領域の形状が変化する。この場合、同定係数安定領域がどのような形状のものであっても、前記同定係数制限領域は、同定係数安定領域の形状に合わせて前述の如く設定すればよい。
【０３０９】
次に、同定器２５が同定する前記ゲイン係数ｂ1の値、すなわち同定ゲイン係数ｂ1ハットの値を制限するための前記第２制限条件は本実施形態では次のように設定する。
【０３１０】
すなわち、本願発明者等の知見によれば、前記目標空燃比KCMDの時間的変化が高周波振動的なものとなる状況は、同定ゲイン係数ｂ1ハットの値が過大もしくは過小となるような場合にも生じ易い。そこで、本実施形態では、同定ゲイン係数ｂ1ハットの値の上限値B1H及び下限値B1L（B1H＞B1L＞０）をあらかじめ実験やシミュレーションを通じて定めておく。そして、前記第２制限条件を、同定ゲイン係数ｂ1ハットの値が上限値B1H以下で且つ下限値B1L以上の値になること（B1L≦ｂ1ハット≦B1Hの不等式を満たすこと）として設定する。
【０３１１】
以上説明した如く設定した第１制限条件及び第２制限条件により同定ゲイン係数a1ハット、a2ハット、b1ハットの値を制限するための前記ＳＴＥＰ５−１１の処理は、具体的には次のように行われる。
【０３１２】
すなわち、図１７のフローチャートを参照して、同定器２５は、前記図１２のＳＴＥＰ５−１０で前述の如く求めた同定ゲイン係数a1(k)ハット、a2(k)ハット、b1(k)ハットについて、まず、同定ゲイン係数a1(k)ハット、a2(k)ハットの値の組み合わせを前記第１制限条件により制限するための処理をＳＴＥＰ５−１１−１〜５−１１−８で行う。
【０３１３】
具体的には、同定器２５は、まず、ＳＴＥＰ５−１０で求めた同定ゲイン係数a2(k)ハットの値が、前記同定係数制限領域におけるゲイン係数a2の下限値A2L（図１６参照）以上の値であるか否かを判断する（ＳＴＥＰ５−１１−１）。
【０３１４】
このとき、a2(k)ハット＜A2Lであれば、同定ゲイン係数a1(k)ハット、a2(k)ハットの値の組により定まる図１６の座標平面上の点（以下、この点を（a1(k)ハット，a2(k)ハット）で表す）が同定係数制限領域から逸脱しているので、a2(k)ハットの値を強制的に上記下限値A2Lに変更する（ＳＴＥＰ５−１１−２）。この処理により、図１６の座標平面上の点（a1(k)ハット，a2(k)ハット）は、少なくともa2＝A2Lにより表される直線（線分Ｑ7Ｑ8を含む直線）の上側（該直線上を含む）の点に制限される。
【０３１５】
次いで、同定器２５は、ＳＴＥＰ５−１０で求めた同定ゲイン係数a1(k)ハットの値が、前記同定係数制限領域におけるゲイン係数a1の下限値A1L（図１６参照）以上の値であるか否か、並びに、同定係数制限領域におけるゲイン係数a1の上限値A1H（図１６参照）以下の値であるか否かを順次判断する（ＳＴＥＰ５−１１−３、５−１１−５）。尚、同定係数制限領域におけるゲイン係数a1の上限値A1Hは、図１６から明らかなように折れ線｜a1｜＋a2＝１（但しa1＞０）と、直線a2＝A2Lとの交点Ｑ8のa1座標成分であるので、A1H＝１−A2Lである。
【０３１６】
このとき、a1(k)ハット＜A1Lである場合、あるいは、a1(k)ハット＞A1Hである場合には、図１６の座標平面上の点（a1(k)ハット，a2(k)ハット）が同定係数制限領域から逸脱しているので、a1(k)ハットの値をそれぞれの場合に応じて、強制的に上記下限値A1Lあるいは上限値A1Hに変更する（ＳＴＥＰ５−１１−４、５−１１−６）。
【０３１７】
この処理により、図１６の座標平面上の点（a1(k)ハット，a2(k)ハット）は、
a1＝A1Lにより表される直線（線分Ｑ6Ｑ7を含む直線）と、a1＝A1Hにより表される直線（点Ｑ8を通ってa1軸に直行する直線）との間の領域（両直線上を含む）に制限される。
【０３１８】
尚、ＳＴＥＰ５−１１−３及び５−１１−４の処理と、ＳＴＥＰ５−１１−５及び５−１１−６の処理とは順番を入れ換えてもよい。また、前記ＳＴＥＰ５−１１−１及び５−１１−２の処理は、ＳＴＥＰ５−１１−３〜５−１１−６の処理の後に行うようにしてもよい。
【０３１９】
次いで、同定器２５は、前記ＳＴＥＰ５−１１−１〜５−１１−６の処理を経た今現在のa1(k)ハット，a2(k)ハットの値が｜a1｜＋a2≦１なる不等式を満たすか否か、すなわち、点（a1(k)ハット，a2(k)ハット）が｜a1｜＋a2＝１なる関数式により表される折れ線（線分Ｑ5Ｑ6及び線分Ｑ5Ｑ8を含む線）の下側（折れ線上を含む）にあるか上側にあるかを判断する（ＳＴＥＰ５−１１−７）。
【０３２０】
このとき、｜a1｜＋a2≦１なる不等式が成立しておれば、前記ＳＴＥＰ５−１１−１〜５−１１−６の処理を経たa1(k)ハット，a2(k)ハットの値により定まる点（a1(k)ハット，a2(k)ハット）は、同定係数制限領域（その境界を含む）に存している。
【０３２１】
一方、｜a1｜＋a2＞１である場合は、点（a1(k)ハット，a2(k)ハット）が、同定係数制限領域からその上方側に逸脱している場合であり、この場合には、a2(k)ハットの値を強制的に、a1(k)ハットの値に応じた値（１−｜a1(k)ハット｜）に変更する（ＳＴＥＰ５−１１−８）。換言すれば、a1(k)ハットの値を現状に保持したまま、点（a1(k)ハット，a2(k)ハット）を｜a1｜＋a2＝１なる関数式により表される折れ線上（同定係数制限領域の境界である線分Ｑ5Ｑ6上、もしくは線分Ｑ5Ｑ8上）に移動させる。
【０３２２】
以上のようなＳＴＥＰ５−１１−１〜５−１１−８の処理によって、同定ゲイン係数a1(k)ハット，a2(k)ハットの値は、それらの値により定まる点（a1(k)ハット，a2(k)ハット）が同定係数制限領域内に存するように制限される。尚、前記ＳＴＥＰ５−１０で求められた同定ゲイン係数a1(k)ハット，a2(k)ハットの値に対応する点（a1(k)ハット，a2(k)ハット）が同定係数制限領域内に存する場合は、それらの値は保持される。
【０３２３】
この場合、前述の処理によって、前記対象排気系Ｅの離散系モデルの１次目の自己回帰項に係わる同定ゲイン係数a1(k)ハットに関しては、その値が、同定係数制限領域における下限値A1L及び上限値A1Hの間の値となっている限り、その値が強制的に変更されることはない。また、a1(k)ハット＜A1Lである場合、あるいは、a1(k)ハット＞A1Hである場合には、それぞれ、同定ゲイン係数a1(k)ハットの値は、同定係数制限領域においてゲイン係数a1が採りうる最小値である下限値A1Lと、同定係数制限領域においてゲイン係数a1が採りうる最大値である下限値A1Hとに強制的に変更されるので、これらの場合における同定ゲイン係数a1(k)ハットの値の変更量は最小なものとなる。つまり、ＳＴＥＰ５−７で求められた同定ゲイン係数a1(k)ハット，a2(k)ハットの値に対応する点（a1(k)ハット，a2(k)ハット）が同定係数制限領域から逸脱している場合には、同定ゲイン係数a1(k)ハットの値の強制的な変更は最小限に留められる。
【０３２４】
このようにして、同定ゲイン係数a1(k)ハット，a2(k)ハットの値を制限したのち、同定器２５は、同定ゲイン係数b1(k)ハットの値を前記第２制限条件に従って制限する処理をＳＴＥＰ５−１１−９〜５−１１−１２で行う。
【０３２５】
すなわち、同定器２５は、前記ＳＴＥＰ５−１０で求めた同定ゲイン係数b1(k)ハットの値が、前記下限値B1L以上であるか否かを判断し（ＳＴＥＰ５−１１−９）、B1L＞b1(k)ハットである場合には、b1(k)ハットの値を強制的に上記下限値B1Lに変更する（ＳＴＥＰ５−１１−１０）。
【０３２６】
さらに、同定器２５は、同定ゲイン係数b1(k)ハットの値が、前記上限値B1H以上であるか否かを判断し（ＳＴＥＰ５−１１−１１）、B1H＜b1(k)ハットである場合には、b1(k)ハットの値を強制的に上記上限値B1Hに変更する（ＳＴＥＰ５−１１−１２）。
【０３２７】
このようなＳＴＥＰ５−１１−９〜５−１１−１２の処理によって、同定ゲイン係数b1(k)ハットの値は、下限値B1L及び上限値B1Hの間の範囲の値に制限される。
【０３２８】
このようにして、同定ゲイン係数a1(k)ハット，a2(k)ハットの値の組み合わせと同定ゲイン係数b1(k)ハットの値とを制限した後には、同定器２５の処理は図１２のフローチャートの処理に復帰する。
【０３２９】
尚、図１２のＳＴＥＰ５−１０で同定ゲイン係数a1(k)ハット，a2(k)ハット，b1(k)ハットを求めるために使用する同定ゲイン係数の前回値a1(k-1)ハット，a2(k-1)ハット，b1(k-1)ハットは、前回の制御サイクルにおけるＳＴＥＰ５−１１の処理で前述の如く第１及び第２制限条件により制限を行った同定ゲイン係数の値である。
【０３３０】
図１２の説明に戻って、前述のように同定ゲイン係数a1(k)ハット，a2(k)ハット，b1(k)ハットのリミット処理を行った後、同定器２５は、前記マネージメント処理（ＳＴＥＰ５−６）で設定したフラグf/id/mngの値を判断し（ＳＴＥＰ５−１２）、f/id/mng＝１である場合には、次回の制御サイクルの処理のために前記行列Ｐ(k)を前記式（１０）により更新し（ＳＴＥＰ５−１３）、図９のメインルーチンの処理に復帰する。また、f/id/mng＝０である場合には、同定ゲイン係数a1(k)ハット，a2(k)ハット，b1(k)ハットの値をＳＴＥＰ５−１０で更新していないので、行列Ｐ(k)を今現在の行列Ｐ(k-1)に維持して（ＳＴＥＰ５−１４）、図９のメインルーチンの処理に復帰する。
【０３３１】
以上が図９のＳＴＥＰ５における同定器２５の演算処理である。
【０３３２】
図９に戻って、上記のように同定器２５の演算処理を行った後、排気側主演算処理部１３は、前記触媒劣化判別処理器２７による処理を行う（ＳＴＥＰ６）。
【０３３３】
この処理は、図１８のフローチャートに示すように行われる。
【０３３４】
すなわち、触媒劣化判別処理器２７は、まず、エンジン１が生成する現在の排ガスの流量（本実施形態ではエンジン１の回転数が１５００rpmである状態の排ガスの流量を基準とする）の推定値（以下、推定排ガス流量ab/SVという）を、エンジン１の現在の回転数NEと吸気圧PBとを用いて次式（４３）により算出する（ＳＴＥＰ６−１）。
