(57)【要約】【課題】本発明は、エンジン制御パラメータの適合方法および適合装置に関し、応答遅れの生ずる制御デバイスを有するエンジンにおいて、過渡時のエンジン特性を向上することができる制御パラメータの適合値を効率良く取得することを目的とする。【解決手段】本発明のエンジン制御パラメータの適合方法は、エンジン特性データを計測するステップと、エンジン特性データに基づいて、エンジン特性値の応答曲面関数を求めるステップと、応答曲面関数を用いて、エンジン制御パラメータの定常最適値を求めるステップと、エンジンの負荷および／または回転数を変化させた場合における応答遅れパラメータの変動領域を設定するステップと、応答遅れパラメータが変動領域内で変動した場合に、複数のエンジン制御パラメータのうちで、所定のエンジン特性値に対するロバスト性の高い順に、各エンジン制御パラメータの適合値を算出するステップと、を備える。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
応答遅れが生じ易い応答遅れパラメータを含む複数のエンジン制御パラメータを適合する方法であって、
エンジンを定常運転した場合のエンジン特性データを計測するデータ取得ステップと、
前記エンジン特性データに基づいて、前記複数のエンジン制御パラメータを説明変数としエンジン特性値を目的変数とする応答曲面関数を求める応答曲面関数取得ステップと、
前記応答曲面関数を用いて、定常運転時における前記エンジン制御パラメータの最適値である定常最適値を求める定常最適値取得ステップと、
前記エンジンの負荷および／または回転数を変化させた場合における前記応答遅れパラメータの変動領域を設定する変動領域設定ステップと、
前記応答遅れパラメータが前記変動領域内で変動した場合に、前記複数のエンジン制御パラメータのうちで、所定のエンジン特性値に対するロバスト性の高い順に、各エンジン制御パラメータの適合値を算出する適合値算出ステップと、
を備えることを特徴とするエンジン制御パラメータの適合方法。
【請求項２】
前記所定のエンジン特性値は、トルク変動であることを特徴とする請求項１記載のエンジン制御パラメータの適合方法。
【請求項３】
前記適合値算出ステップにおいて、１番目および２番目のエンジン制御パラメータの適合値を算出する際には、前記応答遅れパラメータが前記変動領域内で変動した場合における前記所定のエンジン特性値の変化が最小となるように当該エンジン制御パラメータの適合値を算出することを特徴とする請求項１または２記載のエンジン制御パラメータの適合方法。
【請求項４】
応答遅れが生じ易い応答遅れパラメータを含む複数のエンジン制御パラメータを適合する装置であって、
エンジンを定常運転した場合のエンジン特性データを計測するデータ取得手段と、
前記エンジン特性データに基づいて、前記複数のエンジン制御パラメータを説明変数としエンジン特性値を目的変数とする応答曲面関数を求める応答曲面関数取得手段と、
前記応答曲面関数を用いて、定常運転時における前記エンジン制御パラメータの最適値である定常最適値を求める定常最適値取得手段と、
前記エンジンの負荷および／または回転数を変化させた場合における前記応答遅れパラメータの変動領域を設定する変動領域設定手段と、
前記応答遅れパラメータが前記変動領域内で変動した場合に、前記複数のエンジン制御パラメータのうちで、所定のエンジン特性値に対するロバスト性の高い順に、各エンジン制御パラメータの適合値を算出する適合値算出手段と、
を備えることを特徴とするエンジン制御パラメータの適合装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジン制御パラメータの適合方法および適合装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車用エンジンでは、排出ガス特性、燃料消費特性、燃焼安定性および動力性能等のエンジン特性がさまざまな要求を満たすべく、複雑な制御が行なわれている。
【０００３】
