(57)【要約】【課題】出力収束値を短時間にかつ正確に算出する。【解決手段】エンジンシステムへの入力を初期値ＩＮ０に設定しエンジンシステムが定常状態になった後に、エンジンシステムへの入力を初期値から複数の設定値ＩＮ１，ＩＮ２，…に順次変更して設定すると共に、このときのエンジンシステムからの出力を逐次検出する。入力が初期値ＩＮ０から第１の設定値ＩＮ１に変更されたときのムダ時間である基準ムダ時間ｔｄＲを出力に基づいて算出する。入力が第２の設定値ＩＮ２のときの出力収束値を、入力が第２の設定値ＩＮ２に変更されてから基準ムダ時間ｔｄＲだけ経過した後から、入力が第３の設定値ＩＮ３に変更されてから基準ムダ時間ｔｄＲだけ経過するまでの出力に基づいて算出する。入力が第３の設定値ＩＮ３以降も同様に出力収束値を算出する。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンシステムへの入力を複数の設定値にそれぞれ設定したときのエンジンシステムからの出力の収束値をそれぞれ算出するエンジンシステムの出力収束値算出装置において、エンジンシステムへの入力を初期値に設定しエンジンシステムが定常状態になった後に、エンジンシステムへの入力を初期値から複数の設定値に順次変更して設定すると共に、このときのエンジンシステムからの出力を逐次検出し、エンジンシステムへの入力が初期値から第１の設定値に変更されたときのムダ時間である基準ムダ時間を該検出されたエンジンシステムからの出力に基づいて算出し、エンジンシステムへの入力が或る設定値のときのエンジンシステムからの出力の収束値を、エンジンシステムへの入力が該或る設定値に変更されてから基準ムダ時間だけ経過した後のエンジンシステムからの出力に基づいて算出するようにしたエンジンシステムの出力収束値算出装置。
【請求項２】
エンジンシステムへの入力が或る設定値のときのエンジンシステムからの出力の収束値を、エンジンシステムへの入力が該或る設定値に変更されてから基準ムダ時間だけ経過した後から、エンジンシステムへの入力が該或る設定値から次の設定値に変更されてから基準ムダ時間だけ経過するまでのエンジンシステムからの出力に基づいて算出するようにした請求項１に記載のエンジンシステムの出力収束値算出装置。
【請求項３】
エンジンシステムへの入力が或る設定値のときの実際のムダ時間が基準ムダ時間と異なっているか否かを判断し、該実際のムダ時間が基準ムダ時間と異なっていると判断されたときには該実際のムダ時間を算出し、エンジンシステムへの入力が該或る設定値のときのエンジンシステムからの出力の収束値を、エンジンシステムへの入力が該或る設定値に変更されてから該実際のムダ時間だけ経過した後のエンジンシステムからの出力に基づいて算出するようにした請求項１又は２に記載のエンジンシステムの出力収束値算出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はエンジンシステムの出力収束値算出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
エンジンシステムへの入力を複数の設定値に順次変更して設定し、このときのエンジンシステムからの出力をそれぞれ逐次検出し、検出された出力に基づいてエンジンシステムからの出力を模擬するモデルをそれぞれ構築し、それぞれ対応するモデルを用いてエンジンシステムへの入力に対するエンジンシステムからの出力の収束値をそれぞれ算出するエンジンシステムの出力収束値算出装置が従来から知られている。このようにすると、エンジンシステムへの入力の最適値ないし適合値を短時間にかつ簡単に求めることができる。
【０００３】
