(57)【要約】【課題】ムダ時間を正確に決定し、エンジンを良好に制御する。【解決手段】エンジンシステムからの出力を逐次検出し、エンジンシステムの定常時に出力の平均値及び標準偏差を算出する。エンジンシステムへの入力が変更された時期ｔｘから、エンジンシステムからの出力が許容上限又は許容下限を越えて変化する時期ｔｙまでの期間をムダ時間に決定する。許容上限を前記平均値に標準偏差の３倍を加算したものにし、許容下限を前記平均値から標準偏差の３倍を減算したものにすることができる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンシステムからの出力を逐次検出し、エンジンシステムの定常時に該出力の平均値及び標準偏差を算出し、エンジンシステムへの入力が変更されてからエンジンシステムからの出力が該平均値及び標準偏差により定まる許容上限又は許容下限を越えて変化するまでの期間をエンジンシステムのムダ時間に決定するようにしたエンジンシステムのムダ時間決定装置。
【請求項２】
前記許容上限が前記平均値に前記標準偏差の３倍を加算したものであり、前記許容下限が前記平均値から前記標準偏差の３倍を減算したものである請求項１に記載のエンジンシステムのムダ時間決定装置。
【請求項３】
エンジンシステムからの出力が前記許容上限を越えて増大した後更に増大したとき又は前記許容下限を越えて減少した後更に減少したときに、エンジンシステムへの入力が変更されてからエンジンシステムからの出力が前記許容上限又は許容下限を越えて変化するまでの期間をムダ時間に決定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ムダ時間決定装置。
【請求項４】
請求項１から３までのいずれか一項に記載のエンジンシステムのムダ時間決定装置を具備し、該ムダ時間決定装置により決定されたムダ時間でもって、エンジンシステムを模擬するモデルを構築し、該構築されたモデルによりエンジン制御を行うようにしたエンジン制御装置。
【請求項５】
請求項１から３までのいずれか一項に記載のエンジンシステムのムダ時間決定装置を具備し、前記決定されたムダ時間を記憶しておき、新たに決定されたムダ時間が前記記憶されているムダ時間と異なるときにはエンジンに異常が生じていると判断するようにしたエンジン制御装置。
【請求項６】
エンジンシステムの状態量とムダ時間との関係を記憶しておき、請求項１から３までのいずれか一項に記載のエンジンシステムのムダ時間決定装置を具備し、前記決定されたムダ時間に基づいてエンジンシステムの状態量を推定するようにしたエンジン制御装置。
【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ムダ時間決定装置及びエンジン制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、エンジンシステムを模擬するモデルを構築し、このモデルを用いたエンジン制御が行われている。このモデルを構築するにはムダ時間を求める必要がある。そこで、ムダ時間をマップから算出するようにしたエンジン制御装置が公知である（例えば特許文献１の［０１００］等参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開平８−２９１７３７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
この特許文献１では、必ずしも明確に記載されていないけれども、ムダ時間を予め実験により測定し、測定結果からマップを作成しているものと考えられる。この場合、エンジンシステムへの入力が変更されてからエンジンシステムからの出力が変化し始めるまでの期間がムダ時間であるので、出力が変化し始める時期を正確に特定する必要がある。
【０００５】
出力のサンプリング間隔を短くすれば、出力が変化し始める時期を正確に特定できる。しかしながら、処理すべきデータ量が膨大になる。或いは、閾値を設定し出力が閾値を越えたときに出力が変化し始めたと判断するようにすると、特にＳ／Ｎ比が小さい場合に誤判断するおそれがある。すなわち、出力が変化し始める時期を正確に特定するのが困難であり、ムダ時間を正確に求めるのが困難であるという問題点がある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記課題を解決するために本発明によれば、エンジンシステムからの出力を逐次検出し、エンジンシステムの定常時に該出力の平均値及び標準偏差を算出し、エンジンシステムへの入力が変更されてからエンジンシステムからの出力が該平均値及び標準偏差により定まる許容上限又は許容下限を越えて変化するまでの期間をエンジンシステムのムダ時間に決定するようにしている。
【発明の効果】
【０００７】
