(57)【要約】【課題】適合作業において内燃機関の特性パラメータの定常値をより短時間で求める方法を提供する。【解決手段】予め定めた内燃機関の制御パラメータの値のみを変化させた場合における予め定めた内燃機関の特性パラメータの値の定常値への収束特性と、上記予め定めた内燃機関の制御パラメータの値のみを予め定めたパターンで変化させながら計測される上記特性パラメータの過渡値とに基づいて上記特性パラメータの定常値を推定することを特徴とする、内燃機関の特性パラメータの定常値の推定方法を提供する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
予め定めた内燃機関の制御パラメータの値のみを変化させた場合における予め定めた内燃機関の特性パラメータの値の定常値への収束特性と、上記予め定めた内燃機関の制御パラメータの値のみを予め定めたパターンで変化させながら計測される上記特性パラメータの過渡値とに基づいて上記特性パラメータの定常値を推定することを特徴とする、内燃機関の特性パラメータの定常値の推定方法。
【請求項２】
上記特性パラメータの過渡値が、上記予め定めた内燃機関の制御パラメータの値を一定速度で変化させながら計測されることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
上記収束特性として、上記予め定めた内燃機関の制御パラメータ以外の制御パラメータによって定められる機関制御状態のうちの代表機関制御状態において求められる収束特性が用いられることを特徴とする、請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
上記収束特性として、上記予め定めた内燃機関の制御パラメータ以外の制御パラメータによって定められる機関制御状態のうちの代表機関制御状態において求められる収束特性に基づいて統計的に近似予測された収束特性が用いられることを特徴とする、請求項１から３の何れか一項に記載の方法。
【請求項５】
上記代表機関制御状態が実験計画法により決定されることを特徴とする、請求項３または４に記載の方法。
【請求項６】
上記収束特性が、上記予め定めた内燃機関の制御パラメータの値の変化に対する上記特性パラメータの値の応答遅れ特性を含んでいることを特徴とする、請求項１から５の何れか一項に記載の方法。
【請求項７】
上記特性パラメータの定常値を推定する際には、上記特性パラメータの過渡値を計測した時の上記予め定めた内燃機関の制御パラメータ以外の制御パラメータの値の設定誤差に基づいた補正が行われることを特徴とする、請求項１から６の何れか一項に記載の方法。
【請求項８】
上記予め定めた内燃機関の制御パラメータ以外の制御パラメータに空燃比が含まれていると共に、上記特性パラメータは内燃機関の発生トルクであって、
上記内燃機関の発生トルクの定常値を推定する際には、上記内燃機関の発生トルクの過渡値を計測した時の空燃比の設定誤差に基づいた補正が行われることを特徴とする、請求項７に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は内燃機関の特性パラメータの定常値を推定する方法に関する。より詳細には、内燃機関の制御において用いられる制御パラメータの適合値を求める作業、いわゆる適合作業において必要となる内燃機関の特性パラメータの定常値を得るために同定常値を推定する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、内燃機関の制御は、発生トルク、排気エミッション及び燃費等の内燃機関の特性についての要求条件を満たすようにスロットル開度、点火時期、吸気弁又は排気弁の開閉弁特性、燃料噴射量等の制御パラメータの値を変化させることによって行われる。そしてこれらの制御パラメータには、そのときの内燃機関に対する要求に応じて、例えば機関負荷（発生トルク）及び機関回転数により定まる運転状態毎に最適な値が存在するため、このような運転状態毎の制御パラメータの最適な値を目標値として予め設定しておく必要がある。
【０００３】
このような運転状態毎の制御パラメータの最適な値は、一般に、上記制御パラメータを様々な値に設定し、そのときの発生トルクやＮＯX排出量等の内燃機関の特性を表す特性パラメータの値を計測してその結果から運転状態毎の各制御パラメータの最適な値（すなわち、適合値）を求める作業、いわゆる適合作業によって求められる。
【０００４】
斯かる適合作業においては、定常運転時における特性パラメータの値（すなわち、特性パラメータの定常値）を求める必要があることから、制御パラメータの値を変化させて設定される各計測点毎に運転状態が安定するまで待ってから、すなわち例えばトルク、機関回転数がほぼ一定の値に収束するまで待ってから計測が行われる。このため、各計測点において特性パラメータの計測値を得るまでに長い時間を要する。
【０００５】
一方、より短時間で適合作業を行うために（すなわち、適合値を求めるために）、仮想のエンジンモデルを作成しそれを用いて適合値を求める方法も検討されている。すなわち例えば、特許文献１には、過渡状態における適合値を求める方法として、過渡状態における実機試験の結果に基づいて過渡エンジンモデルを作成し、それを用いてシミュレーションを行って適合値を求める方法が開示されている。
【０００６】
【特許文献１】特開２００５−９０３５３号公報
【特許文献２】特開２００４−６８７２９号公報
