(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ａ．内燃機関の排気する排気空燃比を含む運転状態を検出する運転状態検出手段と、
ｂ．前記内燃機関の供給燃料量を決定する供給燃料量決定手段と、
および
ｃ．前記供給燃料量を操作量として前記検出された排気空燃比が無駄時間に相当する所定時間前の目標空燃比に一致するように適応制御器を用いてフィードバック補正係数を算出するフィードバック補正係数算出手段と、
を備える内燃機関の燃料噴射制御装置において、前記目標空燃比が変更されたか否か判断し、変更されたと判断されるとき、前記所定時間を、適性な値から故意に増加あるいは減少させることを特徴とする内燃機関の燃料噴射制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は内燃機関の燃料噴射制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
内燃機関の燃料噴射制御ないし空燃比制御においては一般にＰＩＤ制御則が用いられ、目標値と操作量（制御対象出力）との偏差にＰ項（比例項）、Ｉ項（積分項）およびＤ項（微分項）を乗じてフィードバック補正係数（フィードバックゲイン）を求めているが、近時は、例えば特開平４−２０９９４０号公報記載の技術の如く、現代制御理論を用いてフィードバック補正係数を求めることも提案されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、適応制御則のような現代制御理論を用い、供給燃料量を操作量として空燃比ないしは燃料量が目標値に一致するようにフィードバック制御するとき、空燃比を検出するセンサの応答性は、空燃比が理論空燃比であるときと、リーンであるときとで変化する。
【０００４】
そのため、例えばリーンバーン機関などで目標空燃比が大きく変化する場合、目標空燃比を変化させてから空燃比センサの出力が変化するまでの無駄時間（前記した所定期間）が大きく変わってしまう。適応制御器は原理的に無駄時間が合っていないと、制御性が悪化する。
【０００５】
従って、この発明の第１の目的は、内燃機関の運転状態に応じて適応制御器で演算に用いる目標値の無駄時間を変えて制御性を向上させるようにした内燃機関の燃料噴射制御装置を提供することにある。
【０００６】
上記したことは逆に言えば、適応制御器で演算に用いる目標値の無駄時間を変えることで制御性ないし応答性を意図的に低下できることを意味する。例えば、リーンバーン機関でリーンから理論空燃比に切り換える場合、目標空燃比の変化にゆるやかに追従させた方がトルクショックを減少させることができ、ドライバビリティの点ではその方が望ましい。
【０００７】
従って、この発明の第２の目的は、内燃機関の運転状態に応じて適応制御器で演算に用いる目標値の無駄時間を意図的に変え、かえってドライバビリティなどを向上させるようにした内燃機関の燃料噴射制御装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記の第１および第２の目的を達成するために、請求項１項にあっては、内燃機関の排気する排気空燃比を含む運転状態を検出する運転状態検出手段と、前記内燃機関の供給燃料量を決定する供給燃料量決定手段と、および前記供給燃料量を操作量として前記検出された排気空燃比が無駄時間に相当する所定時間前の目標空燃比に一致するように適応制御器を用いてフィードバック補正係数を算出するフィードバック補正係数算出手段とを備える内燃機関の燃料噴射制御装置において、前記目標空燃比が変更されたか否か判断し、変更されたと判断されるとき、前記所定時間を、適性な値から故意に増加あるいは減少させる如く構成した。
【００１０】
【作用】
請求項１項にあっては、前記供給燃料量を操作量として前記検出された排気空燃比が無駄時間に相当する所定時間前の目標空燃比に一致するように適応制御器を用いてフィードバック補正係数を算出するフィードバック補正係数算出手段とを備える内燃機関の燃料噴射制御装置において、前記目標空燃比が変更されたか否か判断し、変更されたと判断されるとき、前記所定時間を、適性な値から故意に増加あるいは減少させる如く構成したので、制御性を向上させることができると共に、逆に意図的に変えることでドライバビリティなどを向上させることができる。
