(57)【要約】【課題】  この発明は内燃機関の制御装置に関し、内燃機関の個体差や経時変化に関わらず、燃費特性上の最良状態を迅速に実現することを目的とする。【解決手段】  機関回転数を目標回転数とするための吸入空気量制御（回転数フィードバック制御）と、空燃比を目標空燃比とするための燃料噴射量制御（空燃比フィードバック制御）とを同時に行いながら、複数の計測点で吸気弁の開弁位相VTと吸入空気量Gaの関係を計測する。得られた計測データに基づいて、VTとGaの関係を近似する近似式を設定する。この近似式に従って、吸入空気量Gaを最小とする開弁位相VTの値（最良値）を導出する。【選択図】      図２
2005226544.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃費特性を最適化するための内燃機関の制御装置であって、
機関回転数が目標回転数と一致するように吸入空気量を制御する回転数制御手段と、
空燃比が目標空燃比と一致するように燃料噴射量を制御する空燃比制御手段と、
機関回転数が目標回転数に制御され、かつ、空燃比が目標空燃比に制御されている状況下で、内燃機関の制御パラメータを変更して、複数の計測点で、当該制御パラメータと吸入空気量の組み合わせからなるデータを計測する複数データ計測手段と、
前記複数の計測点におけるデータに基づいて、前記制御パラメータと吸入空気量との関係を近似する近似式を設定する近似式設定手段と、
前記近似式に従って、吸入空気量を最小とする前記制御パラメータの最良値を導出する最良値導出手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項２】
前記制御パラメータは、吸気弁のバルブタイミング、吸気弁の作用角、吸気弁のリフト量、点火時期、燃料噴射タイミング、および外部EGR弁開度の何れかであることを特徴とする請求項１記載の内燃機関の制御装置。
【請求項３】
前記複数データ計測手段、前記近似式設定手段、および前記最良値導出手段は、所定期間毎に、データの再計測、近似式の更新、および最新の最良値の導出のための一連の処理を実行することを特徴とする請求項１または２記載の内燃機関の制御装置。
【請求項４】
前記近似式設定手段は、
暫定次数より多くの計測点でのデータに基づいて暫定近似式を設定する暫定近似式設定手段と、
更なる計測点でのデータが前記暫定近似式に適合しているか否かを判断する適合判定手段と、
上記の適合が認められる場合に前記暫定近似式を最終的な近似式と認める最終近似式認定手段と、
上記の適合が認められない場合に、前記更なる計測点でのデータをも基礎として、暫定次数を増やしたうえで暫定近似式を更新する暫定近似式更新手段と、
を含むことを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項記載の内燃機関の制御装置。
【請求項５】
前記近似式設定手段は、
既定の次数より多くの計測点でのデータに基づいて暫定近似式を設定する暫定近似式設定手段と、
更なる計測点でのデータが前記暫定近似式に適合しているか否かを判断する適合判定手段と、
上記の適合が認められる場合に前記暫定近似式を最終的な近似式と認める最終近似式認定手段と、
上記の適合が認められない場合に、前記更なる計測点でのデータをも基礎として、既定の次数を維持したまま、最小二乗法により暫定近似式を更新する暫定近似式更新手段と、
を含むことを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項記載の内燃機関の制御装置。
【請求項６】
前記近似式設定手段は、
暫定次数より多くの計測点でのデータに基づいて暫定近似式を設定する暫定近似式設定手段と、
前記暫定近似式の基礎とされた複数のデータのうち、当該暫定近似式からの乖離が判定値を超えるものを外れ点として抽出する外れ点抽出手段と、
前記外れ点が計測された計測点でのデータを新たに取得し、そのデータに基づいて、当該計測点におけるデータの真値を推定するデータ真値推定手段と、
前記外れ点を前記真値に置き換えて、前記暫定次数を維持したまま、修正近似式を設定する修正近似式設定手段と、
前記外れ点を前記真値に置き換えて、前記暫定次数を増やして、次数増近似式を設定する次数増近似式設定手段と、
設定の基礎とされた全てのデータに対する前記修正近似式の適合度と、前記次数増近似式の適合度とを比較する適合度比較手段と、
前記修正近似式の適合度が他方の適合度より高いと判断される場合に、前記暫定近似式を最終的な近似式と認める最終近似式認定手段と、
前記次数増近似式の適合度が他方の適合度より高いと判断される場合に、当該次数増近似式を前記暫定近似式に置き換える暫定近似式置き換え手段と、
を含むことを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項記載の内燃機関の制御装置。
【請求項７】
前記データ真値推定手段は、
前記外れ点と、当該外れ点が計測された計測点で新たに取得された前記データとの乖離量が、判定値以下であるか否かを判定する乖離判定手段と、
前記乖離量が前記判定値以下であると判定される場合に、前記外れ点と、新たに取得された前記データとの平均値を前記真値として推定する真値推定手段と、
を含むことを特徴とする請求項６記載の内燃機関の制御装置。
【請求項８】
前記データ真値推定手段は、
前記外れ点と、当該外れ点が計測された計測点で新たに取得された前記データとの乖離量が、判定値以下であるか否かを判定する乖離判定手段と、
前記乖離量が前記判定値以下でないと判定された場合に、当該計測点で更に新たなデータを取得する新データ追加手段と、
当該計測点で取得された全てのデータのうち、それらのデータの平均値からの乖離量が判定値以下のものだけを有効データと認識する有効データ認識手段と、
前記有効データの平均値を前記真値として推定する真値推定手段と、
を含むことを特徴とする請求項６または７記載の内燃機関の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、内燃機関の制御装置に係り、特に、内燃機関の燃費特性を最適化するうえで好適な内燃機関の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば特開平６−１０１５０８号公報に開示されるように、吸気弁に可変バルブタイミング機構（VVT機構）を備える内燃機関が知られている。この従来の内燃機関は、アイドル領域において、吸気負圧が可能な限り小さくなるように（正圧側に近づくように）VVT機構をフィードバック制御する機能を有している。
【０００３】
アイドル領域において、吸気負圧を小さくすることができれば、内燃機関のポンピングロスを減らすことができる。また、ポンピングロスが減少すれば、内燃機関の燃費特性を改善することができる。このため、上記従来の内燃機関によれば、VVT機構の機能を利用して、内燃機関の燃費特性を良好に維持することができる。
【０００４】
【特許文献１】特開平６−１０１５０８号公報
【特許文献２】特開２０００−８０９３８号公報
【特許文献３】特開平１１−３１１１３５号公報
【特許文献４】特開平５−１５６９７１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、上記従来の内燃機関において、VVT機構のフィードバック制御は、予め定められた規則に従って行われる。つまり、ここでは、吸気負圧を可能な限り正圧方向に近づけるために、吸気弁の開弁時期が既定の規則に従って進角側、或いは遅角側に制御される。
【０００６】
吸気負圧の増減方向と、吸気弁の開弁時期との関係は、個々の内燃機関において常に同一ではない。また、その関係は、内燃機関の経時変化によっても変化する。このため、吸気負圧を目標値に近づけるために、VVT機構を進角側に制御すべきであるか遅角側に制御すべきであるかは、厳密には、個々の内燃機関において、経時変化の影響をも考慮して決める必要がある。この点、従来の内燃機関は、VVT機構の制御方向を既定の規則に従って決めるだけのものであり、必ずしも、燃費特性上の最良状態を迅速に実現し得るものではなかった。
【０００７】
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、内燃機関の個体差や経時変化に関わらず、燃費特性上の最良状態を迅速に実現することのできる内燃機関の制御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】
