JP2003108202A - 制御装置 - Google Patents

制御装置

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 比較的大きい応答遅れやむだ時間を有する制
御対象などの出力を、目標値に対して高い収束性と精度
で制御することができるとともに、この制御対象の出力
を内燃機関の空燃比センサの出力とした場合には、極低
負荷の運転モードのときでも、空燃比センサの出力を目
標値に対して高い収束性と精度で制御することができる
制御装置を提供する。 【解決手段】 制御装置１は、ΔΣ変調アルゴリズムに
基づき、出力偏差VO2の予測値PREVO2に応じて、目標空
燃比KCMDを算出するADSMコントローラ２０と、スライデ
ィングモード制御アルゴリズムに基づき、予測値PREVO2
に応じて、目標空燃比KCMDを算出するPRISMコントロー
ラ２１と、を備え、内燃機関３の運転モードに応じて、
２つのコントローラ２０，２１により算出された目標空
燃比KCMDの一方を選択し（ステップ310,313〜316）、そ
れに基づき空燃比を制御する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、制御対象の出力
を、目標値との偏差に応じて、目標値に収束させるよう
に制御する制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、この種の制御装置として、内燃機
関の排気管内の排気ガスの空燃比を制御する、例えば特
開２０００−１７９３８５号公報に記載された内燃機関
の空燃比制御装置が知られている。この内燃機関の排気
通路に設けられた触媒装置の上流側および下流側にはそ
れぞれ、ＬＡＦセンサおよびＯ２センサが設けられてい
る。このＬＡＦセンサは、リッチ領域からリーン領域ま
での広範囲な空燃比の領域において排気ガス中の酸素濃
度をリニアに検出し、その酸素濃度に比例する検出信号
ＫＡＣＴを出力する特性を有している。また、Ｏ２セン
サは、その検出出力ＶＯ２ＯＵＴが、理論空燃比よりも
リッチな混合気が燃焼したときには、ハイレベルの電圧
値（例えば０．８Ｖ）となり、混合気がリーンのときに
は、ローレベルの電圧値（例えば０．２Ｖ）となるとと
もに、混合気が理論空燃比付近のときには、ハイレベル
とローレベルの間の所定の目標値ＶＯ２ＴＡＲＧＥＴ
（例えば０．６Ｖ）となる特性を有している。
【０００３】この空燃比制御装置では、以下に述べる空
燃比制御処理により、内燃機関の排気ガスの空燃比が目
標値に収束するように制御される。まず、内燃機関の運
転状態に基づき、基本燃料噴射量Ｔｉｍおよびその補正
係数ＫＴＯＴＡＬを算出する。次に、本処理とは別個の
適応スライディングモード制御処理で算出した目標空燃
比ＫＣＭＤを用いるべき所定の運転モードにあるか否か
を判別する。この判別では、Ｏ２センサまたはＬＡＦセ
ンサが活性化しており、かつエンジン回転数ＮＥおよび
吸気管内絶対圧ＰＢＡが所定範囲内にあるときなどに
は、内燃機関が所定の運転モードにあると判別される。
この判別により、内燃機関が所定の運転モードにあると
きには、適応スライディングモード制御処理で算出した
目標空燃比ＫＣＭＤを読み込む。
【０００４】一方、内燃機関が所定の運転モードにない
ときには、エンジン回転数ＮＥおよび吸気管内絶対圧Ｐ
ＢＡに基づいて、マップを検索することにより、目標空
燃比ＫＣＭＤを算出する。次いで、各種のフィードバッ
ク係数＃ｎＫＬＡＦ，ＫＦＢを算出する。次に、上記の
ように算出した目標空燃比ＫＣＭＤを空気密度に応じて
補正することにより、補正目標空燃比ＫＣＭＤＭを算出
する。そして、基本燃料噴射量Ｔｉｍに、総補正係数Ｋ
ＴＯＴＡＬ、補正目標空燃比ＫＣＭＤＭおよびフィード
バック係数＃ｎＫＬＡＦ，ＫＦＢを乗算することによ
り、気筒ごとの燃料噴射量＃ｎＴＯＵＴを算出し、さら
に、これを付着補正する。その後、付着補正した燃料噴
射量＃ｎＴＯＵＴに基づく駆動信号を、燃料噴射装置に
出力する。
【０００５】以上により、この空燃比制御装置によれ
ば、ＬＡＦセンサの出力ＫＡＣＴが、目標空燃比ＫＣＭ
Ｄに収束するように制御され、それにより、Ｏ２センサ
の出力ＶＯ２ＯＵＴが、目標値ＶＯ２ＴＡＲＧＥＴに収
束するように制御される。特に、内燃機関が所定の運転
モードにあるときには、上記適応スライディングモード
制御処理で目標空燃比ＫＣＭＤを算出にすることによっ
て、所定の運転モードにないときと比べて、Ｏ２センサ
の出力ＶＯ２ＯＵＴを、その目標値ＶＯ２ＴＡＲＧＥＴ
に迅速に収束させることができる。すなわち、内燃機関
の混合気の空燃比が、理論空燃比付近になるように高い
応答性で高精度に制御される。一般に、触媒装置は、混
合気の空燃比が理論空燃比付近にあるときに、ＨＣ、Ｃ
ＯおよびＮＯｘを最も効率よく浄化するので、上記制御
により、良好な排気ガス特性を得ることができる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】上記従来の空燃比制御
装置によれば、内燃機関が所定の運転モードにあるとき
には、目標空燃比ＫＣＭＤを適応スライディングモード
制御処理で算出することにより、空燃比制御を高い応答
性で行えるという利点がある。しかし、この制御を、ア
イドル運転モードのような極低負荷の運転モードで実行
した場合、排気ガスボリュームが低下し、Ｏ２センサの
出力ＶＯ２ＯＵＴの応答遅れやむだ時間が長くなり、さ
らに内燃機関の安定した燃焼状態を確保可能な空燃比の
幅が狭くなることにより、Ｏ２センサの出力ＶＯ２ＯＵ
Ｔの目標値ＶＯ２ＴＡＲＧＥＴに対する制御性が低下す
る。その結果、混合気の空燃比が理論空燃比に対してば
らつき、触媒装置による排気ガスの浄化率が低下するこ
とで、触媒装置で浄化された排気ガスの特性（以下「触
媒後排気ガス特性」という）が悪化するおそれがある。
【０００７】本発明は、上記課題を解決するためになさ
れたもので、制御入力の入力幅に制約がある制御対象、
および比較的大きい応答遅れやむだ時間を有する制御対
象などの出力を、目標値に対して高い収束性と精度で制
御することができるとともに、この制御対象の出力を内
燃機関の空燃比センサの出力とした場合には、極低負荷
の運転モードのときでも、空燃比センサの出力を目標値
に対して高い収束性と精度で制御することができ、それ
により、良好な触媒後排気ガス特性を得ることができる
制御装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に、請求項１に係る制御装置１は、制御対象の出力（酸
素濃度センサ１５の出力Ｖｏｕｔ）と所定の目標値Ｖｏ
ｐ，ＶＯ２ＴＡＲＧＥＴとの偏差（出力偏差ＶＯ２，Ｖ
Ｏ２Ｒ、予測値ＰＲＥＶＯ２）を算出する偏差算出手段
（ＥＣＵ２、差分器４８、状態予測器２２、ステップ３
３、ステップ１３３）と、Δ変調アルゴリズム、ΔΣ変
調アルゴリズムおよびΣΔ変調アルゴリズムのうちのい
ずれか１つの変調アルゴリズムに基づき、算出された偏
差に応じて、制御対象の出力を目標値に収束させるため
の、制御対象への制御入力（目標空燃比ＫＣＭＤ）を算
出する制御入力算出手段（ＥＣＵ２、ＤＳＭコントロー
ラ２４，４０、ＳＤＭコントローラ２９、ＤＭコントロ
ーラ３０、ステップ３０〜４１，１０６，１３７，１３
８）と、を備えることを特徴とする。
【０００９】この制御装置によれば、Δ変調アルゴリズ
ム、ΔΣ変調アルゴリズムおよびΣΔ変調アルゴリズム
のうちのいずれか１つの変調アルゴリズム（以下「１つ
の変調アルゴリズム」という）に基づき、制御対象の出
力と所定の目標値との偏差に応じて、制御対象への制御
入力が算出されるとともに、この算出した制御入力によ
り、制御対象の出力が目標値に収束するように制御され
る。このように、制御入力が、１つの変調アルゴリズム
に基づいて、目標値と制御対象の出力との偏差に応じて
算出されるので、目標値と制御対象の出力との偏差を打
ち消すような、これと逆位相波形の偏差が得られる制御
対象の出力が発生するように、制御入力を算出すること
ができる。それにより、制御入力が狭い幅で変化する制
御対象や、制御入力に対する実際の入力の追従精度が低
い制御対象、むだ時間と応答遅れを有する制御対象、応
答遅れの大きい制御対象などの出力を、目標値に対し
て、ばらつきを生じることなく、高い精度で迅速に収束
させることができる（なお、本明細書における、「偏差
の算出」および「制御入力の算出」などの「算出」は、
プログラムにより演算することに限らず、ハードウエア
によりそれらを表す電気信号を生成することを含む）。
【００１０】請求項２に係る発明は、請求項１に記載の
制御装置１において、制御入力算出手段は、１つの変調
アルゴリズムに基づき、偏差に応じて、第１の中間値
（ＤＳＭ信号値の今回値ＳＧＮＳＩＧＭＡ［０］，ＤＳ
ＭＳＧＮＳ（ｋ））を算出するとともに、算出された第
１の中間値に所定のゲインＦＤＳＭ，ＫＤＳＭを乗算し
た値（増幅中間値ＤＫＣＭＤＡ、ΔΣ変調制御量ＤＫＣ
ＭＤＤＳＭ）に基づき、制御入力（目標空燃比ＫＣＭ
Ｄ）を算出することを特徴とする。
【００１１】一般に、ΔΣ変調アルゴリズム、ΣΔ変調
アルゴリズムおよびΔ変調アルゴリズムの各々は、制御
対象のゲインが値１であるとして制御入力を決定するも
のであるため、制御対象の実際のゲインが値１と異なる
場合には、制御入力が適切な値として算出されなくなる
ことで、制御性が低下することがある。例えば、制御対
象の実際のゲインが値１よりも大きい場合には、制御入
力が必要以上に大きい値として算出されるため、オーバ
ーゲインの状態になってしまうおそれがある。これに対
して、この制御装置によれば、制御入力が、１つの変調
アルゴリズムに基づいて算出された第１の中間値に所定
のゲインを乗算した値に基づいて、算出されるので、こ
の所定のゲインを適切に設定することにより、良好な制
御性を確保することができる。
【００１２】請求項３に係る発明は、請求項２に記載の
制御装置１において、制御対象のゲイン特性を表すゲイ
ンパラメータ（エンジン回転数ＮＥ、吸気管内絶対圧Ｐ
ＢＡ）を検出するゲインパラメータ検出手段（ＥＣＵ
２、吸気管内絶対圧センサ１１、クランク角センサ１
３）と、検出されたゲインパラメータに応じて、ゲイン
ＦＤＳＭ，ＫＤＳＭの値を設定するゲイン設定手段（Ｅ
ＣＵ２、ステップ２，３９，１８０，３００）と、をさ
らに備えることを特徴とする。
【００１３】この制御装置によれば、制御入力の算出に
用いるゲインの値が、制御対象のゲイン特性に応じて設
定されるので、制御入力を制御対象のゲイン特性に応じ
た適切なエネルギを有する値として算出でき、それによ
り、オーバーゲイン状態の発生などを回避でき、良好な
制御性を確保できる。
【００１４】請求項４に係る発明は、請求項１に記載の
制御装置１において、制御入力算出手段は、１つの変調
アルゴリズムに基づき、偏差に応じて、第２の中間値
（増幅中間値ＤＫＣＭＤＡ、ΔΣ変調制御量ＤＫＣＭＤ
ＤＳＭ）を算出するとともに、算出された第２の中間値
に所定値（値１、基準値ＦＬＡＦＢＡＳＥ）を加算する
ことにより、制御入力（目標空燃比ＫＣＭＤ）を算出す
ることを特徴とする。
【００１５】一般に、Δ変調アルゴリズム、ΔΣ変調ア
ルゴリズムおよびΣΔ変調アルゴリズムはいずれも、値
０を中心とした正負反転型の制御入力しか算出できない
ものである。これに対して、この制御装置によれば、制
御入力算出手段により、制御入力の算出が、１つの変調
アルゴリズムに基づいて算出された第２の中間値に所定
値を加算することにより行われるので、制御入力を、値
０を中心として正負反転する値だけでなく、所定値を中
心として所定幅の増減を繰り返す値として算出すること
ができ、制御の自由度を高めることができる。
【００１６】請求項５に係る発明は、請求項１に記載の
制御装置１において、偏差算出手段は、予測アルゴリズ
ムに基づき、偏差に応じて、偏差の予測値（予測値ＰＲ
ＥＶＯ２）を算出する予測値算出手段（ＥＣＵ２、状態
予測器２２、ステップ１３３）を備え、制御入力算出手
段は、１つの変調アルゴリズムに基づき、算出された偏
差の予測値に応じて、制御入力（目標空燃比ＫＣＭＤ）
を算出することを特徴とする。
【００１７】この制御装置によれば、予測アルゴリズム
に基づき、偏差に応じて、偏差の予測値が算出されると
ともに、この予測値に応じて、制御入力が算出されるの
で、このような予測値を、例えば制御対象の位相遅れや
むだ時間などの動特性を反映させた値として算出するこ
とにより、制御対象の入出力間での制御タイミングのず
れを解消することが可能になる。その結果、制御の安定
性の確保および制御性の向上が可能になる。
【００１８】請求項６に係る発明は、請求項１に記載の
制御装置１において、制御入力算出手段は、制御対象を
モデル化した制御対象モデル（数式（１８））にさらに
基づき、偏差に応じて、制御入力（目標空燃比ＫＣＭ
Ｄ）を算出することを特徴とする。
【００１９】この制御装置によれば、Δ変調アルゴリズ
ム、ΔΣ変調アルゴリズムおよびΣΔ変調アルゴリズム
のうちのいずれか１つの変調アルゴリズムと、制御対象
をモデル化した制御対象モデルとに基づき、制御入力が
算出されるので、この制御対象モデルを、制御対象の位
相遅れやむだ時間などの動特性が適切に反映されたもの
として定義することにより、制御入力を制御対象の動特
性を反映させた値として算出することが可能になる。そ
の結果、制御の安定性の確保および制御性の向上が可能
になる。
【００２０】請求項７に係る発明は、請求項６に記載の
制御装置１において、制御対象モデルのモデルパラメー
タａ１，ａ２，ｂ１を、算出された制御入力（目標空燃
比ＫＣＭＤ）と制御対象に入力された制御入力を反映す
る値（ＬＡＦセンサ１４の出力ＫＡＣＴ）との一方と、
制御対象の出力（酸素濃度センサ１５の出力Ｖｏｕｔ）
とに応じて同定する同定手段（ＥＣＵ２、オンボード同
定器２３、ステップ１３１）をさらに備えることを特徴
とする。
【００２１】この制御装置によれば、算出された制御入
力と制御対象に入力された制御入力を反映する値との一
方と、制御対象の出力とに応じて、制御対象モデルのモ
デルパラメータを同定することができ、それにより、制
御対象モデルに基づいて制御入力を算出できる。
【００２２】請求項８に係る発明は、請求項７に記載の
制御装置１において、制御対象モデルは、離散時間系モ
デル（数式（１８））で構成され、同定手段は、離散時
間系モデルのモデルパラメータａ１，ａ２，ｂ１を、制
御入力（目標空燃比ＫＣＭＤ）の離散データと制御対象
に入力された制御入力を反映する値（ＬＡＦセンサ１４
の出力ＫＡＣＴ）の離散データとの一方と、制御対象の
出力（酸素濃度センサ１５の出力Ｖｏｕｔ）の離散デー
タとに応じて同定することを特徴とする。
【００２３】この制御装置によれば、制御入力の離散デ
ータと制御対象に入力された制御入力を反映する値の離
散データとの一方と、制御対象の出力の離散データとに
応じて、離散時間系モデルのモデルパラメータが同定さ
れる。したがって、制御対象の動特性が経時変化した
り、ばらついたりする場合でも、それに応じてモデルパ
ラメータを適切に同定することができ、制御対象モデル
の動特性を制御対象の実際の動特性に適合させることが
できる。その結果、制御性および制御の安定性を向上さ
せることができる。これに加えて、離散時間系モデルを
用いることにより、連続時間系モデルを用いる場合と比
べて、例えば最小２乗法などの一般的な同定アルゴリズ
ムにより、モデルパラメータの同定を容易に行うことが
できるとともに、同定に要する時間を短縮できる。
【００２４】請求項９に係る発明は、請求項６に記載の
制御装置１において、制御対象の動特性の変化を表す動
特性パラメータ（エンジン回転数ＮＥ、吸気管内絶対圧
ＰＢＡ）を検出する動特性パラメータ検出手段（ＥＣＵ
２、吸気管内絶対圧センサ１１、クランク角センサ１
３）と、検出された動特性パラメータに応じて、制御対
象モデルのモデルパラメータａ１，ａ２，ｂ１を設定す
るモデルパラメータ設定手段（ＥＣＵ２、パラメータス
ケジューラ２８）と、をさらに備えることを特徴とす
る。
【００２５】この制御装置によれば、動特性パラメータ
検出手段により、制御対象の動特性の変化を表す動特性
パラメータが検出されるとともに、モデルパラメータ設
定手段により、制御対象モデルのモデルパラメータが、
検出された動特性パラメータに応じて設定されるので、
制御対象モデルの動特性を制御対象の実際の動特性に迅
速に適合させることができる。その結果、制御対象の動
特性、例えば応答遅れやむだ時間などに起因する、入出
力間での制御タイミングのずれを迅速かつ適切に補正す
ることができ、制御の安定性および制御性を向上させる
ことができる。
【００２６】請求項１０に係る制御装置１は、制御対象
の出力（酸素濃度センサ１５の出力Ｖｏｕｔ）と所定の
目標値Ｖｏｐ，ＶＯ２ＴＡＲＧＥＴとの偏差（出力偏差
ＶＯ２，ＶＯ２Ｒ、予測値ＰＲＥＶＯ２）を算出する偏
差算出手段（ＥＣＵ２、差分器４８、状態予測器２２、
ステップ３３、ステップ１３３）と、Δ変調アルゴリズ
ム、ΔΣ変調アルゴリズムおよびΣΔ変調アルゴリズム
のうちのいずれか１つの変調アルゴリズムに基づき、算
出された偏差に応じて、制御対象の出力を目標値に収束
させるための、制御対象への制御入力（目標空燃比ＫＣ
ＭＤ）を算出する第１の制御入力算出手段（ＥＣＵ２、
ＤＳＭコントローラ２４，４０、ＳＤＭコントローラ２
９、ＤＭコントローラ３０、ステップ３０〜４１，１０
６，１３７，１３８）と、応答指定型制御アルゴリズム
に基づき、算出された偏差に応じて、制御対象の出力を
目標値に収束させるための、制御対象への制御入力（目
標空燃比ＫＣＭＤ）を算出する第２の制御入力算出手段
（ＥＣＵ２、スライディングモードコントローラ２５，
５２ａ、ステップ２０，１０６，１３４〜１３６，１３
８）と、制御対象の状態（エンジン回転数ＮＥ、吸気管
内絶対圧ＰＢＡ、スロットル弁開度θＴＨ、車速ＶＰ）
を検出する制御対象状態検出手段（ＥＣＵ２、スロット
ル弁開度センサ１０、吸気管内絶対圧センサ１１、クラ
ンク角センサ１３、車速センサ１９）と、検出された制
御対象の状態に応じて、第１の制御入力算出手段により
算出された制御入力および第２の制御入力算出手段によ
り算出された制御入力のうちの一方を、制御対象に入力
すべき制御入力として選択する制御入力選択手段（ＥＣ
Ｕ２、ステップ４，６，３１０，３１３〜３１６）と、
を備えることを特徴とする。
【００２７】この制御装置によれば、制御対象の出力を
目標値に収束させるための、制御対象への制御入力が、
第１の制御入力算出手段により、Δ変調アルゴリズム、
ΔΣ変調アルゴリズムおよびΣΔ変調アルゴリズムのう
ちのいずれか１つの変調アルゴリズムに基づき、制御対
象の出力と所定の目標値との偏差に応じて算出され、第
２の制御入力算出手段により、応答指定型制御アルゴリ
ズムに基づき、偏差に応じて算出される。さらに、制御
入力選択手段により、検出された制御対象の状態に応じ
て、第１の制御入力算出手段により算出された制御入力
および第２の制御入力算出手段により算出された制御入
力のうちの一方が、制御入力として選択される。前述し
たように、Δ変調アルゴリズム、ΔΣ変調アルゴリズム
およびΣΔ変調アルゴリズムは、目標値と制御対象の出
力との偏差を打ち消すような、これと逆位相波形の偏差
が得られる制御対象の出力が発生するように、制御入力
を算出することができるという特性を有している。一
方、応答指定型制御アルゴリズムは、目標値に対する制
御対象の出力の応答性、例えば目標値への収束速度を指
定するように制御入力を算出できるという特性を有して
いる。
【００２８】以上の２種類の制御アルゴリズムの特性に
より、これらの制御アルゴリズムにより制御対象を制御
した場合、制御対象の出力の目標値への収束性は、制御
対象の状態に応じて互いに異なる傾向を示す。例えば、
制御対象が応答遅れやむだ時間などが大きい特性を有し
ている場合、制御対象の状態が定常状態にあるときに
は、応答指定型制御アルゴリズムにより制御する方が、
制御対象の出力を目標値により精度よく迅速に収束させ
ることができる。一方、制御対象の状態が過渡状態にあ
るときには、Δ変調アルゴリズム、ΔΣ変調アルゴリズ
ムまたはΣΔ変調アルゴリズムにより制御する方が、制
御対象の出力を目標値により精度よく迅速に収束させる
ことができる。したがって、制御対象が応答遅れやむだ
時間などが大きい特性を有している場合などにおいて、
２種類の制御アルゴリズムのうち、制御対象の出力の目
標値への収束性をより良好に得られる方を、制御対象の
状態に応じて適切に選択することによって、応答指定型
制御アルゴリズムのみに基づいて制御入力を算出する場
合よりも良好な制御性および制御の安定性を、確保する
ことができる。
【００２９】請求項１１に係る発明は、請求項１０に記
載の制御装置１において、第１の制御入力算出手段は、
１つの変調アルゴリズムに基づき、偏差に応じて、第１
の中間値（ＤＳＭ信号値の今回値ＳＧＮＳＩＧＭＡ
［０］，ＤＳＭＳＧＮＳ（ｋ））を算出するとともに、
算出された第１の中間値に所定のゲインＦＤＳＭ，ＫＤ
ＳＭを乗算した値（増幅中間値ＤＫＣＭＤＡ、ΔΣ変調
制御量ＤＫＣＭＤＤＳＭ）に基づき、制御入力（目標空
燃比ＫＣＭＤ）を算出することを特徴とする。
【００３０】この制御装置によれば、制御入力として、
第１の制御入力算出手段により算出された値が選択され
た場合、請求項２に係る発明と同様の作用効果を得るこ
とができる。
【００３１】請求項１２に係る発明は、請求項１１に記
載の制御装置１において、制御対象状態検出手段は、制
御対象のゲイン特性を表すゲインパラメータ（エンジン
回転数ＮＥ、吸気管内絶対圧ＰＢＡ）を検出するゲイン
パラメータ検出手段（ＥＣＵ２、吸気管内絶対圧センサ
１１、クランク角センサ１３）を有し、検出されたゲイ
ンパラメータに応じて、ゲインＦＤＳＭ，ＫＤＳＭの値
を設定するゲイン設定手段（ＥＣＵ２、ステップ２，３
９，１８０，３００）をさらに備えることを特徴とす
る。
【００３２】この制御装置によれば、制御入力として、
第１の制御入力算出手段により算出された値が選択され
た場合、請求項３に係る発明と同様の作用効果を得るこ
とができる。
【００３３】請求項１３に係る発明は、請求項１０に記
載の制御装置１において、第１の制御入力算出手段は、
１つの変調アルゴリズムに基づき、偏差に応じて、第２
の中間値（増幅中間値ＤＫＣＭＤＡ、ΔΣ変調制御量Ｄ
ＫＣＭＤＤＳＭ）を算出するとともに、算出された第２
の中間値に所定値（値１、基準値ＦＬＡＦＢＡＳＥ）を
加算することにより、制御入力（目標空燃比ＫＣＭＤ）
を算出することを特徴とする。
【００３４】この制御装置によれば、制御入力として、
第１の制御入力算出手段により算出された値が選択され
た場合、請求項４に係る発明と同様の作用効果を得るこ
とができる。
【００３５】請求項１４に係る発明は、請求項１０に記
載の制御装置１において、偏差算出手段は、予測アルゴ
リズムに基づき、偏差に応じて、偏差の予測値（予測値
ＰＲＥＶＯ２）を算出する予測値算出手段（ＥＣＵ２、
状態予測器２２、ステップ１３３）を備え、第１の制御
入力算出手段は、１つの変調アルゴリズムに基づき、算
出された偏差の予測値に応じて、制御入力（目標空燃比
ＫＣＭＤ）を算出し、第２の制御入力算出手段は、応答
指定型制御アルゴリズムに基づき、算出された偏差の予
測値に応じて、制御入力（目標空燃比ＫＣＭＤ）を算出
することを特徴とする。
【００３６】この制御装置によれば、制御入力として、
第１の制御入力算出手段により算出された値が選択され
た場合、請求項５に係る発明と同様の作用効果を得るこ
とができる。これに加えて、制御入力として、第２の制
御入力算出手段により算出された値が選択された場合で
も、制御入力が予測値に応じて算出されるので、請求項
５に係る発明と同様の作用効果を得ることができる。
【００３７】請求項１５に係る発明は、請求項１０に記
載の制御装置１において、第１の制御入力算出手段およ
び第２の制御入力算出手段は、制御対象をモデル化した
制御対象モデル（数式（１８））にさらに基づき、偏差
に応じて、制御入力（目標空燃比ＫＣＭＤ）を算出する
ことを特徴とする。
【００３８】この制御装置によれば、制御入力として、
第１の制御入力算出手段により算出された値が選択され
た場合、請求項６に係る発明と同様の作用効果を得るこ
とができる。これに加えて、制御入力として、第２の制
御入力算出手段により算出された値が選択された場合で
も、制御入力の算出が制御対象モデルにさらに基づいて
行われるので、請求項６に係る発明と同様の作用効果を
得ることができる。
【００３９】請求項１６に係る発明は、請求項１５に記
載の制御装置１において、制御対象モデルのモデルパラ
メータａ１，ａ２，ｂ１を、算出された制御入力（目標
空燃比ＫＣＭＤ）と制御対象に入力された制御入力を反
映する値（ＬＡＦセンサ１４の出力ＫＡＣＴ）との一方
と、制御対象の出力（酸素濃度センサ１５の出力Ｖｏｕ
ｔ）とに応じて同定する同定手段（ＥＣＵ２、オンボー
ド同定器２３、ステップ１３１）をさらに備えることを
特徴とする。
【００４０】この制御装置によれば、制御入力として、
第１の制御入力算出手段により算出された値が選択され
た場合、請求項７に係る発明と同様の作用効果を得るこ
とができる。これに加えて、制御入力として、第２の制
御入力算出手段により算出された値が選択された場合で
も、制御対象モデルのモデルパラメータが、制御入力と
制御対象に入力された制御入力を反映する値との一方
と、制御対象の出力とに応じて、同定されるので、請求
項７に係る発明と同様の作用効果を得ることができる。
【００４１】請求項１７に係る発明は、請求項１６に記
載の制御装置１において、制御対象モデルは、離散時間
系モデル（数式（１８））で構成され、同定手段は、離
散時間系モデルのモデルパラメータａ１，ａ２，ｂ１
を、制御入力（目標空燃比ＫＣＭＤ）の離散データと制
御対象に入力された制御入力を反映する値（ＬＡＦセン
サ１４の出力ＫＡＣＴ）の離散データとの一方と、制御
対象の出力（酸素濃度センサ１５の出力Ｖｏｕｔ）の離
散データとに応じて同定することを特徴とする。
【００４２】この制御装置によれば、制御入力として、
第１の制御入力算出手段により算出された値が選択され
た場合、請求項８に係る発明と同様の作用効果を得るこ
とができる。これに加えて、制御入力として、第２の制
御入力算出手段により算出された値が選択された場合で
も、離散時間系モデルのモデルパラメータが、制御入力
の離散データと制御対象に入力された制御入力を反映す
る値の離散データとの一方と、制御対象の出力の離散デ
ータとに応じて、同定されるので、請求項８に係る発明
と同様の作用効果を得ることができる。
【００４３】請求項１８に係る発明は、請求項１５に記
載の制御装置１において、制御対象の動特性の変化を表
す動特性パラメータ（エンジン回転数ＮＥ、吸気管内絶
対圧ＰＢＡ）を検出する動特性パラメータ検出手段（Ｅ
ＣＵ２、吸気管内絶対圧センサ１１、クランク角センサ
１３）と、検出された動特性パラメータに応じて、制御
対象モデルのモデルパラメータａ１，ａ２，ｂ１を設定
するモデルパラメータ設定手段（ＥＣＵ２、パラメータ
スケジューラ２８）と、をさらに備えることを特徴とす
る。
【００４４】この制御装置によれば、制御入力として、
第１の制御入力算出手段により算出された値が選択され
た場合、請求項９に係る発明と同様の作用効果を得るこ
とができる。これに加えて、制御入力として、第２の制
御入力算出手段により算出された値が選択された場合で
も、モデルパラメータ設定手段により、制御対象モデル
のモデルパラメータが動特性パラメータに応じて設定さ
れるので、請求項９に係る発明と同様の作用効果を得る
ことができる。
【００４５】請求項１９に係る発明は、請求項１０ない
し１８のいずれかに記載の制御装置１において、応答指
定型制御アルゴリズムは、スライディングモード制御ア
ルゴリズムであることを特徴とする。
【００４６】この制御装置によれば、応答指定型制御ア
ルゴリズムとして、スライディングモード制御アルゴリ
ズムが用いられるので、制御入力として、第２の制御入
力算出手段により算出された値が選択された場合、ロバ
スト性および応答指定特性に優れた制御を行うことがで
きる。
【００４７】請求項２０に係る制御装置１は、内燃機関
３の排気通路（排気管７）の触媒装置（第１触媒装置８
ａ）よりも下流側における排気ガスの空燃比を表す検出
信号を出力する下流側空燃比センサ（酸素濃度センサ１
５）と、下流側空燃比センサの出力Ｖｏｕｔと所定の目
標値Ｖｏｐとの偏差である出力偏差ＶＯ２を算出する出
力偏差算出手段（ＥＣＵ２、差分器４８、状態予測器２
２、ステップ３３、ステップ１３３）と、Δ変調アルゴ
リズム、ΔΣ変調アルゴリズムおよびΣΔ変調アルゴリ
ズムのうちのいずれか１つの変調アルゴリズムに基づ
き、算出された出力偏差に応じて、下流側空燃比センサ
の出力Ｖｏｕｔを目標値Ｖｏｐに収束させるように、内
燃機関３に供給する混合気の空燃比を制御する空燃比制
御手段（ＥＣＵ２、ステップ７，９〜１４，１０６，１
０８〜１１３）と、を備えることを特徴とする。
【００４８】この制御装置によれば、混合気の空燃比
が、Δ変調アルゴリズム、ΔΣ変調アルゴリズムおよび
ΣΔ変調アルゴリズムのうちのいずれか１つの変調アル
ゴリズムに基づき、下流側空燃比センサの出力と目標値
との偏差である出力偏差に応じて、下流側空燃比センサ
の出力を目標値に収束させるように、制御されるので、
この出力偏差を打ち消すような、これと逆位相波形の出
力偏差が得られる下流側空燃比センサの出力が発生する
ように、混合気の空燃比を制御することができる。この
ため、混合気が内燃機関に供給された際、それに対して
下流側空燃比センサの出力すなわち排気ガスの空燃比が
大きな応答遅れを生じるような運転モードにおいて、例
えば、内燃機関に供給される混合気の空燃比が変動した
り、混合気の空燃比の精度が低下したりするような運転
モードや、負荷変動が大きい過渡運転モードなどの、外
乱が発生しやすく、空燃比制御の安定性が確保しにくい
運転モードにおいても、下流側空燃比センサの出力を、
目標値に対して、ばらつきを生じることなく、高い精度
で迅速に収束させることができる。同じ理由により、混
合気が内燃機関に供給された際、それに対して下流側空
燃比センサの出力すなわち排気ガスの空燃比が大きな応
答遅れやむだ時間を生じるような運転モード、例えばア
イドル運転モードなどの特に極低負荷の運転モードのと
き、すなわち制御入力としての混合気の目標空燃比が極
めて狭い幅で変化するときでも、下流側空燃比センサの
出力を、目標値に対して、ばらつきを生じることなく、
高い精度で迅速に収束させることができる。以上によ
り、良好な触媒後排気ガス特性を得ることができる。
【００４９】請求項２１に係る発明は、請求項２０に記
載の制御装置１において、空燃比制御手段は、１つの変
調アルゴリズムに基づき、出力偏差ＶＯ２に応じて、第
１の中間値（ＤＳＭ信号値の今回値ＳＧＮＳＩＧＭＡ
［０］，ＤＳＭＳＧＮＳ（ｋ））を算出するとともに、
算出した第１の中間値に所定のゲインＦＤＳＭ，ＫＤＳ
Ｍを乗算した値（増幅中間値ＤＫＣＭＤＡ、ΔΣ変調制
御量ＤＫＣＭＤＤＳＭ）に基づき、下流側空燃比センサ
の出力Ｖｏｕｔを目標値Ｖｏｐに収束させるための混合
気の目標空燃比ＫＣＭＤを算出する空燃比算出手段（Ｅ
ＣＵ２、ＤＳＭコントローラ２４，４０、ＳＤＭコント
ローラ２９、ＤＭコントローラ３０、ステップ３０〜４
１，１０６，１３７，１３８）を備え、算出された目標
空燃比ＫＣＭＤに応じて、混合気の空燃比を制御するこ
とを特徴とする。
【００５０】一般に、ΔΣ変調アルゴリズム、ΣΔ変調
アルゴリズムおよびΔ変調アルゴリズムはいずれも、制
御対象のゲインが値１であるとして制御入力すなわち目
標空燃比を算出するものであるので、制御対象の実際の
ゲインが値１と異なる場合には、目標空燃比が適切な値
として算出されなくなることで、空燃比制御の制御性が
低下することがある。例えば、制御対象の実際のゲイン
が値１よりも大きい場合には、目標空燃比が必要以上に
大きい値として算出されるため、オーバーゲインの状態
になってしまうおそれがある。これに対して、この制御
装置によれば、目標空燃比が、１つの変調アルゴリズム
に基づいて算出された第１の中間値に所定のゲインを乗
算した値に基づいて、算出されるので、この所定のゲイ
ンを適切に設定することにより、空燃比制御の良好な制
御性を確保することができる。
【００５１】請求項２２に係る発明は、請求項２１に記
載の制御装置１において、内燃機関３の運転状態を表す
運転状態パラメータ（エンジン回転数ＮＥ、吸気管内絶
対圧ＰＢＡ）を検出する運転状態パラメータ検出手段
（ＥＣＵ２、吸気管内絶対圧センサ１１、クランク角セ
ンサ１３）と、検出された運転状態パラメータに応じ
て、ゲインＦＤＳＭ，ＫＤＳＭを設定するゲイン設定手
段（ＥＣＵ２、ステップ２，３９，１８０，３００）
と、をさらに備えることを特徴とする。
【００５２】この制御装置によれば、混合気の目標空燃
比が、第１の中間値にゲインを乗算した値に基づいて算
出されるとともに、このゲインが内燃機関の運転状態を
表す運転状態パラメータに応じて設定される。これによ
り、内燃機関の運転状態の変化に伴い、下流側空燃比セ
ンサの出力すなわち排気ガスの空燃比の状態（ゲイン特
性）が変化した場合でも、それに応じて設定されたゲイ
ンを用いることによって、混合気の目標空燃比を適切に
算出することができ、空燃比制御の収束性および高い応
答性を両立させることができる。
【００５３】請求項２３に係る発明は、請求項２０に記
載の制御装置１において、空燃比制御手段は、１つの変
調アルゴリズムに基づき、出力偏差ＶＯ２に応じて、第
２の中間値（増幅中間値ＤＫＣＭＤＡ、ΔΣ変調制御量
ＤＫＣＭＤＤＳＭ）を算出するとともに、算出した第２
の中間値に所定値（値１、基準値ＦＬＡＦＢＡＳＥ）を
加算することにより、下流側空燃比センサの出力Ｖｏｕ