【００１１】
尚、ここで所定「時間」は、所定のクランク角度間隔の数、あるいは時間、時刻などで示される全ての期間を含む意味で使用する。
【００１２】
また、前記目標値は空燃比である如く構成したので、目標空燃比が特に大きく変化するような状態であっても、その空燃比の変動に対して適切な所定時間を与えて制御性を向上させることができると共に、その過渡状態では所定時間を意図的に変えることで、かえってドライバビリティを向上させることができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面に即してこの発明の実施の形態を説明する。
【００１４】
図１はこの発明に係る内燃機関の燃料噴射制御装置を示す全体図である。
【００１５】
図において、符号１０はＯＨＣ直列４気筒の内燃機関を示しており、吸気管１２の先端に配置されたエアクリーナ１４から導入された吸気は、スロットル弁１６でその流量を調節されつつサージタンク１８と吸気マニホルド２０を経て、２個の吸気弁（図示せず）を介して第１から第４気筒へと流入される。各気筒の吸気弁（図示せず）の付近にはインジェクタ２２が設けられて燃料を噴射する。噴射されて吸気と一体となった混合気は、各気筒内で図示しない点火プラグで点火されて燃焼してピストン（図示せず）を駆動する。
【００１６】
燃焼後の排気ガスは、２個の排気弁（図示せず）を介して排気マニホルド２４に排出され、排気管２６を経て触媒装置（三元触媒）２８で浄化されて機関外に排出される。上記で、スロットル弁１６はアクセルペダル（図示せず）とは機械的に切り離され、パルスモータＭを介してアクセルペダルの踏み込み量および運転状態に応じた開度に制御される。また、吸気管１２には、スロットル弁１６の配置位置付近にそれをバイパスするバイパス路３２が設けられる。
【００１７】
内燃機関１０には、排気ガスを還流路１２１を介して吸気側に還流させる排気還流機構１００が設けられると共に、吸気系と燃料タンク３６との間も接続され、キャニスタ・パージ機構２００が設けられるが、その機構は本願の要旨と直接の関連を有しないので、説明は省略する。
【００１８】
更に、内燃機関１０は、いわゆる可変バルブタイミング機構３００（図１にV/T と示す）を備える。可変バルブタイミング機構３００は例えば、特開平２−２７５，０４３号公報に記載されており、機関回転数Ｎｅおよび吸気圧力Ｐｂなどの運転状態に応じて機関のバルブタイミングV/T を２種のタイミング特性Lo V/T, Hi V/Tの間で切り換える。但し、それ自体は公知な機構なので、これ以上の説明は省略する。尚、このバルブタイミング特性の切り換えには、２個の吸気弁の一方を休止する動作を含む。
【００１９】
図１において内燃機関１０のディストリビュータ（図示せず）内にはピストン（図示せず）のクランク角度位置を検出するクランク角センサ４０が設けられると共に、スロットル弁１６の開度を検出するスロットル開度センサ４２、スロットル弁１６下流の吸気圧力Ｐb を絶対圧力で検出する絶対圧センサ４４も設けられる。
【００２０】
また、内燃機関１０の適宜位置には大気圧Ｐa を検出する大気圧センサ４６が設けられ、スロットル弁１６の上流側には吸入空気の温度を検出する吸気温センサ４８が設けられると共に、機関の適宜位置には機関冷却水温を検出する水温センサ５０が設けられる。また、油圧を介して可変バルブタイミング機構３００の選択するバルブタイミング特性を検出するバルブタイミング（V/T ）センサ５２（図１で図示省略）も設けられる。更に、排気系において排気マニホルド２４の下流で触媒装置２８の上流側の排気系集合部には、広域空燃比センサ５４が設けられる。これらセンサ出力は、制御ユニット３４に送られる。
【００２１】
図２は制御ユニット３４の詳細を示すブロック図である。広域空燃比センサ５４の出力は検出回路６２に入力され、そこで適宜な線型化処理が行われてリーンからリッチにわたる広い範囲において排気ガス中の酸素濃度に比例したリニアな特性からなる検出信号を出力する（以下、この広域空燃比センサを「ＬＡＦセンサ」と呼ぶ）。
【００２２】