【０００８】
第１の発明は、上記の目的を達成するため、燃費特性を最適化するための内燃機関の制御装置であって、
機関回転数が目標回転数と一致するように吸入空気量を制御する回転数制御手段と、
空燃比が目標空燃比と一致するように燃料噴射量を制御する空燃比制御手段と、
機関回転数が目標回転数に制御され、かつ、空燃比が目標空燃比に制御されている状況下で、内燃機関の制御パラメータを変更して、複数の計測点で、当該制御パラメータと吸入空気量の組み合わせからなるデータを計測する複数データ計測手段と、
前記複数の計測点におけるデータに基づいて、前記制御パラメータと吸入空気量との関係を近似する近似式を設定する近似式設定手段と、
前記近似式に従って、吸入空気量を最小とする前記制御パラメータの最良値を導出する最良値導出手段と、
を備えることを特徴とする。
【０００９】
また、第２の発明は、第１の発明において、前記制御パラメータは、吸気弁のバルブタイミング、吸気弁の作用角、吸気弁のリフト量、点火時期、燃料噴射タイミング、および外部EGR弁開度の何れかであることを特徴とする。
【００１０】
また、第３の発明は、第１または第２の発明において、前記複数データ計測手段、前記近似式設定手段、および前記最良値導出手段は、所定期間毎に、データの再計測、近似式の更新、および最新の最良値の導出のための一連の処理を実行することを特徴とする。
【００１１】
また、第４の発明は、第１乃至第３の発明において、前記近似式設定手段は、
暫定次数より多くの計測点でのデータに基づいて暫定近似式を設定する暫定近似式設定手段と、
更なる計測点でのデータが前記暫定近似式に適合しているか否かを判断する適合判定手段と、
上記の適合が認められる場合に前記暫定近似式を最終的な近似式と認める最終近似式認定手段と、
上記の適合が認められない場合に、前記更なる計測点でのデータをも基礎として、暫定次数を増やしたうえで暫定近似式を更新する暫定近似式更新手段と、
を含むことを特徴とする。
【００１２】
また、第５の発明は、第１乃至第３の発明において、前記近似式設定手段は、
既定の次数より多くの計測点でのデータに基づいて暫定近似式を設定する暫定近似式設定手段と、
更なる計測点でのデータが前記暫定近似式に適合しているか否かを判断する適合判定手段と、
上記の適合が認められる場合に前記暫定近似式を最終的な近似式と認める最終近似式認定手段と、
上記の適合が認められない場合に、前記更なる計測点でのデータをも基礎として、既定の次数を維持したまま、最小二乗法により暫定近似式を更新する暫定近似式更新手段と、
を含むことを特徴とする。
【００１３】
また、第６の発明は、第１乃至第３の発明において、前記近似式設定手段は、
暫定次数より多くの計測点でのデータに基づいて暫定近似式を設定する暫定近似式設定手段と、
前記暫定近似式の基礎とされた複数のデータのうち、当該暫定近似式からの乖離が判定値を超えるものを外れ点として抽出する外れ点抽出手段と、
前記外れ点が計測された計測点でのデータを新たに取得し、そのデータに基づいて、当該計測点におけるデータの真値を推定するデータ真値推定手段と、
前記外れ点を前記真値に置き換えて、前記暫定次数を維持したまま、修正近似式を設定する修正近似式設定手段と、
前記外れ点を前記真値に置き換えて、前記暫定次数を増やして、次数増近似式を設定する次数増近似式設定手段と、
設定の基礎とされた全てのデータに対する前記修正近似式の適合度と、前記次数増近似式の適合度とを比較する適合度比較手段と、
前記修正近似式の適合度が他方の適合度より高いと判断される場合に、前記暫定近似式を最終的な近似式と認める最終近似式認定手段と、
前記次数増近似式の適合度が他方の適合度より高いと判断される場合に、当該次数増近似式を前記暫定近似式に置き換える暫定近似式置き換え手段と、
を含むことを特徴とする。
【００１４】
また、第７の発明は、第６の発明において、前記データ真値推定手段は、
前記外れ点と、当該外れ点が計測された計測点で新たに取得された前記データとの乖離量が、判定値以下であるか否かを判定する乖離判定手段と、
前記乖離量が前記判定値以下であると判定される場合に、前記外れ点と、新たに取得された前記データとの平均値を前記真値として推定する真値推定手段と、
を含むことを特徴とする。
【００１５】
また、第８の発明は、第６または第７の発明において、前記データ真値推定手段は、
前記外れ点と、当該外れ点が計測された計測点で新たに取得された前記データとの乖離量が、判定値以下であるか否かを判定する乖離判定手段と、
前記乖離量が前記判定値以下でないと判定された場合に、当該計測点で更に新たなデータを取得する新データ追加手段と、
当該計測点で取得された全てのデータのうち、それらのデータの平均値からの乖離量が判定値以下のものだけを有効データと認識する有効データ認識手段と、
前記有効データの平均値を前記真値として推定する真値推定手段と、
を含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
第１の発明によれば、機関回転数が目標回転数と一致するように吸入空気量を制御しつつ、かつ、空燃比が目標空燃比と一致するように燃料噴射量を制御しつつ、複数の計測点で、制御パラメータと吸入空気量の組み合わせからなるデータを計測することができる。つまり、目標回転数および目標空燃比を維持しつつ、制御パラメータの変化が吸入空気量にどのような変化を与えるかを、複数の計測点において計測することができる。そして、計測した複数のデータに基づいて、制御パラメータと吸入空気量との関係を近似する近似式を設定し、その近似式に従って、吸入空気量を最小とし得る、つまり、燃費特性を最良とし得る制御パラメータの値（最良値）を導出することができる。このため、本発明によれば、内燃機関の個体差や経時変化に影響されることなく、燃費特性上の最良状態を迅速に実現することができる。
【００１７】
第２の発明によれば、吸気弁のバルブタイミング、吸気弁の作用角、吸気弁のリフト量、点火時期、燃料噴射タイミング、および外部EGR弁開度の何れかを最良値とすることで燃費特性上最良の状態を実現することができる。
【００１８】
第３の発明によれば、所定期間毎に、データの再計測、近似式の更新、および最新の最良値の導出を繰り返すことができる。このため、本発明によれば、吸気特性の経時変化を、制御パラメータの最良値に迅速に反映させることができる。
【００１９】
第４の発明によれば、暫定次数で設定した暫定近似式が、更なる計測点でのデータと適合しない場合には、次数を増やして暫定近似式を更新することができる。このため、本発明によれば、制御パラメータと吸入空気量との関係を精度良く近似する近似式の次数が未知である状況下で、適正な次数の近似式を設定することができ、更に、その近似式を用いて適正に制御パラメータの最良値を導出することができる。
【００２０】
第５の発明によれば、既定の次数で設定した暫定近似式が、更なる計測点でのデータと適合しない場合には、次数を維持したまま、最小二乗法により暫定近似式を更新することができる。このため、本発明によれば、制御パラメータと吸入空気量との関係を表す近似式の次数が既知である状況下で、適正な近似式を設定することができ、更に、その近似式を用いて適正に制御パラメータの最良値を導出することができる。
【００２１】
第６の発明によれば、暫定近似式の基礎とされた複数のデータ中に外れ点が存在する場合に、データの取り直しを行って、外れ点が得られた計測点でのデータの真値を推定することができる。その上で、その真値をも基礎として、暫定次数を維持したままの修正近似式と、次数の増やされた次数増近似式を設定することができる。そして、次数増近似式の方が修正近似式より取得した全データとの適合度が高いと認められる場合には、その次数増近似式を暫定近似式に置き換えることができる。このような処理によれば、全データと精度良く適合する近似式が得られるまで次数の増加が繰り返され、最終的に、全データを精度良く適合する近似式を得ることができる。このため、本発明によれば、制御パラメータと吸入空気量との関係を表す近似式の次数が未知であり、かつ、個々のデータに無視できないバラツキが重畳し易いような状況下で、適正な近似式を設定することができ、更に、その近似式を用いて適正に制御パラメータの最良値を導出することができる。