ｔを目標値Ｖｏｐに収束させるための混合気の目標空燃
比ＫＣＭＤを算出する空燃比算出手段（ＥＣＵ２、ＤＳ
Ｍコントローラ２４，４０、ＳＤＭコントローラ２９、
ＤＭコントローラ３０、ステップ３０〜４１，１０６，
１３７，１３８）を備え、算出された目標空燃比ＫＣＭ
Ｄに応じて、混合気の空燃比を制御することを特徴とす
る。
【００５４】一般に、Δ変調アルゴリズム、ΔΣ変調ア
ルゴリズムおよびΣΔ変調アルゴリズムはいずれも、値
０を中心とした正負反転型の制御入力しか算出できない
ものである。これに対して、この制御装置によれば、空
燃比算出手段により、制御入力としての目標空燃比の算
出が、１つの変調アルゴリズムに基づいて算出された第
２の中間値に所定値を加算することにより行われるの
で、目標空燃比を、値０を中心として正負反転する値だ
けでなく、所定値を中心として所定幅の増減を繰り返す
値として算出することができ、空燃比制御の自由度を高
めることができる。
【００５５】請求項２４に係る発明は、請求項２０に記
載の制御装置１において、出力偏差算出手段は、予測ア
ルゴリズムに基づき、出力偏差ＶＯ２に応じて、出力偏
差の予測値ＰＲＥＶＯ２を算出する予測値算出手段（Ｅ
ＣＵ２、状態予測器２２、ステップ１３３）を備え、空
燃比制御手段は、１つの変調アルゴリズムに基づき、算
出された出力偏差の予測値ＰＲＥＶＯ２に応じて、下流
側空燃比センサの出力Ｖｏｕｔを目標値Ｖｏｐに収束さ
せるように、混合気の空燃比を制御することを特徴とす
る。
【００５６】この制御装置によれば、予測アルゴリズム
に基づき、所定の目標値と下流側空燃比センサの出力と
の偏差である出力偏差の予測値が、出力偏差に応じて算
出されるとともに、１つの変調アルゴリズムに基づき、
このように算出された出力偏差の予測値に応じて、下流
側空燃比センサの出力を所定の目標値に収束させるよう
に、混合気の空燃比が制御される。したがって、このよ
うな予測値を、下流側空燃比センサの出力の応答遅れや
むだ時間などを反映させた値として算出することによ
り、内燃機関に供給された混合気に対する排気ガスの応
答遅れおよびむだ時間などに起因する、空燃比制御の制
御タイミングのずれを適切に補正でき、それにより、下
流側空燃比センサの出力の目標値への収束性をさらに高
めることができる。その結果、空燃比制御の安定性を向
上させることができ、触媒後排気ガス特性をさらに向上
させることができる。
【００５７】請求項２５に係る発明は、請求項２０に記
載の制御装置１において、空燃比制御手段は、下流側空
燃比センサの出力Ｖｏｕｔを目標値Ｖｏｐに収束させる
ための混合気の目標空燃比を表す値（空燃比偏差ＤＫＣ
ＭＤ）および下流側空燃比センサの出力を表す値（出力
偏差ＶＯ２）を変数とする制御対象モデル（数式（１
８））を適用したアルゴリズムと、１つの変調アルゴリ
ズムとに基づき、出力偏差ＶＯ２に応じて、目標空燃比
ＫＣＭＤを算出する空燃比算出手段（ＥＣＵ２、ＤＳＭ
コントローラ２４、ＳＤＭコントローラ２９、ＤＭコン
トローラ３０、ステップ１０６，１３７，１３８）を備
え、算出された目標空燃比ＫＣＭＤに応じて、混合気の
空燃比を制御することを特徴とする。
【００５８】この制御装置によれば、目標空燃比が、下
流側空燃比センサの出力を表す値および目標空燃比を表
す値を変数とする制御対象モデルを適用したアルゴリズ
ムと、１つの変調アルゴリズムとに基づき、出力偏差に
応じて算出されるので、この制御対象モデルを、制御対
象の位相遅れやむだ時間などの動特性を反映させたもの
として定義することにより、目標空燃比を、制御対象の
位相遅れやむだ時間などの動特性を反映させた値として
算出することができる。それにより、下流側空燃比セン
サの出力の目標値への収束性をさらに高めることがで
き、その結果、空燃比制御の安定性を向上させることが
できるとともに、触媒後排気ガス特性をさらに向上させ
ることができる。
【００５９】請求項２６に係る発明は、請求項２５に記
載の制御装置１において、制御対象モデルのモデルパラ
メータａ１，ａ２，ｂ１を、目標空燃比ＫＣＭＤおよび
下流側空燃比センサの出力Ｖｏｕｔに応じて同定する同
定手段（ＥＣＵ２、オンボード同定器２３、ステップ１
３１）をさらに備えることを特徴とする。
【００６０】この制御装置によれば、制御対象モデルの
モデルパラメータを、目標空燃比および下流側空燃比セ
ンサの出力に応じて同定することができ、それにより、
制御対象モデルを適用したアルゴリズムに基づいて、目
標空燃比を算出できる。
【００６１】請求項２７に係る発明は、請求項２６に記
載の制御装置１において、制御対象モデルは、離散時間
系モデル（数式（１８））で構成され、同定手段は、離
散時間系モデルのモデルパラメータａ１，ａ２，ｂ１
を、目標空燃比ＫＣＭＤの離散データおよび下流側空燃
比センサの出力Ｖｏｕｔの離散データに応じて同定する
ことを特徴とする。
【００６２】この制御装置によれば、離散時間系モデル
のモデルパラメータが、目標空燃比の離散データおよび
下流側空燃比センサの出力の離散データに応じて同定さ
れる。したがって、触媒装置の浄化率や下流側空燃比セ
ンサの出力特性が経時変化したり、ばらついたりする場
合でも、それに応じてモデルパラメータを適切に同定す
ることができ、制御対象モデルの動特性を制御対象の実
際の動特性に適合させることができる。また、そのよう
にモデルパラメータが算出される制御対象モデルおよび
１つの変調アルゴリズムに基づいて、下流側空燃比セン
サの出力を目標値に収束させるための目標空燃比が算出
されるので、下流側空燃比センサの出力を目標値に迅速
に収束させることができる。以上により、内燃機関に供
給された混合気に対する排気ガスの応答遅れおよびむだ
時間などに起因する、空燃比制御の制御タイミングのず
れを迅速かつ適切に補正することができ、空燃比制御の
安定性および触媒後排気ガス特性をより一層、向上させ
ることができる。これに加えて、離散時間系モデルを用
いることにより、連続時間系モデルを用いる場合と比べ
て、例えば最小２乗法などの一般的な同定アルゴリズム
により、モデルパラメータの同定を容易に行うことがで
きるとともに、同定に要する時間を短縮できる。
【００６３】請求項２８に係る発明は、請求項２５に記
載の制御装置１において、内燃機関３の運転状態を表す
運転状態パラメータ（エンジン回転数ＮＥ、吸気管内絶
対圧ＰＢＡ）を検出する運転状態パラメータ検出手段
（ＥＣＵ２、吸気管内絶対圧センサ１１、クランク角セ
ンサ１３）と、検出された運転状態パラメータに応じ
て、制御対象モデルのモデルパラメータａ１，ａ２，ｂ
１を設定するモデルパラメータ設定手段（ＥＣＵ２、パ
ラメータスケジューラ２８）と、をさらに備えることを
特徴とする。
【００６４】この制御装置によれば、制御対象モデルの
モデルパラメータが、検出された運転状態パラメータに
応じて設定されるので、内燃機関の運転状態が急激に変
化したときでも、触媒装置に供給される排気ガスの状態
を的確に反映させながら、モデルパラメータを迅速に算
出することができる。また、そのようにモデルパラメー
タが算出される制御対象モデルおよび１つの変調アルゴ
リズムに基づいて、下流側空燃比センサの出力を目標値
に収束させるための混合気の目標空燃比が算出されるの
で、下流側空燃比センサの出力を目標値に迅速に収束さ
せることができる。以上により、内燃機関に供給された
混合気に対する排気ガスの応答遅れおよびむだ時間など
に起因する、空燃比制御の制御タイミングのずれを迅速
かつ適切に補正することができ、空燃比制御の安定性お
よび触媒後排気ガス特性を向上させることができる。
【００６５】請求項２９に係る発明は、請求項２０に記
載の制御装置１において、内燃機関３の排気通路（排気
管７）の触媒装置（第１触媒装置８ａ）よりも上流側に
おける排気ガスの空燃比を表す検出信号を出力する上流
側空燃比センサ（ＬＡＦセンサ１４）をさらに備え、下
流側空燃比センサの出力Ｖｏｕｔを目標値Ｖｏｐに収束
させるための混合気の目標空燃比を表す値（空燃比偏差
ＤＫＣＭＤ）および上流側空燃比センサの出力を表す値
（ＬＡＦ出力偏差ＤＫＡＣＴ）の一方と下流側空燃比セ
ンサの出力を表す値（出力偏差ＶＯ２）とを変数とする
制御対象モデル（数式（１８））を適用したアルゴリズ
ムと、１つの変調アルゴリズムとに基づき、出力偏差Ｖ
Ｏ２に応じて、目標空燃比ＫＣＭＤを算出する空燃比算
出手段（ＥＣＵ２、ＤＳＭコントローラ２４、ＳＤＭコ
ントローラ２９、ＤＭコントローラ３０、ステップ１０
６，１３７，１３８）を備え、算出された目標空燃比Ｋ
ＣＭＤに応じて、混合気の空燃比を制御することを特徴
とする。
【００６６】この制御装置によれば、下流側空燃比セン
サの出力を目標値に収束させるための混合気の目標空燃
比を、下流側空燃比センサの出力を表す値および目標空
燃比を表す値を変数とする制御対象モデルを適用したア
ルゴリズムと、１つの変調アルゴリズムとに基づいて算
出した場合には、請求項２５に係る発明と同様の作用効
果を得ることができる。また、目標空燃比を、下流側空
燃比センサの出力を表す値と、上流側空燃比センサの出
力を表す値とを変数とする制御対象モデルを適用したア
ルゴリズムと、１つの変調アルゴリズムとに基づいて算
出した場合には、触媒装置に実際に供給される排気ガス
の空燃比の状態を目標空燃比に反映させることができ、
その分、目標空燃比の算出精度を向上させることができ
る。
【００６７】請求項３０に係る発明は、請求項２９に記
載の制御装置１において、制御対象モデルのモデルパラ
メータａ１，ａ２，ｂ１を、目標空燃比ＫＣＭＤおよび
上流側空燃比センサの出力ＫＡＣＴの一方と下流側空燃
比センサの出力Ｖｏｕｔとに応じて、同定する同定手段
（ＥＣＵ２、オンボード同定器２３、ステップ１３１）
をさらに備えることを特徴とする。
【００６８】この制御装置によれば、制御対象モデルの
モデルパラメータを、目標空燃比および下流側空燃比セ
ンサの出力に応じて同定した場合には、請求項２６に係
る発明と同様の作用効果を得ることができる。また、制
御対象モデルのモデルパラメータを、下流側空燃比セン
サの出力および上流側空燃比センサの出力に応じて同定
した場合には、触媒装置に実際に供給される排気ガスの
空燃比の状態をモデルパラメータに反映させることがで
き、その分、目標空燃比の算出精度を向上させることが
できる。
【００６９】請求項３１に係る発明は、請求項３０に記
載の制御装置１において、制御対象モデルは、離散時間
系モデル（数式（１８））で構成され、同定手段は、離
散時間系モデルのモデルパラメータａ１，ａ２，ｂ１
を、目標空燃比ＫＣＭＤの離散データおよび上流側空燃
比センサの出力ＫＡＣＴの離散データの一方と、下流側
空燃比センサの出力Ｖｏｕｔの離散データとに応じて同
定することを特徴とする。
【００７０】この制御装置によれば、離散時間系モデル
のモデルパラメータを、下流側空燃比センサの出力の離
散データおよび目標空燃比の離散データに応じて、同定
した場合には、請求項２７に係る発明と同様の作用効果
を得ることができる。また、離散時間系モデルのモデル
パラメータを、下流側空燃比センサの出力の離散データ
および上流側空燃比センサの出力の離散データに応じて
同定した場合には、触媒装置に実際に供給される排気ガ
スの空燃比の状態をモデルパラメータに反映させること
ができ、その分、目標空燃比の算出精度を向上させるこ
とができる。
【００７１】請求項３２に係る発明は、請求項２９に記
載の制御装置１において、内燃機関３の運転状態を表す
運転状態パラメータ（エンジン回転数ＮＥ、吸気管内絶
対圧ＰＢＡ）を検出する運転状態パラメータ検出手段
（ＥＣＵ２、吸気管内絶対圧センサ１１、クランク角セ
ンサ１３）と、検出された運転状態パラメータに応じ
て、制御対象モデルのモデルパラメータａ１，ａ２，ｂ
１を設定するモデルパラメータ設定手段（ＥＣＵ２、パ
ラメータスケジューラ２８）と、をさらに備えることを
特徴とする。
【００７２】この制御装置によれば、請求項２８に係る
発明と同様の作用効果を得ることができる。
【００７３】請求項３３に係る制御装置１は、内燃機関
３の排気通路（排気管７）の触媒装置（第１触媒装置８
ａ）よりも下流側における排気ガスの空燃比を表す検出
信号を出力する下流側空燃比センサ（酸素濃度センサ１
５）と、下流側空燃比センサの出力Ｖｏｕｔと所定の目
標値Ｖｏｐとの偏差である出力偏差ＶＯ２を算出する出
力偏差算出手段（ＥＣＵ２、差分器４８、状態予測器２
２、ステップ３３、ステップ１３３）と、Δ変調アルゴ
リズム、ΔΣ変調アルゴリズムおよびΣΔ変調アルゴリ
ズムのうちのいずれか１つの変調アルゴリズムに基づ
き、算出された出力偏差に応じて、下流側空燃比センサ
の出力Ｖｏｕｔを目標値Ｖｏｐに収束させるように、内
燃機関に供給される混合気の空燃比を制御する第１の空
燃比制御手段（ＥＣＵ２、ステップ７，９〜１４，１０
６，１０８〜１１３）と、応答指定型制御アルゴリズム
に基づき、算出された出力偏差ＶＯ２に応じて、下流側
空燃比センサの出力Ｖｏｕｔを目標値Ｖｏｐに収束させ
るように、内燃機関に供給される混合気の空燃比を制御
する第２の空燃比制御手段（ＥＣＵ２、ステップ５，９
〜１４，１０６，１０８〜１１３）と、内燃機関３の運
転状態を表す運転状態パラメータ（エンジン回転数Ｎ
Ｅ、吸気管内絶対圧ＰＢＡ、スロットル弁開度θＴＨ、
車速ＶＰ）を検出する運転状態パラメータ検出手段（Ｅ
ＣＵ２、スロットル弁開度センサ１０、吸気管内絶対圧
センサ１１、クランク角センサ１３、車速センサ１９）
と、検出された運転状態パラメータに応じて、第１の空
燃比制御手段および第２の空燃比制御手段のうちの一方
を選択し、混合気の空燃比の制御を実行させる選択手段
（ＥＣＵ２、ステップ４，６，３１０，３１３〜３１
６）と、を備えることを特徴とする。
【００７４】この制御装置によれば、内燃機関に供給さ
れる混合気の空燃比が、第１の空燃比制御手段により、
Δ変調アルゴリズム、ΔΣ変調アルゴリズムおよびΣΔ
変調アルゴリズムのうちのいずれか１つの変調アルゴリ
ズムに基づき、下流側空燃比センサの出力と目標値との
偏差に応じて、下流側空燃比センサの出力を目標値に収
束させるように制御され、第２の空燃比制御手段によ
り、応答指定型制御アルゴリズムに基づき、偏差に応じ
て、下流側空燃比センサの出力を目標値に収束させるよ
うに制御される。さらに、選択手段により、混合気の空
燃比の制御を実行するように、検出された運転状態パラ
メータに応じて、第１の空燃比制御手段および第２の空
燃比制御手段のうちの一方が選択される。したがって、
第１の空燃比制御手段による空燃比の制御が選択された
場合、前述した請求項２０に係る発明と同様の作用効果
を得ることができる。すなわち、負荷変動が大きい過渡
運転モードや、排気ガスの空燃比が大きな応答遅れやむ
だ時間を生じるようなアイドル運転モードなどにおい
て、下流側空燃比センサの出力を、目標値に対して、ば
らつきを生じることなく、高い精度で迅速に収束させる
ことができる。
【００７５】一方、応答指定型制御アルゴリズムは、下
流側空燃比センサの出力の応答特性、例えば目標値への
収束速度を指定するように目標空燃比を算出できるとい
う特性を有している。そのため、例えば定常運転モード
のように、内燃機関の負荷があまり変化しないことで、
外乱が発生しにくく、空燃比制御の安定性が確保される
運転モードでは、目標値に対する、下流側空燃比センサ
の出力の収束状態がより安定するため、応答指定型制御
アルゴリズムに基づいて混合気の空燃比を制御した場合
の方が、上記１つの変調アルゴリズムによって混合気の
空燃比を制御した場合よりも、下流側空燃比センサの出
力を目標値により高い精度で収束させることができる。
これに加えて、触媒装置に流入する排気ガスの空燃比の
変動幅も小さくでき、触媒後排気ガス特性を向上させる
ことができる。したがって、第１および第２の空燃比制
御手段のうち、下流側空燃比センサの出力の目標値への
収束性、すなわち触媒装置により浄化された排気ガスの
空燃比の目標値への収束性をより良好に得られる方を、
内燃機関の様々な運転モードに応じて適切に選択するこ
とにより、第２の空燃比制御手段の応答指定型制御アル
ゴリズムと同等のスライディングモード制御アルゴリズ
ムのみに基づいて目標空燃比を算出する従来の場合より
も良好な触媒後排気ガス特性を確保することができる。
【００７６】請求項３４に係る発明は、請求項３３に記
載の制御装置１において、選択手段は、触媒装置（第１
触媒装置８ａ）における触媒の総担持量が所定担持量Ｍ
１以上であるか否か、および触媒装置における触媒を担
持する担体の排気通路方向の長さが所定長さＬ１以上で
あるか否かの少なくとも一方にさらに応じて、第１の空
燃比制御手段および第２の空燃比制御手段のうちの一方
を選択する（ステップ３１３）ことを特徴とする。
【００７７】一般に、この種の制御装置では、内燃機関
の触媒装置における触媒の総担持量が多いほど、または
触媒を担持する担体の長さが長いほど、触媒装置に供給
される排気ガスに対する、下流側空燃比センサの出力の
応答遅れやむだ時間などが大きくなる。これに対して、
この制御装置によれば、触媒の総担持量が所定担持量以
上であるか否か、および／または担体の排気通路方向の
長さが所定長さ以上であるか否かに応じて、第１および
第２の空燃比制御手段のうちの一方が選択されるので、
下流側空燃比センサの出力の応答遅れやむだ時間が大き
いか否かに応じて、空燃比の制御を適切に選択すること
ができる。その結果、下流側空燃比センサの出力の目標
値への高い収束性を確保でき、良好な触媒後排気ガス特
性を確保することができる。
【００７８】請求項３５に係る発明は、請求項３３に記
載の制御装置１において、選択手段は、運転状態パラメ
ータに応じて内燃機関３の運転モードを判別する運転モ
ード判別手段（ＥＣＵ２、ステップ４，６，３１０，３
１４，３１５）を有し、判別された運転モードが所定の
第１の運転モードであるときには第１の空燃比制御手段
を選択し、判別された運転モードが所定の第２の運転モ
ードであるときには第２の空燃比制御手段を選択するこ
とを特徴とする。
【００７９】この種の制御装置では、前述したように、
内燃機関の運転モードによって、第１および第２の空燃
比制御手段の一方で空燃比を制御した場合と、他方で制
御した場合とで、下流側空燃比センサの出力の目標値へ
の収束性、すなわち触媒装置により浄化された排気ガス
の空燃比の目標値への収束性が互いに異なる傾向を示す
とともに、触媒装置内の上流側の部分における空燃比の
変動幅や挙動も互いに異なる傾向を示す。したがって、
第１および第２の運転モードをそれぞれ、第１および第
２の空燃比制御手段による空燃比の制御に適切な運転モ
ードとして予め設定しておくことにより、良好な触媒後
排気ガス特性を確保することができる。
【００８０】請求項３６に係る発明は、請求項３３に記
載の制御装置１において、触媒装置は、内燃機関３の排
気通路（排気管７）に沿いかつ互いに間隔を存して設け
られた複数の触媒装置（第１および第２の触媒装置８
ａ，８ｂ）で構成されており、選択手段は、運転状態パ
ラメータに応じて内燃機関の運転モードを判別する運転
モード判別手段（ＥＣＵ２、ステップ３１０，３１３〜
３１６）を有し、判別された運転モードが所定の第１の
運転モードであるときには第１の空燃比制御手段を選択
し、判別された運転モードが所定の第２の運転モードで
あるときには第２の空燃比制御手段を選択することを特
徴とする。
【００８１】一般に、この種の制御装置では、下流側空
燃比センサよりも上流側に複数の触媒装置が設けられて
いる場合、１個の触媒装置のみが設けられている場合よ
りも、触媒装置に供給される排気ガスに対する、下流側
空燃比センサの出力の応答遅れやむだ時間などが大きく
なる傾向を示す。そのため、下流側空燃比センサの出力
の目標値への収束性を高める観点から、内燃機関の運転
モードにおいて、第２の空燃比制御手段ではなく第１の
空燃比制御手段で空燃比を制御すべき運転モードの領域
が拡大する。したがって、この制御装置によれば、第１
の運転モードを、そのような領域の運転モードとして設
定することにより、第１の空燃比制御手段で空燃比を制
御することによる上記利点を、特に効果的に得ることが
でき、良好な触媒後排気ガス特性を確保することができ
る。
【００８２】請求項３７に係る発明は、請求項３３に記
載の制御装置１において、内燃機関３の排気通路（排気
管７）には、下流側空燃比センサ（酸素濃度センサ１
５）よりも下流側に下流側触媒装置（第２触媒装置８
ｂ）が設けられており、選択手段は、運転状態パラメー
タに応じて内燃機関の運転モードを判別する運転モード
判別手段（ＥＣＵ２、ステップ３１０，３１３〜３１
６）を有し、判別された運転モードが所定の第１の運転
モードであるときには第１の空燃比制御手段を選択し、
判別された運転モードが所定の第２の運転モードである
ときには第２の空燃比制御手段を選択することを特徴と
する。
【００８３】この制御装置によれば、下流側空燃比セン
サの下流側に下流側触媒装置が設けられているので、下
流側空燃比センサの上流側に１個の触媒装置が設けられ
ている場合と比べて、触媒装置全体としての浄化能力を
容易に高めることができるとともに、そのような効果
を、触媒装置に供給される排気ガスに対する、下流側空
燃比センサの出力の応答遅れやむだ時間などを変えるこ
となく、得ることができる。その結果、より良好な触媒
後排気ガス特性を確保することができる。
【００８４】請求項３８に係る発明は、請求項３７に記
載の制御装置１において、下流側触媒装置（第２触媒装
置８ｂ）における触媒の総担持量は、触媒装置（第１触
媒装置８ａ）における触媒の総担持量（所定担持量Ｍ
１）よりも小さい値（所定担持量Ｍ２）に設定されてお
り、目標値Ｖｏｐは、触媒装置（第１触媒装置８ａ）の
浄化率が最高になるように設定されていることを特徴と
する。
【００８５】このような制御装置では、下流側空燃比セ
ンサの出力の目標値が、触媒装置の浄化率が最高になる
ように設定されている場合において、下流側触媒装置に
おける触媒の総担持量が、触媒装置における触媒の総担
持量以上であると、下流側触媒装置において、排気ガス
中の一炭化酸素が浄化されることなく逆に生成されると
いう現象が、実験により確認された（図３参照）。した
がって、この制御装置によれば、下流側触媒装置におけ
る触媒の総担持量が、触媒装置における触媒の総担持量
よりも小さい値に設定されているので、上記のような現
象が発生するのを回避でき、それにより、良好な触媒後
排気ガス特性を確保することができる。
【００８６】請求項３９に係る発明は、請求項３５ない
し３８のいずれかに記載の制御装置１において、第１の
運転モードには、内燃機関３の過渡運転モードが含まれ
ることを特徴とする。
【００８７】この種の制御装置では、前述したように、
外乱が発生しやすく、空燃比制御の安定性が確保しにく
い内燃機関の過渡運転モードにおいては、１つの変調ア
ルゴリズムに基づいて空燃比を制御した場合、応答指定
型制御アルゴリズムに基づいて空燃比を制御した場合よ
りも、下流側空燃比センサの出力を、目標値に対して、
ばらつきを生じることなく、高い精度で迅速に収束させ
ることができる。したがって、この制御装置によれば、
内燃機関が過渡運転モードにある場合、第１の空燃比制
御手段による空燃比の制御が選択されるので、第２の空
燃比制御手段による空燃比の制御が選択された場合より
も、下流側空燃比センサの出力を、目標値に対して、ば
らつきを生じることなく、高い精度で迅速に収束させる
ことができる。その結果、より良好な触媒後排気ガス特
性を確保できる。
【００８８】請求項４０に係る発明は、請求項３５ない
し３９のいずれか記載の制御装置１において、第１の運
転モードには、アイドル運転モードが含まれることを特
徴とする。
【００８９】この種の制御装置では、前述したように、
アイドル運転モードにおいては、排気ガスボリュームが
低下し、下流側空燃比センサの応答遅れやむだ時間が大
きくなるとともに、内燃機関の安定した燃焼状態を確保
可能な空燃比の幅が狭くなるので、１つの変調アルゴリ
ズムに基づいて空燃比を制御した場合、応答指定型制御
アルゴリズムに基づいて空燃比を制御した場合よりも、
下流側空燃比センサの出力を、目標値に対して、ばらつ
きを生じることなく、高い精度で迅速に収束させること
ができる。したがって、この制御装置によれば、内燃機
関がアイドル運転モードにある場合、第１の空燃比制御
手段による空燃比の制御が選択されるので、第２の空燃
比制御手段による空燃比の制御が選択された場合より
も、下流側空燃比センサの出力の目標値への収束性をよ
り高めることができ、より良好な触媒後排気ガス特性を
確保できる。
【００９０】請求項４１に係る発明は、請求項３５ない
し４０のいずれか記載の制御装置１において、第２の運
転モードには、内燃機関の負荷がほぼ定常状態となる定
常運転モードが含まれることを特徴とする。
【００９１】この種の制御装置では、前述したように、
定常運転モードにおいては、外乱が発生しにくく、空燃
比制御の安定性を確保できるので、応答指定型制御アル
ゴリズムに基づいて空燃比を制御した場合、１つの変調
アルゴリズムに基づいて空燃比を制御した場合よりも、
下流側空燃比センサの出力を、目標値に対して、ばらつ
き（定常偏差）を生じることなく、高い精度で迅速に収
束させることができる。これに加えて、触媒装置に流入
する排気ガスの変動幅を小さくできる。したがって、こ
の制御装置によれば、内燃機関が定常運転モードにある
場合、第２の空燃比制御手段による空燃比の制御が選択
されるので、第１の空燃比制御手段による空燃比の制御
が選択された場合よりも、下流側空燃比センサの出力を
目標値に迅速に収束させることができ、より良好な触媒
後排気ガス特性を確保できる。
【００９２】請求項４２に係る発明は、請求項３３ない
し４１のいずれかに記載の制御装置１において、第１の
空燃比制御手段は、１つの変調アルゴリズムに基づき、
出力偏差ＶＯ２に応じて、第１の中間値（ＤＳＭ信号値
の今回値ＳＧＮＳＩＧＭＡ［０］，ＤＳＭＳＧＮＳ
（ｋ））を算出するとともに、算出した第１の中間値に
所定のゲインＦＤＳＭ，ＫＤＳＭを乗算した値（増幅中
間値ＤＫＣＭＤＡ、ΔΣ変調制御量ＤＫＣＭＤＤＳＭ）
に基づき、下流側空燃比センサの出力Ｖｏｕｔを目標値
Ｖｏｐに収束させるための混合気の目標空燃比ＫＣＭＤ
を算出する第１の空燃比算出手段（ＥＣＵ２、ＤＳＭコ
ントローラ２４，４０、ＳＤＭコントローラ２９、ＤＭ
コントローラ３０、ステップ３０〜４１，１０６，１３
７，１３８）を備え、算出された目標空燃比ＫＣＭＤに
応じて、混合気の空燃比を制御することを特徴とする。
【００９３】この制御装置によれば、第１の空燃比制御
手段による空燃比の制御が選択された場合、請求項２１
に係る発明と同様の作用効果を得ることができる。
【００９４】請求項４３に係る発明は、請求項４２に記
載の制御装置１において、運転状態パラメータ（エンジ
ン回転数ＮＥ、吸気管内絶対圧ＰＢＡ）に応じて、ゲイ
ンＦＤＳＭ，ＫＤＳＭを設定するゲイン設定手段（ＥＣ
Ｕ２、ステップ２，３９，１８０，３００）をさらに備
えることを特徴とする。
【００９５】この制御装置によれば、第１の空燃比制御
手段による空燃比の制御が選択された場合、請求項２２
に係る発明と同様の作用効果を得ることができる。
【００９６】請求項４４に係る発明は、請求項３３ない
し４１のいずれかに記載の制御装置１において、第１の
空燃比制御手段は、１つの変調アルゴリズムに基づき、
出力偏差ＶＯ２に応じて、第２の中間値（増幅中間値Ｄ
ＫＣＭＤＡ、ΔΣ変調制御量ＤＫＣＭＤＤＳＭ）を算出
するとともに、算出した第２の中間値に所定値（値１、
基準値ＦＬＡＦＢＡＳＥ）を加算することにより、下流
側空燃比センサの出力Ｖｏｕｔを目標値Ｖｏｐに収束さ
せるための混合気の目標空燃比ＫＣＭＤを算出する第１
の空燃比算出手段（ＥＣＵ２、ＤＳＭコントローラ２
４，４０、ＳＤＭコントローラ２９、ＤＭコントローラ
３０、ステップ３０〜４１，１０６，１３７，１３８）
を備え、算出された目標空燃比ＫＣＭＤに応じて、混合
気の空燃比を制御することを特徴とする。
【００９７】この制御装置によれば、第１の空燃比制御
手段による空燃比の制御が選択された場合、請求項２３
に係る発明と同様の作用効果を得ることができる。
【００９８】請求項４５に係る発明は、請求項３３ない
し４１のいずれかに記載の制御装置１において、出力偏
差算出手段は、予測アルゴリズムに基づき、出力偏差Ｖ
Ｏ２に応じて、出力偏差の予測値ＰＲＥＶＯ２を算出す
る予測値算出手段（ＥＣＵ２、状態予測器２２、ステッ
プ１３３）を備え、第１の空燃比制御手段は、１つの変
調アルゴリズムに基づき、算出された出力偏差の予測値
ＰＲＥＶＯ２に応じて、下流側空燃比センサの出力Ｖｏ
ｕｔを目標値Ｖｏｐに収束させるように、混合気の空燃
比を制御し、第２の空燃比制御手段は、応答指定型制御
アルゴリズムに基づき、算出された出力偏差の予測値Ｐ
ＲＥＶＯ２に応じて、下流側空燃比センサの出力Ｖｏｕ
ｔを目標値Ｖｏｐに収束させるように、混合気の空燃比
を制御することを特徴とする。
【００９９】この制御装置によれば、第１の空燃比制御
手段による空燃比の制御が選択された場合、請求項２４
に係る発明と同様の作用効果を得ることができる。ま
た、第２の空燃比制御手段による空燃比の制御が選択さ
れた場合にも、応答指定型制御アルゴリズムに基づき、
出力偏差の予測値に応じて、混合気の空燃比が制御され
るので、請求項２４に係る発明と同様の作用効果を得る
ことができる。
【０１００】請求項４６に係る発明は、請求項３３ない
し４１のいずれかに記載の制御装置１において、第１の
空燃比制御手段は、下流側空燃比センサの出力Ｖｏｕｔ
を目標値Ｖｏｐに収束させるための混合気の目標空燃比
ＫＣＭＤを表す値（空燃比偏差ＤＫＣＭＤ）および下流
側空燃比センサの出力を表す値（出力偏差ＶＯ２）を変
数とする制御対象モデル（数式（１８））を適用したア
ルゴリズムと、１つの変調アルゴリズムとに基づき、出
力偏差ＶＯ２に応じて、目標空燃比ＫＣＭＤを算出する
第１の空燃比算出手段（ＥＣＵ２、ＤＳＭコントローラ
２４、ＳＤＭコントローラ２９、ＤＭコントローラ３
０、ステップ１０６，１３７，１３８）を備え、算出さ
れた目標空燃比ＫＣＭＤに応じて、混合気の空燃比を制
御し、第２の空燃比制御手段は、下流側空燃比センサの
出力Ｖｏｕｔを目標値Ｖｏｐに収束させるための混合気
の目標空燃比ＫＣＭＤを表す値（空燃比偏差ＤＫＣＭ
Ｄ）および下流側空燃比センサの出力を表す値（出力偏
差ＶＯ２）を変数とする制御対象モデル（数式（１
８））を適用したアルゴリズムと、応答指定型制御アル
ゴリズムとに基づき、出力偏差ＶＯ２に応じて、目標空
燃比ＫＣＭＤを算出する第２の空燃比算出手段（ＥＣＵ
２、スライディングモードコントローラ２５、ステップ
２０，１０６，１３４〜１３６，１３８）を備え、算出
された目標空燃比ＫＣＭＤに応じて、混合気の空燃比を
制御することを特徴とする。
【０１０１】この制御装置によれば、第１の空燃比制御
手段による空燃比の制御が選択された場合、請求項２５
に係る発明と同様の作用効果を得ることができる。ま
た、第２の空燃比制御手段による空燃比の制御が選択さ
れた場合にも、制御対象モデルを適用したアルゴリズム
と、応答指定型制御アルゴリズムとに基づき、出力偏差
に応じて、目標空燃比が算出され、この目標空燃比に応
じて混合気の空燃比が制御されるので、請求項２５に係
る発明と同様の作用効果を得ることができる。
【０１０２】請求項４７に係る発明は、請求項４６に記
載の制御装置１において、制御対象モデルのモデルパラ
メータａ１，ａ２，ｂ１を、目標空燃比ＫＣＭＤおよび
下流側空燃比センサの出力Ｖｏｕｔに応じて同定する同
定手段（ＥＣＵ２、オンボード同定器２３、ステップ１
３１）をさらに備えることを特徴とする。
【０１０３】この制御装置によれば、第１の空燃比制御
手段による空燃比の制御が選択された場合、請求項２６
に係る発明と同様の作用効果を得ることができる。ま
た、第２の空燃比制御手段による空燃比の制御が選択さ
れた場合にも、制御対象モデルのモデルパラメータが、
目標空燃比および下流側空燃比センサの出力に応じて同
定されるので、請求項２６に係る発明と同様の作用効果
を得ることができる。
【０１０４】請求項４８に係る発明は、請求項４７に記
載の制御装置１において、制御対象モデルは、離散時間
系モデル（数式（１８））で構成され、同定手段は、離
散時間系モデルのモデルパラメータａ１，ａ２，ｂ１
を、目標空燃比ＫＣＭＤの離散データおよび下流側空燃
比センサの出力Ｖｏｕｔの離散データに応じて同定する
ことを特徴とする。
【０１０５】この制御装置によれば、第１の空燃比制御
手段による空燃比の制御が選択された場合、請求項２７
に係る発明と同様の作用効果を得ることができる。ま
た、第２の空燃比制御手段による空燃比の制御が選択さ
れた場合にも、離散時間系モデルのモデルパラメータ
が、目標空燃比の離散データおよび下流側空燃比センサ
の出力の離散データに応じて同定されるので、請求項２
７に係る発明と同様の作用効果を得ることができる。
【０１０６】請求項４９に係る発明は、請求項４６に記
載の制御装置１において、運転状態パラメータ（エンジ
ン回転数ＮＥ、吸気管内絶対圧ＰＢＡ）に応じて、制御
対象モデルのモデルパラメータａ１，ａ２，ｂ１を設定
するモデルパラメータ設定手段（ＥＣＵ２、パラメータ
スケジューラ２８）と、をさらに備えることを特徴とす
る。
【０１０７】この制御装置によれば、第１の空燃比制御
手段による空燃比の制御が選択された場合、請求項２８
に係る発明と同様の作用効果を得ることができる。ま
た、第２の空燃比制御手段による空燃比の制御が選択さ
れた場合にも、運転状態パラメータに応じて、制御対象
モデルのモデルパラメータが設定されるので、請求項２
８に係る発明と同様の作用効果を得ることができる。
【０１０８】請求項５０に係る発明は、請求項３３ない
し４１のいずれかに記載の制御装置１において、内燃機
関３の排気通路（排気管７）の触媒装置（第１触媒装置
