エンジン制御パラメータの適合方法および適合装置
【課題】本発明は、エンジン制御パラメータの適合方法および適合装置に関し、応答遅れの生ずる制御デバイスを有するエンジンにおいて、過渡時のエンジン特性の悪化を確実に防止し、且つ、燃費性能を十分に向上することを目的とする。
【解決手段】本発明のエンジン制御パラメータの適合方法は、エンジンを定常運転した場合のエンジン特性データを得るステップと、エンジン制御パラメータを説明変数としエンジン特性値を目的変数とする応答曲面関数を求めるステップと、過渡運転時に応答遅れパラメータに応答遅れが生じることを想定した場合に所定のエンジン特性値が所定の制約条件を満足するように、エンジン制御パラメータの適合値を応答曲面関数を用いて求めるステップと、を備える。
【解決手段】本発明のエンジン制御パラメータの適合方法は、エンジンを定常運転した場合のエンジン特性データを得るステップと、エンジン制御パラメータを説明変数としエンジン特性値を目的変数とする応答曲面関数を求めるステップと、過渡運転時に応答遅れパラメータに応答遅れが生じることを想定した場合に所定のエンジン特性値が所定の制約条件を満足するように、エンジン制御パラメータの適合値を応答曲面関数を用いて求めるステップと、を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジン制御パラメータの適合方法および適合装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車用エンジンでは、排出ガス特性、燃料消費特性、燃焼安定性および動力性能等のエンジン特性がさまざまな要求を満たすべく、複雑な制御が行なわれている。
【０００３】
すなわち、エンジンの回転数や負荷に基づき決定されるエンジンの運転状態に応じた最適な燃料噴射量や最適な点火時期等の各制御パラメータの適合値を予め設定しておき、エンジン制御用電子制御ユニット（ＥＣＵ）に記憶させておく。そして、この設定した適合値を参照しつつ、ＥＣＵはエンジンの制御を行なう。さまざまな運転状態に各々対応する適合値を用いることにより、各エンジン特性についてのさまざまな要求が満たされる。
【０００４】
各制御パラメータの最適値を求める工程は、通常、次のようなものである。
（１）エンジンの回転数および負荷で規定される２次元の運転領域を格子状に分割する。その各格子点において、各制御パラメータの値を異ならせた多数の制御状態においてエンジンを運転し、各種のエンジン特性を計測する。
（２）上記（１）の計測結果に基づいて、各格子点毎に、複数の制御パラメータを説明変数とし各エンジン特性値を目的変数とするモデル式（応答曲面関数）を求める。
（３）各格子点毎に、上記（２）で求められた応答曲面関数を用いて、排出ガス特性や燃焼安定性（トルク変動）等の特性が所定の制約条件を満足するとともに、燃料消費が最少となる点を求める。この点が各制御パラメータの最適値となる。
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−４０９２９号公報
【特許文献２】特開２００７−９８０８号公報
【特許文献３】特開昭６３−１７０５６３号公報
【特許文献４】特開２００４−６８７２９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記の手法によれば、エンジンの運転領域の各格子点毎に、各制御パラメータの最適値を求めることができる。エンジンの回転数および負荷が一定な定常運転状態にある場合には、各制御パラメータをその格子点に対応する最適値（格子点間にあるときには、格子点の最適値を補間した値）に制御することにより、各種の制約条件を満足し、燃料消費が最少となるような最適な運転状態を実現することができる。
【０００７】
しかしながら、自動車用エンジンでは、回転数および負荷が変化する過渡運転状態が多用される。過渡運転状態においては、一部の制御デバイスに応答遅れが生ずる。すなわち、例えば点火時期のような制御パラメータは、瞬時に変更することが可能である。これに対し、例えば可変バルブタイミング機構におけるバルブタイミングは、油圧アクチュエータ等の作動によって変更されるので、瞬時に変更することはできない。このため、加速時や減速時には、可変バルブタイミング機構の応答遅れが生じ易い。
【０００８】
バルブタイミングが変化すると、適正な点火時期も変化する。よって、可変バルブタイミング機構の応答遅れが生ずると、点火時期との組み合わせが不適切となり易い。すなわち、点火時期が過進角または過遅角となり、トルク変動が悪化し易い。また、中負荷域では、トランジェントノックが懸念される。
【０００９】
上記のような過渡運転時における可変バルブタイミング機構の応答遅れに起因するエンジン特性の悪化を防止するため、実際の適合においては、定常運転時の最適バルブタイミングと比べて変化量を一律に小さく修正したバルブタイミングを適合値としている。その結果、バルブタイミング可変による燃費向上効果を十分に引き出せていないという問題がある。
【００１０】
本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、応答遅れの生ずる制御デバイスを有するエンジンにおいて、過渡時のエンジン特性を悪化させることがなく、且つ、燃費性能を十分に向上することができるエンジン制御パラメータの適合方法および適合装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
第１の発明は、上記の目的を達成するため、応答遅れが生じ易い応答遅れパラメータを含む複数のエンジン制御パラメータを適合する方法であって、
エンジンを定常運転した場合のエンジン特性データを計測するデータ取得ステップと、
前記エンジン特性データに基づいて、前記エンジン制御パラメータを説明変数としエンジン特性値を目的変数とする応答曲面関数を求める応答曲面関数取得ステップと、
前記エンジンの負荷および／または回転数の変化に伴って前記応答遅れパラメータに応答遅れが生じることを想定した場合に所定のエンジン特性値が所定の制約条件を満足するように、前記エンジン制御パラメータの適合値を前記応答曲面関数を用いて求める適合値取得ステップと、
を備えることを特徴とする。
【００１２】
また、第２の発明は、第１の発明において、
前記適合値取得ステップは、
前記応答曲面関数を用いて、定常運転時における前記エンジン制御パラメータの最適値である定常最適値を求めるステップと、
前記エンジン制御パラメータの要求値を前記定常最適値として前記エンジンの負荷および／または回転数を変化させた場合における、前記応答遅れパラメータの変動領域を求めるステップと、
前記応答遅れパラメータが前記変動領域内で変動した場合に、前記制約条件が満足されるか否かを判断するステップと、
前記制約条件が満足されないと判断された場合に、前記応答遅れパラメータの定常最適値を補正することにより、前記応答遅れパラメータの適合値を求めるステップと、
を含むことを特徴とする。
【００１３】
また、第３の発明は、第２の発明において、
前記エンジン制御パラメータには、前記応答遅れパラメータより応答性の良い即応パラメータが含まれ、
前記適合値取得ステップは、前記応答遅れパラメータの適合値が求められた後、燃費が最良となるように前記即応パラメータを最適化するステップを含むことを特徴とする。
【００１４】
また、第４の発明は、第１の発明において、
前記エンジン制御パラメータには、前記応答遅れパラメータより応答性の良い即応パラメータが含まれ、
前記適合値取得ステップは、エンジン運転状態が前記応答遅れパラメータの応答遅れを伴って所定のＡ点とＢ点との間を相互に移行する場合に前記制約条件が満足されるように、前記Ａ点および前記Ｂ点における前記応答遅れパラメータおよび前記即応パラメータの適合値を求めるステップを含むことを特徴とする。
【００１５】
また、第５の発明は、第１の発明において、
前記適合値取得ステップは、前記所定のエンジン特性値の応答曲面関数に、前記応答遅れパラメータの応答遅れによる増分を加算した予測式を用いて、前記応答遅れパラメータの適合値を求めるステップを含むことを特徴とする。
【００１６】
また、第６の発明は、第１の発明において、
前記適合値取得ステップは、
前記エンジン制御パラメータとエンジン回転数とエンジン負荷とを説明変数とし、前記所定のエンジン特性値を目的変数とする高次応答曲面関数を求めるステップと、
前記高次応答曲面関数をエンジン負荷で偏微分した式の値が最小となるように、前記エンジン制御パラメータの適合値を求めるステップと、
を含むことを特徴とする。
【００１７】
また、第７の発明は、応答遅れが生じ易い応答遅れパラメータを含む複数のエンジン制御パラメータを適合する方法であって、
エンジンを定常運転した場合のエンジン特性データを計測するデータ取得ステップと、
前記エンジン特性データに基づいて、複数のエンジン特性値につき、前記エンジン制御パラメータを説明変数とし各エンジン特性値を目的変数とする応答曲面関数を求める応答曲面関数取得ステップと、
前記複数のエンジン特性値についての応答曲面関数の各々に重み係数を乗じて加算した評価関数を用いて、前記エンジン制御パラメータの適合値を求める適合値取得ステップと、
を備えることを特徴とする。
【００１８】
また、第８の発明は、応答遅れが生じ易い応答遅れパラメータを含む複数のエンジン制御パラメータを適合する装置であって、
エンジンを定常運転した場合のエンジン特性データを計測するデータ取得手段と、
前記エンジン特性データに基づいて、前記エンジン制御パラメータを説明変数としエンジン特性値を目的変数とする応答曲面関数を求める応答曲面関数取得手段と、
前記エンジンの負荷および／または回転数の変化に伴って前記応答遅れパラメータに応答遅れが生じることを想定した場合に所定のエンジン特性値が所定の制約条件を満足するように、前記エンジン制御パラメータの適合値を前記応答曲面関数を用いて求める適合値取得手段と、
を備えることを特徴とする。
【００１９】
また、第９の発明は、応答遅れが生じ易い応答遅れパラメータを含む複数のエンジン制御パラメータを適合する装置であって、
エンジンを定常運転した場合のエンジン特性データを計測するデータ取得手段と、
前記エンジン特性データに基づいて、複数のエンジン特性値につき、前記エンジン制御パラメータを説明変数としエンジン特性値を目的変数とする複数の応答曲面関数を求める応答曲面関数取得手段と、
前記複数のエンジン特性値についての応答曲面関数の各々に重み係数を乗じて加算した評価関数を用いて、前記エンジン制御パラメータの適合値を求める適合値取得手段と、
を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２０】
第１の発明によれば、過渡運転時における応答遅れパラメータの応答遅れを考慮した上で、所定のエンジン特性値が制約条件を満足するように、エンジン制御パラメータの適合値を算出することができる。これにより、過渡運転時にドライバビリティ等の特性が悪化することを確実に抑制し、且つ、燃費等の特性を十分に改善できるように、エンジン制御パラメータを適合することができる。
【００２１】
第２の発明によれば、過渡運転時の制約条件が満足されるように、エンジン制御パラメータの定常最適値を必要に応じて補正することにより、適合値を算出することができる。これにより、過渡運転時の制約条件を満足できる範囲内で、且つ定常最適値になるべく近い値に、エンジン制御パラメータの適合値を設定することができる。このため、過渡運転時にドライバビリティ等の特性が悪化することをより確実に抑制し、且つ、燃費等の特性を十二分に改善することができる。
【００２２】
第３の発明によれば、応答遅れパラメータの適合値を求めた後、燃費が最良となるように即応パラメータを最適化することができる。これにより、過渡運転時の特性悪化を確実に抑制しつつ、燃費を最大限に改善することができる。
【００２３】
第４の発明によれば、過渡運転時にドライバビリティ等の特性が悪化することを確実に抑制し、且つ、燃費等の特性を十分に改善できるように、応答遅れパラメータおよび即応パラメータの適合値を算出することができる。
【００２４】
第５の発明によれば、過渡運転時にドライバビリティ等の特性が悪化することを確実に抑制し、且つ、燃費等の特性を十分に改善できるように、エンジン制御パラメータの適合値を算出することができる。また、適合値の算出が容易であり、処理時間が短縮でき、システム化も容易である。
【００２５】
第６の発明によれば、過渡運転時にドライバビリティ等の特性が悪化することを確実に抑制し、且つ、燃費等の特性を十分に改善できるように、エンジン制御パラメータの適合値を算出することができる。
【００２６】