【００２２】
第７の発明によれば、外れ点と、取り直されたデータとが大きく乖離していない場合には、双方のデータを有効データなデータと認識して、それらの平均値をデータの真値とすることができる。このような手法によれば、バラツキの有無が不明である状況下で適正な真値を得ることができる。
【００２３】
第８の発明によれば、外れ点と、取り直されたデータとが大きく乖離している場合には、取得したデータに大きな誤差が重畳していると判断し、更にデータの取り直しを行うことができる。そして、取得した全てのデータのうち、大きな乖離の認められないものだけを有効データと認め、それらの平均値をデータの真値とすることができる。このような手法によれば、バラツキの有無が不明である状況下で適正な真値を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
実施の形態１．
［実施の形態１のシステム構成］
図１は、本発明の実施の形態１のシステムの構成を説明するための図を示す。本実施形態のシステムは内燃機関１０を備えている。内燃機関１０は、シリンダ１２の内部にピストン１４を備えている。ピストン１４は、コンロッド１６を介してクランクシャフト１８に連結されている。クランクシャフト１８の近傍には、その回転数を検出する回転数センサ２０が配置されている。
【００２５】
ピストン１４の上方には、燃焼室２２が形成されている。燃焼室２２には、吸気ポート２４および排気ポート２６が連通していると共に、先端部が露出するように点火プラグ２８が挿入されている。吸気ポート２４には、インジェクタ３０が組み付けられている。また、インジェクタ３０の上流には、電子制御式のスロットルバルブ３２、およびエアフロメータ３４が配置されている。一方、排気ポート２６には、排気空燃比に応じた出力を発する空燃比センサ３６が配置されている。
【００２６】
内燃機関１０は、吸気ポート２４を開閉する吸気弁３８と、排気ポート２６を開閉する排気弁４０とを備えている。また、内燃機関１０は、吸気弁３８を駆動する吸気カム４２と、排気弁４０を駆動する排気カム４４とを備えている。吸気カム４２の近傍には、吸気カムの回転位置を検出するカムポジションセンサ４６が配置されている。
【００２７】
本実施形態において、吸気カム４２は、図示しないカムシャフト等と共に可変動弁機構４８を構成している。可変動弁機構４８は、例えば特願２００１−１４３６４３に示す構造を有し、吸気弁３８の作用角（つまり、開弁期間）およびリフト量を変化させ、また、吸気弁３８の開弁位相（つまり、リフトピークの位置）を変化させることができる。
【００２８】
図１に示す内燃機関１０は、ECU(Electronic Control Unit)５０を備えている。ECU５０は、回転数センサ２０、エアフロメータ３４、空燃比センサ３６、およびクランクポジションセンサ４６等の各種センサから内燃機関の制御に必要な情報を取得する。そして、それらの情報に基づいて、点火プラグ２８、インジェクタ３０、スロットルバルブ３２、および可変動弁機構４８等を駆動する。
【００２９】
［実施の形態１の基本動作］
（回転数フィードバック制御）
内燃機関１０では、所定の状況下では、機関回転数を目標回転数に一致させるための回転数フィードバック制御が実行される。具体的には、例えばアイドル領域においては、機関回転数NEを目標アイドル回転数NEidleに一致させるべく、両者の偏差ΔNEに基づいてスロットル開度がフィードバック制御される。このため、内燃機関１０において、アイドル領域における吸入空気量Gaは、常に、アイドル回転数NEidleの実現に必要な値に制御される。
【００３０】
尚、本実施形態のシステムは、電子制御式のスロットルバルブ３２を電子制御することで、アイドル領域における吸入空気量Gaを制御することとしているが、その制御の手法はこれに限定されるものではない。例えば、公知のアイドルスピードコントロールバルブ（ISCV）を用いて、その開度を調整することで同様の機能を実現することとしてもよい。
【００３１】
（空燃比フィードバック制御）
内燃機関１０では、所定の状況下では、排気空燃比を目標空燃比に一致させるための空燃比フィードバック制御が実行される。すなわち、本実施形態のシステムでは、空燃比センサ３６が活性状態に至ると、原則として、検出された排気空燃比と目標空燃比との偏差ΔA/Fに基づいて、燃料噴射量に増減補正が施される。このため、内燃機関１０においては、原則として、吸入空気量Gaの多少に応じて燃料噴射量が増減されることになる。
【００３２】
（制御パラメータと吸入空気量の関係）
空燃比フィードバック制御の実行条件が成立する状況下では、例えば内燃機関１０がアイドル領域において、上述した回転数フィードバック制御と、空燃比フィードバック制御が同時に実行される。図２は、そのような状況下で、内燃機関１０の制御パラメータを変化させた場合に、より具体的には、吸気弁３８の開弁位相VTを変化させた場合に吸入空気量Gaに表れる変化を示した図である。
【００３３】
吸気弁３８の開弁位相VTが変更されると、吸気行程の終了時点（吸気弁３８の閉弁時点）において筒内に残存する既燃ガス量（内部EGR量）などが変化する。このため、吸気弁３８の開弁位相VTが変わると、内燃機関１０の出力効率が変化し、その結果、アイドル回転数NEidleを維持するために必要な吸入空気量Gaにも変化が生ずる。図２は、その吸入空気量Gaが、吸気弁３８の開弁位相VTに対して２次曲線に沿った変化を示す場合を例示したものである。
【００３４】
空燃比フィードバック制御と回転数フィードバック制御が同時に実行されている状況下で、吸入空気量Gaが、吸気弁３８の開弁位相VTに対して２次曲線に沿った変化を示すことが既知であれば、つまり、両者の関係は、以下のように表すことができる。
Ga＝a・VT２＋b・VT＋c                  ・・・（１）
但し、a,b,cはそれぞれ両者の関係を決める係数である。
【００３５】
上記の係数a,b,cは、（１）式の次数「２」より一つだけ多くの３点でGaとVTの関係が特定できれば、決定することができる。つまり、より一般的には、吸入空気量Gaと開弁位相VTとの関係に当てはまる次数ｎが既知であれば、その次数ｎより一つだけ大きなｎ＋１個の計測点でGaとVTの関係が特定できれば、それらの特定データに基づいて、GaとVTの関係を近似する近似式を設定することが可能である。
【００３６】
本実施形態では、吸入空気量Gaと吸気弁３８の開弁位相VTとの関係に当てはまる次数ｎが既知であり、かつ、個々の計測点では、バラツキ無くGaとVTの関係が計測可能であるものとする。このような前提の下では、空燃比フィードバック制御および回転数フィードバック制御が共に実行されている状況下で、開弁位相VTを変化させながら、ｎ＋１個の計測点において吸入空気量Gaを計測すれば、その計測の結果を基礎としてGaとVTの関係を精度良く近似する近似式を設定することができる。そして、そのような手法で近似式が設定できれば、吸入空気量Gaを最小とする開弁位相VTの最良値を演算により正確に求めることができる。
【００３７】
［実施の形態１における具体的処理］
図３は、ECU５０が、上記の機能を実現するために本実施形態において実行するルーチンのフローチャートである。図３に示すルーチンでは、先ず、開弁位相VTの最良値を求めるための実行条件が成立しているか否かが判別される（ステップ１００）。ここでは、具体的には、(1)内燃機関１０の暖機が終了しており、(2)内燃機関１０がアイドリング状態であり、かつ、(3)最良値の算出時期が到来していると判断された場合に実行条件の成立が判別される。最良値の算出時期の到来（(3)の条件）は、(a)最良値の算出が未実施である場合、および、(b)前回の算出時期からの経過変化を表す指標（アイドル空気量学習値の変化量、経過時間、走行距離など）が既定の判定値より大きい場合などに認められる。
【００３８】
上述した実行条件の成立が認められない場合は、そのまま今回のルーチンが終了される。一方、実行条件の成立が認められた場合は、次に、(1)アイドル回転数NEidleのフィードバック制御、(2)空燃比のフィードバック制御、および(3)点火時期の通常制御が実行される（ステップ１０２）。通常制御によれば、点火時期は、機関回転数NEの１次元マップに基づいて制御される。ここでは機関回転数NEが目標のアイドル回転数NEidleに制御されるため、実質的に点火時期は一定時期に制御されることになる。