【０３３５】
【数４３】
0003992925.tif 000044
【０３３６】
ここで、式（４３）中の係数X/SVは、エンジン１の排気量等に応じてあらかじめ定めた所定値である。
【０３３７】
尚、推定排ガス流量ab/SVを算出するに際しては、大気圧を考慮してもよい。また、エンジン１の排ガスの流量（触媒装置３に流れる排ガスの流量）は、上記のような演算により推定する他、エンジン１の燃料供給量あるいは吸気量に基づいて把握してもよく、あるいは、フローセンサ等を用いて直接的に検出するようにしてもよい。
【０３３８】
次いで、触媒劣化判別処理器２７は、ＳＴＥＰ６−１で求めた推定排ガス流量ab/SVが、前記高流量域（図６参照）の流量であるか否かを判断し（ＳＴＥＰ６−２）、高流量域の流量である場合には、該高流量域に対応する前記劣化判別用データA1/H,A2/H,B1/Hをそれぞれ算出する処理（排ガスの高流量域において求められた各同定ゲイン係数a1ハット，a2ハット，b1ハットのデータの最小二乗中心値を求めるフィルタリング処理）を行った後（ＳＴＥＰ６−３）、ＳＴＥＰ６−６に進む。
【０３３９】
また、推定排ガス流量ab/SVが高流量域の流量でない場合には、さらに、該推定排ガス流量ab/SVが前記中流量域（図６参照）の流量であるか否かを判断し（ＳＴＥＰ６−４）、中流量域の流量である場合には、該高流量域に対応する前記劣化判別用データA1/M,A2/M,B1/Mをそれぞれ算出する処理（排ガスの中流量域において求められた各同定ゲイン係数a1ハット，a2ハット，b1ハットのデータの最小二乗中心値を求めるフィルタリング処理）を行った後（ＳＴＥＰ６−５）、ＳＴＥＰ６−６に進む。
【０３４０】
尚、推定排ガス流量ab/SVが高流量域及び中流量域のいずれにも属さない場合には、直ちにＳＴＥＰ６−６に進む。
【０３４１】
上記ＳＴＥＰ６−３における劣化判別用データA1/H,A2/H,B1/Hの算出処理と、ＳＴＥＰ６−５における劣化判別用データA1/M,A2/M,B1/Mの算出処理とは次のように行われる。
【０３４２】
尚、劣化判別用データA1/H,A1/M,A2/H,A2/M,B1/H,B1/Mの算出処理はいずれのデータについても同一であるので、以下に述べるこの算出処理の説明では、各劣化判別用データA1/H,A1/M,A2/H,A2/M,B1/H,B1/Mのうちの一つを代表的に参照符号CXにより表し、また、この劣化判別用データCXに対応する同定ゲイン係数をｃハットにより表現するものとする（例えば、CX＝A1/Hとしたとき、ｃハット＝a1ハットである）。
【０３４３】
前記ＳＴＥＰ６−３あるいは６−５では、触媒劣化判別処理器２７は、各同定ゲイン係数ｃハットのデータの最小二乗中心値である各劣化判別用データCXを、それが対応する排ガスの流量域における各同定ゲイン係数ｃハットのデータが前記ＳＴＥＰ５の同定器２５の演算処理により算出される毎に、次式（４４）の漸化式演算により逐次更新しつつ求める。
【０３４４】
【数４４】
0003992925.tif 000045
【０３４５】
ここで、式（４４）中のqX(k)は、この式（４４）の演算により劣化判別用データCXの値が更新される毎に、次式（４５）の漸化式演算により更新するパラメータであり、各劣化判別用データCX毎に各別に設けられるものである。
【０３４６】
【数４５】
0003992925.tif 000046
【０３４７】
この場合において、排ガスの流量が劣化判別用データCXに対応する流量域の流量でない状態では、上記式（４４）、（４５）の演算は行われず、劣化判別用データCX及びこれに対応するパラメータqXの値は現状の値に保持される。例えば、排ガスの流量が高流量域の流量である状態では（ＳＴＥＰ６−２でＹＥＳ）、劣化判別用データA1/M,A2/M,B1/M及びそのそれぞれに対応するパラメータqXの値は更新されない。
【０３４８】
尚、パラメータqXの初期値は、いずれの劣化判別用データCXについても「１」である。また、このパラメータqXの値は、式（４５）の演算を繰り返すと、最終的に「０」に収束し、このとき、劣化判別用データCXの値は式（４４）の演算を行っても更新されなくなる。このため、本実施形態では、各劣化判別用データCXについて、式（４４）、（４５）の演算を行った回数が所定回数に達する毎に、該パラメータqXの値を「１」にリセットする。また、各劣化判別用データCX及びそれに対応するパラメータqXの最新値は、エンジン１の運転を停止した場合でも失われることのないように図示しない不揮発性のメモリ（例えばＥＥＰＲＯＭ）に記憶保持しておき、それを次回のエンジン１の運転時の初期値として用いる。
【０３４９】
また、本実施形態では、各同定ゲイン係数ｃハットのデータの最小二乗中心値を劣化判別用データCXとするため、式（４５）の演算によりパラメータqXの値を逐次更新して求めるようにしたが、次式（４６）の演算によりパラメータqXの値を求めるようにしてもよい。このようにした場合には、同式（４６）中のη1、η2の値の設定の仕方によって、最小二乗法以外にも、固定ゲイン法、漸減ゲイン法、重み付き最小二乗法、固定トレース法等による各劣化判別用データCXの算出を行うことができる。本実施形態で採用した最小二乗法は、式（４６）中のη1、η2の値を共に「１」に設定したものである。
【０３５０】
【数４６】
0003992925.tif 000047
【０３５１】
また、本実施形態では、前記パラメータqXの値を周期的に「１」にリセットするようにしたが、そのリセットを行った直後に該パラメータqXに対応して前記式（４４）により更新される劣化判別用データCXの変動を生じ、該劣化判別用データCXの精度が低下することがある。このような事態を回避するためには、例えば重み付き最小二乗法により、劣化判別用データCXを求めるようにすることが好ましい。この場合には、前記式（４６）中のη1、η2の値を、それぞれ０＜η1＜１、η2＝１に設定してなる同式（４６）によって、前記パラメータqXを更新し、このパラメータqXを用いて前記式（４４）により各劣化判別用データCXを求めるようにすればよい。このように、重み付き最小二乗法を用いた場合には、前記パラメータqxを周期的にリセットする必要がなくなり、劣化判別用データCXを安定して精度よく求めることができる。
【０３５２】
図１８に戻って、上記のように各劣化判別用データA1/H,A1/M,A2/H,A2/M,B1/H,B1/Mを求めた後、前記ＳＴＥＰ６−６では、触媒劣化判別処理器２７は、同定ゲイン係数a1ハットに対応する劣化判別用データA1/H,A1/Mの値に基づき暫定的に把握される触媒装置３の劣化度合いのレベルLV/A1（以下、暫定劣化レベルLV/A1という）を次のように求める。
【０３５３】
すなわち、本実施形態では、劣化判別用データA1/Hに対して、前記図５（ａ）に示す如く、閾値X/A1H1，X/A1H2（X/A1H1＜X/A1H2）があらかじめ設定され、同様に、劣化判別用データA1/Mに対しても、前記図５（ａ）に示す如く、閾値X/A1M1，X/A1M2（X/A1M1＜X/A1M2）があらかじめ設定されている。尚、図５（ａ）では、便宜上、X/A1H1＝X/A1M1、X/A1H2＝X/A1M2であるかのようになっているが、前述の如く、排ガスの高流量域に対応する劣化判別用データA1/Hは、中流量域に対応する劣化判別用データA1/Mよりも若干大きいため、実際には、X/A1H1＞X/A1M1、X/A1H2＞X/A1M2である。
【０３５４】
そして、ＳＴＥＰ６−６では、触媒劣化判別処理器２７は、まず、高流量域に対応する最新の劣化判別用データA1/Hの値の大きさをそれに対応する閾値X/A1H1，X/A1H2と比較し、その比較結果から次の表１に従って（表１の最上段及び中段の括弧無しの項目を参照）、予備的な暫定劣化レベルLV/A1H（０〜２の三段階のレベル）を求める。さらに、これと同様に、中流量域に対応する最新の劣化判別用データA1/Mの値の大きさをそれに対応する閾値X/A1M1，X/A1M2と比較し、その比較結果から表１に従って（表１の最上段及び中段の括弧付きの項目を参照）、予備的な暫定劣化レベルLV/A1M（０〜２の三段階のレベル）を求める。
【０３５５】
【表１】
0003992925.tif 000048
【０３５６】
尚、この場合において、各劣化判別用データA1/H，A1/Mの値からそれぞれ暫定劣化レベルLV/A1H，LV/A1Mを求める処理は、各劣化判別用データA1/H，A1/Mに対応する前記のパラメータqX（式（４４）、（４５）を参照）が所定値以下の十分に小さな値に収束した段階（このとき、各劣化判別用データA1/H，A1/Mの値もほぼ収束する）で行われる。そして、該パラメータqXが未収束の状態では、それに対応する暫定劣化レベルLV/A1H，LV/A1Mの値は、現状の値（以前にパラメータqXが収束したときに求められた値）に保持される。
【０３５７】
このようにして劣化判別用データA1/H,A1/Mのそれぞれに対応する暫定劣化レベルLV/A1H，LV/A1Mを求めた後、さらに、触媒劣化判別処理器２７は、該暫定劣化レベルLV/A1H，LV/A1Mのうちのいずれか大きい方、すなわち、ｍａｘ（LV/A1H，LV/A1M）を同定ゲイン係数a1ハットに対応する暫定劣化レベルLV/A1として求める（表１の最下段を参照）。これがＳＴＥＰ６−６の処理内容である。
【０３５８】
次いで、触媒劣化判別処理器２７は、ＳＴＥＰ６−６の場合と同様にして、同定ゲイン係数a2ハットに対応する劣化判別用データA2/H,A2/Mの値に基づき、該同定ゲイン係数a2ハットに対応して把握される触媒装置３の暫定劣化レベルLV/A2を求める（ＳＴＥＰ６−７）。
【０３５９】