【特許文献３】特開２００２−２０６４５６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、上記のような仮想エンジンモデルを用いた方法が検討されている一方で、適合作業において内燃機関の特性パラメータの定常値を求めるための時間を短縮することへの要求も依然として存在する。本発明はこのような点に鑑みてなされたもので、その目的は、適合作業において内燃機関の特性パラメータの定常値をより短時間で求める方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、上記課題を解決するための手段として、特許請求の範囲の各請求項に記載された内燃機関の特性パラメータの定常値の推定方法を提供する。
【０００９】
請求項１に記載の発明は、予め定めた内燃機関の制御パラメータの値のみを変化させた場合における予め定めた内燃機関の特性パラメータの値の定常値への収束特性と、上記予め定めた内燃機関の制御パラメータの値のみを予め定めたパターンで変化させながら計測される上記特性パラメータの過渡値とに基づいて上記特性パラメータの定常値を推定することを特徴とする、内燃機関の特性パラメータの定常値の推定方法を提供する。
【００１０】
請求項１に記載の発明によれば、上記特性パラメータの値の定常値への収束特性と上記特性パラメータの過渡値とに基づいて上記特性パラメータの定常値が推定されるようになっている。このため、従来のように上記特性パラメータの定常値を測定するために内燃機関の運転状態が安定するまで待つ必要がなく、内燃機関の特性パラメータの定常値をより短時間で求めることができる。
【００１１】
請求項２に記載の発明では請求項１に記載の発明において、上記特性パラメータの過渡値が、上記予め定めた内燃機関の制御パラメータの値を一定速度で変化させながら計測されるようになっている。そしてこのようにすることによって、内燃機関の特性パラメータの定常値を容易に精度良く求めることが可能となる。
【００１２】
請求項３に記載の発明では請求項１または２に記載の発明において、上記収束特性として、上記予め定めた内燃機関の制御パラメータ以外の制御パラメータによって定められる機関制御状態のうちの代表機関制御状態において求められる収束特性が用いられるようになっている。そしてこの請求項３に記載の発明によれば、上記代表機関制御状態において求められる収束特性が用いられることで、全体としてより効率的に内燃機関の特性パラメータの定常値を求めることができる。
【００１３】
請求項４に記載の発明では請求項１から３の何れかの発明において、上記収束特性として、上記予め定めた内燃機関の制御パラメータ以外の制御パラメータによって定められる機関制御状態のうちの代表機関制御状態において求められる収束特性に基づいて統計的に近似予測された収束特性が用いられるようになっている。そしてこの請求項４に記載の発明によれば、上記代表機関制御状態において求められる収束特性に基づいて統計的に近似予測された収束特性が用いられることで、内燃機関の特性パラメータの定常値を効率的に且つ精度良く求めることが可能となる。
【００１４】
請求項５に記載の発明では請求項３または４に記載の発明において、上記代表機関制御状態が実験計画法により決定されるようになっている。そしてこの請求項５に記載の発明によっても請求項３または４に記載の発明とほぼ同様の作用及び効果を得ることができる。
【００１５】
請求項６に記載の発明では請求項１から５の何れかに記載の発明において、上記収束特性が、上記予め定めた内燃機関の制御パラメータの値の変化に対する上記特性パラメータの値の応答遅れ特性を含んでいる。そしてこのようにすることによって、内燃機関の特性パラメータの定常値を容易に精度良く求めることが可能となる。
【００１６】
請求項７に記載の発明では請求項１から６の何れかに記載の発明において、上記特性パラメータの定常値を推定する際には、上記特性パラメータの過渡値を計測した時の上記予め定めた内燃機関の制御パラメータ以外の制御パラメータの値の設定誤差に基づいた補正が行われるようになっている。
【００１７】
請求項７に記載の発明のようにすることによって、上記予め定めた内燃機関の制御パラメータ以外の制御パラメータの値の設定誤差の影響、すなわち計測条件の設定誤差の影響を補正することができるので、計測条件の設定時間の短縮と計測に基づく推定結果である上記特性パラメータの定常値の推定精度の向上の両立を図ることができる。
【００１８】
請求項８に記載の発明では請求項７に記載の発明において、上記予め定めた内燃機関の制御パラメータ以外の制御パラメータに空燃比が含まれていると共に、上記特性パラメータは内燃機関の発生トルクであって、上記内燃機関の発生トルクの定常値を推定する際には、上記内燃機関の発生トルクの過渡値を計測した時の空燃比の設定誤差に基づいた補正が行われるようになっている。
【００１９】
請求項８に記載の発明のようにすることによって、計測条件としての空燃比の設定誤差の影響を補正することができるので、計測条件である空燃比の設定時間の短縮と計測に基づく推定結果である内燃機関の発生トルクの定常値の推定精度の向上の両立を図ることができる。
【発明の効果】
【００２０】
各請求項に記載の発明は、適合作業においてより短時間で内燃機関の特性パラメータの定常値を求めることができるという共通の効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、図面を参照して本発明について詳細に説明する。図１は適合作業の対象となる内燃機関及び当該適合作業に用いられる計測演算装置を示している。
【００２２】