第７の発明によれば、複数のエンジン特性値についての応答曲面関数の各々に重み係数を乗じて加算した評価関数を用いて、エンジン制御パラメータの適合値を求めることができる。これにより、エンジン特性値に対して単純に制約値を当てはめて適合値を求める場合と比べて、複数のエンジン特性値をバランス良く考慮することができる。このため、優れたロバスト性が得られる。よって、過渡運転時にドライバビリティの特性が悪化することを確実に抑制し、且つ、燃費等の特性を十分に改善できるように、エンジン制御パラメータの適合値を算出することができる。
【００２７】
第８の発明によれば、過渡運転時における応答遅れパラメータの応答遅れを考慮した上で、所定のエンジン特性値が制約条件を満足するように、エンジン制御パラメータの適合値を算出することができる。これにより、過渡運転時にドライバビリティ等の特性が悪化することを確実に抑制し、且つ、燃費等の特性を十分に改善できるように、エンジン制御パラメータを適合することができる。
【００２８】
第９の発明によれば、複数のエンジン特性値についての応答曲面関数の各々に重み係数を乗じて加算した評価関数を用いて、エンジン制御パラメータの適合値を求めることができる。これにより、エンジン特性値に対して単純に制約値を当てはめて適合値を求める場合と比べて、複数のエンジン特性値をバランス良く考慮することができる。このため、優れたロバスト性が得られるので、過渡運転時にドライバビリティ等の特性が悪化することを確実に抑制し、且つ、燃費等の特性を十分に改善できるように、エンジン制御パラメータの適合値を算出することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
実施の形態１．
［システム構成の説明］
図１は、本発明の実施の形態１のエンジン制御パラメータの適合装置の構成を示す図である。図１に示すように、エンジン１０は、シリンダ１１と、ピストン１２と、シリンダ１１およびピストン１２によって区画形成される燃焼室１３の上方に配置され、燃料を直接噴射するインジェクタ１４と、燃焼室１３内の混合気に点火するための点火プラグ１５とを備えている。本実施形態では、点火プラグ１５による点火時期を符号ＳＴで表す。なお、本発明では、図示の構成と異なり、インジェクタ１４が吸気ポート内に燃料を噴射するように設けられていてもよい。
【００３０】
燃焼室１３には吸気通路１６から空気が吸入され、これに燃料が噴射され混合気になる。点火により混合気が燃焼した燃焼ガスは、排気として燃焼室１３から排気通路１７へ排出される。吸気通路１６からの空気の吸入および排気通路１７への排気の排出の各タイミングは、それぞれ吸気弁１８および排気弁１９の開弁タイミングによって設定される。図１に示されるエンジン１０の場合、吸気弁１８のバルブタイミングは、可変バルブタイミング機構２０によって連続可変的に設定される。本実施形態では、可変バルブタイミング機構２０の制御パラメータ（例えば進角量）を符号ＶＶＴで表す。なお、図示を省略するが、エンジン１０には、排気弁１９のバルブタイミングを可変とする機構が更に設けられていてもよい。
【００３１】
一方、エンジン１０の燃焼室１３に取り込まれる空気量は、吸気通路１６の途中に設けられた電子制御スロットル２１によって調節される。また、エンジン１０においては、排気通路１７へ排出された排気ガスの一部をＥＧＲ通路２２を介して吸気通路１６に戻す、ＥＧＲ(Exhaust Gas Recirculation)を実行可能になっている。そして、この戻される排気量、すなわちＥＧＲ量は、ＥＧＲ弁２３の開弁量によって調節される。
【００３２】
こうしたエンジン１０の制御は、ＥＣＵ３０によって行われる。また、このＥＣＵ３０には、水温センサ２６やエンジン１０のクランク軸２４近傍に設けられたクランク角センサ２５等、エンジンの運転状態を計測する各種センサからの情報が計測情報として入力される。
【００３３】
本実施形態の適合装置は、エンジン１０の各種制御パラメータを適切な値に設定する制御マップの各適合値を算出する。本実施形態の適合装置は、エンジン１０のクランク軸２４と連結されるダイナモメータ３１と、ダイナモメータ３１を操作するダイナモ操作盤３２と、ダイナモメータ３１を所定の条件に制御すべくダイナモ操作盤３２に指令を送る自動計測装置３３とを備える。
【００３４】
ここで、ダイナモメータ３１は、エンジン１０のクランク軸２４の発生するトルクを吸収する。これにより、エンジン１０を擬似的に車両に搭載した負荷状態にして各種試験を行うことができる。そして、ダイナモメータ３１の吸収するトルクは、自動計測装置３３からの指令にしたがって、ダイナモ操作盤３２が操作されることで制御される。
【００３５】
本実施形態の適合装置は、更に、ＥＣＵ３０と自動計測装置３３との間でデータのやりとりを仲介するパネルチェッカー３４を備える。そして、自動計測装置３３では、パネルチェッカー３４を介して、ＥＣＵ３０内に保持されるエンジン１０の計測情報を取得する。
【００３６】
エンジン１０が実際に車両に搭載されるときには、各種センサ等からＥＣＵ３０に入力される計測情報に基づきその運転状態が制御される。これに対し、ダイナモメータ３１を用いて擬似的に車両に搭載された状態を作り出す場合には、運転者の意志を反映したアクセルペダルの踏み込み量等のデータがＥＣＵ３０に供給されない。
【００３７】
そこで、自動計測装置３３は、エンジン１０の計測情報を参照してエンジン１０の状態をモニタしつつ、パネルチェッカー３４を介してアクセルペダルの踏み込み量に相当するデータ等をＥＣＵ３０に供給する。このようにして、自動計測装置３３は、エンジン１０を所望の運転状態に制御する。
【００３８】
一方、ＥＣＵ３０内には、エンジン１０の制御情報として、エンジン１０に類似する機種のエンジンの制御マップ等、エンジン１０を大まかに制御することのできる制御マップが記憶されている。
【００３９】
自動計測装置３３によるエンジン１０やダイナモメータ３１を制御する指令は、大きくは自動計測装置３３内の条件ファイルに基づいて設定される。この条件ファイルには、基本的には、計測を所望するエンジン１０の各運転状態（回転数および負荷）毎に、その制御パラメータ（点火時期ＳＴ、燃料噴射量、バルブタイミングＶＶＴ、ＥＧＲ率、燃料噴射タイミング、燃料圧力等）が書込まれている。そして、この各運転状態毎にエンジン１０が固定制御されてそのときのエンジン１０の出力が計測器３５によって計測される。なお、この条件ファイル内に設定される各条件は、条件設定ツール５３によって設定される。
【００４０】
条件ファイルに設定された各運転状態にエンジン１０の運転状態を制御するために、自動計測装置３３は、パネルチェッカー３４を介してＥＣＵ３０にアクセルペダルの踏み込み量に相当するデータ等を供給する。
【００４１】
そして、エンジン１０がこの条件ファイルを通じて設定された運転状態に制御されると、自動計測装置３３では、パネルチェッカー３４を介してＥＣＵ３０内のメモリあるいはレジスタ等にマニュアルフラグをセットする。このマニュアルフラグは、上記制御マップによるエンジン１０の制御を禁止するフラグである。
【００４２】
エンジン１０が上記条件ファイルを通じて設定された運転状態となると、自動計測装置３３では、このフラグをセットするとともに、エンジン１０の制御パラメータを同条件ファイル内に設定された値に固定制御する。
【００４３】
こうして上記条件ファイルに設定されたエンジン運転条件にもとづいて制御パラメータが所定の制御値に固定制御された状態で、燃料消費率ＢＳＦＣや排気中のＮＯｘ濃度、出力トルクの変動量ＴＦ等、エンジン１０の各特性値が計測器３５により計測される。
【００４４】
詳しくは、この計測器３５は、エンジン１０に供給される燃料量を計測する燃費計と、エンジン１０の排気通路１７から排出されるガス成分中のＮＯｘ濃度等を分析する分析計と、エンジン１０およびダイナモメータ３１間に設置されたトルクメータと、トルクメータの値を計算処理するトルク変動計とを含む。
【００４５】
そして、燃料消費率ＢＳＦＣに関しては、燃費計による計測値が、自動計測装置３３内で計算処理される。また、ＮＯｘ濃度は、分析計で算出された濃度が計測値として用いられ、自動計測装置３３によって計算処理される。更に、トルク変動ＴＦは、トルク変動計の値として計測され、自動計測装置３３で計算処理される。これら自動計測装置３３内で計算処理されたデータが計測データとなる。
【００４６】
この適合装置は、更に、計測データを上記各条件ファイル毎に保持するサーバ４０と、サーバ４０に保持された計測データを各条件ファイルの情報とともに解析する解析ツール５０と、解析ツール５０による解析結果を表示する表示器５１と、解析結果の一部を記憶保持するデータベース５２と、これら解析ツール５０や条件設定ツール５３等を操作するための操作部６０とを備える。
【００４７】
［実施の形態１における具体的処理］
図２は、上述した適合装置によって実行される、本実施形態のエンジン制御パラメータの適合方法のフローチャートである。本実施形態では、エンジン１０の回転数と負荷とで定まる２次元の運転領域を格子状に分割し、その各格子点（例えば１２０点）におけるエンジン制御パラメータの適合値を算出する。
【００４８】
エンジン１０の可変バルブタイミング機構２０は、油圧アクチュエータあるいは電気モータを備えており、その油圧アクチュエータあるいは電気モータを作動させることにより、バルブタイミングＶＶＴを変化させる。よって、バルブタイミングＶＶＴを変更するには、ある程度の時間がかかる。このため、バルブタイミングＶＶＴの要求値（目標値）が時間とともに変化する過渡運転時においては、可変バルブタイミング機構２０の応答遅れが生じ易い。以下に説明するように、本実施形態の適合方法によれば、可変バルブタイミング機構２０の応答遅れが生じた場合であっても、トルク変動等の特性が悪化することを確実に防止するとともに、バルブタイミングＶＶＴの可変による燃費改善効果を十分に引き出すことができるように、エンジン制御パラメータの適合値を算出することができる。
【００４９】
図２に示すように、本実施形態の適合方法では、まず、実験計画法等の手法によって設定された実験計画に従ってエンジン１０の定常運転試験が行われ、この試験において計測されたエンジン特性データに基づいて、特性予測式（応答曲面関数）が算出される（ステップ１００）。
【００５０】
すなわち、このステップ１００では、まず、各格子点毎に、エンジン制御パラメータの値をいくつか設定して、各種のエンジン特性値を計測する。そして、それらの計測結果に基づいて、各格子点毎に、各制御パラメータを説明変数とし、各エンジン特性値を目的変数とする応答曲面関数を求める。
【００５１】
本実施形態では、上記計測する各特性値は、燃料消費率ＢＳＦＣ、トルク変動ＴＦ、排気ガス温度、ＮＯｘ排出量、排気ガスセンサ温度等である。また、上記エンジン制御パラメータには、点火時期ＳＴと、バルブタイミングＶＶＴとが含まれる。
【００５２】
上記応答曲面関数のモデル式は、例えば、定数項、各制御パラメータの１次項、２次項、および２つの制御パラメータの交互作用項の足し合わせによって表すことができる。例えば、トルク変動ＴＦについては、次のような式で表される。
ＴＦ＝β0＋β1×ＶＶＴ＋β2×ＳＴ＋β3×ＶＶＴ2＋β4×ＳＴ2＋β5×ＶＶＴ×ＳＴ
【００５３】
上記式中の各係数β0〜β5は、上記定常運転試験で計測されたトルク変動データを基に重回帰分析を行うことにより、決定される。これにより、トルク変動ＴＦの応答曲面関数が求められる。同様にして、他のエンジン特性値についても、応答曲面関数を求めることができる。
【００５４】
上記ステップ１００の処理に続いて、エンジン１０の定常運転時における各制御パラメータ（点火時期ＳＴとバルブタイミングＶＶＴ）の最適値（以下「定常最適値」と称する）が各格子点毎に算出される（ステップ１０２）。本実施形態では、このステップ１０２において、トルク変動ＴＦ、排気ガス温度、ＮＯｘ排出量、排気ガスセンサ温度がそれぞれ所定の制約条件を満足する範囲において、燃料消費率ＢＳＦＣが最小となる各制御パラメータの組み合わせが、定常最適値として算出される。この際の最適化手法としては、例えば最急降下法、焼きなまし法、遺伝的アルゴリズムなどを用いることができる。
【００５５】
なお、上述したステップ１００および１０２の処理については、例えば特開２００４−６８７２９号公報、特開２００５−４２６５６号公報、特開２００６−１７６９８号公報等に記載されており、公知であるので、ここではこれ以上の説明を省略する。
【００５６】
また、図２に示すルーチンによれば、上記ステップ１００の処理に続いて、可変バルブタイミング機構２０の応答遅れが影響する運転領域における特性予測式（応答曲面関数）が十分な数だけ取得されているか否かが判別される（ステップ１０４）。そして、特性予測式が十分でないと判別された場合には、追加実験等を行うことによって必要な実験データが確保され（ステップ１０６）、その追加の実験データに基づいて、特性予測式が補充される。
【００５７】