８ａ）よりも上流側における排気ガスの空燃比を表す検
出信号を出力する上流側空燃比センサ（ＬＡＦセンサ１
４）をさらに備え、第１の空燃比制御手段は、下流側空
燃比センサの出力Ｖｏｕｔを目標値Ｖｏｐに収束させる
ための混合気の目標空燃比を表す値（空燃比偏差ＤＫＣ
ＭＤ）および上流側空燃比センサの出力を表す値（ＬＡ
Ｆ出力偏差ＤＫＡＣＴ）の一方と下流側空燃比センサの
出力を表す値（出力偏差ＶＯ２）とを変数とする制御対
象モデル（数式（１８））を適用したアルゴリズムと、
１つの変調アルゴリズムとに基づき、出力偏差ＶＯ２に
応じて、目標空燃比ＫＣＭＤを算出する第１の空燃比算
出手段（ＥＣＵ２、ＤＳＭコントローラ２４、ＳＤＭコ
ントローラ２９、ＤＭコントローラ３０、ステップ１０
６，１３７，１３８）を備え、算出された目標空燃比Ｋ
ＣＭＤに応じて、混合気の空燃比を制御し、第２の空燃
比制御手段は、下流側空燃比センサの出力Ｖｏｕｔを目
標値Ｖｏｐに収束させるための混合気の目標空燃比を表
す値（空燃比偏差ＤＫＣＭＤ）および上流側空燃比セン
サの出力を表す値（ＬＡＦ出力偏差ＤＫＡＣＴ）の一方
と下流側空燃比センサの出力を表す値（出力偏差ＶＯ
２）とを変数とする制御対象モデル（数式（１８））を
適用したアルゴリズムと、応答指定型制御アルゴリズム
とに基づき、出力偏差ＶＯ２に応じて、目標空燃比ＫＣ
ＭＤを算出する第２の空燃比算出手段（ＥＣＵ２、スラ
イディングモードコントローラ２５、ステップ２０，１
０６，１３４〜１３６，１３８）を備え、算出された目
標空燃比ＫＣＭＤに応じて、混合気の空燃比を制御する
ことを特徴とする。
【０１０９】この制御装置によれば、第１の空燃比制御
手段による空燃比の制御が選択された場合、請求項２９
に係る発明と同様の作用効果を得ることができる。ま
た、第２の空燃比制御手段による空燃比の制御が選択さ
れた場合にも、下流側空燃比センサの出力を表す値と、
目標空燃比を表す値および上流側空燃比センサの出力を
表す値の一方とを変数とする制御対象モデルを適用した
アルゴリズムと、応答指定型制御アルゴリズムとに基づ
き、出力偏差に応じて、目標空燃比が算出され、この目
標空燃比に応じて、空燃比が制御されるので、請求項２
９に係る発明と同様の作用効果を得ることができる。
【０１１０】請求項５１に係る発明は、請求項５０に記
載の制御装置１において、制御対象モデルのモデルパラ
メータａ１，ａ２，ｂ１を、目標空燃比ＫＣＭＤおよび
上流側空燃比センサの出力ＫＡＣＴの一方と下流側空燃
比センサの出力Ｖｏｕｔとに応じて、同定する同定手段
（ＥＣＵ２、オンボード同定器２３、ステップ１３１）
をさらに備えることを特徴とする。
【０１１１】この制御装置によれば、第１の空燃比制御
手段による空燃比の制御が選択された場合、請求項３０
に係る発明と同様の作用効果を得ることができる。ま
た、第２の空燃比制御手段による空燃比の制御が選択さ
れた場合にも、制御対象モデルのモデルパラメータが、
目標空燃比および上流側空燃比センサの出力の一方と下
流側空燃比センサの出力とに応じて、同定されるので、
請求項３０に係る発明と同様の作用効果を得ることがで
きる。
【０１１２】請求項５２に係る発明は、請求項５１に記
載の制御装置１において、制御対象モデルは、離散時間
系モデル（数式（１８））で構成され、同定手段は、離
散時間系モデルのモデルパラメータａ１，ａ２，ｂ１
を、目標空燃比ＫＣＭＤの離散データおよび上流側空燃
比センサの出力ＫＡＣＴの離散データの一方と、下流側
空燃比センサの出力Ｖｏｕｔの離散データとに応じて同
定することを特徴とする。
【０１１３】この制御装置によれば、第１の空燃比制御
手段による空燃比の制御が選択された場合、請求項３１
に係る発明と同様の作用効果を得ることができる。ま
た、第２の空燃比制御手段による空燃比の制御が選択さ
れた場合にも、離散時間系モデルのモデルパラメータ
が、目標空燃比の離散データおよび上流側空燃比センサ
の出力の離散データの一方と、下流側空燃比センサの出
力の離散データとに応じて、同定されるので、請求項３
１に係る発明と同様の作用効果を得ることができる。
【０１１４】請求項５３に係る発明は、請求項５０に記
載の制御装置１において、内燃機関３の運転状態を表す
運転状態パラメータ（エンジン回転数ＮＥ、吸気管内絶
対圧ＰＢＡ）を検出する運転状態パラメータ検出手段
（ＥＣＵ２、吸気管内絶対圧センサ１１、クランク角セ
ンサ１３）と、検出された運転状態パラメータに応じ
て、制御対象モデルのモデルパラメータａ１，ａ２，ｂ
１を設定するモデルパラメータ設定手段（ＥＣＵ２、パ
ラメータスケジューラ２８）と、をさらに備えることを
特徴とする。
【０１１５】この制御装置によれば、第１の空燃比制御
手段による空燃比の制御が選択された場合、請求項３２
に係る発明と同様の作用効果を得ることができる。ま
た、第２の空燃比制御手段による空燃比の制御が選択さ
れた場合にも、検出された運転状態パラメータに応じ
て、制御対象モデルのモデルパラメータが同定されるの
で、請求項３２に係る発明と同様の作用効果を得ること
ができる。
【０１１６】請求項５４に係る発明は、請求項３３ない
し５３のいずれかに記載の制御装置１において、応答指
定型制御アルゴリズムは、スライディングモード制御ア
ルゴリズムであることを特徴とする。
【０１１７】この制御装置によれば、応答指定型制御ア
ルゴリズムとして、スライディングモード制御アルゴリ
ズムを用いることにより、ロバスト性および応答指定特
性に優れた、内燃機関の空燃比の制御装置を実現するこ
とができる。
【０１１８】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら、本発
明の第１実施形態に係る制御装置について説明する。本
実施形態は、内燃機関の空燃比を制御する制御装置とし
て構成したものであり、図１は、この制御装置１および
これを適用した内燃機関３の概略構成を示している。同
図に示すように、この制御装置１は、ＥＣＵ２を備えて
おり、このＥＣＵ２は、後述するように、内燃機関（以
下「エンジン」という）３の運転状態に応じて、これに
供給される混合気の空燃比を制御する。
【０１１９】このエンジン３は、図示しない車両に搭載
された直列４気筒型ガソリンエンジンであり、第１〜第
４の４つの気筒＃１〜＃４を備えている。このエンジン
３の吸気管４のスロットル弁５の近傍には、例えばポテ
ンショメータなどで構成されたスロットル弁開度センサ
１０が設けられている。このスロットル弁開度センサ１
０（制御対象状態検出手段、運転状態パラメータ検出手
段）は、スロットル弁５の開度（以下「スロットル弁開
度」という）θＴＨを検出して、その検出信号をＥＣＵ
２に送る。なお、本実施形態では、このスロットル弁開
度θＴＨは、運転状態パラメータおよび制御対象状態を
表すパラメータに相当する。
【０１２０】さらに、吸気管４のスロットル弁５よりも
下流側には、吸気管内絶対圧センサ１１が設けられてい
る。この吸気管内絶対圧センサ１１（ゲインパラメータ
検出手段、動特性パラメータ検出手段、制御対象状態検
出手段、運転状態パラメータ検出手段）は、例えば半導
体圧力センサなどで構成され、吸気管４内の吸気管内絶
対圧ＰＢＡを検出し、その検出信号をＥＣＵ２に出力す
る。この吸気管内絶対圧ＰＢＡは、本実施形態では、ゲ
インパラメータ、動特性パラメータ、制御対象状態を表
すパラメータおよび運転状態パラメータに相当する。
【０１２１】また、吸気管４は、インテークマニホール
ド４ａの４つの分岐部４ｂを介して４つの気筒＃１〜＃
４にそれぞれ接続されている。各分岐部４ｂには、各気
筒の図示しない吸気ポートの上流側に、インジェクタ６
が取り付けられている。各インジェクタ６は、エンジン
３の運転時に、ＥＣＵ２からの駆動信号によって、その
開弁時間である最終燃料噴射量ＴＯＵＴおよび噴射タイ
ミングが制御される。
【０１２２】一方、エンジン３の本体には、例えばサー
ミスタなどで構成された水温センサ１２が取り付けられ
ている。水温センサ１２は、エンジン３のシリンダブロ
ック内を循環する冷却水の温度であるエンジン水温ＴＷ
を検出し、その検出信号をＥＣＵ２に出力する。
【０１２３】また、エンジン３のクランクシャフト（図
示せず）には、クランク角センサ１３が設けられてい
る。このクランク角センサ１３（ゲインパラメータ検出
手段、動特性パラメータ検出手段、制御対象状態検出手
段、運転状態パラメータ検出手段）は、クランクシャフ
トの回転に伴い、いずれもパルス信号であるＣＲＫ信号
およびＴＤＣ信号をＥＣＵ２に出力する。
【０１２４】ＣＲＫ信号は、所定のクランク角（例えば
３０゜）ごとに１パルスが出力される。ＥＣＵ２は、こ
のＣＲＫ信号に応じ、エンジン３の回転数（以下「エン
ジン回転数」という）ＮＥを算出する。このエンジン回
転数ＮＥは、本実施形態では、ゲインパラメータ、動特
性パラメータ、制御対象状態を表すパラメータおよび運
転状態パラメータに相当する。また、ＴＤＣ信号は、各
気筒のピストン（図示せず）が吸気行程のＴＤＣ位置よ
りも若干、手前の所定のクランク角位置にあることを表
す信号であり、所定クランク角ごとに１パルスが出力さ
れる。
【０１２５】一方、排気管７（排気通路）のエキゾース
トマニホールド７ａよりも下流側には、上流側から順に
第１触媒装置８ａ（触媒装置、複数の触媒装置の１つ）
および第２触媒装置８ｂ（下流側触媒装置、複数の触媒
装置の１つ）が間隔を存して設けられている。両触媒装
置８ａ，８ｂはいずれも、ＮＯｘ触媒と３元触媒を組み
合わせたものであり、このＮＯｘ触媒は、図示しない
が、イリジウム触媒（イリジウムを担持した炭化ケイ素
ウイスカ粉末とシリカの焼成体）をハニカム構造の基材
の表面に被覆し、その上にペロブスカイト型複酸化物
（ＬａＣｏＯ3粉末とシリカの焼成体）をさらに被覆し
たものである。両触媒装置８ａ，８ｂは、ＮＯｘ触媒に
よる酸化還元作用により、リーンバーン運転時の排気ガ
ス中のＮＯｘを浄化するとともに、３元触媒の酸化還元
作用により、リーンバーン運転以外の運転時の排気ガス
中のＣＯ、ＨＣおよびＮＯｘを浄化する。なお、両触媒
装置８ａ，８ｂは、ＮＯｘ触媒と３元触媒を組み合わせ
たものに限らず、排気ガス中のＣＯ、ＨＣおよびＮＯｘ
を浄化できるものであればよい。例えば、両触媒装置８
ａ，８ｂを、ペロブスカイト型触媒などの非金属触媒お
よび／または３元触媒などの金属触媒で構成してもよ
い。
【０１２６】また、後述する理由により、第１触媒装置
８ａにおける非金属触媒および金属触媒の総担持量は、
所定担持量Ｍ１（例えば８ｇ）に設定されており、第２
触媒装置８ｂにおける非金属触媒および金属触媒の総担
持量は、所定担持量Ｍ１よりも少ない所定担持量Ｍ２
（例えば０．７５〜１．５ｇ）に設定されている。さら
に、第１触媒装置８ａの担体の長さ（排気管７方向の長
さ）は、所定長さＬ１（例えば容積１リットルの触媒で
は１１５ｍｍ）に設定されている。
【０１２７】これらの第１および第２触媒装置８ａ，８
ｂの間には、酸素濃度センサ（以下「Ｏ２センサ」とい
う）１５が取り付けられている。このＯ２センサ１５
（下流側空燃比センサ）は、ジルコニアおよび白金電極
などで構成され、第１触媒装置８ａの下流側の排気ガス
中の酸素濃度に基づく出力ＶｏｕｔをＥＣＵ２に送る。
このＯ２センサ１５の出力Ｖｏｕｔ（制御対象の出力）
は、理論空燃比よりもリッチな混合気が燃焼したときに
は、ハイレベルの電圧値（例えば０．８Ｖ）となり、混
合気がリーンのときには、ローレベルの電圧値（例えば
０．２Ｖ）となるとともに、混合気が理論空燃比付近の
ときには、ハイレベルとローレベルの間の所定の目標値
Ｖｏｐ（例えば０．６Ｖ）となる（図２参照）。
【０１２８】また、第１触媒装置８ａよりも上流側のエ
キゾーストマニホールド７ａの集合部付近には、ＬＡＦ
センサ１４（上流側空燃比センサ）が取り付けられてい
る。このＬＡＦセンサ１４は、Ｏ２センサ１５と同様の
センサとリニアライザなどの検出回路とを組み合わせる
ことによって構成されており、リッチ領域からリーン領
域までの広範囲な空燃比の領域において排気ガス中の酸
素濃度をリニアに検出し、その酸素濃度に比例する出力
ＫＡＣＴをＥＣＵ２に送る。この出力ＫＡＣＴは、空燃
比の逆数に比例する当量比として表される。
【０１２９】次に、図２を参照しながら、第１触媒装置
８ａの排気ガスの浄化率とＯ２センサ１５の出力Ｖｏｕ
ｔ（電圧値）との関係について説明する。同図は、第１
触媒装置８ａが、長時間の使用により浄化能力が低下し
た劣化状態と、浄化能力の高い未劣化状態の場合におい
て、ＬＡＦセンサ１４の出力ＫＡＣＴすなわちエンジン
３に供給される混合気の空燃比が理論空燃比の付近で変
化したときの、２つの第１触媒装置８ａのＨＣおよびＮ
Ｏｘの浄化率と、Ｏ２センサ１５の出力Ｖｏｕｔをそれ
ぞれ測定した結果の一例を示している。同図において、
破線で示すデータはいずれも、第１触媒装置８ａが未劣
化状態の場合の測定結果であり、実線で示すデータはい
ずれも、第１触媒装置８ａが劣化状態の場合の測定結果
である。また、ＬＡＦセンサ１４の出力ＫＡＣＴが大き
いほど、混合気の空燃比がよりリッチ側であることを示
している。
【０１３０】同図に示すように、第１触媒装置８ａが劣
化している場合には、未劣化状態の場合と比べて、排気
ガスの浄化能力が低下していることにより、ＬＡＦセン
サ１４の出力ＫＡＣＴがよりリーン側の値ＫＡＣＴ１の
ときに、Ｏ２センサ１５の出力Ｖｏｕｔが目標値Ｖｏｐ
を横切っている。一方、第１触媒装置８ａは、その劣化
・未劣化状態にかかわらず、Ｏ２センサ１５の出力Ｖｏ
ｕｔが目標値Ｖｏｐにあるときに、ＨＣおよびＮＯｘを
最も効率よく浄化する特性を有している。したがって、
Ｏ２センサ１５の出力Ｖｏｕｔが目標値Ｖｏｐになるよ
うに、混合気の空燃比を制御することにより、第１触媒
装置８ａによって排気ガスを最も効率よく浄化できるこ
とが判る。このため、後述する空燃比制御では、Ｏ２セ
ンサ１５の出力Ｖｏｕｔが目標値Ｖｏｐに収束するよう
に、目標空燃比ＫＣＭＤが制御される。
【０１３１】次に、図３を参照しながら、第１および第
２触媒装置８ａ，８ｂによる排気ガスの浄化状態と、第
１および第２触媒装置８ａ，８ｂにおける非金属触媒お
よび金属触媒の総担持量との関係について説明する。同
図は、上述した理由により、Ｏ２センサ１５の出力Ｖｏ
ｕｔが目標値Ｖｏｐに収束するように、目標空燃比ＫＣ
ＭＤが制御されている場合において、排気管７内の排気
ガス中におけるＣＯ、ＨＣおよびＮＯｘの残留量を、第
１触媒装置８ａの上流側、第１触媒装置８ａと第２触媒
装置８ｂとの間、および第２触媒装置８ｂの下流側の位
置でそれぞれ測定した結果を示している。特に、ＣＯの
残留量においては、実線で示す測定結果が、本実施形態
の第１および第２触媒装置８ａ，８ｂを用いた場合のも
のであり、破線で示す測定結果は、比較のために、第２
触媒装置８ｂにおける非金属触媒および金属触媒の総担
持量を、第１触媒装置８ａおける非金属触媒および金属
触媒の総担持量と同一に設定した比較例のものである。
【０１３２】同図を参照すると、本実施形態の第１およ
び第２触媒装置８ａ，８ｂを用いた場合、ＣＯ、ＨＣお
よびＮＯｘの残留量は、第１触媒装置８ａの上流側より
もその下流側の位置の方が、さらに、第１触媒装置８ａ
の下流側よりも第２触媒装置８ｂの下流側の位置の方が
それぞれ少なくなっており、２つの触媒装置８ａ，８ｂ
の浄化能力が十分に発揮されていることが分かる。しか
し、破線で示す比較例の測定結果においては、ＣＯの残
留量は、第１触媒装置８ａの上流側よりもその下流側の
位置の方が少なくなっているにもかかわらず、第１触媒
装置８ａの下流側よりも第２触媒装置８ｂの下流側の位
置の方が多くなっていることが分かる。このように、第
２触媒装置８ｂとして、非金属触媒および金属触媒の総
担持量が第１触媒装置８ａおける非金属触媒および金属
触媒の総担持量以上のものを用いると、第２触媒装置８
ｂ内において、ＣＯが再生成されてしまうという事実が
実験により確認された。この事実は、第２触媒装置８ｂ
において、非金属触媒または金属触媒のみが担体に担持
されている場合でも、同様である。以上の理由により、
本実施形態では、第２触媒装置８ｂにおける非金属触媒
および金属触媒の総担持量は、第１触媒装置８ａおける
非金属触媒および金属触媒の総担持量Ｍ１よりも小さい
所定担持量Ｍ２に設定されている。
【０１３３】さらに、ＥＣＵ２には、アクセル開度セン
サ１６、大気圧センサ１７、吸気温センサ１８および車
速センサ１９（制御対象状態検出手段、運転状態パラメ
ータ検出手段）などが接続されている。このアクセル開
度センサ１６は、車両の図示しないアクセルペダルの踏
み込み量（以下「アクセル開度」という）ＡＰを検出
し、その検出信号をＥＣＵ２に出力する。また、大気圧
センサ１７、吸気温センサ１８および車速センサ１９は
それぞれ、大気圧ＰＡ、吸気温ＴＡおよび車速ＶＰ（制
御対象状態を表すパラメータ、運転状態パラメータ）を
検出し、その検出信号をＥＣＵ２に出力する。
【０１３４】ＥＣＵ２は、Ｉ／Ｏインターフェース、Ｃ
ＰＵ、ＲＡＭおよびＲＯＭなどからなるマイクロコンピ
ュータで構成されている。ＥＣＵ２は、前述した各種の
センサ１０〜１９の出力に応じて、エンジン３の運転状
態を判別するとともに、ＲＯＭに予め記憶された制御プ
ログラムやＲＡＭに記憶されたデータなどに従って、後
述するΔΣ変調制御処理、適応スライディングモード制
御処理またはマップ検索処理を実行することにより、目
標空燃比ＫＣＭＤ（制御入力）を算出する。また、後述
するように、この目標空燃比ＫＣＭＤに基づいて、イン
ジェクタ６の最終燃料噴射量ＴＯＵＴを気筒ごとに出
し、算出した最終燃料噴射量ＴＯＵＴに基づいた駆動信
号で、インジェクタ６を駆動することにより、混合気の
空燃比を制御する。なお、本実施形態では、ＥＣＵ２に
より、偏差算出手段、制御入力算出手段、ゲインパラメ
ータ検出手段、ゲイン設定手段、第１の制御入力算出手
段、第２の制御入力算出手段、制御対象状態検出手段、
制御入力選択手段、出力偏差算出手段、空燃比算出手
段、空燃比制御手段、運転状態パラメータ検出手段、第
１の空燃比算出手段、第２の空燃比算出手段、目標空燃
比選択手段、運転モード判別手段が構成されている。
【０１３５】以下、ＥＣＵ２により実行されるΔΣ変調
制御について説明する。このΔΣ変調制御は、Ｏ２セン
サの出力Ｖｏｕｔと目標値Ｖｏｐとの偏差に基づき、Δ
Σ変調アルゴリズムを適用した後述するΔΣ変調コント
ローラ４０により、制御入力φｏｐ(ｋ)（＝目標空燃比
ＫＣＭＤ）を算出し、これを制御対象に入力することに
より、制御対象の出力としてのＯ２センサの出力Ｖｏｕ
ｔを目標値Ｖｏｐに収束させるように制御するものであ
る。なお、このΔΣ変調制御の具体的なプログラムの内
容は後述する。
【０１３６】まず、図４のブロック図を参照しながら、
ΔΣ変調アルゴリズムの特性について説明する。同図に
示すように、このΔΣ変調アルゴリズムを適用した制御
系では、まず、差分器４１により、参照信号ｒ(ｋ)と遅
延素子４２で遅延されたＤＳＭ信号ｕ(ｋ−１)との偏差
δ(ｋ)が生成される。次に、積分器４３により、偏差積
分値σd(ｋ)が、偏差δ(ｋ)と遅延素子４４で遅延され
た偏差積分値σd(ｋ−１)との和の信号として生成され
る。
【０１３７】次いで、量子化器４５（符号関数）によ
り、ＤＳＭ信号ｕ(ｋ)が、偏差積分値σd(ｋ)を符号化
した信号として生成される。そして、以上のように生成
されたＤＳＭ信号ｕ(ｋ)が制御対象４９に入力されるこ
とにより、制御対象４９から出力信号ｙ(ｋ)が出力され
る。
【０１３８】このΔΣ変調アルゴリズムは、以下の数式
（１）〜（３）で表される。 δ(ｋ)＝ｒ(ｋ)−ｕ(ｋ−１) ……（１） σd(ｋ)＝σd(ｋ−１)＋δ(ｋ) ……（２） ｕ(ｋ)＝ｓｇｎ（σd(ｋ)） ……（３） ただし、符号関数ｓｇｎ（σd(ｋ)）の値は、σd(ｋ)≧
０のときにはｓｇｎ（σd(ｋ)）＝１となり、σd(ｋ)＜
０のときにはｓｇｎ（σd(ｋ)）＝−１となる（なお、
σd(ｋ)＝０のときに、ｓｇｎ（σd(ｋ)）＝０と設定し
てもよい）。
【０１３９】次に、図５を参照しながら、以上のΔΣ変
調アルゴリズムを適用した制御系の制御シミュレーショ
ン結果について説明する。同図に示すように、正弦波状
の参照信号ｒ(ｋ)を制御系に入力した場合、ＤＳＭ信号
ｕ(ｋ)が矩形波状の信号として生成され、これを制御対
象４９に入力することにより、参照信号ｒ(ｋ)と異なる
振幅で同じ周波数の、ノイズを有するものの全体として
同様の波形の出力信号ｙ(ｋ)が、制御対象４９から出力
される。このように、ΔΣ変調アルゴリズムの特性は、
制御対象４９の出力信号ｙ(ｋ)が、参照信号ｒ(ｋ)に対
して、異なる振幅で同じ周波数の、全体として同様の波
形の信号となるように、制御対象４９へのＤＳＭ信号ｕ
(ｋ)を生成できるという点にある。言い換えれば、ＤＳ
Ｍ信号ｕ(ｋ)を、参照信号ｒ(ｋ)が制御対象４９の実際
の出力ｙ(ｋ)に再現されるような値として、生成（算
出）できるという点にある。
【０１４０】次いで、図６を参照しながら、本実施形態
のＤＳＭコントローラ４０の特性について説明する。こ
のＤＳＭコントローラ４０は、ΔΣ変調アルゴリズムの
上述した特性を利用し、Ｏ２センサの出力Ｖｏｕｔを目
標値Ｖｏｐに収束させるための制御入力φｏｐ(ｋ)を生
成するものである。その原理について説明すると、例え
ば図６に実線で示すように、Ｏ２センサの出力Ｖｏｕｔ
が目標値Ｖｏｐに対して揺らいでいる場合、出力Ｖｏｕ
ｔを目標値Ｖｏｐに収束させるには、破線で示す逆位相
波形の出力Ｖｏｕｔ'が制御対象４９から実際に出力さ
れるように、制御入力φｏｐ(ｋ)を生成すればよい。こ
こで、Ｏ２センサの出力のサンプルデータＶｏｕｔ(ｋ)
と目標値Ｖｏｐとの偏差を出力偏差ＶＯ２(ｋ)（＝Ｖｏ
ｕｔ(ｋ)−Ｖｏｐ）とした場合、これを打ち消すような
逆位相波形の出力偏差ＶＯ２'(ｋ)は、ＶＯ２'(ｋ)＝−
ＶＯ２(ｋ)の関係が成立する値となる。よって、この出
力偏差ＶＯ２'(ｋ)が生成されるように、制御入力φｏ
ｐ(ｋ)を生成すればよい。したがって、このＤＳＭコン
トローラ４０では、以下に述べるように、出力偏差ＶＯ
２(ｋ)を打ち消すような、これと逆位相波形の出力偏差
ＶＯ２'(ｋ)が得られる出力Ｖｏｕｔが発生するよう
に、制御入力φｏｐ(ｋ)が生成され、それにより、出力
Ｖｏｕｔを目標値Ｖｏｐに収束させることができる。
【０１４１】次に、図７のブロック図を参照しながら、
ＤＳＭコントローラ４０について説明する。なお、本実
施形態では、このＤＳＭコントローラ４０により、制御
入力算出手段、第１の制御入力算出手段、空燃比算出手
段および第１の空燃比算出手段が構成される。また、同
図において、上記図４と同じ構成については同じ符号を
付すとともに、その説明は省略する。このＤＳＭコント
ローラ４０では、差分器４８により、参照信号ｒ(ｋ)
が、目標値Ｖｏｐと制御対象４９の出力ｙ(ｋ)（＝Ｖｏ
ｕｔ(ｋ)）との偏差（＝出力偏差ＶＯ２'(ｋ)）として
生成される。
【０１４２】また、増幅器４６により、増幅ＤＳＭ信号
ｕ'(ｋ)が、量子化器４５で生成したＤＳＭ信号ｕ''
(ｋ)にゲインＦを乗算した信号として生成される。次
に、加算器４７により、制御入力φｏｐ(ｋ)が、増幅Ｄ
ＳＭ信号ｕ'(ｋ)に値１を加算した信号として生成され
る。そして、以上のように生成した制御入力φｏｐ(ｋ)
（＝目標空燃比ＫＣＭＤ）を制御対象４９に入力するこ
とにより、目標値Ｖｏｐに収束するように、Ｖｏｕｔ
(ｋ)が制御対象から出力される。本実施形態では、後述
するように、制御入力φｏｐ(ｋ)としての目標空燃比Ｋ
ＣＭＤは、これをエンジン３の運転状態に応じて補正し
た最終燃料噴射量ＴＯＵＴに基づく駆動信号として、制
御対象４９に入力される。また、制御対象４９は、イン
ジェクタ６を含むエンジン３の吸気系から、第１触媒装
置８ａを含む排気系の第１触媒装置８ａの下流側までの
系に相当する。
【０１４３】以上のＤＳＭコントローラ４０のアルゴリ
ズムは、以下の数式（４）〜（９）で表される。 ｒ(ｋ)＝ＶＯ２'(ｋ)＝Ｖｏｐ−Ｖｏｕｔ(ｋ) ……（４） δ(ｋ)＝ｒ(ｋ)−ｕ''(ｋ−１) ……（５） σd(ｋ)＝σd(ｋ−１)＋δ(ｋ) ……（６） ｕ''(ｋ)＝ｓｇｎ（σd(ｋ)） ……（７） ｕ'(ｋ)＝Ｆd・ｕ''(ｋ) ……（８） φｏｐ(ｋ)＝１＋ｕ'(ｋ) ……（９） ただし、符号関数ｓｇｎ（σd(ｋ)）の値は、σd(ｋ)≧
０のときにはｓｇｎ（σd(ｋ)）＝１となり、σd(ｋ)＜
０のときにはｓｇｎ（σd(ｋ)）＝−１となる（なお、
σd(ｋ)＝０のときに、ｓｇｎ（σd(ｋ)）＝０と設定し
てもよい）。
【０１４４】次に、図８を参照しながら、以上のＤＳＭ
コントローラ４０の制御シミュレーション結果について
説明する。同図は、正弦波状の外乱を制御対象４９に入
力したときのシミュレーション結果の一例を示してお
り、出力Ｖｏｕｔの波形において、実線で示す曲線は、
ＤＳＭコントローラ４０によるΔΣ変調制御を実行した
ときのものであり、１点鎖線で示す曲線はΔΣ変調制御
を実行していないときのものである。両者を参照する
と、ΔΣ変調制御を実行しないときの出力Ｖｏｕｔは、
目標値Ｖｏｐに収束することなく、外乱を反映した状態
で揺らいでいるのに対して、ΔΣ変調制御を実行したと
きの出力Ｖｏｕｔが、目標値Ｖｏｐに収束していること
が判る。このように、ＤＳＭコントローラ４０によるΔ
Σ変調制御により、出力Ｖｏｕｔを目標値Ｖｏｐに収束
させることができることが確認できた。
【０１４５】次いで、ＥＣＵ２により実行される適応ス
ライディングモード制御（オンボード同定型スライディ
ングモード制御）について説明する。この適応スライデ
ィングモード制御は、ＬＡＦセンサ１４の出力ＫＡＣ
Ｔ、Ｏ２センサの出力Ｖｏｕｔおよび目標値Ｖｏｐに応
じて、後述するスライディングモードコントローラ５２
ａを用いた制御により、制御入力としての目標空燃比Ｋ
ＣＭＤを算出するものである。この適応スライディング
モード制御のプログラムについては、後述する。
【０１４６】以下、図９のブロック図を参照しながら、
適応スライディングモード制御を実行するＰＲＩＳＭコ
ントローラ５０について説明する。このＰＲＩＳＭコン
トローラ５０のアルゴリズムは、その説明はここでは省
略するが、後述する図１７のＰＲＩＳＭコントローラ２
１のアルゴリズムと同様に構成されている。ＰＲＩＳＭ
コントローラ５０は、基準値設定部５１や、制御量生成
部５２、リミッタ５３、差分器５４，５５、加算器５６
などを備えている。
【０１４７】このＰＲＩＳＭコントローラ５０では、基
準値設定部５１により、エンジン３の空燃比に対する基
準値ＦＬＡＦＢＡＳＥが生成され、差分器５４により、
ＬＡＦセンサ１４の出力ＫＡＣＴと基準値ＦＬＡＦＢＡ
ＳＥとの偏差ｋａｃｔが算出される。また、差分器５５
により、Ｏ２センサの出力Ｖｏｕｔと目標値Ｖｏｐとの
出力偏差ＶＯ２が算出される。
【０１４８】また、制御量生成部５２により、出力偏差
ＶＯ２および偏差ｋａｃｔに応じて、出力Ｖｏｕｔを目
標値Ｖｏｐに収束させるための制御量Ｕｓｌが生成され
る。この制御量生成部５２は、スライディングモードコ
ントローラ５２ａ、オンボード同定器５２ｂ、および状
態予測器５２ｃで構成されている。これらのスライディ
ングモードコントローラ５２ａ、オンボード同定器５２
ｂおよび状態予測器５２ｃのアルゴリズムはそれぞれ、
その説明はここでは省略するが、後述する図１７のスラ
イディングモードコントローラ２５、オンボード同定器
２３および状態予測器２２のアルゴリズムと同様に構成
されている。
【０１４９】さらに、リミッタ５５により、制御量Ｕｓ
ｌにリミット処理を施すことによって、制御量ｋｃｍｄ
が生成される。そして、加算器５６により、制御量ｋｃ
ｍｄに基準値ＦＬＡＦＢＡＳＥを加算することによっ
て、目標空燃比ＫＣＭＤが生成される。
【０１５０】以下、ＥＣＵ２により実行される燃料噴射
量の算出処理について、図１０および図１１を参照しな
がら説明する。両図は、この制御処理のメインルーチン
を示しており、本処理は、ＴＤＣ信号の入力に同期して
割り込み実行される。後述するように、この処理では、
ΔΣ変調制御処理、適応スライディングモード制御処
理、またはマップ検索処理のうちのいずれか１つにより
算出された目標空燃比ＫＣＭＤを用いることによって、
燃料噴射量ＴＯＵＴが気筒ごとに算出される。
【０１５１】まず、ステップ１（図では「Ｓ１」と略
す。以下同じ）において、前述した各種のセンサ１０〜
１９の出力を読み込む。
【０１５２】次に、ステップ２に進み、基本燃料噴射量
Ｔｉｍを算出する。この処理では、エンジン回転数ＮＥ
エンジン回転数および吸気管内絶対圧ＰＢＡに応じて、
図示しないマップを検索することにより、基本燃料噴射
量Ｔｉｍを算出する。
【０１５３】次いで、ステップ３に進み、総補正係数Ｋ
ＴＯＴＡＬを算出する。この総補正係数ＫＴＯＴＡＬ
は、各種の運転状態パラメータ（例えば吸気温ＴＡや、
大気圧ＰＡ、エンジン水温ＴＷ、アクセル開度ＡＰな
ど）に応じて、各種のテーブルやマップを検索すること
により算出した各種の補正係数を乗算することにより、
算出される。
【０１５４】次に、ステップ４に進み、後述する適応ス
ライディングモード制御によるＫＣＭＤ算出処理で算出
された目標空燃比ＫＣＭＤを使用する条件が成立してい
るか否かを判別する。言い換えれば、適応スライディン
グモード制御により空燃比制御を行うべき運転モードに
あるか否かを判別する。この判別では、以下の（ｆ１）
〜（ｆ６）の条件がいずれも成立しているときに、適応
スライディングモード制御による目標空燃比ＫＣＭＤの
使用条件（選択条件）が成立していると判別される。 （ｆ１）ＬＡＦセンサ１４およびＯ２センサ１５がいず
れも活性化していること。 （ｆ２）エンジン３がリーンバーン運転中でないこと。 （ｆ３）スロットル弁５が全開状態でないこと。 （ｆ４）点火時期の遅角制御中でないこと。 （ｆ５）フューエルカット運転中でないこと。 （ｆ６）エンジン回転数ＮＥおよび吸気管内絶対圧ＰＢ
Ａがいずれも、所定の適応スライディングモード制御用
の範囲内の値であること。
【０１５５】ステップ４の判別結果がＹＥＳで、適応ス
ライディングモード制御による目標空燃比ＫＣＭＤの上
記使用条件が成立しているときには、適応スライディン
グモード制御により空燃比制御を行うべき運転モードに
あるとして、ステップ５に進み、適応スライディングモ
ード制御によるＫＣＭＤ算出処理で算出された目標空燃
比ＫＣＭＤを読み込む。
【０１５６】図１２は、この適応スライディングモード
制御によるＫＣＭＤ算出処理を示しており、この処理で
は、ステップ２０において、目標空燃比ＫＣＭＤが算出
される。このステップ２０の具体的な内容の説明は省略
するが、後述する図２６，２７のステップ１２０〜１３
９（ただしステップ１３７を除く）と同様の処理が実行
される。
【０１５７】図１０に戻り、ステップ４の判別結果がＮ
Ｏのとき、すなわち適応スライディングモード制御によ
る目標空燃比ＫＣＭＤの上記使用条件が不成立のときに
は、ステップ６に進み、後述するΔΣ変調制御によるＫ
ＣＭＤ算出処理で算出された目標空燃比ＫＣＭＤを使用
する条件が成立しているか否かを判別する。言い換えれ
ば、ΔΣ変調制御により空燃比制御を行うべき運転モー
ドにあるか否かを判別する。この判別では、以下の（ｆ
７）〜（ｆ１３）の条件がいずれも成立しているとき
に、ΔΣ変調制御による目標空燃比ＫＣＭＤの使用条件
（選択条件）が成立していると判別される。 （ｆ７）エンジン３がリーンバーン運転中でないこと。 （ｆ８）ＬＡＦセンサ１４およびＯ２センサ１５がいず
れも活性化していること。 （ｆ９）スロットル弁５が全開状態でないこと。 （ｆ１０）フューエルカット運転中でないこと。 （ｆ１２）点火時期の遅角制御中でないこと。 （ｆ１３）エンジン回転数ＮＥおよび吸気管内絶対圧Ｐ
ＢＡがいずれも、所定のΔΣ変調制御用の範囲内の値で
あること（例えば極低負荷の運転モード内の値であるこ
と）。
【０１５８】ステップ６の判別結果がＹＥＳで、ΔΣ変
調制御による目標空燃比ＫＣＭＤの上記使用条件が成立
しているときには、ΔΣ変調制御により空燃比制御を行
うべき運転モードにあるとして、ステップ７に進み、図
１３に示すΔΣ変調制御によるＫＣＭＤ算出処理で算出
された目標空燃比ＫＣＭＤを読み込む。このΔΣ変調制
御によるＫＣＭＤ算出処理の具体的な内容については、
後述する。
【０１５９】一方、ステップ６の判別結果がＮＯで、Δ
Σ変調制御による目標空燃比ＫＣＭＤの上記使用条件が
不成立のときには、ステップ８に進み、エンジン回転数
ＮＥおよび吸気管内絶対圧ＰＢＡに応じて、図示しない
マップを検索することにより、目標空燃比ＫＣＭＤを算
出する。
【０１６０】以上のステップ５，７または８に続く図１
１のステップ９では、オブザーバフィードバック補正係
数＃ｎＫＬＡＦを気筒ごとに算出する。このオブザーバ
フィードバック補正係数＃ｎＫＬＡＦは、気筒ごとの実
際の空燃比のばらつきを補正するためのものであり、具
体的には、オブザーバによりＬＡＦセンサ１４の出力Ｋ
ＡＣＴから気筒ごとの実際の空燃比を推定し、これらの
推定した空燃比に応じて、ＰＩＤ制御により算出され
る。なお、このオブザーバフィードバック補正係数＃ｎ
ＫＬＡＦの記号＃ｎは、気筒の番号＃１〜＃４を表すも
のであり、これは、後述する要求燃料噴射量＃ｎＴＣＹ
Ｌおよび最終燃料噴射量＃ｎＴＯＵＴにおいても同様で
ある。
【０１６１】次いで、ステップ１０に進み、フィードバ
ック補正係数ＫＦＢを算出する。このフィードバック補
正係数ＫＦＢは、具体的には、以下のように算出され
る。すなわち、ＬＡＦセンサ１４の出力ＫＡＣＴと目標
空燃比ＫＣＭＤとの偏差に応じて、ＰＩＤ制御によりフ
ィードバック係数ＫＬＡＦを算出する。また、図示しな
いSelf Tuning Regulator 型の適応コントローラにより
フィードバック補正係数ＫＳＴＲを算出し、これを目標
空燃比ＫＣＭＤで除算することにより、フィードバック