検出回路６２の出力は、マルチプレクサ６６およびＡ／Ｄ変換回路６８を介してＣＰＵ内に入力される。ＣＰＵはＣＰＵコア７０、ＲＯＭ７２、ＲＡＭ７４を備え、検出回路６２の出力は所定のクランク角度（例えば１５度）ごとにＡ／Ｄ変換され、ＲＡＭ７４内のバッファの１つに順次格納される。またスロットル開度センサ４２などのアナログセンサ出力も同様にマルチプレクサ６６およびＡ／Ｄ変換回路６８を介してＣＰＵ内に取り込まれ、ＲＡＭ７４に格納される。
【００２３】
またクランク角センサ４０の出力は波形整形回路７６で波形整形された後、カウンタ７８で出力値がカウントされ、カウント値はＣＰＵ内に入力される。ＣＰＵにおいてＣＰＵコア７０は、ＲＯＭ７２に格納された命令に従って後述の如く制御値を演算し、駆動回路８２を介して各気筒のインジェクタ２２を駆動する。更に、ＣＰＵコア７０は、駆動回路８４，８６，８８を介して電磁弁９０（２次空気量を調節するバイパス路３２の開閉）、および排気還流制御用電磁弁１２２ならびにキャニスタ・パージ制御用電磁弁２２５を駆動する。
【００２４】
図３はこの発明に係る制御装置の動作を示すフロー・チャートである。尚、図３のプログラムは所定クランク角度で起動される。
【００２５】
図示の装置にあっては図４ブロック図に示す如く、供給燃料量（図に基本噴射量Ｔimと示す）を操作量として検出された排気空燃比（図にKACT(k) と示す）が目標空燃比（図にKCMD(k) と示す）に一致するように漸化式形式の制御則（ＳＴＲ型の適応制御器。図にＳＴＲコントローラと示す）を用いてフィードバック補正係数（図にKSTR(k) と示す）を算出する手段を設けた。尚、演算の便宜のために、検出空燃比KACTも目標空燃比KCMDも、実際には、当量比、即ち、Ｍst／Ｍ＝１／λで示しいる（Ｍst：理論空燃比、Ｍ＝Ａ／Ｆ（Ａ：空気消費量、Ｆ：燃料消費量）、λ：空気過剰率）。
【００２６】
以下説明すると、先ずＳ１０において検出した機関回転数Ｎｅおよび吸気圧力Ｐb などを読み出し、Ｓ１２に進んでクランキングか否か判断し、否定されるときはＳ１４に進んでフューエルカットか否か判断する。フューエルカットは、所定の運転状態、例えばスロットル弁開度が全閉位置にあり、かつ機関回転数が所定値以上であるときに行われ、燃料供給が停止されて噴射量はオープンループで制御される。
【００２７】
Ｓ１４でフューエルカットではないと判断されたときはＳ１６に進み、検出した機関回転数Ｎｅと吸気圧力Ｐｂとからマップを検索して基本燃料噴射量Ｔimを算出する。次いでＳ１８に進んでＬＡＦセンサ５４の活性化が完了したか否か判定する。これは例えば、ＬＡＦセンサ５４の出力電圧とその中心電圧との差を所定値（例えば０．４ｖ）と比較し、差が所定値より小さいとき活性化が完了したと判定することで行う。
【００２８】
活性化が完了したと判断されるときはＳ２０に進み、無駄時間ｄ’を算出する。ここで言う無駄時間は前記した所定期間に相当すると共に、適応制御器でフィードバック補正係数（適応補正係数KSTR）の演算に用いる目標値（目標空燃比KCMD(k-d' ) ）の無駄時間、即ち、検出値に対応する目標値の時刻あるいは期間もしくは時間を意味する。
【００２９】
尚、この実施の形態では制御周期が内燃機関のクランク角度に同期しているため、無駄時間ｄ’は、クランク角度で表される所定期間に基づいて、具体的にはＴＤＣ周期の数で表現している。勿論、制御周期がタイマに同期して決定されているような場合には、無駄時間ｄ’は、タイマでカウントされる値になる。いずれにしても無駄時間ｄ’は、ＴＤＣ数、点火数、絶対時間、クランク角度など、どれを用いて表現しても良い。
【００３０】
理解の便宜上、この算出作業は、フィードバック補正係数算出を説明した後に行う。
【００３１】
図３フロー・チャートの説明を続けると、次いでＳ２２に進んでＬＡＦセンサ検出値（センサ出力）を読み込み、Ｓ２４に進んで検出値から検出空燃比KACT(k)(ｋ：離散系のサンプル時刻）を求め、次いでＳ２６に進んでフィードバック補正係数KFB を演算する。
【００３２】
図５はその作業を示すサブルーチン・フロー・チャートである。
【００３３】
以下説明すると、Ｓ１００でフィードバック制御領域か否か判断する。これは図示しない別ルーチンで行われ、例えば全開増量時や高回転時、または排気還流機構が動作して運転状態が急変したときなどはオープンループで制御される。