図１を参照すると１は機関本体、２はシリンダブロック、３はシリンダブロック２内で往復動するピストン、４はシリンダブロック２上に固定されたシリンダヘッド、５はピストン３とシリンダヘッド４との間に形成された燃焼室、６は吸気弁、７は吸気ポート、８は排気弁、９は排気ポートをそれぞれ示す。図１に示したようにシリンダヘッド４の内壁面の中央部には点火プラグ１０が配置され、シリンダヘッド４内壁面周辺部には燃料噴射弁１１が配置される。またピストン３の頂面上には燃料噴射弁１１の下方から点火プラグ１０の下方まで延びるキャビティ１２が形成されている。
【００２３】
各気筒の吸気ポート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、サージタンク１４は吸気管１５に連結される。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が配置される。一方、各気筒の排気ポート９は排気マニホルド１９に連結される。また、吸気弁６には吸気弁６の開閉弁特性、すなわち開閉弁する位相角及び作用角を変更するための可変動弁機構２０が取付けられている。
【００２４】
一般に、図１に示したような内燃機関の制御は、内燃機関の運転中に変化するトルク、排気エミッション及び燃費等についての要求条件を満たすように、すなわち実際のトルク、排気エミッション及び燃費等が目標トルク、目標排気エミッション及び目標燃費等となるように、内燃機関の運転状態に影響を与える制御可能なパラメータ（すなわち、制御パラメータ）の値を変化させることによって行われる。
【００２５】
このような制御パラメータには、そのときの内燃機関に対する要求に応じて、例えば、機関回転数等により定まる運転状態毎に最適な値が存在する。例えば、点火プラグ１０による点火時期については、内燃機関のトルク、燃費や失火等を考慮すると、一般に、トルクが最も大きくなるような最小進角時期、いわゆるＭＢＴ（Minimum Advance for Best Torque）付近で点火を行うのが好ましい。このＭＢＴは、全ての運転状態に対して同じではなく、例えば機関回転数が異なると、ＭＢＴも異なる時期となる。また、一方で、内燃機関の排気浄化のために内燃機関の排気系に設けられた触媒（図示せず）を高温にする必要があるような場合には、機関本体１から排出される排気ガスの温度を高めるために上記ＭＢＴよりも或る程度進角側の時期に点火を行うのが好ましい。
【００２６】
このような内燃機関に対する要求に応じた運転状態毎の各制御パラメータの最適な値（すなわち、適合値）は、数値計算のみから算出することは困難であるため、通常、内燃機関の形式毎に適合作業によって求められる。ここで、適合作業とは、特定の制御パラメータを様々な値に設定し、各制御パラメータの値毎に特性パラメータ（制御パラメータの値を変更することによりその値が変わり得るパラメータであって内燃機関の特性を表すパラメータ）を計測し、これら特性パラメータの計測値から各運転状態に対する制御パラメータの最適な値（すなわち、適合値）を求める作業を意味する。
【００２７】
図１には、適合作業の対象となる内燃機関に加えて、この内燃機関の特性パラメータの値を計測し必要な演算を行う計測演算装置４０が示されている。図示したように、適合作業の対象となる内燃機関に対しては、スロットル弁１８の開度を計測するためのスロットル開度センサ３１がスロットル弁１８に取付けられ、また、吸気管１５内を流れる空気の流量を計測するエアフロメータ３２がスロットル弁１８上流側の吸気管１５内に取付けられる。さらに、機関本体１から排出された排気ガスの温度を計測する排気温度センサ３３及び機関本体１から排出された排気ガスの空燃比を計測する空燃比センサ３４が排気ポート又は排気マニホルド１９に取付けられる。さらに、機関本体１のクランクシャフト（図示せず）には内燃機関による駆動力である発生トルクを検出するためのトルクセンサ（図示せず）が取り付けられる。これらセンサ３１〜３４は、計測演算装置４０に接続され、計測演算装置４０ではこれらセンサ３１〜３４によって計測された各特性パラメータの値が表示、保存及び演算処理される。
【００２８】
一方、上述した点火プラグ１０、燃料噴射弁１１、スロットル弁駆動用のステップモータ１７及び可変動弁機構２０等は計測演算装置４０に接続され、これら点火プラグ１０等は計測演算装置４０によって駆動、制御される。すなわち、計測演算装置４０によって制御パラメータの値が変更される。
【００２９】
ところで、上記適合作業における各種特性パラメータの値の計測は、通常、上述したように制御パラメータを様々な値に設定して各計測点にて行われる。ここで、計測点は各制御パラメータの設定値の組合せで特定され、一つの計測点は各制御パラメータに対する設定値の一つの組合せに対応する。つまり、設定される計測点の各々は各制御パラメータの値の組合せで特定される内燃機関の状態である機関制御状態の各々に対応する。
【００３０】
そして具体的には例えば、一つの制御パラメータのみを一定間隔で変化させた計測点（他の制御パラメータの値は一定値）で順次計測を行うようにする。そしてこの場合、定常運転時における特性パラメータの値（すなわち、特性パラメータの定常値）を求める必要があることから、制御パラメータの値を変化させて設定される各計測点毎に運転状態が安定するまで待ってから、すなわち例えばトルク、機関回転数がほぼ一定の値に収束するまで待ってから計測が行われる。このため、各計測点において特性パラメータの計測値を得るまでに長い時間を要することになってしまう。
【００３１】
そこで、本実施形態では、以上のようなことを考慮し、上記計測演算装置４０によって以下で説明するような方法を実施して内燃機関の特性パラメータの定常値を推定するようにし、適合作業においてより短時間で内燃機関の特性パラメータの定常値を求めるようにしている。
【００３２】