補正係数ｋｓｔｒを算出する。そして、エンジン３の運
転状態に応じて、これらの２つのフィードバック係数Ｋ
ＬＡＦおよびフィードバック補正係数ｋｓｔｒの一方
を、フィードバック補正係数ＫＦＢとして設定する。
【０１６２】次いで、ステップ１１に進み、補正目標空
燃比ＫＣＭＤＭを算出する。この補正目標空燃比ＫＣＭ
ＤＭは、空燃比Ａ／Ｆの変化による充填効率の変化を補
償するためのものであり、前述したステップ５，７また
は８のいずれかで算出した目標空燃比ＫＣＭＤに応じ
て、図示しないテーブルを検索することにより算出され
る。
【０１６３】次に、ステップ１２に進み、以上のように
算出した基本燃料噴射量Ｔｉｍ、総補正係数ＫＴＯＴＡ
Ｌ、オブザーバフィードバック補正係数＃ｎＫＬＡＦ、
フィードバック補正係数ＫＦＢ、および補正目標空燃比
ＫＣＭＤＭを用い、下式（１０）により、気筒ごとの要
求燃料噴射量＃ｎＴＣＹＬを算出する。 ＃ｎＴＣＹＬ＝Ｔｉｍ・ＫＴＯＴＡＬ・ＫＣＭＤＭ・ＫＦＢ・＃ｎＫＬＡＦ ……（１０）
【０１６４】次に、ステップ１３に進み、要求燃料噴射
量＃ｎＴＣＹＬを付着補正することにより、最終燃料噴
射量＃ｎＴＯＵＴを算出する。この最終燃料噴射量＃ｎ
ＴＯＵＴは、具体的には、今回の燃焼サイクルでインジ
ェクタ６から噴射された燃料が燃焼室の内壁面に付着す
る割合などを、運転状態に応じて算出し、そのように算
出した割合に基づいて、要求燃料噴射量＃ｎＴＣＹＬを
補正することにより、算出される。
【０１６５】次いで、ステップ１４に進み、以上のよう
に算出した最終燃料噴射量＃ｎＴＯＵＴに基づく駆動信
号を、対応する気筒のインジェクタ６に出力した後、本
処理を終了する。
【０１６６】次に、図１３および図１４を参照しなが
ら、前述したΔΣ変調制御によるＫＣＭＤ算出処理につ
いて説明する。この処理は、図示しないプログラムタイ
マ処理により、所定の周期（例えば３０〜６０ｍｓｅ
ｃ）で実行される。
【０１６７】この処理では、まず、ステップ３０におい
て、Ｏ２センサの出力ＶｏｕｔのサンプルデータＶＯＵ
Ｔ（＝Ｖｏｕｔ(ｋ)、制御対象の出力）を読み込む。次
いで、ステップ３１に進み、ＲＡＭに記憶されているＤ
ＳＭ信号値の今回値ＳＧＮＳＩＧＭＡ［０］（＝ｕ''
(ｋ)）を、前回値ＳＧＮＳＩＧＭＡ［１］（＝ｕ''(ｋ
−１)）に設定する。
【０１６８】次に、ステップ３２に進み、ＲＡＭに記憶
されている偏差積分値の今回値ＳＩＧＭＡ［０］（＝σ
d(ｋ)）を、前回値ＳＩＧＭＡ［１］（＝σd(ｋ−１)）
に設定する。
【０１６９】次いで、ステップ３３に進み、目標値ＶＯ
２ＴＡＲＧＥＴ（＝Ｖｏｐ）からステップ３０で読み込
んだサンプルデータＶＯＵＴを減算した値を、出力偏差
ＶＯ２Ｒ（ ＝ＶＯ２'(ｋ)＝ｒ(ｋ)）として設定する。
この処理は、前記式（４）の内容に相当する。
【０１７０】次に、ステップ３４に進み、出力偏差ＶＯ
２ＲからＤＳＭ信号値の前回値ＳＧＮＳＩＧＭＡ［１］
を減算した値を、偏差ＤＥＬＴＡ（＝δ(ｋ)）として設
定する。この処理は、前記式（５）の内容に相当する。
【０１７１】次いで、ステップ３５に進み、偏差積分値
の前回値ＳＩＧＭＡ［１］に偏差ＤＥＬＴＡを加算した
値を、偏差積分値の今回値ＳＩＧＭＡ［０］として設定
する。この処理は、前記式（６）の内容に相当する。
【０１７２】次に、ステップ３６に進み、ステップ３５
で算出された偏差積分値の今回値ＳＩＧＭＡ［０］が
「０」以上であるか否かを判別する。この判別結果がＹ
ＥＳのときには、ＤＳＭ信号値の今回値ＳＧＮＳＩＧＭ
Ａ［０］を「１」に設定する（ステップ３７）。一方、
この判別結果がＮＯのときには、ＤＳＭ信号値の今回値
ＳＧＮＳＩＧＭＡ［０］を「−１」に設定する（ステッ
プ３８）。以上のステップ３６〜３８の処理が、前記式
（７）の内容に相当する。
【０１７３】これらのステップ３７またはステップ３８
に続くステップ３９では、前記ステップ２で算出した基
本燃料噴射量Ｔｉｍに応じて、図１４に示すテーブルを
検索することにより、ゲインＦＤＳＭ（＝Ｆd）を算出
する。このテーブルでは、ゲインＦＤＳＭは、基本燃料
噴射量Ｔｉｍが小さいほど、すなわちエンジン３の運転
負荷が低いほど、より大きい値に設定されている。これ
は、エンジン３の運転負荷が低いほど、排気ガスボリュ
ームが低下し、Ｏ２センサの出力Ｖｏｕｔの応答性が低
下するので、それを補償するためである。なお、ゲイン
ＦＤＳＭの算出に用いるテーブルは、ゲインＦＤＳＭが
基本燃料噴射量Ｔｉｍに応じて設定されている上記テー
ブルに限らず、エンジン３の運転負荷を表すパラメータ
（例えば排気ガスボリュームＡＢ＿ＳＶ）に応じてゲイ
ンＦＤＳＭが予め設定されているものであればよい。ま
た、触媒装置８ａ，８ｂの劣化判別器が設けられている
場合には、この劣化判別器で判別された触媒装置８ａ，
８ｂの劣化度合が大きいほど、ゲインＦＤＳＭをより小
さい値に補正するようにしてもよい。
【０１７４】次に、ステップ４０に進み、ＤＳＭ信号値
の今回値ＳＧＮＳＩＧＭＡ［０］にゲインＦＤＳＭを乗
算した値を、目標空燃比ＫＣＭＤの増幅中間値ＤＫＣＭ
ＤＡ（＝ｕ'(ｋ)）として設定する。これらのステップ
３９，４０の処理が、前記式（８）の内容に相当する。
【０１７５】次いで、ステップ４１に進み、増幅中間値
ＤＫＣＭＤＡに値１を加算した値を、目標空燃比ＫＣＭ
Ｄ（＝φｏｐ(ｋ)）に設定した後、本処理を終了する。
この処理は、前記式（９）の内容に相当する。
【０１７６】以上のように、本実施形態の制御装置１に
よれば、エンジン３の運転状態に応じて、目標空燃比Ｋ
ＣＭＤの算出処理が、適応スライディングモード制御処
理、ΔΣ変調制御処理およびマップ検索処理のいずれか
１つに切り換えられる。したがって、いずれかの処理で
目標空燃比ＫＣＭＤを算出すれば、目標値Ｖｏｐに対す
る出力Ｖｏｕｔの収束性を最も良好に得られるかを、エ
ンジン３の様々な運転モードに対して、実験などにより
予め決定しておくことによって、より良好な触媒後排気
ガス特性を確保することができる。
【０１７７】また、ΔΣ変調制御による目標空燃比ＫＣ
ＭＤの使用条件が成立しているとき、例えばアイドル運
転モードなどの極低負荷運転モードのときには、目標空
燃比ＫＣＭＤが、目標値ＶｏｐとＯ２センサの出力Ｖｏ
ｕｔとの出力偏差ＶＯ２'(ｋ)に応じて、ΔΣ変調制御
処理により、算出される。これにより、出力偏差ＶＯ２
(ｋ)を打ち消すような、出力偏差ＶＯ２(ｋ)と逆位相波
形の偏差が得られる出力Ｖｏｕｔが発生するように、混
合気の目標空燃比ＫＣＭＤを算出することができる。そ
して、このように算出した目標空燃比ＫＣＭＤに基づい
て、最終燃料噴射量ＴＯＵＴを算出することにより、こ
れを出力Ｖｏｕｔが目標値Ｖｏｐに収束するような値と
して算出することができる。それにより、目標空燃比Ｋ
ＣＭＤの混合気がエンジン３に供給された際に、応答遅
れやむだ時間を生じる排気ガスの空燃比、すなわちＯ２
センサの出力Ｖｏｕｔを、目標値Ｖｏｐに対して、ばら
つきを生じることなく、高い精度で迅速に収束させるこ
とができる。同じ理由により、極低負荷運転モードなど
の、排気ガスボリュームが低下し、Ｏ２センサの出力Ｖ
ｏｕｔの応答遅れやむだ時間が大きくなるときでも、Ｏ
２センサの出力Ｖｏｕｔを、目標値Ｖｏｐに対して、ば
らつきを生じることなく、高い精度で迅速に収束させる
ことができる。以上のように、Ｏ２センサの出力Ｖｏｕ
ｔを、目標値Ｖｏｐに高精度で迅速に収束させることが
できることにより、前述したように、第１触媒装置８ａ
によって排気ガスを最も効率よく浄化でき、したがっ
て、極めて良好な触媒後排気ガス特性を得ることができ
る。
【０１７８】また、ΔΣ変調制御処理において、目標空
燃比ＫＣＭＤが、ＤＳＭ信号値の今回値ＳＧＮＳＩＧＭ
Ａ［０］にゲインＦＤＳＭを乗算した値に基づいて算出
されるとともに、このゲインＦＤＳＭが要求燃料噴射量
ＴＣＹＬに応じて設定されるので、エンジン３の運転状
態の変化に伴い、排気ガスの空燃比の応答状態が変化し
た場合でも、それに応じて設定されたゲインＦＤＳＭを
用いることによって、適切な混合気の目標空燃比ＫＣＭ
Ｄを生成することができ、制御の収束性および高い応答
性を両立させることができる。
【０１７９】なお、以上の第１実施形態は本発明の制御
装置を内燃機関３の空燃比を制御するものとして構成し
た例であるが、本発明はこれに限らず、他の任意の制御
対象を制御する制御装置に広く適用可能であることは言
うまでもない。また、ＤＳＭコントローラ４０を、実施
形態のプログラムに代えて、電気回路により構成しても
よい。
【０１８０】また、上記第１実施形態では、ΔΣ変調ア
ルゴリズムを用いることにより、目標空燃比ＫＣＭＤを
算出（生成）するようにしたが、これに代えて、ΣΔ変
調アルゴリズムを用いることにより、目標空燃比ＫＣＭ
Ｄを算出するようにしてもよい。以下、図１５のブロッ
ク図を参照しながら、ΣΔ変調アルゴリズムの特性につ
いて説明する。
【０１８１】同図に示すように、このΣΔ変調アルゴリ
ズムを適用した制御系では、まず、積分器６０により、
参照信号積分値σdｒ(ｋ)が、参照信号ｒ(ｋ)と遅延素
子６１で遅延された参照信号積分値σdｒ(ｋ−１)との
和の信号として生成される。一方、積分器６３により、
ＳＤＭ信号積分値σdｕ(ｋ)が、遅延素子６４で遅延さ
れたＳＤＭ信号積分値σdｕ(ｋ−１)と遅延素子６５で
遅延されたＳＤＭ信号ｕ(ｋ−１)との和の信号として生
成される。そして、差分器６２により、参照信号積分値
σdｒ(ｋ−１)とＳＤＭ信号積分値σdｕ(ｋ)との偏差
δ'(ｋ)が生成される。
【０１８２】次いで、量子化器６６（符号関数）によ
り、ＳＤＭ信号ｕ(ｋ)が、偏差δ'(ｋ)を符号化した信
号として生成される。そして、以上のように生成された
ＳＤＭ信号ｕ(ｋ)が制御対象４９に入力されることによ
り、制御対象４９から出力信号ｙ(ｋ)が出力される。
【０１８３】このΣΔ変調アルゴリズムは、以下の数式
（１１）〜（１４）で表される。 σdｒ(ｋ)＝ｒ(ｋ)＋σdｒ(ｋ−１) ……（１１） σdｕ(ｋ)＝σdｕ(ｋ−１)＋ｕ(ｋ−１) ……（１２） δ'(ｋ) ＝σdｒ(ｋ)−σdｕ(ｋ) ……（１３） ｕ(ｋ)＝ｓｇｎ（δ'(ｋ)） ……（１４） ただし、符号関数ｓｇｎ（σd(ｋ)）の値は、σd(ｋ)≧
０のときにはｓｇｎ（σd(ｋ)）＝１となり、σd(ｋ)＜
０のときにはｓｇｎ（σd(ｋ)）＝−１となる（なお、
σd(ｋ)＝０のときに、ｓｇｎ（σd(ｋ)）＝０と設定し
てもよい）。
【０１８４】以上のΣΔ変調アルゴリズムは、図示しな
いが、前述したΔΣ変調アルゴリズムと同様に、制御対
象４９の出力信号ｙ(ｋ)が、参照信号ｒ(ｋ)に対して、
異なる振幅で同じ周波数の、全体として同様の波形の信
号となるように、制御対象４９への制御入力としてのＳ
ＤＭ信号ｕ(ｋ)を生成できるという特性を備えている。
したがって、このようなΣΔ変調アルゴリズムの特性を
利用したコントローラにより、目標空燃比ＫＣＭＤを算
出することによって、ΔΣ変調アルゴリズムを用いた前
記第１実施形態の場合と同様の効果を得ることができ
る。
【０１８５】さらに、第１実施形態のΔΣ変調アルゴリ
ズムに代えて、Δ変調アルゴリズムを用いることによ
り、目標空燃比ＫＣＭＤを算出するようにしてもよい。
以下、図１６のブロック図を参照しながら、Δ変調アル
ゴリズムの特性について説明する。
【０１８６】同図に示すように、このΔ変調アルゴリズ
ムでは、積分器７０により、ＤＭ信号積分値σdｕ(ｋ)
が、遅延素子７１で遅延されたＤＭ信号積分値σdｕ(ｋ
−１)と、遅延素子７４で遅延されたＤＭ信号ｕ(ｋ−
１)との和の信号として生成される。そして、差分器７
２により、参照信号ｒ(ｋ)とＤＭ信号積分値σdｕ(ｋ)
との偏差信号δ''(ｋ)が生成される。
【０１８７】次いで、量子化器７３（符号関数）によ
り、ＤＭ信号ｕ(ｋ)が、この偏差信号δ''(ｋ)を符号化
した値として生成される。そして、以上のように生成さ
れたＳＤＭ信号ｕ(ｋ)が制御対象４９に入力されること
により、制御対象４９から出力信号ｙ(ｋ)が出力され
る。
【０１８８】以上のΔ変調アルゴリズムは、以下の数式
（１５）〜（１７）で表される。 σdｕ(ｋ)＝σdｕ(ｋ−１)＋ｕ(ｋ−１) ……（１５） δ''(ｋ)＝ｒ(ｋ)−σdｕ(ｋ) ……（１６） ｕ(ｋ)＝ｓｇｎ（δ''(ｋ)） ……（１７） ただし、符号関数ｓｇｎ（σd(ｋ)）の値は、σd(ｋ)≧
０のときにはｓｇｎ（σd(ｋ)）＝１となり、σd(ｋ)＜
０のときにはｓｇｎ（σd(ｋ)）＝−１となる（なお、
σd(ｋ)＝０のときに、ｓｇｎ（σd(ｋ)）＝０と設定し
てもよい）。
【０１８９】以上のΔ変調アルゴリズムは、図示しない
が、前述したΔΣ変調アルゴリズムと同様に、制御対象
４９の出力信号ｙ(ｋ)が、参照信号ｒ(ｋ)に対して、異
なる振幅で同じ周波数の、全体として同様の波形の信号
となるように、制御対象４９への制御入力としてのＤＭ
信号ｕ(ｋ)を生成できるという特性を備えている。した
がって、このようなΔ変調アルゴリズムの特性を利用し
たコントローラにより、目標空燃比ＫＣＭＤを算出する
ことによって、ΔΣ変調アルゴリズムを用いた前記第１
実施形態の場合と同様の効果を得ることができる。
【０１９０】次に、本発明の第２実施形態に係る制御装
置について説明する。この制御装置１も、前述した第１
実施形態の制御装置１と同様に、内燃機関の空燃比を制
御するものであり、その概略構成は、図１に示すものと
同様に構成されている。
【０１９１】すなわち、この制御装置１も、マイクロコ
ンピュータで構成されたＥＣＵ２を備えている。このＥ
ＣＵ２は、前述した各種のセンサ１０〜１９の出力に応
じて、エンジン３の運転状態を判別するとともに、ＲＯ
Ｍに予め記憶された制御プログラムやＲＡＭに記憶され
たデータなどに従って、後述する適応空燃比制御処理ま
たはマップ検索処理を実行することにより、目標空燃比
ＫＣＭＤを算出するとともに、混合気の空燃比を制御す
る。なお、本実施形態では、ＥＣＵ２により、偏差算出
手段、制御入力算出手段、ゲインパラメータ検出手段、
ゲイン設定手段、予測値算出手段、同定手段、動特性パ
ラメータ検出手段、モデルパラメータ設定手段、第１の
制御入力算出手段、第２の制御入力算出手段、制御対象
状態検出手段、制御入力選択手段、出力偏差算出手段、
空燃比制御手段、空燃比算出手段、運転状態パラメータ
検出手段、第１の空燃比制御手段、第２の空燃比制御手
段、選択手段、運転モード判別手段、第１の空燃比算出
手段、第２の空燃比算出手段が構成されている。
【０１９２】図１７に示すように、この制御装置１は、
目標空燃比ＫＣＭＤを算出するＡＤＳＭコントローラ２
０およびＰＲＩＳＭコントローラ２１を備えており、両
コントローラ２０，２１はいずれも、具体的には、ＥＣ
Ｕ２により構成されている。
【０１９３】以下、ＡＤＳＭコントローラ２０について
説明する。このＡＤＳＭコントローラ２０は、以下に述
べる適応予測型ΔΣ変調制御（Adaptive prediction De
ltaSigma Modulation Control：以下「ＡＤＳＭ」とい
う）処理の制御アルゴリズムにより、Ｏ２センサ１５の
出力Ｖｏｕｔを目標値Ｖｏｐに収束させるための目標空
燃比ＫＣＭＤを算出するものであり、状態予測器２２、
オンボード同定器２３およびＤＳＭコントローラ２４に
より構成されている。なお、このＡＤＳＭ処理の具体的
なプログラムについては、後述する。
【０１９４】まず、状態予測器２２（偏差算出手段、予
測値算出手段）について説明する。この状態予測器２２
は、以下に述べる予測アルゴリズムにより、出力偏差Ｖ
Ｏ２の予測値ＰＲＥＶＯ２を予測（算出）するものであ
る。本実施形態では、制御対象への制御入力を混合気の
目標空燃比ＫＣＭＤとし、制御対象の出力をＯ２センサ
１５の出力Ｖｏｕｔとし、インジェクタ６を含むエンジ
ン３の吸気系から、第１触媒装置８ａを含む排気系の第
１触媒装置８ａの下流側のＯ２センサ１５までの系を、
制御対象と見なすとともに、この制御対象を、下式（１
８）に示すように、離散時間系モデルであるＡＲＸモデ
ル（auto-regressive model with exogeneous input:外
部入力を持つ自己回帰モデル）としてモデル化する。
【０１９５】 VO2(k)＝a1・VO2(k-1)＋a2・VO2(k-2)＋b1・DKCMD(k-dt) ……（１８） ここで、ＶＯ２は、Ｏ２センサ１５の出力Ｖｏｕｔと前
述した目標値Ｖｏｐとの偏差（Ｖｏｕｔ−Ｖｏｐ）であ
る出力偏差を表し、ＤＫＣＭＤは、目標空燃比ＫＣＭＤ
（＝φｏｐ）と基準値ＦＬＡＦＢＡＳＥとの偏差（ＫＣ
ＭＤ−ＦＬＡＦＢＡＳＥ）である空燃比偏差を表し、記
号ｋは、各データのサンプリングサイクルの順番を表し
ている。この基準値ＦＬＡＦＢＡＳＥは、所定の一定値
に設定される。また、ａ１，ａ２，ｂ１はモデルパラメ
ータを表しており、オンボード同定器２３により、後述
するように逐次同定される。
【０１９６】さらに、上記式（１８）のｄｔは、目標空
燃比ＫＣＭＤの混合気がインジェクタ６により吸気系に
供給されてから、Ｏ２センサ１５の出力Ｖｏｕｔに反映
されるまでの予測時間を表しており、下式（１９）のよ
うに定義される。 ｄｔ＝ｄ＋ｄ'＋ｄｄ ……（１９） ここで、ｄは、ＬＡＦセンサ１４からＯ２センサ１５ま
での排気系のむだ時間を、ｄ'は、インジェクタ６から
ＬＡＦセンサ１４までの空燃比操作系のむだ時間を、ｄ
ｄは、排気系と空燃比操作系との間の位相遅れ時間をそ
れぞれ表している（なお、後述する適応空燃比制御処理
の制御プログラムでは、ＡＤＳＭ処理とＰＲＩＳＭ処理
とに切り換えて目標空燃比ＫＣＭＤを算出する処理を行
うため、位相遅れ時間ｄｄ＝０に設定されている）。
【０１９７】以上のように、制御対象モデルを、出力偏
差ＶＯ２の時系列データおよび空燃比偏差ＤＫＣＭＤで
構成した理由は以下による。すなわち、一般に、制御対
象モデルでは、制御対象の入出力と所定値との偏差を、
入出力を表す変数として定義した場合の方が、入出力の
絶対値を変数として定義した場合よりも、モデルパラメ
ータをより正確に同定または定義できることで、制御対
象モデルの動特性を制御対象の実際の動特性に適合させ
ることができるという事実が知られている。したがっ
て、本実施形態の制御装置１のように、制御対象モデル
を、出力偏差ＶＯ２の時系列データおよび空燃比偏差Ｄ
ＫＣＭＤで構成することにより、Ｏ２センサ１５の出力
Ｖｏｕｔおよび目標空燃比ＫＣＭＤの絶対値を変数とす
る場合と比べて、制御対象の実際の動特性に対する制御
対象モデルの動特性の適合性を向上させることができ、
それにより予測値ＰＲＥＶＯ２の算出精度を向上させる
ことができる。
【０１９８】また、予測値ＰＲＥＶＯ２は、目標空燃比
ＫＣＭＤの混合気が吸気系に供給されてから予測時間ｄ
ｔが経過した後の出力偏差ＶＯ２（ｋ＋ｄｔ）を予測し
た値であり、上記式（１８）に基づき、予測値ＰＲＥＶ
Ｏ２の算出式を導出すると、下式（２０）が得られる。 PREVO2(k)≒VO2(k+dt) ＝a1・VO2(k+dt-1)＋a2・VO2(k+dt-2)＋b1・DKCMD(k) ……（２０）
【０１９９】この式（２０）では、出力偏差ＶＯ２
（ｋ）の未来値に相当するＶＯ２（ｋ＋ｄｔ−１），Ｖ
Ｏ２（ｋ＋ｄｔ−２）の算出が必要となり、実際にプロ
グラム化するのは困難である。そのため、マトリクス
Ａ，Ｂを、モデルパラメータａ１，ａ２，ｂ１を用いて
図１８に示す式（２１），（２２）のように定義すると
ともに、上式（２０）の漸化式を繰り返し用いることに
より、上式（２０）を変形すると、図１８に示す式（２
３）が得られる。予測アルゴリズムすなわち予測値ＰＲ
ＥＶＯ２の算出式として、この式（２３）を用いた場
合、予測値ＰＲＥＶＯ２が、出力偏差ＶＯ２および空燃
比偏差ＤＫＣＭＤにより算出される。
【０２００】次に、ＬＡＦ出力偏差ＤＫＡＣＴを、ＬＡ
Ｆセンサ１４の出力ＫＡＣＴ（＝φｉｎ）と基準値ＦＬ
ＡＦＢＡＳＥとの偏差（ＫＡＣＴ−ＦＬＡＦＢＡＳＥ）
として定義すると、ＤＫＡＣＴ（ｋ）＝ＤＫＣＭＤ（ｋ
−ｄ'）の関係が成立するので、この関係を図１８の式
（２３）に適用すると、図１８に示す式（２４）が得ら
れる。
【０２０１】以上の式（２３）または式（２４）により
算出される予測値ＰＲＥＶＯ２を用い、後述するように
目標空燃比ＫＣＭＤを算出することによって、制御対象
の入出力間の応答遅れやむだ時間を適切に補償しなが
ら、目標空燃比ＫＣＭＤを算出することができる。特
に、予測アルゴリズムとして、上記式（２４）を用いた
場合、予測値ＰＲＥＶＯ２が、出力偏差ＶＯ２、ＬＡＦ
出力偏差ＤＫＡＣＴおよび空燃比偏差ＤＫＣＭＤにより
算出されるので、第１触媒装置８ａに実際に供給される
排気ガスの空燃比の状態が反映された値として、予測値
ＰＲＥＶＯ２を算出でき、その算出精度すなわち予測精
度を上記式（２３）を用いた場合よりも向上させること
ができる。また、式（２４）を用いた場合において、
ｄ'≦１と見なせるときには、空燃比偏差ＤＫＣＭＤを
用いることなく、出力偏差ＶＯ２およびＬＡＦ出力偏差
ＤＫＡＣＴのみにより、予測値ＰＲＥＶＯ２を算出でき
る。本実施形態では、ＬＡＦセンサ１４がエンジン３に
設けられているので、予測アルゴリズムとして上記式
（２４）を採用する。
【０２０２】なお、前述した式（１８）の制御対象モデ
ルは、ＤＫＡＣＴ（ｋ）＝ＤＫＣＭＤ（ｋ−ｄ'）の関
係を適用することにより、出力偏差ＶＯ２およびＬＡＦ
出力偏差ＤＫＡＣＴを変数とするモデルとして定義する
ことも可能である。
【０２０３】次に、オンボード同定器２３（同定手段）
について説明する。このオンボード同定器２３は、以下
に述べる逐次型同定アルゴリズムにより、前述した式
（１８）のモデルパラメータａ１，ａ２，ｂ１を同定
（算出）するものである。具体的には、図１９に示す式
（２５），（２６）により、モデルパラメータのベクト
ルθ（ｋ）を算出する。同図の式（２５）において、Ｋ
Ｐ（ｋ）は、ゲイン係数のベクトルであり、ｉｄｅ＿ｆ
（ｋ）は同定誤差フィルタ値である。また、式（２６）
におけるθ（ｋ）Tは、θ（ｋ）の転置行列を表し、ａ
１'(ｋ)、ａ２'(ｋ)およびｂ１'(ｋ)は、後述するリミ
ット処理を施す前のモデルパラメータを表している。な
お、以下の説明では、「ベクトル」という表記を適宜、
省略する。
【０２０４】上記式（２５）の同定誤差フィルタ値ｉｄ
ｅ＿ｆ（ｋ）は、図１９に示す式（２８）〜（３０）に
より算出される同定誤差ｉｄｅ（ｋ）に、同図の式（２
７）に示す移動平均フィルタリング処理を施した値であ
る。図１９の式（２７）のｎは、移動平均フィルタリン
グ処理のフィルタ次数（１以上の整数）を表しており、
式（２９）のＶＯ２ＨＡＴ（ｋ）は、出力偏差ＶＯ２の
同定値を表している。
【０２０５】この同定誤差フィルタ値ｉｄｅ＿ｆ（ｋ）
を用いる理由は以下による。すなわち、本実施形態の制
御対象は、目標空燃比ＫＣＭＤを制御入力とし、Ｏ２セ
ンサ１５の出力Ｖｏｕｔを制御対象の出力とするもので
あり、その周波数特性としてはローパス特性を有してい
る。このようなローパス特性を有する制御対象では、オ
ンボード同定器２３の同定アルゴリズム、具体的には後
述する重み付き最小２乗法アルゴリズムの周波数重み特
性に起因して、制御対象の高周波特性が強調された状態
で、モデルパラメータが同定されるため、制御対象モデ
ルのゲイン特性が制御対象の実際のゲイン特性よりも低
くなる傾向を示す。その結果、制御装置１によりＡＤＳ
Ｍ処理またはＰＲＩＳＭ処理が実行された際、オーバー
ゲイン状態になることで、制御系が発散状態になり、不
安定になる可能性がある。
【０２０６】したがって、本実施形態では、重み付き最
小２乗法アルゴリズムの周波数重み特性を適切に補正
し、制御対象モデルのゲイン特性を、制御対象の実際の
ゲイン特性に一致させるために、上記同定誤差ｉｄｅ
（ｋ）に移動平均フィルタリング処理を施した同定誤差
フィルタ値ｉｄｅ＿ｆ（ｋ）を用いるとともに、後述す
るように、移動平均フィルタリング処理のフィルタ次数
ｎを、排気ガスボリュームＡＢ＿ＳＶに応じて設定して
いる。
【０２０７】さらに、前述した図１９の式（２５）のゲ
イン係数のベクトルＫＰ（ｋ）は、図１９の式（３１）
により算出される。この式（３１）のＰ（ｋ）は、図１
９の式（３２）で定義される３次の正方行列である。
【０２０８】以上のような同定アルゴリズムでは、式
（３２）の重みパラメータλ１、λ２の設定により、以
下の４つの同定アルゴリズムのうちの１つが選択され
る。すなわち、 λ１＝１，λ２＝０ ；固定ゲインアルゴリズム λ１＝１，λ２＝１ ；最小２乗法アルゴリズム λ１＝１，λ２＝λ ；漸減ゲインアルゴリズム λ１＝λ，λ２＝１ ；重み付き最小２乗法アルゴリズ
ム ただし、λは、０＜λ＜１に設定される所定値。
【０２０９】本実施形態では、これらの４つの同定アル
ゴリズムのうちの重み付き最小２乗法アルゴリズムを採
用する。これは、重みパラメータλ１の値をエンジン３
の運転状態、具体的には排気ガスボリュームＡＢ＿ＳＶ
に応じて設定することにより、同定精度と、モデルパラ
メータの最適値への収束速度とを適切に設定できること
による。例えば、低負荷運転モードのときには、それに
応じて重みパラメータλ１の値を値１に近い値に設定す
ることで、すなわち最小２乗法アルゴリズムに近いアル
ゴリズムに設定することで、低負荷時におけるむだ時間
および応答遅れの増大により制御性が低下する（入出力
の変動量が大きくなる）ときにも、モデルパラメータの
変動を抑制することができ、良好な同定精度を確保でき
るとともに、高負荷運転モードのときには、それに応じ
て重みパラメータλ１の値を低負荷運転状態のときより
も小さい値に設定することにより、モデルパラメータを
迅速に最適値に収束させることができる。以上のよう
に、重みパラメータλ１の値を排気ガスボリュームＡＢ
＿ＳＶに応じて設定することにより、同定精度と、モデ
ルパラメータの最適値への収束速度とを適切に設定する
ことができ、それにより、触媒後排気ガス特性を向上さ
せることができる。
【０２１０】以上の式（２５）〜（３２）の同定アルゴ
リズムにおいて、前述したＤＫＡＣＴ（ｋ）＝ＤＫＣＭ
Ｄ（ｋ−ｄ'）の関係を適用すると、図２０に示す式
（３３）〜（４０）の同定アルゴリズムが得られる。本
実施形態では、ＬＡＦセンサ１４がエンジン３に設けら
れているので、これらの式（３３）〜（４０）を用い
る。これらの式（３３）〜（４０）を用いた場合、前述
した理由により、モデルパラメータを、第１触媒装置８
ａに実際に供給される排気ガスの空燃比の状態がより反
映された値として同定することができ、それにより、上
記式（２５）〜（３２）の同定アルゴリズムを用いた場
合よりも、モデルパラメータの同定精度を向上させるこ
とができる。
【０２１１】また、このオンボード同定器２３では、以
上の同定アルゴリズムにより算出されたモデルパラメー
タａ１'(ｋ)、ａ２'(ｋ)およびｂ１'(ｋ)に、後述する
リミット処理を施すことにより、モデルパラメータａ１
(ｋ)、ａ２(ｋ)およびｂ１(ｋ)が算出される。さらに、
前述した状態予測器２２では、このようにリミット処理
を施した後のモデルパラメータａ１(ｋ)、ａ２(ｋ)およ
びｂ１(ｋ)に基づき、予測値ＰＲＥＶＯ２が算出され
る。
【０２１２】次に、ＤＳＭコントローラ２４（制御入力
算出手段、第１の制御入力算出手段、空燃比算出手段、
第１の空燃比算出手段）について説明する。このＤＳＭ
コントローラ２４は、ΔΣ変調アルゴリズム（前記式
（１）〜（３））を応用した制御アルゴリズムにより、
状態予測器２２で算出された予測値ＰＲＥＶＯ２に基づ
き、制御入力φｏｐ(ｋ)（＝目標空燃比ＫＣＭＤ）を生
成（算出）するとともに、これを制御対象に入力するこ
とにより、制御対象の出力としてのＯ２センサ１５の出
力Ｖｏｕｔを目標値Ｖｏｐに収束させるように制御する
ものである。ΔΣ変調アルゴリズムの特性については、
第１実施形態ですでに述べたので、ここでは説明は省略
する。
【０２１３】図２１を参照しながら、このＤＳＭコント
ローラ２４の原理について説明する。例えば同図に１点
鎖線で示すように、出力偏差ＶＯ２が値０に対して揺ら
いでいる場合（すなわち、Ｏ２センサ１５の出力Ｖｏｕ
ｔが目標値Ｖｏｐに対して揺らいでいる場合）、出力偏
差ＶＯ２を値０に収束させる（すなわち出力Ｖｏｕｔを
目標値Ｖｏｐに収束させる）には、第１実施形態で述べ
たように、図２１に破線で示す、出力偏差ＶＯ２を打ち
消すような逆位相波形の出力偏差ＶＯ２*が生じるよう
に、制御入力φｏｐ(ｋ)を生成すればよい。
【０２１４】しかし、前述したように、本実施形態のよ
うな制御対象では、制御入力φｏｐ(ｋ)としての目標空
燃比ＫＣＭＤが制御対象に入力されてからＯ２センサ１
５の出力Ｖｏｕｔに反映されるまでに、予測時間ｄｔ分
の時間遅れが発生するため、現在の出力偏差ＶＯ２に基
づいて、制御入力φｏｐ(ｋ)を算出した場合の出力偏差
ＶＯ２#は、図２１に実線で示すように、出力偏差ＶＯ
２*に対して遅れを生じ、それにより、制御タイミング
のずれが生じてしまう。したがって、これを補償するた
めに、本実施形態のＡＤＳＭコントローラ２０における
ＤＳＭコントローラ２４では、出力偏差ＶＯ２の予測値
ＰＲＥＶＯ２を用いることにより、制御入力φｏｐ(ｋ)
が、制御タイミングのずれを生じることなく、現在の出
力偏差ＶＯ２を打ち消すような出力偏差（逆位相波形の
出力偏差ＶＯ２*と同様の出力偏差）を生じさせる信号
として生成される。
【０２１５】具体的には、このＤＳＭコントローラ２４
では、図２２に示すように、反転増幅器２４ａにより、
参照信号ｒ(ｋ)が、値−１、参照信号用のゲインＧdお
よび予測値ＰＲＥＶＯ２(ｋ)を互いに乗算した信号とし
て生成される。次に、差分器２４ｂにより、この参照信
号ｒ(ｋ)と遅延素子２４ｃで遅延されたＤＳＭ信号ｕ''
(ｋ−１)との偏差として偏差信号δ(ｋ)が生成される。
【０２１６】次いで、積分器２４ｄにより、偏差積分値
σd(ｋ)が、偏差信号δ(ｋ)と遅延素子２４ｅで遅延さ
れた偏差積分値σd(ｋ−１)との和の信号として生成さ
れ、次に、量子化器２４ｆ（符号関数）により、ＤＳＭ
信号ｕ''(ｋ)が、この偏差積分値σd(ｋ)を符号化した
値として生成される。そして、増幅器２４ｇにより、増
幅ＤＳＭ信号ｕ(ｋ)がＤＳＭ信号ｕ''(ｋ)を所定のゲイ
ンＦdで増幅した値として生成され、次に、加算器２４
ｈにより、この増幅ＤＳＭ信号ｕ(ｋ)を所定の基準値Ｆ
ＬＡＦＢＡＳＥに加算した値として、制御入力φｏｐ
(ｋ)が生成される。
【０２１７】以上のＤＳＭコントローラ２４の制御アル
ゴリズムは、以下の式（４１）〜（４６）で表される。 ｒ(ｋ)＝−１・Ｇd・ＰＲＥＶＯ２(ｋ) ……（４１） δ(ｋ)＝ｒ(ｋ)−ｕ''(ｋ−１) ……（４２） σd(ｋ)＝σd(ｋ−１)＋δ(ｋ) ……（４３） ｕ''(ｋ)＝ｓｇｎ（σd(ｋ)） ……（４４） ｕ(ｋ)＝Ｆd・ｕ''(ｋ) ……（４５） φｏｐ(ｋ)＝ＦＬＡＦＢＡＳＥ＋ｕ(ｋ) ……（４６） ここで、Ｇd，Ｆdはゲインを表す。また、符号関数ｓｇ
ｎ（σd(ｋ)）の値は、σd(ｋ)≧０のときにはｓｇｎ
（σd(ｋ)）＝１となり、σd(ｋ)＜０のときにはｓｇｎ
（σd(ｋ)）＝−１となる（なお、σd(ｋ)＝０のとき
に、ｓｇｎ（σd(ｋ)）＝０と設定してもよい）。
【０２１８】このＤＳＭコントローラ２４では、以上の
式（４１）〜（４６）に示す制御アルゴリズムにより、
前述したように、制御入力φｏｐ(ｋ)が、制御タイミン
グのずれを生じることなく、出力偏差ＶＯ２を打ち消す
ような出力偏差ＶＯ２*を生じさせる値として算出され
る。すなわち、制御入力φｏｐ(ｋ)が、Ｏ２センサ１５
の出力Ｖｏｕｔを目標値Ｖｏｐに収束させることができ
る値として算出される。また、制御入力φｏｐ(ｋ)が、
増幅ＤＳＭ信号ｕ(ｋ)を所定の基準値ＦＬＡＦＢＡＳＥ
に加算した値として算出されるので、制御入力φｏｐ
(ｋ)を値０を中心して正負反転する値だけでなく、基準
値ＦＬＡＦＢＡＳＥを中心として増減を繰り返す値とし
て算出できる。これにより、通常のΔΣ変調アルゴリズ
ムと比べて、制御の自由度を高めることができる。
【０２１９】次に、前記ＰＲＩＳＭコントローラ２１に
ついて説明する。このＰＲＩＳＭコントローラ２１は、
以下に述べるオンボード同定型スライディングモード制
御処理（以下「ＰＲＩＳＭ処理」という）の制御アルゴ
リズムにより、Ｏ２センサ１５の出力Ｖｏｕｔを目標値
Ｖｏｐに収束させるための目標空燃比ＫＣＭＤを算出す
るものであり、状態予測器２２、オンボード同定器２３
およびスライディングモードコントローラ（以下「ＳＬ
Ｄコントローラ」という）２５により構成されている。
なお、このＰＲＩＳＭ処理の具体的なプログラムについ
ては後述する。
【０２２０】このＰＲＩＳＭコントローラ２１のうちの
状態予測器２２およびオンボード同定器２３について
は、既に説明したので、ここではＳＬＤコントローラ２
５についてのみ説明する。このＳＬＤコントローラ２５
（第２の制御入力算出手段、第２の空燃比算出手段）
は、スライディングモード制御アルゴリズムに基づいて
スライディングモード制御を行うものであり、以下、一
般的なスライディングモード制御アルゴリズムについて
説明する。このスライディングモード制御アルゴリズム
では、前述した式（１８）の離散時間系モデルを制御対
象モデルとして用いるため、切換関数σは、下式（４
７）に示すように、出力偏差ＶＯ２の時系列データの線
形関数として設定される。 σ（ｋ）＝Ｓ１・ＶＯ２（ｋ）＋Ｓ２・ＶＯ２（ｋ−１） ……（４７） ここで、Ｓ１，Ｓ２は、−１＜（Ｓ２／Ｓ１）＜１の関
係が成立するように設定される所定の係数である。
【０２２１】一般にスライディングモード制御アルゴリ
ズムでは、切換関数σが２つの状態変数（本実施形態で
は出力偏差ＶＯ２の時系列データ）で構成されている場
合、２つの状態変数で構成される位相空間は、これらを
それぞれ縦軸および横軸とする２次元の位相平面となる
ため、この位相平面上において、σ＝０を満たす２つの
状態変数の値の組み合わせは、切換直線と呼ばれる直線