【００３４】
そしてＳ１００で肯定されるときはＳ１０２に進んで前回、即ち、図３フロー・チャートに示すプログラムの前回起動時（前回制御周期）もフィードバック制御領域であったか否か判断し、肯定されるときはＳ１０４に進んで適応制御則に基づくフィードバック補正係数KSTR（以下この補正係数を「適応補正係数」と言う）を演算する。
【００３５】
これについて説明すると、先に図４に示した適応制御器は、本出願人が先に提案した適応制御技術を前提とする。それはＳＴＲ（セルフチューニングレギュレータ）コントローラからなる適応制御器とその適応（制御）パラメータ（ベクトル）を調整する適応（制御）パラメータ調整機構とからなり、ＳＴＲコントローラは、燃料噴射量制御のフィードバック系の目標値と制御量（プラント出力）を入力し、適応パラメータ調整機構によって同定された係数ベクトルを受け取って出力を算出する。
【００３６】
このような適応制御において、適応制御の調整則（機構）の一つに、Ｉ．Ｄ．ランダウらの提案したパラメータ調整則がある。この手法は、適応制御システムを線形ブロックと非線形ブロックとから構成される等価フィードバック系に変換し、非線形ブロックについては入出力に関するポポフの積分不等式が成立し、線形ブロックは強正実となるように調整則を決めることによって、適応制御システムの安定を保証する手法である。即ち、ランダウらの提案したパラメータ調整則においては、漸化式形式で表される調整則（適応則）が、上記したポポフの超安定論ないしはリヤプノフの直接法の少なくともいづれかを用いることでその安定性を保証している。
【００３７】
この手法は、例えば「コンピュートロール」（コロナ社刊）Ｎｏ．２７，２８頁〜４１頁、ないしは「自動制御ハンドブック」（オーム社刊）７０３頁〜７０７頁、" A Survey of Model Reference Adaptive Techniques - Theory and Ap-plications" I.D. LANDAU 「Automatica」Vol. 10, pp. 353-379, 1974、"Uni- fication  of Discrete Time Explicit Model Reference Adaptive ControlDesigns" I.D.LANDAU ほか「Automatica」Vol. 17, No. 4, pp. 593-611, 1981 、および" Combining Model Reference Adaptive Controllers and Stochastic Self-tuning Regulators" I.D. LANDAU 「Automatica」Vol. 18, No. 1, pp. 77-84, 1982 に記載されているように、公知技術となっている。
【００３８】
図示例の適応制御技術では、このランダウらの調整則を用いた。以下説明すると、ランダウらの調整則では、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数１および数２のようにおいたとき、パラメータ調整機構が同定する適応パラメータθハット(k) は、数３のようにベクトル（転置ベクトル）で示される。またパラメータ調整機構への入力ζ(k) は、数４のように定められる。ここでは、ｍ＝１、ｎ＝１、ｄ＝３の場合、即ち、１次系で３制御サイクル分の無駄時間を持つプラントを例にとった。
【００３９】
【数１】
0003756978.tif 000002
【００４０】
【数２】
0003756978.tif 000003
【００４１】
【数３】
0003756978.tif 000004
【００４２】
【数４】
0003756978.tif 000005
【００４３】
ここで、数３に示される適応パラメータθハットは、ゲインを決定するスカラ量ｂ0 ハット-1(k) 、操作量を用いて表現される制御要素ＢR ハット(Z-1, k)および制御量を用いて表現される制御要素Ｓハット（Z -1, k)からなり、それぞれ数５から数７のように表される。
【００４４】
【数５】
0003756978.tif 000006
【００４５】
【数６】
0003756978.tif 000007