上記の処理に続いて、可変バルブタイミング機構２０の応答遅れ特性に基づいて、エンジン１０の負荷方向および回転数方向の変動領域が設定される（ステップ１０８）。図３は、負荷方向の変動領域を設定する手法の一例を説明するための図である。図３に示す例では、負荷率が５０％から３０％に変化するようにスロットル開度を縮小させた場合を示している。吸入空気量は、スロットル開度の変化に対し、遅れをもって追従する。この吸入空気量（負荷率）の変化に伴い、バルブタイミングＶＶＴの要求値（目標値）が変化する。ここでのＶＶＴ要求値は、暫定的に、上記ステップ１０２で算出された定常最適値としている。実際のバルブタイミングＶＶＴは、ＶＶＴ要求値の変化に対し、遅れをもって追従する。図３中のΔＶＶＴは、実ＶＶＴとＶＶＴ要求値との差である。図３に示す例において、ΔＶＶＴは、０〜９の範囲で変動している。よって、この例において、ＶＶＴの変動領域（変動範囲）は、０〜９と設定される。
【００５８】
図３では、エンジン１０の負荷が変化した場合のＶＶＴの変動領域の設定方法について説明したが、エンジン１０の回転数が変化した場合のＶＶＴの変動領域についても、同様に設定することができる。
【００５９】
上記ステップ１０８の処理に続いて、実ＶＶＴが上記変動領域内で変動した場合に、トルク変動ＴＦが過渡時の制約値以下となるようなＶＶＴの適合値を求める（ステップ１１０）。図４は、上記ステップ１１０の処理の具体例を説明するための図である。図４において、下段のグラフは軽負荷時のトルク変動ＴＦの応答曲面関数であり、中段のグラフは中負荷時のトルク変動ＴＦの応答曲面関数であり、上段のグラフは燃料消費率ＢＳＦＣの応答曲面関数である。また、横軸は点火時期ＳＴである。
【００６０】
図４の各段のグラフには、応答曲面関数が、異なる３つのＶＶＴ値での断面として描かれている。軽負荷時のトルク変動ＴＦのグラフ（下段のグラフ）において、最も左側の曲線は、ＶＶＴ値が軽負荷時の定常最適値である場合の応答曲面関数である。この曲線上でトルク変動ＴＦが定常時の制約値以下となり、且つ、燃料消費率ＢＳＦＣが最小となる点火時期ＳＴは、図中の二重丸で示す点となる。よって、この点が軽負荷時の定常最適点火時期となる。
【００６１】
一方、中負荷時のトルク変動ＴＦのグラフ（中段のグラフ）において、最も右側の曲線は、ＶＶＴ値が中負荷時の定常最適値である場合の応答曲面関数である。この曲線上でトルク変動ＴＦが定常時の制約値以下となり、且つ、燃料消費率ＢＳＦＣが最小となる点火時期ＳＴは、図中の黒丸で示す点となる。よって、この点が中負荷時の定常最適点火時期となる。
【００６２】
次に、上記二重丸で示す軽負荷時の定常最適点でエンジン１０が定常運転されている状態から、加速を行い、中負荷域へ移行する過渡の場合について説明する。この場合には、上記ステップ１１０で設定されたＶＶＴの変動領域（応答遅れ）を考慮すると、エンジン１０の動作点は、上記二重丸から図中の矢印に示すように中段のグラフの一重丸へと移行する。この一重丸の点におけるトルク変動ＴＦは、過渡時の制約値以下となっている。従って、この例においては、軽負荷時におけるバルブタイミングＶＶＴおよび点火時期ＳＴの適合値を、上記二重丸で示す定常最適点とした場合であっても、過渡時に問題は生じないと判断できる。
【００６３】
これに対し、上記黒丸で示す中負荷時の定常最適点でエンジン１０が定常運転されている状態から、減速を行い、軽負荷域へ移行する過渡の場合には、次のようになる。上記ステップ１１０で設定されたＶＶＴの変動領域（応答遅れ）を考慮すると、エンジン１０の動作点は、図４に示すように、上記黒丸から図中の矢印に示すように移行する。この移行先の曲線（下段のグラフの最も右側の曲線）上では、点火時期ＳＴをどのように制御しても、トルク変動ＴＦを過渡時の制約値以下とすることができない。従って、この場合には、中負荷時におけるバルブタイミングＶＶＴおよび点火時期ＳＴの適合値を、上記黒丸で示す定常最適点とすると、減速時に軽負荷域でトルク変動ＴＦが制約値（許容値）を超えてしまうと判断できる。
【００６４】
本実施形態では、上記のような場合、すなわち過渡時にトルク変動ＴＦが制約値を超えてしまうと判断される場合には、可変バルブタイミング機構２０の作動範囲が小さくなる方向にＶＶＴ要求値を修正した上で、図３と同様の手順により、ＶＶＴの変動領域を再度算出する。すなわち、ＶＶＴの変動領域が小さくなるように、ＶＶＴ要求値を設定し直す。そして、その修正後のＶＶＴ変動領域の場合に、過渡時のトルク変動ＴＦが制約値以下となるか否かを確認する。
【００６５】
図４に示す例に帰って説明すると、中段のグラフの破線の曲線は、中負荷時のＶＶＴ要求値を修正した場合のトルク変動ＴＦの応答曲面関数である。この修正後のＶＶＴ値でエンジン１０が中負荷定常運転されている状態から減速を行って軽負荷域へ移行する過渡の場合に、エンジン１０の動作点は、中段のグラフの二重丸から図中の矢印に示すように移行する。すなわち、この場合のトルク変動ＴＦは、上記修正後のＶＶＴ変動領域を考慮すると、下段のグラフの破線の曲線で表される。よって、この破線の曲線上の一重丸で示す点火時期ＳＴに制御すれば、トルク変動ＴＦを過渡時の制約値以下とすることができることが分かる。従って、中負荷時においては、上記修正後のＶＶＴ要求値をバルブタイミングＶＶＴの適合値とすることにより、過渡時のトルク変動ＴＦを制約値以下に確実に抑えることができる。
【００６６】
なお、修正後のＶＶＴ要求値においても過渡時のトルク変動ＴＦが制約値以下とならない場合には、ＶＶＴ要求値を再度修正して同様の手順を繰り返せばよい。上記ステップ１１０においては、以上のような手順を、対象とする運転領域をずらしながら繰り返し行うことにより、全運転領域においてバルブタイミングＶＶＴの適合値を求める。
【００６７】
図２に示すルーチンによれば、上記ステップ１１０において全運転領域（各格子点）におけるＶＶＴ適合値が決定されると、次に、そのＶＶＴ適合値の下で燃料消費率ＢＳＦＣが最小となるように、点火時期ＳＴの適合値が各格子点毎に決定される（ステップ１１２）。これにより、エンジン１０の燃費性能を更に改善することができる。
【００６８】
図５は、上記ステップ１１０において求められたＶＶＴ適合値を示すマップである。図５に示すように、本実施形態によれば、ＶＶＴの適合値を設定するに当たって、各領域毎に、過渡時のトルク変動ＴＦを制約値以下に抑えることができる範囲内で、且つ定常最適値になるべく近い値に、ＶＶＴの適合値を設定することができる。すなわち、過渡時のトルク変動ＴＦを制約値以下に確実に抑制し、且つ、可変バルブタイミング機構２０による燃費改善効果が最大限に得られるように、ＶＶＴの適合値を設定することができる。よって、ドライバビリティと燃費性能の双方を共に改善することができる。
【００６９】
更に、本実施形態によれば、上述したような処理を図１に示す適合装置において実行することにより、各格子点における制御パラメータの適合値を自動的に算出することができる。このため、エンジン開発効率を著しく向上することができる。
【００７０】
上述した実施の形態１においては、トルク変動ＴＦが前記第１および第８の発明における「所定のエンジン特性値」に、バルブタイミングＶＶＴが前記第１および第８の発明における「応答遅れパラメータ」に、点火時期ＳＴが前記第３の発明における「即応パラメータ」に、上記ステップ１００が前記第１の発明における「データ取得ステップ」および「応答曲面関数取得ステップ」に、上記ステップ１０２，１０８および１１０が前記第１の発明における「適合値取得ステップ」に、それぞれ相当している。また、上記適合装置が、上記ステップ１００の処理を実行することにより前記第８の発明における「データ取得手段」および「応答曲面関数取得手段」が、上記ステップ１０２，１０８および１１０の処理を実行することにより前記第８の発明における「適合値取得手段」が、それぞれ実現されている。
【００７１】
なお、本実施形態では、過渡時における可変バルブタイミング機構２０の応答遅れに対処する場合を中心に説明したが、本発明は、他の各種の制御デバイス（例えば、排気弁１９の可変バルブタイミング機構、外部ＥＧＲ装置など）の応答遅れに対処する場合にも同様に適用可能である。
【００７２】
実施の形態２．
次に、図６を参照して、本発明の実施の形態２について説明するが、上述した実施の形態１との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を簡略化または省略する。本実施形態は、実施の形態１と同様の図１に示すシステムを用いて実現することができる。
【００７３】
本実施形態では、エンジン１０の加減速時に、エンジン１０の動作点がＡ点とＢ点との間を相互に移行するとした場合に、点火時期ＳＴは移行先の制御値に変更されるが、バルブタイミングＶＶＴは応答遅れのために元の動作点の制御値のままとなっているような場合であっても、トルク変動が制約値を超えないように、バルブタイミングＶＶＴおよび点火時期ＳＴの適合値を算出する。
【００７４】
以下、本実施形態におけるバルブタイミングＶＶＴおよび点火時期ＳＴの適合値の算出方法について、図６の例に基づき、具体的に説明する。図６は、前述した実施の形態１の図４とほぼ同様の図である。図６中、Ａは、ＶＶＴが軽負荷時の適合値に制御されている場合のトルク変動ＴＦの応答曲面関数である。ここで、中負荷域への加速時に、ＶＶＴが軽負荷時の適合値のままとなっている場合を想定する。この場合、トルク変動ＴＦの応答曲面関数は、中段のグラフのＢで示す曲線となる。この曲線Ｂ上でトルク変動ＴＦが過渡時の制約値以下となる点は、図中のＣである。そこで、中負荷時の点火時期ＳＴの適合値を図中のＤと決定する。
【００７５】
次に、中負荷時において点火時期ＳＴが上記Ｄ点である場合に燃料消費率ＢＳＦＣが少なくなるようにバルブタイミングＶＶＴを算出する。点火時期ＳＴがＤ点であるときに燃料消費率ＢＳＦＣの小さくなる応答曲面関数は、上段のグラフのＥで示す曲線で表される。よって、このときのＶＶＴ値を中負荷時のＶＶＴ適合値に決定する。中段のグラフのＦで示す曲線は、そのＶＶＴ適合値の場合のトルク変動ＴＦの応答曲面関数である。すなわち、図中のＧ点が中負荷時の点火時期ＳＴおよびバルブタイミングＶＶＴの適合値となる。
【００７６】
次に、上記Ｇ点から、軽負荷域へ減速する場合を考える。この場合、ＶＶＴが中負荷時の適合値のままとなっているとすると、トルク変動ＴＦの応答曲面関数は、下段のグラフのＨで示す曲線となる。この曲線Ｈ上でトルク変動ＴＦが過渡時の制約値以下となる点は、図中のＩである。そこで、軽負荷時の点火時期ＳＴの適合値を図中のＪ点と決定する。
【００７７】
本実施形態では、上述したような手順を軽負荷域から高負荷域まで順に実施することにより、バルブタイミングＶＶＴおよび点火時期ＳＴの適合値を算出する。これにより、実施の形態１と同様の効果が得られる。
【００７８】
なお、上述した実施の形態２では、点火時期ＳＴが前記第４の発明における「即応パラメータ」に相当している。
【００７９】
実施の形態３．
次に、図７を参照して、本発明の実施の形態３について説明するが、上述した実施の形態１との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を簡略化または省略する。本実施形態は、実施の形態１と同様の図１に示すシステムを用いて実現することができる。
【００８０】
本実施形態では、バルブタイミングＶＶＴの適合値を算出するに当たり、トルク変動ＴＦの応答曲面関数に、ＶＶＴの応答遅れによる増分を加算した予測式を求める。そして、その予測式により算出される過渡時のトルク変動ＴＦが制約値以下となるように、ＶＶＴの適合値を算出する。
【００８１】
ここでは、下記式のように、トルク変動ＴＦの応答曲面関数を関数ｆで表す。
ＴＦ＝ｆ（ＶＶＴ，ＳＴ）
【００８２】
過渡時のトルク変動をＴＦ’とし、ＶＶＴ遅れ量を例えば５度とすると、過渡時のトルク変動ＴＦ’の予測式は、下記式で表される。
ＴＦ’＝ｆ（ＶＶＴ，ＳＴ）＋｜｛∂ｆ／∂ＶＶＴ｝×５deg｜
【００８３】
以上の関係を図示すると、図７のようになる。そして、本実施形態では、過渡時のトルク変動ＴＦ’が制約値以下となるような点（図７中のＡ）を、ＶＶＴの適合値に決定する。
【００８４】
以上説明した本実施形態の適合方法によれば、実施の形態１と同様の効果が得られる。また、トルク変動ＴＦの応答曲面関数ｆは、ＶＶＴとＳＴの関数として既に求めてあるので、これをＶＶＴで偏微分した項は容易に求めることができる。このため、適合値の算出が容易であり、処理時間が短縮でき、システム化も容易である。更に、排気弁１９の可変バルブタイミング機構やＥＧＲ装置等の、他の応答遅れデバイスも考慮する必要がある場合には、それらの制御パラメータで応答曲面関数ｆを偏微分した項を上記予測式に更に加算すればよく、システムの拡張性にも優れる。
【００８５】
実施の形態４．
次に、図８を参照して、本発明の実施の形態４について説明するが、上述した実施の形態１との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を簡略化または省略する。本実施形態は、実施の形態１と同様の図１に示すシステムを用いて実現することができる。
【００８６】