【００３９】
次に、既知の近似式次数「ｎ」より１だけ多いｎ＋１個の計測点において、吸入空気量Gaと吸気弁３８の開弁位相VTとの関係が計測される（ステップ１０４）。ECU５０は、吸入空気量Gaと開弁位相VTとの関係に当てはまる次数ｎ（例えば２次）を記憶している。本ステップ１０４では、具体的には、可変動弁機構４８の可動範囲の全域に渡ってほぼ均等に割り振られたｎ＋１個の計測点（ｎ＝２の場合は両可動端と中央の３点）において、アイドル回転数NEidleを実現するための吸入空気量Gaが計測される。
【００４０】
次に、ｎ＋１個の計測点において計測されたデータを、ｎ次の一般式（ｎ＝２の場合は上記（１）式）に当てはめることにより、その一般式の係数が算出される。そして、算出された値を一般式の係数に当てはめることにより、ｎ次の近似式を設定する（ステップ１０６）。本実施形態の前提の下では、このようにして設定された近似式は、吸入空気量Gaと吸気弁３８の開弁位相VTとの現在の関係を精度良く表すものとして取り扱うことができる。
【００４１】
近似式の設定が終わると、次に、その近似式を用いて、吸入空気量Gaを最小とする開弁位相VTが算出され、その算出値がVTの最良値とされる（ステップ１０８）。その後、最良値が算出済みであることを表すべく実施済みフラグがONとされた後（ステップ１１０）、今回のルーチンが終了される。このようにして開弁位相VTの最良値が決められると、以後、アイドル領域では、吸気弁３８がその最良の開弁位相VTにて駆動される。
【００４２】
以上の処理によれば、複数の計測点で実測されたデータに基づいて、現在の内燃機関１０の状態に適合したｎ次の近似式を設定し、その近似式に従って吸入空気量Gaを最小とする開弁位相VTの最良値を見いだすことができる。空燃比フィードバック制御と回転数フィードバック制御が共に実行されている状況下では、吸入空気量Gaを最小とすることで、燃費特性を最良とすることができる。このため、本実施形態のシステムによれば、内燃機関１０の個体差や経時変化に影響されることなく、個々の内燃機関１０において、精度良く最良の燃費特性を実現することができる。
【００４３】
ところで、上述した実施の形態１の説明では、既知の次数ｎが「２」である場合を具体例として示しているが、その次数ｎはこれに限定されるものではない。その次数ｎは、１或いは３以上の値であってもよい。
【００４４】
また、上述した実施の形態１では、ｎ＋１個の計測点を可変動弁機構４８の可動範囲に広く分配することとしているが、本発明はこれに限定されるものではない。すなわち、近似式を設定するにあたっては、ｎ＋１個の計測点における実測がなされれば十分であり、それらの計測点がどのように分配されるかは、システムの要求に応じて決定すればよい。
【００４５】
また、上述した実施の形態１では、ｎ＋１個のデータをｎ次の一般式に当てはめることによりｎ次の近似式を設定することとしているが、近似式の設定手法はこれに限定されるものではない。すなわち、ｎ次の近似式は、ｎ＋２個以上のデータを基礎として、公知の最小二乗法により、つまり、ｎ＋２個以上のデータのそれぞれとのずれの二乗値の和が最小となるような近似式を探し出す手法により設定することとしてもよい。
【００４６】
また、上述した実施の形態１では、最良値を求めるべき対象が、吸気弁３８の開弁位相VTとされているが、本発明はこれに限定されるものではない。すなわち、最良値を求める対象は、例えば、(1)吸気弁３８のリフト量、(2)吸気弁３８の作用角、(3)点火時期、(4)噴射タイミングなどであってもよい。また、排気通路から吸気通路へ排気ガスを還流させる外部EGR(Exhaust Gas Recirculation)システムが内燃機関１０に備わっている場合には、(5)EGR弁の開度をその対象としてもよい。
【００４７】
回転数フィードバック制御と空燃比フィードバック制御とが同時に実行されている状況下で、上記の制御パラメータ(1)〜(5)の何れか一つだけを変化させ、複数の計測点で吸入空気量Gaを計測すれば、その制御パラメータと吸入空気量Gaの関係を表す近似式を設定することができる。そして、その近似式によれば、その制御パラメータについて、吸入空気量Gaを最小とする最良値を設定することが可能である。このように、本実施形態の制御手法は、吸気弁３８の開弁位相VTの最良値を求める手法に限定されるものではなく、上記の制御パラメータ(1)〜(5)の最良値を求める手法としても用いることができる。この点は、以下に説明する他の全ての実施形態について同様である。
【００４８】
尚、上述した実施の形態１においては、ECU５０が、回転数フィードバック制御を実行することにより前記第１の発明における「回転数制御手段」が、空燃比フィードバック制御を実行することにより前記第１の発明における「空燃比制御手段」が、上記ステップ１０４の処理を実行することにより前記第１の発明における「複数データ計測手段」が、上記ステップ１０６の処理を実行することにより前記第１の発明における「近似式設定手段」が、上記ステップ１０８の処理を実行することにより前記第１の発明における「最良値導出手段」が、それぞれ実現されている。
【００４９】
実施の形態２．
［実施の形態２の特徴］
次に、図４および図５を参照して本発明の実施の形態２について説明する。本実施形態のシステムは、図１に示すハードウェア構成を用いて、ECU５０に、後述する図５に示すルーチンを実行させることにより実現することができる。
【００５０】
上述した実施の形態１では、(1)最良値を求めるべき制御パラメータと吸入空気量Gaとの関係に当てはまる近似式の次数ｎが既知であること、および、(2)個々の計測点では、制御パラメータと吸入空気量Gaとの関係がバラツキ無く計測できること、の２点が前提とされている。しかしながら、そのような前提は必ずしも全ての場合において成立するものではない。
【００５１】
本実施形態のシステムは、制御パラメータと吸入空気量との関係がバラツキ無く計測し得るとする(2)の前提は成立するが、(1)の前提、つまり、制御パラメータと吸入空気量Gaとの間に成立する関係の次数ｎが既知であるとの前提が成立しないという環境下で、つまり、その関係の次数ｎが未知であるという環境下で、制御パラメータの最良値を適正に見いだすだけのシステムである。以下、吸気弁３８の開弁位相VTの最良値を導出する場合を例として、本実施形態のシステムが、次数ｎの未知な近似式を設定する際の手順を説明する。
【００５２】
［次数ｎの未知な近似式の設定原理］
本実施形態のシステムは、先ず、次数ｎが想定され得る最小の次数であるものとして暫定的な近似式を設定する。そして、暫定的な近似式が新たに実測されたデータに適合すると判断されるまで、次数を増やしながら暫定近似式の更新処理を繰り返す。その結果、暫定近似式と新たな実測データとの適合が認められると、その暫定近似式が最終的な近似式として設定される。
【００５３】
図４は、本実施形態のシステムが、次数ｎの未知な近似式を、上記の手法で設定する手順をより詳細に説明するための図である。ここでは、次数ｎの最小想定値が「１」であるものとして、つまり、吸気弁３８の開弁位相VTと吸入空気量Gaとの関係が１次式の関係を満たす場合があり得るものとしてその手法を説明する。
【００５４】
図４に示す設定手法では、先ず、暫定近似式の基礎として、以下に示すような１次の一般式が設定される。
Ga＝a1・VT＋b1                              ・・・（２）
但し、a1、b1は未設定の係数である。
【００５５】
係数a1およびb1は、一般式の次数「１」より１だけ大きな２個の計測点でVTとGaの関係を実測することにより決めることができる。このため、ECU５０は、１回目の計測として、可変動弁機構４８の可動範囲の両可動端において、２つのデータ計測を行う。そして、それらの計測データを上記１次の一般式に当てはめることにより、以下に示すような１次の暫定近似式を設定する。
Ga＝A1・VT＋B1                              ・・・（３）
但し、A1、B1は設定済みの係数である。
【００５６】