この場合、エンジンシステムへの入力が例えば第１の設定値から次の第２の設定値に変更されてもエンジンシステムからの出力は直ちに大きく変化せず、エンジンシステムへの入力が変更されてからムダ時間が経過すると大きく変化し始める。そこで、エンジンシステムへの入力が第２の設定値に変更されたときのエンジンシステムの出力を、ムダ時間要素及び遅れ要素を含むモデルで模擬するのが一般的である（例えば特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−３６０５９１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、入力が第２の設定値に変更された場合を例にとって説明すると、入力が第２の設定値に変更され設定されたときのムダ時間における出力は入力が第１の設定値であることに応答したものであり、入力が第２の設定値に変更されてからムダ時間だけ経過すると出力が、入力が第２の設定値であることに応答して変化するものと考えられる。とすれば、入力が第２の設定値に変更されてからムダ時間が経過するまでの出力は、入力が第２の設定値のときの出力収束値を算出するために不要なデータというべきである。このような不要なデータに基づいてモデルを構築しても正確なモデルを構築することはできず、出力収束値を正確に算出できないおそれがある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明によれば、エンジンシステムへの入力を複数の設定値にそれぞれ設定したときのエンジンシステムからの出力の収束値をそれぞれ算出するエンジンシステムの出力収束値算出装置において、エンジンシステムへの入力を初期値に設定しエンジンシステムが定常状態になった後に、エンジンシステムへの入力を初期値から複数の設定値に順次変更して設定すると共に、このときのエンジンシステムからの出力を逐次検出し、エンジンシステムへの入力が初期値から第１の設定値に変更されたときのムダ時間である基準ムダ時間を該検出されたエンジンシステムからの出力に基づいて算出し、エンジンシステムへの入力が或る設定値のときのエンジンシステムからの出力の収束値を、エンジンシステムへの入力が該或る設定値に変更されてから基準ムダ時間だけ経過した後のエンジンシステムからの出力に基づいて算出するようにしている。
【発明の効果】
【０００７】
出力収束値を短時間にかつ正確に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】
【０００８】
図１はエンジンシステムの適合装置に本発明を適用した場合を示している。しかしながら他の用途にも本発明を適用することができる。
【０００９】
図１を参照すると、エンジンシステム１は例えば、燃焼室２、吸気通路３、排気通路４、点火栓５、燃料噴射弁６、アクチュエータ７により駆動されるスロットル弁８、吸入空気量を逐次検出するためのエアフローメータ９、排気通路４内に配置された触媒１０、排気ガス温度を逐次検出するための温度センサ１１、クランクシャフト１２、エンジン回転数を表す出力パルスを発生する回転数センサ１３、及びコンピュータからなるエンジンシステム１の電子制御ユニット１４を具備する。エアフローメータ９、温度センサ１１、及び回転数センサ１３は電子制御ユニット１４に接続され、これらエアフローメータ９、温度センサ１１、及び回転数センサ１３の出力信号が電子制御ユニット１４に入力される。また、点火栓５、燃料噴射弁６、アクチュエータ７も電子制御ユニット１４に接続され、電子制御ユニット２０からの出力信号に基づいて制御される。
【００１０】
適合装置２０は例えば、エンジンシステム１の排気通路４に連結されて排気ガス中の特定成分の量又は濃度を検出する排気ガスセンサ２１、クランクシャフト１２に直接的に又はトルクコンバータなど（図示しない）を介して連結されるトルクメータ２２、及びコンピュータからなる適合装置２０の電子制御ユニット２３を具備する。排気ガスセンサ２１及びトルクメータ２２は電子制御ユニット２３に接続され、これら排気ガスセンサ２１及びトルクメータ２２の出力信号が電子制御ユニット２３に入力される。また、エンジンシステム１の電子制御ユニット１４も適合装置２３の電子制御ユニット２３に接続され、適合装置２３の電子制御ユニット２３からの出力信号に基づいて制御される。