この場合は、図５（ｂ）に示す如く、劣化判別用データA2/Hに対して、閾値X/A2H1，X/A2H2（X/A2H1＞X/A2H2）があらかじめ設定されると共に、劣化判別用データA2/Mに対しても、閾値X/A2M1，X/A2M2（X/A1M1＞X/A1M2）があらかじめ設定されている。尚、前述の如く、排ガスの高流量域に対応する劣化判別用データA2/Hは、中流量域に対応する劣化判別用データA2/Mよりも若干小さいため、X/A2H1＜X/A2M1、X/A2H2＜X/A2M2である。
【０３６０】
そして、触媒劣化判別処理器２７は、次の表２に従って、各劣化判別用データA2/H,A2/Mにそれぞれ対応する予備的な暫定劣化レベルLV/A2H,LV/A2M（０〜２の三段階のレベル）を求め、これらのうちの大きい方（＝ｍａｘ（LV/A2H,LV/A2M））を同定ゲイン係数a2ハットに対応する暫定劣化レベルLV/A2として求める。
【０３６１】
尚、表２の最上段及び中段の括弧無しの項目は、劣化判別用データA2/Hに係わるもので、括弧付きの項目は、劣化判別用データA2/Mに係わるものである。
【０３６２】
【表２】
0003992925.tif 000049
【０３６３】
この場合において、暫定劣化レベルLV/A2H,LV/A2Mを求める処理は、それぞれに対応する前記パラメータqX（式（４４）、（４５）を参照）が所定値以下の十分に小さな値に収束した段階で行われることは、ＳＴＥＰ６−６の場合と同様である。
【０３６４】
さらに、触媒劣化判別処理器２７は、ＳＴＥＰ６−６，６−７の場合と同様にして、同定ゲイン係数b1ハットに対応する劣化判別用データB1/H,B1/Mの値に基づき、該同定ゲイン係数b1ハットに対応して把握される触媒装置３の暫定劣化レベルLV/b1を求める（ＳＴＥＰ６−８）。
【０３６５】
この場合は、図５（ｃ）に示す如く、劣化判別用データB1/Hに対して、閾値X/B1H1，X/B1H2（X/B1H1＜X/B1H2）があらかじめ設定されると共に、劣化判別用データB1/Mに対しても、閾値X/B1M1，X/B1M2（X/B1M1＜X/B1M2）があらかじめ設定されている。尚、前述の如く、排ガスの高流量域に対応する劣化判別用データB1/Hは、中流量域に対応する劣化判別用データB1/Mよりも若干大きいため、X/B1H1＞X/B1M1、X/B1H2＞X/B1M2である。
【０３６６】
そして、触媒劣化判別処理器２７は、次の表３に従って、各劣化判別用データB1/H,B1/Mにそれぞれ対応する予備的な暫定劣化レベルLV/B1H,LV/B1M（０〜２の三段階のレベル）を求め、これらのうちの小さい方（＝ｍｉｎ（LV/B1H,LV/B1M））を同定ゲイン係数b1ハットに対応する暫定劣化レベルLV/B1として求める。
【０３６７】
尚、表３の最上段及び中段の括弧無しの項目は、劣化判別用データB1/Hに係わるもので、括弧付きの項目は、劣化判別用データB1/Mに係わるものである。また、この場合において、予備的な暫定劣化レベルLV/B1H,LV/B1Mのうちの小さい方を暫定劣化レベルLV/B1として求めるのは、前記図５（ｃ）に見られるように、触媒装置３の「２」以上の劣化レベルでは、上記のように定義した暫定劣化レベルLV/B1H,LV/B1Mは、触媒装置３の劣化の進行に伴い小さくなっていくからである。
【０３６８】
【表３】
0003992925.tif 000050
【０３６９】
また、この場合において、暫定劣化レベルLV/B1H,LV/B1Mを求める処理は、それぞれに対応する前記パラメータqX（式（４４）、（４５）を参照）が所定値以下の十分に小さな値に収束した段階で行われることは、ＳＴＥＰ６−６の場合と同様である。
【０３７０】
上記のようにして各同定ゲイン係数a1ハット，a2ハット，b1ハットに対応する暫定劣化レベルLV/A1,LV/A2,LV/B1を求めた後、触媒劣化判別処理器２７は、これらの暫定劣化レベルLV/A1,LV/A2,LV/B1を総合して、触媒装置３の劣化レベルを確定する（ＳＴＥＰ６−９）。
【０３７１】
具体的には、触媒劣化判別処理器２７は、同定ゲイン係数a1ハット，a2ハットにそれぞれ対応する暫定劣化レベルLV/A1,LV/A2のうちのいずれか大きい方（＝ｍａｘ（LV/A1,LV/A2）。以下、これに参照符号LV/Aを付する）と、同定ゲイン係数b1に対応する暫定劣化レベルLV/B1とから、例えば次の表４に従って、触媒装置３の劣化レベルを確定する。
【０３７２】
【表４】
0003992925.tif 000051
【０３７３】
尚、上記表４では、例えば同定ゲイン係数a1ハット，a2ハットに係わる暫定劣化レベルLV/A1,LV/A2のいずれかが、「０」から「１」に、あるいは、「１」から「２」に切り換わる際に、同定ゲイン係数b1に係わる暫定劣化レベルLV/B1も「１」から「２」、あるいは「２」から「１」に切り換わることを前提としているが、このような切り換わりのタイミングは、劣化判別用データA1/H,A1/M,A2/H,A2/M,B1/H,B1/Mの値の誤差等によって、ずれを生じることも考えられる。
【０３７４】
そして、このようなことを考慮すると、触媒装置３の劣化レベルは、例えば次の表５に従って確定することがより好ましい。
【０３７５】
【表５】
0003992925.tif 000052
【０３７６】
このようにして劣化レベルを確定した後、触媒劣化判別処理器２７は、該劣化レベルの値に応じた前記劣化報知器２９の動作制御を行う（ＳＴＥＰ６−１０）。具体的には、例えば劣化レベルの値が最大の「３」である場合には（図５参照）、触媒装置３の劣化がかなり進行しているので、触媒装置３を交換を促すために、その旨を劣化報知器２９により報知させる。
【０３７７】
以上説明した内容が、図９のＳＴＥＰ６における触媒劣化判別処理器２７の処理内容である。
【０３７８】
図９のメインルーチン処理の説明に戻って、前述の通り触媒劣化判別処理器２７の演算処理が行われた後、排気側主演算処理部１３はゲイン係数a1,a2,b1の値を決定する（ＳＴＥＰ７）。この処理では、前記ＳＴＥＰ２で設定されたフラグf/id/calの値が「１」である場合、すなわち、同定器２５によるゲイン係数a1,a2,b1の同定処理を行った場合には、ゲイン係数a1,a2,b1の値として、それぞれ前記ＳＴＥＰ５で前述の通り同定器２５により求められた同定ゲイン係数a1ハット，a2ハット，b1ハット（ＳＴＥＰ５−１１のリミット処理を施したもの）を設定する。また、f/id/cal＝０である場合、すなわち、同定器２５によるゲイン係数a1,a2,b1の同定処理を行わなかった場合には、ゲイン係数a1,a2,b1の値をそれぞれあらかじめ定めた所定値とする。
【０３７９】
次いで、排気側主演算処理部１３は、図９のメインルーチンにおいて、前記推定器２６による演算処理（推定偏差出力VO2バーの算出処理）を行う（ＳＴＥＰ８）。
【０３８０】
すなわち、推定器２６は、まず、前記ＳＴＥＰ７で決定されたゲイン係数a1,a2,b1（これらの値は基本的には、前記同定ゲイン係数a1ハット，a2ハット，b1ハットである）を用いて、前記式（１３）で使用する係数値α1，α2，βj（ｊ＝1〜ｄ）を前述したように算出する。
【０３８１】
次いで、推定器２６は、前記図９のＳＴＥＰ３で制御サイクル毎に取得されるＯ2センサの偏差出力VO2の現在の制御サイクル以前の時系列データVO2(k)，VO2(k-1)、並びにＬＡＦセンサ５の偏差出力kactの現在の制御サイクル以前の時系列データkact(k-j)（ｊ＝０〜d1）と、スライディングモード制御器２７から制御サイクル毎に与えられる前記目標偏差空燃比kcmd（＝ＳＬＤ操作入力ｕsl）の前回の制御サイクル以前の時系列データkcmd(k-j)（＝ｕsl(k-j)。ｊ＝１〜d2−１）と、上記の如く算出した係数α1，α2，βjとを用いて前記式（１３）により、推定偏差出力VO2(k+d)バー（今回の制御サイクルの時点から前記合計無駄時間ｄ後の偏差出力VO2の推定値）を算出する。
【０３８２】
排気側主演算処理部１３は、次に、スライディングモード制御器２７によって、前記ＳＬＤ操作入力ｕsl（＝目標偏差空燃比kcmd）を算出する（ＳＴＥＰ９）。
【０３８３】
すなわち、スライディングモード制御器２７は、まず、前記ＳＴＥＰ８で推定器２により求められた推定偏差出力VO2バーの時系列データVO2(k+d)バー，VO2(k+d-1)バーを用いて、前記式（２５）により定義された線形関数σバーの今回の制御サイクルから前記合計無駄時間ｄ後の値σ(k+d)バー（これは、式（１５）で定義された線形関数σの合計無駄時間ｄ後の推定値に相当する）を算出する。
【０３８４】
さらに、スライディングモード制御器２７は、上記σ(k+d)バーを累積的に加算していく（前回の制御サイクルで求められた加算結果に今回の制御サイクルで算出されたσ(k+d)を加算する）ことで、σ(k+d)バーの積算値（これは式（２７）の右端の項に相当する）を算出する。尚、この場合、本実施形態では、σ(k+d)バーの積算値があらかじめ定めた所定範囲内に収まるようにし、σ(k+d)バーの積算値が所定の上限値又は下限値を超えた場合には、それぞれσ(k+d)バーの積算値を該上限値又は下限値に制限するようにしている。これは、σ(k+d)バーの積算値の大きさが過大になると、前記式（２７）により求められる適応則入力ｕadpが過大となって、制御性が損なわれる虞れがあるからである。
【０３８５】
次いで、スライディングモード制御器２７は、前記ＳＴＥＰ８で推定器２により求められた推定偏差出力VO2バーの時系列データVO2(k+d)バー，VO2(k+d-1)バーと、上記の如く求めた線形関数の値σ(k+d)バー及びその積算値と、ＳＴＥＰ７で決定したゲイン係数a1，a2，b1（これらの値は基本的には、前記同定ゲイン係数a1ハット，a2ハット，b1ハットである）とを用いて、前記式（２４）、（２６）、（２７）に従って、それぞれ等価制御入力ｕeq、到達則入力ｕrch及び適応則入力ｕadpを算出する。
【０３８６】
そして、スライディングモード制御器２７は、この等価制御入力ｕeq、到達則入力ｕrch及び適応則入力ｕadpを加算することで、前記ＳＬＤ操作入力ｕsl、すなわち、Ｏ2センサ６の出力VO2/OUTを目標値VO2/TARGETに収束させるために必要な対象排気系Ｅへの入力（＝目標偏差空燃比kcmd）を算出する。
【０３８７】
