(57)【要約】【課題】より小さい計算負荷でもってより最適なパラメータ値を算出することにある。【解決手段】内燃機関の運転に与える複数のパラメータそれぞれの目標値として、内燃機関の運転から得られ或いは生じる複数の特性値全てをそれぞれ対応する予め定められた許容可能な範囲内に収めることができるパラメータ値の中から選択する。各パラメータに複数の値をとらせたときの上記特性値の連続値が上記許容可能な範囲内に収まっているか否かに応じて各パラメータのそれぞれの値に離散値を付与し、該離散値に基づいてサポートベクターマシンを利用して上記複数の特性値全てをそれぞれ対応する予め定められた許容可能な範囲内に収めることができる各パラメータの目標値を選択する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の運転に与える複数のパラメータそれぞれの目標値として、内燃機関の運転から得られ或いは生じる複数の特性値全てをそれぞれ対応する予め定められた許容可能な範囲内に収めることができるパラメータ値の中から選択して求める適合方法において、各パラメータに複数の値をとらせたときの上記特性値の連続値が上記許容可能な範囲内に収まっているか否かに応じて各パラメータのそれぞれの値に離散値を付与し、該離散値に基づいてサポートベクターマシンを利用して上記複数の特性値全てをそれぞれ対応する予め定められた許容可能な範囲内に収めることができる各パラメータの目標値を選択することを特徴とする適合方法。
【請求項２】
非線形性が強い対象に適用されることを特徴とする適合方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の適合方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関の分野では、例えば、発生トルクや排気エミッションや燃費といった内燃機関の特性に対する要求を満たすように、スロットル弁の開度、点火栓による点火時期、吸気弁または排気弁の開閉弁特性、燃料噴射弁からの燃料噴射量といったパラメータが制御される。そして、こうしたパラメータの値（以下「パラメータ値」という）には、そのときの内燃機関の状態、例えば、内燃機関に対する負荷や機関回転数毎に最適な値が存在する。このため、内燃機関の特性に対する要求を十分に且つ正確に満たすためには、パラメータ値として最適な値を内燃機関の状態毎に目標値として予め実験等によって求めておき、内燃機関の運転時に、制御パラメータ値が斯くして求めておいた目標値となるように、例えば、スロットル弁、点火栓、吸気弁または排気弁、燃料噴射弁の作動を制御することが好ましい。
【０００３】
ところが、パラメータ値の目標値を最適な値を内燃機関の状態毎に予め実験等によって一つ一つ求めようとすると、膨大な数の実験データを取得しなければならない。そこで、特許文献１に記載の発明では、例えば、燃費や燃焼室からのＮＯｘ（窒素酸化物）の排出量といった内燃機関の特性値と、スロットル弁の開度や点火栓による点火時期や燃料噴射弁からの燃料噴射時期といったパラメータ値との関係を示すモデル式を算出し、このモデル式に基づいて、内燃機関の特性に対する要求を満たすのに最適なパラメータ値を目標値として算出している。
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−２０６４５６号公報
【特許文献２】特開２００４−６８７２９号公報
【特許文献３】特開２００５−９０３３５３号公報
【特許文献４】特開２００４−２７９２１１号公報
【特許文献５】特開２００５−１８０１９６号公報
【特許文献６】特開２００５−２２６５４４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、特許文献１に記載の発明にあるようにモデル式を利用して最適なパラメータ値を算出する場合、モデル式が高次であれば、そのモデル式は、内燃機関の特性値とパラメータ値との関係をより正確に表現しており、より最適なパラメータ値が算出されると言える。しかしながら、高次のモデル式を算出するためには、より負荷の大きい計算が要求される。一方、モデル式が低次であれば、そのモデル式を算出するための計算負荷は、より小さくなる。しかしながら、そのモデル式は、内燃機関の特性値とパラメータ値との関係を正確に表現しておらず、より最適なパラメータ値が算出されるとは言えなくなる。
【０００６】
いずれにしても、特許文献１に記載の発明にあるようにモデル式を利用して最適なパラメータ値を算出する場合、より最適なパラメータ値を算出するモデル式を算出することは困難であると言える。
【０００７】
そこで、本発明の目的は、より小さい計算負荷でもってより最適なパラメータ値を算出することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、１番目の発明では、内燃機関の運転に影響を与える複数のパラメータそれぞれの目標値として、内燃機関の運転から得られ或いは生じる複数の特性値全てをそれぞれ対応する予め定められた許容可能な範囲内に収めることができるパラメータ値の中から選択して求める適合方法において、各パラメータに複数の値をとらせたときの上記特性値の連続値が上記許容可能な範囲内に収まっているか否かに応じて各パラメータのそれぞれの値に離散値を付与し、該離散値に基づいてサポートベクターマシンを利用して上記複数の特性値全てをそれぞれ対応する予め定められた許容可能な範囲内に収めることができる各パラメータの範囲を確定し、該確定された範囲内のパラメータ値の中から、各パラメータの目標値を選択する。