すなわち、この方法は一言で言えば、予め定めた内燃機関の制御パラメータの値のみを変化させた場合における予め定めた内燃機関の特性パラメータの値の定常値への収束特性と、上記予め定めた制御パラメータの値のみを予め定めたパターンで変化させながら計測される上記特性パラメータの過渡値とに基づいて上記特性パラメータの定常値を推定するというものである。
【００３３】
より具体的にはこの方法は、図２に示されるように、上記収束特性を求める段階（ステップ１００）と、上記特性パラメータの過渡値を計測する段階（ステップ２００）と、上記特性パラメータの定常値を推定する段階（ステップ３００）とを順に含んでいる。
【００３４】
まず図３を参照しつつ、上記収束特性を求める段階（ステップ１００）についてより詳細に説明する。図３はこの収束特性を求める段階（ステップ１００）の詳細を示すフローチャートである。図３に示されているようにこの段階ではまず、対象とする制御パラメータＸａと特性パラメータＹａの選定が行われる（ステップ１０１）。すなわち、どの特性パラメータについてのどの制御パラメータの適合値を求めるかを定める。より具体的には、ここで選定され得る対象制御パラメータＸａの例としては、空燃比、吸気弁６の開閉弁特性、点火時期等が挙げられ、対象特性パラメータＹａの例としては、排気ガス温度、トルク、燃費等が挙げられる。なお、他の実施形態において排気弁８の開閉弁特性が可変な場合には、上記対象制御パラメータＸａとして排気弁８の開閉弁特性も選定され得る。
【００３５】
また、本実施形態の方法で特性パラメータの定常値を推定する場合、上記対象制御パラメータＸａの値と対象特性パラメータＹａの値との間に、Ｙａの値がＸａの値の一次式か二次式でほぼ表すことができる関係があると、特性パラメータの定常値が精度良く推定できることがわかっている。したがって、上記対象制御パラメータＸａ及び対象特性パラメータＹａの選定は、このことを考慮して行うことが望ましい。この点、機関回転数の変化は、吸気管内及び排気管内の脈動現象のために各種特性パラメータの値に複雑に影響するため、上記対象パラメータＸａとして機関回転数を選定するのは望ましくない。
【００３６】
また、スロットル開度についても、スロットル開度と吸入空気量、すなわち１ストローク当りの吸入空気質量ＫＬとの関係が非線形であるので、各種特性パラメータの値との関係が複雑になり易く、そのまま上記対象制御パラメータＸａとするのは望ましくない。そこで、このような負荷を表す制御パラメータとしては、吸入空気量、すなわち１ストローク当りの吸入空気質量ＫＬを対象制御パラメータＸａとして選定するようにする。そしてこの場合、後述するように対象制御パラメータＸａの値を一定速度で変化させて対象特性パラメータＹａの過渡値を計測する場合には、事前にスロットル開度と上記ＫＬとの関係を求めておき、上記ＫＬが一定割合で変化するようにスロットル開度を制御して上記過渡値を計測するようにする。
【００３７】
ステップ１０１において上記対象制御パラメータＸａと対象特性パラメータＹａが選定されるとステップ１０２に進む。ステップ１０２では適合を行う機関制御状態の範囲である適合領域が決定される。ここで、機関制御状態は上記対象制御パラメータＸａを含む各制御パラメータの値の組合せで特定され、上記適合領域は各制御パラメータの設定可能範囲や安定した機関運転及び計測が実施可能な範囲等を考慮して決定される。より具体的には例えば、ノック限界、触媒温度限界、可変動弁系の設定限界等を考慮するようにする。
【００３８】
ステップ１０２において上記適合領域が決定されるとステップ１０３に進み、代表機関制御状態Ｐｉが決定される。本実施形態において、各代表機関制御状態Ｐｉは上記対象制御パラメータＸａを除いた各制御パラメータの値の組合せのそれぞれで特定される。またここで、代表機関制御状態Ｐｉは実験計画法、例えば最適計画法により決定する。
【００３９】
図４は、上記適合領域を定める制御パラメータをＸａ、Ｘｂ、Ｘｃとし、上記対象制御パラメータをＸａとした時に、代表機関制御状態Ｐｉを決定した場合の一例について示す図である。この図においては、横軸が制御パラメータＸｂ、縦軸が制御パラメータＸｃをそれぞれ表している。また、図示されていないが上記両軸に垂直な方向（すなわち、紙面に垂直な方向）に対象制御パラメータＸａを表す軸が想定される。図中に点線で示された領域Ｓｃは、Ｘａ、Ｘｂ、Ｘｃの三次元で表される適合領域のＸｂ−Ｘｃ平面上の断面である。そしてこの例では、この領域Ｓｃ内において上記最適計画法により、それぞれが制御パラメータＸｂ及びＸｃの値の組合せで特定される四つの代表機関制御状態Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４が決定されている。
【００４０】
ステップ１０３において上記代表機関制御状態Ｐｉが決定されると、ステップ１０４に進む。ステップ１０４では上記各代表機関制御状態Ｐｉにおける上記対象特性パラメータＹａの値の上記対象制御パラメータＸａの値の変化に対する収束特性が求められる。本実施形態では、この収束特性として上記対象特性パラメータＹａの値の上記対象制御パラメータＸａの値の変化に対する応答遅れ特性が求められる。
【００４１】
より具体的には、例えば各代表機関制御状態Ｐｉにおいて上記対象制御パラメータＸａの値をステップ状に変化させてその後の上記対象特性パラメータＹａの値の経時変化を計測し、その過渡応答変化に基づいて応答遅れ特性を求めるようにする。すなわち例えば、計測された上記対象特性パラメータＹａの値の過渡応答変化を一次遅れ系と仮定し、応答遅れ特性を示す特性値としての時定数Ｔを求めるようにする。
【００４２】