【００４６】
【数７】
0003756978.tif 000008
【００４７】
パラメータ調整機構はこれらのスカラ量や制御要素の各係数を同定・推定し、前記した数３に示す適応パラメータθハットとして、ＳＴＲコントローラに送る。パラメータ調整機構は、プラントの操作量ｕ（ｉ）および制御量ｙ（ｊ）（ｉ，ｊは過去値を含む）を用いて目標値と制御量との偏差が零となるように適応パラメータθハットを算出する。適応パラメータθハットは、具体的には数８のように計算される。数８で、Γ(k) は適応パラメータの同定・推定速度を決定するゲイン行列（ｍ＋ｎ＋ｄ次）、ｅアスタリスク(k) は同定・推定誤差を示す信号で、それぞれ数９および数１０のような漸化式で表される。尚、数１０においてＤ（ｚ-1）は設計者が与える所望の漸近安定な多項式であり、この例では１に設定される。
【００４８】
【数８】
0003756978.tif 000009
【００４９】
【数９】
0003756978.tif 000010
【００５０】
【数１０】
0003756978.tif 000011
【００５１】
また数９中のλ１(k) ，λ２(k) の選び方により、種々の具体的なアルゴリズムが与えられる。例えば、λ１(k) ＝１，λ２(k) ＝λ（０＜λ＜２）とすると漸減ゲインアルゴリズム（λ＝１の場合には最小自乗法）、λ１(k) ＝λ１（０＜λ１＜１），λ２(k) ＝λ２（０＜λ２＜λ）とすると可変ゲインアルゴリズム（λ２＝１の場合には重み付き最小自乗法）、λ１(k) ／λ２(k) ＝σとおき、λ３が数１１のように表されるとき、λ１(k) ＝λ３(k) とおくと固定トレースアルゴリズムとなる。また、λ１(k) ＝１，λ２(k) ＝０のとき固定ゲインアルゴリズムとなる。この場合は数９から明らかな如く、Γ(k) ＝Γ(k-1) となり、よってΓ(k) ＝Γの固定値となる。燃料噴射ないし空燃比などの時変プラントには、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。尚、数１１においてtrΓ(0) はΓの初期値のトレースである。
【００５２】
【数１１】
0003756978.tif 000012
【００５３】
ここで、図４にあっては、前記したＳＴＲコントローラ（適応制御器）と適応パラメータ調整機構とは燃料噴射量演算系の外におかれ、検出空燃比KACT(k) が目標空燃比KCMD(k-d’) （ここでｄ’は先にも触れたが、KCMDがKACTに反映されるまでの無駄時間を示し、よって無駄時間制御周期前の目標空燃比を意味する）に適応的に一致するように動作してフィードバック補正係数KSTR(k) を演算する。即ち、ＳＴＲコントローラは、適応パラメータ調整機構によって適応的に同定された係数ベクトルθハット(k) を受け取って目標空燃比KCMD(k-d’）に一致するようにフィードバック補償器を形成する。演算されたフィードバック補正係数KSTR(k) は各種補正項と共に基本噴射量Ｔimに乗算され、補正された燃料噴射量が出力燃料噴射量Ｔout(k)として制御プラント（内燃機関）に供給される。
【００５４】
このように、適応補正係数KSTR(k) および検出空燃比KACT(k) が求められて適応パラメータ調整機構に入力され、そこで適応パラメータθハット(k) が算出されてＳＴＲコントローラに入力される。ＳＴＲコントローラには入力として目標空燃比KCMD(k) が与えられ、検出空燃比KACT(k) が目標空燃比KCMD(k-d')に一致するように漸化式を用いて適応補正係数KSTR(k) を算出する。
【００５５】
適応補正係数KSTR(k) は、具体的には数１２に示すように求められる。
【００５６】
【数１２】
0003756978.tif 000013
【００５７】
図５フロー・チャートに戻ると、次いでＳ１０６に進み、かく求めた適応補正係数KSTRをフィードバック補正係数KFB とする。
【００５８】
他方、Ｓ１００でフィードバック制御領域ではないと判断されたときはＳ１０８に進んで適応補正係数KSTRを１．０としてＳ１０６に進む。フィードバック補正係数は供給燃料量に乗算されてそれを補正することから、１．０としたことは換言すれば、フィードバック制御を行わないことを意味する。