上に載ることになる。したがって、制御対象への制御入
力を、２つの状態変数の組み合わせが切換直線上に収束
する（載る）ように適切に決定することにより、２つの
状態変数をいずれも、値０になる平衡点に収束（スライ
ディング）させることができる。さらに、スライディン
グモード制御アルゴリズムでは、切換関数σの設定によ
り、状態変数の動特性、より具体的には収束挙動や収束
速度を指定することができる。例えば、本実施形態のよ
うに、切換関数σが２つの状態変数で構成されている場
合には、切換直線の傾きを値１に近づけると、状態変数
の収束速度が遅くなる一方、値０に近づけると、収束速
度が速くなる。以上のように、スライディングモード制
御は、いわゆる応答指定型制御の一手法である。
【０２２２】本実施形態では、前記式（４７）に示すよ
うに、切換関数σが出力偏差ＶＯ２の２つの時系列デー
タ、すなわち出力偏差ＶＯ２の今回値ＶＯ２（ｋ）およ
び前回値ＶＯ２（ｋ−１）により構成されているので、
これらの今回値ＶＯ２（ｋ）および前回値ＶＯ２（ｋ−
１）の組み合わせを切換直線上に収束させるように、制
御対象への制御入力すなわち目標空燃比ＫＣＭＤを設定
すればよい。具体的には、制御量Ｕｓｌ（ｋ）を、基準
値ＦＬＡＦＢＡＳＥとの和が目標空燃比ＫＣＭＤとなる
値として定義すると、今回値ＶＯ２（ｋ）および前回値
ＶＯ２（ｋ−１）の組み合わせを切換直線上に収束させ
るための制御量Ｕｓｌ（ｋ）は、適応スライディングモ
ード制御アルゴリズムにより、図２３に示す式（４８）
のように、等価制御入力Ｕｅｑ（ｋ）、到達則入力Ｕｒ
ｃｈ（ｋ）および適応則入力Ｕａｄｐ（ｋ）の総和とし
て設定される。
【０２２３】この等価制御入力Ｕｅｑ（ｋ）は、出力偏
差ＶＯ２の今回値ＶＯ２（ｋ）および前回値ＶＯ２（ｋ
−１）の組み合わせを切換直線上に拘束しておくための
ものであり、具体的には、図２３に示す式（４９）のよ
うに定義される。また、到達則入力Ｕｒｃｈ（ｋ）は、
外乱やモデル化誤差などにより、出力偏差ＶＯ２の今回
値ＶＯ２（ｋ）および前回値ＶＯ２（ｋ−１）の組み合
わせが切換直線上から外れた際に、これらを切換直線上
に収束させるためのものであり、具体的には、図２３に
示す式（５０）のように定義される。この式（５０）に
おいて、Ｆはゲインを表す。
【０２２４】さらに、適応則入力Ｕａｄｐ（ｋ）は、制
御対象の定常偏差、モデル化誤差および外乱の影響を抑
制しながら、出力偏差ＶＯ２の今回値ＶＯ２（ｋ）およ
び前回値ＶＯ２（ｋ−１）の組み合わせを、切換超平面
上に確実に収束させるためのものであり、具体的には、
図２３に示す式（５１）のように定義される。この式
（５１）において、Ｇはゲインを、ΔＴは制御周期をそ
れぞれ表す。
【０２２５】本実施形態のＰＲＩＳＭコントローラ２１
のＳＬＤコントローラ２５では、前述したように、出力
偏差ＶＯ２に代えて予測値ＰＲＥＶＯ２を用いるので、
ＰＲＥＶＯ２（ｋ）≒ＶＯ２（ｋ＋ｄｔ）の関係を適用
することにより、以上の式（４７）〜（５１）のアルゴ
リズムを、図２４に示す式（５２）〜（５６）に書き換
えて用いる。この式（５２）におけるσＰＲＥは、予測
値ＰＲＥＶＯ２を用いたときの切換関数（以下「予測切
換関数」という）の値である。すなわち、このＳＬＤコ
ントローラ２５では、以上のアルゴリズムで算出される
制御量Ｕｓｌ（ｋ）を基準値ＦＬＡＦＢＡＳＥに加算す
ることによって、目標空燃比ＫＣＭＤが算出される。
【０２２６】以下、ＥＣＵ２により実行される燃料噴射
量の算出処理について、図２５を参照しながら説明す
る。同図に示すように、この算出処理は、前述した図１
０，１１の算出処理と比べて、ステップ１０４〜１０７
のみが異なっており、それ以外の点は同じであるので、
以下、ステップ１０４〜１０７についてのみ説明する。
なお、以下の説明では、今回値であることを示す記号
（ｋ）を適宜、省略する。
【０２２７】すなわち、この処理では、ステップ１０３
に続くステップ１０４において、適応制御フラグＦ＿Ｐ
ＲＩＳＭＯＮの設定処理を実行する。この処理の内容は
図示しないが、具体的には、以下の（ｆ１４）〜（ｆ１
９）の条件がいずれも成立しているときには、適応空燃
比制御処理で算出された目標空燃比ＫＣＭＤを使用する
条件が成立しているとして、言い換えれば、適応空燃比
制御処理により空燃比制御を行うべき運転モードにある
として、それを表すために、適応制御フラグＦ＿ＰＲＩ
ＳＭＯＮが「１」にセットされる。一方、（ｆ１４）〜
（ｆ１９）の条件のうちの少なくとも１つが成立してい
ないときには、適応制御フラグＦ＿ＰＲＩＳＭＯＮが
「０」にセットされる。 （ｆ１４）ＬＡＦセンサ１４およびＯ２センサ１５がい
ずれも活性化していること。 （ｆ１５）エンジン３がリーンバーン運転中でないこ
と。 （ｆ１６）スロットル弁５が全開状態でないこと。 （ｆ１７）点火時期の遅角制御中でないこと。 （ｆ１８）フューエルカット運転中でないこと。 （ｆ１９）エンジン回転数ＮＥおよび吸気管内絶対圧Ｐ
ＢＡがいずれも、適応空燃比制御処理用の所定の範囲内
の値であること。
【０２２８】次に、ステップ１０５に進み、ステップ１
０４で設定された適応制御フラグＦ＿ＰＲＩＳＭＯＮが
「１」であるか否かを判別する。この判別結果がＹＥＳ
のときには、ステップ１０６に進み、目標空燃比ＫＣＭ
Ｄを、後述する適応空燃比制御処理で算出された適応目
標空燃比ＫＣＭＤＳＬＤに設定する。
【０２２９】一方、ステップ１０５の判別結果がＮＯの
ときには、ステップ１０７に進み、目標空燃比ＫＣＭＤ
をマップ値ＫＣＭＤＭＡＰに設定する。このマップ値Ｋ
ＣＭＤＭＡＰは、エンジン回転数ＮＥおよび吸気管内絶
対圧ＰＢＡに応じて、図示しないマップを検索すること
により、算出される。そして、これ以降のステップ１０
８〜１１３は、前述した図１０，１１のステップ９〜１
４と同様に実行される。
【０２３０】次に、図２６および図２７を参照しなが
ら、ＡＤＳＭ処理およびＰＲＩＳＭ処理を含む適応空燃
比制御処理について説明する。この処理は、所定の周期
（例えば１０ｍｓｅｃ）で実行される。また、この処理
では、エンジン３の運転状態に応じて、ＡＤＳＭ処理、
ＰＲＩＳＭ処理、またはスライディングモード制御量Ｄ
ＫＣＭＤＳＬＤを所定値ＳＬＤＨＯＬＤに設定する処理
により、目標空燃比ＫＣＭＤが算出される。
【０２３１】この処理では、まず、ステップ１２０にお
いて、Ｆ／Ｃ後判定処理を実行する。この処理の内容は
図示しないが、この処理では、フューエルカット運転中
は、それを表すためにＦ／Ｃ後判定フラグＦ＿ＡＦＣが
「１」にセットされ、フューエルカット運転の終了後、
所定時間Ｘ＿ＴＭ＿ＡＦＣが経過したときには、それを
表すためにＦ／Ｃ後判定フラグＦ＿ＡＦＣが「０」にセ
ットされる。
【０２３２】次に、ステップ１２１に進み、車速ＶＰに
基づいて、エンジン３を搭載した車両が発進したか否か
を判定する発進判定処理を実行する。図２８に示すよう
に、この処理では、まず、ステップ１４９において、ア
イドル運転フラグＦ＿ＩＤＬＥが「１」であるか否かを
判別する。このアイドル運転フラグＦ＿ＩＤＬＥは、エ
ンジン回転数ＮＥ、車速ＶＰおよびスロットル弁開度θ
ＴＨなどに基づき、エンジン３がアイドル運転モード中
であるか否かを判別することによって設定され、具体的
には、アイドル運転モードであるときに「１」に、それ
以外のときに「０」にセットされる。
【０２３３】この判別結果がＹＥＳで、アイドル運転モ
ード中であるときには、ステップ１５０に進み、車速Ｖ
Ｐが所定車速ＶＳＴＡＲＴ（例えば１ｋｍ／ｈ）より小
さいか否かを判別する。この判別結果がＹＥＳで、停車
中であるときには、ステップ１５１に進み、ダウンカウ
ント式の第１発進判定タイマのタイマ値ＴＭＶＯＴＶＳ
Ｔを第１所定時間ＴＶＯＴＶＳＴ（例えば３ｍｓｅｃ）
に設定する。
【０２３４】次いで、ステップ１５２に進み、ダウンカ
ウント式の第２発進判定タイマのタイマ値ＴＭＶＳＴ
を、上記第１所定時間ＴＶＯＴＶＳＴよりも長い第２所
定時間ＴＶＳＴ（例えば５００ｍｓｅｃ）に設定する。
次いで、ステップ１５３，１５４において、第１および
第２発進フラグＦ＿ＶＯＴＶＳＴ，Ｆ＿ＶＳＴをいずれ
も「０」にセットした後、本処理を終了する。
【０２３５】一方、ステップ１４９または１５０の判別
結果がＮＯのとき、すなわちアイドル運転にないか、ま
たは車両が発進したときには、ステップ１５５に進み、
第１発進判定タイマのタイマ値ＴＭＶＯＴＶＳＴが値０
より大きいか否かを判別する。この判別結果がＹＥＳ
で、アイドル運転の終了後または車両の発進後、第１所
定時間ＴＶＯＴＶＳＴが経過していないときには、第１
発進モード中であるとして、ステップ１５６に進み、そ
れを表すために第１発進フラグＦ＿ＶＯＴＶＳＴを
「１」にセットする。
【０２３６】一方、ステップ１５５の判別結果がＮＯ
で、アイドル運転の終了後または車両の発進後、第１所
定時間ＴＶＯＴＶＳＴが経過したときには、第１発進モ
ードが終了したとして、ステップ１５７に進み、第１発
進フラグＦ＿ＶＯＴＶＳＴを「０」にセットする。
【０２３７】ステップ１５６または１５７に続くステッ
プ１５８では、第２発進判定タイマのタイマ値ＴＭＶＳ
Ｔが値０より大きいか否かを判別する。この判別結果が
ＹＥＳで、アイドル運転の終了後または車両の発進後、
第２所定時間ＴＶＳＴが経過していないときには、第２
発進モード中であるとして、ステップ１５９に進み、そ
れを表すために第２発進フラグＦ＿ＶＳＴを「１」にセ
ットした後、本処理を終了する。
【０２３８】一方、ステップ１５８の判別結果がＮＯ
で、アイドル運転の終了後または車両の発進後、第２所
定時間ＴＶＳＴが経過したときには、第２発進モードが
終了したとして、前記ステップ１５４を実行した後、本
処理を終了する。
【０２３９】図２６に戻り、ステップ１２１に続くステ
ップ１２２では、状態変数の設定処理を実行する。図示
しないが、この処理では、ＲＡＭ内に記憶されている、
目標空燃比ＫＣＭＤ、ＬＡＦセンサ１４の出力ＫＡＣＴ
および出力偏差ＶＯ２の時系列データをいずれも、１サ
ンプリングサイクル分ずつ過去側にシフトさせる。その
後、ＫＣＭＤ、ＫＡＣＴおよびＶＯ２の時系列データの
最新の値と、基準値ＦＬＡＦＢＡＳＥと、後述する適応
補正項ＦＬＡＦＡＤＰとに基づき、ＫＣＭＤ、ＫＡＣＴ
およびＶＯ２の今回値を算出する。
【０２４０】次に、ステップ１２３に進み、ＰＲＩＳＭ
／ＡＤＳＭ処理の実行判定処理を行う。この処理は、Ｐ
ＲＩＳＭ処理またはＡＤＳＭ処理の実行条件が成立して
いるか否かを判定するものであり、具体的には、図２９
に示すフローチャートのように実行される。
【０２４１】すなわち、図２９のステップ１６０〜１６
３において、以下の（ｆ２０）〜（ｆ２３）の条件がい
ずれも成立しているときには、ＰＲＩＳＭ処理またはＡ
ＤＳＭ処理を実行すべき運転モードにあるとして、それ
を表すために、ステップ１６４で、ＰＲＩＳＭ／ＡＤＳ
Ｍ実行フラグＦ＿ＰＲＩＳＭＣＡＬを「１」にセットし
た後、本処理を終了する。一方、（ｆ２０）〜（ｆ２
３）の条件の少なくとも１つが成立していないときに
は、ＰＲＩＳＭ処理またはＡＤＳＭ処理を実行すべき運
転モードにないとして、それを表すために、ステップ１
６５で、ＰＲＩＳＭ／ＡＤＳＭ実行フラグＦ＿ＰＲＩＳ
ＭＣＡＬを「０」にセットした後、本処理を終了する。 （ｆ２０）Ｏ２センサ１５が活性化していること。 （ｆ２１）ＬＡＦセンサ１４が活性化していること。 （ｆ２２）エンジン３がリーンバーン運転中でないこ
と。 （ｆ２３）点火時期の遅角制御中でないこと。
【０２４２】図２６に戻り、ステップ１２３に続くステ
ップ１２４では、同定器演算の実行判定処理を行う。こ
の処理は、オンボード同定器２３によるパラメータ同定
の実行条件が成立しているか否かを判定するものであ
り、具体的には、図３０に示すフローチャートのように
実行される。
【０２４３】すなわち、図３０のステップ１７０および
１７１の判別結果がいずれもＮＯのとき、言い換えれ
ば、スロットル弁開度θＴＨが全開状態でなく、かつフ
ューエルカット運転中でないときには、パラメータ同定
を実行すべき運転モードであるとして、ステップ１７２
に進み、同定実行フラグＦ＿ＩＤＣＡＬを「１」にセッ
トした後、本処理を終了する。一方、ステップ１７０ま
たは１７１の判別結果がＹＥＳのときには、パラメータ
同定を実行すべき運転モードにないとして、ステップ１
７３に進み、同定実行フラグＦ＿ＩＤＣＡＬを「０」に
セットした後、本処理を終了する。
【０２４４】図２６に戻り、ステップ１２４に続くステ
ップ１２５では、各種パラメータ（排気ガスボリューム
ＡＢ＿ＳＶなど）を算出する。この処理の具体的な内容
は、後述する。
【０２４５】次に、ステップ１２６に進み、前記ステッ
プ１２３で設定されたＰＲＩＳＭ／ＡＤＳＭ実行フラグ
Ｆ＿ＰＲＩＳＭＣＡＬが「１」であるか否かを判別す
る。この判別結果がＹＥＳで、ＰＲＩＳＭ処理またはＡ
ＤＳＭ処理の実行条件が成立しているときには、ステッ
プ１２７に進み、前記ステップ１２４で設定された同定
実行フラグＦ＿ＩＤＣＡＬが「１」であるか否かを判別
する。
【０２４６】この判別結果がＹＥＳで、オンボード同定
器２３によるパラメータ同定を実行すべき運転モードの
ときには、ステップ１２８に進み、パラメータ初期化フ
ラグＦ＿ＩＤＲＳＥＴが「１」であるか否かを判別す
る。この判別結果がＮＯで、ＲＡＭに記憶されているモ
デルパラメータａ１，ａ２，ｂ１の初期化が不要である
ときには、後述するステップ１３１に進む。
【０２４７】一方、この判別結果がＹＥＳで、モデルパ
ラメータａ１，ａ２，ｂ１の初期化が必要であるときに
は、ステップ１２９に進み、モデルパラメータａ１，ａ
２，ｂ１を、それぞれの初期値に設定した後、それを表
すためにステップ１３０に進み、パラメータ初期化フラ
グＦ＿ＩＤＲＳＥＴを「０」にセットする。
【０２４８】このステップ１３０または１２８に続くス
テップ１３１では、オンボード同定器２３の演算を実行
し、モデルパラメータａ１，ａ２，ｂ１を同定した後、
後述する図２７のステップ１３２に進む。このオンボー
ド同定器２３の演算の具体的な内容については、後述す
る。
【０２４９】一方、ステップ１２７の判別結果がＮＯ
で、パラメータ同定を実行すべき運転モードでないとき
には、以上のステップ１２８〜１３１をスキップして、
図２７のステップ１３２に進む。ステップ１２７または
１３１に続くステップ１３２では、モデルパラメータａ
１，ａ２，ｂ１として、同定値または所定値を選択す
る。この処理の内容は図示しないが、具体的には、前記
ステップ１２４で設定された同定実行フラグＦ＿ＩＤＣ
ＡＬが「１」のときには、モデルパラメータａ１，ａ
２，ｂ１をステップ１３１で同定された同定値に設定す
る。一方、同定実行フラグＦ＿ＩＤＣＡＬが「０」のと
きには、モデルパラメータａ１，ａ２，ｂ１を所定値に
設定する。
【０２５０】次に、ステップ１３３に進み、後述するよ
うに、状態予測器２２の演算を実行し、予測値ＰＲＥＶ
Ｏ２を算出する。その後、ステップ１３４に進み、後述
するように、制御量Ｕｓｌを算出する。
【０２５１】次いで、ステップ１３５に進み、ＳＬＤコ
ントローラ２５の安定判別を実行する。この処理の内容
は図示しないが、具体的には、予測切換関数σＰＲＥの
値に基づき、ＳＬＤコントローラ２５によるスライディ
ングモード制御が安定状態にあるか否かを判別する。
【０２５２】次に、ステップ１３６および１３７におい
て、後述するように、ＳＬＤコントローラ２５およびＤ
ＳＭコントローラ２４により、スライディングモード制
御量ＤＫＣＭＤＳＬＤおよびΔΣ変調制御量ＤＫＣＭＤ
ＤＳＭをそれぞれ算出する。
【０２５３】次いで、ステップ１３８に進み、後述する
ように、ＳＬＤコントローラ２５により算出されたスラ
イディングモード制御量ＤＫＣＭＤＳＬＤ、またはＤＳ
Ｍコントローラ２４により算出されたΔΣ変調制御量Ｄ
ＫＣＭＤＤＳＭを用いて、適応目標空燃比ＫＣＭＤＳＬ
Ｄを算出する。この後、ステップ１３９に進み、後述す
るように、適応補正項ＦＬＡＦＡＤＰを算出した後、本
処理を終了する。
【０２５４】一方、図２６に戻り、前記ステップ１２６
の判別結果がＮＯで、ＰＲＩＳＭ処理およびＡＤＳＭ処
理の実行条件がいずれも成立していないときには、ステ
ップ１４０に進み、パラメータ初期化フラグＦ＿ＩＤＲ
ＳＥＴを「１」にセットする。次に、図２７のステップ
１４１に進み、スライディングモード制御量ＤＫＣＭＤ
ＳＬＤを所定値ＳＬＤＨＯＬＤにセットする。次いで、
前述したステップ１３８，１３９を実行した後、本処理
を終了する。
【０２５５】次に、図３１を参照しながら、前述したス
テップ１２５の各種パラメータを算出する処理について
説明する。この処理では、まず、ステップ１８０におい
て、下式（５８）により、排気ガスボリュームＡＢ＿Ｓ
Ｖ（空間速度の推定値）を算出する。 ＡＢ＿ＳＶ＝（ＮＥ／１５００）・ＰＢＡ・Ｘ＿ＳＶＰＲＡ ……（５８） ここで、Ｘ＿ＳＶＰＲＡは、エンジン排気量に基づいて
決定される所定の係数である。
【０２５６】次に、ステップ１８１に進み、前述した空
燃比操作系のむだ時間ＫＡＣＴ＿Ｄ（＝ｄ'）、排気系
のむだ時間ＣＡＴ＿ＤＥＬＡＹ（＝ｄ）および予測時間
ｄｔを算出する。具体的には、ステップ１８０で算出さ
れた排気ガスボリュームＡＢ＿ＳＶに応じて、図３２に
示すテーブルを検索することにより、むだ時間ＫＡＣＴ
＿Ｄ，ＣＡＴ＿ＤＥＬＡＹをそれぞれ算出するととも
に、これらの和（ＫＡＣＴ＿Ｄ＋ＣＡＴ＿ＤＥＬＡＹ）
を予測時間ｄｔとして設定する。すなわち、この制御プ
ログラムでは、位相遅れ時間ｄｄが値０に設定される。
【０２５７】このテーブルでは、排気ガスボリュームＡ
Ｂ＿ＳＶが大きいほど、むだ時間ＫＡＣＴ＿Ｄ，ＣＡＴ
＿ＤＥＬＡＹがより小さい値に設定されている。これ
は、排気ガスボリュームＡＢ＿ＳＶが大きいほど、排気
ガスの流速が大きくなることで、むだ時間ＫＡＣＴ＿
Ｄ，ＣＡＴ＿ＤＥＬＡＹが短くなることによる。以上の
ように、むだ時間ＫＡＣＴ＿Ｄ，ＣＡＴ＿ＤＥＬＡＹお
よび予測時間ｄｔが、排気ガスボリュームに応じて算出
されるので、これらを用いて算出した出力偏差ＶＯ２の
予測値ＰＲＥＶＯ２に基づき、後述する適応目標空燃比
ＫＣＭＤＳＬＤを算出することにより、制御対象の入出
力間の制御タイミングのずれを解消することができる。
また、モデルパラメータａ１，ａ２，ｂ１が、上記むだ
時間ＣＡＴ＿ＤＥＬＡＹを用いて同定されるので、制御
対象モデルの動特性を、制御対象の実際の動特性に適合
させることができ、それにより、制御対象の入出力間の
制御タイミングのずれをさらに解消することができる。
【０２５８】次に、ステップ１８２に進み、同定アルゴ
リズムの重みパラメータλ１，λ２の値を算出する。具
体的には、重みパラメータλ２を値１に設定すると同時
に、重みパラメータλ１を、排気ガスボリュームＡＢ＿
ＳＶに応じて、図３３に示すテーブルを検索することに
より算出する。
【０２５９】このテーブルでは、排気ガスボリュームＡ
Ｂ＿ＳＶが大きいほど、重みパラメータλ１がより小さ
い値に設定されており、言い換えれば、排気ガスボリュ
ームＡＢ＿ＳＶが小さいほど、重みパラメータλ１がよ
り大きくかつ値１により近い値に設定されている。これ
は、排気ガスボリュームＡＢ＿ＳＶが大きいほど、言い
換えればより高負荷の運転モードであるほど、モデルパ
ラメータの同定をより迅速に行う必要があるので、重み
パラメータλ１をより小さく設定することによって、モ
デルパラメータの最適値への収束速度を高めるためであ
る。これに加えて、排気ガスボリュームＡＢ＿ＳＶが小
さいほど、すなわちより低負荷の運転モードであるほ
ど、空燃比が変動しやすくなり、触媒後排気ガス特性が
不安定になりやすいことで、モデルパラメータの良好な
同定精度を確保する必要があるので、重みパラメータλ
１を値１に近づける（最小２乗法アルゴリズムに近づけ
る）ことによって、モデルパラメータの同定精度をより
高めるためである。
【０２６０】次に、ステップ１８３に進み、モデルパラ
メータａ１，ａ２の値を制限するための下限値Ｘ＿ＩＤ
Ａ２Ｌと、モデルパラメータｂ１の値を制限するための
下限値Ｘ＿ＩＤＢ１Ｌおよび上限値Ｘ＿ＩＤＢ１Ｈと
を、排気ガスボリュームＡＢ＿ＳＶに応じて、図３４に
示すテーブルを検索することにより算出する。
【０２６１】このテーブルでは、下限値Ｘ＿ＩＤＡ２Ｌ
は、排気ガスボリュームＡＢ＿ＳＶが大きいほど、より
大きい値に設定されている。これは、排気ガスボリュー
ムＡＢ＿ＳＶの変化に応じたむだ時間の増減に伴い、制
御系が安定状態となるモデルパラメータａ１，ａ２の組
み合わせが変化することによる。また、下限値Ｘ＿ＩＤ
Ｂ１Ｌおよび上限値Ｘ＿ＩＤＢ１Ｈも、排気ガスボリュ
ームＡＢ＿ＳＶが大きいほど、より大きい値に設定され
ている。これは、排気ガスボリュームＡＢ＿ＳＶが大き
いほど、触媒前空燃比（第１触媒装置８ａよりも上流側
の排気ガスの空燃比）がＯ２センサ１５の出力Ｖｏｕｔ
に及ぼす影響の度合、すなわち制御対象のゲインがより
大きくなることによる。
【０２６２】次いで、ステップ１８４に進み、移動平均
フィルタリング処理のフィルタ次数ｎを算出した後、本
処理を終了する。この処理では、フィルタ次数ｎを、排
気ガスボリュームＡＢ＿ＳＶに応じて、図３５に示すテ
ーブルを検索することにより、算出する。
【０２６３】このテーブルでは、排気ガスボリュームＡ
Ｂ＿ＳＶが大きいほど、フィルタ次数ｎがより小さい値
に設定されている。これは、以下の理由による。すなわ
ち、前述したように、排気ガスボリュームＡＢ＿ＳＶが
変化すると、制御対象の周波数特性、特にゲイン特性が
変化するので、制御対象モデルのゲイン特性を、制御対
象の実際のゲイン特性に一致させるためには、重み付き
最小２乗法アルゴリズムの周波数重み特性を、排気ガス
ボリュームＡＢ＿ＳＶに応じて適切に補正する必要があ
る。したがって、移動平均フィルタリング処理のフィル
タ次数ｎを、上記テーブルのように排気ガスボリューム
ＡＢ＿ＳＶに応じて設定することにより、排気ガスボリ
ュームＡＢ＿ＳＶの変化にかかわらず、一定の同定重み
を同定アルゴリズムにおいて確保できるとともに、制御
対象モデルと制御対象との間で互いのゲイン特性を一致
させることができ、これにより、同定精度を向上させる
ことができる。
【０２６４】次に、図３６を参照しながら、前記ステッ
プ１３１のオンボード同定器２３の演算処理について説
明する。同図に示すように、この処理では、まず、ステ
ップ１９０において、前述した式（３９）より、ゲイン
係数ＫＰ（ｋ）を算出する。次に、ステップ１９１に進
み、前述した式（３７）より、出力偏差ＶＯ２の同定値
ＶＯ２ＨＡＴ（ｋ）を算出する。
【０２６５】次いで、ステップ１９２に進み、前述した
式（３５），（３６）より、同定誤差フィルタ値ｉｄｅ
＿ｆ（ｋ）を算出する。次に、ステップ１９３に進み、
前述した式（３３）より、モデルパラメータのベクトル
θ（ｋ）を算出した後、ステップ１９４に進み、モデル
パラメータのベクトルθ（ｋ）の安定化処理を実行す
る。この処理については後述する。
【０２６６】次いで、ステップ１９５に進み、前述した
式（４０）より、正方行列Ｐ（ｋ）の次回値Ｐ（ｋ＋
１）を算出する。この次回値Ｐ（ｋ＋１）は、次回のル
ープでの算出において、正方行列Ｐ（ｋ）の値として用
いられる。
【０２６７】以下、図３７を参照しながら、上記ステッ
プ１９４におけるモデルパラメータのベクトルθ（ｋ）
の安定化処理について説明する。同図に示すように、ま
ず、ステップ２００で、３つのフラグＦ＿Ａ１ＳＴＡ
Ｂ，Ｆ＿Ａ２ＳＴＡＢ，Ｆ＿Ｂ１ＳＴＡＢをいずれも
「０」にセットする。
【０２６８】次に、ステップ２０１に進み、後述するよ
うに、ａ１'＆ａ２'のリミット処理を実行する。次い
で、ステップ２０２で、後述するように、ｂ１'のリミ
ット処理を実行した後、本処理を終了する。
【０２６９】以下、図３８を参照しながら、上記ステッ
プ２０１のａ１'＆ａ２'のリミット処理について説明す
る。同図に示すように、まず、ステップ２１０におい
て、前記ステップ１９３で算出したモデルパラメータの
同定値ａ２'が、前記図３１のステップ１８３で算出さ
れた下限値Ｘ＿ＩＤＡ２Ｌ以上であるか否かを判別す
る。この判別結果がＮＯのときには、ステップ２１１に
進み、制御系を安定化させるために、モデルパラメータ
ａ２を下限値Ｘ＿ＩＤＡ２Ｌに設定すると同時に、モデ
ルパラメータａ２の安定化を実行したことを表すため
に、フラグＦ＿Ａ２ＳＴＡＢを「１」にセットする。一
方、この判別結果がＹＥＳで、ａ２'≧Ｘ＿ＩＤＡ２Ｌ
のときには、ステップ２１２に進み、モデルパラメータ
ａ２を同定値ａ２'に設定する。
【０２７０】これらのステップ２１１または２１２に続
くステップ２１３では、前記ステップ１９３で算出した
モデルパラメータの同定値ａ１'が、所定の下限値Ｘ＿
ＩＤＡ１Ｌ（例えば値−２以上で値０より小さい一定
値）以上であるか否かを判別する。この判別結果がＮＯ
のときには、ステップ２１４に進み、制御系を安定化さ
せるために、モデルパラメータａ１を下限値Ｘ＿ＩＤＡ
１Ｌに設定すると同時に、モデルパラメータａ１の安定
化を実行したことを表すために、フラグＦ＿Ａ１ＳＴＡ
Ｂを「１」にセットする。
【０２７１】一方、ステップ２１３の判別結果がＹＥＳ
のときには、ステップ２１５に進み、同定値ａ１'が、
所定の上限値Ｘ＿ＩＤＡ１Ｈ（例えば値２）以下である
か否かを判別する。この判別結果がＹＥＳで、Ｘ＿ＩＤ
Ａ１Ｌ≦ａ１'≦Ｘ＿ＩＤＡ１Ｈのときには、ステップ
２１６に進み、モデルパラメータａ１を同定値ａ１'に
設定する。一方、この判別結果がＮＯで、Ｘ＿ＩＤＡ１
Ｈ＜ａ１'のときには、ステップ２１７に進み、モデル
パラメータａ１を上限値Ｘ＿ＩＤＡ１Ｈに設定すると同
時に、モデルパラメータａ１の安定化を実行したことを
表すために、フラグＦ＿Ａ１ＳＴＡＢを「１」にセット
する。
【０２７２】これらのステップ２１４、２１６または２
１７に続くステップ２１８では、以上のように算出した
モデルパラメータａ１の絶対値と、モデルパラメータａ
２との和（｜ａ１｜＋ａ２）が、所定の判定値Ｘ＿Ａ２
ＳＴＡＢ（例えば値０．９）以下であるか否かを判別す
る。この判別結果がＹＥＳのときには、モデルパラメー
タａ１，ａ２の組み合わせが、制御系の安定性を確保で
きる範囲（図３９にハッチングで示す規制範囲）内にあ
るとして、そのまま本処理を終了する。
【０２７３】一方、ステップ２１８の判別結果がＮＯの
ときには、ステップ２１９に進み、モデルパラメータａ
１が、判定値Ｘ＿Ａ２ＳＴＡＢから下限値Ｘ＿ＩＤＡ２
Ｌを減算した値（Ｘ＿Ａ２ＳＴＡＢ−Ｘ＿ＩＤＡ２Ｌ）
以下であるか否かを判別する。この判別結果がＹＥＳの
ときには、ステップ２２０に進み、モデルパラメータａ
２を、判定値Ｘ＿Ａ２ＳＴＡＢからモデルパラメータａ
１の絶対値を減算した値（Ｘ＿Ａ２ＳＴＡＢ−｜ａ１
｜）に設定すると同時に、モデルパラメータａ２の安定
化を実行したことを表すために、フラグＦ＿Ａ２ＳＴＡ
Ｂを「１」にセットした後、本処理を終了する。
【０２７４】一方、ステップ２１９の判別結果がＮＯ
で、ａ１＞（Ｘ＿Ａ２ＳＴＡＢ−Ｘ＿ＩＤＡ２Ｌ）のと
きには、ステップ２２１に進み、制御系を安定化させる
ために、モデルパラメータａ１を、判定値Ｘ＿Ａ２ＳＴ
ＡＢから下限値Ｘ＿ＩＤＡ２Ｌを減算した値（Ｘ＿Ａ２
ＳＴＡＢ−Ｘ＿ＩＤＡ２Ｌ）に設定し、モデルパラメー
タａ２を下限値Ｘ＿ＩＤＡ２Ｌに設定する。これと同時
に、モデルパラメータａ１，ａ２の安定化を実行したこ
とを表すために、フラグＦ＿Ａ１ＳＴＡＢ，Ｆ＿Ａ２Ｓ
ＴＡＢをいずれも「１」にセットする。その後、本処理
を終了する。
【０２７５】前述したように、逐次型の同定アルゴリズ
ムでは、制御対象の入出力が定常状態になると、自己励
起条件の不足化に起因して、同定されたモデルパラメー
タの絶対値が増大する、いわゆるドリフト現象が発生し
やすくなることで、制御系が不安定になったり、振動状
態になったりすることがある。また、その安定限界も、
エンジン３の運転状態に応じて変化する。例えば、低負
荷運転状態のときには、排気ガスボリュームＡＢ＿ＳＶ
が小さくなることで、供給された混合気に対する排気ガ
スの応答遅れやむだ時間などが大きくなり、それによ
り、Ｏ２センサ１５の出力Ｖｏｕｔが振動状態になりや
すい。
【０２７６】これに対して、以上のａ１'＆ａ２'のリミ
ット処理では、モデルパラメータａ１，ａ２の組み合わ
せが、図３９にハッチングで示す規制範囲内の値に収ま
るように設定されるとともに、この規制範囲を決定する
下限値Ｘ＿ＩＤＡ２Ｌが、排気ガスボリュームＡＢ＿Ｓ
Ｖに応じて設定されるので、この規制範囲をエンジン３
の運転状態の変化、すなわち制御対象の動特性の変化に
伴う安定限界の変化が反映された適切な安定限界の範囲
として設定することができ、そのような規制範囲内に収
まるように規制されたモデルパラメータａ１，ａ２を用
いることにより、上記ドリフト現象の発生を回避でき、
制御系の安定性を確保することができる。これに加え
て、モデルパラメータａ１，ａ２の組み合わせを、制御
系の安定性を確保できる上記規制範囲内の値として設定
することにより、モデルパラメータａ１およびモデルパ
ラメータａ２を単独で規制した場合における、制御系の
不安定な状態の発生を回避できる。以上により、制御系
の安定性を向上させることができ、触媒後排気ガス特性
を向上させることができる。
【０２７７】次に、図４０を参照しながら、前記ステッ
プ２０２のｂ１'のリミット処理について説明する。同
図に示すように、この処理では、ステップ２３０におい
て、前記ステップ１９３で算出されたモデルパラメータ
の同定値ｂ１'が、前記図３１のステップ１８３で算出
された下限値Ｘ＿ＩＤＢ１Ｌ以上であるか否かを判別す
る。
【０２７８】この判別結果がＹＥＳで、ｂ１'≧Ｘ＿Ｉ
ＤＢ１Ｌのときには、ステップ２３１１に進み、モデル
パラメータの同定値ｂ１'が、前記図３１のステップ１
８３で算出された上限値Ｘ＿ＩＤＢ１Ｈ以下であるか否
かを判別する。この判別結果がＹＥＳで、Ｘ＿ＩＤＢ１
Ｌ≦ｂ１'≦Ｘ＿ＩＤＢ１Ｈのときには、ステップ２３
２に進み、モデルパラメータｂ１を同定値ｂ１'に設定
した後、本処理を終了する。
【０２７９】一方、ステップ２３１の判別結果がＮＯ
で、ｂ１'＞Ｘ＿ＩＤＢ１Ｈのときには、ステップ２３
３に進み、モデルパラメータｂ１を上限値Ｘ＿ＩＤＢ１
Ｈに設定すると同時に、それを表すためにフラグＦ＿Ｂ
１ＬＭＴを「１」にセットした後、本処理を終了する。
【０２８０】一方、ステップ２３０の判別結果がＮＯ
で、ｂ１'＜Ｘ＿ＩＤＢ１Ｌのときには、ステップ２３
４に進み、モデルパラメータｂ１を下限値Ｘ＿ＩＤＢ１
Ｌに設定すると同時に、それを表すためにフラグＦ＿Ｂ
１ＬＭＴを「１」にセットした後、本処理を終了する。
【０２８１】以上のｂ１'のリミット処理を実行するこ
とにより、モデルパラメータｂ１を、Ｘ＿ＩＤＢ１Ｌ以
上かつＸ＿ＩＤＢ１Ｈ以下の規制範囲内の値に制限する
ことができ、それにより、逐次型の同定アルゴリズムに
よるドリフト現象の発生を回避できる。さらに、前述し
たように、これらの上下限値Ｘ＿ＩＤＢ１Ｈ，Ｘ＿ＩＤ
Ｂ１Ｌが、排気ガスボリュームＡＢ＿ＳＶに応じて設定
されるので、規制範囲をエンジン３の運転状態の変化、
すなわち制御対象の動特性の変化に伴う安定限界の変化
が反映された適切な安定限界の範囲として、設定するこ
とができ、そのような規制範囲内に規制されたモデルパ
ラメータｂ１を用いることにより、制御系の安定性を確
保することができる。以上により、制御系の安定性を向
上させることができ、触媒後排気ガス特性を向上させる
ことができる。
【０２８２】次に、図４１を参照しながら、前述したス
テップ１３３の状態予測器２２の演算処理について説明
する。この処理では、まず、ステップ２４０において、
前述した式（２４）の行列要素α１，α２，βｉ，βｊ
を算出する。次いで、ステップ２４１に進み、ステップ
２４０で算出した行列要素α１，α２，βｉ，βｊを式
（２４）に適用することにより、出力偏差ＶＯ２の予測
値ＰＲＥＶＯ２を算出した後、本処理を終了する。
【０２８３】次に、図４２を参照しながら、前述したス
テップ１３４の制御量Ｕｓｌを算出する処理について説
明する。この処理では、まず、ステップ２５０におい
て、前述した図２４の式（５２）により、予測切換関数
σＰＲＥを算出する。
【０２８４】次に、ステップ２５１に進み、予測切換関
数σＰＲＥの積算値ＳＵＭＳＩＧＭＡを算出する。この
処理では、図４３に示すように、まず、ステップ２６０
において、下記の３つの条件（ｆ２４）〜（ｆ２６）の
うちの少なくとも１つが成立しているか否かを判別す
る。 （ｆ２４）適応制御フラグＦ＿ＰＲＩＳＭＯＮが「１」
であること。 （ｆ２５）後述する積算値保持フラグＦ＿ＳＳ＿ＨＯＬ
Ｄが「０」であること。 （ｆ２６）後述するＡＤＳＭ実行済みフラグＦ＿ＫＯＰ
Ｒが「０」であること。
【０２８５】このステップ２６０の判別結果がＹＥＳの
とき、すなわち積算値ＳＵＭＳＩＧＭＡの算出条件が成
立しているときには、ステップ２６１に進み、積算値Ｓ
ＵＭＳＩＧＭＡの今回値ＳＵＭＳＩＧＭＡ（ｋ）を、前
回値ＳＵＭＳＩＧＭＡ（ｋ−１）に、制御周期ΔＴと予
測切換関数σＰＲＥとの積を加算した値［ＳＵＭＳＩＧ
ＭＡ（ｋ−１）＋ΔＴ・σＰＲＥ］に設定する。
【０２８６】次いで、ステップ２６２に進み、ステップ
２６１で算出した今回値ＳＵＭＳＩＧＭＡ（ｋ）が所定
の下限値ＳＵＭＳＬより大きいか否かを判別する。この
判別結果がＹＥＳのときには、ステップ２６２に進み、
今回値ＳＵＭＳＩＧＭＡ（ｋ）が所定の上限値ＳＵＭＳ
Ｈより小さいか否かを判別する。この判別結果がＹＥＳ
で、ＳＵＭＳＬ＜ＳＵＭＳＩＧＭＡ（ｋ）＜ＳＵＭＳＨ
のときには、そのまま本処理を終了する。
【０２８７】一方、ステップ２６３の判別結果がＮＯ
で、ＳＵＭＳＩＧＭＡ（ｋ）≧ＳＵＭＳＨのときには、
ステップ２６４に進み、今回値ＳＵＭＳＩＧＭＡ（ｋ）
を上限値ＳＵＭＳＨに設定した後、本処理を終了する。
一方、ステップ２６２の判別結果がＮＯで、ＳＵＭＳＩ
ＧＭＡ（ｋ）≦ＳＵＭＳＬのときには、ステップ２６５