ECU５０は、次に、２回目の計測として、新計測点（例えばVTの可動範囲の中央点）で追加データ（VTとGaの組み合わせ）を計測する。この追加データが暫定近似式と精度良く合致していれば、設定済みの暫定近似式が、吸気弁３８の開弁位相VTと吸入空気量Gaとの関係を精度良く表していると推定できる。このため、そのような場合は、その暫定近似式が最終的な近似式として採用される。
【００５７】
図２は、２回目の計測により、１次の暫定近似式から大きく乖離した追加データが得られた場合を例示している。ECU５０は、この場合、暫定近似式の次数「１」が正しくないと判断し、その次数を増やすべく、暫定近似式の基礎として以下に示すような２次の一般式を設定する。
Ga＝a2・VT２＋b2・VT＋c2                      ・・・（４）
但し、a2、b2およびc2は未設定の係数である。
【００５８】
係数a2、b21およびc2を決めるためには、３つの計測データが必要である。１回目の計測データと２回目の計測データとを合わせると、既に３つの計測データが得られているため、ECU５０は、それらの計測データを上記２次の一般式に当てはめることにより、以下に示すような２次の暫定近似式を設定することができる。
Ga＝A2・VT２＋B2・VT＋C2                      ・・・（５）
但し、A2、B2およびC2は設定済みの係数である。
【００５９】
以後、追加データの計測と、暫定近似式の更新とが繰り返されることにより、最終的には、吸気弁３８の開弁位相VTと吸入空気量Gaとの間に現実に成立している関係と精度良く合致するｎ次の近似式が設定される。尚、図２には、４回目の計測が行われた後に、４次の暫定近似式が設定された段階までを例示している。
【００６０】
［実施の形態２における具体的処理］
図５は、上述した手法により次数ｎの未知な近似式を設定し、更に、その近似式に従って開弁位相VTの最良値を設定するために、本実施形態においてECU５０が実行するルーチンのフローチャートである。
【００６１】
図５に示すルーチンでは、先ず、VTの最良値を求めるための実行条件が成立しているか否かが判別される（ステップ１２０）。実行条件の成立が認められた場合は、回転数フィードバック制御、空燃比フィードバック制御、および点火時期の通常制御が実行される（ステップ１２２）。これらの処理は、図３におけるステップ１００および１０２の処理と同様であるため、ここでは、詳細な説明は省略する。
【００６２】
次に、開始暫定次数ｎ０より１だけ多いｎ０＋１個の計測点において、吸入空気量Gaと吸気弁３８の開弁位相VTとの関係が計測される（ステップ１２４）。ECU５０は、GaとVTとの関係に当てはまり得る最小の次数（例えば１次）を開始暫定次数ｎ０として記憶している。本ステップ１２４では、具体的には、可変動弁機構４８の可動範囲の全域に渡ってほぼ均等に割り振られたｎ０＋１個の計測点（ｎ０＝１の場合は両可動端に対応する２点）において、アイドル回転数NEidleを実現するための吸入空気量Gaが計測される。
【００６３】
次に、ｎ０＋１個の計測点において計測されたデータを、ｎ０次の一般式（ｎ０＝１の場合は上記（２）式）に当てはめることにより、その一般式の係数が算出される。そして、算出された値を一般式の係数に当てはめることにより、ｎ０次の暫定近似式（ｎ０＝１の場合は上記（３）式）を設定する（ステップ１２６）。
【００６４】
暫定近似式が、GaとVTの現実の関係に合致しているとすれば、その暫定近似式に従うことで、吸入空気量Gaを最小とするVTの値、つまり、開弁位相VTの最良値を決めることができる。図５に示すルーチンでは、上記の如く暫定近似式が設定された段階で、とりあえず、その暫定近似式に従って、開弁位相VTの最良点が導出される（ステップ１２８）。
【００６５】
次に、現在の暫定近似式が現実の関係に適合しているか否かを見るための処理が行われる。すなわち、ここでは、先ず、新たな計測点における吸入空気量Gaが追加のデータとして計測される（ステップ１３０）。次いで、新たな計測点で計測されたデータ（吸入空気量Ga）と、暫定近似式によりその計測点におけるデータとして算出される値（吸入空気量Ga）とのずれが、許容範囲に収まっているかが判別される（ステップ１３２）。
【００６６】
その結果、吸入空気量Gaのずれが許容範囲に収まっていないと判別された場合は、追加のデータを基礎データに加えて、暫定近似式の次数を１だけ増やす処理、換言すると、現在の暫定近似式より１だけ次数の多い新たな暫定近似式を設定する処理が実行される（ステップ１３４）。
【００６７】
新たな暫定近似式が設定された場合は、その新たな暫定近似式を処理の対象として、上記ステップ１２８〜１３２の処理が実行される。その結果、GaとVTの間に現実に成立している関係に適合する暫定近似式が得られると、その時点で上記ステップ１３２の条件が成立し、その時点で算出されていた暫定近似式が最終的な近似式として確定され、その近似式に従って算出されていた開弁位相VTの最良点が、最終的な最良点として確定されることになる。
【００６８】
図５に示すルーチンは、その後、開弁位相VTの最良点が算出済みであることを表すべく、実施済みフラグがONとされた後（ステップ１３６）終了される。以後、内燃機関１０のアイドル運転時には、確定されたVTの最良値が実現されるように可変動弁機構４８が制御され、その結果、最良の燃費特性が実現される。
【００６９】
以上説明した通り、図５に示すルーチンによれば、複数の計測点で実測されたデータに適合するように暫定近似式の次数を順次上げていることにより、最終的に、現在の内燃機関１０の状態に適合した次数の近似式を設定し、その近似式に従って開弁位相VTの最良値を見いだすことができる。このため、本実施形態のシステムによれば、内燃機関の制御パラメータと吸入空気量Gaとの間に成立する近似式の次数が未知であるような場合において、適正な近似式を設定し、内燃機関１０の個体差や経時変化に影響されることなく、個々の内燃機関１０において、精度良く最良の燃費特性を実現することができる。
【００７０】
ところで、上述した実施の形態２のでは、開始暫定次数を「１」として近似式の設定を開始しているが、本発明はこれに限定されるものではない。すなわち、開弁位相VTと吸入空気量Gaとの間に成立し得る最小の次数がより大きな数である場合は、開始暫定次数は２以上に設定してもよい。
【００７１】
また、上述した実施の形態２では、ｎ＋１個のデータをｎ次の一般式に当てはめることによりｎ次の暫定近似式を設定することとしているが、暫定近似式の設定手法はこれに限定されるものではない。すなわち、ｎ次の暫定近似式は、ｎ＋２個以上のデータを基礎として、公知の最小二乗法により設定することとしてもよい。
【００７２】
尚、上述した実施の形態２においては、ECU５０が、上記ステップ１２６の処理を実行することにより前記第４の発明における「暫定近似式設定手段」が、上記ステップ１３０および１３２の処理を実行することにより前記第４の発明における「適合判定手段」および「最終近似式認定手段」が、上記ステップ１３４の処理を実行することにより前記第４の発明における「暫定近似式更新手段」が、それぞれ実現されている。
【００７３】
実施の形態３．
［実施の形態３の特徴］
次に、図６および図７を参照して本発明の実施の形態３について説明する。本実施形態のシステムは、図１に示すハードウェア構成を用いて、ECU５０に、後述する図７に示すルーチンを実行させることにより実現することができる。
【００７４】
上述した実施の形態１では、(1)最良値を求めるべき制御パラメータと吸入空気量Gaとの関係に当てはまる近似式の次数ｎが既知であること、および、(2)個々の計測点では、制御パラメータと吸入空気量Gaとの関係がバラツキ無く計測できること、の２点が前提とされている。しかしながら、そのような前提は必ずしも全ての場合において成立するものではない。
【００７５】
本実施形態のシステムは、それらの前提のうち、(2)の前提が成立しないという環境下で、つまり、各計測点で計測された吸入空気量Gaには誤差が重畳している可能性があるとの前提の下で、制御パラメータの最良値を適正に見いだすためのシステムである。以下、吸気弁３８の開弁位相VTの最良値を導出する場合を例として、本実施形態のシステムが、誤差を含む計測データを基礎として次数ｎの既知な近似式を設定する際の手順を説明する。
【００７６】
［誤差を含むデータを基礎とする既定次数の近似式の設定原理］