【００５９】
またＳ１０２で前回フィードバック制御領域ではなかったと判断されるときは、オープンループ制御領域からフィードバック制御領域に突入したことになるので、Ｓ１１０に進んで適応補正係数KSTRが１ないしその近傍となるように適応制御則の内部変数を過去値も含めて設定する。
【００６０】
これについて説明すると、先に述べた適応パラメータ調整機構は、ζ(k-d) 、即ち、プラント入力ｕ(k) （＝KSTR(k) ）およびプラント出力ｙ(k) （＝KACT(k) ）の現在値および過去値をひとまとめにしたベクトルを入力し、その因果関係から適応パラメータθハット(k) を算出する。ここで用いるｕ(k) は今述べたように、供給燃料量の補正に使用される補正係数である。
【００６１】
このように、フィードバック制御領域外、即ち、適応制御領域外から適応制御を開始する場合、ζ(k-d) 、θハット(k-1) 、ゲイン行列Γ(k-1) などの内部変数の過去値がないと、正しい適応補正係数KSTRを演算することができないか、最悪の場合には発振してしまう恐れがある。
【００６２】
そこで、ｕ(k-i) ＝１（ｉ≧１）としたとき、適応補正係数KSTRが１ないしその近傍となるように、適応パラメータθハット(k) を設定すると共に、ζ(k-d) を数１３のように設定する。尚、ゲイン行列Γ(k-1) は適応速度を決定する値なので、初期値などの所定の行列値とする。
【００６３】
【数１３】
0003756978.tif 000014
【００６４】
より具体的には、適応補正係数KSTRは数１２のように演算されるので、そこで適応補正係数KSTRが１ないしその近傍となるようなθハット(k-1) およびζ(k-d) を考える。
【００６５】
例えば目標空燃比KCMD(k-d' ) が１のとき、KSTR(k-1) ＝KSTR(k-2) ＝KSTR(k-3) ＝１．０とおき、適応パラメータθハット(k) の制御要素などの要素の初期値を
ｒ1 ＝０．１
ｒ2 ＝０．０５
ｒ3 ＝０．０５
ｓo ＝０．３
ｂo ＝０．５
とすると、検出空燃比KACT(k) が１のとき、適応補正係数KSTRは、
KSTR＝（１−０．１×１−０．０５×１−０．０５×１−０．３×              KACT(k) ) ／０．５
となり、検出空燃比KACT(k) ≒１のとき、適応補正係数KSTR≒１となる。
【００６６】
これは、適応補正係数KSTR(k-i) （ｉ≧１）が１ないしその近傍、即ち、ほとんどフィードバック補正を行っていない状態で検出空燃比KACT(k-j) ( ｊ≧１）よりもずっと過去の目標空燃比KCMD(k-d' ) に一致して安定に制御されていた過去の状態を人為的に作り出していることに相当する。
【００６７】
これによってフィードバック制御を開始するときも同じ値から開始することになり、制御量がハンチングすることなく、空燃比のスパイクなどが生じることがなく、制御の安定性を向上する。尚、適応パラメータθハットの要素の初期値は、目標空燃比に応じて持ち替えても良い。
【００６８】
図３フロー・チャートに戻ると、次いでＳ２８に進んで基本燃料噴射量（供給燃料量）Ｔimに、目標空燃比補正係数KCMDM （目標空燃比KCMD（当量比）に吸入空気の充填効率補正を加えて得た値）と求めたフィードバック補正係数KFB と各種補正係数KTOTALとを乗算して補正すると共に、加算項TTOTALを加算して補正し、先に述べたように出力燃料噴射量Ｔout を決定し、次いでＳ３０に進んで出力燃料噴射量Ｔout を操作量としてインジェクタ２２に出力する。
【００６９】
ここで、各種補正係数KTOTALは水温補正など乗算で行う各種の補正係数の積算値を意味し、加算項TTOTALは気圧補正など加算値で行う補正係数の合計値を示す（但し、インジェクタの無効時間などは出力燃料噴射量Ｔout の出力時に別途加算されるので、これに含まれない）。
【００７０】
尚、Ｓ１８で否定されたときは空燃比がオープンループ制御となるので、Ｓ３２に進んでフィードバック補正係数KFB の値を１．０とし、Ｓ２８に進んで出力燃料噴射量Ｔout を求める。またＳ１２でクランキングと判断されたときはＳ３４に進んでクランキング時の燃料噴射量Ｔicr を検索し、Ｓ３６に進んで検索値に基づいて始動モードの式に従って出力燃料噴射量Ｔout を算出すると共に、Ｓ１４でフューエルカットと判断されたときは、Ｓ３８に進んで出力燃料噴射量Ｔout を零とする。