すなわち、エンジンの回転数や負荷に基づき決定されるエンジンの運転状態に応じた最適な燃料噴射量や最適な点火時期等の各制御パラメータの適合値を予め設定しておき、エンジン制御用電子制御ユニット（ＥＣＵ）に記憶させておく。そして、この設定した適合値を参照しつつ、ＥＣＵはエンジンの制御を行なう。さまざまな運転状態に各々対応する適合値を用いることにより、各エンジン特性についてのさまざまな要求が満たされる。
【０００４】
各制御パラメータの最適値を求める工程は、通常、次のようなものである。
（１）エンジンの回転数および負荷で規定される２次元の運転領域を格子状に分割する。その各格子点において、各制御パラメータの値を異ならせた多数の制御状態においてエンジンを運転し、各種のエンジン特性を計測する。
（２）上記（１）の計測結果に基づいて、各格子点毎に、複数の制御パラメータを説明変数とし各エンジン特性値を目的変数とするモデル式（応答曲面関数）を求める。
（３）各格子点毎に、上記（２）で求められた応答曲面関数を用いて、排出ガス特性や燃焼安定性（トルク変動）等の特性が所定の制約条件を満足するとともに、燃料消費が最少となる点を求める。この点が各制御パラメータの最適値となる。
【０００５】
【特許文献１】特開平１１−２５７１１２号公報
【特許文献２】特開２００４−２８５９９６号公報
【特許文献３】特開平１１−３２６１３８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記の手法によれば、エンジンの運転領域の各格子点毎に、各制御パラメータの最適値を求めることができる。エンジンの回転数および負荷が一定な定常運転状態にある場合には、各制御パラメータをその格子点に対応する最適値（格子点間にあるときには、格子点の最適値を補間した値）に制御することにより、各種の制約条件を満足し、燃料消費が最少となるような最適な運転状態を実現することができる。
【０００７】
しかしながら、自動車用エンジンでは、回転数および負荷が変化する過渡運転状態が多用される。過渡運転状態においては、一部の制御デバイスに応答遅れが生ずる。すなわち、例えば点火時期のような制御パラメータは、瞬時に変更することが可能である。これに対し、例えば可変バルブタイミング機構におけるバルブタイミングは、油圧アクチュエータ等の作動によって変更されるので、瞬時に変更することはできない。このため、加速時や減速時には、可変バルブタイミング機構の応答遅れが生じ易い。
【０００８】
バルブタイミングが変化すると、適正な点火時期も変化する。よって、可変バルブタイミング機構の応答遅れが生ずると、点火時期との組み合わせが不適切となり易い。すなわち、点火時期が過進角または過遅角となり、トルク変動が悪化し易い。また、中負荷域では、トランジェントノックが懸念される。
【０００９】
また、ＥＧＲ(Exhaust Gas Recirculation)を行う装置などが付加されたエンジンにおいては、制御パラメータの数が増加するが、そのような多数の制御パラメータを精度良く適合する方法は確立されていない。
【００１０】
以上のようなことから、実際の適合においては、バルブタイミングや排気還流率などの制御パラメータの変化量を、定常運転時の最適値よりも小さく設定する必要がある。その結果、エンジンの燃費性能を十分に向上させることができていないのが現状である。また、適合作業に多大な時間がかかり、開発効率の低下を招来している。
【００１１】
本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、応答遅れの生ずる制御デバイスを有するエンジンにおいて、過渡時のエンジン特性を悪化させることがなく、且つ、燃費性能を十分に向上することができるエンジン制御パラメータの適合方法および適合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】
【００１２】
第１の発明は、上記の目的を達成するため、
応答遅れが生じ易い応答遅れパラメータを含む複数のエンジン制御パラメータを適合する方法であって、