前述した実施の形態では、バルブタイミングＶＶＴおよび点火時期ＳＴをパラメータとして、トルク変動ＴＦの応答曲面関数を表している。これに対し、本実施形態では、エンジン１０の回転数（符号ＮＥで表す）と負荷（符号ＫＬで表す）もパラメータに加えた高次応答曲面関数としてトルク変動ＴＦを表す。すなわち、下記式を算出する。
ＴＦ＝α0＋α1×ＶＶＴ＋α2×ＳＴ＋α3×ＮＥ＋α4×ＫＬ＋α5×ＶＶＴ2
＋α6×ＳＴ2＋α7×ＮＥ2＋α8×ＫＬ2＋α9×ＶＶＴ×ＳＴ＋・・・
＋αp×ＶＶＴ×ＫＬ＋＋αq×ＳＴ×ＫＬ＋αx×ＮＥ×ＫＬ
【００８７】
上記の高次応答曲面関数を負荷ＫＬで偏微分すると、次式が得られる。
∂ＴＦ／∂ＫＬ＝α4×ＫＬ＋２×α8×ＫＬ＋αp×ＶＶＴ＋αq×ＳＴ＋αx×ＮＥ
【００８８】
一般に、各制御パラメータの変化に対するトルク変動ＴＦの変化が大きい場合ほど、ドライバビリティは悪化し易い。このため、過渡時のドライバビリティを改善するには、各制御パラメータの変化に対するトルク変動ＴＦの変化をなるべく小さくすることが好ましい。そこで、本実施形態では、対象とする領域で各制御パラメータを規準化したときの係数が大きいもので上記∂ＴＦ／∂ＫＬの値が最小となるように、制御パラメータの適合値を算出することとした。
【００８９】
ここで、制御パラメータの規準化とは、例えば、ＶＶＴを０から３０に変化させる領域と、エンジン回転数ＮＥを１０００ｒｐｍから２０００ｒｐｍに変化させる領域との比較が可能となるように、何れのパラメータも−１から１に変化し、平均値が０、変化分が１となるように無次元化することを言う。
【００９０】
以下、図８に示す例について説明する。図８に示す例では、エンジン回転数ＮＥの変化に対するトルク変動ＴＦの変化割合は、常に一定である。このため、ＮＥについての偏微分係数は小さい。これに対し、点火時期ＳＴの変化に対するトルク変動ＴＦの変化割合は、マイナスからプラスへと大きく変化している。そこで、この例においては、点火時期ＳＴの変化によるトルク変動ＴＦの変化を抑制するべく、点火時期ＳＴの変化に対するトルク変動ＴＦの変化がゼロとなるＳＴ＝−０．５の点を適合値に決定する。
【００９１】
上記のようにして点火時期ＳＴの適合値が算出された場合には、次に、上記∂ＴＦ／∂ＫＬの値が最小となるように、ＶＶＴの適合値を算出する。このような本実施形態の適合方法によれば、実施の形態１と同様の効果が得られる。
【００９２】
実施の形態５．
次に、図９および図１０を参照して、本発明の実施の形態５について説明するが、上述した実施の形態１との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を簡略化または省略する。本実施形態は、実施の形態１と同様の図１に示すシステムを用いて実現することができる。
【００９３】
本実施形態は、複数のエンジン特性値についての応答曲面関数の各々に重み係数を乗じて加算した評価関数を用いて、エンジン制御パラメータの適合値を求めることを特徴とする。
【００９４】
ところで、図１に示すエンジン１０は、前述したように、排気通路１７へ排出された排気ガスの一部をＥＧＲ通路２２を介して吸気通路１６に戻す、いわゆる外部ＥＧＲを実行可能になっている。このＥＧＲの制御パラメータ（以下、ＥＧＲ率とする）は、ＥＧＲ弁２３の開弁量等によって調節される。しかしながら、ＥＧＲガスは、ＥＧＲ通路２２や吸気通路１６を通って燃焼室１３内に還流するので、輸送遅れが生ずる。このため、過渡運転時には、ＥＧＲの応答遅れが生じ易い。
【００９５】
本実施形態は、可変バルブタイミング機構２０の応答遅れのほかに、上記のような外部ＥＧＲの応答遅れも考慮する場合に、特に好適に適用することができる。
【００９６】
以下、本実施形態のエンジン制御パラメータの適合方法について説明する前に、理解を容易にするため、比較例の適合方法について、図９を参照して説明する。図９には、トルク変動ＴＦと燃料消費率ＢＳＦＣの各々の応答曲面関数が示されている。図９においては、制御パラメータの増大に伴い、トルク変動ＴＦは単調に増加し、燃料消費率ＢＳＦＣは単調に減少している。すなわち、この例においては、トルク変動ＴＦの観点からは制御パラメータが小さいことが好ましく、一方、燃料消費率ＢＳＦＣの観点からは制御パラメータが大きいことが好ましいこととなる。そこで、この場合には、トルク変動ＴＦを、ある制約値以下に抑制することを制約条件としている。従って、トルク変動ＴＦが制約値を超える領域（図９中の斜線部）は不可となり、それ以外の領域において燃料消費率ＢＳＦＣが最小となる点が適合値として決定される。
【００９７】
一方、図１０は、本実施形態の適合方法を説明するための図である。図１０には、燃料消費率ＢＳＦＣの応答曲面関数のほかに、吸気温度上昇分Ｔairの応答曲面関数が示されている。図１０において、制御パラメータ（例えばＥＧＲ率）の増大に伴い、燃料消費率ＢＳＦＣは単調に減少し、吸気温度上昇分Ｔairは単調に増加している。吸気温度が高くなり過ぎると、ノッキングが起こり易くなる。このため、ノッキングを確実に防止するためには、吸気温度上昇分Ｔairがなるべく小さいことがよい。よって、この例においては、燃料消費率ＢＳＦＣの観点からは制御パラメータが大きいことが好ましく、一方、吸気温度上昇分Ｔairの観点からは制御パラメータが小さいことが好ましいこととなる。
【００９８】
上述した図１０のような場合において、吸気温度上昇分Ｔairを、ある制約値（ノッキングが回避できる上限値）以下にすることを制約条件とすると、次のような懸念がある。前述したように、ＥＧＲには応答遅れが生ずる。そして、過渡時の応答遅れにより、制御パラメータが、適合値よりも大きな方向にずれた場合には、吸気温度上昇分Ｔairが制約値を超えてしまうことになり、ノッキングが起きるおそれが大きくなる。
【００９９】
本実施形態では、上記のような懸念に対し、ロバスト性を高めてこれを確実に回避するため、次のようにして適合値を算出することとした。すなわち、燃料消費率ＢＳＦＣの応答曲面関数と、吸気温度上昇分Ｔairの応答曲面関数とに、それぞれ重み係数（図１０の例では、何れも０．５としている）を乗じた上でそれらを加算してなる評価関数Ｆａｎｃを作成する。そして、この評価関数Ｆａｎｃが最小となるときの制御パラメータ値を適合値として決定する。このような手法によれば、上記の各重み係数を適宜設定することにより、複数のエンジン特性値（ここでは燃料消費率ＢＳＦＣと吸気温度上昇分Ｔair）をバランス良く考慮して、適合値を決定することができる。このため、過渡運転時のロバスト性を高めることができ、ドライバビリティと燃費の双方を改善することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１００】
【図１】本発明の実施の形態１のエンジン制御パラメータの適合装置の構成を示す図である。
【図２】本発明の実施の形態１において実行されるルーチンのフローチャートである。
【図３】負荷方向の変動領域を設定する手法を説明するための図である。
【図４】本発明の実施の形態１の適合方法を説明するための図である。
【図５】本発明の実施の形態１の適合方法により算出された適合値を示すマップである。
【図６】本発明の実施の形態２の適合方法を説明するための図である。
【図７】本発明の実施の形態３の適合方法を説明するための図である。
【図８】本発明の実施の形態４の適合方法を説明するための図である。
【図９】本発明の実施の形態５に対する比較例の適合方法を説明するための図である。
【図１０】本発明の実施の形態５の適合方法を説明するための図である。
【符号の説明】
【０１０１】
１０ エンジン
１１ シリンダ
１２ ピストン
１３ 燃焼室
１４ インジェクタ
１５ 点火プラグ
１６ 吸気通路
１７ 排気通路
１８ 吸気弁
１９ 排気弁
２０ 可変バルブタイミング機構
２１ 電子制御スロットル
２２ ＥＧＲ通路
２３ ＥＧＲ弁
２４ クランク軸
２５ クランク角センサ
２６ 水温センサ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジン制御パラメータの適合方法および適合装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車用エンジンでは、排出ガス特性、燃料消費特性、燃焼安定性および動力性能等のエンジン特性がさまざまな要求を満たすべく、複雑な制御が行なわれている。
【０００３】
すなわち、エンジンの回転数や負荷に基づき決定されるエンジンの運転状態に応じた最適な燃料噴射量や最適な点火時期等の各制御パラメータの適合値を予め設定しておき、エンジン制御用電子制御ユニット（ＥＣＵ）に記憶させておく。そして、この設定した適合値を参照しつつ、ＥＣＵはエンジンの制御を行なう。さまざまな運転状態に各々対応する適合値を用いることにより、各エンジン特性についてのさまざまな要求が満たされる。
【０００４】
各制御パラメータの最適値を求める工程は、通常、次のようなものである。
（１）エンジンの回転数および負荷で規定される２次元の運転領域を格子状に分割する。その各格子点において、各制御パラメータの値を異ならせた多数の制御状態においてエンジンを運転し、各種のエンジン特性を計測する。
（２）上記（１）の計測結果に基づいて、各格子点毎に、複数の制御パラメータを説明変数とし各エンジン特性値を目的変数とするモデル式（応答曲面関数）を求める。
（３）各格子点毎に、上記（２）で求められた応答曲面関数を用いて、排出ガス特性や燃焼安定性（トルク変動）等の特性が所定の制約条件を満足するとともに、燃料消費が最少となる点を求める。この点が各制御パラメータの最適値となる。
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−４０９２９号公報
【特許文献２】特開２００７−９８０８号公報
【特許文献３】特開昭６３−１７０５６３号公報
【特許文献４】特開２００４−６８７２９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記の手法によれば、エンジンの運転領域の各格子点毎に、各制御パラメータの最適値を求めることができる。エンジンの回転数および負荷が一定な定常運転状態にある場合には、各制御パラメータをその格子点に対応する最適値（格子点間にあるときには、格子点の最適値を補間した値）に制御することにより、各種の制約条件を満足し、燃料消費が最少となるような最適な運転状態を実現することができる。
【０００７】
しかしながら、自動車用エンジンでは、回転数および負荷が変化する過渡運転状態が多用される。過渡運転状態においては、一部の制御デバイスに応答遅れが生ずる。すなわち、例えば点火時期のような制御パラメータは、瞬時に変更することが可能である。これに対し、例えば可変バルブタイミング機構におけるバルブタイミングは、油圧アクチュエータ等の作動によって変更されるので、瞬時に変更することはできない。このため、加速時や減速時には、可変バルブタイミング機構の応答遅れが生じ易い。
【０００８】
バルブタイミングが変化すると、適正な点火時期も変化する。よって、可変バルブタイミング機構の応答遅れが生ずると、点火時期との組み合わせが不適切となり易い。すなわち、点火時期が過進角または過遅角となり、トルク変動が悪化し易い。また、中負荷域では、トランジェントノックが懸念される。
【０００９】
上記のような過渡運転時における可変バルブタイミング機構の応答遅れに起因するエンジン特性の悪化を防止するため、実際の適合においては、定常運転時の最適バルブタイミングと比べて変化量を一律に小さく修正したバルブタイミングを適合値としている。その結果、バルブタイミング可変による燃費向上効果を十分に引き出せていないという問題がある。
【００１０】
本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、応答遅れの生ずる制御デバイスを有するエンジンにおいて、過渡時のエンジン特性を悪化させることがなく、且つ、燃費性能を十分に向上することができるエンジン制御パラメータの適合方法および適合装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
第１の発明は、上記の目的を達成するため、応答遅れが生じ易い応答遅れパラメータを含む複数のエンジン制御パラメータを適合する方法であって、
エンジンを定常運転した場合のエンジン特性データを計測するデータ取得ステップと、
前記エンジン特性データに基づいて、前記エンジン制御パラメータを説明変数としエンジン特性値を目的変数とする応答曲面関数を求める応答曲面関数取得ステップと、
前記エンジンの負荷および／または回転数の変化に伴って前記応答遅れパラメータに応答遅れが生じることを想定した場合に所定のエンジン特性値が所定の制約条件を満足するように、前記エンジン制御パラメータの適合値を前記応答曲面関数を用いて求める適合値取得ステップと、
を備えることを特徴とする。
【００１２】
また、第２の発明は、第１の発明において、
前記適合値取得ステップは、