図６は、本実施形態のシステムが、バラツキのある計測データを基礎として２次の近似式を設定する際の手順を説明するための図である。設定すべき近似式の次数ｎが「２」である場合、本実施形態のECU５０は、先ず、その次数ｎより１だけ大きな３個の計測点で、吸入空気量Gaと開弁位相VTのデータを計測する。より具体的には、この場合、ECU５０は、可変動弁機構４８の可動範囲の両可動端および中央の３点、つまり、図６に示す(1)、(2)および(3)の計測点でデータの計測を行う。
【００７７】
(1)、(2)および(3)の３点でデータが計測できれば、それらを２次の一般式「Ga＝a・VT２＋b・VT＋c」（上記（１）式参照）に当てはめることにより、２次の暫定近似式を定めることができる。図６中に破線で示す２次曲線は、このようにして設定された最初の暫定近似式の関係を表している。
【００７８】
ECU５０は、次に、上記の如く設定された暫定近似式に従って、開弁位相VTの最良値を暫定的に導出する。図６中に符号「VTＡ」を付して示す点は、その結果導出された暫定的な最良値である。
【００７９】
次に、ECU５０は、既存の計測点を境界点とした場合に、暫定的な最良値VTＡが、どの領域に属しているかを判断する。つまり、図６に示す例では、最良値VTＡが、計測点(1)と(3)の間に存在するのか、或いは、計測点(3)と(2)の間に存在するのかを判断する。図６に示す状態では、この場合、暫定的な最良値VTＡは、計測点(1)と(3)の間に位置していると判断される。以下、この場合における計測点(1)から(3)までの領域を「最良値存在領域」と称す。
【００８０】
ECU５０は、次に、最良値存在領域の中央点を新たな計測点としてデータの再計測を行う。図６に示す例では、計測点(1)と計測点(3)の中央に位置する点(4)が新たな計測点とされ、その点において吸入空気量Gaが計測される。このような手法によれば、開弁位相VTの真の最良値の近傍においてデータの計測密度を高めることができる。
【００８１】
計測点(4)において計測された吸入空気量Gaが、暫定近似式と合致している場合には、その暫定近似式が、吸入空気量Gaと開弁位相VTとの間に現実に成立している関係と精度良く整合していると判断できる。ECU５０は、その場合は、現在の暫定近似式を最終的な近似式として確定し、また、暫定的に算出されている最良値VTＡを真の最良値として確定する。
【００８２】
一方、計測点(4)において計測された吸入空気量Gaが、暫定近似式と合致していないと判断できる場合は、吸入空気量Gaと開弁位相VTとの関係が正しく暫定近似式に反映されていないと判断できる。ECU５０は、この場合、計測点(1)〜(4)において計測された４つのデータを基礎として、最小二乗法により、２次の暫定近似式を新たに設定する。図６中に実線で示す２次曲線は、このようにして新たに設定された暫定近似式の関係を表している。
【００８３】
尚、最小二乗法とは、個々の計測点におけるデータ（ここでは吸入空気量Ga）と、近似式上での対応データとの差の二乗値の和が、最小となるように近似式の係数を決める手法である。最小二乗法自体は公知の手法である。また、本発明は、最小二乗法の内容に新規性を求めるものではない。このため、ここでは、最小二乗法についてのこれ以上の説明は省略する。
【００８４】
ECU５０は、暫定近似式を新たに設定すると、その近似式に従って、新たにVTの最良値VTＢを導出する。その後、ECU５０は、最良値存在領域で再計測されたデータが、暫定近似式と合致していると判断されるまで、上述した手法でデータの再計測や暫定近似式の更新処理を繰り返し実行する。個々の計測データに含まれるバラツキは、これらの処理が繰り返されるに連れて互いに相殺される。このため、本実施形態のシステムによれば、最終的には、データのバラツキに関わらず、現実の関係と精度良く合致した近似式を得ることができ、その結果、開弁位相VTの最良値を正しく導出することができる。
【００８５】
［実施の形態３における具体的処理］
図７は、上記の機能を実現するために、本実施形態においてECU５０が実行するルーチンのフローチャートである。図７に示すルーチンにおいて、ステップ１４０〜１４８の処理は、実質的に図３におけるステップ１００〜１０８の処理と実質的に同様である。このため、それらのステップについては、ここでは詳細な説明を省略する。
【００８６】
図７に示すルーチンでは、ステップ１４６の処理により最初の暫定近似式が設定される。次いで、ステップ１４８の処理により、その近似式に従って暫定的な最良点が導出される。これらの処理が終わると、次に、最良値存在領域でのデータの再計測が行われる（ステップ１５０）。具体的には、既存の計測点により区分された領域のうち、何れの領域が最良値存在領域であるかを判断する処理、および、その最良値存在領域の中央点を新たな計測点としてデータを再計測する処理が順次実行される。
【００８７】
次に、新たな計測点で再計測されたデータ（吸入空気量Ga）と、現在の暫定近似式によりその計測点におけるデータとして算出される値（吸入空気量Ga）とのずれが、許容範囲に収まっているかが判別される（ステップ１５２）。その結果、吸入空気量Gaのずれが許容範囲に収まっていないと判別された場合は、追加のデータを基礎データに加えて、最小二乗法により、次数を変えずに暫定近似式を新たに設定する処理が実行される（ステップ１５４）。
【００８８】
新たな暫定近似式が設定された場合は、その新たな暫定近似式を処理の対象として、上記ステップ１４８〜１５２の処理が実行される。その結果、GaとVTの間に現実に成立している関係に適合する暫定近似式が得られると、その時点で上記ステップ１５２の条件が成立し、その時点で算出されていた暫定近似式が最終的な近似式として確定され、その近似式に従って算出されていた開弁位相VTの最良点が、最終的な最良点として確定されることになる。
【００８９】
図７に示すルーチンは、その後、開弁位相VTの最良点が算出済みであることを表すべく、実施済みフラグがONとされた後（ステップ１５６）終了される。以後、内燃機関１０のアイドル運転時には、確定されたVTの最良値が実現されるように可変動弁機構４８が制御され、その結果、最良の燃費特性が実現される。
【００９０】
以上説明した通り、図７に示すルーチンによれば、近似式の次数を維持したまま、データの再計測と近似式の更新とを繰り返すことができる。このような手法によれば、データに重畳している誤差成分を相殺して、最終的には、データのバラツキに影響されない適正な近似式を導出することができる。このため、本実施形態のシステムによれば、内燃機関の制御パラメータと吸入空気量Gaとの関係にバラツキが生ずるような場合において、適正な近似式を設定し、内燃機関１０の個体差や経時変化に影響されることなく、個々の内燃機関１０において、精度良く最良の燃費特性を実現することができる。
【００９１】
ところで、上述した実施の形態３の説明では、既知の次数ｎが「２」である場合を具体例として示しているが、その次数ｎはこれに限定されるものではない。その次数は１或いは３以上の値であってもよい。
【００９２】
また、上述した実施の形態３においては、最良値の近傍において多くの実測値を得ることを目的として、データの再計測を最良値存在領域内で行うこととしているが、必ずしもこのような要件は必須ではない。すなわち、暫定近似式を更新するにあたっては、新たなデータが再計測されれば足り、その計測は、任意の領域において実行することとしてもよい。
【００９３】
尚、上述した実施の形態３においては、ECU５０が、上記ステップ１４６の処理を実行することにより前記第５の発明における「暫定近似式設定手段」が、上記ステップ１５０および１５２の処理を実行することにより前記第５の発明における「適合判定手段」および「最終近似式認定手段」が、上記ステップ１５４の処理を実行することにより前記第５の発明における「暫定近似式更新手段」が、それぞれ実現されている。
【００９４】
実施の形態４．
［実施の形態４の特徴］
次に、図８乃至図１１を参照して、本発明の実施の形態４について説明する。本実施形態のシステムは、図１に示すハードウェア構成を用いて、ECU５０に、後述する図１１に示すルーチンを実行させることにより実現することができる。
【００９５】