より詳細には本実施形態では、各代表機関制御状態Ｐｉにおいて上記対象制御パラメータＸａの値をステップ状に変化させて上記対象特性パラメータＹａの値の過渡応答変化を計測し、その過渡応答変化を一次遅れ系（Ｙａ（ｔ）＝Ｋ（１−ｅ(-t/T)）、ｔ：時間、Ｋ：比例ゲイン、Ｔ：時定数）と仮定して、最小二乗法を評価関数として最急降下法を用いて比例ゲインＫと時定数Ｔを求めるようにしている。なお、図５は代表機関制御状態Ｐ１において上記対象制御パラメータＸａの値をステップ状に変化させて上記対象特性パラメータＹａの値の過渡応答変化を計測した場合の例を示している。この対象特性パラメータＹａの値の過渡応答変化が一次遅れ系（Ｙａ（ｔ）＝Ｋ（１−ｅ(-t/T)））と仮定される。
【００４３】
ステップ１０４において上記各代表機関制御状態Ｐｉにおける上記収束特性（すなわちここでは、上記対象特性パラメータＹａの値の上記対象制御パラメータＸａの値の変化に対する応答遅れ特性としての時定数Ｔ）が求められると、本実施形態では更にステップ１０５に進む。ステップ１０５ではステップ１０４で求められた上記各代表機関制御状態Ｐｉにおける収束特性に基づいて、上記適合領域内において上記対象制御パラメータＸａを除いた各制御パラメータの値の組合せでそれぞれが特定される各機関制御状態における収束特性が統計的に近似予測される。
【００４４】
すなわち、図４に示した例で説明すると、求められた各代表機関制御状態Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４における収束特性に基づいて、図中に点線で示された領域Ｓｃ内の制御パラメータＸｂ及びＸｃの値の組合せでそれぞれが特定される各機関制御状態における収束特性が統計的に近似予測される。
【００４５】
より具体的には例えば、統計的な手法により、上記各代表機関制御状態Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４における制御パラメータＸｂ及びＸｃの値と時定数Ｔとの関係に基づいて、上記領域Ｓｃ内の上記制御パラメータＸｂ及びＸｃの値の組合せで示される任意の機関制御状態に対応する時定数Ｔが求められるマップが作成される、もしくは関係式が導き出される。このようにすれば、このマップもしくは関係式を用いることで、上記領域Ｓｃ内の上記制御パラメータＸｂ及びＸｃの値の組合せで示される任意の機関制御状態に対応する時定数Ｔを求めることができる。
【００４６】
ステップ１０５において、上記適合領域内において上記対象制御パラメータＸａを除いた各制御パラメータの値の組合せでそれぞれが特定される各機関制御状態における収束特性が統計的に近似予測されると、図２のステップ２００に進み、上記対象特性パラメータＹａの過渡値の計測が行われる。
【００４７】
この計測は、上記対象制御パラメータＸａを除いた各制御パラメータの値の組合せで特定される機関制御状態において（すなわち、上記対象制御パラメータＸａ以外の制御パラメータの値を固定して）、上記対象制御パラメータＸａの値を予め定めたパターンで変化させながら上記対象特性パラメータＹａの値を計測することによって行われる。そして本実施形態では、この対象特性パラメータＹａの過渡値の計測は、上記対象制御パラメータＸａの値を一定速度で変化させながら行われるようになっている。
【００４８】
図６は、上記対象制御パラメータＸａ以外の制御パラメータであるＸｂ及びＸｃをそれぞれ一定値ｂ及びｃとして、上記対象制御パラメータＸａの値を一定速度で増加させながら上記対象特性パラメータＹａの値を計測した場合の上記対象制御パラメータＸａ及び上記対象特性パラメータＹａの値の経時変化を示している。この図において横軸は時間ｔを示し、実線Ｙａ１で示されたＹａの値が計測された過渡値である。
【００４９】
ステップ２００において上記対象特性パラメータＹａの過渡値の計測が行われると、ステップ３００に進む。ステップ３００においては、ステップ１００で求められた上記収束特性とステップ２００で計測された上記過渡値とに基づいて、上記対象特性パラメータＹａの定常値が推定される。
【００５０】
図６に示された例を用いてより具体的に説明すると、上記対象特性パラメータＹａの定常値は以下のようにして推定される。すなわち、まず図６において、計測された上記対象特性パラメータＹａの過渡値（実線Ｙａ１）を、過渡値の計測が行われた機関制御状態、すなわち、制御パラメータＸｂ＝ｂ、制御パラメータＸｃ＝ｃである機関制御状態の場合の時定数Ｔの分だけ早期側にシフトさせる。この上記対象特性パラメータＹａの過渡値（実線Ｙａ１）を時定数Ｔの分だけ早期側にシフトさせたものが、図６中、点線Ｙａ２で示されている。
【００５１】
そして、これまでの説明から理解されるように、この点線Ｙａ２で示された上記対象特性パラメータＹａの値は応答遅れを考慮した値となるので、この点線Ｙａ２で示された上記対象特性パラメータＹａの値が、上記対象制御パラメータＸａの値をそれぞれ対応する値にした場合における上記対象特性パラメータＹａの定常値であると推定される。
【００５２】
図７は、図６を上記対象制御パラメータＸａの値と対象特性パラメータＹａの値との関係を示すように描き直したものであり、図７中の実線Ｙａ３及び点線Ｙａ４がそれぞれ図６中の実線Ｙａ１と点線Ｙａ２に対応する。つまり、図７中の点線Ｙａ４で示される値が、制御パラメータＸｂをｂ、Ｘｃをｃとした時に対象制御パラメータＸａをそれぞれ対応する各値に設定した場合における上記対象特性パラメータＹａの定常値と推定される。なお、図７中に一点鎖線Ｙａ５で示される上記対象特性パラメータＹａの値は、実測された対象特性パラメータＹａの定常値であり、本実施形態の方法により上記定常値が精度良く推定されていることがわかる。
【００５３】