エンジンを定常運転した場合のエンジン特性データを計測するデータ取得ステップと、
前記エンジン特性データに基づいて、前記複数のエンジン制御パラメータを説明変数としエンジン特性値を目的変数とする応答曲面関数を求める応答曲面関数取得ステップと、
前記応答曲面関数を用いて、定常運転時における前記エンジン制御パラメータの最適値である定常最適値を求める定常最適値取得ステップと、
前記エンジンの負荷および／または回転数を変化させた場合における前記応答遅れパラメータの変動領域を設定する変動領域設定ステップと、
前記応答遅れパラメータが前記変動領域内で変動した場合に、前記複数のエンジン制御パラメータのうちで、所定のエンジン特性値に対するロバスト性の高い順に、各エンジン制御パラメータの適合値を算出する適合値算出ステップと、
を備えることを特徴とする。
【００１３】
また、第２の発明は、第１の発明において、
前記所定のエンジン特性値は、トルク変動であることを特徴とする。
【００１４】
また、第３の発明は、第１または第２の発明において、
前記適合値算出ステップにおいて、１番目および２番目のエンジン制御パラメータの適合値を算出する際には、前記応答遅れパラメータが前記変動領域内で変動した場合における前記所定のエンジン特性値の変化が最小となるように当該エンジン制御パラメータの適合値を算出することを特徴とする。
【００１５】
また、第４の発明は、応答遅れが生じ易い応答遅れパラメータを含む複数のエンジン制御パラメータを適合する装置であって、
エンジンを定常運転した場合のエンジン特性データを計測するデータ取得手段と、
前記エンジン特性データに基づいて、前記複数のエンジン制御パラメータを説明変数としエンジン特性値を目的変数とする応答曲面関数を求める応答曲面関数取得手段と、
前記応答曲面関数を用いて、定常運転時における前記エンジン制御パラメータの最適値である定常最適値を求める定常最適値取得手段と、
前記エンジンの負荷および／または回転数を変化させた場合における前記応答遅れパラメータの変動領域を設定する変動領域設定手段と、
前記応答遅れパラメータが前記変動領域内で変動した場合に、前記複数のエンジン制御パラメータのうちで、所定のエンジン特性値に対するロバスト性の高い順に、各エンジン制御パラメータの適合値を算出する適合値算出手段と、
を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
第１の発明によれば、複数のエンジン制御パラメータのうちで、所定のエンジン特性値に対するロバスト性の高い順に、各エンジン制御パラメータの適合値を算出することができる。これにより、過渡運転時にドライバビリティ等の特性が悪化することを確実に抑制し、且つ、燃費等の特性を十分に改善できるように、エンジン制御パラメータを適合することができる。
【００１７】
第２の発明によれば、過渡運転時にトルク変動が悪化することを確実に抑制し、且つ、燃費等の特性を十分に改善できるように、エンジン制御パラメータを適合することができる。
【００１８】
第３の発明によれば、１番目および２番目のエンジン制御パラメータの適合値を算出する際に、応答遅れパラメータが変動領域内で変動した場合における所定のエンジン特性値の変化が最小となるように当該エンジン制御パラメータの適合値を算出することができる。これにより、過渡運転時にドライバビリティ等の特性が悪化することをより確実に抑制することができる。
【００１９】
第４の発明によれば、複数のエンジン制御パラメータのうちで、所定のエンジン特性値に対するロバスト性の高い順に、各エンジン制御パラメータの適合値を算出することができる。これにより、過渡運転時にドライバビリティ等の特性が悪化することを確実に抑制し、且つ、燃費等の特性を十分に改善できるように、エンジン制御パラメータを適合することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
実施の形態１．
［システム構成の説明］