上述した実施の形態１では、(1)最良値を求めるべき制御パラメータと吸入空気量Gaとの関係に当てはまる近似式の次数ｎが既知であること、および、(2)個々の計測点では、制御パラメータと吸入空気量Gaとの関係がバラツキ無く計測できること、の２点が前提とされている。本実施形態のシステムは、それらの前提が何れも成立しない環境下で、つまり、近似式の次数ｎが未知であり、かつ、計測データに誤差が重畳している可能性がある環境下で、制御パラメータの最良値を適正に見いだすためのシステムである。以下、吸気弁３８の開弁位相VTの最良値を導出する場合を例として、本実施形態のシステムが、適正な近似式を設定するために用いる手法について説明する。
【００９６】
［誤差を含むデータを基礎として次数ｎの未知な近似式を設定する原理］
本実施形態のシステムは、先ず、次数ｎが想定され得る最小の次数であるものとして暫定的な近似式を設定する。図８は、本実施形態のシステムが、最小次数の近似式を設定する手順を説明するための図である。ここでは、次数ｎの最小想定値が「１」であるものとして、つまり、吸気弁３８の開弁位相VTと吸入空気量Gaとの関係が１次式の関係を満たす場合があり得るものとしてその手法を説明する。
【００９７】
１次の暫定近似式は、２つ以上の計測点でVTとGaの関係を計測すれば、それらの計測データに基づいて設定することが可能である。本実施形態では、データのバラツキを考慮して、予めその最小数２より多くの計測点でデータの計測を行い、それらの全てを基礎として、最小二乗法により１次の暫定近似式を設定することとしている。
【００９８】
図８（Ａ）および図８（Ｂ）は、上記の手順に従って計測された複数の計測データの例と、それらを基礎として設定された１次の暫定近似式の例とを、それぞれ表したものである。より具体的には、図８（Ａ）は、計測された全ての計測データが、設定された１次の暫定近似式に良好に適合している例を示しており、一方、図８（Ｂ）は、一部の計測データが、１次の暫定近似式から乖離している例を示している。以下、その乖離した計測データを「外れ点」と称し、また、暫定近似式に適合している計測データを「適合点」と称する。
【００９９】
図８（Ａ）に示すように、全ての計測データが適合点である場合は、計測データに異常値が含まれておらず、かつ、暫定近似式が現実の関係に合致している可能性が高いと判断することができる。このような場合には、その暫定近似式が最終的な近似式として確定され、その近似式に従って、開弁位相VTの最良値が導出される。
【０１００】
一方、図８（Ｂ）に示すように、一部の計測データが外れ点である場合は、そのデータが異常値であるか、或いは、設定された暫定近似式が現実の関係と合致していないかの何れかであると判断できる。この場合は、先ず、外れ点の得られた計測点でデータの取り直しが行われ、どのようなデータが取り直されるかに基づいて、外れ点が異常値であるか否かが判断される。
【０１０１】
図９は、再計測により、外れ点の近傍値（判定値B以内の領域）が得られた場合を例示している。このような再計測結果が得られた場合は、外れ点が正常値である可能性が高いと判断できる。このため、この場合は、取り直されたデータと外れ点との平均値が、それらの得られた計測点におけるデータの真値として確定される。
【０１０２】
一方、図１０（Ａ）は、再計測により、外れ点から大きく離れたデータが得られた場合を例示している。このような結果が得られた場合は、取り直されたデータ、および外れ点の何れか一方若しくは双方が異常値であると判断できる。この場合、データの真値を確定するために、更に複数回のデータの取り直しが行われる。
【０１０３】
図１０（Ｂ）は、図１０（Ａ）に示す再計測結果が得られた後に、更に３回のデータの取り直しを実行した場合の例を示している。本実施形態では、このようなデータの取り直しが終了すると、取り直された全てのデータと外れ点とを対象として、平均値の算出が行われる。そして、平均値からのずれが判定値Bを超えるものが異常値として有効データから削除される。次いで、有効データとして残存したもののみを対象として再び平均値が算出され、ここで算出された平均値が、外れ点の得られた計測点でのデータの真値として確定される。図１０（Ｂ）に示す場合には、外れ点が異常値として削除され、取り直されたデータの平均値が真値として確定されることとなる。
【０１０４】
以上説明した通り、本実施形態のシステムでは、暫定近似式に対する外れ点が計測された場合、その外れ点の信憑性に応じて、図９に示す手法か、或いは図１０に示す手法の何れかによりデータの真値が確定される。このようにしてデータの真値が確定されると、次に、現在の暫定近似式の次数が適正であるか否かを判断するための処理が実行される。この処理については、図９に示す場合と、図１０に示す場合とで異なるところがないため、以下の説明は図９を参照して行うものとする。
【０１０５】
本実施形態のシステムは、１次の暫定近似式について外れ点が存在した場合は、その真値が確定された後に、全ての合致点と確定した真値とに基づいて、最小二乗法により１次の暫定近似式を設定し直すと共に、同じく最小二乗法により２次の比較用近似式を新たに設定する。図９中に実線で示す２次曲線は、その結果新設された比較用近似式の関係を表したものである。
【０１０６】
次に、新たな１次の暫定近似式と、新設された２次の比較用近似式のそれぞれにつき、全ての合致点と確定した真値とを対象として、二乗平均誤差が算出される。１次の暫定近似式に対する二乗平均誤差が、２次の比較用近似式に対する二乗平均誤差以下である場合は、１次式の方が２次式より現実の関係に適合していると判断できる。この場合は、１次の暫定近似式が最終的な近似式として確定され、その近似式に従って、開弁位相VTの最良値が導出される。
【０１０７】
一方、１次の暫定近似式に対する二乗平均誤差より、２次の比較用近似式に対する二乗平均誤差の方が小さい場合には、暫定近似式の次数を１次から２次に高めた方が、より現実の関係に適合した関係が得られると判断できる。この場合は、２次の比較用近似式が暫定近似式に置き換えられる。そして、１次の暫定近似式に対して合致点とされていたデータ、および真値として確定されているデータの全てを対象として、２次の暫定近似式に対する外れ点の存在が判断される。以後、実質的に上述した処理と同様の処理が繰り返されることにより、最終的に、現実の関係を精度良く表す近似式が確定される。
【０１０８】
［実施の形態４における具体的処理］
図１１は、上記の機能を実現するために、本実施形態においてECU５０が実行するルーチンのフローチャートである。図１１に示すルーチンにおいて、ステップ１６０および１６２の処理は、図３におけるステップ１００および１０２の処理と同様である。このため、それらのステップについては、ここでは詳細な説明を省略する。
【０１０９】
図１１に示すルーチンでは、ステップ１６２の処理に次いで、開始暫定次数ｎ０より所定数α（２以上の数、例えば６）だけ多いｎ０＋α個の計測点において、吸入空気量Gaと吸気弁３８の開弁位相VTとの関係が計測される（ステップ１６４）。ECU５０は、GaとVTとの関係に当てはまり得る最小の次数（例えば１次）を開始暫定次数ｎ０として記憶している。本ステップ１６４では、具体的には、可変動弁機構４８の可動範囲の全域に渡ってほぼ均等に割り振られたｎ０＋α個の計測点において、アイドル回転数NEidleを実現するための吸入空気量Gaが計測される。
【０１１０】
次に、ｎ０＋α個の計測点において計測された全てのデータを基礎として、最小二乗法により、ｎ０次の暫定近似式が設定される（ステップ１６６）。次いで、現段階で有効と認識されている全てのデータの中に、暫定近似式上の対応値からのずれ量が判定値Aを超えるもの、つまり、暫定近似式から大きく乖離しているものが存在しているかが判別される（ステップ１６８）。
【０１１１】
その結果、判定値Aを超えて乖離しているデータが存在しないと判別された場合は、現時点で適正な暫定近似式が設定されていると判断される。この場合は、その暫定近似式が最終的な近似式として確定され、その近似式に従って開弁位相VTの最良値が導出される（ステップ１７０）。その後、最良値が算出済みであることを表すべく、実施済みフラグがONとされた後（ステップ１７２）、今回のルーチンが終了される。
【０１１２】
これに対して、上記ステップ１６８において、ずれ量が判定値Aを超えるデータが存在すると判別された場合は、そのデータが外れ点として認識される。外れ点が一つだけ存在する場合は、その点が処理対象の外れ点とされる。一方、外れ点が複数存在する場合は、所定の規則に従って処理の対象となる外れ点がとりあえず一つ選択される。そして、処理対象の外れ点が得られた計測点において、データの取り直しが行われる（ステップ１７４）。