【００１１】
適合装置２０はエンジンシステム１の適合値を求めるためのものである。すなわち、各運転状態において、出力トルク、排気ガス中に含まれるＨＣ，ＮＯｘなどの成分量といったエンジンシステム１からの出力を最適にする、燃料噴射量や点火時期といったエンジンシステム１への入力が適合値として求められる。具体的には、運転状態を固定しつつ、エンジンシステム１への入力が複数の設定値にそれぞれ設定され、各入力設定値におけるエンジンシステム１からの出力の収束値が求められ、出力収束値が最適となる入力設定値が当該運転状態における適合値として求められる。点火時期を例にとって説明すると、例えば要求負荷及びエンジン回転数により定まる運転状態を固定したまま点火時期が複数の点火時期に設定され、各点火時期における出力トルクの収束値が求められ、出力トルクの収束値を最大にする点火時期が当該運転状態における適合値として求められる。このようにして各運転状態について適合値が求められ、これら適合値は例えば図２に示されるマップの形でエンジンシステム１の電子制御ユニット１４に記憶される。エンジンシステム１では図２に示されるマップに基づいてエンジン制御が行われる。
【００１２】
次に、図３を参照して本発明による実施例の適合値の算出方法を説明する。本発明による実施例では図３に示されるように、エンジンシステム１が起動されるとエンジンシステム１への入力がまず初期値ＩＮ０に設定される。次いで、図３にＸ１で示されるようにエンジンシステム１からの出力が定常状態に達したらすなわち収束したら、エンジンシステム１への入力が第１の設定値ＩＮ１にステップ状に変更され保持される。次いで、図３にＸ２，Ｘ３…で示されるように例えばあらかじめ定められた設定時間ｔＹだけ経過する毎に、エンジンシステム１への入力が第２の設定値ＩＮ２、第３の設定値ＩＮ３…に順次変更され保持される。この場合、設定時間ｔＹは比較的短く設定されており、したがってエンジンシステム１からの出力が収束しないうちに、すなわち出力が過渡状態にあるうちにエンジンシステム１への入力が順次変更される。このようにすると、適合値を算出するのに必要な時間を大幅に短縮することができる。なお、設定時間ｔＹは一定でなくてもよい。
【００１３】
このようにしてエンジンシステム１への入力が順次設定され、このときのエンジンシステム１からの出力が逐次検出される。
【００１４】
この場合のエンジンシステム１からの出力は次のように変化する。すなわち、出力はまず初期値ＩＮ０に対応する収束値ＯＵＴ０に収束する。次いで入力がＩＮ１に変更された後Ｘ１からＹ１までのムダ時間ｔｄ１が経過するまでは、出力はほぼ一定に維持されており、次いでＹ１になるとすなわちムダ時間ｔｄ１が経過すると出力が有意に変化し始める。次いで入力がＩＮ２に変更された後Ｘ２からＹ２までのムダ時間ｔｄ２が経過するまでは、出力はあたかも入力がＩＮ２に変更されていないかのように、すなわち入力がＩＮ１に保持されているのと同様に変化し、次いでＹ２になると入力がＩＮ２に変更されたことに応答して大きく変化し始める。同様に、次いで入力がＩＮ３に変更された後Ｘ３からＹ３までのムダ時間ｔｄ３が経過するまでは、出力は入力がＩＮ２に保持されているのと同様に変化し、次いでＹ３になると入力がＩＮ３に変更されたことに応答して大きく変化し始める。
【００１５】