図１は、本発明の実施の形態１のエンジン制御パラメータの適合装置の構成を示す図である。図１に示すように、エンジン１０は、シリンダ１１と、ピストン１２と、シリンダ１１およびピストン１２によって区画形成される燃焼室１３の上方に配置され、燃料を直接噴射するインジェクタ１４と、燃焼室１３内の混合気に点火するための点火プラグ１５とを備えている。本実施形態では、点火プラグ１５による点火時期を符号ＳＴで表す。なお、本発明では、図示の構成と異なり、インジェクタ１４が吸気ポート内に燃料を噴射するように設けられていてもよい。
【００２１】
燃焼室１３には吸気通路１６から空気が吸入され、これに燃料が噴射され混合気になる。点火により混合気が燃焼した燃焼ガスは、排気として燃焼室１３から排気通路１７へ排出される。吸気通路１６からの空気の吸入および排気通路１７への排気の排出の各タイミングは、それぞれ吸気弁１８および排気弁１９の開弁タイミングによって設定される。図１に示されるエンジン１０の場合、吸気弁１８のバルブタイミングは、可変バルブタイミング機構２０によって連続可変的に設定される。本実施形態では、可変バルブタイミング機構２０の制御パラメータ（例えば進角量）を符号ＶＶＴで表す。なお、図示を省略するが、エンジン１０には、排気弁１９のバルブタイミングを可変とする機構が更に設けられていてもよい。
【００２２】
一方、エンジン１０の燃焼室１３に取り込まれる空気量は、吸気通路１６の途中に設けられた電子制御スロットル２１によって調節される。また、エンジン１０においては、排気通路１７へ排出された排気ガスの一部をＥＧＲ通路２２を介して吸気通路１６に戻す、ＥＧＲ(Exhaust Gas Recirculation)を実行可能になっている。ＥＧＲ通路２２を介して吸気通路１６に還流する排気ガス、すなわちＥＧＲガスの量は、ＥＧＲ量は、ＥＧＲ弁２３の開度によって調節される。本実施形態では、このようなＥＧＲ装置による排気還流率（燃焼室１３に流入する吸気ガス中のＥＧＲガスの割合）を、符号ＥＧＲで表す。
【００２３】
こうしたエンジン１０の制御は、ＥＣＵ３０によって行われる。また、このＥＣＵ３０には、水温センサ２６やエンジン１０のクランク軸２４近傍に設けられたクランク角センサ２５等、エンジンの運転状態を計測する各種センサからの情報が計測情報として入力される。
【００２４】
本実施形態の適合装置は、エンジン１０の各種制御パラメータを適切な値に設定する制御マップの各適合値を算出する。本実施形態の適合装置は、エンジン１０のクランク軸２４と連結されるダイナモメータ３１と、ダイナモメータ３１を操作するダイナモ操作盤３２と、ダイナモメータ３１を所定の条件に制御すべくダイナモ操作盤３２に指令を送る自動計測装置３３とを備える。
【００２５】
ここで、ダイナモメータ３１は、エンジン１０のクランク軸２４の発生するトルクを吸収する。これにより、エンジン１０を擬似的に車両に搭載した負荷状態にして各種試験を行うことができる。そして、ダイナモメータ３１の吸収するトルクは、自動計測装置３３からの指令にしたがって、ダイナモ操作盤３２が操作されることで制御される。
【００２６】
本実施形態の適合装置は、更に、ＥＣＵ３０と自動計測装置３３との間でデータのやりとりを仲介するパネルチェッカー３４を備える。そして、自動計測装置３３では、パネルチェッカー３４を介して、ＥＣＵ３０内に保持されるエンジン１０の計測情報を取得する。
【００２７】
エンジン１０が実際に車両に搭載されるときには、各種センサ等からＥＣＵ３０に入力される計測情報に基づきその運転状態が制御される。これに対し、ダイナモメータ３１を用いて擬似的に車両に搭載された状態を作り出す場合には、運転者の意志を反映したアクセルペダルの踏み込み量等のデータがＥＣＵ３０に供給されない。
【００２８】
そこで、自動計測装置３３は、エンジン１０の計測情報を参照してエンジン１０の状態をモニタしつつ、パネルチェッカー３４を介してアクセルペダルの踏み込み量に相当するデータ等をＥＣＵ３０に供給する。このようにして、自動計測装置３３は、エンジン１０を所望の運転状態に制御する。
【００２９】