【０００９】
２番目の発明では、１番目の発明において、非線形性が強い対象に適用される。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、より小さい計算負荷でもってより最適なパラメータ値が算出される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。図１は、本発明が適用される内燃機関を示している。図１において、１は機関本体、２はシリンダブロック、３はピストン、４はシリンダヘッド、５は燃焼室、６は吸気弁、７は吸気ポート、８は排気弁、９は排気ポート、１０は点火栓、１１は燃料噴射弁をそれぞれ示している。燃料噴射弁１１は、燃焼室５内に燃料を直接噴射するようにシリンダヘッド４に取り付けられている。また、ピストン３の上壁面には、キャビティ１２が形成されている。
【００１２】
吸気ポート７は、それぞれ対応する吸気枝管１３を介してサージタンク１４に連結されている。サージタンク１４は、吸気管１５に連結されている。吸気管１５内には、ステップモータ１７によって駆動されるスロットル弁１８が配置されている。一方、排気ポート９は、それぞれ対応する排気枝管１９に連結されている。また、吸気弁６には、吸気弁６の開閉弁特性、すなわち、吸気弁６が開閉弁するタイミングおよび吸気弁６が開弁している期間を変更する可変動弁機構２０が取り付けられている。
【００１３】
また、スロットル弁１８には、該スロットル弁１８の開度を計測するスロットル開度センサ３１が取り付けられている。また、スロットル弁１８上流の吸気管１５には、吸気管１５内を流れる空気の流量を計測するエアフローメータ３２が取り付けられている。また、排気枝管１９には、機関本体１から排出される排気ガスの温度を計測する温度センサ３３と、機関本体１から排出される排気ガスの空燃比を計測する空燃比センサ３４が取り付けられている。また、機関本体１のクランクシャフト（図示せず）には、内燃機関から発生されるトルクを検出するトルクセンサ（図示せず）が取り付けられている。
【００１４】
また、図１において、４０は電子制御装置を示している。電子制御装置４０には、スロットル開度センサ３１、エアフローメータ３２、温度センサ３３、空燃比センサ３４、および、トルクセンサからの出力が入力される。さらに、電子制御装置４０は、点火栓１０、燃料噴射弁１１、スロットル弁１８、および、可変動弁機構２０の作動を制御する。
【００１５】
ところで、内燃機関の分野では、例えば、発生トルクや排気エミッションや燃費といった内燃機関の特性に対する要求が満たされるように、スロットル弁１８の開度、点火栓１０による燃焼室５内の混合気への点火時期、吸気弁６または排気弁８の開閉弁特性、燃料噴射弁１１からの燃料噴射時期といったパラメータが制御される。ここで、内燃機関の特性に対する要求が確実に満たされるようにするためには、各パラメータについて、内燃機関の特性に対する要求を確実に満たす値（以下「最適値」という）を予め実験によって求めておき、内燃機関の運転中、各パラメータの値を最適値に制御することが好ましい。そこで、本発明の実施の形態では、以下のようにしてパラメータの最適値を実験によって求める。
【００１６】
例えば、内燃機関の特性として、内燃機関から発生されるトルク（以下「機関トルク」という）を採用し、機関トルクに影響を与えるパラメータとして、吸気弁６を開閉弁させるタイミング（以下「開閉弁タイミング」という）と、点火栓１０によって燃焼室５内の混合気に点火する時期（以下「点火時期」という）と、燃料噴射弁１１から燃料を噴射する時期（以下「燃料噴射時期」という）を採用し、これらパラメータの値として許容される値の範囲を制限する条件（以下「制約条件」という）として、機関トルクの変動（以下「トルク変動」という）と、燃焼室５内で発生するＮＯｘ（窒素酸化物）の量（以下「ＮＯｘ発生量」という）と、燃焼室５から排出される未燃ＨＣ（未燃炭化水素）の量（以下「ＨＣ排出量」という）とを採用した場合について説明する。
【００１７】
まず、始めに、機関回転数および内燃機関に要求されるトルク（以下「要求トルク」という）毎に、各パラメータについて予め定めた複数の値に対応する機関トルクを測定する。次いで、これら機関トルクの測定値に基づいて、各パラメータを関数とした機関トルクの統計近似モデルを作成する。
【００１８】
次いで、或いは、これと同時に、各パラメータについて、上記予め定めた複数の値それぞれに対応するトルク変動が一定の変動量よりも小さい、すなわち、許容可能な範囲内に収まっているか否かに応じて、各パラメータのそれぞれの値に対して離散値を付与する。具体的には、パラメータの値を或る値としたときのトルク変動が許容可能な範囲内に収まっている場合には、このパラメータの値に対して離散値「１」が付与される。一方、パラメータの値を或る値としたときのトルク変動が許容可能な範囲内に収まっていない場合には、このパラメータの値に対して離散値「０」が付与される。
【００１９】