ここで、入力がＩＮ２のときの出力収束値を算出する場合を例にとって説明すると、入力がＩＮ２に保持されているＸ２からＸ３までの区間ｔｒ２’の出力を用いてモデルを構築し、このモデルを用いて入力がＩＮ２のときの出力収束値を算出するのが一般的と考えられる。ところが、Ｘ２からＹ２までのムダ時間ｔｄ２における出力は上述したように入力がＩＮ１であることに応答したものであるので、入力がＩＮ２のときの出力収束値を算出するのには不要なデータというべきである。したがって、入力がＩＮ２のときの出力収束値を、ムダ時間ｔｄ２における出力を用いないで算出するようにし、すなわち入力がＩＮ２に変更されてからムダ時間ｔｄ２だけ経過した後の出力に基づいて算出するのが好ましい。
【００１６】
また、入力がＩＮ２からＩＮ３に変更された後であってもムダ時間ｔｄ３が経過するまでは、出力は入力がＩＮ２であることに応答して変化し続け、したがってムダ時間ｔｄ３における出力は入力がＩＮ２のときの出力収束値を算出するのに必要なデータというべきである。したがって、入力がＩＮ２のときの出力収束値を、入力がＩＮ２からＩＮ３に変更されてからムダ時間ｔｄ３だけ経過するまでの出力に基づいて算出するのが好ましい。
【００１７】
そうすると、入力がＩＮ２のときの出力収束値を、入力がＩＮ２に変更されてからムダ時間ｔｄ２だけ経過した後から、入力がＩＮ２からＩＮ３に変更されてからムダ時間ｔｄ３だけ経過するまでの出力、すなわちＹ２からＹ３までの区間ｔｒ２における出力に基づいて算出するのが好ましいということになる。同様に、入力がＩＮ１のときの出力収束値はＹ１からＹ２までの区間ｔｒ１における出力に基づいて、入力がＩＮ３のときの出力収束値はＹ３からＹ４までの区間ｔｒ３における出力に基づいて、それぞれ算出するのが好ましい。
【００１８】
このようにすると、不要なデータを除外し、多数の必要なデータを用いて出力収束値を算出できるので、出力収束値を正確に算出することができる。また、この場合、ムダ時間及び遅れ要素からなるモデルではなく、遅れ要素のみからなるモデルを用いることができるので、出力収束値を簡単にかつ正確に算出することができる。
【００１９】
この場合、区間ｔｒ１，ｔｒ２，…を決定するにはムダ時間ｔｄ１，ｔｄ２，…をそれぞれ求める必要がある。しかしながら、ムダ時間ｔｄ１，ｔｄ２，…はほぼ一定であると考えることができる。また、出力が定常状態にあるときから入力が変更されたときのムダ時間ｔｄ１は比較的容易に精度よく求めることができる。
【００２０】
そこで本発明による実施例では、エンジンシステム１への入力が或る設定値ＩＮｉ（ｉ＝１，２，…，ｎ）のときのエンジンシステム１からの出力の収束値を次のようにして算出するようにしている。すなわち、図４を参照しながら説明すると、まず、入力が初期値ＩＮ０から第１の設定値ＩＮ１に変更されたときのムダ時間ｔｄ１が算出されると共に、このムダ時間ｔｄ１が基準ムダ時間ｔｄＲに設定される。次いで、エンジンシステム１への入力が或る設定値ＩＮｉに変更されてから基準ムダ時間ｔｄＲだけ経過した時点を始点Ｚｉとし、エンジンシステム１への入力が或る設定値ＩＮｉから次の設定値ＩＮ（ｉ＋１）に変更されてから基準ムダ時間ｔｄＲだけ経過した時点を終点Ｚ（ｉ＋１）とする区間Ｓｔｒｉが決定される。次いで、この区間Ｓｔｒｉにおける出力を用いてモデルが構築され、このモデルを用いて入力が或る設定値ＩＮｉのときの出力収束値が算出される。
【００２１】
すなわち、例えば、入力がＩＮ１のときの出力収束値が、入力がＩＮ１に変更されてから基準ムダ時間ｔｄＲだけ経過した時点Ｚ１から、入力がＩＮ１からＩＮ２に変更されてから基準ムダ時間ｔｄＲだけ経過した時点Ｚ２までの区間Ｓｔｒ１における出力に基づいて算出され、入力がＩＮ２のときの出力収束値が、入力がＩＮ２に変更されてから基準ムダ時間ｔｄＲだけ経過した時点Ｚ２から、入力がＩＮ２からＩＮ３に変更されてから基準ムダ時間ｔｄＲだけ経過した時点Ｚ３までの区間Ｓｔｒ２における出力に基づいて算出される。
【００２２】
ここで、基準ムダ時間ｔｄＲないしｔｄ１を算出するには種々の方法がある。本発明による実施例では、区間ｔｒ１’における出力を用いてムダ時間要素及び遅れ要素からなるモデルを構築し、それによって基準ムダ時間ｔｄＲが算出される。