一方、ＥＣＵ３０内には、エンジン１０の制御情報として、エンジン１０に類似する機種のエンジンの制御マップ等、エンジン１０を大まかに制御することのできる制御マップが記憶されている。
【００３０】
自動計測装置３３によるエンジン１０やダイナモメータ３１を制御する指令は、大きくは自動計測装置３３内の条件ファイルに基づいて設定される。この条件ファイルには、基本的には、計測を所望するエンジン１０の各運転状態（回転数および負荷）毎に、その制御パラメータ（点火時期ＳＴ、燃料噴射量、バルブタイミングＶＶＴ、ＥＧＲ率、燃料噴射タイミング、燃料圧力等）が書込まれている。そして、この各運転状態毎にエンジン１０が固定制御されてそのときのエンジン１０の出力が計測器３５によって計測される。なお、この条件ファイル内に設定される各条件は、条件設定ツール５３によって設定される。
【００３１】
条件ファイルに設定された各運転状態にエンジン１０の運転状態を制御するために、自動計測装置３３は、パネルチェッカー３４を介してＥＣＵ３０にアクセルペダルの踏み込み量に相当するデータ等を供給する。
【００３２】
そして、エンジン１０がこの条件ファイルを通じて設定された運転状態に制御されると、自動計測装置３３では、パネルチェッカー３４を介してＥＣＵ３０内のメモリあるいはレジスタ等にマニュアルフラグをセットする。このマニュアルフラグは、上記制御マップによるエンジン１０の制御を禁止するフラグである。
【００３３】
エンジン１０が上記条件ファイルを通じて設定された運転状態となると、自動計測装置３３では、このフラグをセットするとともに、エンジン１０の制御パラメータを同条件ファイル内に設定された値に固定制御する。
【００３４】
こうして上記条件ファイルに設定されたエンジン運転条件にもとづいて制御パラメータが所定の制御値に固定制御された状態で、燃料消費率ＢＳＦＣや排気中のＮＯｘ濃度、出力トルクの変動量ＴＦ等、エンジン１０の各特性値が計測器３５により計測される。
【００３５】
詳しくは、この計測器３５は、エンジン１０に供給される燃料量を計測する燃費計と、エンジン１０の排気通路１７から排出されるガス成分中のＮＯｘ濃度等を分析する分析計と、エンジン１０およびダイナモメータ３１間に設置されたトルクメータと、トルクメータの値を計算処理するトルク変動計とを含む。
【００３６】
そして、燃料消費率ＢＳＦＣに関しては、燃費計による計測値が、自動計測装置３３内で計算処理される。また、ＮＯｘ濃度は、分析計で算出された濃度が計測値として用いられ、自動計測装置３３によって計算処理される。更に、トルク変動ＴＦは、トルク変動計の値として計測され、自動計測装置３３で計算処理される。これら自動計測装置３３内で計算処理されたデータが計測データとなる。
【００３７】
この適合装置は、更に、計測データを上記各条件ファイル毎に保持するサーバ４０と、サーバ４０に保持された計測データを各条件ファイルの情報とともに解析する解析ツール５０と、解析ツール５０による解析結果を表示する表示器５１と、解析結果の一部を記憶保持するデータベース５２と、これら解析ツール５０や条件設定ツール５３等を操作するための操作部６０とを備える。
【００３８】
［実施の形態１における具体的処理］
図２は、上述した適合装置によって実行される、本実施形態のエンジン制御パラメータの適合方法のフローチャートである。本実施形態では、エンジン１０の回転数と負荷とで定まる２次元の運転領域を格子状に分割し、その各格子点（例えば１２０点）におけるエンジン制御パラメータの適合値を算出する。
【００３９】
エンジン１０の可変バルブタイミング機構２０は、油圧アクチュエータあるいは電気モータを備えており、その油圧アクチュエータあるいは電気モータを作動させることにより、バルブタイミングＶＶＴを変化させる。よって、バルブタイミングＶＶＴを変更するには、ある程度の時間がかかる。このため、バルブタイミングＶＶＴの要求値（目標値）が時間とともに変化する過渡運転時においては、実際のバルブタイミングＶＶＴが要求値に対し遅れて追従する、いわゆる応答遅れが生じ易い。
【００４０】