【０１１３】
次に、外れ点の値と、データの再計測値との差（計測差）が判定値Bより小さいか否かが判別される（ステップ１７６）。その結果、計測差＜Bの成立が認められた場合は、外れ点およびデータの再計測値が何れも正常値であると判断される。この場合、それらの平均値が、外れ点の得られた計測点でのデータ真値として確定される（ステップ１７８）。
【０１１４】
上記ステップ１７６において、計測差＜Bの成立が認められなかった場合は、更にβ個（例えば３個）のデータが、その計測点において取り直される（ステップ１８０）。次いで、外れ点および全ての再計測値（例えば４個）についての平均値が算出され、それらのデータのうち、その平均値からのずれ量がBを超えるものが無効データとして削除される（ステップ１８２）。そして、この場合は、有効データとして残存するデータの平均値が外れ点の得られた計測点におけるデータ真値として確定される（ステップ１８４）。
【０１１５】
以上の処理により特定の外れ点に対応するデータ真値が確定されると、次に、全ての外れ点につき、上記の確定処理が実行されたか否かが判別される（ステップ１８６）。その結果、全ての外れ点について処理が終了していないと判別された場合は、未処理の外れ点を対象として、上記ステップ１７４以降の処理が繰り返される。一方、全ての外れ点につき上記の処理が終了していると判断された場合は、次に、全ての合致点と確定したデータ真値とを基礎として、最小二乗法により、次数ｎを維持した暫定近似式の再設定処理と、次数を１だけ増やしたｎ＋１次の比較用近似式の新設定処理とが行われる（ステップ１８８）。
【０１１６】
次いで、全ての合致点と確定したデータ真値とを対象として、ｎ次の暫定近似式に対する二乗平均誤差と、ｎ＋１次の比較用近似式に対する二乗平均誤差とがそれぞれ算出される。そして、ｎ次式に対する二乗平均誤差が、ｎ＋１次式に対する二乗平均誤差より小さいか否かが判別される（ステップ１９０）。
【０１１７】
その結果、上記の判断が肯定された場合は、ｎ次の暫定近似式の方が、ｎ＋１次の比較用近似式より、全てのデータに対する適合度が高いと判断できる。つまり、暫定近似式の次数は、ｎ＋１次よりｎ次の方が適切であると判断できる。この場合、以後、その暫定近似式が最終的な近似式と確定され、上述したステップ１７０および１７２の処理が実行される。
【０１１８】
一方、上記ステップ１９０の判断が否定された場合は、ｎ次の暫定近似式より、ｎ＋１次の比較用近似式の方が、全てのデータに対する適合度が高いと判断できる。つまり、暫定近似式の次数は、ｎ次よりｎ＋１次の方が適切であると判断できる。この場合、比較用近似式（ｎ＋１次）が暫定近似式（ｎ次）に置き換えられる（ステップ１９２）。つまり、暫定近似式の次数ｎが１だけ増大される。
【０１１９】
以後、次数の増えた暫定近似式を処理の対象として、上記ステップ１６８以降の処理が繰り返される（増加後の次数がｎ次として処理が進められる）。その結果、新たな暫定近似式が、現実の関係に精度良く合致している場合は、その暫定近似式が最終的な近似式として確定されてステップ１７０および１７２の処理が実行される。一方、更に次数を増やした近似式の方が現実の関係に合致する場合には、暫定近似式の次数が更に増やされて、再びステップ１６８以降の処理が繰り返される。
【０１２０】
その結果、図１１に示すルーチンによれば、最終的には、現実の関係との合致が認められるまで暫定近似式の次数が増やされて、その結果、現実の関係と精度良く合致する近似式が設定される。また、図１１に示すルーチンによれば、外れ点が存在する場合には、データの再計測が繰り返されることによりデータ真値が確定される。このため、このルーチンによれば、データのバラツキに影響されることなく、現実の関係に精度良く合致する近似式を導出することができる。
【０１２１】
このような近似式が算出できれば、かつ、開弁位相VTと吸入空気量Gaとの間に成立する関係の次数が未知であり、かつ、計測データにバラツキが生ずるような環境下でも、現実に最良の燃費特性を実現し得る開弁位相VTの最良値を精度良く算出することができる。このため、本実施形態のシステムによれば、そのような環境下で、内燃機関１０の個体差や経時変化に影響されることなく、個々の内燃機関１０において、精度良く最良の燃費特性を実現することができる。
【０１２２】
ところで、上述した実施の形態４のでは、開始暫定次数を「１」として暫定近似式の設定を開始しているが、本発明はこれに限定されるものではない。すなわち、開弁位相VTと吸入空気量Gaとの間に成立し得る最小の次数がより大きな数である場合は、開始暫定次数は２以上に設定してもよい。
【０１２３】
尚、上述した実施の形態４においては、ECU５０が、上記ステップ１６６の処理を実行することにより前記第６の発明における「暫定近似式設定手段」が、上記ステップ１６８の処理を実行することにより前記第６の発明における「外れ点抽出手段」が、上記ステップ１７８または１８４の処理を実行することにより前記第６の発明における「データ真値推定手段」が、上記ステップ１８８の処理を実行することにより前記第６の発明における「修正近似式設定手段」および「次数増近似式設定手段」が、上記ステップ１９０の処理を実行することにより前記第６の発明における「適合度比較手段」および「最終近似式認定手段」が、上記ステップ１９２の処理を実行することにより前記第６の発明における「暫定近似式置き換え手段」が、それぞれ実現されている。
【０１２４】
また、上述した実施の形態４においては、ECU５０が、上記ステップ１７６の処理を実行することにより前記第７または第８の発明における「乖離判定手段」が、上記ステップ１７８の処理を実行することにより前記第６の発明における「真値推定手段」が、それぞれ実現されている。更に、ここでは、ECU５０が、上記ステップ１８０の処理を実行することにより前記第８の発明における「新データ追加手段」が、上記ステップ１８２の処理を実行することにより前記第８の発明における「有効データ認識手段」が、上記ステップ１８４の処理を実行することにより前記第８の発明における「真値推定手段」が、それぞれ実現されている。
【図面の簡単な説明】
【０１２５】
【図１】本発明の実施の形態１のシステムの構成を説明するための図である。
【図２】吸気弁の開弁位相VTを変化させた場合に吸入空気量Gaに表れる変化を示した図である。
【図３】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４】本発明の実施の形態２のシステムが、次数の未知な近似式を設定する手順を説明するための図である。
【図５】本発明の実施の形態２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６】本発明の実施の形態３のシステムが、バラツキのある計測データを基礎として２次の近似式を設定する際の手順を説明するための図である。
【図７】本発明の実施の形態３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８】本発明の実施の形態４のシステムが、最小次数（１次）の近似式を設定する手順を説明するための図である。
【図９】本発明の実施の形態４のシステムが、再計測により、外れ点の近傍にデータを計測した場合の手順を例示した図である。
【図１０】本発明の実施の形態４のシステムが、再計測により、外れ点から乖離したデータを計測した場合の手順を例示した図である。
【図１１】本発明の実施の形態４において実行されるルーチンのフローチャートである。
【符号の説明】
【０１２６】
１０  内燃機関
２０  回転数センサ
２８  点火プラグ
３０  インジェクタ
３４  エアフロメータ
３６  空燃比センサ
３８  吸気弁
４８  可変動弁機構
５０  ECU(Electronic Control Unit)
VT  吸気弁の開弁位相
NE  機関回転数
NEidle  アイドル回転数
Ga  吸入空気量
ｎ  次数
ｎ０  開始暫定次数
【図１】
2005226544.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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