以上、説明したように本実施形態の方法によれば、特性パラメータの値の定常値への収束特性と特性パラメータの過渡値とに基づいて特性パラメータの定常値を推定することができる。このため、従来のように特性パラメータの定常値を測定するために内燃機関の運転状態が安定するまで待つ必要がなく、内燃機関の特性パラメータの定常値をより短時間で求めることができる。
【００５４】
また、本実施形態の方法では、特性パラメータの過渡値が、上記対象制御パラメータの値を一定速度で変化させながら計測されるようになっている。そしてこのようにすることによって、内燃機関の特性パラメータの定常値を容易に精度良く求めることが可能となっている。
【００５５】
更に本実施形態の方法では、上記収束特性として、上記対象制御パラメータ以外の制御パラメータによって定められる機関制御状態のうちの代表機関制御状態において求められる上記特性パラメータの値の上記対象制御パラメータの値の変化に対する収束特性に基づいて統計的に近似予測された収束特性が用いられるようになっている。そしてこのようにすることによって、内燃機関の特性パラメータの定常値を効率的に且つ精度良く求めることが可能となっている。
【００５６】
なお、他の実施形態においては、上記収束特性として、上記対象制御パラメータ以外の制御パラメータによって定められる機関制御状態のうちの代表機関制御状態において求められる上記特性パラメータの値の上記対象制御パラメータの値の変化に対する収束特性が用いられるようになっていてもよい。このようにすることによって、より効率的に内燃機関の特性パラメータの定常値を求めることが可能となる。
【００５７】
また、図６及び図７から分かるように、本実施形態の方法で対象特性パラメータＹａの定常値を推定する場合、上記定常値の推定値が上記対象特性パラメータＹａの過渡値計測の開始直後の計測値に対応する部分については、上記定常値の推定精度が他の部分に比べて低下する恐れがある。これは、上記過渡値計測の開始直後においては応答遅れが生じることに起因するものであり、このような推定精度の低下を抑制するためには、上記過渡値計測の開始後所定時間Ｔｗ内の計測値は用いないようにすることが好ましい。この所定時間Ｔｗは要求される推定精度に基づいて適宜設定されてよく、例えば一次遅れ系と仮定し、９５％応答までの計測値を用いないようにする場合には、以下の計算により、上記過渡値計測の開始後、３Ｔ（時定数Ｔの３倍）に相当する時間内の計測値を用いないようにする。
【００５８】
Ｙａ（ｔ）＝Ｋ（１−ｅ(-t/T)）＝０．９５Ｋ
ｔ＝Ｔ・ｌｏｇ０．０５≒２．９９５７Ｔ≒３．０Ｔ
【００５９】
なお、図６及び図７に示した例では、上記対象制御パラメータＸａの値と対象特性パラメータＹａの値との間に、Ｙａの値をＸａの値の一次式でほぼ表すことができる関係があったが、上述したように、対象制御パラメータの値と対象特性パラメータの値との間に、対象特性パラメータの値を対象制御パラメータの値の二次式でほぼ表すことができる関係がある場合においても、本実施形態の方法によって、対象特性パラメータの定常値を精度良く推定することができる。
【００６０】
図８及び図９はそれぞれ、対象制御パラメータの値と対象特性パラメータの値との間に、対象特性パラメータの値を対象制御パラメータの値の二次式でほぼ表すことができる関係がある場合についての図６及び図７に対応する図である。すなわち、ここでは対象制御パラメータＸａの値と対象特性パラメータＹｂの値との間に、対象特性パラメータＹｂの値を対象制御パラメータＸａの値の二次式でほぼ表すことができる関係がある。
【００６１】
そして図８は、上記対象制御パラメータＸａ以外の制御パラメータであるＸｂ及びＸｃをそれぞれ一定値ｂ及びｃとして、上記対象制御パラメータＸａの値を一定速度で増加させながら上記対象特性パラメータＹｂの値を計測した場合の上記対象制御パラメータＸａ及び上記対象特性パラメータＹｂの値の経時変化を示している。この図において実線Ｙｂ１で示されたＹｂの値が計測された過渡値である。また、点線Ｙｂ２は計測された上記対象特性パラメータＹｂの過渡値（実線Ｙｂ１）を、過渡値の計測が行われた機関制御状態、すなわち、制御パラメータＸｂ＝ｂ、制御パラメータＸｃ＝ｃである機関制御状態の場合の時定数Ｔの分だけ早期側にシフトさせたものである。
【００６２】
一方、図９は、図８を上記対象制御パラメータＸａの値と対象特性パラメータＹｂの値との関係を示すように描き直したものであり、図９中の実線Ｙｂ３及び点線Ｙｂ４がそれぞれ図８中の実線Ｙｂ１と点線Ｙｂ２に対応する。つまり、図９中の点線Ｙｂ４で示される値が、制御パラメータＸｂをｂ、Ｘｃをｃとした時に対象制御パラメータＸａをそれぞれ対応する各値に設定した場合における上記対象特性パラメータＹｂの定常値と推定される。なお、図９中に一点鎖線Ｙｂ５で示される上記対象特性パラメータＹｂの値は、実測された対象特性パラメータＹｂの定常値であり、本実施形態の方法により上記定常値が精度良く推定されていることがわかる。
【００６３】
ところで、これまでの説明からも明らかなように、上述したような方法で上記対象特性パラメータの定常値を推定する場合、推定される定常値の精度を高精度とするためには、推定定常値の元となる過渡値を高精度で計測する必要がある。そしてこのことは、過渡値の計測時における機関制御状態を正確に設定することによって初めて実現可能となる。
【００６４】
一方、機関制御状態を正確に設定しようとすると、その設定に長い時間を要することとなり、結果として上記対象特性パラメータの過渡値の測定に時間がかかり、全体として上記対象特性パラメータの定常値（推定値）を得るまでの時間を充分に短縮できない場合がある。
【００６５】