【００２３】
したがって、一般化して言うと、エンジンシステムへの入力が或る設定値のときのエンジンシステムからの出力の収束値を、エンジンシステムへの入力が該或る設定値に変更されてから基準ムダ時間だけ経過した後から、エンジンシステムへの入力が該或る設定値から次の設定値に変更されてから基準ムダ時間だけ経過するまでのエンジンシステムからの出力に基づいて算出するようにしているということになる。
【００２４】
図５は本発明による実施例の出力収束値の算出方法を実行するためのルーチンを示している。
【００２５】
図５を参照するとまずステップ１００ではエンジンシステム１への入力が初期値ＩＮ０に設定される。続くステップ１０１では出力が定常状態になったかすなわち収束したか否かが判別される。続くステップ１０２では入力が複数の設定値ＩＮｉ（ｉ＝１，２，…，ｎ）に順次設定される。続くステップ１０３では基準ムダ時間ｔｄＲが算出される。続くステップ１０４では区間Ｓｔｒｉがそれぞれ決定される。続くステップ１０５では区間Ｓｔｒｉにおける出力に基づいて入力がＩＮｉのときの出力収束値がそれぞれ算出される。
【００２６】
次に、本発明による別の実施例を説明する。
【００２７】
上述した実施例では実際のムダ時間ｔｄｉ（ｉ＝１，２，…，ｎ）が基準ムダ時間ｔｄＲに等しいものとして区間Ｓｔｒｉ（ｉ＝１，２，…，ｎ）を決定し、区間Ｓｔｒｉにおける出力に基づいて入力ＩＮｉにおける出力収束値を算出するようにしている。しかしながら、実際のムダ時間ｔｄｉが基準ムダ時間ｔｄＲと異なっていると、出力収束値を正確に算出することができない。
【００２８】
そこで本発明による別の実施例では、必要に応じて区間Ｓｔｒｉを補正し、この補正された区間Ｃｔｒｉにおける出力に基づいて入力ＩＮｉにおける出力収束値を算出するようにしている。このことを図６及び図７を参照しながら、入力がＩＮ２のときの出力収束値を算出する場合を例にとって詳しく説明する。
【００２９】
すなわち、本発明による別の実施例では、まず、Ｚ２からＺ３までの区間Ｓｔｒ２における出力を用いて、ムダ時間要素及び遅れ要素からなるモデルが構築され、それによって追加のムダ時間Δｔｄが算出される。この追加のムダ時間Δｔｄがゼロのときには実際のムダ時間は基準ムダ時間ｔｄＲに一致しており、追加のムダ時間Δｔｄがゼロでないときには実際のムダ時間ｔｄ２は基準ムダ時間ｔｄＲと異なっている。なお、追加のムダ時間Δｔｄを求めるのにＺ２からＸ３までの区間における出力を用いることもできる。
【００３０】
図６は、Δｔｄ＞０の場合すなわち実際のムダ時間が基準ムダ時間ｔｄＲよりも長い場合を示している。この場合、入力がＩＮ２に変更されてから基準ムダ時間ｔｄＲ及び追加のムダ時間Δｔｄだけ経過した時点を始点Ｗ２とし、入力がＩＮ３に変更されてから基準ムダ時間ｔｄＲ及び追加のムダ時間Δｔｄだけ経過した時点を終点Ｗ３とする区間Ｃｔｒ２が決定される。次いで、この補正された区間Ｃｔｒ２における出力を用いて遅れ要素からなるモデルが構築され、このモデルを用いて入力がＩＮ２のときの出力収束値が算出される。その結果、出力収束値を正確に算出することができる。ここで、基準ムダ時間ｔｄＲと追加のムダ時間Δｔｄは実際のムダ時間を表している。
【００３１】
一方、図７は、Δｔｄ＜０の場合すなわち実際のムダ時間が基準ムダ時間ｔｄＲよりも短い場合を示している。この場合には、基準ムダ時間ｔｄＲを例えば一定の設定値αだけ短縮補正したｔｄＲ’（ｔｄＲ−α）が算出され、短縮補正された基準ムダ時間ｔｄＲ’についての区間、すなわち入力がＩＮ２に変更されてから補正された基準ムダ時間ｔｄＲ’だけ経過した時点を始点Ｖ２とし、入力がＩＮ３に変更されてから補正された基準ムダ時間ｔｄＲ’だけ経過した時点を終点Ｖ３とする区間Ｓｔｒ２’が決定される。この補正された区間Ｓｔｒ２’について、Δｔｄ＞０の場合と同様に追加のムダ時間Δｔｄが算出され、区間Ｃｔｒ２が決定され、区間Ｃｔｒ２における出力に基づいて出力収束値が算出される。なお、この場合には、ｔｄＲ−α＋Δｔｄが実際のムダ時間ｔｄ２を表している。