これがＳＴＥＰ９の処理内容である。尚、このようにして制御サイクル毎に求められるＳＬＤ操作入力ｕsl（＝目標偏差空燃比kcmd）は、図示しないメモリに時系列的に記憶保持され、それが、推定器２６の前述の演算処理のために使用される。
【０３８８】
上記のようにＳＬＤ操作入力ｕslを算出した後、排気側主演算処理部１３は、スライディングモード制御器２７による適応スライディングモード制御の安定性の判別処理を行って、該適応スライディングモード制御が安定であるか否かを示すフラグf/sld/stbの値を設定する（ＳＴＥＰ１０）。
【０３８９】
この安定性の判別処理は図１９のフローチャートに示すように行われる。
【０３９０】
すなわち、排気側主演算処理部１３は、まず、前記ＳＴＥＰ９で算出される線形関数σバーの今回値σ(k+d)バーと前回値σ(k+d-1)バーとの偏差Δσバー（これは線形関数のσバーの変化速度に相当する）を算出する（ＳＴＥＰ１０−１）。
【０３９１】
次いで、排気側主演算処理部１３は、ＳＴＥＰ１０−１で算出した偏差Δσバーと線形関数σバーの今回値σ(k+d)バーとの積Δσバー・σ(k+d)バー（これはσバーに関するリアプノフ関数σバー2／２の時間微分関数に相当する）があらかじめ定めた所定値ε2（≧０）以下であるか否かを判断する（ＳＴＥＰ１０−２）。
【０３９２】
この場合、Δσバー・σ(k+d)バー＞ε2となる状態は、σバー2が増加する側で、前記推定偏差出力VO2(k+d)，VO2(k+d-1)が前記超平面σ＝０から離間する方向へ変移している状態であるので、適応スライディングモード制御が不安定（前記ＳＴＥＰ９で算出されるＳＬＤ操作入力ｕslが不適切）であると考えられる。このため、ＳＴＥＰ１０−２の判断で、Δσバー・σ(k+d)バー＞ε2である場合には、適応スライディングモード制御が不安定であるとし、前記ＳＴＥＰ９で算出されるＳＬＤ操作入力ｕslを用いた目標空燃比KCMDの決定を所定時間、禁止するためにタイマカウンタｔm（カウントダウンタイマ）の値を所定の初期値ＴMにセットする（タイマカウンタｔmの起動。ＳＴＥＰ１０−４）。そして、前記フラグf/sld/stbの値を「０」（f/sld/stb＝０は適応スライディングモード制御が不安定であることを示す）に設定する（ＳＴＥＰ１０−５）。
【０３９３】
尚、ＳＴＥＰ１０−２の判断で使用する所定値ε2は理論上は「０」でよいが、確率的外乱の影響を考慮すると、「０」よりも若干大きな値とすることが好ましい。
【０３９４】
一方、前記ＳＴＥＰ１０−２の判断で、Δσバー・σ(k+d)バー≦ε2である場合には、排気側主演算処理部１３は、線形関数σバーの今回値σ(k+d)バーがあらかじめ定めた所定範囲内にあるか否かを判断する（ＳＴＥＰ１０−３）。
【０３９５】
この場合、線形関数σバーの今回値σ(k+d)バーが、所定範囲内に無い状態は、前記推定偏差出力VO2(k+d)，VO2(k+d-1)が前記超平面σ＝０から大きく離間している状態であるので、適応スライディングモード制御が不安定（前記ＳＴＥＰ９で算出されるＳＬＤ操作入力ｕslが不適切）であると考えられる。このため、ＳＴＥＰ１０−３の判断で、線形関数σバーの今回値σ(k+d)バーが、所定範囲内に無い場合には、適応スライディングモード制御が不安定であるとして、前述の場合と同様に、ＳＴＥＰ１０−４及び１０−５の処理を行って、タイマカウンタｔmを起動すると共に、フラグf/sld/stbの値を「０」に設定する。
【０３９６】
また、ＳＴＥＰ１０−３の判断で、線形関数σバーの今回値σ(k+d)バーが、所定範囲内にある場合には、排気側主演算処理部１３は、前記タイマカウンタｔmを所定時間Δｔm分、カウントダウンし（ＳＴＥＰ１０−６）、さらに、該タイマカウンタｔmの値が「０」以下であるか否か、すなわち、タイマカウンタｔmを起動してから前記初期値ＴM分の所定時間が経過したか否かを判断する（ＳＴＥＰ１０−７）。
【０３９７】
このとき、ｔm＞０である場合、すなわち、タイマカウンタｔmが計時動作中でまだタイムアップしていない場合は、ＳＴＥＰ１０−２あるいはＳＴＥＰ１０−３の判断で適応スライディングモード制御が不安定であると判断されてから、さほど時間を経過していない状態で、適応スライディングモード制御が不安定なものとなりやすいので、前記ＳＴＥＰ１０−５の処理を行って前記フラグf/sld/stbの値を「０」に設定する。
【０３９８】
そして、ＳＴＥＰ１０−７の判断でｔm≦０である場合、すなわち、タイマカウンタｔmがタイムアップしている場合には、適応スライディングモード制御が安定であるとして、フラグf/sld/stbの値を「１」（f/sld/stb＝１は適応スライディングモード制御が安定であることを示す）に設定する（ＳＴＥＰ１０−８）。
【０３９９】
以上のような処理によって、スライディングモード制御器２７による適応スライディングモード制御の安定性が判断され、不安定であると判断した場合には、フラグf/sld/stbの値が「０」に設定され、安定であると判断した場合には、フラグf/sld/stbの値が「１」に設定される。
【０４００】
尚、本実施形態では、適応スライディングモード制御の安定性の判断は、基本的には、前記ＳＴＥＰ１０−２及び１０−３の条件判断で行うようにしたが、いずれか一方の条件判断（例えばＳＴＥＰ１０−２のみの条件判断）で行うようにしてもよく、あるいは、線形関数σバーの変化速度に相当する前記偏差Δσバーの大きさ（絶対値）を所定値と比較することで、適応スライディングモード制御の安定性の判断を行うようにすることも可能である。
【０４０１】
図９に戻って、上記のようにスライディングモード制御器２７による適応スライディングモード制御の安定性を示すフラグf/sld/stbの値を設定した後、排気側主演算処理部１３は、フラグf/sld/stbの値を判断する（ＳＴＥＰ１１）。このとき、f/sld/stb＝１である場合、すなわち、適応スライディングモード制御が安定であると判断された場合には、スライディングモード制御器２７によって、前記ＳＴＥＰ９で算出されたＳＬＤ操作入力ｕslのリミット処理が行われる（ＳＴＥＰ１２）。このリミット処理では、ＳＬＤ操作入力ｕslの値や、その値の変化幅が所定範囲に制限され、ＳＴＥＰ９で算出されたＳＬＤ操作入力ｕslの今回値ｕsl(k)が所定の上限値又は下限値を超えている場合には、それぞれ、ＳＬＤ操作入力ｕslの値が強制的に該上限値又は下限値に設定される。また、ＳＴＥＰ９で算出されたＳＬＤ操作入力ｕslの今回値ｕsl(k)の前回値ｕsl(k-1)からの変化量が所定量を超えている場合には、ＳＬＤ操作入力ｕslの値が強制的に前回値ｕsl(k-1)に該所定量を加えた値に設定される。
【０４０２】
そして、排気側主演算処理部１３は、上記のようなＳＬＤ操作入力ｕslのリミット処理の後、スライディングモード制御器２７によって、前記式（２８）に従って前記目標空燃比KCMDを算出せしめ（ＳＴＥＰ１４）、今回の制御サイクルの処理を終了する。
【０４０３】
また、前記ＳＴＥＰ１１の判断でf/sld/stb＝０である場合、すなわち、適応スライディングモード制御が不安定であると判断された場合には、排気側主演算処理部１３は、今回の制御サイクルにおけるＳＬＤ操作入力ｕslの値を強制的に所定値（固定値あるいはＳＬＤ操作入力ｕslの前回値）に設定した後（ＳＴＥＰ１３）、スライディングモード制御器２７によって、前記式（２８）に従って前記目標空燃比KCMDを算出せしめ（ＳＴＥＰ１４）、今回の制御サイクルの処理終了する。
【０４０４】
尚、ＳＴＥＰ１４で最終的に決定される目標空燃比KCMDは、制御サイクル毎に図示しないメモリに時系列的に記憶保持される。そして、前記大局的フィードバック制御器１５等が、排気側主演算処理部１３で決定された目標空燃比KCMDを用いるに際しては（図８のＳＴＥＰｆを参照）、上記のように時系列的に記憶保持された目標空燃比KCMDの中から最新のものが選択される。
【０４０５】
以上説明した内容が本実施形態の装置の詳細な作動である。
【０４０６】
すなわち、その作動を要約すれば、基本的には排気側主演算処理部１３によって、触媒装置３の下流側のＯ2センサ６の出力VO2/OUT（これはプラントとしての対象排気系Ｅの出力に相当する）を目標値VO2/TARGETに収束（整定）させるように、触媒装置３に進入する排ガスの目標空燃比KCMD（これは、対象排気系Ｅの目標入力に相当する）が逐次決定される。さらに、この目標空燃比KCMDに従って、対象排気系Ｅへの入力（排ガスの空燃比）を生成するアクチュエータとしてのエンジン１の燃料噴射量を目標空燃比KCMD及び触媒装置３の上流側のＬＡＦセンサ５の出力KACTに基づき調整することで、エンジン１の空燃比が目標空燃比KCMDにフィードバック制御される。そして、上記のように触媒装置３の下流側のＯ2センサ６の出力VO2/OUTを目標値VO2/TARGETに整定させることで、触媒装置３の経時劣化等によらずに、触媒装置３の最適な排ガス浄化性能を確保することができる。
【０４０７】
さらに、このようなエンジン１の空燃比の制御と並行して、排気側主演算処理部１３では、同定器２５により逐次求められる排気系モデルの同定ゲイン係数a1ハット，a2ハット，b1ハットのデータに基づいて、触媒装置３の劣化状（劣化度合い）を表す劣化レベルが求められる。そして、この劣化レベルに応じて、適宜、劣化報知器２９による報知がなされる。
【０４０８】
従って、本実施形態の装置では、触媒装置３による排ガスの最適な浄化性能を確保するようにエンジン１の空燃比を制御する該エンジン１の通常的な運転状態において、該空燃比の制御を中断したりすることなく、該空燃比の制御と並行して触媒装置３の劣化状態の判別（劣化レベルの決定）を行うことができる。
【０４０９】