前記応答曲面関数を用いて、定常運転時における前記エンジン制御パラメータの最適値である定常最適値を求めるステップと、
前記エンジン制御パラメータの要求値を前記定常最適値として前記エンジンの負荷および／または回転数を変化させた場合における、前記応答遅れパラメータの変動領域を求めるステップと、
前記応答遅れパラメータが前記変動領域内で変動した場合に、前記制約条件が満足されるか否かを判断するステップと、
前記制約条件が満足されないと判断された場合に、前記応答遅れパラメータの定常最適値を補正することにより、前記応答遅れパラメータの適合値を求めるステップと、
を含むことを特徴とする。
【００１３】
また、第３の発明は、第２の発明において、
前記エンジン制御パラメータには、前記応答遅れパラメータより応答性の良い即応パラメータが含まれ、
前記適合値取得ステップは、前記応答遅れパラメータの適合値が求められた後、燃費が最良となるように前記即応パラメータを最適化するステップを含むことを特徴とする。
【００１４】
また、第４の発明は、第１の発明において、
前記エンジン制御パラメータには、前記応答遅れパラメータより応答性の良い即応パラメータが含まれ、
前記適合値取得ステップは、エンジン運転状態が前記応答遅れパラメータの応答遅れを伴って所定のＡ点とＢ点との間を相互に移行する場合に前記制約条件が満足されるように、前記Ａ点および前記Ｂ点における前記応答遅れパラメータおよび前記即応パラメータの適合値を求めるステップを含むことを特徴とする。
【００１５】
また、第５の発明は、第１の発明において、
前記適合値取得ステップは、前記所定のエンジン特性値の応答曲面関数に、前記応答遅れパラメータの応答遅れによる増分を加算した予測式を用いて、前記応答遅れパラメータの適合値を求めるステップを含むことを特徴とする。
【００１６】
また、第６の発明は、第１の発明において、
前記適合値取得ステップは、
前記エンジン制御パラメータとエンジン回転数とエンジン負荷とを説明変数とし、前記所定のエンジン特性値を目的変数とする高次応答曲面関数を求めるステップと、
前記高次応答曲面関数をエンジン負荷で偏微分した式の値が最小となるように、前記エンジン制御パラメータの適合値を求めるステップと、
を含むことを特徴とする。
【００１７】
また、第７の発明は、応答遅れが生じ易い応答遅れパラメータを含む複数のエンジン制御パラメータを適合する方法であって、
エンジンを定常運転した場合のエンジン特性データを計測するデータ取得ステップと、
前記エンジン特性データに基づいて、複数のエンジン特性値につき、前記エンジン制御パラメータを説明変数とし各エンジン特性値を目的変数とする応答曲面関数を求める応答曲面関数取得ステップと、
前記複数のエンジン特性値についての応答曲面関数の各々に重み係数を乗じて加算した評価関数を用いて、前記エンジン制御パラメータの適合値を求める適合値取得ステップと、
を備えることを特徴とする。
【００１８】
また、第８の発明は、応答遅れが生じ易い応答遅れパラメータを含む複数のエンジン制御パラメータを適合する装置であって、
エンジンを定常運転した場合のエンジン特性データを計測するデータ取得手段と、
前記エンジン特性データに基づいて、前記エンジン制御パラメータを説明変数としエンジン特性値を目的変数とする応答曲面関数を求める応答曲面関数取得手段と、
前記エンジンの負荷および／または回転数の変化に伴って前記応答遅れパラメータに応答遅れが生じることを想定した場合に所定のエンジン特性値が所定の制約条件を満足するように、前記エンジン制御パラメータの適合値を前記応答曲面関数を用いて求める適合値取得手段と、
を備えることを特徴とする。
【００１９】
また、第９の発明は、応答遅れが生じ易い応答遅れパラメータを含む複数のエンジン制御パラメータを適合する装置であって、
エンジンを定常運転した場合のエンジン特性データを計測するデータ取得手段と、
前記エンジン特性データに基づいて、複数のエンジン特性値につき、前記エンジン制御パラメータを説明変数としエンジン特性値を目的変数とする複数の応答曲面関数を求める応答曲面関数取得手段と、
前記複数のエンジン特性値についての応答曲面関数の各々に重み係数を乗じて加算した評価関数を用いて、前記エンジン制御パラメータの適合値を求める適合値取得手段と、
を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２０】
第１の発明によれば、過渡運転時における応答遅れパラメータの応答遅れを考慮した上で、所定のエンジン特性値が制約条件を満足するように、エンジン制御パラメータの適合値を算出することができる。これにより、過渡運転時にドライバビリティ等の特性が悪化することを確実に抑制し、且つ、燃費等の特性を十分に改善できるように、エンジン制御パラメータを適合することができる。
【００２１】
第２の発明によれば、過渡運転時の制約条件が満足されるように、エンジン制御パラメータの定常最適値を必要に応じて補正することにより、適合値を算出することができる。これにより、過渡運転時の制約条件を満足できる範囲内で、且つ定常最適値になるべく近い値に、エンジン制御パラメータの適合値を設定することができる。このため、過渡運転時にドライバビリティ等の特性が悪化することをより確実に抑制し、且つ、燃費等の特性を十二分に改善することができる。
【００２２】
第３の発明によれば、応答遅れパラメータの適合値を求めた後、燃費が最良となるように即応パラメータを最適化することができる。これにより、過渡運転時の特性悪化を確実に抑制しつつ、燃費を最大限に改善することができる。
【００２３】
第４の発明によれば、過渡運転時にドライバビリティ等の特性が悪化することを確実に抑制し、且つ、燃費等の特性を十分に改善できるように、応答遅れパラメータおよび即応パラメータの適合値を算出することができる。
【００２４】
第５の発明によれば、過渡運転時にドライバビリティ等の特性が悪化することを確実に抑制し、且つ、燃費等の特性を十分に改善できるように、エンジン制御パラメータの適合値を算出することができる。また、適合値の算出が容易であり、処理時間が短縮でき、システム化も容易である。
【００２５】
第６の発明によれば、過渡運転時にドライバビリティ等の特性が悪化することを確実に抑制し、且つ、燃費等の特性を十分に改善できるように、エンジン制御パラメータの適合値を算出することができる。
【００２６】
第７の発明によれば、複数のエンジン特性値についての応答曲面関数の各々に重み係数を乗じて加算した評価関数を用いて、エンジン制御パラメータの適合値を求めることができる。これにより、エンジン特性値に対して単純に制約値を当てはめて適合値を求める場合と比べて、複数のエンジン特性値をバランス良く考慮することができる。このため、優れたロバスト性が得られる。よって、過渡運転時にドライバビリティの特性が悪化することを確実に抑制し、且つ、燃費等の特性を十分に改善できるように、エンジン制御パラメータの適合値を算出することができる。
【００２７】
第８の発明によれば、過渡運転時における応答遅れパラメータの応答遅れを考慮した上で、所定のエンジン特性値が制約条件を満足するように、エンジン制御パラメータの適合値を算出することができる。これにより、過渡運転時にドライバビリティ等の特性が悪化することを確実に抑制し、且つ、燃費等の特性を十分に改善できるように、エンジン制御パラメータを適合することができる。
【００２８】
第９の発明によれば、複数のエンジン特性値についての応答曲面関数の各々に重み係数を乗じて加算した評価関数を用いて、エンジン制御パラメータの適合値を求めることができる。これにより、エンジン特性値に対して単純に制約値を当てはめて適合値を求める場合と比べて、複数のエンジン特性値をバランス良く考慮することができる。このため、優れたロバスト性が得られるので、過渡運転時にドライバビリティ等の特性が悪化することを確実に抑制し、且つ、燃費等の特性を十分に改善できるように、エンジン制御パラメータの適合値を算出することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
実施の形態１．
［システム構成の説明］
図１は、本発明の実施の形態１のエンジン制御パラメータの適合装置の構成を示す図である。図１に示すように、エンジン１０は、シリンダ１１と、ピストン１２と、シリンダ１１およびピストン１２によって区画形成される燃焼室１３の上方に配置され、燃料を直接噴射するインジェクタ１４と、燃焼室１３内の混合気に点火するための点火プラグ１５とを備えている。本実施形態では、点火プラグ１５による点火時期を符号ＳＴで表す。なお、本発明では、図示の構成と異なり、インジェクタ１４が吸気ポート内に燃料を噴射するように設けられていてもよい。
【００３０】
燃焼室１３には吸気通路１６から空気が吸入され、これに燃料が噴射され混合気になる。点火により混合気が燃焼した燃焼ガスは、排気として燃焼室１３から排気通路１７へ排出される。吸気通路１６からの空気の吸入および排気通路１７への排気の排出の各タイミングは、それぞれ吸気弁１８および排気弁１９の開弁タイミングによって設定される。図１に示されるエンジン１０の場合、吸気弁１８のバルブタイミングは、可変バルブタイミング機構２０によって連続可変的に設定される。本実施形態では、可変バルブタイミング機構２０の制御パラメータ（例えば進角量）を符号ＶＶＴで表す。なお、図示を省略するが、エンジン１０には、排気弁１９のバルブタイミングを可変とする機構が更に設けられていてもよい。
【００３１】
一方、エンジン１０の燃焼室１３に取り込まれる空気量は、吸気通路１６の途中に設けられた電子制御スロットル２１によって調節される。また、エンジン１０においては、排気通路１７へ排出された排気ガスの一部をＥＧＲ通路２２を介して吸気通路１６に戻す、ＥＧＲ(Exhaust Gas Recirculation)を実行可能になっている。そして、この戻される排気量、すなわちＥＧＲ量は、ＥＧＲ弁２３の開弁量によって調節される。
【００３２】
こうしたエンジン１０の制御は、ＥＣＵ３０によって行われる。また、このＥＣＵ３０には、水温センサ２６やエンジン１０のクランク軸２４近傍に設けられたクランク角センサ２５等、エンジンの運転状態を計測する各種センサからの情報が計測情報として入力される。
【００３３】
本実施形態の適合装置は、エンジン１０の各種制御パラメータを適切な値に設定する制御マップの各適合値を算出する。本実施形態の適合装置は、エンジン１０のクランク軸２４と連結されるダイナモメータ３１と、ダイナモメータ３１を操作するダイナモ操作盤３２と、ダイナモメータ３１を所定の条件に制御すべくダイナモ操作盤３２に指令を送る自動計測装置３３とを備える。
【００３４】
ここで、ダイナモメータ３１は、エンジン１０のクランク軸２４の発生するトルクを吸収する。これにより、エンジン１０を擬似的に車両に搭載した負荷状態にして各種試験を行うことができる。そして、ダイナモメータ３１の吸収するトルクは、自動計測装置３３からの指令にしたがって、ダイナモ操作盤３２が操作されることで制御される。
【００３５】
本実施形態の適合装置は、更に、ＥＣＵ３０と自動計測装置３３との間でデータのやりとりを仲介するパネルチェッカー３４を備える。そして、自動計測装置３３では、パネルチェッカー３４を介して、ＥＣＵ３０内に保持されるエンジン１０の計測情報を取得する。
【００３６】
エンジン１０が実際に車両に搭載されるときには、各種センサ等からＥＣＵ３０に入力される計測情報に基づきその運転状態が制御される。これに対し、ダイナモメータ３１を用いて擬似的に車両に搭載された状態を作り出す場合には、運転者の意志を反映したアクセルペダルの踏み込み量等のデータがＥＣＵ３０に供給されない。
【００３７】
そこで、自動計測装置３３は、エンジン１０の計測情報を参照してエンジン１０の状態をモニタしつつ、パネルチェッカー３４を介してアクセルペダルの踏み込み量に相当するデータ等をＥＣＵ３０に供給する。このようにして、自動計測装置３３は、エンジン１０を所望の運転状態に制御する。
【００３８】
一方、ＥＣＵ３０内には、エンジン１０の制御情報として、エンジン１０に類似する機種のエンジンの制御マップ等、エンジン１０を大まかに制御することのできる制御マップが記憶されている。
【００３９】
自動計測装置３３によるエンジン１０やダイナモメータ３１を制御する指令は、大きくは自動計測装置３３内の条件ファイルに基づいて設定される。この条件ファイルには、基本的には、計測を所望するエンジン１０の各運転状態（回転数および負荷）毎に、その制御パラメータ（点火時期ＳＴ、燃料噴射量、バルブタイミングＶＶＴ、ＥＧＲ率、燃料噴射タイミング、燃料圧力等）が書込まれている。そして、この各運転状態毎にエンジン１０が固定制御されてそのときのエンジン１０の出力が計測器３５によって計測される。なお、この条件ファイル内に設定される各条件は、条件設定ツール５３によって設定される。
【００４０】
条件ファイルに設定された各運転状態にエンジン１０の運転状態を制御するために、自動計測装置３３は、パネルチェッカー３４を介してＥＣＵ３０にアクセルペダルの踏み込み量に相当するデータ等を供給する。