そこで、本発明の他の実施形態においては、上記対象制御パラメータ以外の制御パラメータの値の設定誤差が上記対象特性パラメータの値に与える影響を予め調べておき、上記対象特性パラメータの定常値を推定する際には、上記対象特性パラメータの過渡値を計測した時の上記対象制御パラメータ以外の制御パラメータの値の設定誤差に基づいた補正が行われるようになっている。
【００６６】
このようにすることによって、上記対象制御パラメータ以外の制御パラメータの値の設定誤差の影響、すなわち過渡値を計測する際の計測条件である機関制御状態の設定誤差の影響を後に補正することができるので、機関制御状態の設定時間の短縮と計測に基づく推定結果である上記対象特性パラメータの定常値の推定精度の向上の両立を図ることができる。
【００６７】
以上の説明からも明らかなように、この方法では、上記制御パラメータの値の設定誤差が上記対象特性パラメータの値に与える影響を予め調べ、上記対象特性パラメータの定常値の推定値に対する上記制御パラメータの値の設定誤差に基づいた補正のベースとなる値（すなわち、基本補正値）を求めておく必要がある。図１０は本実施形態においてこの基本補正値を求める手順について示したフローチャートである。
【００６８】
図１０に示されているように、本実施形態において上記基本補正値を求める場合には、まずステップ４０１で基本補正値を必要とする機関制御状態の範囲である実験領域が決定される。この実験領域は上述した適合領域の場合とほぼ同様にして決定してもよいが、例えば対象特性パラメータが内燃機関の発生トルクである場合には、制御パラメータの一つとしての点火時期の範囲は上述したＭＢＴ近傍の範囲のみとしてもよい。
【００６９】
ステップ４０１で上記実験領域が決定されるとステップ４０２に進み、代表機関制御状態Ｑｉが決定される。ここで各代表機関制御状態Ｑｉは対象制御パラメータＸａを含む各制御パラメータの値の組合せのそれぞれで特定される。この代表機関制御状態Ｑｉの決定は上述した代表機関制御状態Ｐｉの決定とほぼ同様に行われ、実験計画法、例えば最適計画法が用いられる。また、ここでは特に、上記代表機関制御状態Ｑｉに上述した負荷を表す制御パラメータとしてのＫＬ（１ストローク当りの吸入空気質量）の値が異なる機関制御状態が含まれる様にされる。
【００７０】
ステップ４０２で上記代表機関制御状態Ｑｉが決定されるとステップ４０３に進む。ステップ４０３では、設定誤差の影響を調べる対象となる制御パラメータ（すなわち、設定制御パラメータ）Ｘｂの変動幅が決定される。この変動幅はすなわち、上述したステップ２００での過渡値計測における計測条件として上記設定制御パラメータＸｂの値を設定する時に想定され得る誤差の大きさである。例えば、通常時には理論空燃比で燃焼が行われる内燃機関の場合であって上記設定制御パラメータＸｂとして空燃比ＡＦを考える場合には、上記変動幅は理論空燃比±０．５程度とする。
【００７１】
ステップ４０３で上記設定制御パラメータＸｂの変動幅が決定されると、ステップ４０４に進む。ステップ４０４では各代表機関制御状態Ｑｉにおいて、その各代表機関制御状態Ｑｉを中心にして、上記設定制御パラメータＸｂの値を上記変動幅だけ変動させて、対象特性パラメータＹａの値（すなわちＹａｉ）が計測される。
【００７２】
そして続くステップ４０５においては、各代表機関制御状態Ｑｉ毎に、上記設定制御パラメータＸｂの値の目標値（すなわち各代表機関制御状態Ｑｉにおいて設定されるべき設定制御パラメータＸｂの値）との差ΔＸｂと計測された対象特性パラメータＹａの値Ｙａｉの上記設定制御パラメータＸｂを上記目標値とした時の値との差ΔＹａｉとの関係が求められ、一次式で近似される。そしてその結果、各近似一次式の傾きＥｉが算出される（ステップ４０６）。
【００７３】
図１１は、上記設定制御パラメータＸｂを空燃比ＡＦ、上記対象特性パラメータＹａを内燃機関の発生トルクＴＱとして、六つの代表機関制御状態Ｑｉ近傍で計測を行った場合の例である。すなわち、横軸が空燃比ＡＦの値の目標値との差ΔＡＦ、縦軸が発生トルクＴＱの値の空燃比ＡＦを上記目標値とした時の値との差ΔＴＱを表していて、図中に示された六本の直線の夫々が各代表機関制御状態Ｑｉ近傍で計測した値に基づいて得られた近似一次式に対応する。
【００７４】
ステップ４０６において各近似一次式の傾きＥｉが算出されるとステップ４０７に進む。ステップ４０７では上記代表機関制御状態Ｑｉのうち上記ＫＬが最も大きい代表機関制御状態に対応して得られた傾きＥｉｍａｘと上記ＫＬが最も小さい代表機関制御状態に対応して得られた傾きＥｉｍｉｎとの差ΔＥ（＝Ｅｉｍａｘ−Ｅｉｍｉｎ）が予め定めた基準値Ｒより大きいか否かが判定される。この基準値Ｒは、最終的に求められる対象特性パラメータＹａの推定定常値に要求される精度に基づいて決定され、要求精度が高いほど基準値Ｒは小さくなる。
【００７５】
ステップ４０７において上記差ΔＥが上記基準値Ｒ以下であると判定された場合には、ステップ４０８に進む。そしてステップ４０８に進む場合には、各代表制御状態Ｑｉに対応して得られる上記傾きＥｉの平均値が求められ、その値が基本補正値として用いられるようになる。すなわちこの場合、上述したステップ２００での過渡値計測における上記設定制御パラメータＸｂの設定誤差を求めておき、その過渡値計測で得られた値を上記基本補正値に上記設定誤差を乗算した値で補正するようにする。
【００７６】
一方、ステップ４０７において上記差ΔＥが上記基準値Ｒより大きいと判定された場合には、ステップ４０９に進み、各代表制御状態Ｑｉに対応して得られる上記傾きＥｉを各代表制御状態Ｑｉにおける上記ＫＬの値（すなわちＫＬｉ）で除算した値Ｆｉ（＝Ｅｉ／ＫＬｉ）が算出される。すなわち、この処理は上記ＫＬの値の変化の特性パラメータの値に与える影響が大きい場合に行われる。なお、図１２は図１１と同様の図であって、縦軸の表す値を、上述の差ΔＴＱを対応する代表機関制御状態における上記ＫＬの値で除算した値（ΔＴＱ／ＫＬ）としたものである。