この場合、劣化状態の判別は、各同定ゲイン係数a1ハット，a2ハット，b1ハットのデータの最小二乗中心値である劣化判別用データを用いて行われ、しかも、この劣化判別用データは、同定ゲイン係数a1ハット，a2ハット，b1ハットが求められた際の排ガスの流量の流量域によって分別される。従って、各同定ゲイン係数a1ハット，a2ハット，b1ハットと排ガスの各流量域とのそれぞれの組合わせに対応して求められる前記劣化判別用データA1/H,A1/M,A2/H,A2/M,B1/H,B1/Mは、そのそれぞれが、触媒装置３の劣化状態との相関性が顕著なものとなる。この結果、これらの劣化判別用データA1/H,A1/M,A2/H,A2/M,B1/H,B1/Mから前述の如く触媒装置３の劣化レベルを求めることで、該触媒装置３の劣化状態を精度よく判別することができる。
【０４１０】
また、本実施形態では、エンジン１の目標空燃比KCMDは、外乱等の影響を受けにくいスライディングモード制御器２７と、対象排気系Ｅ及び空燃比操作系の無駄時間d1，d2を補償するための推定器２６と、対象排気系Ｅの挙動を表現する排気系モデルのパラメータであるゲイン係数a1,a2,b1をリアルタイムで逐次同定する同定器２５とを用いて算出される。このため、Ｏ2センサ６の出力VO2/OUTをその目標値VO2/TARGETに制御する上で最適な目標空燃比KCMDを精度よく求めることができる。
【０４１１】
さらに、エンジン１の空燃比は、エンジン１の挙動変化等の影響を的確に補償し得る漸化式形式の制御器としての適応制御器１８を主体として上記目標空燃比KCMDに制御される。このため、Ｏ2センサ６の出力VO2/OUTの目標値VO2/TARGETへの制御を安定して精度よく行うことができる。この結果、対象排気系Ｅの挙動も安定し、ひいては、前記ゲイン係数a1,a2,b1の同定値である前記同定ゲイン係数a1ハット，a2ハット，b1ハットも同定器２５により安定して求めることができる。そして、このように同定ゲイン係数a1ハット，a2ハット，b1ハットを安定して求めることができるため、これらの同定ゲイン係数a1ハット，a2ハット，b1ハットに基づく触媒装置３の劣化状態の判別を安定して適正に行うことができる。
【０４１２】
特に、本実施形態では、同定器２５は、対象排気系Ｅの特定の挙動状態、すなわち、Ｏ2センサ６の出力VO2/OUTにより把握される空燃比がリーン側からリッチ側の変化するような挙動状態において、同定ゲイン係数a1ハット，a2ハット，b1ハットの算出処理（更新処理）を行う。そして、上記のような対象排気系Ｅの挙動状態は、Ｏ2センサ６の偏差出力VO2の時系列データを用いて表した前記マネージメント関数γを用いることで簡単且つ確実に把握することができる。このため、エンジン１の空燃比を前述の如く制御し、また、触媒装置３の劣化状態を判別する上で、適正な同定ゲイン係数a1ハット，a2ハット，b1ハットを求めることができる。
【０４１３】
さらに本実施形態では、同定ゲイン係数a1ハット，a2ハット，b1ハットを逐次更新するために用いる前記同定誤差id/eを算出する際に、対象排気系Ｅの周波数特性（ローパス特性）を考慮し、排気系モデル上でのＯ2センサ６の出力VO2/OUTに相当する前記同定偏差出力VO2ハットと、Ｏ2センサ６の実際の偏差出力VO2とに同一の周波数特性（ローパス特性）のフィルタリングを施す。このため、排気系モデルの周波数特性と実際の対象排気系Ｅの周波数特性とが整合するようにして排気系モデルのゲイン係数a1,a2,b1を同定することができ、対象排気系Ｅの挙動特性に整合した同定ゲイン係数a1ハット，a2ハット，b1ハットを求めることができる。従って、該同定ゲイン係数a1ハット，a2ハット，b1ハットの信頼性を高めることができる。
【０４１４】
また、本実施形態では、同定ゲイン係数a1ハット，a2ハット，b1ハットを逐次算出するに際して、前述のようなリミット処理を行うことで、前記目標空燃比KCMDやこれに制御されるエンジン１の空燃比を平滑的で安定したものとする上で最適な同定ゲイン係数a1ハット，a2ハット，b1ハットを求めることができると共に、触媒装置３の劣化状態を判別する上で不適正な同定ゲイン係数a1ハット，a2ハット，b1ハットを排除しつつ、該劣化状態との相関性を顕著に有する同定ゲイン係数a1ハット，a2ハット，b1ハットを安定して求めることができる。
【０４１５】
さらに本実施形態では、排気系モデルや、同定器２５の演算処理において、ＬＡＦセンサ５の出力KACTやＯ2センサ６の出力VO2/OUTをそのまま用いるのではなく、ＬＡＦセンサ５の出力KACTと所定の基準値FLAF/BASEとの偏差kact、並びにＯ2センサ６の出力VO2/OUTとその目標値VO2/TARGET（基準値）との偏差VO2を用いることで、同定器２５の演算処理のアルゴリズムの構築が容易なものとなると共に、その演算処理の精度を高めることができる。尚、このことは、推定器２６やスライディングモード制御器２７の演算処理においても同様である。
【０４１６】
このように本実施形態によれば、信頼性の高い同定ゲイン係数a1ハット，a2ハット，b1ハットを求めることができるため、該同定ゲイン係数a1ハット，a2ハット，b1ハットに基づく触媒装置３の劣化状態の判別を精度よく行うことができる。
【０４１７】
次に、本発明の第２の実施形態を図２０及び図２１を参照して説明する。尚、本実施形態は、触媒装置の劣化状態の判別処理の一部のみが、前記第１の実施形態と相違するものであるので、システム構成については、前記第１の実施形態と同一の参照符号を用いて説明を省略すると共に、各種処理（システムの作動）についても、前記第１の実施形態と同一部分については、前述した図面を用いて詳細な説明を省略する。但し、本実施形態では、前記エンジン１は、自動車やハイブリッド車等の車両（図示しない）にその走行用の推進源として搭載されたものであり、前記図１に示したシステムが車両に搭載されている。また、本実施形態では、車両の車速を検出するための図示しないセンサが備えられている。
【０４１８】
前述した第１の実施形態では、同定ゲイン係数a1ハット，a2ハット，b1ハットを前記ＳＴＥＰ５で求める毎に、それらの値から前記劣化判別用データA1/H,A1/M,A2/HあるいはA2/M,B1/H,B1/Mを更新して触媒装置３の劣化レベルを求めるようにした。しかるに、例えばＯ2センサ６の出力VO2/OUTが極めて安定に目標値VO2/TARGETに維持されているような状況では、同定ゲイン係数a1ハット，a2ハット，b1ハットを求めるために用いる前記ＬＡＦセンサ５の偏差出力kactやＯ2センサ６の偏差出力VO2がほぼ一定に維持され、このような状況では、同定ゲイン係数a1ハット，a2ハット，b1ハットを適正に求めるための情報が不足する（kactやVO2の多種類の値が得られない）ことから、同定ゲイン係数a1ハット，a2ハット，b1ハットの値が真値に対して誤差を生じやすくなる（所謂、ドリフト現象が生じる）。そして、このような誤差を生じた同定ゲイン係数a1ハット，a2ハット，b1ハットを用いて、劣化判別用データA1/H,A1/M,A2/H,A2/M,B1/H,B1/Mを更新し、触媒装置３の劣化レベルを求めると、その劣化レベルの精度が悪化する。
【０４１９】
本実施形態は、このような事態を回避するものであり、その概要は次の通りである。
【０４２０】
すなわち、本実施形態では、前記ＬＡＦセンサ５の偏差出力kactやＯ2センサ６の偏差出力VO2がほぼ一定の状態であるか否か、換言すれば、ＬＡＦセンサ５の出力KACTやＯ2センサ６の出力VO2/OUTがほぼ一定の状態であるか否かを制御サイクル毎に判断する。また、ＬＡＦセンサ５の偏差出力kactやＯ2センサ６の偏差出力VO2がほぼ一定となるような状況は、エンジン１の吸気量（詳しくは１燃焼サイクル当たりの吸気量で、これは吸気圧PBに応じたものとなる）がほぼ一定に維持される状況や、エンジン１を搭載した車両の車速がほぼ一定に維持される状況において生じやすいことから、エンジン１の吸気量や車両の車速がほぼ一定の状態であるか否かの判断も制御サイクル毎に行う。そして、それらの判断結果を総合して、各制御サイクル毎に得られた同定ゲイン係数a1ハット，a2ハット，b1ハットが、触媒装置３の劣化状態を判別する上で適正なものであるか否かを決定し、適正なものであると判断した場合にのみ、その同定ゲイン係数a1ハット，a2ハット，b1ハットの値を用いて前記劣化判別用データA1/H,A1/M,A2/H,A2/M,B1/H,B1/Mを更新し、触媒装置３の劣化レベルを求める。
【０４２１】
このような処理は、具体的には、前記図９のＳＴＥＰ６において、図２０のフローチャートに示すように前記触媒劣化判別処理器２７（図３参照）により実行される。
【０４２２】
すなわち、前記触媒劣化判別処理器２７は、まず、前記第１の実施形態と同様に、前記推定排ガス流量ab/SVを算出した後（ＳＴＥＰ６−１）、今回の制御サイクルにおいて前記ＳＴＥＰ５（図９参照）で求められた同定ゲイン係数a1ハット，a2ハット，b1ハットが、触媒装置３の劣化状態を判別する上で適正なものであるか否かを判断する処理を行い、その適否をそれぞれ「１」、「０」で表すフラグf/peを設定する（ＳＴＥＰ６−ａ）。
【０４２３】
この判断処理は、図２１のフローチャートに示すように行われる。まず、吸気圧PBの検出データ、車速Ｖの検出データ、前記ＬＡＦセンサ５の偏差出力kactのデータ、及び前記Ｏ2センサ６の偏差出力VO2のデータにそれぞれハイパス特性のフィルタリングを施すことで、それぞれのデータの変動状態を表す吸気圧変動パラメータPRA1、車速変動パラメータPRA2、空燃比変動パラメータPRA3、及びＯ2変動パラメータPRA4を求める（ＳＴＥＰ６−ａ−１〜６−ａ−４）。
【０４２４】
ここで、上記フィルタリングは、各データの値の制御サイクル毎の変化量（今回値と前回値との差）を、現在から過去にわたる所定数の制御サイクル分（例えば３制御サイクル分）、加算することでなされるものである。従って、このフィルタリングにより得られる上記の各変動パラメータPRA1〜PRA4は、それぞれ吸気圧PB、車速Ｖ、ＬＡＦセンサ５の偏差出力kact、Ｏ2センサ６の偏差出力VO2の変化速度に相当するものである。このため、例えば、吸気圧変動パラメータPRA1は、それが「０」に近いとき、吸気圧PBが略一定である（時間的な変動が小さい）ことを意味する。このことは他の変動パラメータPRA2〜PRA4についても同様である。
【０４２５】