【００４１】
そして、エンジン１０がこの条件ファイルを通じて設定された運転状態に制御されると、自動計測装置３３では、パネルチェッカー３４を介してＥＣＵ３０内のメモリあるいはレジスタ等にマニュアルフラグをセットする。このマニュアルフラグは、上記制御マップによるエンジン１０の制御を禁止するフラグである。
【００４２】
エンジン１０が上記条件ファイルを通じて設定された運転状態となると、自動計測装置３３では、このフラグをセットするとともに、エンジン１０の制御パラメータを同条件ファイル内に設定された値に固定制御する。
【００４３】
こうして上記条件ファイルに設定されたエンジン運転条件にもとづいて制御パラメータが所定の制御値に固定制御された状態で、燃料消費率ＢＳＦＣや排気中のＮＯｘ濃度、出力トルクの変動量ＴＦ等、エンジン１０の各特性値が計測器３５により計測される。
【００４４】
詳しくは、この計測器３５は、エンジン１０に供給される燃料量を計測する燃費計と、エンジン１０の排気通路１７から排出されるガス成分中のＮＯｘ濃度等を分析する分析計と、エンジン１０およびダイナモメータ３１間に設置されたトルクメータと、トルクメータの値を計算処理するトルク変動計とを含む。
【００４５】
そして、燃料消費率ＢＳＦＣに関しては、燃費計による計測値が、自動計測装置３３内で計算処理される。また、ＮＯｘ濃度は、分析計で算出された濃度が計測値として用いられ、自動計測装置３３によって計算処理される。更に、トルク変動ＴＦは、トルク変動計の値として計測され、自動計測装置３３で計算処理される。これら自動計測装置３３内で計算処理されたデータが計測データとなる。
【００４６】
この適合装置は、更に、計測データを上記各条件ファイル毎に保持するサーバ４０と、サーバ４０に保持された計測データを各条件ファイルの情報とともに解析する解析ツール５０と、解析ツール５０による解析結果を表示する表示器５１と、解析結果の一部を記憶保持するデータベース５２と、これら解析ツール５０や条件設定ツール５３等を操作するための操作部６０とを備える。
【００４７】
［実施の形態１における具体的処理］
図２は、上述した適合装置によって実行される、本実施形態のエンジン制御パラメータの適合方法のフローチャートである。本実施形態では、エンジン１０の回転数と負荷とで定まる２次元の運転領域を格子状に分割し、その各格子点（例えば１２０点）におけるエンジン制御パラメータの適合値を算出する。
【００４８】
エンジン１０の可変バルブタイミング機構２０は、油圧アクチュエータあるいは電気モータを備えており、その油圧アクチュエータあるいは電気モータを作動させることにより、バルブタイミングＶＶＴを変化させる。よって、バルブタイミングＶＶＴを変更するには、ある程度の時間がかかる。このため、バルブタイミングＶＶＴの要求値（目標値）が時間とともに変化する過渡運転時においては、可変バルブタイミング機構２０の応答遅れが生じ易い。以下に説明するように、本実施形態の適合方法によれば、可変バルブタイミング機構２０の応答遅れが生じた場合であっても、トルク変動等の特性が悪化することを確実に防止するとともに、バルブタイミングＶＶＴの可変による燃費改善効果を十分に引き出すことができるように、エンジン制御パラメータの適合値を算出することができる。
【００４９】
図２に示すように、本実施形態の適合方法では、まず、実験計画法等の手法によって設定された実験計画に従ってエンジン１０の定常運転試験が行われ、この試験において計測されたエンジン特性データに基づいて、特性予測式（応答曲面関数）が算出される（ステップ１００）。
【００５０】
すなわち、このステップ１００では、まず、各格子点毎に、エンジン制御パラメータの値をいくつか設定して、各種のエンジン特性値を計測する。そして、それらの計測結果に基づいて、各格子点毎に、各制御パラメータを説明変数とし、各エンジン特性値を目的変数とする応答曲面関数を求める。
【００５１】
本実施形態では、上記計測する各特性値は、燃料消費率ＢＳＦＣ、トルク変動ＴＦ、排気ガス温度、ＮＯｘ排出量、排気ガスセンサ温度等である。また、上記エンジン制御パラメータには、点火時期ＳＴと、バルブタイミングＶＶＴとが含まれる。
【００５２】
上記応答曲面関数のモデル式は、例えば、定数項、各制御パラメータの１次項、２次項、および２つの制御パラメータの交互作用項の足し合わせによって表すことができる。例えば、トルク変動ＴＦについては、次のような式で表される。
ＴＦ＝β0＋β1×ＶＶＴ＋β2×ＳＴ＋β3×ＶＶＴ2＋β4×ＳＴ2＋β5×ＶＶＴ×ＳＴ
【００５３】
上記式中の各係数β0〜β5は、上記定常運転試験で計測されたトルク変動データを基に重回帰分析を行うことにより、決定される。これにより、トルク変動ＴＦの応答曲面関数が求められる。同様にして、他のエンジン特性値についても、応答曲面関数を求めることができる。
【００５４】
上記ステップ１００の処理に続いて、エンジン１０の定常運転時における各制御パラメータ（点火時期ＳＴとバルブタイミングＶＶＴ）の最適値（以下「定常最適値」と称する）が各格子点毎に算出される（ステップ１０２）。本実施形態では、このステップ１０２において、トルク変動ＴＦ、排気ガス温度、ＮＯｘ排出量、排気ガスセンサ温度がそれぞれ所定の制約条件を満足する範囲において、燃料消費率ＢＳＦＣが最小となる各制御パラメータの組み合わせが、定常最適値として算出される。この際の最適化手法としては、例えば最急降下法、焼きなまし法、遺伝的アルゴリズムなどを用いることができる。
【００５５】
なお、上述したステップ１００および１０２の処理については、例えば特開２００４−６８７２９号公報、特開２００５−４２６５６号公報、特開２００６−１７６９８号公報等に記載されており、公知であるので、ここではこれ以上の説明を省略する。
【００５６】
また、図２に示すルーチンによれば、上記ステップ１００の処理に続いて、可変バルブタイミング機構２０の応答遅れが影響する運転領域における特性予測式（応答曲面関数）が十分な数だけ取得されているか否かが判別される（ステップ１０４）。そして、特性予測式が十分でないと判別された場合には、追加実験等を行うことによって必要な実験データが確保され（ステップ１０６）、その追加の実験データに基づいて、特性予測式が補充される。
【００５７】
上記の処理に続いて、可変バルブタイミング機構２０の応答遅れ特性に基づいて、エンジン１０の負荷方向および回転数方向の変動領域が設定される（ステップ１０８）。図３は、負荷方向の変動領域を設定する手法の一例を説明するための図である。図３に示す例では、負荷率が５０％から３０％に変化するようにスロットル開度を縮小させた場合を示している。吸入空気量は、スロットル開度の変化に対し、遅れをもって追従する。この吸入空気量（負荷率）の変化に伴い、バルブタイミングＶＶＴの要求値（目標値）が変化する。ここでのＶＶＴ要求値は、暫定的に、上記ステップ１０２で算出された定常最適値としている。実際のバルブタイミングＶＶＴは、ＶＶＴ要求値の変化に対し、遅れをもって追従する。図３中のΔＶＶＴは、実ＶＶＴとＶＶＴ要求値との差である。図３に示す例において、ΔＶＶＴは、０〜９の範囲で変動している。よって、この例において、ＶＶＴの変動領域（変動範囲）は、０〜９と設定される。
【００５８】
図３では、エンジン１０の負荷が変化した場合のＶＶＴの変動領域の設定方法について説明したが、エンジン１０の回転数が変化した場合のＶＶＴの変動領域についても、同様に設定することができる。
【００５９】
上記ステップ１０８の処理に続いて、実ＶＶＴが上記変動領域内で変動した場合に、トルク変動ＴＦが過渡時の制約値以下となるようなＶＶＴの適合値を求める（ステップ１１０）。図４は、上記ステップ１１０の処理の具体例を説明するための図である。図４において、下段のグラフは軽負荷時のトルク変動ＴＦの応答曲面関数であり、中段のグラフは中負荷時のトルク変動ＴＦの応答曲面関数であり、上段のグラフは燃料消費率ＢＳＦＣの応答曲面関数である。また、横軸は点火時期ＳＴである。
【００６０】
図４の各段のグラフには、応答曲面関数が、異なる３つのＶＶＴ値での断面として描かれている。軽負荷時のトルク変動ＴＦのグラフ（下段のグラフ）において、最も左側の曲線は、ＶＶＴ値が軽負荷時の定常最適値である場合の応答曲面関数である。この曲線上でトルク変動ＴＦが定常時の制約値以下となり、且つ、燃料消費率ＢＳＦＣが最小となる点火時期ＳＴは、図中の二重丸で示す点となる。よって、この点が軽負荷時の定常最適点火時期となる。
【００６１】
一方、中負荷時のトルク変動ＴＦのグラフ（中段のグラフ）において、最も右側の曲線は、ＶＶＴ値が中負荷時の定常最適値である場合の応答曲面関数である。この曲線上でトルク変動ＴＦが定常時の制約値以下となり、且つ、燃料消費率ＢＳＦＣが最小となる点火時期ＳＴは、図中の黒丸で示す点となる。よって、この点が中負荷時の定常最適点火時期となる。
【００６２】
次に、上記二重丸で示す軽負荷時の定常最適点でエンジン１０が定常運転されている状態から、加速を行い、中負荷域へ移行する過渡の場合について説明する。この場合には、上記ステップ１１０で設定されたＶＶＴの変動領域（応答遅れ）を考慮すると、エンジン１０の動作点は、上記二重丸から図中の矢印に示すように中段のグラフの一重丸へと移行する。この一重丸の点におけるトルク変動ＴＦは、過渡時の制約値以下となっている。従って、この例においては、軽負荷時におけるバルブタイミングＶＶＴおよび点火時期ＳＴの適合値を、上記二重丸で示す定常最適点とした場合であっても、過渡時に問題は生じないと判断できる。
【００６３】
これに対し、上記黒丸で示す中負荷時の定常最適点でエンジン１０が定常運転されている状態から、減速を行い、軽負荷域へ移行する過渡の場合には、次のようになる。上記ステップ１１０で設定されたＶＶＴの変動領域（応答遅れ）を考慮すると、エンジン１０の動作点は、図４に示すように、上記黒丸から図中の矢印に示すように移行する。この移行先の曲線（下段のグラフの最も右側の曲線）上では、点火時期ＳＴをどのように制御しても、トルク変動ＴＦを過渡時の制約値以下とすることができない。従って、この場合には、中負荷時におけるバルブタイミングＶＶＴおよび点火時期ＳＴの適合値を、上記黒丸で示す定常最適点とすると、減速時に軽負荷域でトルク変動ＴＦが制約値（許容値）を超えてしまうと判断できる。
【００６４】
本実施形態では、上記のような場合、すなわち過渡時にトルク変動ＴＦが制約値を超えてしまうと判断される場合には、可変バルブタイミング機構２０の作動範囲が小さくなる方向にＶＶＴ要求値を修正した上で、図３と同様の手順により、ＶＶＴの変動領域を再度算出する。すなわち、ＶＶＴの変動領域が小さくなるように、ＶＶＴ要求値を設定し直す。そして、その修正後のＶＶＴ変動領域の場合に、過渡時のトルク変動ＴＦが制約値以下となるか否かを確認する。
【００６５】
図４に示す例に帰って説明すると、中段のグラフの破線の曲線は、中負荷時のＶＶＴ要求値を修正した場合のトルク変動ＴＦの応答曲面関数である。この修正後のＶＶＴ値でエンジン１０が中負荷定常運転されている状態から減速を行って軽負荷域へ移行する過渡の場合に、エンジン１０の動作点は、中段のグラフの二重丸から図中の矢印に示すように移行する。すなわち、この場合のトルク変動ＴＦは、上記修正後のＶＶＴ変動領域を考慮すると、下段のグラフの破線の曲線で表される。よって、この破線の曲線上の一重丸で示す点火時期ＳＴに制御すれば、トルク変動ＴＦを過渡時の制約値以下とすることができることが分かる。従って、中負荷時においては、上記修正後のＶＶＴ要求値をバルブタイミングＶＶＴの適合値とすることにより、過渡時のトルク変動ＴＦを制約値以下に確実に抑えることができる。
【００６６】
なお、修正後のＶＶＴ要求値においても過渡時のトルク変動ＴＦが制約値以下とならない場合には、ＶＶＴ要求値を再度修正して同様の手順を繰り返せばよい。上記ステップ１１０においては、以上のような手順を、対象とする運転領域をずらしながら繰り返し行うことにより、全運転領域においてバルブタイミングＶＶＴの適合値を求める。
【００６７】
図２に示すルーチンによれば、上記ステップ１１０において全運転領域（各格子点）におけるＶＶＴ適合値が決定されると、次に、そのＶＶＴ適合値の下で燃料消費率ＢＳＦＣが最小となるように、点火時期ＳＴの適合値が各格子点毎に決定される（ステップ１１２）。これにより、エンジン１０の燃費性能を更に改善することができる。
【００６８】
図５は、上記ステップ１１０において求められたＶＶＴ適合値を示すマップである。図５に示すように、本実施形態によれば、ＶＶＴの適合値を設定するに当たって、各領域毎に、過渡時のトルク変動ＴＦを制約値以下に抑えることができる範囲内で、且つ定常最適値になるべく近い値に、ＶＶＴの適合値を設定することができる。すなわち、過渡時のトルク変動ＴＦを制約値以下に確実に抑制し、且つ、可変バルブタイミング機構２０による燃費改善効果が最大限に得られるように、ＶＶＴの適合値を設定することができる。よって、ドライバビリティと燃費性能の双方を共に改善することができる。