また、エンジン１０では、排気還流率ＥＧＲについても、応答遅れが生じる場合がある。ＥＧＲガスは、ＥＧＲ通路２２や吸気通路１６を通って燃焼室１３内に還流するので、輸送遅れが生ずる。このため、ＥＧＲ弁２３の開度を変化させてから、燃焼室１３内に流入するＥＧＲガスの量が変化するまでには、ある程度の時間がかかるからである。
【００４１】
以下に説明するように、本実施形態によれば、このようなエンジン１０に対し、過渡運転時にバルブタイミングＶＶＴ等に応答遅れが生じた場合であっても、トルク変動等の特性が悪化することを確実に防止するとともに、優れた燃費性能が得られるように、エンジン制御パラメータの適合値を算出することができる。
【００４２】
図２に示すように、本実施形態の適合方法では、まず、実験計画法等の手法によって設定された実験計画に従ってエンジン１０の定常運転試験が行われ、この試験において計測されたエンジン特性データに基づいて、特性予測式（応答曲面関数）が算出される（ステップ１００）。
【００４３】
すなわち、このステップ１００では、まず、各格子点毎に、エンジン制御パラメータの値をいくつか設定して、各種のエンジン特性値を計測する。そして、それらの計測結果に基づいて、各格子点毎に、各制御パラメータを説明変数とし、各エンジン特性値を目的変数とする応答曲面関数を求める。
【００４４】
本実施形態では、上記計測する各特性値は、燃料消費率ＢＳＦＣ、トルク変動ＴＦ、排気ガス温度、ＮＯｘ排出量、排気ガスセンサ温度等である。また、上記エンジン制御パラメータには、点火時期ＳＴと、バルブタイミングＶＶＴと、排気還流率ＥＧＲとが含まれる。
【００４５】
上記応答曲面関数のモデル式は、例えば、定数項、各制御パラメータの１次項、２次項、および２つの制御パラメータの交互作用項の足し合わせによって表すことができる。例えば、トルク変動ＴＦについては、次のような式で表される。
ＴＦ＝β0＋β1×ＶＶＴ＋β2×ＳＴ＋β3×ＥＧＲ
＋β4×ＶＶＴ2＋β5×ＳＴ2＋β6×ＥＧＲ2
＋β7×ＶＶＴ×ＳＴ＋β8×ＶＶＴ×ＥＧＲ＋β9×ＳＴ×ＥＧＲ
【００４６】
上記式中の各係数β0〜β9は、上記定常運転試験で計測されたトルク変動データを基に重回帰分析を行うことにより、決定される。これにより、トルク変動ＴＦの応答曲面関数が求められる。同様にして、他のエンジン特性値についても、応答曲面関数を求めることができる。
【００４７】
上記ステップ１００の処理に続いて、エンジン１０の定常運転時における各制御パラメータの最適値（以下「定常最適値」と称する）が各格子点毎に算出される（ステップ１０２）。本実施形態では、このステップ１０２において、トルク変動ＴＦ、排気ガス温度、ＮＯｘ排出量、排気ガスセンサ温度がそれぞれ所定の制約条件を満足する範囲において、燃料消費率ＢＳＦＣが最小となる各制御パラメータの組み合わせが、定常最適値として算出される。この際の最適化手法としては、例えば最急降下法、焼きなまし法、遺伝的アルゴリズムなどを用いることができる。
【００４８】
なお、上記ステップ１０２において、各制約条件を満足する領域がない場合、すなわち、各制約条件を満足する各制御パラメータの組み合わせの解が存在しない場合には、実験計画を見直して、上記ステップ１００以下の処理が再度実行される（ステップ１０４）。
【００４９】
上述したステップ１００〜１０４の処理については、例えば特開２００４−６８７２９号公報、特開２００５−４２６５６号公報、特開２００６−１７６９８号公報等に記載されており、公知であるので、ここではこれ以上の説明を省略する。
【００５０】
また、図２に示すルーチンによれば、上記ステップ１００の処理に続いて、バルブタイミングＶＶＴや排気還流率ＥＧＲの応答遅れが影響する運転領域における特性予測式（応答曲面関数）が十分な数だけ取得されているか否かが判別される（ステップ１０６）。そして、特性予測式が十分でないと判別された場合には、追加実験等を行うことによって必要な実験データが確保され（ステップ１０８）、その追加の実験データに基づいて、特性予測式が補充される（ステップ１００）。