尚、吸気圧PBが略一定であるということは、エンジン１の吸気量が略一定であることと同等である。また、偏差出力kactや偏差出力VO2が略一定であるということは、それぞれ、ＬＡＦセンサ５の出力KACT、Ｏ2センサ６の出力VO2/OUTが略一定であることと同等である。
【０４２６】
上記のように各変動パラメータPRA1〜PRA4を求めた後、前記触媒劣化判別処理器２７は、各変動パラメータPRA1〜PRA4の絶対値をそれぞれに対応してあらかじめ定めた閾値ε11，ε12，ε13，ε14（これらの閾値は十分に小さい正の値である）と比較する（ＳＴＥＰ６−ａ−５）。
【０４２７】
ここで、本実施形態では、各変動パラメータPRA1〜PRA4の絶対値｜PRA1｜，｜PRA2｜，｜PRA3｜，｜PRA4｜のいずれかがそれぞれに対応する閾値ε11，ε12，ε13，ε14よりも小さい状態、すなわち、吸気圧PB、車速Ｖ、偏差出力kact及び偏差出力VO2のいずれかが略一定となっている状態が所定時間Ｔ１、継続した場合に、前記ＳＴＥＰ５で同定器２５が求めた同定ゲイン係数a1ハット，a2ハット，b1ハットを触媒装置３の劣化状態の判別のために使用することが不適正であると判断する。また、各変動パラメータPRA1〜PRA4の絶対値｜PRA1｜，｜PRA2｜，｜PRA3｜，｜PRA4｜のいずれもがそれぞれに対応する閾値ε11，ε12，ε13，ε14以上の値である状態、すなわち、吸気圧PB、車速Ｖ、偏差出力kact及び偏差出力VO2のいずれもがある程度の時間的変動を生じている状態が所定時間Ｔ２、継続した場合に、前記ＳＴＥＰ５で同定器２５が求めた同定ゲイン係数a1ハット，a2ハット，b1ハットを触媒装置３の劣化状態の判別のために使用することが適正であると判断する。
【０４２８】
そこで、上記ＳＴＥＰ６−ａ−５で、｜PRA1｜＜ε11、｜PRA2｜＜ε12、｜PRA3｜＜ε13、及び｜PRA4｜＜ε14のいずれかの条件が成立しているときには、触媒劣化判別処理器２７は、その状態が所定時間Ｔ１、継続するか否を観るために、あらかじめ該所定時間Ｔ１を初期値として設定したタイマカウンタtm1（カウントダウンタイマ）の値を、制御サイクル毎に所定値Δtづつ、カウントダウンする（ＳＴＥＰ６−ａ−６）。また、他方の前記所定時間Ｔ２を計時するためのタイマカウンタtm2（カウントダウンタイマ）の値を該所定時間Ｔ２に初期化しておく（ＳＴＥＰ６−ａ−７）。
【０４２９】
そして、触媒劣化判別処理器２７は、上記タイマカウンタtm1が「０」以下になったか否か、すなわち、｜PRA1｜＜ε11、｜PRA2｜＜ε12、｜PRA3｜＜ε13、及び｜PRA4｜＜ε14のいずれかの条件が上記所定時間Ｔ１、継続したか否かを判断し（ＳＴＥＰ６−ａ−８）、tm1≦０となった場合には、前記ＳＴＥＰ５で求められた同定ゲイン係数a1ハット，a2ハット，b1ハットを触媒装置３の劣化状態の判別のために使用することが不適正であるとし、前記フラグf/peの値を「０」に設定する（ＳＴＥＰ６−ａ−９）。また、ＳＴＥＰ６−ａ−８でtm1＞０である場合には、上記フラグf/peの値を現状に維持したまま（フラグf/peの初期値は「１」である）、図２０のフローチャートの処理に復帰する。
【０４３０】
一方、前記ＳＴＥＰ６−ａ−５で、｜PRA1｜≧ε11、｜PRA2｜≧ε12、｜PRA3｜≧ε13、及び｜PRA4｜≧ε14の全ての条件が成立しているとき、すなわち、吸気圧PB、車速Ｖ、偏差出力kact及び偏差出力VO2のいずれもがある程度の時間的変動を生じている状態であるときには、触媒劣化判別処理器２７は、前記所定時間Ｔ２を計時する前記タイマカウンタtm2の値を、制御サイクル毎に所定値Δtづつ、カウントダウンする（ＳＴＥＰ６−ａ−１０）。また、前記ＳＴＥＰ６−ａ−６に係わるタイマカウンタtm1の値をその初期値である前記所定時間Ｔ１に初期化しておく（ＳＴＥＰ６−ａ−１１）。
【０４３１】
そして、触媒劣化判別処理器２７は、上記タイマカウンタtm2が「０」以下になったか否か、すなわち、｜PRA1｜≧ε11、｜PRA2｜≧ε12、｜PRA3｜≧ε13、及び｜PRA4｜≧ε14のいずれかの条件が上記所定時間Ｔ１、継続したか否かを判断し（ＳＴＥＰ６−ａ−１２）、tm2≦０となった場合には、前記ＳＴＥＰ５で求められた同定ゲイン係数a1ハット，a2ハット，b1ハットを触媒装置３の劣化状態の判別のために使用することが適正であるとし、前記フラグf/peの値を「１」に設定する（ＳＴＥＰ６−ａ−１３）。また、ＳＴＥＰ６−ａ−１２でtm2＞０である場合には、上記フラグf/peの値を現状に維持したまま、図２０のフローチャートの処理に復帰する。
【０４３２】
上記のような処理によって、吸気圧PB、車速Ｖ、偏差出力kact及び偏差出力VO2のいずれかが略一定となっている状態（ＳＴＥＰ６−ａ−５の判断結果がＹＥＳとなる状態）が所定時間Ｔ１、継続して維持されると、ＳＴＥＰ５で求められた同定ゲイン係数a1ハット，a2ハット，b1ハットを触媒装置３の劣化状態の判別のために使用することが不適正であるとされる（f/pe＝０に設定される）。このとき、上記の状態が所定時間Ｔ１、継続せず、一時的なものであるような場合には、同定ゲイン係数a1ハット，a2ハット，b1ハットの前述のようなドリフト現象が即座に生じることはないので、該同定ゲイン係数a1ハット，a2ハット，b1ハットを触媒装置３の劣化状態の判別のために使用することが不適正であるとは判断されない（f/pe＝１に維持される）。
【０４３３】
また、上記のように同定ゲイン係数a1ハット，a2ハット，b1ハットを触媒装置３の劣化状態の判別のために使用することが不適正であると判断された後、吸気圧PB、車速Ｖ、偏差出力kact及び偏差出力VO2のいずれもがある程度の変動を生じる状態（ＳＴＥＰ６−ａ−５の判断結果がＮＯとなる状態）が所定時間Ｔ２、継続して維持されると、ＳＴＥＰ５で求められた同定ゲイン係数a1ハット，a2ハット，b1ハットを触媒装置３の劣化状態の判別のために使用することが適正であるとされる（f/pe＝０に設定される）。ここで、所定時間Ｔ２の継続性を条件とするのは、ノイズ等により一時的に、吸気圧PB、車速Ｖ、偏差出力kact及び偏差出力VO2が変動を生じたような場合を排除するためである。
【０４３４】
尚、前記所定時間Ｔ１，Ｔ２に関し、本実施形態では、Ｔ１＞Ｔ２とされている。これは、吸気圧PBや車速Ｖ、偏差出力kact、偏差出力VO2が略一定に維持された場合に生じる同定ゲイン係数a1ハット，a2ハット，b1ハットの前述のようなドリフト現象は、比較的ゆっくりと進行し、また、吸気圧PB、車速Ｖ、偏差出力kact及び偏差出力VO2の変動を生じることによる該ドリフト現象の解消は、比較的速やかになされるからである。
【０４３５】
図２０に戻って、上記ようにＳＴＥＰ６−ａの判断処理（フラグf/peの設定処理）を行った後、触媒劣化判別処理器２７は、フラグf/peの値を判断する（ＳＴＥＰ６−ｂ）。このとき、f/pe＝１である場合、すなわち、前記ＳＴＥＰ５で求められた同定ゲイン係数a1ハット，a2ハット，b1ハットが触媒装置３の劣化判別のために適正であると判断した場合には、前記第１の実施形態で説明したＳＴＥＰ６−２〜６−１０の処理を行い、これにより、触媒装置３の劣化レベルを前述の通り決定する。
【０４３６】
一方、ＳＴＥＰ６−ｂで、f/pe＝０である場合には、ＳＴＥＰ６−２〜６−１０の処理が省略され、前記図９のメインルーチン処理に復帰する。従って、この場合には、触媒装置３の劣化レベルは更新されず、現状の値に維持される。
【０４３７】
以上説明した以外の処理については、前述の第１の実施形態と全く同一である。
【０４３８】
かかる本実施形態によれば、ＬＡＦセンサ５の偏差出力kactや、Ｏ2センサ６の偏差出力VO2が略一定に維持されるような状況、あるいは、エンジン１の吸気圧PBや車両の車速Ｖが略一定に維持されて上記偏差出力kact，VO2が略一定に維持されやすくなる状況、すなわち、前記ＳＴＥＰ５で同定器２５が求める同定ゲイン係数a1ハット，a2ハット，b1ハットのドリフト現象が生じてそれらの誤差が定常的に生じるような状況では、該同定ゲイン係数a1ハット，a2ハット，b1ハットを用いた触媒装置３の劣化レベルの決定は行われず、該劣化レベルは現状の値に保持される。
【０４３９】
このため、触媒装置３の劣化状態の判別結果（劣化レベル）の信頼性をより高めることができる。
【０４４０】
尚、本実施形態では、吸気圧PB、車速Ｖ、偏差出力kact及び偏差出力VO2のいずれかが略一定に維持された場合に、触媒装置３の劣化状態の判別は行われないこととなるが、車両の実際の走行中に、上記のような状態が長時間にわたって継続することは通常的には無い。従って、触媒装置３の劣化状態を判別する機会が前記第１の実施形態のものに比して、大きく制限されるわけではなく、エンジン１の種々様々の運転状態で触媒装置３の劣化状態を判別することができる。
【０４４１】
また、本実施形態で、吸気圧PB、車速Ｖ、偏差出力kact及び偏差出力VO2のいずれかが略一定に維持された場合に、触媒装置３の劣化状態の判別処理を行わないようにしたが、上記吸気圧PB等のうちの複数が略一定に維持された場合に、触媒装置３の劣化状態の判別処理を行わず、それ以外の場合に、触媒装置３の劣化状態の判別処理を行うようにしてもよい。また、吸気圧PB、車速Ｖ、偏差出力kact及び偏差出力VO2のいずれか一つのみを監視し、それが略一定に維持された場合に、触媒装置３の劣化状態の判別処理を行わないようにしてもよい。
【０４４２】
また、本実施形態では、エンジン１の吸気量の代用として、吸気圧PBを用いるようにしたが、該吸気量を吸気圧PBやエンジン１の燃料噴射量等から推定したり、フローセンサ等により直接的に検出し、その推定もしくは検出した吸気量が略一定に維持されたときに、触媒装置３の劣化状態の判別処理を行わないようにしてもよい。
【０４４３】
以上、本発明の第１及び第２の実施形態を説明したが、本発明は、これらの実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような変形態様も可能である。