ムダ時間を正確に決定し、エンジンを良好に制御することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
図1を参照すると、１は機関本体、２は燃焼室、３は吸気通路、４は排気通路、５は点火栓、６は燃料噴射弁、７はアクチュエータ８により駆動されるスロットル弁、９は吸入空気量を逐次検出するためのエアフローメータ、１０は触媒、１１は空燃比を逐次検出するための空燃比センサ、１２は排気ガス温度を逐次検出するための温度センサ、１３は機関回転数を表す出力パルスを発生する回転数センサをそれぞれ示す。点火栓５、燃料噴射弁６、アクチュエータ８はコンピュータからなる電子制御ユニット２０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。一方、エアフローメータ９、空燃比センサ１１及び温度センサ１２も電子制御ユニット２０に接続され、これらエアフローメータ９、空燃比センサ１１及び温度センサ１２の出力信号が電子制御ユニット２０に入力される。
【０００９】
例えば燃料噴射量や点火時期が変更されると、空燃比、排気ガス温度、出力トルク、排気ガス中に含まれるＨＣ，ＮＯｘなどの量が変化する。すなわち、一般化して言えば、エンジンシステムへの入力が変更されるとエンジンシステムからの出力が変化する。本発明による実施例では、このようなエンジンシステムを模擬するモデルをオンラインないしリアルタイムで構築し、すなわちエンジンシステムをオンラインないしリアルタイムで同定し、このモデルを用いてエンジン制御を行うようにしている。モデルを用いると、一定時間だけ先のエンジンシステムの出力を正確かつ簡単に予測することが可能となる。
【００１０】
エンジンシステムにはムダ時間が存在しており、エンジンシステムを正確に同定するにはこのムダ時間を正確に求める必要がある。すなわち、図２に示されるように、入力が時期ｔｘにおいて変更されても出力は直ちに変化せず、次いで時期ｔｙになると有意に変化し始める。このようにムダ時間（＝ｔｙ−ｔｘ）が存在するのである。
【００１１】
冒頭で述べたように、ムダ時間を正確に求めるためには出力が変化し始める時期ｔｙを正確に特定する必要がある。次に、本発明による実施例における時期ｔｙの特定方法を、出力が増大する場合を例にとって説明する。まず許容上限及び許容下限が設定される。次いで、出力が許容上限を越えると、次の出力が更に増大しているか否かが判別される。次の出力が増大しているときには出力が確かに増大していると判断され、出力が許容上限を越えた時期が、出力が変化し始める時期ｔｙとされる。これに対し、次の出力が増大していないときには、先の出力が許容上限を越えたのはノイズによるものであり、出力は増大し始めていないすなわち過渡状態は始まっていないと判断される。
【００１２】
すなわち、図３（Ａ）に示されるように時期ｔ１における出力が許容上限を越え、時期ｔ２における次の出力が更に増大している場合には、時期ｔ１が、出力が増大し始める時期ｔｙとされ、ムダ時間（＝ｔｙ−ｔｘ）が算出される。これに対し、図３（Ｂ）に示されるように、時期ｔ１’における出力が許容上限を越えるけれども、時期ｔ２’における次の出力が減少している場合には、出力は未だ増大し始めていないと判断される。
【００１３】
出力が減少する場合も同様である。
【００１４】
したがって、一般化して言うと、出力が許容上限を越えて増大した後更に増大したとき又は許容下限を越えて減少した後更に減少したときに、入力が変更されてから出力が許容上限又は許容下限を越えて変化するまでの期間をムダ時間に決定しているということになる。
【００１５】
次の出力が更に増大又は減少したかについて判断することなく、出力が許容上限を越えた時期を、出力が増大し始めた時期としてもよい。しかしながら、この判断を行うことによって判断精度が向上することは明らかである。
【００１６】
次に、許容上限及び許容下限について説明する。本発明による実施例では、エンジンシステムの定常時に出力の平均値及び標準偏差σが算出され、これら平均値及び標準偏差σに基づいて許容上限及び許容下限が設定される。出力の平均値及び標準偏差σに基づく限りこれら許容上限及び許容下限をどのように設定してもよいが、本発明による実施例では、許容上限を平均値＋３σに、許容下限を平均値−３σにそれぞれ設定している。
【００１７】
このようにして設定された許容上限及び許容下限は出力のバラツキを考慮したものである。したがって、出力にバラツキがあるといっても、定常運転が行われている限りすなわちムダ時間が経過するまでは、ほとんどの出力は許容上限から許容下限までの範囲内に含まれる。したがって、出力が許容上限又は許容下限を越えて変化したときは、ムダ時間が経過し、出力が変化し始めたということがわかる。
【００１８】