【００６９】
更に、本実施形態によれば、上述したような処理を図１に示す適合装置において実行することにより、各格子点における制御パラメータの適合値を自動的に算出することができる。このため、エンジン開発効率を著しく向上することができる。
【００７０】
上述した実施の形態１においては、トルク変動ＴＦが前記第１および第８の発明における「所定のエンジン特性値」に、バルブタイミングＶＶＴが前記第１および第８の発明における「応答遅れパラメータ」に、点火時期ＳＴが前記第３の発明における「即応パラメータ」に、上記ステップ１００が前記第１の発明における「データ取得ステップ」および「応答曲面関数取得ステップ」に、上記ステップ１０２，１０８および１１０が前記第１の発明における「適合値取得ステップ」に、それぞれ相当している。また、上記適合装置が、上記ステップ１００の処理を実行することにより前記第８の発明における「データ取得手段」および「応答曲面関数取得手段」が、上記ステップ１０２，１０８および１１０の処理を実行することにより前記第８の発明における「適合値取得手段」が、それぞれ実現されている。
【００７１】
なお、本実施形態では、過渡時における可変バルブタイミング機構２０の応答遅れに対処する場合を中心に説明したが、本発明は、他の各種の制御デバイス（例えば、排気弁１９の可変バルブタイミング機構、外部ＥＧＲ装置など）の応答遅れに対処する場合にも同様に適用可能である。
【００７２】
実施の形態２．
次に、図６を参照して、本発明の実施の形態２について説明するが、上述した実施の形態１との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を簡略化または省略する。本実施形態は、実施の形態１と同様の図１に示すシステムを用いて実現することができる。
【００７３】
本実施形態では、エンジン１０の加減速時に、エンジン１０の動作点がＡ点とＢ点との間を相互に移行するとした場合に、点火時期ＳＴは移行先の制御値に変更されるが、バルブタイミングＶＶＴは応答遅れのために元の動作点の制御値のままとなっているような場合であっても、トルク変動が制約値を超えないように、バルブタイミングＶＶＴおよび点火時期ＳＴの適合値を算出する。
【００７４】
以下、本実施形態におけるバルブタイミングＶＶＴおよび点火時期ＳＴの適合値の算出方法について、図６の例に基づき、具体的に説明する。図６は、前述した実施の形態１の図４とほぼ同様の図である。図６中、Ａは、ＶＶＴが軽負荷時の適合値に制御されている場合のトルク変動ＴＦの応答曲面関数である。ここで、中負荷域への加速時に、ＶＶＴが軽負荷時の適合値のままとなっている場合を想定する。この場合、トルク変動ＴＦの応答曲面関数は、中段のグラフのＢで示す曲線となる。この曲線Ｂ上でトルク変動ＴＦが過渡時の制約値以下となる点は、図中のＣである。そこで、中負荷時の点火時期ＳＴの適合値を図中のＤと決定する。
【００７５】
次に、中負荷時において点火時期ＳＴが上記Ｄ点である場合に燃料消費率ＢＳＦＣが少なくなるようにバルブタイミングＶＶＴを算出する。点火時期ＳＴがＤ点であるときに燃料消費率ＢＳＦＣの小さくなる応答曲面関数は、上段のグラフのＥで示す曲線で表される。よって、このときのＶＶＴ値を中負荷時のＶＶＴ適合値に決定する。中段のグラフのＦで示す曲線は、そのＶＶＴ適合値の場合のトルク変動ＴＦの応答曲面関数である。すなわち、図中のＧ点が中負荷時の点火時期ＳＴおよびバルブタイミングＶＶＴの適合値となる。
【００７６】
次に、上記Ｇ点から、軽負荷域へ減速する場合を考える。この場合、ＶＶＴが中負荷時の適合値のままとなっているとすると、トルク変動ＴＦの応答曲面関数は、下段のグラフのＨで示す曲線となる。この曲線Ｈ上でトルク変動ＴＦが過渡時の制約値以下となる点は、図中のＩである。そこで、軽負荷時の点火時期ＳＴの適合値を図中のＪ点と決定する。
【００７７】
本実施形態では、上述したような手順を軽負荷域から高負荷域まで順に実施することにより、バルブタイミングＶＶＴおよび点火時期ＳＴの適合値を算出する。これにより、実施の形態１と同様の効果が得られる。
【００７８】
なお、上述した実施の形態２では、点火時期ＳＴが前記第４の発明における「即応パラメータ」に相当している。
【００７９】
実施の形態３．
次に、図７を参照して、本発明の実施の形態３について説明するが、上述した実施の形態１との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を簡略化または省略する。本実施形態は、実施の形態１と同様の図１に示すシステムを用いて実現することができる。
【００８０】
本実施形態では、バルブタイミングＶＶＴの適合値を算出するに当たり、トルク変動ＴＦの応答曲面関数に、ＶＶＴの応答遅れによる増分を加算した予測式を求める。そして、その予測式により算出される過渡時のトルク変動ＴＦが制約値以下となるように、ＶＶＴの適合値を算出する。
【００８１】
ここでは、下記式のように、トルク変動ＴＦの応答曲面関数を関数ｆで表す。
ＴＦ＝ｆ（ＶＶＴ，ＳＴ）
【００８２】
過渡時のトルク変動をＴＦ’とし、ＶＶＴ遅れ量を例えば５度とすると、過渡時のトルク変動ＴＦ’の予測式は、下記式で表される。
ＴＦ’＝ｆ（ＶＶＴ，ＳＴ）＋｜｛∂ｆ／∂ＶＶＴ｝×５deg｜
【００８３】
以上の関係を図示すると、図７のようになる。そして、本実施形態では、過渡時のトルク変動ＴＦ’が制約値以下となるような点（図７中のＡ）を、ＶＶＴの適合値に決定する。
【００８４】
以上説明した本実施形態の適合方法によれば、実施の形態１と同様の効果が得られる。また、トルク変動ＴＦの応答曲面関数ｆは、ＶＶＴとＳＴの関数として既に求めてあるので、これをＶＶＴで偏微分した項は容易に求めることができる。このため、適合値の算出が容易であり、処理時間が短縮でき、システム化も容易である。更に、排気弁１９の可変バルブタイミング機構やＥＧＲ装置等の、他の応答遅れデバイスも考慮する必要がある場合には、それらの制御パラメータで応答曲面関数ｆを偏微分した項を上記予測式に更に加算すればよく、システムの拡張性にも優れる。
【００８５】
実施の形態４．
次に、図８を参照して、本発明の実施の形態４について説明するが、上述した実施の形態１との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を簡略化または省略する。本実施形態は、実施の形態１と同様の図１に示すシステムを用いて実現することができる。
【００８６】
前述した実施の形態では、バルブタイミングＶＶＴおよび点火時期ＳＴをパラメータとして、トルク変動ＴＦの応答曲面関数を表している。これに対し、本実施形態では、エンジン１０の回転数（符号ＮＥで表す）と負荷（符号ＫＬで表す）もパラメータに加えた高次応答曲面関数としてトルク変動ＴＦを表す。すなわち、下記式を算出する。
ＴＦ＝α0＋α1×ＶＶＴ＋α2×ＳＴ＋α3×ＮＥ＋α4×ＫＬ＋α5×ＶＶＴ2
＋α6×ＳＴ2＋α7×ＮＥ2＋α8×ＫＬ2＋α9×ＶＶＴ×ＳＴ＋・・・
＋αp×ＶＶＴ×ＫＬ＋＋αq×ＳＴ×ＫＬ＋αx×ＮＥ×ＫＬ
【００８７】
上記の高次応答曲面関数を負荷ＫＬで偏微分すると、次式が得られる。
∂ＴＦ／∂ＫＬ＝α4×ＫＬ＋２×α8×ＫＬ＋αp×ＶＶＴ＋αq×ＳＴ＋αx×ＮＥ
【００８８】
一般に、各制御パラメータの変化に対するトルク変動ＴＦの変化が大きい場合ほど、ドライバビリティは悪化し易い。このため、過渡時のドライバビリティを改善するには、各制御パラメータの変化に対するトルク変動ＴＦの変化をなるべく小さくすることが好ましい。そこで、本実施形態では、対象とする領域で各制御パラメータを規準化したときの係数が大きいもので上記∂ＴＦ／∂ＫＬの値が最小となるように、制御パラメータの適合値を算出することとした。
【００８９】
ここで、制御パラメータの規準化とは、例えば、ＶＶＴを０から３０に変化させる領域と、エンジン回転数ＮＥを１０００ｒｐｍから２０００ｒｐｍに変化させる領域との比較が可能となるように、何れのパラメータも−１から１に変化し、平均値が０、変化分が１となるように無次元化することを言う。
【００９０】
以下、図８に示す例について説明する。図８に示す例では、エンジン回転数ＮＥの変化に対するトルク変動ＴＦの変化割合は、常に一定である。このため、ＮＥについての偏微分係数は小さい。これに対し、点火時期ＳＴの変化に対するトルク変動ＴＦの変化割合は、マイナスからプラスへと大きく変化している。そこで、この例においては、点火時期ＳＴの変化によるトルク変動ＴＦの変化を抑制するべく、点火時期ＳＴの変化に対するトルク変動ＴＦの変化がゼロとなるＳＴ＝−０．５の点を適合値に決定する。
【００９１】
上記のようにして点火時期ＳＴの適合値が算出された場合には、次に、上記∂ＴＦ／∂ＫＬの値が最小となるように、ＶＶＴの適合値を算出する。このような本実施形態の適合方法によれば、実施の形態１と同様の効果が得られる。
【００９２】
実施の形態５．
次に、図９および図１０を参照して、本発明の実施の形態５について説明するが、上述した実施の形態１との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を簡略化または省略する。本実施形態は、実施の形態１と同様の図１に示すシステムを用いて実現することができる。
【００９３】
本実施形態は、複数のエンジン特性値についての応答曲面関数の各々に重み係数を乗じて加算した評価関数を用いて、エンジン制御パラメータの適合値を求めることを特徴とする。
【００９４】
ところで、図１に示すエンジン１０は、前述したように、排気通路１７へ排出された排気ガスの一部をＥＧＲ通路２２を介して吸気通路１６に戻す、いわゆる外部ＥＧＲを実行可能になっている。このＥＧＲの制御パラメータ（以下、ＥＧＲ率とする）は、ＥＧＲ弁２３の開弁量等によって調節される。しかしながら、ＥＧＲガスは、ＥＧＲ通路２２や吸気通路１６を通って燃焼室１３内に還流するので、輸送遅れが生ずる。このため、過渡運転時には、ＥＧＲの応答遅れが生じ易い。
【００９５】
本実施形態は、可変バルブタイミング機構２０の応答遅れのほかに、上記のような外部ＥＧＲの応答遅れも考慮する場合に、特に好適に適用することができる。
【００９６】
以下、本実施形態のエンジン制御パラメータの適合方法について説明する前に、理解を容易にするため、比較例の適合方法について、図９を参照して説明する。図９には、トルク変動ＴＦと燃料消費率ＢＳＦＣの各々の応答曲面関数が示されている。図９においては、制御パラメータの増大に伴い、トルク変動ＴＦは単調に増加し、燃料消費率ＢＳＦＣは単調に減少している。すなわち、この例においては、トルク変動ＴＦの観点からは制御パラメータが小さいことが好ましく、一方、燃料消費率ＢＳＦＣの観点からは制御パラメータが大きいことが好ましいこととなる。そこで、この場合には、トルク変動ＴＦを、ある制約値以下に抑制することを制約条件としている。従って、トルク変動ＴＦが制約値を超える領域（図９中の斜線部）は不可となり、それ以外の領域において燃料消費率ＢＳＦＣが最小となる点が適合値として決定される。
【００９７】
一方、図１０は、本実施形態の適合方法を説明するための図である。図１０には、燃料消費率ＢＳＦＣの応答曲面関数のほかに、吸気温度上昇分Ｔairの応答曲面関数が示されている。図１０において、制御パラメータ（例えばＥＧＲ率）の増大に伴い、燃料消費率ＢＳＦＣは単調に減少し、吸気温度上昇分Ｔairは単調に増加している。吸気温度が高くなり過ぎると、ノッキングが起こり易くなる。このため、ノッキングを確実に防止するためには、吸気温度上昇分Ｔairがなるべく小さいことがよい。よって、この例においては、燃料消費率ＢＳＦＣの観点からは制御パラメータが大きいことが好ましく、一方、吸気温度上昇分Ｔairの観点からは制御パラメータが小さいことが好ましいこととなる。
【００９８】
上述した図１０のような場合において、吸気温度上昇分Ｔairを、ある制約値（ノッキングが回避できる上限値）以下にすることを制約条件とすると、次のような懸念がある。前述したように、ＥＧＲには応答遅れが生ずる。そして、過渡時の応答遅れにより、制御パラメータが、適合値よりも大きな方向にずれた場合には、吸気温度上昇分Ｔairが制約値を超えてしまうことになり、ノッキングが起きるおそれが大きくなる。
【００９９】
本実施形態では、上記のような懸念に対し、ロバスト性を高めてこれを確実に回避するため、次のようにして適合値を算出することとした。すなわち、燃料消費率ＢＳＦＣの応答曲面関数と、吸気温度上昇分Ｔairの応答曲面関数とに、それぞれ重み係数（図１０の例では、何れも０．５としている）を乗じた上でそれらを加算してなる評価関数Ｆａｎｃを作成する。そして、この評価関数Ｆａｎｃが最小となるときの制御パラメータ値を適合値として決定する。このような手法によれば、上記の各重み係数を適宜設定することにより、複数のエンジン特性値（ここでは燃料消費率ＢＳＦＣと吸気温度上昇分Ｔair）をバランス良く考慮して、適合値を決定することができる。このため、過渡運転時のロバスト性を高めることができ、ドライバビリティと燃費の双方を改善することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１００】