に進み、今回値ＳＵＭＳＩＧＭＡ（ｋ）を下限値ＳＵＭ
ＳＬに設定した後、本処理を終了する。
【０２８８】一方、ステップ２６０の判別結果がＮＯの
とき、すなわち３つの条件（ｆ２４）〜（ｆ２６）がい
ずれも不成立で、積算値ＳＵＭＳＩＧＭＡの算出条件が
不成立であるときには、ステップ２６６に進み、今回値
ＳＵＭＳＩＧＭＡ（ｋ）を前回値ＳＵＭＳＩＧＭＡ（ｋ
−１）に設定する。すなわち、積算値ＳＵＭＳＩＧＭＡ
をホールドする。この後、本処理を終了する。
【０２８９】図４２に戻り、ステップ２５１に続くステ
ップ２５２〜２５４において、前述した図２４の式（５
４）〜（５６）により、等価制御入力Ｕｅｑ、到達則入
力Ｕｒｃｈおよび適応則入力Ｕａｄｐをそれぞれ算出す
る。
【０２９０】次に、ステップ２５５に進み、これらの等
価制御入力Ｕｅｑ、到達則入力Ｕｒｃｈおよび適応則入
力Ｕａｄｐの和を、制御量Ｕｓｌとして設定した後、本
処理を終了する。
【０２９１】次に、図４４、４５を参照しながら、前述
した図２７のステップ１３６のスライディングモード制
御量ＤＫＣＭＤＳＬＤの算出処理について説明する。こ
の処理では、まず、ステップ２７０において、制御量Ｕ
ｓｌのリミット値算出処理を実行する。この処理では、
その詳細は説明は省略するが、前述したステップ１３５
のコントローラの安定判別処理の判別結果と、後述する
制御量Ｕｓｌの適応上下限値Ｕｓｌ＿ａｈ，Ｕｓｌ＿ａ
ｌとに基づいて、非アイドル運転用の上下限値Ｕｓｌ＿
ａｈｆ，Ｕｓｌ＿ａｌｆと、アイドル運転用の上下限値
Ｕｓｌ＿ａｈｆｉ，Ｕｓｌ＿ａｌｆｉとをそれぞれ算出
する。
【０２９２】次いで、ステップ２７１に進み、アイドル
運転フラグＦ＿ＩＤＬＥが「０」であるか否かを判別す
る。この判別結果がＹＥＳで、アイドル運転モードにな
いときには、ステップ２７２に進み、前述した図３０の
処理で算出された制御量Ｕｓｌが、非アイドル運転用の
下限値Ｕｓｌ＿ａｌｆ以下であるか否かを判別する。
【０２９３】この判別結果がＮＯで、Ｕｓｌ＞Ｕｓｌ＿
ａｌｆのときには、ステップ２７３に進み、制御量Ｕｓ
ｌが非アイドル運転用の上限値Ｕｓｌ＿ａｈｆ以上であ
るか否かを判別する。この判別結果がＮＯで、Ｕｓｌ＿
ａｌｆ＜Ｕｓｌ＜Ｕｓｌ＿ａｈｆのときには、ステップ
２７４に進み、スライディングモード制御量ＤＫＣＭＤ
ＳＬＤを制御量Ｕｓｌに設定すると同時に、積算値保持
フラグＦ＿ＳＳ＿ＨＯＬＤを「０」にセットする。
【０２９４】次いで、ステップ２７５に進み、適応下限
値の今回値Ｕｓｌ＿ａｌ（ｋ）を、前回値Ｕｓｌ＿ａｌ
（ｋ−１）に所定の減少側値Ｘ＿ＡＬ＿ＤＥＣを加算し
た値［Ｕｓｌ＿ａｌ（ｋ−１）＋Ｘ＿ＡＬ＿ＤＥＣ］に
設定すると同時に、適応上限値の今回値Ｕｓｌ＿ａｈ
（ｋ）を、前回値Ｕｓｌ＿ａｈ（ｋ−１）から所定の減
少側値Ｘ＿ＡＬ＿ＤＥＣを減算した値［Ｕｓｌ＿ａｌ
（ｋ−１）−Ｘ＿ＡＬ＿ＤＥＣ］に設定した後、本処理
を終了する。
【０２９５】一方、ステップ２７３の判別結果がＹＥＳ
で、Ｕｓｌ≧Ｕｓｌ＿ａｈｆのときには、ステップ２７
６に進み、スライディングモード制御量ＤＫＣＭＤＳＬ
Ｄを非アイドル運転用の適応上限値Ｕｓｌ＿ａｈｆに設
定すると同時に、積算値保持フラグＦ＿ＳＳ＿ＨＯＬＤ
を「１」にセットする。
【０２９６】次いで、ステップ２７７に進み、始動後タ
イマのタイマ値ＴＭＡＣＲが所定時間Ｘ＿ＴＭＡＷＡＳ
Ｔより小さいこと、またはＦ／Ｃ後判定フラグＦ＿ＡＦ
Ｃが「１」であることが成立しているか否かを判別す
る。この始動後タイマは、エンジン３の始動後の経過時
間を計時するアップカウント式のタイマである。
【０２９７】この判別結果がＹＥＳのとき、すなわち、
エンジン始動後、所定時間Ｘ＿ＴＭＡＷＡＳＴが経過し
ていないか、またはフューエルカット運転の終了後、所
定時間Ｘ＿ＴＭ＿ＡＦＣが経過していないときには、そ
のまま本処理を終了する。
【０２９８】一方、ステップ２７７の判別結果がＮＯの
とき、すなわち、エンジン始動後、所定時間Ｘ＿ＴＭＡ
ＷＡＳＴが経過し、かつフューエルカット運転の終了
後、所定時間Ｘ＿ＴＭ＿ＡＦＣが経過したときには、ス
テップ２７８に進み、適応下限値の今回値Ｕｓｌ＿ａｌ
（ｋ）を、前回値Ｕｓｌ＿ａｌ（ｋ−１）に減少側値Ｘ
＿ＡＬ＿ＤＥＣを加算した値［Ｕｓｌ＿ａｌ（ｋ−１）
＋Ｘ＿ＡＬ＿ＤＥＣ］に設定すると同時に、適応上限値
の今回値Ｕｓｌ＿ａｈ（ｋ）を、前回値Ｕｓｌ＿ａｈ
（ｋ−１）に所定の増大側値Ｘ＿ＡＬ＿ＩＮＣを加算し
た値［Ｕｓｌ＿ａｈ（ｋ−１）＋Ｘ＿ＡＬ＿ＩＮＣ］に
設定した後、本処理を終了する。
【０２９９】一方、ステップ２７２の判別結果がＹＥＳ
で、Ｕｓｌ≦Ｕｓｌ＿ａｌｆのときには、ステップ２７
９に進み、スライディングモード制御量ＤＫＣＭＤＳＬ
Ｄを非アイドル運転用の適応下限値Ｕｓｌ＿ａｌｆに設
定すると同時に、積算値保持フラグＦ＿ＳＳ＿ＨＯＬＤ
を「１」にセットする。
【０３００】次いで、ステップ２８０に進み、第２発進
フラグＦ＿ＶＳＴが「１」であるか否かを判別する。こ
の判別結果がＹＥＳで、車両の発進後、第２所定時間Ｔ
ＶＳＴが経過しておらず、第２発進モード中であるとき
には、そのまま本処理を終了する。
【０３０１】一方、ステップ２８０の判別結果がＮＯ
で、車両の発進後、第２所定時間ＴＶＳＴが経過し、第
２発進モードが終了したときには、ステップ２８１に進
み、適応下限値の今回値Ｕｓｌ＿ａｌ（ｋ）を、前回値
Ｕｓｌ＿ａｌ（ｋ−１）から増大側値Ｘ＿ＡＬ＿ＩＮＣ
を減算した値［Ｕｓｌ＿ａｌ（ｋ−１）−Ｘ＿ＡＬ＿Ｉ
ＮＣ］に設定すると同時に、適応上限値の今回値Ｕｓｌ
＿ａｈ（ｋ）を、前回値Ｕｓｌ＿ａｈ（ｋ−１）から減
少側値Ｘ＿ＡＬ＿ＤＥＣを減算した値［Ｕｓｌ＿ａｈ
（ｋ−１）−Ｘ＿ＡＬ＿ＤＥＣ］に設定する。その後、
本処理を終了する。
【０３０２】一方、ステップ２７１の判別結果がＮＯ
で、アイドル運転モード中であるときには、図４５のス
テップ２８２に進み、制御量Ｕｓｌが、アイドル運転用
の下限値Ｕｓｌ＿ａｌｆｉ以下であるか否かを判別す
る。この判別結果がＮＯで、Ｕｓｌ＞Ｕｓｌ＿ａｌｆｉ
のときには、ステップ２８３に進み、制御量Ｕｓｌがア
イドル運転用の上限値Ｕｓｌ＿ａｈｆｉ以上であるか否
かを判別する。
【０３０３】この判別結果がＮＯで、Ｕｓｌ＿ａｌｆｉ
＜Ｕｓｌ＜Ｕｓｌ＿ａｈｆｉのときには、ステップ２８
４に進み、スライディングモード制御量ＤＫＣＭＤＳＬ
Ｄを制御量Ｕｓｌに設定すると同時に、積算値保持フラ
グＦ＿ＳＳ＿ＨＯＬＤを「０」にセットした後、本処理
を終了する。
【０３０４】一方、ステップ２８３の判別結果がＹＥＳ
で、Ｕｓｌ≧Ｕｓｌ＿ａｈｆｉのときには、ステップ２
８５に進み、スライディングモード制御量ＤＫＣＭＤＳ
ＬＤをアイドル運転用の上限値Ｕｓｌ＿ａｈｆｉに設定
すると同時に、積算値保持フラグＦ＿ＳＳ＿ＨＯＬＤを
「１」にセットした後、本処理を終了する。
【０３０５】一方、ステップ２８２の判別結果がＹＥＳ
で、Ｕｓｌ≦Ｕｓｌ＿ａｌｆｉのときには、ステップ２
８６に進み、スライディングモード制御量ＤＫＣＭＤＳ
ＬＤをアイドル運転用の下限値Ｕｓｌ＿ａｌｆｉに設定
すると同時に、積算値保持フラグＦ＿ＳＳ＿ＨＯＬＤを
「１」にセットした後、本処理を終了する。
【０３０６】次に、図４６を参照しながら、前述した図
２７のステップ１３７のΔΣ変調制御量ＤＫＣＭＤＤＳ
Ｍを算出する処理について説明する。同図に示すよう
に、この処理では、まず、ステップ２９０において、Ｒ
ＡＭに記憶されている、前回のループで算出されたＤＳ
Ｍ信号値の今回値ＤＳＭＳＧＮＳ（ｋ）［＝ｕ''
（ｋ）］を、前回値ＤＳＭＳＧＮＳ（ｋ−１）［＝ｕ''
（ｋ−１）］として設定する。
【０３０７】次に、ステップ２９１に進み、ＲＡＭに記
憶されている、前回のループで算出された偏差積分値の
今回値ＤＳＭＳＩＧＭＡ（ｋ）［＝σd（ｋ）］を、前
回値ＤＳＭＳＩＧＭＡ（ｋ−１）［＝σd（ｋ−１）］
として設定する。
【０３０８】次いで、ステップ２９２に進み、出力偏差
の予測値ＰＲＥＶＯ２（ｋ）が値０以上であるか否かを
判別する。この判別結果がＹＥＳのときには、エンジン
３が混合気の空燃比をリーン側に変更すべき運転モード
にあるとして、ステップ２９３に進み、参照信号値用の
ゲインＫＲＤＳＭ（＝Ｇd）を、リーン化用の値ＫＲＤ
ＳＭＬに設定した後、後述するステップ２９５に進む。
【０３０９】一方、ステップ２９２の判別結果がＮＯの
ときには、エンジン３が混合気の空燃比をリッチ側に変
更すべき運転モードにあるとして、ステップ２９４に進
み、参照信号値用のゲインＫＲＤＳＭを、リーン化用の
値ＫＲＤＳＭＬよりも大きいリッチ化用の値ＫＲＤＳＭ
Ｒに設定した後、ステップ２９５に進む。
【０３１０】このように、リーン化用の値ＫＲＤＳＭＬ
およびリッチ化用の値ＫＲＤＳＭＲが互いに異なる値に
設定されている理由は、以下による。すなわち、混合気
の空燃比をリーン側に変更する際には、第１触媒装置８
ａのＮＯｘ浄化率を確保すべく、リーンバイアスによる
ＮＯｘ排出量の抑制効果を得るために、リーン化用の値
ＫＲＤＳＭＬをリッチ化用の値ＫＲＤＳＭＲよりも小さ
い値に設定することで、Ｏ２センサ１５の出力Ｖｏｕｔ
の目標値Ｖｏｐへの収束速度がリッチ側への変更時より
も遅くなるように、空燃比を制御する。一方、混合気の
空燃比をリッチ側に変更する際には、第１および第２触
媒装置８ａ，８ｂのＮＯｘ浄化率を十分に回復させるた
め、リッチ化用の値ＫＲＤＳＭＲをリーン化用の値ＫＲ
ＤＳＭＬよりも大きい値に設定することで、Ｏ２センサ
１５の出力Ｖｏｕｔの目標値Ｖｏｐへの収束速度がリー
ン側への変更時よりも速くなるように、空燃比を制御す
る。以上により、混合気の空燃比をリッチ側およびリー
ン側に変更する際、良好な触媒後排気ガス特性を確保す
ることができる。
【０３１１】ステップ２９３または２９４に続くステッ
プ２９５では、値−１、参照信号値用のゲインＫＲＤＳ
Ｍおよび予測値の今回値ＰＲＥＶＯ２（ｋ）を互いに乗
算した値から、上記ステップ２９０で算出したＤＳＭ信
号値の前回値ＤＳＭＳＧＮＳ（ｋ−１）を減算した値
［−１・ＫＲＤＳＭ・ＰＲＥＶＯ２（ｋ）−ＤＳＭＳＧ
ＮＳ（ｋ−１）］を、偏差信号値ＤＳＭＤＥＬＴＡ［＝
δ（ｋ）］として設定する。この処理は、前述した式
（４１），（４２）に相当する。
【０３１２】次いで、ステップ２９６に進み、偏差積分
値の今回値ＤＳＭＳＩＧＭＡ（ｋ）を、ステップ２９１
で算出した前回値ＤＳＭＳＩＧＭＡ（ｋ−１）と、ステ
ップ２９５で算出した偏差信号値ＤＳＭＤＥＬＴＡとの
和［ＤＳＭＳＩＧＭＡ（ｋ−１）＋ＤＳＭＤＥＬＴＡ］
に設定する。この処理は、前述した式（４３）に相当す
る。
【０３１３】次に、ステップ２９７〜２９９において、
ステップ２９６で算出した偏差積分値の今回値ＤＳＭＳ
ＩＧＭＡ（ｋ）が値０以上のときには、ＤＳＭ信号値の
今回値ＤＳＭＳＧＮＳ（ｋ）を値１に設定し、偏差積分
値の今回値ＤＳＭＳＩＧＭＡ（ｋ）が値０よりも小さい
ときには、ＤＳＭ信号値の今回値ＤＳＭＳＧＮＳ（ｋ）
を値−１に設定する。以上のステップ２９７〜２９９の
処理は、前述した式（４４）に相当する。
【０３１４】次いで、ステップ３００において、排気ガ
スボリュームＡＢ＿ＳＶに応じて、図４７に示すテーブ
ルを検索することにより、ＤＳＭ信号値用のゲインＫＤ
ＳＭ（＝Ｆd）を算出する。同図に示すように、このゲ
インＫＤＳＭは、排気ガスボリュームＡＢ＿ＳＶが小さ
いほど、より大きな値に設定されている。これは、排気
ガスボリュームＡＢ＿ＳＶが小さいほど、すなわちエン
ジン３の運転負荷が小さい状態であるほど、Ｏ２センサ
１５の出力Ｖｏｕｔの応答性が低下するので、それを補
償するためである。このようにゲインＫＤＳＭを設定す
ることにより、ΔΣ変調制御量ＤＫＣＭＤＤＳＭを、例
えばオーバーゲイン状態などを回避しながら、エンジン
３の運転状態に応じて適切に算出することができ、それ
により、触媒後排気ガス特性を向上させることができ
る。
【０３１５】なお、このゲインＫＤＳＭの算出に用いる
テーブルは、ゲインＫＤＳＭが排気ガスボリュームＡＢ
＿ＳＶに応じて設定されている上記テーブルに限らず、
エンジン３の運転負荷を表すパラメータ（例えば基本燃
料噴射量Ｔｉｍ）に応じてゲインＫＤＳＭが予め設定さ
れているものであればよい。また、触媒装置８ａの劣化
判別器が設けられている場合には、この劣化判別器で判
別された触媒装置８ａの劣化度合が大きいほど、ゲイン
ＤＳＭをより小さい値に補正するようにしてもよい。さ
らに、ゲインＫＤＳＭを、オンボード同定器２３によっ
て同定されたモデルパラメータに応じて決定してもよ
い。例えば、モデルパラメータｂ１の逆数（１／ｂ１）
の値が大きいほど、言い換えればモデルパラメータｂ１
の値が小さいほど、ゲインＫＤＳＭをより大きい値に設
定してもよい。
【０３１６】次に、ステップ３０１に進み、ΔΣ変調制
御量ＤＫＣＭＤＤＳＭを、ＤＳＭ信号値用のゲインＫＤ
ＳＭと、ＤＳＭ信号値の今回値ＤＳＭＳＧＮＳ（ｋ）と
を互いに乗算した値［ＫＤＳＭ・ＤＳＭＳＧＮＳ
（ｋ）］に設定した後、本処理を終了する。この処理
が、前述した式（４５）に相当する。
【０３１７】次に、図４８を参照しながら、前述した図
２７のステップ１３８の適応目標空燃比ＫＣＭＤＳＬＤ
を算出する処理について説明する。同図に示すように、
この処理では、まず、ステップ３１０において、アイド
ル運転フラグＦ＿ＩＤＬＥが「１」であること、および
アイドル時ＡＤＳＭ実行フラグＦ＿ＳＷＯＰＲＩが
「１」であることがいずれも成立しているか否かを判別
する。このアイドル時ＡＤＳＭ実行フラグＦ＿ＳＷＯＰ
ＲＩは、エンジン３がアイドル運転モード中で、かつＡ
ＤＳＭ処理を実行すべき運転状態のときに「１」に、そ
れ以外のときに「０」にセットされる。
【０３１８】この判別結果がＹＥＳのとき、すなわちエ
ンジン３がアイドル運転モード中でＡＤＳＭ処理により
適応目標空燃比ＫＣＭＤＳＬＤを算出すべき運転状態の
ときには、ステップ３１１に進み、適応目標空燃比ＫＣ
ＭＤＳＬＤを、基準値ＦＬＡＦＢＡＳＥにΔΣ変調制御
量ＤＫＣＭＤＤＳＭを加算した値［ＦＬＡＦＢＡＳＥ＋
ＤＫＣＭＤＤＳＭ］に設定する。この処理が、前述した
式（４６）に相当する。
【０３１９】次いで、ステップ３１２に進み、ＡＤＳＭ
処理を実行したことを表すために、ＡＤＳＭ実行済みフ
ラグＦ＿ＫＯＰＲを「１」に設定した後、本処理を終了
する。
【０３２０】一方、ステップ３１０の判別結果がＮＯの
ときには、ステップ３１３に進み、触媒／Ｏ２センサフ
ラグＦ＿ＦＣＡＴＤＳＭが「１」であるか否かを判別す
る。この触媒／Ｏ２センサフラグＦ＿ＦＣＡＴＤＳＭ
は、以下の４つの条件（ｆ２７）〜（ｆ３０）のうちの
少なくとも１つが成立しているときに「１」に、それ以
外は「０」にセットされる。 （ｆ２７）第１触媒装置８ａの担体の長さ（排気管７が
延びる方向の長さ）が所定長さＬ１以上であること。 （ｆ２８）第１触媒装置８ａの非金属触媒および金属触
媒の総担持量が所定担持量Ｍ１以上であること。 （ｆ２９）ＬＡＦセンサ１４がエンジン３の排気管７に
設けられていないこと。 （ｆ３０）Ｏ２センサ１５が触媒装置のうちの最も下流
側のもの（本実施形態では第２触媒装置８ｂ）よりも下
流に設けられていること。
【０３２１】この判別結果がＹＥＳのときには、ステッ
プ３１４に進み、第１発進フラグＦ＿ＶＯＴＶＳＴ、お
よび発進中ＡＤＳＭ実行フラグＦ＿ＳＷＯＰＲＶＳＴが
いずれも「１」であるか否かを判別する。この発進中Ａ
ＤＳＭ実行フラグＦ＿ＳＷＯＰＲＶＳＴは、車両が前記
第１発進モード中で、かつエンジン３がＡＤＳＭ処理を
実行すべき運転モードのときに「１」に、それ以外のと
きに「０」にセットされる。
【０３２２】この判別結果がＹＥＳのとき、すなわち第
１発進モード中で、かつＡＤＳＭ処理を実行すべき運転
モードのときには、前述したように、ステップ３１１，
３１２を実行した後、本処理を終了する。
【０３２３】一方、ステップ３１４の判別結果がＮＯの
ときには、ステップ３１５に進み、排気ガスボリューム
ＡＢ＿ＳＶが所定値ＯＰＲＳＶＨ以下であること、およ
び小排気時ＡＤＳＭ実行フラグＦ＿ＳＷＯＰＲＳＶが
「１」であることがいずれも成立しているか否かを判別
する。小排気時ＡＤＳＭ実行フラグＦ＿ＳＷＯＰＲＳＶ
は、エンジン３の排気ガスボリュームＡＢ＿ＳＶが小さ
い状態（負荷が小さい状態）で、かつエンジン３がＡＤ
ＳＭ処理を実行すべき運転モードのときに「１」に、そ
れ以外のときに「０」にセットされる。
【０３２４】この判別結果がＹＥＳのとき、すなわち排
気ガスボリュームＡＢ＿ＳＶが小さく、かつエンジン３
がＡＤＳＭ処理を実行すべき運転モードのときには、前
述したように、ステップ３１１，３１２を実行した後、
本処理を終了する。
【０３２５】一方、ステップ３１５の判別結果がＮＯの
ときには、ステップ３１６に進み、排気ガスボリューム
ＡＢ＿ＳＶの今回値と前回値との偏差ΔＡＢ＿ＳＶが所
定値ΔＡＢ＿ＳＶＲＥＦ以上であるか否かを判別する。
この判別結果がＹＥＳのとき、すなわちエンジン３が負
荷変動の大きい過渡運転モードにあるときには、ＡＤＳ
Ｍ処理を実行すべきであるとして、前述したように、ス
テップ３１１，３１２を実行した後、本処理を終了す
る。
【０３２６】一方、ステップ３１６の判別結果がＮＯの
とき、すなわちエンジン３が低負荷ではないとともに、
定常運転モードを含む負荷変動の比較的、小さい運転モ
ードにあるときには、ＰＲＩＳＭ処理を実行すべきであ
るとして、ステップ３１７に進み、適応目標空燃比ＫＣ
ＭＤＳＬＤを、基準値ＦＬＡＦＢＡＳＥに適応補正項Ｆ
ＬＡＦＡＤＰおよびスライディングモード制御量ＤＫＣ
ＭＤＳＬＤを加算した値［ＦＬＡＦＢＡＳＥ＋ＦＬＡＦ
ＡＤＰ＋ＤＫＣＭＤＳＬＤ］に設定する。次いで、ステ
ップ３１８に進み、ＰＲＩＳＭ処理を実行したことを表
すために、ＡＤＳＭ実行済みフラグＦ＿ＫＯＰＲを
「０」にセットした後、本処理を終了する。
【０３２７】一方、前記ステップ３１３の判別結果がＮ
Ｏのとき、すなわち前述した４つの条件（ｆ２７）〜
（ｆ３０）がいずれも成立していないときには、ステッ
プ３１４〜３１６をスキップし、前述したステップ３１
７，３１８を実行した後、本処理を終了する。この場
合、ステップ３１３の判別結果がＮＯになるのは、より
具体的には、触媒装置８ａ，８ｂ、ＬＡＦセンサ１４お
よびＯ２センサ１５がいずれも、本実施形態のように配
置されている場合において、第１触媒装置８ａの触媒の
担体長さが所定長さＬ１未満のときか、または第１触媒
装置８ａの非金属触媒および金属触媒の総担持量が所定
担持量Ｍ１未満のときである。
【０３２８】以上のように、この適応目標空燃比ＫＣＭ
ＤＳＬＤの算出処理では、適応目標空燃比ＫＣＭＤＳＬ
Ｄが、エンジン３の運転モードに応じて、ＡＤＳＭ処理
またはＰＲＩＳＭ処理に切り換えて算出される。より具
体的には、アイドル運転モードのときには、触媒装置８
ａ，８ｂ、ＬＡＦセンサ１４およびＯ２センサ１５の配
置や、第１触媒装置８ａの担体の長さおよび触媒の総担
持量などにかかわらず、適応目標空燃比ＫＣＭＤＳＬＤ
すなわち目標空燃比ＫＣＭＤが、ＡＤＳＭ処理により算
出される。これは、以下の理由による。すなわち、ＰＲ
ＩＳＭ処理により目標空燃比ＫＣＭＤを算出した場合、
アイドル運転モードなどの極低負荷の運転モードでは、
排気ガスボリュームＡＢ＿ＳＶが低下し、Ｏ２センサ１
５の応答遅れやむだ時間が大きくなるとともに、エンジ
ン３の安定した燃焼状態を確保可能な空燃比の幅が狭く
なることにより、Ｏ２センサ１５の出力Ｖｏｕｔの目標
値Ｖｏｐへの収束性が低下してしまう。これに対して、
ＡＤＳＭ処理により目標空燃比ＫＣＭＤを算出した場
合、出力偏差ＶＯ２を打ち消すような、これと逆位相波
形の出力偏差が得られるＯ２センサ１５の出力Ｖｏｕｔ
が発生するように、目標空燃比ＫＣＭＤが算出されるの
で、上記ＰＲＩＳＭ処理の場合のような問題が生じるこ
とがなく、ＰＲＩＳＭ処理よりも、Ｏ２センサ１５の出
力Ｖｏｕｔの目標値Ｖｏｐへの収束性を良好な状態に確
保できる。したがって、本実施形態では、アイドル運転
モードのときに、ＡＤＳＭ処理により目標空燃比ＫＣＭ
Ｄが算出され、それにより、Ｏ２センサ１５の出力Ｖｏ
ｕｔの目標値Ｖｏｐへの収束性を向上させることがで
き、良好な触媒後排気ガス特性を確保できる。
【０３２９】また、触媒装置８ａ，８ｂ、ＬＡＦセンサ
１４およびＯ２センサ１５などの機器がいずれも本実施
形態のように配置されている場合、第１触媒装置８ａの
担体の長さが所定長さＬ１未満のとき、または第１触媒
装置８ａの非金属触媒および金属触媒の総担持量が所定
担持量Ｍ１未満のときには、ＰＲＩＳＭ処理により目標
空燃比ＫＣＭＤが算出される。これは、Ｏ２センサ１５
よりも上流側に配置された第１触媒装置８ａにおいて、
触媒の総担持量が少ないほど、または触媒を担持する担
体の長さが短いほど、第１触媒装置８ａに供給される排
気ガスに対する、Ｏ２センサ１５の出力Ｖｏｕｔの応答
遅れやむだ時間などが小さくなるため、目標空燃比ＫＣ
ＭＤをＰＲＩＳＭ処理により算出した方が、ＡＤＳＭ処
理で算出したときよりも、Ｏ２センサ１５の出力Ｖｏｕ
ｔの目標値Ｖｏｐへの収束性を高められることによる。
したがって、第１触媒装置８ａの担体の長さが所定長さ
Ｌ１未満の場合か、または第１触媒装置８ａの非金属触
媒および金属触媒の総担持量が所定担持量Ｍ１未満の場
合、すなわち本実施形態と異なる構成の場合には、ＰＲ
ＩＳＭ処理により目標空燃比ＫＣＭＤが算出され、それ
により、Ｏ２センサ１５の出力Ｖｏｕｔの目標値Ｖｏｐ
への収束性を向上させることができる。
【０３３０】さらに、上記各機器が本実施形態のように
配置されているか、第１触媒装置８ａの担体の長さが所
定長さＬ１以上であるか、または第１触媒装置８ａの非
金属触媒および金属触媒の総担持量が所定担持量Ｍ１以
上である場合において、第１発進モードのとき、排気ガ
スボリュームＡＢ＿ＳＶが所定値よりも小さい低負荷の
運転モードのとき、または負荷変動の大きい過渡運転モ
ードのときには、ＡＤＳＭ処理処理により目標空燃比Ｋ
ＣＭＤが算出される。これは、以下の理由による。すな
わち、上記の条件の場合において、発進モード、低負荷
運転モードおよび過渡運転モードのときには、第１触媒
装置８ａに供給される排気ガスの空燃比に対する目標空
燃比ＫＣＭＤの追従性が外乱（例えば負荷変動、バルブ
タイミングの切り換え、ＥＧＲ弁のＯＮ／ＯＦＦなど）
により低下するため、目標空燃比ＫＣＭＤをＡＤＳＭ処
理で算出した方が、ＰＲＩＳＭ処理で算出したときより
も、Ｏ２センサ１５の出力Ｖｏｕｔの目標値Ｖｏｐへの
収束性を高められることによる。したがって、本実施形
態では、第１触媒装置８ａの担体の長さが所定長さＬ１
以上で、かつ第１触媒装置８ａの非金属触媒および金属
触媒の総担持量が所定担持量Ｍ１以上であるので、ＡＤ
ＳＭ処理により目標空燃比ＫＣＭＤが算出され、それに
より、Ｏ２センサ１５の出力Ｖｏｕｔの目標値Ｖｏｐへ
の収束性を向上させることができる。
【０３３１】次に、図４９を参照しながら、図２７のス
テップ１３９の適応補正項ＦＬＡＦＡＤＰの算出処理に
ついて説明する。同図に示すように、この処理では、ま
ず、ステップ３２０において、出力偏差ＶＯ２が所定の
範囲（ＡＤＬ＜ＶＯ２＜ＡＤＨ）内の値であるか否かを
判別する。この判別結果がＹＥＳのとき、すなわち出力
偏差ＶＯ２が小さく、Ｏ２センサ１５の出力Ｖｏｕｔが
目標値Ｖｏｐの近傍にあるときには、ステップ３２１に
進み、適応則入力Ｕａｄｐが所定の下限値ＮＲＬより小
さいか否かを判別する。
【０３３２】この判別結果がＮＯで、Ｕａｄｐ≧ＮＲＬ
のときには、ステップ３２２に進み、適応則入力Ｕａｄ
ｐが所定の上限値ＮＲＨより大きいか否かを判別する。
この判別結果がＮＯで、ＮＲＬ≦Ｕａｄｐ≦ＮＲＨのと
きには、ステップ３２３に進み、適応補正項の今回値Ｆ
ＬＡＦＡＤＰ（ｋ）を前回値ＦＬＡＦＡＤＰ（ｋ−１）
に設定する。すなわち、適応補正項ＦＬＡＦＡＤＰの値
をホールドする。この後、本処理を終了する。
【０３３３】一方、ステップ３２２の判別結果がＹＥＳ
で、Ｕａｄｐ＞ＮＲＨのときには、ステップ３２４に進
み、適応補正項の今回値ＦＬＡＦＡＤＰ（ｋ）を、前回
値ＦＬＡＦＡＤＰ（ｋ−１）に所定の更新値Ｘ＿ＦＬＡ
ＦＤＬＴを加算した値［ＦＬＡＦＡＤＰ（ｋ−１）＋Ｘ
＿ＦＬＡＦＤＬＴ］に設定した後、本処理を終了する。
【０３３４】一方、ステップ３２１の判別結果がＹＥＳ
で、Ｕａｄｐ＜ＮＲＬのときには、ステップ３２５に進
み、適応補正項の今回値ＦＬＡＦＡＤＰ（ｋ）を、前回
値ＦＬＡＦＡＤＰ（ｋ−１）から所定の更新値Ｘ＿ＦＬ
ＡＦＤＬＴを減算した値［ＦＬＡＦＡＤＰ（ｋ−１）−
Ｘ＿ＦＬＡＦＤＬＴ］に設定した後、本処理を終了す
る。
【０３３５】以上のように、第２実施形態の制御装置１
によれば、目標空燃比ＫＣＭＤを制御入力とし、Ｏ２セ
ンサ１５の出力Ｖｏｕｔを出力とする、位相遅れやむだ
時間などが比較的大きい動特性を有する制御対象におい
て、制御対象の入出力間での制御タイミングのずれを適
切に解消することができ、それにより、制御の安定性お
よび制御性を向上させることができ、触媒後排気ガス特
性を向上させることができる。
【０３３６】以下、本発明の第３〜第９実施形態に係る
制御装置について説明する。なお、以下の各実施形態の
説明では、上述した第２実施形態と同じまたは同等の構
成要素については、同一の参照番号を付し、その説明は
適宜、省略するものとする。
【０３３７】まず、図５０を参照しながら、第３実施形
態の制御装置について説明する。同図に示すように、こ
の第３実施形態の制御装置１は、第２実施形態の制御装
置１と比べて、オンボード同定器２３のみが異なってい
る。具体的には、第２実施形態のオンボード同定器２３
では、ＫＡＣＴ、Ｖｏｕｔおよびφｏｐ（ＫＣＭＤ）に
基づいて、モデルパラメータａ１，ａ２，ｂ１が算出さ
れるのに対して、本実施形態のオンボード同定器２３で
は、Ｖｏｕｔおよびφｏｐに基づいて、モデルパラメー
タａ１，ａ２，ｂ１が算出される。
【０３３８】すなわち、このオンボード同定器２３で
は、第２実施形態の図２０の式（３３）〜（４０）に示
す同定アルゴリズムに代えて、前述した図１９の式（２
５）〜（３２）に示す同定アルゴリズムにより、モデル
パラメータの同定値ａ１'，ａ２'，ｂ１'が算出される
とともに、これらに前述した図３８，４０のリミット処
理を施すことにより、モデルパラメータａ１，ａ２，ｂ
１が算出される。このオンボード同定器２３の演算処理
の具体的なプログラムは、図示しないが、第２実施形態
ものとほぼ同様に構成される。以上のような本実施形態
の制御装置１によれば、第２実施形態の制御装置１と同
様の効果を得ることができる。
【０３３９】次に、図５１を参照しながら、第４実施形
態の制御装置について説明する。同図に示すように、こ
の第４実施形態の制御装置１は、第２実施形態の制御装
置１と比べて、状態予測器２２のみが異なっている。具
体的には、第２実施形態の状態予測器２２では、ａ１、
ａ２、ｂ１、ＫＡＣＴ、Ｖｏｕｔおよびφｏｐ（ＫＣＭ
Ｄ）に基づいて、予測値ＰＲＥＶＯ２が算出されるのに
対して、本実施形態のオンボード同定器２３では、ａ
１、ａ２、ｂ１、Ｖｏｕｔおよびφｏｐに基づいて、予
測値ＰＲＥＶＯ２が算出される。
【０３４０】すなわち、この状態予測器２２では、第２
実施形態の図１８の式（２４）に示す予測アルゴリズム
に代えて、同図の式（２３）に示す予測アルゴリズムに
より、出力偏差ＶＯ２の予測値ＰＲＥＶＯ２が算出され
る。この状態予測器２２の演算処理の具体的なプログラ
ムは、図示しないが、第２実施形態のものとほぼ同様に
構成される。この制御装置１によれば、第２実施形態の
制御装置１と同様の効果を得ることができる。
【０３４１】次に、図５２を参照しながら、第５実施形
態の制御装置について説明する。同図に示すように、こ
の第５実施形態の制御装置１は、第２実施形態の制御装
置１と比べると、ＡＤＳＭコントローラ２０、ＰＲＩＳ
Ｍコントローラ２１およびオンボード同定器２３に代え
て、スケジュール型ＤＳＭコントローラ２０Ａ、スケジ
ュール型状態予測スライディングモードコントローラ２
１Ａおよびパラメータスケジューラ２８（モデルパラメ
ータ設定手段）を用いることで、モデルパラメータａ
１，ａ２，ｂ１を算出する点のみが異なっている。
【０３４２】このパラメータスケジューラ２８では、ま
ず、前述した式（５８）により、エンジン回転数ＮＥお
よび吸気管内絶対圧ＰＢＡに基づいて、排気ガスボリュ
ームＡＢ＿ＳＶが算出される。次いで、図５３に示すテ
ーブルにより、排気ガスボリュームＡＢ＿ＳＶに応じ
て、モデルパラメータａ１，ａ２，ｂ１が算出される。
【０３４３】このテーブルでは、モデルパラメータａ１
は、排気ガスボリュームＡＢ＿ＳＶが大きいほど、より
小さい値に設定されており、これとは逆に、モデルパラ
メータａ２，ｂ１は、排気ガスボリュームＡＢ＿ＳＶが
大きいほど、より大きい値に設定されている。これは、
排気ガスボリュームＡＢ＿ＳＶの増大に伴い、制御対象
の出力すなわちＯ２センサ１５の出力Ｖｏｕｔが安定化
する一方、排気ガスボリュームＡＢ＿ＳＶの減少に伴
い、Ｏ２センサ１５の出力Ｖｏｕｔが振動的になること
による。
【０３４４】スケジュール型ＤＳＭコントローラ２０Ａ
は、以上のように算出されたモデルパラメータａ１，ａ
２，ｂ１を用い、前述した第２実施形態と同様のＤＳＭ
コントローラ２４により目標空燃比ＫＣＭＤを算出す
る。また、スケジュール型状態予測スライディングモー
ドコントローラ２１Ａも、以上のように算出されたモデ
ルパラメータａ１，ａ２，ｂ１を用い、前述した第２実
施形態と同様のＳＬＤコントローラ２５により目標空燃
比ＫＣＭＤを算出する。
【０３４５】この制御装置１によれば、第２実施形態の
制御装置１と同様の効果を得ることができる。これに加
えて、パラメータスケジューラ２８を用いることによ
り、オンボード同定器２３を用いる場合と比べて、モデ
ルパラメータａ１，ａ２，ｂ１を、より迅速に算出する
ことができる。これにより、制御の応答性を向上させる
ことができ、良好な触媒後排気ガス特性をより迅速に確
保することができる。
【０３４６】次に、図５４を参照しながら、第６実施形
態の制御装置について説明する。この第６実施形態の制
御装置１は、第２実施形態の制御装置１のＤＳＭコント
ローラ２４に代えて、ＳＤＭコントローラ２９を用いる
点のみが異なっている。このＳＤＭコントローラ２９
は、前記ΣΔ変調アルゴリズム（数式（１１）〜（１
４）参照）を適用した制御アルゴリズムにより、予測値
ＰＲＥＶＯ２（ｋ）に基づいて、制御入力φｏｐ（ｋ）
を算出するものである。なお、本実施形態では、ＳＤＭ
コントローラ２９により、制御入力算出手段、第１の制
御入力算出手段、空燃比算出手段および第１の空燃比算
出手段が構成される。
【０３４７】同図に示すように、このＳＤＭコントロー
ラ２９では、反転増幅器２９ａにより、参照信号ｒ(ｋ)
が、値−１、参照信号用のゲインＧdおよび予測値ＰＲ
ＥＶＯ２(ｋ)を互いに乗算した信号として生成される。
次に、積分器２９ｂにより、参照信号積分値σdｒ(ｋ)
が、遅延素子２９ｃで遅延された参照信号積分値σdｒ
(ｋ−１)と参照信号ｒ(ｋ)との和の信号として生成され
る。一方、積分器２９ｄにより、ＳＤＭ信号積分値σd
ｕ(ｋ)が、遅延素子２９ｅで遅延されたＳＤＭ信号積分
値σdｕ(ｋ−１)と、遅延素子２９ｊで遅延されたＳＤ
Ｍ信号ｕ''(ｋ−１)との和の信号として生成される。そ
して、差分器２９ｆにより、参照信号積分値σdｒ(ｋ)
とＳＤＭ信号積分値σdｕ(ｋ)との偏差信号δ''(ｋ)が
生成される。
【０３４８】次いで、量子化器２９ｇ（符号関数）によ
り、ＳＤＭ信号ｕ''(ｋ)が、この偏差信号δ''(ｋ)を符
号化した値として生成される。そして、増幅器２９ｈに
より、増幅ＳＤＭ信号ｕ(ｋ)がＳＤＭ信号ｕ''(ｋ)を所
定のゲインＦdで増幅した値として生成され、次に、加
算器２９ｉにより、この増幅ＳＤＭ信号ｕ(ｋ)を所定の
基準値ＦＬＡＦＢＡＳＥに加算した値として、制御入力
φｏｐ（ｋ）が生成される。
【０３４９】以上のＳＤＭコントローラ２９の制御アル
ゴリズムは、以下の数式（５９）〜（６５）で表され
る。 ｒ(ｋ)＝−１・Ｇd・ＰＲＥＶＯ２(ｋ) ……（５９） σdｒ(ｋ)＝σdｒ(ｋ−１)＋ｒ(ｋ) ……（６０） σdｕ(ｋ)＝σdｕ(ｋ−１)＋ｕ''(ｋ−１) ……（６１） δ''(ｋ)＝σdｒ(ｋ)−σdｕ(ｋ) ……（６２） ｕ''(ｋ)＝ｓｇｎ（δ''(ｋ)） ……（６３） ｕ(ｋ)＝Ｆd・ｕ''(ｋ) ……（６４） φｏｐ(ｋ)＝ＦＬＡＦＢＡＳＥ＋ｕ(ｋ) ……（６５） ここで、Ｇd，Ｆdはゲインを表す。また、符号関数ｓｇ
ｎ（δ''(ｋ)）の値は、δ''(ｋ)≧０のときにはｓｇｎ
（δ''(ｋ)）＝１となり、δ''(ｋ)＜０のときにはｓｇ
ｎ（δ''(ｋ)）＝−１となる（なお、δ''(ｋ)＝０のと
きに、ｓｇｎ（δ''(ｋ)）＝０と設定してもよい）。
【０３５０】以上のＳＤＭコントローラ２９の制御アル
ゴリズムにおけるΣΔ変調アルゴリズムの特性は、ΔΣ
変調アルゴリズムと同様に、ＳＤＭ信号ｕ(ｋ)を、これ
を制御対象に入力した際、参照信号ｒ(ｋ)が制御対象の
出力に再現されるような値として、生成（算出）できる
という点にある。すなわち、ＳＤＭコントローラ２９
は、前述したＤＳＭコントローラ２４と同様の制御入力
φｏｐ（ｋ）を生成できるという特性を備えている。し
たがって、このＳＤＭコントローラ２９を用いる本実施
形態の制御装置１によれば、第２実施形態の制御装置１
と同様の効果を得ることができる。なお、ＳＤＭコント
ローラ２９の具体的なプログラムは図示しないが、ＤＳ
Ｍコントローラ２４とほぼ同様に構成される。
【０３５１】次に、図５５を参照しながら、第７実施形
態の制御装置について説明する。この第７実施形態の制
御装置１は、第２実施形態の制御装置１のＤＳＭコント
ローラ２４に代えて、ＤＭコントローラ３０を用いる点
のみが異なっている。このＤＭコントローラ３０は、前
記Δ変調アルゴリズム（数式（１５）〜（１７）参照）
を適用した制御アルゴリズムにより、予測値ＰＲＥＶＯ
２（ｋ）に基づいて、制御入力φｏｐ（ｋ）を算出する