【００７７】
ステップ４０９に続いてはステップ４１０に進む。そしてそこで各代表制御状態Ｑｉに対応して得られる上記値Ｆｉの平均値が求められ、その値が基本補正値として用いられるようになる。すなわちこの場合には、上述したステップ２００での過渡値計測における上記設定制御パラメータＸｂの設定誤差を求めておき、その過渡値計測で得られた値を上記基本補正値に上記設定誤差とその過渡値計測の際の上記ＫＬの値とを乗算した値で補正するようにする。
【００７８】
なお、以上の説明では上記基本補正値として上記Ｅｉの平均値または上記Ｆｉの平均値を用いるようにしていたが、他の実施形態においては、上記Ｅｉまたは上記Ｆｉの値を対応する代表機関制御状態Ｑｉとその周辺の機関制御状態に対する基本補正値として用いるようにしてもよい。
【００７９】
ところで、以上では基本的に、計測された特性パラメータの過渡値を、収束特性、より詳細には応答遅れ特性を考慮して補正することによって特性パラメータの定常値を推定する方法について説明したが、以下で説明するような別の方法によっても簡易的に特性パラメータの定常値を推定することができる。
【００８０】
すなわち、まず上記対象制御パラメータＸａの値のみを予め定めた範囲内で同一パターン（例えば一定の速度）で変化させて一往復させ、その時の上記対象特性パラメータＹａの過渡値を測定する。次いで、上記対象制御パラメータＸａの変化の往路部分に対応する上記対象特性パラメータＹａの過渡値と上記対象制御パラメータＸａの変化の復路部分に対応する上記対象特性パラメータＹａの過渡値との中間値を求め、それを上記対象特性パラメータＹａの推定定常値とする。
【００８１】
実際にはこの方法では推定精度が充分でない場合もあるが、極めて簡単に特性パラメータの定常値を推定することができるので、上述した適合領域の絞込み等に利用し、適合作業全体の効率的な実施を図ることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００８２】
【図１】図１は、適合作業の対象となる内燃機関及び当該適合作業に用いられる計測演算装置を示す図である。
【図２】図２は、本発明の一実施形態の方法全体を示すフローチャートである。
【図３】図３は、図２のステップ１００の収束特性を求める段階の詳細を示すフローチャートである。
【図４】図４は、適合領域及び代表機関制御状態Ｐｉについて説明するための図である。
【図５】図５は、図３のステップ１０４において代表機関制御状態Ｐｉにおける収束特性を求める方法について説明するための図である。
【図６】図６は、制御パラメータＸａの値を一定速度で増加させながら特性パラメータＹａの値を計測した場合の制御パラメータＸａ及び特性パラメータＹａの値の経時変化を示す図であり、点線Ｙａ２は特性パラメータＹａの過渡値（実線Ｙａ１）を時定数の分だけ早期側にシフトさせたものである。
【図７】図７は、図６を制御パラメータＸａの値と特性パラメータＹａの値との関係を示すように描き直したものであり、実線Ｙａ３及び点線Ｙａ４がそれぞれ図６中の実線Ｙａ１と点線Ｙａ２に対応する。
【図８】図８は、制御パラメータＸａの値を一定速度で増加させながら特性パラメータＹｂの値を計測した場合の制御パラメータＸａ及び特性パラメータＹｂの値の経時変化を示す図であり、点線Ｙｂ２は特性パラメータＹｂの過渡値（実線Ｙｂ１）を時定数の分だけ早期側にシフトさせたものである。
【図９】図９は、図８を制御パラメータＸａの値と特性パラメータＹｂの値との関係を示すように描き直したものであり、実線Ｙｂ３及び点線Ｙｂ４がそれぞれ図８中の実線Ｙｂ１と点線Ｙｂ２に対応する。
【図１０】図１０は、基本補正値を求める手順について示したフローチャートである。
【図１１】図１１は、図１０のステップ４０５で行われる一次式による近似について示す図であって、設定制御パラメータＸｂを空燃比ＡＦ、特性パラメータＹａを内燃機関の発生トルクＴＱとして、六つの代表機関制御状態Ｑｉ近傍で計測を行った場合の例である。横軸が空燃比ＡＦの値の目標値との差ΔＡＦ、縦軸が発生トルクＴＱの値の空燃比ＡＦを上記目標値とした時の値との差ΔＴＱを表している。
【図１２】図１２は、図１１と同様の図であって、縦軸の表す値を、上記差ΔＴＱを対応する代表機関制御状態におけるＫＬ（１ストローク当りの吸入空気質量）の値で除算した値（ΔＴＱ／ＫＬ）としたものである。
【符号の説明】
【００８３】
１    機関本体
６    吸気弁
８    排気弁
１０    点火プラグ
１１    燃料噴射弁
１８    スロットル弁
３１    スロットル開度センサ
３２    エアフロメータ
３３    排気温度センサ
３４    空燃比センサ
４０    計測演算装置
【図１】
2007239515.tif 000003
【図２】
2007239515.tif 000004
【図３】
2007239515.tif 000005
【図４】
2007239515.tif 000006
【図５】
2007239515.tif 000007
【図６】
2007239515.tif 000008
【図７】
2007239515.tif 000009
【図８】
2007239515.tif 000010
【図９】
2007239515.tif 000011
【図１０】
2007239515.tif 000012
【図１１】
2007239515.tif 000013
【図１２】
2007239515.tif 000014