【０４４４】
すなわち、前記実施形態では、触媒装置３の劣化状態を判別するために、同定器２５が求める全ての同定ゲイン係数a1ハット，a2ハット，b1ハットを用いたが、それらのうちのいずれか一つ、もしくは、二つに基づいて触媒装置３の劣化状態を判別するようにしてもよい。
【０４４５】
例えば同定ゲイン係数a1ハットあるいはa2ハットのいずれかに基づいて触媒装置３の劣化状態を判別する場合には、同定ゲイン係数a1ハットに対応して前記表１に示した暫定劣化レベルLV/A1、あるいは同定ゲイン係数a2ハットに対応して前記表２に示した暫定劣化レベルLV/A2をそのまま用いることで、触媒装置３の劣化状態を図５の劣化レベル０、劣化レベル１、及び２以上の劣化レベル（劣化レベル２又は劣化レベル３）の３段階に分類して判別することができる。そして、この場合において、前記劣化判別データA1/H,A1/MあるいはA2/H,A2/Mと比較する閾値をさらに多くすれば、触媒装置３の劣化状態をより多くの劣化レベルに分類して判別することができる。
【０４４６】
また、例えば同定ゲイン係数a1ハット，a2ハットの両者に基づいて触媒装置３の劣化状態を判別する場合には、例えば表１に示した暫定劣化レベルLV/A1と表２に示した暫定劣化レベルLV/A2とのうちの大きい方（＝ｍａｘ（LV/A1,LV/A2））のレベル値により、上記と同様に、触媒装置３の劣化状態をレベル０〜２の３段階に分類して判別することができる。
【０４４７】
また、例えば触媒装置３の劣化状態を図５の劣化レベル０と劣化レベル１とを分類して判別できれば十分な場合（例えば劣化レベル１において触媒装置３を耐用限界として新品のものに交換するような場合）には、同定ゲイン係数b1のみに基づく劣化状態の判別を行うことも可能である。この場合には、例えば、排ガスの高流量域に対応して前述の如く求められる前記劣化判別用データB1/Hと、中流量域に対応して前述の如く求められる前記劣化判別用データB1/Mとのいずれか一方、もしくは両者が、それぞれに対応する閾値X/B1H2，X/B1M2（図５（ｃ）を参照）を超えた場合に触媒装置３の劣化レベルを「１」と判断する。そして、これ以外の場合に、触媒装置３の劣化レベルを「０」と判断すればよい。
【０４４８】
あるいは、例えば前記表３に示した暫定劣化レベルLV/B1を用いれば、図５のレベル１までの劣化レベルを３段階に分類して判別することもできる。
【０４４９】
また、同定ゲイン係数b1ハットに関しては、図５（ｃ）に見られるように、触媒装置３の劣化の進行がある程度進行すると、同定ゲイン係数b1ハットあるいはそれに対応する劣化判別用データB1/H,B1/Mの値が増加傾向から減少傾向に転じる（B1/H,B1/Mの値が触媒装置３の劣化の進行途中て極大値をとる）。このため、劣化判別用データB1/H,B1/Mの値とそれぞれに対応して定めた図５（ｃ）の閾値X/B1H1，X/B1H2，X/B1M1，X/B1M2との比較結果だけでは、触媒装置３の劣化状態を例えば図５の劣化レベル０〜３の４段階に分類して判断することはできない。しかるに、例えば次のような手法を用いれば、同定ゲイン係数b1ハットのみに基づいて、触媒装置３の劣化状態を図５の劣化レベル０〜３の４段階に分類して判断することもできる。以下に、これを本発明の第３の実施形態として説明する。
【０４５０】
すなわち、この場合には、例えば図１８あるいは図２０のＳＴＥＰ６−１〜６−５の処理により同定ゲイン係数b1ハットに対応する劣化判別用データB1/H,B1/Mが新たに求められる毎に、図２２のフローチャートに示す処理を実行する。
【０４５１】
この処理では、まず、新たに求められた劣化判別用データB1/Hの値と、触媒装置３の新品状態から現在までに求められた劣化判別用データB1/Hの値の最大値を保持するパラメータPK/B1H（以下、最大値パラメータPK/B1Hという）の現在値とを比較する（ＳＴＥＰ１０１）。尚、最大値パラメータPK/B1Hの初期値は例えば「０」でよい。
【０４５２】
このとき、B1/H＞PK/B1Hであれば、最大値パラメータPK/B1Hを新たな劣化判別用データB1/Hの値に更新し（ＳＴＥＰ１０２）、さらに、劣化判別用データB1/Hの値が極大値をとったか否かをそれぞれ「１」、「０」により表すフラグf/B1H/PKの値を「０」とする（ＳＴＥＰ１０３）。
【０４５３】
また、B1/H≦PK/B1Hである場合には、さらに、劣化判別用データB1/Hの値が、現在の最大値パラメータPK/B1Hの値よりも所定量ΔＨ（＞０）以上、小さいか否かを判断する（ＳＴＥＰ１０４）。このとき、B1/H＜PK/B1H−ΔＨであれば、劣化判別用データB1/Hの値が極大値をとったものとして、フラグf/B1H/PKの値を「１」とする（ＳＴＥＰ１０５）。一方、B1/H≧PK/B1H−ΔＨである場合には、劣化判別用データB1/Hの値の増加傾向において、ノイズ等により劣化判別用データB1/Hの値が一時的に減少した状況が考えられるので、前記ＳＴＥＰ１０３に移って、フラグf/B1H/PKの値を「０」とする。
【０４５４】
次いで、劣化判別用データB1/Mについても上記と全く同様の処理を行い、該劣化判別用データB1/Mに対応する最大値パラメータPK/B1Mの更新と、フラグf/B1M/PKの値の設定とを行う（ＳＴＥＰ１０６〜１１０）。この場合においてＳＴＥＰ１０９で用いるΔＭは、前記ＳＴＥＰ１０４で用いる所定量ΔＨに相当するもので、該ＳＴＥＰ１０９の判断処理は、前記ＳＴＥＰ１０４の判断処理の場合と同様に、劣化判別用データB1/Mの値の増加傾向において、該劣化判別用データB1/Hの値が一時的に減少した場合に誤ってフラグf/B1M/PKが「１」にセットされる（劣化判別用データB1/Mの値が極大値をとったとみなされる）のを排除するものである。
【０４５５】
尚、最大値パラメータPK/B1H，PK/B1M及びフラグf/B1H/PK，f/B1M/PKの値は、エンジン１の運転停止状態でも失うことのないように図示しない不揮発性のメモリに記憶保持しておく。
【０４５６】
以上のような処理によって、各劣化判別用データB1/H，B1/Mが極大値をとったか否かの情報が、それぞれフラグf/B1H/PK，f/B1M/PKの値として記憶保持される。
【０４５７】
次いで、フラグf/B1H/PK，f/B1M/PKの値の両者が「１」であるか否かを判断し（ＳＴＥＰ１１１）、その両者が「１」である場合には、劣化判別用データB1/H，B1/Mの両者が極大値をとったか否かをそれぞれ「１」、「０」により表すフラグf/B1/PKの値を「１」に設定する（ＳＴＥＰ１１２）。また、ＳＴＥＰ１０９の条件が成立しない場合には、フラグf/B1/PKの値を「０」に設定する（ＳＴＥＰ１１３）。尚、このフラグf/B1/PKの値も図示しない不揮発性のメモリに記憶保持しておく。
【０４５８】
一方、上記のようにして、フラグf/B1/PKの値を設定する他、前述の実施形態の場合と同様にして、前記表３に従って、逐次、暫定劣化レベルLV/B1を求めておく。そして、この暫定劣化レベルLV/B1と前記フラグf/B1/PKとから、例えば次の表６に従って触媒装置３の劣化レベルを確定する。
【０４５９】
【表６】
0003992925.tif 000053
【０４６０】
以上のような処理を行うことで、同定ゲイン係数b1ハットのみに基づいて、触媒装置３の劣化状態を図５の劣化レベル０〜３の４段階に分類して判断することができる。
【０４６１】
尚、このような処理による判別結果と、同定ゲイン係数a1ハットあるいはa2ハットに基づく前述のような判別結果とを総合して、触媒装置３の劣化状態を最終的に判断するようにしてもよい。
【０４６２】
また、前述の各実施形態では、触媒装置３の劣化状態（劣化レベル）を４段階に分別して判断したが、例えば各劣化判別用データA1/H,A1/M,A2/H,A2/M,B1/H,B1/Mと比較する閾値を多くすることで、さらに多くの劣化レベルに分別して触媒装置３の劣化状態を判断することも可能である。
【０４６３】
また、前述の各実施形態では、基本的には、各劣化判別用データA1/H,A1/M,A2/H,A2/M,B1/H,B1/Mの値の大きさに基づいて、触媒装置３の劣化状態を判別したが、それらの劣化判別用データA1/H,A1/M,A2/H,A2/M,B1/H,B1/Mの変化特性に基づいて触媒装置３の劣化状態を判別することも可能である。例えば劣化判別用データA1/H，A1/Mは、図５（ａ）に示す如く、触媒装置３の劣化の進行に対する増加率（図５（ａ）の曲線の接線の傾き）が、徐々に小さくなっていく。このため、例えば劣化判別用データA1/H，A1/Mが新たに求められる毎に、その最新値と前回値との変化量を求めれば、該変化量の大きさは、触媒装置３の劣化の進行に伴って小さくなっていく。従って、この変化量に基づいて、触媒装置３の劣化状態を判別することもできる。また、劣化判別用データB1/H,B1/Mは前述の如く極大値をとるため、触媒装置３の劣化状態を、例えば劣化判別用データB1/H,B1/Mの両者もしくはいずれか一方が極大値をとる前の状態と、極大値をとった後の状態とに分類して判断できればよいような場合には、前記図２０で説明したように設定されるフラグf/B1H/PK，f/B1M/PKあるいはf/B1/PKの値により触媒装置３の劣化状態を判別することもできる。
【０４６４】
また、前述の実施形態では、劣化判別用データA1/H,A1/M,A2/H,A2/M,B1/H,B1/Mを、各同定ゲイン係数a1ハット，a2ハット，b1ハットのデータに、その最小二乗中心値を求めるフィルタリング処理を施したものとしたが、例えば各同定ゲイン係数a1ハット，a2ハット，b1ハットのデータに、その平均値、あるいは重み付平均値を求めるようなフィルタリング処理を施したものを、劣化判別用データとして用いるようにすることも可能である。
【０４６５】
さらに前述の実施形態では、触媒装置３の劣化状態を判別するために、各同定ゲイン係数a1ハット，a2ハット，b1ハットのデータにフィルタリング処理を施した劣化判別用データA1/H,A1/M,A2/H,A2/M,B1/H,B1/Mを用いたが、触媒装置３の劣化状態の判別の精度をあまり高くする必要がないような場合には、各同定ゲイン係数a1ハット，a2ハット，b1ハットのデータをそのまま用いて、触媒装置３の劣化状態を判別するようにしてもよい。