【図１】本発明の実施の形態１のエンジン制御パラメータの適合装置の構成を示す図である。
【図２】本発明の実施の形態１において実行されるルーチンのフローチャートである。
【図３】負荷方向の変動領域を設定する手法を説明するための図である。
【図４】本発明の実施の形態１の適合方法を説明するための図である。
【図５】本発明の実施の形態１の適合方法により算出された適合値を示すマップである。
【図６】本発明の実施の形態２の適合方法を説明するための図である。
【図７】本発明の実施の形態３の適合方法を説明するための図である。
【図８】本発明の実施の形態４の適合方法を説明するための図である。
【図９】本発明の実施の形態５に対する比較例の適合方法を説明するための図である。
【図１０】本発明の実施の形態５の適合方法を説明するための図である。
【符号の説明】
【０１０１】
１０ エンジン
１１ シリンダ
１２ ピストン
１３ 燃焼室
１４ インジェクタ
１５ 点火プラグ
１６ 吸気通路
１７ 排気通路
１８ 吸気弁
１９ 排気弁
２０ 可変バルブタイミング機構
２１ 電子制御スロットル
２２ ＥＧＲ通路
２３ ＥＧＲ弁
２４ クランク軸
２５ クランク角センサ
２６ 水温センサ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
応答遅れが生じ易い応答遅れパラメータを含む複数のエンジン制御パラメータを適合する方法であって、
エンジンを定常運転した場合のエンジン特性データを計測するデータ取得ステップと、
前記エンジン特性データに基づいて、前記エンジン制御パラメータを説明変数としエンジン特性値を目的変数とする応答曲面関数を求める応答曲面関数取得ステップと、
前記エンジンの負荷および／または回転数の変化に伴って前記応答遅れパラメータに応答遅れが生じることを想定した場合に所定のエンジン特性値が所定の制約条件を満足するように、前記エンジン制御パラメータの適合値を前記応答曲面関数を用いて求める適合値取得ステップと、
を備えることを特徴とするエンジン制御パラメータの適合方法。
【請求項２】
前記適合値取得ステップは、
前記応答曲面関数を用いて、定常運転時における前記エンジン制御パラメータの最適値である定常最適値を求めるステップと、
前記エンジン制御パラメータの要求値を前記定常最適値として前記エンジンの負荷および／または回転数を変化させた場合における、前記応答遅れパラメータの変動領域を求めるステップと、
前記応答遅れパラメータが前記変動領域内で変動した場合に、前記制約条件が満足されるか否かを判断するステップと、
前記制約条件が満足されないと判断された場合に、前記応答遅れパラメータの定常最適値を補正することにより、前記応答遅れパラメータの適合値を求めるステップと、
を含むことを特徴とするエンジン制御パラメータの適合方法。
【請求項３】
前記エンジン制御パラメータには、前記応答遅れパラメータより応答性の良い即応パラメータが含まれ、
前記適合値取得ステップは、前記応答遅れパラメータの適合値が求められた後、燃費が最良となるように前記即応パラメータを最適化するステップを含むことを特徴とする請求項２記載のエンジン制御パラメータの適合方法。
【請求項４】
前記エンジン制御パラメータには、前記応答遅れパラメータより応答性の良い即応パラメータが含まれ、
前記適合値取得ステップは、エンジン運転状態が前記応答遅れパラメータの応答遅れを伴って所定のＡ点とＢ点との間を相互に移行する場合に前記制約条件が満足されるように、前記Ａ点および前記Ｂ点における前記応答遅れパラメータおよび前記即応パラメータの適合値を求めるステップを含むことを特徴とする請求項１記載のエンジン制御パラメータの適合方法。
【請求項５】
前記適合値取得ステップは、前記所定のエンジン特性値の応答曲面関数に、前記応答遅れパラメータの応答遅れによる増分を加算した予測式を用いて、前記応答遅れパラメータの適合値を求めるステップを含むことを特徴とする請求項１記載のエンジン制御パラメータの適合方法。
【請求項６】
前記適合値取得ステップは、
前記エンジン制御パラメータとエンジン回転数とエンジン負荷とを説明変数とし、前記所定のエンジン特性値を目的変数とする高次応答曲面関数を求めるステップと、
前記高次応答曲面関数をエンジン負荷で偏微分した式の値が最小となるように、前記エンジン制御パラメータの適合値を求めるステップと、
を含むことを特徴とする請求項１記載のエンジン制御パラメータの適合方法。
【請求項７】
応答遅れが生じ易い応答遅れパラメータを含む複数のエンジン制御パラメータを適合する方法であって、
エンジンを定常運転した場合のエンジン特性データを計測するデータ取得ステップと、
前記エンジン特性データに基づいて、複数のエンジン特性値につき、前記エンジン制御パラメータを説明変数とし各エンジン特性値を目的変数とする応答曲面関数を求める応答曲面関数取得ステップと、
前記複数のエンジン特性値についての応答曲面関数の各々に重み係数を乗じて加算した評価関数を用いて、前記エンジン制御パラメータの適合値を求める適合値取得ステップと、
を備えることを特徴とするエンジン制御パラメータの適合方法。
【請求項８】
応答遅れが生じ易い応答遅れパラメータを含む複数のエンジン制御パラメータを適合する装置であって、
エンジンを定常運転した場合のエンジン特性データを計測するデータ取得手段と、
前記エンジン特性データに基づいて、前記エンジン制御パラメータを説明変数としエンジン特性値を目的変数とする応答曲面関数を求める応答曲面関数取得手段と、
前記エンジンの負荷および／または回転数の変化に伴って前記応答遅れパラメータに応答遅れが生じることを想定した場合に所定のエンジン特性値が所定の制約条件を満足するように、前記エンジン制御パラメータの適合値を前記応答曲面関数を用いて求める適合値取得手段と、
を備えることを特徴とするエンジン制御パラメータの適合装置。
【請求項９】
応答遅れが生じ易い応答遅れパラメータを含む複数のエンジン制御パラメータを適合する装置であって、
エンジンを定常運転した場合のエンジン特性データを計測するデータ取得手段と、
前記エンジン特性データに基づいて、複数のエンジン特性値につき、前記エンジン制御パラメータを説明変数としエンジン特性値を目的変数とする複数の応答曲面関数を求める応答曲面関数取得手段と、
前記複数のエンジン特性値についての応答曲面関数の各々に重み係数を乗じて加算した評価関数を用いて、前記エンジン制御パラメータの適合値を求める適合値取得手段と、
を備えることを特徴とするエンジン制御パラメータの適合装置。
【請求項１】
応答遅れが生じ易い応答遅れパラメータを含む複数のエンジン制御パラメータを適合する方法であって、
エンジンを定常運転した場合のエンジン特性データを計測するデータ取得ステップと、
前記エンジン特性データに基づいて、前記エンジン制御パラメータを説明変数としエンジン特性値を目的変数とする応答曲面関数を求める応答曲面関数取得ステップと、
前記エンジンの負荷および／または回転数の変化に伴って前記応答遅れパラメータに応答遅れが生じることを想定した場合に所定のエンジン特性値が所定の制約条件を満足するように、前記エンジン制御パラメータの適合値を前記応答曲面関数を用いて求める適合値取得ステップと、
を備えることを特徴とするエンジン制御パラメータの適合方法。
【請求項２】
前記適合値取得ステップは、
前記応答曲面関数を用いて、定常運転時における前記エンジン制御パラメータの最適値である定常最適値を求めるステップと、
前記エンジン制御パラメータの要求値を前記定常最適値として前記エンジンの負荷および／または回転数を変化させた場合における、前記応答遅れパラメータの変動領域を求めるステップと、
前記応答遅れパラメータが前記変動領域内で変動した場合に、前記制約条件が満足されるか否かを判断するステップと、
前記制約条件が満足されないと判断された場合に、前記応答遅れパラメータの定常最適値を補正することにより、前記応答遅れパラメータの適合値を求めるステップと、
を含むことを特徴とするエンジン制御パラメータの適合方法。
【請求項３】
前記エンジン制御パラメータには、前記応答遅れパラメータより応答性の良い即応パラメータが含まれ、
前記適合値取得ステップは、前記応答遅れパラメータの適合値が求められた後、燃費が最良となるように前記即応パラメータを最適化するステップを含むことを特徴とする請求項２記載のエンジン制御パラメータの適合方法。
【請求項４】
前記エンジン制御パラメータには、前記応答遅れパラメータより応答性の良い即応パラメータが含まれ、
前記適合値取得ステップは、エンジン運転状態が前記応答遅れパラメータの応答遅れを伴って所定のＡ点とＢ点との間を相互に移行する場合に前記制約条件が満足されるように、前記Ａ点および前記Ｂ点における前記応答遅れパラメータおよび前記即応パラメータの適合値を求めるステップを含むことを特徴とする請求項１記載のエンジン制御パラメータの適合方法。
【請求項５】
前記適合値取得ステップは、前記所定のエンジン特性値の応答曲面関数に、前記応答遅れパラメータの応答遅れによる増分を加算した予測式を用いて、前記応答遅れパラメータの適合値を求めるステップを含むことを特徴とする請求項１記載のエンジン制御パラメータの適合方法。
【請求項６】
前記適合値取得ステップは、
前記エンジン制御パラメータとエンジン回転数とエンジン負荷とを説明変数とし、前記所定のエンジン特性値を目的変数とする高次応答曲面関数を求めるステップと、
前記高次応答曲面関数をエンジン負荷で偏微分した式の値が最小となるように、前記エンジン制御パラメータの適合値を求めるステップと、
を含むことを特徴とする請求項１記載のエンジン制御パラメータの適合方法。
【請求項７】
応答遅れが生じ易い応答遅れパラメータを含む複数のエンジン制御パラメータを適合する方法であって、
エンジンを定常運転した場合のエンジン特性データを計測するデータ取得ステップと、
前記エンジン特性データに基づいて、複数のエンジン特性値につき、前記エンジン制御パラメータを説明変数とし各エンジン特性値を目的変数とする応答曲面関数を求める応答曲面関数取得ステップと、
前記複数のエンジン特性値についての応答曲面関数の各々に重み係数を乗じて加算した評価関数を用いて、前記エンジン制御パラメータの適合値を求める適合値取得ステップと、
を備えることを特徴とするエンジン制御パラメータの適合方法。
【請求項８】
応答遅れが生じ易い応答遅れパラメータを含む複数のエンジン制御パラメータを適合する装置であって、
エンジンを定常運転した場合のエンジン特性データを計測するデータ取得手段と、
前記エンジン特性データに基づいて、前記エンジン制御パラメータを説明変数としエンジン特性値を目的変数とする応答曲面関数を求める応答曲面関数取得手段と、
前記エンジンの負荷および／または回転数の変化に伴って前記応答遅れパラメータに応答遅れが生じることを想定した場合に所定のエンジン特性値が所定の制約条件を満足するように、前記エンジン制御パラメータの適合値を前記応答曲面関数を用いて求める適合値取得手段と、
を備えることを特徴とするエンジン制御パラメータの適合装置。
【請求項９】
応答遅れが生じ易い応答遅れパラメータを含む複数のエンジン制御パラメータを適合する装置であって、
エンジンを定常運転した場合のエンジン特性データを計測するデータ取得手段と、
前記エンジン特性データに基づいて、複数のエンジン特性値につき、前記エンジン制御パラメータを説明変数としエンジン特性値を目的変数とする複数の応答曲面関数を求める応答曲面関数取得手段と、
前記複数のエンジン特性値についての応答曲面関数の各々に重み係数を乗じて加算した評価関数を用いて、前記エンジン制御パラメータの適合値を求める適合値取得手段と、
を備えることを特徴とするエンジン制御パラメータの適合装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２００９−２１０４２６（Ｐ２００９−２１０４２６Ａ）
【公開日】平成２１年９月１７日（２００９．９．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−５３８３７（Ｐ２００８−５３８３７）
【出願日】平成２０年３月４日（２００８．３．４）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年９月１７日（２００９．９．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年３月４日（２００８．３．４）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
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