次いで、或いは、これと同時に、各パラメータについて、上記予め定めた複数の値それぞれに対応するＮＯｘ発生量が一定の量よりも少ない、すなわち、許容可能な範囲内に収まっているか否かに応じて、各パラメータのそれぞれの値に対して離散値を付与する。具体的には、パラメータの値を或る値としたときのＮＯｘ発生量が許容可能な範囲内に収まっている場合には、このパラメータの値に対して離散値「１」が付与される。一方、パラメータの値を或る値としたときのＮＯｘ発生量が許容可能な範囲内に収まっていない場合には、このパラメータの値に対して離散値「０」が付与される。
【００２０】
次いで、或いは、これと同時に、各パラメータについて、上記予め定めた複数の値それぞれに対応するＨＣ排出量が一定の量よりも少ない、すなわち、許容可能な範囲内に収まっているか否かに応じて、各パラメータのそれぞれの値に対して離散値を付与する。具体的には、パラメータの値を或る値としたときのＨＣ発生量が許容可能な範囲内に収まっている場合には、このパラメータの値に対して離散値「１」が付与される。一方、パラメータの値を或る値としたときのＨＣ排出量が許容可能な範囲内に収まっていない場合には、このパラメータの値に対して離散値「０」が付与される。
【００２１】
そして、全ての制約条件、すなわち、トルク変動、ＮＯｘ発生量、および、ＨＣ排出量の全てに関して、離散値「１」が付与されているか否かに応じて、各パラメータのそれぞれの値に対して離散値を改めて付与する。具体的には、全ての制約条件に関して離散値「１」が付与されているパラメータの値に対して離散値「１」が改めて付与される。一方、少なくとも１つの制約条件に関して離散値「０」が付与されているパラメータの値に対して離散値「０」が改めて付与される。
【００２２】
そして、サポートベクターマシンを利用し、離散値「１」が付与されたパラメータの値に基づいて、制約条件が許容可能な範囲内に収まるパラメータの値の境界線、すなわち、範囲を確定する。
【００２３】
そして、最後に、機関トルクの統計近似モデルを利用し、制約条件が許容可能な範囲内に収まるパラメータ値の範囲で、機関トルクが最も高くなるパラメータの値を最適値として機関回転数および要求トルク毎に求め、マップの形で記憶する。斯くして、機関トルクに関して機関回転数および要求トルクを関数としたパラメータの最適値がマップの形で求められる。
【００２４】
図２は、各パラメータの最適値のマップを作成する上述した実施形態の方法を実行するルーチンの一例を示している。図２に示したルーチンでは、始めに、ステップ１０において、機関回転数および要求トルク毎に、各パラメータについて予め定めた複数の値に対応する機関トルクを測定する。次いで、ステップ１１において、ステップ１０で測定された機関トルクに基づいて、各パラメータを関数とした機関トルクの統計近似モデルを作成する。
【００２５】
次いで、ステップ１２において、各パラメータについて、上記予め定めた複数の値それぞれに対応するトルク変動が許容可能な範囲内に収まっているか否かに応じて、各パラメータのそれぞれの値に対して離散値「１」または「０」を付与する。次いで、ステップ１３において、各パラメータについて、上記予め定めた複数の値それぞれに対応するＮＯｘ発生量が許容可能な範囲内に収まっているか否かに応じて、各パラメータのそれぞれの値に対して離散値「１」または「０」を付与する。次いで、ステップ１４において、各パラメータについて、上記予め定めた複数の値それぞれに対応するＨＣ排出量が許容可能な範囲内に収まっているか否かに応じて、各パラメータのそれぞれの値に対して離散値を付与する。
【００２６】
次いで、ステップ１５において、全ての制約条件に関して、離散値「１」が付与されているか否かに応じて、各パラメータのそれぞれの値に対して離散値「１」または「０」を改めて付与する。次いで、ステップ１６において、サポートベクターマシンを利用し、離散値「１」が改めて付与されたパラメータの値に基づいて、制約条件が許容可能な範囲内に収まるパラメータの値の範囲を確定する。
【００２７】
次いで、ステップ１７において、ステップ１１で作成した機関トルクの統計近似モデルを利用し、制約条件が許容可能な範囲内に収まるパラメータ値の範囲で、機関トルクが最も高くなるパラメータの値を最適値として算出する。最後に、ステップ１８において、ステップ１７で算出した最適値に基づいて、機関回転数および要求トルクを関数とした最適値のマップを作成する。
【００２８】
なお、上述した例では、内燃機関の特性として、機関トルクを採用し、制約条件として、トルク変動とＮＯｘ発生量とＨＣ排出量とを採用した場合を説明したが、この他に、例えば、内燃機関の特性として、燃費を採用し、制約条件として、燃焼変動（燃焼室内における燃焼の変動）、燃焼室から排出される排気ガスの温度、排気通路内に排気浄化触媒を配置している場合において排気浄化触媒の温度、燃焼室に吸入される空気の温度、吸気通路内の圧力、燃焼室内で発生するＣＯ（一酸化炭素）の量、燃焼室内で発生するスモークの量、燃焼室内で発生するパティキュレートの量を採用した場合にも本発明を等しく適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明が適用される内燃機関の全体図である。
【図２】各パラメータの最適値のマップを作成する本発明の実施形態の方法を実行するルーチンの一例を示した図である。
【符号の説明】
【００３０】
６    吸気弁
８    排気弁
１０    点火栓
１１    燃料噴射弁
１８    スロットル弁
２０    可変動弁機構
【図１】
2008045475.tif 000003
【図２】
2008045475.tif 000004