【０４６６】
この場合には、前述の実施形態や、上記の各変形態様において、劣化判別用データA1/H,A1/Mの代わりに、それぞれに対応する排ガスの流量域で得られる同定ゲイン係数a1ハットを用いる。同様に、劣化判別用データA2/H,A2/Mの代わりに、それぞれに対応する排ガスの流量域で得られる同定ゲイン係数a2ハットを用い、また、劣化判別用データB1/H,B1/Mの代わりに、それぞれに対応する排ガスの流量域で得られる同定ゲイン係数b1ハットを用いる。そして、前述の実施形態や、上記の各変形態様で説明した如く、それらの同定ゲイン係数a1ハット，a2ハット，b1ハットの値を適当な閾値と比較する等することで、触媒装置３の劣化状態を判別する（劣化レベルを確定する）ようにすればよい。
【０４６７】
また、前述の実施形態では、劣化判別用データを排ガスの高流量域と中流量域との二つに分類して求めるようにしたが、さらに多くの流量域に分類するようにしてもよい。あるいは、エンジン１が生成する排ガスの流量がある狭い領域に限られるようなエンジン１の運転を行うような場合には排ガスの流量域を分別せずに劣化判別用データを求め、その劣化判別用データに基づいて触媒装置３の劣化状態を判別するようにしてもよい。
【０４６８】
また、前述の実施形態では、対象排気系Ｅのモデル（排気系モデル）を、式（１）により表現したが、例えば二次目の自己回帰項（VO2(k-1)の項）を省略したり、あるいは、さらに多くの自己回帰項（例えばVO2(k-2)を含む項を追加する）を含む式により排気系モデルを表現するようにしてもよい。
【０４６９】
また、前述の実施形態では、触媒装置３の劣化状態を判別するために用いる対象排気系Ｅのモデルと、エンジン１の空燃比を制御する（目標空燃比KCMDを算出する）ために用いる対象排気系Ｅのモデルとを同一とし、そのモデルのパラメータ（ゲイン係数）a1，a2，b1を同一の同定器２５により同定するようにしたが、それぞれに用いる対象排気系Ｅのモデルを各別に設定し、それらのモデルのパラメータを各別の同定器により同定するようにしてもよい。
【０４７０】
また、前述の実施形態では、エンジン１の空燃比を触媒装置３の最適な浄化性能が得られる空燃比に制御しつつ、触媒装置３の劣化状態を判別するようにしたが、該劣化状態の判別に際しては必ずしも、エンジン１の空燃比を上記のように制御する必要はなく、別の形態でエンジン１の運転を行っている状態においても、排気系モデルのパラメータ（ゲイン係数）a1，a2，b1を同定すれば、その同定値に基づいて触媒装置３の劣化状態を判別することも可能である。
【０４７１】
また、前述の実施形態では、エンジン１の目標空燃比KCMDの算出を適応スライディングモード制御を用いて行ったが、通常のスライディングモード制御（適応則を用いないもの）を用いて目標空燃比KCMDの算出を行うようにしてもよい。
【０４７２】
さらに、該目標空燃比KCMDの算出に際しては、推定器２６により前記合計無駄時間ｄの影響を補償するようにしたが、対象排気系Ｅや空燃比操作系の無駄時間が無視できる程小さいような場合には、推定器２６を省略してもよい。この場合には、スライディングモード制御器２７や同定器２５の演算処理は、ｄ＝d1＝０として行えばよい。
【０４７３】
また、前述の実施形態では、第２排ガスセンサとしてＯ2センサ６を用いたが、第２排ガスセンサは、触媒装置３の所要の浄化性能を確保する上では、制御すべき触媒装置下流の排ガスの特定成分の濃度を検出できるセンサであれば、他のセンサを用いてもよい。すなわち、例えば触媒装置下流の排ガス中の一酸化炭素（ＣＯ）を制御する場合はＣＯセンサ、窒素酸化物（ＮＯX）を制御する場合にはＮＯXセンサ、炭化水素（ＨＣ）を制御する場合にはＨＣセンサを用いる。三元触媒装置を使用した場合には、上記のいずれのガス成分の濃度を検出するようにしても、触媒装置の浄化性能を最大限に発揮させるように制御することができる。また、還元触媒装置や酸化触媒装置を用いた場合には、浄化したいガス成分を直接検出することで、浄化性能の向上を図ることができる。
【０４７４】
さらに、触媒装置３の劣化状態を判別する上では、第２排ガスセンサとして、ＬＡＦセンサ５以外の排ガスセンサを用いてもよく、第１排ガスセンサと同様に、ＣＯセンサ、ＮＯXセンサ、ＨＣセンサ等を用いることが可能である。この場合、第１及び第２排ガスセンサは、前述の実施形態と同様に対象排気系Ｅのモデル化を行って、そのモデルのパラメータを同定したときに、その同定値と触媒装置の劣化状態との間に比較的顕著な相関性を有するものを選定すればよい。
【０４７５】
また、前述の実施形態では、同定器２５、推定器２６、スライディングモード制御器２７の演算処理において、ＬＡＦセンサ５の偏差出力kactやＯ2センサ６の偏差出力VO2、目標偏差空燃比kcmdを用いたが、ＬＡＦセンサ５の出力KACTやＯ2センサ６の出力VO2/OUT、目標空燃比KCMDをそのまま用いて同定器２５、推定器２６、スライディングモード制御器２７の演算処理を行うようにすることも可能である。さらに、偏差出力kactや目標空燃比KCMDに係わる前記基準値FLAF/BASEは必ずしも一定値とする必要はなく、該基準値FLAF/BASEをエンジン１の回転数NEや吸気圧PB等に応じて設定するようにしてもよい。
【０４７６】
また、前述の実施形態では、触媒装置３の最適な浄化性能を確実に確保するために、同定器２５、推定器２６及びスライディングモード制御器２７を用いて目標空燃比KCMDを算出し、また、エンジン１の空燃比を適応制御器１８を用いてフィードバック制御したが、触媒装置３の浄化性能がさほど要求されないような場合には、目標空燃比KCMDの算出や、エンジン１の空燃比のフィードバック制御は一般的なＰＩＤ制御等により行うようにしてもよい。
【０４７７】
また、前述の実施形態では、図５の劣化レベル３において、触媒装置３の交換を促すために、劣化報知器２９による報知を行うようにしたが、このような報知を行うタイミングは、劣化状態を判別する触媒装置の種類、能力等を考慮して定めればよい。さらに触媒装置３の各劣化レベルにおいて、それぞれ各別の報知を行うようにしてもよい。
【０４７８】
さらに前述の実施形態では、エンジン１の排気管２に備えた触媒装置３の劣化状態を判別するものを示したが、触媒装置３の単体の劣化状態を判別するような場合には、エンジン１とは別の燃焼機器によって、エンジン１と同じ混合気を燃焼させることで生成した排ガスを触媒装置３に供給しながら、該触媒装置３の劣化状態を判別するようにすることも可能である。
【０４７９】
産業上の利用可能性
以上のように、本発明の排ガス浄化用触媒装置の劣化判別方法は、内燃機関等の燃焼機器の排ガス浄化用の触媒装置の劣化状態を判別するための手法として有用であり、特に、自動車やハイブリッド車等に搭載される触媒装置の劣化状態を判別する手法として好適である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の排ガス浄化用触媒装置の劣化判別方法の第１の実施形態を適用したシステム全体的構成図。
【図２】図１のシステムで使用するＯ2センサの出力特性図。
【図３】図１のシステムの要部の基本構成を示すブロック図。
【図４】図１のシステムで用いるスライディングモード制御を説明するための説明図。
【図５】図１のシステムで用いる触媒装置の劣化判別方法を説明するための線図。
【図６】図１のシステムで用いる触媒装置の劣化判別方法を説明するための線図。
【図７】図１のシステムで用いる適応制御器を説明するためのブロック図。
【図８】図１のシステムのエンジンの燃料制御に係わる処理を説明するためのフローチャート。
【図９】図１のシステムの排気側主演算処理部の全体的処理を説明するためのフローチャート。
【図１０】図９のフローチャートのサブルーチン処理を説明するためのフローチャート。
【図１１】図９のフローチャートのサブルーチン処理を説明するためのフローチャート。
【図１２】図９のフローチャートのサブルーチン処理を説明するためのフローチャート。
【図１３】図１２のフローチャートの部分的処理を説明するための説明図。
【図１４】図１２のフローチャートの部分的処理を説明するための説明図。
【図１５】図１２のフローチャートの部分的処理を説明するための説明図。
【図１６】図１２のフローチャートのサブルーチン処理を説明するための説明図。
【図１７】図９のフローチャートのサブルーチン処理を説明するためのフローチャート。
【図１８】図９のフローチャートのサブルーチン処理を説明するためのフローチャート。
【図１９】図９のフローチャートのサブルーチン処理を説明するためのフローチャート。
【図２０】本発明の劣化判別方法の第２の実施形態を説明するためのフローチャート。
【図２１】本発明の劣化判別方法の第２の実施形態を説明するためのフローチャート。
【図２２】本発明の劣化判別方法の第３の実施形態を説明するためのフローチャート。
【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（ａ）】
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【図５（ｂ）】
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【図５（ｃ）】
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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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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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