ものである。なお、本実施形態では、ＤＭコントローラ
３０により、制御入力算出手段、第１の制御入力算出手
段、空燃比算出手段および第１の空燃比算出手段が構成
される。
【０３５２】すなわち、同図に示すように、このＤＭコ
ントローラ３０では、反転増幅器３０ａにより、参照信
号ｒ(ｋ)が、値−１、参照信号用のゲインＧdおよび予
測値ＰＲＥＶＯ２(ｋ)を互いに乗算した信号として生成
される。一方、積分器３０ｂにより、ＤＭ信号積分値σ
dｕ(ｋ)が、遅延素子３０ｃで遅延されたＤＭ信号積分
値σdｕ(ｋ−１)と、遅延素子３０ｈで遅延されたＤＭ
信号ｕ''(ｋ−１)との和の信号として生成される。そし
て、差分器３０ｄにより、参照信号ｒ(ｋ)とＤＭ信号積
分値σdｕ(ｋ)との偏差信号δ''(ｋ)が生成される。
【０３５３】次いで、量子化器３０ｅ（符号関数）によ
り、ＤＭ信号ｕ''(ｋ)が、この偏差信号δ''(ｋ)を符号
化した値として生成される。そして、増幅器３０ｆによ
り、増幅ＤＭ信号ｕ(ｋ)がＤＭ信号ｕ''(ｋ)を所定のゲ
インＦdで増幅した値として生成され、次に、加算器３
０ｇにより、この増幅ＤＭ信号ｕ(ｋ)を所定の基準値Ｆ
ＬＡＦＢＡＳＥに加算した値として、制御入力φｏｐ
（ｋ）が生成される。
【０３５４】以上のＤＭコントローラ３０の制御アルゴ
リズムは、以下の式（６６）〜（７１）で表される。 ｒ(ｋ)＝−１・Ｇd・ＰＲＥＶＯ２(ｋ) ……（６６） σdｕ(ｋ)＝σdｕ(ｋ−１)＋ｕ''(ｋ−１) ……（６７） δ''(ｋ)＝ｒ(ｋ)−σdｕ(ｋ) ……（６８） ｕ''(ｋ)＝ｓｇｎ（δ''(ｋ)） ……（６９） ｕ(ｋ)＝Ｆd・ｕ''(ｋ) ……（７０） φｏｐ(ｋ)＝ＦＬＡＦＢＡＳＥ＋ｕ(ｋ) ……（７１） ここで、Ｇd，Ｆdはゲインを表す。また、符号関数ｓｇ
ｎ（δ''(ｋ)）の値は、δ''(ｋ)≧０のときにはｓｇｎ
（δ''(ｋ)）＝１となり、δ''(ｋ)＜０のときにはｓｇ
ｎ（δ''(ｋ)）＝−１となる（なお、δ''(ｋ)＝０のと
きに、ｓｇｎ（δ''(ｋ)）＝０と設定してもよい）。
【０３５５】以上のＤＭコントローラ３０の制御アルゴ
リズムすなわちΔ変調アルゴリズムの特性は、ΔΣ変調
アルゴリズムおよびΣΔ変調アルゴリズムと同様に、Ｄ
Ｍ信号ｕ(ｋ)を制御対象に入力した際、参照信号ｒ(ｋ)
が制御対象の出力に再現されるような値として、ＤＭ信
号ｕ(ｋ)を生成（算出）できるという点にある。すなわ
ち、ＤＭコントローラ３０は、前述したＤＳＭコントロ
ーラ２４およびＳＤＭコントローラ２９と同様の制御入
力φｏｐ（ｋ）を生成できるという特性を備えている。
したがって、このＤＭコントローラ３０を用いる本実施
形態の制御装置１によれば、第２実施形態の制御装置１
と同様の効果を得ることができる。なお、ＤＭコントロ
ーラ３０の具体的なプログラムは図示しないが、ＤＳＭ
コントローラ２４とほぼ同様に構成される。
【０３５６】次に、図５６および図５７を参照しなが
ら、第８実施形態の制御装置について説明する。図５６
に示すように、この第８実施形態の制御装置１は、第２
実施形態の制御装置１と比べて、ＬＡＦセンサ１４がエ
ンジン３に設けられていないとともに、Ｏ２センサ１５
が第２触媒装置８ｂよりも下流側に設けられている点の
みが異なっている。
【０３５７】また、ＬＡＦセンサ１４を備えていないた
め、この制御装置１では、図５７に示すように、オンボ
ード同定器２３により、Ｏ２センサ１５の出力Ｖｏｕｔ
および制御入力φｏｐ（目標空燃比ＫＣＭＤ）に基づい
て、モデルパラメータａ１，ａ２，ｂ１が算出される。
すなわち、このオンボード同定器２３では、前述した図
１９の式（２５）〜（３２）に示す同定アルゴリズムに
より、モデルパラメータの同定値ａ１'，ａ２'，ｂ１'
が算出されるとともに、これらに前述したリミット処理
を施すことにより、モデルパラメータａ１，ａ２，ｂ１
が算出される。
【０３５８】さらに、状態予測器２２により、モデルパ
ラメータａ１，ａ２，ｂ１、Ｏ２センサ１５の出力Ｖｏ
ｕｔおよび制御入力φｏｐに基づいて、出力偏差ＶＯ２
の予測値ＰＲＥＶＯ２が算出される。すなわち、この状
態予測器２２では、図１８の式（２３）に示す予測アル
ゴリズムにより、出力偏差ＶＯ２の予測値ＰＲＥＶＯ２
が算出される。なお、これらの状態予測器２２およびオ
ンボード同定器２３の演算処理の具体的なプログラム
は、図示しないが、第２実施形態のものとほぼ同様に構
成され、それら以外のプログラムも、第２実施形態のも
のと同様に構成される。
【０３５９】また、この制御装置１では、ＬＡＦセンサ
１４がエンジン３に設けられていないとともに、Ｏ２セ
ンサ１５が第２触媒装置８ｂよりも下流側に設けられて
いるため、前記図４８のステップ３１３の判別結果がＹ
ＥＳとなる。したがって、前述したように、第１発進モ
ード、排気ガスボリュームＡＢ＿ＳＶが所定値よりも小
さい低負荷の運転モードおよび過渡運転モードのときに
は、ＡＤＳＭ処理により目標空燃比ＫＣＭＤが算出され
る。これは、以下の理由による。すなわち、Ｏ２センサ
１５および触媒装置８ａ，８ｂが本実施形態のようにレ
イアウトされている場合、言い換えればＯ２センサ１５
の上流側に複数の触媒装置が配置されている場合におい
て、上記の運転モードのときには、第１触媒装置８ａに
供給される排気ガスに対する、Ｏ２センサ１５の出力Ｖ
ｏｕｔの応答遅れやむだ時間などが大きくなるため、目
標空燃比ＫＣＭＤをＡＤＳＭ処理により算出した方が、
ＰＲＩＳＭ処理で算出したときよりも、Ｏ２センサ１５
の出力Ｖｏｕｔの目標値Ｖｏｐへの収束性を高めること
ができ、第１触媒装置８ａに流入する排気ガスの変動幅
を小さくでき、その結果、両触媒装置８ａ，８ｂ、特に
上流側に配置された第１触媒装置８ａによる排気ガスの
浄化状態を良好に保つことができるためである。本実施
形態の制御装置１による空燃比制御において、ここでは
実験データは示さないが、例えば過渡運転モードでは、
目標空燃比ＫＣＭＤをＡＤＳＭ処理で算出することによ
り、ＰＲＩＳＭ処理で算出したときと比べて、排気ガス
中のＮＯｘ量を数パーセント低減できることが、実験に
より確認された。
【０３６０】以上のような本実施形態の制御装置１によ
れば、第２実施形態の制御装置１と同様の効果を得るこ
とができる。特に、前述したように、図４６のステップ
２９２〜２９４において、参照信号値用のゲインＫＲＤ
ＳＭを、排気ガスをリーン側に制御する場合と、リッチ
側に制御する場合とで互いに異なる値に設定し、目標空
燃比ＫＣＭＤの目標値Ｖｏｐへの収束速度を変更するこ
とにより、本実施形態のようなＯ２センサ１５のみで空
燃比を制御する場合においても、混合気の空燃比をリッ
チ側およびリーン側に変更する際、良好な触媒後排気ガ
ス特性を確実に得ることができる。これに加えて、ＬＡ
Ｆセンサ１４を用いることなく、良好な触媒後排気ガス
特性を確保できるので、その分、製造コストを削減する
ことができる。
【０３６１】次に、図５８を参照しながら、第９実施形
態の制御装置について説明する。同図に示すように、こ
の第９実施形態の制御装置１は、上記第８実施形態の制
御装置１において、ＡＤＳＭコントローラ２０、ＰＲＩ
ＳＭコントローラ２１およびオンボード同定器２３を、
前記第５実施形態のスケジュール型ＤＳＭコントローラ
２０Ａ、スケジュール型状態予測スライディングモード
コントローラ２１Ａおよびパラメータスケジューラ２８
に置き換えたものであり、これらのコントローラ２０
Ａ，２１Ａおよびパラメータスケジューラ２８は、第５
実施形態のものと同様に構成されている。この制御装置
１によれば、上記第８実施形態の制御装置１と同様の効
果を得ることができる。これに加えて、パラメータスケ
ジューラ２８を用いることにより、オンボード同定器２
３を用いる場合と比べて、モデルパラメータａ１，ａ
２，ｂ１を、より迅速に算出することができる。これに
より、制御の応答性を向上させることができ、良好な触
媒後排気ガス特性をより迅速に確保することができる。
【０３６２】なお、以上の第２〜第９実施形態は、本発
明の制御装置を内燃機関３の空燃比を制御するものとし
て構成した例であるが、本発明はこれに限らず、他の任
意の制御対象を制御する制御装置に広く適用可能である
ことは言うまでもない。また、ＡＤＳＭコントローラ２
０およびＰＲＩＳＭコントローラ２１を、実施形態のプ
ログラムに代えて、電気回路により構成してもよい。
【０３６３】また、以上の第１〜第９実施形態は、応答
指定型制御としてスライディングモード制御を用いた例
であるが、応答指定型制御は、これに限らず、出力偏差
ＶＯ２の収束挙動を指定できるものであればよい。例え
ば、応答指定型制御として、設計パラメータの調整によ
り出力偏差ＶＯ２の収束挙動を指定可能なバックステッ
ピング制御を用いてもよく、その場合にも、実施形態と
同様の切換関数σの設定方法を採用することにより、前
述したような効果を得ることができる。
【０３６４】さらに、以上の第２〜第９実施形態では、
制御対象モデルとして離散時間系モデルを用いたが、制
御対象モデルはこれに限らず、連続時間系モデルを用い
てもよい。
【０３６５】
【発明の効果】以上のように、本発明の制御装置によれ
ば、制御入力の入力幅に制約がある制御対象、および比
較的大きい応答遅れやむだ時間を有する制御対象などの
出力を、目標値に対して高い収束性と精度で制御するこ
とができる。また、この制御対象の出力を内燃機関の空
燃比センサの出力とした場合には、極低負荷の運転モー
ドのときでも、空燃比センサの出力を目標値に対して高
い収束性と精度で制御することができ、それにより、良
好な触媒後排気ガス特性を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係る制御装置およびこ
れを適用した内燃機関の概略構成を示す図である。
【図２】劣化状態および未劣化状態の第１触媒装置を用
いた場合において、ＬＡＦセンサの出力ＫＡＣＴに対す
る、両第１触媒装置のＨＣおよびＮＯｘの浄化率と、Ｏ
２センサ１５の出力Ｖｏｕｔとをそれぞれ測定した結果
の一例を示す図である。
【図３】空燃比制御中の排気ガス中のＣＯ，ＮＯｘ，Ｈ
Ｃの残留量を第１および第２触媒装置の付近で測定した
結果を示す図である。
【図４】ΔΣ変調アルゴリズムおよびこれを適用した制
御系の一例を示すブロック図である。
【図５】図４の制御系の制御シミュレーション結果の一
例を示す図である。
【図６】ΔΣ変調コントローラの制御特性を説明するた
めの説明図である。
【図７】ΔΣ変調コントローラおよびこれを適用した制
御系の一例を示すブロック図である。
【図８】図７の制御系の制御シミュレーション結果の一
例を示す図である。
【図９】適応スライディングモードコントローラのブロ
ック図である。
【図１０】燃料噴射量の算出処理を示すフローチャート
である。
【図１１】図１０の続きを示すフローチャートである。
【図１２】適応スライディングモード制御による目標空
燃比ＫＣＭＤの算出処理を示すフローチャートである。
【図１３】ΔΣ変調制御による目標空燃比ＫＣＭＤの算
出処理を示すフローチャートである。
【図１４】図１３のステップ３９において、ゲインＦＤ
ＳＭの算出に用いるテーブルの一例を示す図である。
【図１５】ΣΔ変調アルゴリズムおよびこれを適用した
制御系の一例を示すブロック図である。
【図１６】Δ変調アルゴリズムおよびこれを適用した制
御系の一例を示すブロック図である。
【図１７】第２実施形態の制御装置のＡＤＳＭコントロ
ーラおよびＰＲＩＳＭコントローラの構成を示すブロッ
ク図である。
【図１８】状態予測器の予測アルゴリズムの数式の一例
を示す図である。
【図１９】オンボード同定器の同定アルゴリズムの数式
の一例を示す図である。
【図２０】オンボード同定器の同定アルゴリズムの数式
の他の一例を示す図である。
【図２１】第２実施形態のＡＤＳＭコントローラによる
適応予測型ΔΣ変調制御の原理を説明するためのタイミ
ングチャートである。
【図２２】ＡＤＳＭコントローラのうちのＤＳＭコント
ローラの構成を示すブロック図である。
【図２３】スライディングモード制御アルゴリズムの数
式を示す図である。
【図２４】ＰＲＩＳＭコントローラのスライディングモ
ード制御アルゴリズムの数式を示す図である。
【図２５】内燃機関の燃料噴射制御処理を示すフローチ
ャートである。
【図２６】適応空燃比制御処理を示すフローチャートで
ある。
【図２７】図２６の続きを示すフローチャートである。
【図２８】図２６のステップ１２１における発進判定処
理を示すフローチャートである。
【図２９】図２６のステップ１２３におけるＰＲＩＳＭ
／ＡＤＳＭ処理の実行判定処理を示すフローチャートで
ある。
【図３０】図２６のステップ１２４における同定器演算
の実行判定処理を示すフローチャートである。
【図３１】図２６のステップ１２５における各種パラメ
ータの算出処理を示すフローチャートである。
【図３２】むだ時間ＣＡＴ＿ＤＥＬＡＹ，ＫＡＣＴ＿Ｄ
の算出に用いるテーブルの一例を示す図である。
【図３３】重みパラメータλ１の算出に用いるテーブル
の一例を示す図である。
【図３４】モデルパラメータａ１，ａ２，ｂ１の値を制
限するリミット値Ｘ＿ＩＤＡ２Ｌ，Ｘ＿ＩＤＢ１Ｌ，Ｘ
＿ＩＤＢ１Ｈの算出に用いるテーブルの一例を示す図で
ある。
【図３５】フィルタ次数ｎの算出に用いるテーブルの一
例を示す図である。
【図３６】図２６のステップ１３１における同定器の演
算処理を示すフローチャートである。
【図３７】図３６のステップ１９４におけるθ（ｋ）の
安定化処理を示すフローチャートである。
【図３８】図３７のステップ２０１におけるａ１'＆ａ
２'のリミット処理を示すフローチャートである。
【図３９】図３８の処理によりａ１'＆ａ２'の組み合わ
せが規制される規制範囲を示す図である。
【図４０】図３７のステップ２０２におけるｂ１'のリ
ミット処理を示すフローチャートである。
【図４１】図２７のステップ１３３の状態予測器の演算
処理を示すフローチャートである。
【図４２】図２７のステップ１３４の制御量Ｕｓｌの算
出処理を示すフローチャートである。
【図４３】図４２のステップ２５１の予測切換関数σＰ
ＲＥの積算値算出処理を示すフローチャートである。
【図４４】図２７のステップ１３６のスライディングモ
ード制御量ＤＫＣＭＤＳＬＤの算出処理を示すフローチ
ャートである。
【図４５】図４４の続きを示すフローチャートである。
【図４６】図２７のステップ１３７のΔΣ変調制御量Ｄ
ＫＣＭＤＤＳＭの算出処理を示すフローチャートであ
る。
【図４７】ＫＤＳＭの算出に用いるテーブルの一例を示
す図である。
【図４８】図２７のステップ１３８の適応目標空燃比Ｋ
ＣＭＤＳＬＤの算出処理を示すフローチャートである。
【図４９】図２７のステップ１３９の適応補正項ＦＬＡ
ＦＡＤＰの算出処理を示すフローチャートである。
【図５０】第３実施形態の制御装置の概略構成を示すブ
ロック図である。
【図５１】第４実施形態の制御装置の概略構成を示すブ
ロック図である。
【図５２】第５実施形態の制御装置の概略構成を示すブ
ロック図である。
【図５３】第５実施形態の制御装置のパラメータスケジ
ューラにおいて、モデルパラメータの算出に用いるテー
ブルの一例を示す図である。
【図５４】第６実施形態の制御装置のＳＤＭコントロー
ラの概略構成を示すブロック図である。
【図５５】第７実施形態の制御装置のＤＭコントローラ
の概略構成を示すブロック図である。
【図５６】第８実施形態に係る制御装置およびこれを適
用した内燃機関の概略構成を示す図である。
【図５７】第８実施形態の制御装置の構成を示すブロッ
ク図である。
【図５８】第９実施形態の制御装置の構成を示すブロッ
ク図である。
【符号の説明】
１ 制御装置 ２ ＥＣＵ（偏差算出手段、制御入力算出手段、ゲイ
ンパラメータ検出手段、ゲイン設定手段、予測値算出手
段、同定手段、動特性パラメータ検出手段、モデルパラ
メータ設定手段、第１の制御入力算出手段、第２の制御
入力算出手段、制御対象状態検出手段、制御入力選択手
段、出力偏差算出手段、空燃比制御手段、空燃比算出手
段、運転状態パラメータ検出手段、第１の空燃比制御手
段、第２の空燃比制御手段、選択手段、第１の空燃比算
出手段、第２の空燃比算出手段、運転モード判別手段） ３ 内燃機関 ７ 排気管（排気通路） ８ａ 第１の触媒装置（触媒装置、複数の触媒装置のう
ちの１つ） ８ｂ 第２の触媒装置（複数の触媒装置のうちの１つ、
下流側触媒装置） １０ スロットル弁開度センサ（制御対象状態検出手
段、運転状態パラメータ検出手段） １１ 吸気管内絶対圧センサ（ゲインパラメータ検出
手段、動特性パラメータ検出手段、制御対象状態検出手
段、運転状態パラメータ検出手段） １３ クランク角センサ（ゲインパラメータ検出手
段、動特性パラメータ検出手段、制御対象状態検出手
段、運転状態パラメータ検出手段） １４ ＬＡＦセンサ（上流側空燃比センサ） １５ 酸素濃度センサ（下流側空燃比センサ） １９ 車速センサ（制御対象状態検出手段、運転状態
パラメータ検出手段） ２２ 状態予測器（偏差算出手段、予測値算出手段） ２３ オンボード同定器（同定手段） ２４ ＤＳＭコントローラ（制御入力算出手段、第１
の制御入力算出手段、空燃比算出手段、第１の空燃比算
出手段） ２５ スライディングモードコントローラ（第２の制
御入力算出手段、第２の空燃比算出手段） ２８ パラメータスケジューラ（モデルパラメータ設
定手段） ２９ ＳＤＭコントローラ（制御入力算出手段、第１
の制御入力算出手段、空燃比算出手段、第１の空燃比算
出手段） ３０ ＤＭコントローラ（制御入力算出手段、第１の
制御入力算出手段、空燃比算出手段、第１の空燃比算出
手段） ４０ ＤＳＭコントローラ（制御入力算出手段、第１
の制御入力算出手段、空燃比算出手段、第１の空燃比算
出手段） ４８ 差分器（偏差算出手段、出力偏差算出手段） ５２ａ スライディングモードコントローラ（第２の制
御入力算出手段） Ｖｏｕｔ 酸素濃度センサの出力（制御対象の出力、
下流側空燃比センサの出力） Ｖｏｐ 目標値 ＶＯ２ＴＡＲＧＥＴ 目標値 ＶＯ２，ＶＯ２Ｒ 出力偏差（偏差、下流側空燃比セ
ンサの出力を表す値） ＰＲＥＶＯ２ 出力偏差の予測値（偏差の予測値） ＫＡＣＴ ＬＡＦセンサの出力（制御入力を反映する
値、上流側空燃比センサの出力） ＤＫＡＣＴ ＬＡＦ出力偏差（上流側空燃比センサの
出力を表す値） ＫＣＭＤ 目標空燃比（制御入力） ＤＫＣＭＤ 空燃比偏差（目標空燃比を表す値） ＳＧＮＳＩＧＭＡ ＤＳＭ信号値（第１の中間値） ＤＳＭＳＧＮ ＤＳＭ信号値（第１の中間値） ＤＫＣＭＤＡ 増幅中間値（第２の中間値） ＤＫＣＭＤＤＳＭ ΔΣ変調制御量（第２の中間値） ＦＤＳＭ，ＫＤＳＭ ゲイン ＦＬＡＦＢＡＳＥ 基準値（所定値） ＮＥ エンジン回転数（ゲインパラメータ、動特性パ
ラメータ、制御対象状態を表すパラメータ、運転状態パ
ラメータ） ＰＢＡ 吸気管内絶対圧（ゲインパラメータ、動特性
パラメータ、制御対象状態を表すパラメータ、運転状態
パラメータ） ＶＰ 車速（制御対象状態を表すパラメータ、運転状
態パラメータ） θＴＨ スロットル弁開度（制御対象状態を表すパラ
メータ、運転状態パラメータ） ａ１，ａ２，ｂ１ モデルパラメータ Ｍ１ 所定担持量（触媒装置における触媒の総担持
量） Ｍ２ 所定担持量（下流側触媒装置における触媒の総
担持量） Ｌ１ 所定長さ（触媒装置における担体の長さ）
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｇ０５Ｂ 13/00 Ｇ０５Ｂ 13/00 Ａ 13/02 13/02 Ｄ Ｆターム(参考） 3G084 BA09 CA03 DA05 DA07 DA10 DA30 EA05 EA11 EB12 EC04 FA01 FA02 FA05 FA10 FA11 FA20 FA30 FA33 FA38 3G091 AB01 AB03 BA01 BA14 BA15 BA19 CB02 CB07 DB11 DB13 DC03 DC06 DC07 EA01 EA06 EA07 EA15 EA16 EA34 EA39 FA05 FA12 FA13 FC07 GA06 HA36 HA37 3G301 HA19 JA13 JA20 JA25 JA26 KA07 KA08 KA26 MA01 MA11 MA24 NA04 NA08 NC02 ND02 ND42 ND45 NE23 PA07Z PA09Z PA10Z PA11Z PD03B PD03Z PD04Z PD09Z PE01Z PE03Z PE04Z PE08Z PF01Z PF03Z 5H004 GA01 GA05 GA10 GB12 HA13 HB04 KA74 KC42 LA03

Claims (54)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 制御対象の出力と所定の目標値との偏差
    を算出する偏差算出手段と、 Δ変調アルゴリズム、ΔΣ変調アルゴリズムおよびΣΔ
    変調アルゴリズムのうちのいずれか１つの変調アルゴリ
    ズムに基づき、前記算出された偏差に応じて、前記制御
    対象の出力を前記目標値に収束させるための、前記制御
    対象への制御入力を算出する制御入力算出手段と、 を備えることを特徴とする制御装置。
  2. 【請求項２】 前記制御入力算出手段は、前記１つの変
    調アルゴリズムに基づき、前記偏差に応じて、第１の中
    間値を算出するとともに、当該算出された第１の中間値
    に所定のゲインを乗算した値に基づき、前記制御入力を
    算出することを特徴とする請求項１に記載の制御装置。
  3. 【請求項３】 前記制御対象のゲイン特性を表すゲイン
    パラメータを検出するゲインパラメータ検出手段と、 当該検出されたゲインパラメータに応じて、前記ゲイン
    の値を設定するゲイン設定手段と、 をさらに備えることを特徴とする請求項２に記載の制御
    装置。
  4. 【請求項４】 前記制御入力算出手段は、前記１つの変
    調アルゴリズムに基づき、前記偏差に応じて、第２の中
    間値を算出するとともに、当該算出された第２の中間値
    に所定値を加算することにより、前記制御入力を算出す
    ることを特徴とする請求項１に記載の制御装置。
  5. 【請求項５】 前記偏差算出手段は、予測アルゴリズム
    に基づき、前記偏差に応じて、当該偏差の予測値を算出
    する予測値算出手段を備え、 前記制御入力算出手段は、前記１つの変調アルゴリズム
    に基づき、前記算出された偏差の予測値に応じて、前記
    制御入力を算出することを特徴とする請求項１に記載の
    制御装置。
  6. 【請求項６】 前記制御入力算出手段は、前記制御対象
    をモデル化した制御対象モデルにさらに基づき、前記偏
    差に応じて、前記制御入力を算出することを特徴とする
    請求項１に記載の制御装置。
  7. 【請求項７】 前記制御対象モデルのモデルパラメータ
    を、前記算出された制御入力と前記制御対象に入力され
    た制御入力を反映する値との一方と、前記制御対象の出
    力とに応じて同定する同定手段をさらに備えることを特
    徴とする請求項６に記載の制御装置。
  8. 【請求項８】 前記制御対象モデルは、離散時間系モデ
    ルで構成され、 前記同定手段は、当該離散時間系モデルのモデルパラメ
    ータを、前記制御入力の離散データと前記制御対象に入
    力された制御入力を反映する値の離散データとの一方
    と、前記制御対象の出力の離散データとに応じて同定す
    ることを特徴とする請求項７に記載の制御装置。
  9. 【請求項９】 前記制御対象の動特性の変化を表す動特
    性パラメータを検出する動特性パラメータ検出手段と、 当該検出された動特性パラメータに応じて、前記制御対
    象モデルのモデルパラメータを設定するモデルパラメー
    タ設定手段と、 をさらに備えることを特徴とする請求項６に記載の制御
    装置。
  10. 【請求項１０】 制御対象の出力と所定の目標値との偏
    差を算出する偏差算出手段と、 Δ変調アルゴリズム、ΔΣ変調アルゴリズムおよびΣΔ
    変調アルゴリズムのうちのいずれか１つの変調アルゴリ
    ズムに基づき、前記算出された偏差に応じて、前記制御
    対象の出力を前記目標値に収束させるための、前記制御
    対象への制御入力を算出する第１の制御入力算出手段
    と、 応答指定型制御アルゴリズムに基づき、前記算出された
    偏差に応じて、前記制御対象の出力を前記目標値に収束
    させるための、前記制御対象への制御入力を算出する第
    ２の制御入力算出手段と、 前記制御対象の状態を検出する制御対象状態検出手段
    と、 当該検出された制御対象の状態に応じて、前記第１の制
    御入力算出手段により算出された制御入力および前記第
    ２の制御入力算出手段により算出された制御入力のうち
    の一方を、前記制御対象に入力すべき制御入力として選
    択する制御入力選択手段と、 を備えることを特徴とする制御装置。
  11. 【請求項１１】 前記第１の制御入力算出手段は、前記
    １つの変調アルゴリズムに基づき、前記偏差に応じて、
    第１の中間値を算出するとともに、当該算出された第１
    の中間値に所定のゲインを乗算した値に基づき、前記制
    御入力を算出することを特徴とする請求項１０に記載の
    制御装置。
  12. 【請求項１２】 前記制御対象状態検出手段は、前記制
    御対象のゲイン特性を表すゲインパラメータを検出する
    ゲインパラメータ検出手段を有し、 当該検出されたゲインパラメータに応じて、前記ゲイン
    の値を設定するゲイン設定手段をさらに備えることを特
    徴とする請求項１１に記載の制御装置。
  13. 【請求項１３】 前記第１の制御入力算出手段は、前記
    １つの変調アルゴリズムに基づき、前記偏差に応じて、
    第２の中間値を算出するとともに、当該算出された第２
    の中間値に所定値を加算することにより、前記制御入力
    を算出することを特徴とする請求項１０に記載の制御装
    置。
  14. 【請求項１４】 前記偏差算出手段は、予測アルゴリズ
    ムに基づき、前記偏差に応じて、当該偏差の予測値を算
    出する予測値算出手段を備え、 前記第１の制御入力算出手段は、前記１つの変調アルゴ
    リズムに基づき、前記算出された偏差の予測値に応じ
    て、前記制御入力を算出し、 前記第２の制御入力算出手段は、前記応答指定型制御ア
    ルゴリズムに基づき、前記算出された偏差の予測値に応
    じて、前記制御入力を算出することを特徴とする請求項
    １０に記載の制御装置。
  15. 【請求項１５】 前記第１の制御入力算出手段および前
    記第２の制御入力算出手段は、前記制御対象をモデル化
    した制御対象モデルにさらに基づき、前記偏差に応じ
    て、前記制御入力を算出することを特徴とする請求項１
    ０に記載の制御装置。
  16. 【請求項１６】 前記制御対象モデルのモデルパラメー
    タを、前記算出された制御入力と前記制御対象に入力さ
    れた制御入力を反映する値との一方と、前記制御対象の
    出力とに応じて同定する同定手段をさらに備えることを
    特徴とする請求項１５に記載の制御装置。
  17. 【請求項１７】 前記制御対象モデルは、離散時間系モ
    デルで構成され、 前記同定手段は、当該離散時間系モデルのモデルパラメ
    ータを、前記制御入力の離散データと前記制御対象に入
    力された制御入力を反映する値の離散データとの一方
    と、前記制御対象の出力の離散データとに応じて同定す
    ることを特徴とする請求項１６に記載の制御装置。
  18. 【請求項１８】 前記制御対象の動特性の変化を表す動
    特性パラメータを検出する動特性パラメータ検出手段
    と、 当該検出された動特性パラメータに応じて、前記制御対
    象モデルのモデルパラメータを設定するモデルパラメー
    タ設定手段と、 をさらに備えることを特徴とする請求項１５に記載の制
    御装置。
  19. 【請求項１９】 前記応答指定型制御アルゴリズムは、
    スライディングモード制御アルゴリズムであることを特
    徴とする請求項１０ないし１８のいずれかに記載の制御
    装置。
  20. 【請求項２０】 内燃機関の排気通路の触媒装置よりも
    下流側における排気ガスの空燃比を表す検出信号を出力
    する下流側空燃比センサと、 当該下流側空燃比センサの出力と所定の目標値との偏差
    である出力偏差を算出する出力偏差算出手段と、 Δ変調アルゴリズム、ΔΣ変調アルゴリズムおよびΣΔ
    変調アルゴリズムのうちのいずれか１つの変調アルゴリ
    ズムに基づき、前記算出された出力偏差に応じて、前記
    下流側空燃比センサの出力を前記目標値に収束させるよ
    うに、前記内燃機関に供給される混合気の空燃比を制御
    する空燃比制御手段と、 を備えることを特徴とする制御装置。
  21. 【請求項２１】 前記空燃比制御手段は、 前記１つの変調アルゴリズムに基づき、前記出力偏差に
    応じて、第１の中間値を算出するとともに、当該算出し
    た第１の中間値に所定のゲインを乗算した値に基づき、
    前記下流側空燃比センサの出力を前記目標値に収束させ
    るための前記混合気の目標空燃比を算出する空燃比算出
    手段を備え、 当該算出された目標空燃比に応じて、前記混合気の空燃
    比を制御することを特徴とする請求項２０に記載の制御
    装置。
  22. 【請求項２２】 前記内燃機関の運転状態を表す運転状
    態パラメータを検出する運転状態パラメータ検出手段
    と、 当該検出された運転状態パラメータに応じて、前記ゲイ
    ンを設定するゲイン設定手段と、 をさらに備えることを特徴とする請求項２１に記載の制
    御装置。
  23. 【請求項２３】 前記空燃比制御手段は、 前記１つの変調アルゴリズムに基づき、前記出力偏差に
    応じて、第２の中間値を算出するとともに、当該算出し
    た第２の中間値に所定値を加算することにより、前記下
    流側空燃比センサの出力を前記目標値に収束させるため
    の前記混合気の目標空燃比を算出する空燃比算出手段を
    備え、 当該算出された目標空燃比に応じて、前記混合気の空燃
    比を制御することを特徴とする請求項２０に記載の制御
    装置。
  24. 【請求項２４】 前記出力偏差算出手段は、 予測アルゴリズムに基づき、前記出力偏差に応じて、当
    該出力偏差の予測値を算出する予測値算出手段を備え、 前記空燃比制御手段は、前記１つの変調アルゴリズムに
    基づき、前記算出された出力偏差の予測値に応じて、前
    記下流側空燃比センサの出力を前記目標値に収束させる
    ように、前記混合気の空燃比を制御することを特徴とす
    る請求項２０に記載の制御装置。
  25. 【請求項２５】 前記空燃比制御手段は、 前記下流側空燃比センサの出力を前記目標値に収束させ
    るための前記混合気の目標空燃比を表す値および前記下
    流側空燃比センサの出力を表す値を変数とする制御対象
    モデルを適用したアルゴリズムと、前記１つの変調アル
    ゴリズムとに基づき、前記出力偏差に応じて、前記目標
    空燃比を算出する空燃比算出手段を備え、 当該算出された目標空燃比に応じて、前記混合気の空燃
    比を制御することを特徴とする請求項２０に記載の制御
    装置。
  26. 【請求項２６】 前記制御対象モデルのモデルパラメー
    タを、前記目標空燃比および前記下流側空燃比センサの
    出力に応じて同定する同定手段をさらに備えることを特
    徴とする請求項２５に記載の制御装置。
  27. 【請求項２７】 前記制御対象モデルは、離散時間系モ
    デルで構成され、 前記同定手段は、当該離散時間系モデルのモデルパラメ
    ータを、前記目標空燃比の離散データおよび前記下流側
    空燃比センサの出力の離散データに応じて同定すること
    を特徴とする請求項２６に記載の制御装置。
  28. 【請求項２８】 前記内燃機関の運転状態を表す運転状
    態パラメータを検出する運転状態パラメータ検出手段
    と、 当該検出された運転状態パラメータに応じて、前記制御
    対象モデルのモデルパラメータを設定するモデルパラメ
    ータ設定手段と、 をさらに備えることを特徴とする請求項２５に記載の制
    御装置。
  29. 【請求項２９】 前記内燃機関の前記排気通路の前記触
    媒装置よりも上流側における排気ガスの空燃比を表す検
    出信号を出力する上流側空燃比センサをさらに備え、 前記空燃比制御手段は、 前記下流側空燃比センサの出力を前記目標値に収束させ
    るための前記混合気の目標空燃比を表す値および前記上
    流側空燃比センサの出力を表す値の一方と前記下流側空
    燃比センサの出力を表す値とを変数とする制御対象モデ
    ルを適用したアルゴリズムと、前記１つの変調アルゴリ
    ズムとに基づき、前記出力偏差に応じて、前記目標空燃
    比を算出する空燃比算出手段を備え、 当該算出された目標空燃比に応じて、前記内燃機関に供
    給される混合気の空燃比を制御することを特徴とする請
    求項２０に記載の制御装置。
  30. 【請求項３０】 前記制御対象モデルのモデルパラメー
    タを、前記目標空燃比および前記上流側空燃比センサの
    出力の一方と前記下流側空燃比センサの出力とに応じ
    て、同定する同定手段をさらに備えることを特徴とする
    請求項２９に記載の制御装置。
  31. 【請求項３１】 前記制御対象モデルは、離散時間系モ
    デルで構成され、 前記同定手段は、当該離散時間系モデルのモデルパラメ