【００７１】
ここでＳ２０の無駄時間ｄ’の算出を説明する。
【００７２】
図６はその算出作業を示すサブルーチン・フロー・チャートであるが、同図の説明に入る前に、図７を参照してこの無駄時間を具体的に説明する。
【００７３】
同図は、目標空燃比KCMDから検出空燃比KACTへの無駄時間ｄ’を正確に反映させた適応制御器の目標値KCMD(k-d' ) 、即ち、適応補正係数KSTRの演算で用いる目標値（数１２参照）を用いた場合の検出空燃比KACTの挙動を示すタイミング・チャートである。この場合、KCMDからｄ’遅れてKACTが追従する。これによって所期の制御性を実現することができる。従って、この実施の形態においては、先ず目標値に応じて無駄時間ｄ’を変えるようにする。
【００７４】
次いで、意図的に無駄時間ｄ’を変えてドライバビリティなどを向上させる場合について述べると、意図的に変える無駄時間をｄ”とすると、
ｄ’＜ｄ”
と設定する。図８にそれを示す。
【００７５】
同図に示す如く、意図的に無駄時間を本来的な適正な値ｄ’と相違させているので、応答性は悪化する。これは、適応制御器が目標値の変化を実際の無駄時間より遅く反映させるからである。従って、検出値はなまされた値となり、リーンバーン機関などで目標空燃比を大幅に変化させるときなどは、このように意図的に適応制御器の応答性を低下させることで、かえってトルクショックが低減し、ドライバビリティが向上する。
【００７６】
上記を前提として図６フロー・チャートを説明すると、先ずＳ２００において目標値KCMD(k) に応じて、より詳しくは数１２に示す適応補正係数KSTRの演算で用いる目標空燃比KCMD(k-d' ) の無駄時間ｄ’を設定する。即ち、検出された空燃比に対応する時間、より具体的には時刻(k-d')前の目標値が現在時刻(k) の値として検出されたように、両者を対応させる。これによって、本来的に意図する制御性を挙げることができる。
【００７７】
次いでＳ２０２に進んで目標空燃比の今回値KCMD(k) と前回値KCMD(k-1) の差DKCMD 、即ち、目標空燃比がリッチ側に変化したかリーン側に変化したかを判別するために差分を求め、Ｓ２０４に進んで求めた差DKCMD が基準値DKCMDREFを超えているか否か判断する。ここでは基準値DKCMDREFを適宜設定することで、目標空燃比がリッチ方向へ変化したか否か判断する。
【００７８】
Ｓ２０４で肯定されるときはＳ２０６に進んで適正な無駄時間ｄ’に正の値ａを加算し、Ｓ２０８に進んでカウンタＣの値をインクリメントする。そして次回以降のプログラム起動時（制御周期）にＳ２０４で肯定される限りＳ２０６，Ｓ２０８に進んでカウンタ値をインクリメントし続け、Ｓ２１０でカウンタ値が所定値ＣREF を超えたと判断されるとＳ２１２に進んでカウンタＣの値を零にリセットする。このとき、上記から明らかな如く、適応補正係数KSTRは無駄時間をｄ”として演算されるので、KACTの挙動は、カウンタ値ＣREF に相当する期間にわたって、図８に示す如くなまされたものとなる。
【００７９】
この実施の形態は上記の如く、先ずＳ２００において目標値KCMD(k) に応じて適応補正係数KSTRの演算で用いる目標空燃比KCMD(k-d' ) の無駄時間ｄ’を適正に設定するようにしたので、ＬＡＦセンサの応答性に応じて所期の検出値を得ることができ、本来的に予定する制御性を得ることができる。従って、その目的を達成するにはＳ２００のみで足り、Ｓ２０２以下は不要である。
【００８０】
更に、今述べた適正な無駄時間を故意に増加してKACTの挙動がなまされるようにしたので、リーンバーン機関において空燃比がリーン側からリッチ方向に変化するときなど、機関の出力トルクが平滑化されてショックが低減され、ドライバビリティを向上させることができる。
【００８１】
図９はこの発明の第２の実施の形態を示す、図６の部分フロー・チャートである。
【００８２】