【００３２】
したがって、一般化して言えば、本発明による別の実施例では、エンジンシステム１への入力が或る設定値ＩＮｉ（ｉ＝１，２，…，ｎ）のときの実際のムダ時間ｔｄｉが基準ムダ時間ｔｄＲと異なっているか否かを判断し、実際のムダ時間ｔｄｉが基準ムダ時間ｔｄＲと異なっていると判断されたときには実際のムダ時間を算出し、エンジンシステム１への入力が或る設定値ＩＮｉのときのエンジンシステムからの出力の収束値を、エンジンシステム１への入力が或る設定値ＩＮｉに変更されてから実際のムダ時間だけ経過した後から、エンジンシステムへの入力が或る設定値ＩＮｉから次の設定値ＩＮ（ｉ＋１）に変更されてから実際のムダ時間だけ経過するまでのエンジンシステムからの出力に基づいて算出するようにしているということになる。
【００３３】
図８は本発明による別の実施例の出力収束値の算出方法を実行するためのルーチンを示している。
【００３４】
図８を参照するとまずステップ２００ではエンジンシステム１への入力が初期値ＩＮ０に設定される。続くステップ２０１では出力が定常状態になったかすなわち収束したか否かが判別される。続くステップ２０２では入力が複数の設定値ＩＮｉ（ｉ＝１，２，…，ｎ）に順次設定される。続くステップ２０３では基準ムダ時間ｔｄＲが算出される。続くステップ２０４では基準ムダ時間ｔｄＲに基づいて区間Ｓｔｒｉがそれぞれ決定される。続くステップ２０５では区間Ｓｔｒｉにおける出力に基づいて追加のムダ時間Δｔｄが算出される。続くステップ２０６では追加のムダ時間Δｔｄがゼロ又は正値であるか否かが判別される。Δｔｄ≧０のときには次いでステップ２０７に進み、区間Ｃｔｒｉがそれぞれ決定され、続くステップ２０８では区間Ｃｔｒｉにおける出力に基づいて入力がＩＮｉのときの出力収束値がそれぞれ算出される。なお、Δｔｄ＝０のときにはステップ２０７で決定される区間Ｃｔｒｉはステップ２０４で決定される区間Ｓｔｒｉに一致する。
【００３５】
これに対し、Δｔｄ＜０のときにはステップ２０６からステップ２０９に進み、補正された基準ムダ時間ｔｄＲ’が算出される（ｔｄＲ’＝ｔｄＲ−α）。続くステップ２１０では補正された基準ムダ時間ｔｄＲ’に基づいて区間Ｓｔｄｉ’が決定される。次いでステップ２０５に戻り、ステップ２０５では区間Ｓｔｒｉ’における出力に基づいて追加のムダ時間Δｔｄが算出される。次いでステップ２０６，２０７，２０８に順次進む。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】エンジンシステム及び適合装置の全体図である。
【図２】適合値のマップを示す図である。
【図３】出力収束値の算出方法を説明するためのタイムチャートである。
【図４】出力収束値の算出方法を説明するためのタイムチャートである。
【図５】出力収束値算出ルーチンを実行するためのフローチャートである。
【図６】本発明による別の実施例の出力収束値の算出方法を説明するためのタイムチャートである。
【図７】本発明による別の実施例の出力収束値の算出方法を説明するためのタイムチャートである。
【図８】本発明による別の実施例の出力収束値算出ルーチンを実行するためのフローチャートである。
【符号の説明】
【００３７】
１    エンジンシステム
１４    電子制御ユニット
２０    適合装置
２３    電子制御ユニット
【図１】
2008202468.tif 000003
【図２】
2008202468.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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