    ータを、前記目標空燃比の離散データおよび前記上流側
    空燃比センサの出力の離散データの一方と、前記下流側
    空燃比センサの出力の離散データとに応じて同定するこ
    とを特徴とする請求項３０に記載の制御装置。
  32. 【請求項３２】 前記内燃機関の運転状態を表す運転状
    態パラメータを検出する運転状態パラメータ検出手段
    と、 当該検出された運転状態パラメータに応じて、前記制御
    対象モデルのモデルパラメータを設定するモデルパラメ
    ータ設定手段と、 をさらに備えることを特徴とする請求項２９に記載の制
    御装置。
  33. 【請求項３３】 内燃機関の排気通路の触媒装置よりも
    下流側における排気ガスの空燃比を表す検出信号を出力
    する下流側空燃比センサと、 当該下流側空燃比センサの出力と所定の目標値との偏差
    である出力偏差を算出する出力偏差算出手段と、 Δ変調アルゴリズム、ΔΣ変調アルゴリズムおよびΣΔ
    変調アルゴリズムのうちのいずれか１つの変調アルゴリ
    ズムに基づき、前記算出された出力偏差に応じて、前記
    下流側空燃比センサの出力を前記目標値に収束させるよ
    うに、前記内燃機関に供給される混合気の空燃比を制御
    する第１の空燃比制御手段と、 応答指定型制御アルゴリズムに基づき、前記算出された
    出力偏差に応じて、前記下流側空燃比センサの出力を前
    記目標値に収束させるように、前記内燃機関に供給され
    る混合気の空燃比を制御する第２の空燃比制御手段と、 前記内燃機関の運転状態を表す運転状態パラメータを検
    出する運転状態パラメータ検出手段と、 当該検出された運転状態パラメータに応じて、前記第１
    の空燃比制御手段および前記第２の空燃比制御手段のう
    ちの一方を選択し、前記混合気の空燃比の制御を実行さ
    せる選択手段と、 を備えることを特徴とする制御装置。
  34. 【請求項３４】 前記選択手段は、前記触媒装置におけ
    る触媒の総担持量が所定担持量以上であるか否か、およ
    び前記触媒装置における前記触媒を担持する担体の前記
    排気通路方向の長さが所定長さ以上であるか否かの少な
    くとも一方にさらに応じて、前記第１の空燃比制御手段
    および前記第２の空燃比制御手段のうちの一方を選択す
    ることを特徴とする請求項３３に記載の制御装置。
  35. 【請求項３５】 前記選択手段は、 前記運転状態パラメータに応じて前記内燃機関の運転モ
    ードを判別する運転モード判別手段を有し、 当該判別された運転モードが所定の第１の運転モードで
    あるときには前記第１の空燃比制御手段を選択し、当該
    判別された運転モードが所定の第２の運転モードである
    ときには前記第２の空燃比制御手段を選択することを特
    徴とする請求項３３に記載の制御装置。
  36. 【請求項３６】 前記触媒装置は、前記内燃機関の前記
    排気通路に沿いかつ互いに間隔を存して設けられた複数
    の触媒装置で構成されており、 前記選択手段は、 前記運転状態パラメータに応じて前記内燃機関の運転モ
    ードを判別する運転モード判別手段を有し、 当該判別された運転モードが所定の第１の運転モードで
    あるときには前記第１の空燃比制御手段を選択し、当該
    判別された運転モードが所定の第２の運転モードである
    ときには前記第２の空燃比制御手段を選択することを特
    徴とする請求項３３に記載の制御装置。
  37. 【請求項３７】 前記内燃機関の前記排気通路には、前
    記下流側空燃比センサよりも下流側に下流側触媒装置が
    設けられており、 前記選択手段は、 前記運転状態パラメータに応じて前記内燃機関の運転モ
    ードを判別する運転モード判別手段を有し、 当該判別された運転モードが所定の第１の運転モードで
    あるときには前記第１の空燃比制御手段を選択し、当該
    判別された運転モードが所定の第２の運転モードである
    ときには前記第２の空燃比制御手段を選択することを特
    徴とする請求項３３に記載の制御装置。
  38. 【請求項３８】 前記下流側触媒装置における触媒の総
    担持量は、前記触媒装置における触媒の総担持量よりも
    小さい値に設定されており、 前記目標値は、前記触媒装置の浄化率が最高になるよう
    に設定されていることを特徴とする請求項３７に記載の
    制御装置。
  39. 【請求項３９】 前記第１の運転モードには、前記内燃
    機関の過渡運転モードが含まれることを特徴とする請求
    項３５ないし３８のいずれかに記載の制御装置。
  40. 【請求項４０】 前記第１の運転モードには、アイドル
    運転モードが含まれることを特徴とする請求項３５ない
    し３９のいずれか記載の制御装置。
  41. 【請求項４１】 前記第２の運転モードには、前記内燃
    機関の負荷がほぼ定常状態となる定常運転モードが含ま
    れることを特徴とする請求項３５ないし４０のいずれか
    記載の制御装置。
  42. 【請求項４２】 前記第１の空燃比制御手段は、 前記１つの変調アルゴリズムに基づき、前記出力偏差に
    応じて、第１の中間値を算出するとともに、当該算出し
    た第１の中間値に所定のゲインを乗算した値に基づき、
    前記下流側空燃比センサの出力を前記目標値に収束させ
    るための前記混合気の目標空燃比を算出する第１の空燃
    比算出手段を備え、 当該算出された目標空燃比に応じて、前記混合気の空燃
    比を制御することを特徴とすることを特徴とする請求項
    ３３ないし４１のいずれかに記載の制御装置。
  43. 【請求項４３】 前記運転状態パラメータに応じて、前
    記ゲインを設定するゲイン設定手段をさらに備えること
    を特徴とする請求項４２に記載の制御装置。
  44. 【請求項４４】 前記第１の空燃比制御手段は、 前記１つの変調アルゴリズムに基づき、前記出力偏差に
    応じて、第２の中間値を算出するとともに、当該算出し
    た第２の中間値に所定値を加算することにより、前記下
    流側空燃比センサの出力を前記目標値に収束させるため
    の前記混合気の目標空燃比を算出する第１の空燃比算出
    手段を備え、 当該算出された目標空燃比に応じて、前記混合気の空燃
    比を制御することを特徴とする請求項３３ないし４１の
    いずれかに記載の制御装置。
  45. 【請求項４５】 前記出力偏差算出手段は、 予測アルゴリズムに基づき、前記出力偏差に応じて、当
    該出力偏差の予測値を算出する予測値算出手段を備え、 前記第１の空燃比制御手段は、前記１つの変調アルゴリ
    ズムに基づき、前記算出された出力偏差の予測値に応じ
    て、前記下流側空燃比センサの出力を前記目標値に収束
    させるように、前記混合気の空燃比を制御し、 前記第２の空燃比制御手段は、前記応答指定型制御アル
    ゴリズムに基づき、前記算出された出力偏差の予測値に
    応じて、前記下流側空燃比センサの出力を前記目標値に
    収束させるように、前記混合気の空燃比を制御すること
    を特徴とする請求項３３ないし４１のいずれかに記載の
    制御装置。
  46. 【請求項４６】 前記第１の空燃比制御手段は、 前記下流側空燃比センサの出力を前記目標値に収束させ
    るための前記混合気の目標空燃比を表す値および前記下
    流側空燃比センサの出力を表す値を変数とする制御対象
    モデルを適用したアルゴリズムと、前記１つの変調アル
    ゴリズムとに基づき、前記出力偏差に応じて、前記目標
    空燃比を算出する第１の空燃比算出手段を備え、 当該算出された目標空燃比に応じて、前記混合気の空燃
    比を制御し、 前記第２の空燃比制御手段は、 前記下流側空燃比センサの出力を前記目標値に収束させ
    るための前記混合気の目標空燃比を表す値および前記下
    流側空燃比センサの出力を表す値を変数とする制御対象
    モデルを適用したアルゴリズムと、前記応答指定型制御
    アルゴリズムとに基づき、前記出力偏差に応じて、前記
    目標空燃比を算出する第２の空燃比算出手段を備え、 当該算出された目標空燃比に応じて、前記混合気の空燃
    比を制御することを特徴とする請求項３３ないし４１の
    いずれかに記載の制御装置。
  47. 【請求項４７】 前記制御対象モデルのモデルパラメー
    タを、前記目標空燃比および前記下流側空燃比センサの
    出力に応じて同定する同定手段をさらに備えることを特
    徴とする請求項４６に記載の制御装置。
  48. 【請求項４８】 前記制御対象モデルは、離散時間系モ
    デルで構成され、 前記同定手段は、当該離散時間系モデルのモデルパラメ
    ータを、前記目標空燃比の離散データおよび前記下流側
    空燃比センサの出力の離散データに応じて同定すること
    を特徴とする請求項４７に記載の制御装置。
  49. 【請求項４９】 前記運転状態パラメータに応じて、前
    記制御対象モデルのモデルパラメータを設定するモデル
    パラメータ設定手段をさらに備えることを特徴とする請
    求項４６に記載の制御装置。
  50. 【請求項５０】 前記内燃機関の前記排気通路の前記触
    媒装置よりも上流側における排気ガスの空燃比を表す検
    出信号を出力する上流側空燃比センサをさらに備え、 前記第１の空燃比制御手段は、 前記下流側空燃比センサの出力を前記目標値に収束させ
    るための前記混合気の目標空燃比を表す値および前記上
    流側空燃比センサの出力を表す値の一方と前記下流側空
    燃比センサの出力を表す値とを変数とする制御対象モデ
    ルを適用したアルゴリズムと、前記１つの変調アルゴリ
    ズムとに基づき、前記出力偏差に応じて、前記目標空燃
    比を算出する第１の空燃比算出手段を備え、 当該算出された目標空燃比に応じて、前記混合気の空燃
    比を制御し、 前記第２の空燃比制御手段は、 前記下流側空燃比センサの出力を前記目標値に収束させ
    るための前記混合気の目標空燃比を表す値および前記上
    流側空燃比センサの出力を表す値の一方と前記下流側空
    燃比センサの出力を表す値とを変数とする制御対象モデ
    ルを適用したアルゴリズムと、前記応答指定型制御アル
    ゴリズムとに基づき、前記出力偏差に応じて、前記目標
    空燃比を算出する第２の空燃比算出手段を備え、 当該算出された目標空燃比に応じて、前記混合気の空燃
    比を制御することを特徴とする請求項３３ないし４１の
    いずれかに記載の制御装置。
  51. 【請求項５１】 前記制御対象モデルのモデルパラメー
    タを、前記目標空燃比および前記上流側空燃比センサの
    出力の一方と前記下流側空燃比センサの出力とに応じて
    同定する同定手段をさらに備えることを特徴とする請求
    項５０に記載の制御装置。
  52. 【請求項５２】 前記制御対象モデルは、離散時間系モ
    デルで構成され、 前記同定手段は、当該離散時間系モデルのモデルパラメ
    ータを、前記目標空燃比の離散データおよび前記上流側
    空燃比センサの出力の離散データの一方と、前記下流側
    空燃比センサの出力の離散データとに応じて同定するこ
    とを特徴とする請求項５１に記載の制御装置。
  53. 【請求項５３】 前記運転状態パラメータに応じて、前
    記制御対象モデルのモデルパラメータを設定するモデル
    パラメータ設定手段をさらに備えることを特徴とする請
    求項５０に記載の制御装置。
  54. 【請求項５４】 前記応答指定型制御アルゴリズムは、
    スライディングモード制御アルゴリズムであることを特
    徴とする請求項３３ないし５３のいずれかに記載の制御
    装置。
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DE60222966T DE60222966T2 (de) 2001-07-25 2002-07-25 Steuereinrichtung, Steuerverfahren und Motorsteuereinheit
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2005015325A1 (ja) * 2003-08-08 2005-02-17 Honda Motor Co., Ltd. 制御装置
JP2008123549A (ja) * 2008-02-04 2008-05-29 Honda Motor Co Ltd 制御装置
US7469180B2 (en) 2003-07-07 2008-12-23 Honda Motor Co., Ltd. Intake air amount control system for internal combustion engine and control system
JP2014010802A (ja) * 2012-07-03 2014-01-20 Keihin Corp 制御装置

Families Citing this family (59)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3973922B2 (ja) * 2002-02-15 2007-09-12 本田技研工業株式会社 制御装置
US8578480B2 (en) * 2002-03-08 2013-11-05 Mcafee, Inc. Systems and methods for identifying potentially malicious messages
JP4459674B2 (ja) * 2004-03-23 2010-04-28 本田技研工業株式会社 変調アルゴリズムを用いたプラントの制御装置
DE102004046874A1 (de) * 2004-09-28 2006-04-13 Robert Bosch Gmbh Verfahren zum Betreiben eines Verwaltungssystems von Funktionsmodulen
DE102004055231B3 (de) * 2004-11-16 2006-07-20 Siemens Ag Verfahren und Vorrichtung zur Lambda-Regelung bei einer Brennkraftmaschine
JP4726541B2 (ja) * 2004-12-06 2011-07-20 日立オートモティブシステムズ株式会社 内燃機関の空燃比制御装置
DE102005009101B3 (de) * 2005-02-28 2006-03-09 Siemens Ag Verfahren und Vorrichtung zum Ermitteln eines Korrekturwertes zum Beeinflussen eines Luft/Kraftstoff-Verhältnisses
JP2007011685A (ja) * 2005-06-30 2007-01-18 Yokogawa Electric Corp パラメータ設定装置、パラメータ設定方法およびプログラム
US7389773B2 (en) 2005-08-18 2008-06-24 Honeywell International Inc. Emissions sensors for fuel control in engines
JP4698646B2 (ja) * 2007-08-22 2011-06-08 株式会社沖データ 画像形成装置
US9157763B2 (en) * 2008-02-06 2015-10-13 Rosemount, Inc. Minimal dead time digitally compensated process transmitter
JP4637213B2 (ja) * 2008-06-20 2011-02-23 本田技研工業株式会社 触媒の劣化判定装置
US8060290B2 (en) 2008-07-17 2011-11-15 Honeywell International Inc. Configurable automotive controller
US7930147B2 (en) * 2009-02-03 2011-04-19 Deere & Company Sensor response time accelerator
RU2442206C2 (ru) * 2009-04-03 2012-02-10 Ирина Владимировна Куртис Система автоматического регулирования емкостными составляющими объекта
US8620461B2 (en) 2009-09-24 2013-12-31 Honeywell International, Inc. Method and system for updating tuning parameters of a controller
US8504175B2 (en) 2010-06-02 2013-08-06 Honeywell International Inc. Using model predictive control to optimize variable trajectories and system control
JP5379753B2 (ja) * 2010-07-02 2013-12-25 本田技研工業株式会社 内燃機関の空燃比制御装置
JP5400743B2 (ja) 2010-10-18 2014-01-29 本田技研工業株式会社 制御装置
US8710963B2 (en) 2011-03-14 2014-04-29 Infineon Technologies Ag Receiver and transmitter receiver system
RU2454696C1 (ru) * 2011-03-16 2012-06-27 Учреждение Российской академии наук Институт автоматики и процессов управления Дальневосточного отделения РАН (ИАПУ ДВО РАН) Электропривод манипулятора
RU2471220C1 (ru) * 2011-05-16 2012-12-27 Ольга Викторовна Авдеева Способ поиска экстремума статистической характеристики инерционного объекта
US9148709B2 (en) 2011-08-03 2015-09-29 Infineon Technologies Ag Sensor interface with variable control coefficients
US8994526B2 (en) 2011-08-18 2015-03-31 Infineon Technologies Ag Sensor interface making use of virtual resistor techniques
EP2749760B1 (en) * 2011-08-22 2020-01-15 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Vehicle power plant control apparatus
JP5216127B2 (ja) * 2011-08-29 2013-06-19 本田技研工業株式会社 内燃機関の空燃比制御装置
US9677493B2 (en) 2011-09-19 2017-06-13 Honeywell Spol, S.R.O. Coordinated engine and emissions control system
US9650934B2 (en) 2011-11-04 2017-05-16 Honeywell spol.s.r.o. Engine and aftertreatment optimization system
US20130111905A1 (en) 2011-11-04 2013-05-09 Honeywell Spol. S.R.O. Integrated optimization and control of an engine and aftertreatment system
US8849520B2 (en) 2012-03-26 2014-09-30 Infineon Technologies Ag Sensor interface transceiver
DE112012006716T5 (de) * 2012-07-17 2015-09-10 Delphi Technologies Holding S.A.R.L. Steuervorrichtung für Verbrennungsmotor
US9784198B2 (en) 2015-02-12 2017-10-10 GM Global Technology Operations LLC Model predictive control systems and methods for increasing computational efficiency
US9797318B2 (en) 2013-08-02 2017-10-24 GM Global Technology Operations LLC Calibration systems and methods for model predictive controllers
US9714616B2 (en) * 2014-03-26 2017-07-25 GM Global Technology Operations LLC Non-model predictive control to model predictive control transitions
US9732688B2 (en) 2014-03-26 2017-08-15 GM Global Technology Operations LLC System and method for increasing the temperature of a catalyst when an engine is started using model predictive control
US9863345B2 (en) 2012-11-27 2018-01-09 GM Global Technology Operations LLC System and method for adjusting weighting values assigned to errors in target actuator values of an engine when controlling the engine using model predictive control
US9920697B2 (en) 2014-03-26 2018-03-20 GM Global Technology Operations LLC Engine control systems and methods for future torque request increases
US9765703B2 (en) 2013-04-23 2017-09-19 GM Global Technology Operations LLC Airflow control systems and methods using model predictive control
US9292409B2 (en) 2013-06-03 2016-03-22 Infineon Technologies Ag Sensor interfaces
EP3051367B1 (en) 2015-01-28 2020-11-25 Honeywell spol s.r.o. An approach and system for handling constraints for measured disturbances with uncertain preview
EP3056706A1 (en) 2015-02-16 2016-08-17 Honeywell International Inc. An approach for aftertreatment system modeling and model identification
EP3091212A1 (en) 2015-05-06 2016-11-09 Honeywell International Inc. An identification approach for internal combustion engine mean value models
EP3125052B1 (en) 2015-07-31 2020-09-02 Garrett Transportation I Inc. Quadratic program solver for mpc using variable ordering
US10272779B2 (en) 2015-08-05 2019-04-30 Garrett Transportation I Inc. System and approach for dynamic vehicle speed optimization
US10415492B2 (en) 2016-01-29 2019-09-17 Garrett Transportation I Inc. Engine system with inferential sensor
US10036338B2 (en) 2016-04-26 2018-07-31 Honeywell International Inc. Condition-based powertrain control system
US10124750B2 (en) 2016-04-26 2018-11-13 Honeywell International Inc. Vehicle security module system
US9938908B2 (en) 2016-06-14 2018-04-10 GM Global Technology Operations LLC System and method for predicting a pedal position based on driver behavior and controlling one or more engine actuators based on the predicted pedal position
EP3324254A1 (de) * 2016-11-17 2018-05-23 Siemens Aktiengesellschaft Einrichtung und verfahren zur bestimmung der parameter einer regeleinrichtung
EP3548729B1 (en) 2016-11-29 2023-02-22 Garrett Transportation I Inc. An inferential flow sensor
US10344615B2 (en) * 2017-06-22 2019-07-09 General Electric Company Method and system for schedule predictive lead compensation
US11057213B2 (en) 2017-10-13 2021-07-06 Garrett Transportation I, Inc. Authentication system for electronic control unit on a bus
CN113165174B (zh) * 2018-12-13 2024-05-24 西门子股份公司 包括可到达性分析的自动化系统
JP7151546B2 (ja) * 2019-02-25 2022-10-12 オムロン株式会社 制御装置、制御方法、及び制御プログラム
US10947910B2 (en) * 2019-05-07 2021-03-16 Ford Global Technologies, Llc Method and system for catalyst feedback control
CN113221349B (zh) * 2021-05-10 2024-05-03 的卢技术有限公司 一种适用于智能驾驶车辆的车间距滑模控制算法及系统
CN113965109B (zh) * 2021-08-12 2023-10-10 湖南工业大学 一种多电机分层式总量最优协同的抗饱和控制方法
CN116068140A (zh) * 2023-03-28 2023-05-05 中国人民解放军火箭军工程大学 一种发动机整机热加速试验参数的确定方法及相关设备
CN119554148A (zh) * 2024-12-12 2025-03-04 康卓电子(无锡)有限公司 一种天然气发动机空燃比控制方法及系统

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3676834D1 (de) * 1985-02-28 1991-02-21 Hitachi Ltd System zur bestimmung des luft-kraftstoff-verhaeltnisses.
US5266907A (en) * 1991-06-25 1993-11-30 Timeback Fll Continuously tuneable frequency steerable frequency synthesizer having frequency lock for precision synthesis
EP0682304B1 (fr) 1994-05-11 1999-12-29 CSEM Centre Suisse d'Electronique et de Microtechnique S.A. - Recherche et Développement Microsystème à faible consommation d'énergie
JP3315814B2 (ja) * 1994-06-09 2002-08-19 トヨタ自動車株式会社 車両用制御装置，クラッチのスリップ制御装置およびアイドル回転数制御装置
US5467185A (en) * 1994-07-15 1995-11-14 General Electric Company Emissions control for internal combustion engine
JP3261038B2 (ja) * 1996-04-05 2002-02-25 本田技研工業株式会社 内燃機関の空燃比制御装置
US5992383A (en) * 1996-05-28 1999-11-30 U.S. Philips Corporation Control unit having a disturbance predictor, a system controlled by such a control unit, an electrical actuator controlled by such a control unit, and throttle device provided with such an actuator
JP3354088B2 (ja) * 1997-09-16 2002-12-09 本田技研工業株式会社 内燃機関の排気系の空燃比制御装置
JP3484074B2 (ja) * 1998-05-13 2004-01-06 本田技研工業株式会社 プラントの制御装置
ES2296392T3 (es) 1998-07-17 2008-04-16 Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha Metodo de determinar un estado deteriorado de un convertidor catalitico para purificar los gases de escape.
JP3484088B2 (ja) 1998-12-17 2004-01-06 本田技研工業株式会社 プラントの制御装置
US6535153B1 (en) * 1999-02-04 2003-03-18 Med-El Electromedizinische Gerate Ges.M.B.H. Adaptive sigma-delta modulation with one-bit quantization

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7469180B2 (en) 2003-07-07 2008-12-23 Honda Motor Co., Ltd. Intake air amount control system for internal combustion engine and control system
WO2005015325A1 (ja) * 2003-08-08 2005-02-17 Honda Motor Co., Ltd. 制御装置
US7209823B2 (en) 2003-08-08 2007-04-24 Honda Motor Co., Ltd. Controller
JP2008123549A (ja) * 2008-02-04 2008-05-29 Honda Motor Co Ltd 制御装置
JP2014010802A (ja) * 2012-07-03 2014-01-20 Keihin Corp 制御装置

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