第２の実施の形態では、図６フロー・チャートのＳ２０６に相当するＳ２０６ａにおいて無駄時間を適正値ｄ’から正の値ｂを減算することで無駄時間を減少させるようにした。図１０にそのときのKACTの挙動を示す。図示の如く、KACTは逆にオーバーシュートする。
【００８３】
従って、例えば、燃料の吸気管付着補正を行うに際し、機関回転数および吸気圧力Ｐｂに対して常温において付着補正値を予めマップ値として設定しておき、検出回転数などから検索するとき、そのマップを低水温時にも代用する場合などにおいては
ｄ’＞ｄ”
とすることにより、図１０に示す如く、意図的に過補正にすることで付着補正の不足を補うことができる。
【００８４】
上記は、第１の実施の形態の
ｄ’＜ｄ”
のアンダーシュート特性と対をなすものであるので、第１の実施の形態ないし第２の実施の形態の特性を任意に選択することにより、空燃比のスパイクを任意に打ち消すように動作させることが可能となることも意味する。
【００８５】
また第１の実施の形態の始めで述べたように本来的に適正な無駄時間ｄ’を与えることで所期のKACTの挙動を得ることもでき、その全てを含む意味で請求項において「運転状態に応じて」と記載した。またここでの詳細な説明は省略するが、排気マニホルド２４の容積を可変にするとき、ないしは可変バルブタイミング機構３００の特性を変化させるときなども、それに応じて無駄時間を調整する必要があるが、その際にも上記を用いることができる。
【００８６】
尚、第１および第２の実施の形態においてフィードバック補正係数として適応制御則を用いた適応補正係数のみ用いたが、それ以外にＰＩＤ制御則を用いた低応答のＰＩＤ補正係数を用意し、フィードバック制御領域において適宜切り換えるようにしても良い。
【００８７】
また第１および第２の実施の形態では目標値を空燃比としたが、燃料噴射量そのものを目標値としても良い。
【００８８】
また第１および第２の実施の形態においてフィードバック補正係数KSTRを乗算係数（項）として求めたが、加算項であっても良い。
【００８９】
また第１および第２の実施の形態においてスロットル弁１６をパルスモータで作動したが、アクセルペダルと機械的にリンクさせ、アクセルペダルの動きに応じて作動しても良い。
【００９０】
また第１および第２の実施の形態において適応制御器としてＳＴＲを例にとって説明したが、ＭＲＡＣＳ（モデル規範型適応制御）を用いても良い。
【００９１】
【発明の効果】
請求項１項にあっては、制御性を向上させることができると共に、逆に意図的に変えることでドライバビリティなどを向上させることができる。
【００９２】
また、目標空燃比が特に大きく変化するような状態であっても、その空燃比の変動に対して適切な所定時間を与えて制御性を向上させることができると共に、その過渡状態では所定時間を意図的に変えることで、ドライバビリティを向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明に係る内燃機関の燃料噴射制御装置を全体的に示す概略図である。
【図２】図１の装置の制御ユニットの構成を詳細に示すブロック図である。
【図３】図１の装置の動作を示すフロー・チャートである。
【図４】図１の装置の動作を機能的に示すブロック図である。
【図５】図３フロー・チャートのフィードバック補正係数KFB の演算作業を示すサブルーチン・フロー・チャートである。
【図６】図３フロー・チャートの無駄時間の算出作業を示すサブルーチン・フロー・チャートである。
【図７】図６フロー・チャートの算出作業を説明する、目標値に対する検出値の挙動を示すタイミング・チャートである。
【図８】図６フロー・チャートの算出作業を説明する、図７と同様な目標値に対する検出値の挙動を示すタイミング・チャートである。
【図９】この発明の第２の実施の形態を示す、図６フロー・チャートの部分図である。
【図１０】図９フロー・チャートの算出作業を説明する、図７と同様な目標値に対する検出値の挙動を示すタイミング・チャートである。
【符号の説明】
１０  内燃機関
２２  インジェクタ
３４  制御ユニット
５４  広域空燃比センサ（ＬＡＦセンサ）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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