図４は本発明による実施例のムダ時間決定ルーチンを示している。図４を参照すると、まずステップ１００では出力が読み込まれ、続くステップ１０１では出力の平均値及び標準偏差が算出される。続くステップ１０２では許容上限及び許容下限が算出される。続くステップ１０３では次の出力が読み込まれ、続くステップ１０４ではステップ１０３で読み込まれた出力が許容上限よりも大きいか否かが判別される。出力が許容上限よりも大きいときには次いでステップ１０５に進み、次の出力が読み込まれる。続くステップ１０６ではステップ１０５で読み込まれた出力が更に増大しているか否かが判別される。出力が更に増大しているときには次いでステップ１０７に進み、ムダ時間が上述のように決定される。
【００１９】
ステップ１０４において出力が許容上限以下のときには次いでステップ１０８に進み、出力が許容下限よりも小さいか否かが判別される。出力が許容下限よりも小さいときには次いでステップ１０９に進み、次の出力が読み込まれる。続くステップ１１０ではステップ１０９で読み込まれた出力が更に減少しているか否かが判別される。出力が更に減少しているときには次いでステップ１０７に進み、ムダ時間が上述のように決定される。
【００２０】
ステップ１０８において出力が許容下限以上のときすなわち出力が許容上限から許容下限までのとき、又はステップ１０６において出力が更に増大していないとき、又はステップ１１０において出力が更に減少していないときには、ステップ１００に戻り、出力の平均値及び標準偏差が更新され、許容上限及び許容下限も更新される。
【００２１】
このようにしてムダ時間が決定されるとこのムダ時間を用いてモデルが構築され、このモデルを用いてエンジン制御が行われる。
【００２２】
ところで、ムダ時間は機関運転状態、例えば機関負荷及び機関回転数に応じて定まる。言い換えると、機関運転状態が同じであればムダ時間もほぼ同じになるはずである。にもかかわらず、新たに算出されたムダ時間が以前算出されたムダ時間と異なるときには、エンジンに異常が生じていると判断することができる。例えば出力が排気ガス温度の場合には、温度センサ１２上流の排気通路が破損して排気ガスが外部に漏れていたり、触媒１０が目詰まりしていると、ムダ時間が変動する。
【００２３】
そこで本発明による実施例では、上述のようにして算出されたムダ時間を、機関負荷及び機関回転数の関数として図５に示されるようなマップの形で電子制御ユニット２０に記憶しておき、新たに算出されたムダ時間が同一の機関運転状態のもとでの記憶されているムダ時間と異なるときにはエンジンに異常が生じていると判断するようにしている。この場合、例えば警告ランプを点灯させて車両操作者に異常発生を知らせる。このように、ムダ時間をエンジン異常判断に用いることもできる。
【００２４】
一方、出力が例えば排気ガス温度や空燃比などの場合、排気ガス温度が高くなって排気ガス流速が高くなるとムダ時間が短くなる。したがって、ムダ時間が短いときには排気ガス流速が高く排気ガス温度が高く、ムダ時間が長いときには排気ガス温度が低いことがわかる。また、排気ガス温度がわかれば触媒１０の温度ないし状態も推定できる。
【００２５】
そこで本発明による実施例では、例えば排気ガス温度とムダ時間との関係を例えば図６に示されるマップの形で予め求めて記憶しておき、上述のようにして算出されたムダ時間を用いて排気ガス温度を推定するようにしている。このようにすると、温度センサ１２を設ける必要がなくなる。
【００２６】
したがって本発明による実施例では、一般化して言うと、エンジンシステムの状態量とムダ時間との関係を記憶しておき、決定されたムダ時間に基づいてエンジンシステムの状態量を推定するようにしているということになる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】内燃機関の全体図である。
【図２】ムダ時間を説明するためのタイムチャートである。
【図３】出力が変化し始める時期ｔｙの特定方法を説明するためのタイムチャートである。
【図４】ムダ時間決定ルーチンを実行するためのフローチャートである。
【図５】ムダ時間のマップを示す図である。
【図６】排気ガス温度とムダ時間の関係を示す線図である。
【符号の説明】
【００２８】
１    機関本体
６    燃料噴射弁
１１    空燃比センサ
２０    電子制御ユニット
【図１】
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【図２】
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【図３】
2007231919.tif 000005
【図４】
2007231919.tif 000006
【図５】
2007231919.tif 000007
【図６】
2007231919.tif 000008