【００５１】
上記ステップ１０６の処理に続いて、エンジン１０におけるバルブタイミングＶＶＴおよび排気還流率ＥＧＲの応答遅れ特性に基づいて、バルブタイミングＶＶＴおよび排気還流率ＥＧＲの変動領域（要求値に対する変動範囲）が設定される（ステップ１１０）。このステップ１１０では、例えば、バルブタイミングＶＶＴの応答遅れによる変動領域がクランク角で±５deg、排気還流率ＥＧＲの応答遅れによる変動領域が±５％、と設定される。
【００５２】
以上の処理に続いて、変動領域内で、トルク変動ＴＦに対してロバスト性の高い制御パラメータを順に決定し、最適化する処理が実行される（ステップ１１２）。以下、このステップ１１２の処理について、図３乃至図５に示す例に沿って説明する。
【００５３】
図３は、トルク変動ＴＦの応答曲面関数を示す図であり、横軸は排気還流率ＥＧＲである。図３中の４つの曲線は、トルク変動ＴＦの応答曲面関数を、変動領域内の異なるＶＶＴ値において切断した場合の各断面を示している。図３中の二重丸は、トルク変動ＴＦに対するロバスト性がなるべく高くなるように、変動領域内で設定した排気還流率ＥＧＲの適合値である。図３から分かるように、このように設定した排気還流率ＥＧＲの適合値においては、バルブタイミングＶＶＴが応答遅れによって変動しても、トルク変動ＴＦの変化が比較的少ない。すなわち、トルク変動ＴＦに対するロバスト性が高い。よって、過渡運転時のバルブタイミングＶＶＴの応答遅れによってトルク変動ＴＦが悪化することを確実に抑制することができる。
【００５４】
このように、本実施形態の例では、トルク変動ＴＦに対し最もロバスト性が高い制御パラメータは、排気還流率ＥＧＲである。よって、まず最初に、排気還流率ＥＧＲの適合値を上記のように設定する。
【００５５】
なお、図３中で上記二重丸より排気還流率ＥＧＲの高い領域においては、バルブタイミングＶＶＴの変動に対するトルク変動ＴＦの変化が大きい。このため、このような領域は、トルク変動ＴＦに対するロバスト性が低く、過渡運転時のバルブタイミングＶＶＴの応答遅れによってトルク変動ＴＦが悪化し易いと言える。
【００５６】
本実施形態の例では、トルク変動ＴＦに対し次にロバスト性が高い制御パラメータは、点火時期ＳＴである。そこで、次に、点火時期ＳＴの適合値を次のように設定する。図４は、トルク変動ＴＦの応答曲面関数を示す図であり、横軸は点火時期ＳＴである。図４中の３つの曲線は、トルク変動ＴＦの応答曲面関数を、変動領域内の異なるＶＶＴ値において切断した場合の各断面を示している。図４中の二重丸は、トルク変動ＴＦに対するロバスト性がなるべく高くなるように設定した点火時期ＳＴの適合値である。図４から分かるように、このように設定した点火時期ＳＴの適合値においては、バルブタイミングＶＶＴが応答遅れによって変動した場合のトルク変動ＴＦの変化を図中の矢印Ａで示す範囲に抑制することができる。これに対し、点火時期ＳＴがこれより早かったり遅かったりすると、バルブタイミングＶＶＴの変動に伴うトルク変動ＴＦの変化は、図中の矢印Ｂや矢印Ｃで示す範囲へと拡大する。このように、点火時期ＳＴの適合値を上記のように設定することにより、トルク変動ＴＦに対するロバスト性を高めることができることが分かる。よって、過渡運転時のバルブタイミングＶＶＴの応答遅れによってトルク変動ＴＦが悪化することを確実に抑制することができる。
【００５７】
上記のようにして排気還流率ＥＧＲおよび点火時期ＳＴの適合値が設定されたら、次に、残る制御パラメータである可変バルブタイミングＶＶＴについて、燃料消費率ＢＳＦＣが最小となるように、適合値が算出される（ステップ１１４）。図５は、ＶＶＴの適合値を算出する方法を説明するための図である。図５は、上段が燃料消費率ＢＳＦＣの応答曲面関数、下段がトルク変動ＴＦの応答曲面関数であり、横軸は点火時期ＳＴである。図５において、燃料消費率ＢＳＦＣとトルク変動ＴＦの応答曲面関数は、それぞれ、異なるＶＶＴ値およびＥＧＲ値において切断した場合の断面として示されている。この図の例では、排気還流率ＥＧＲおよび点火時期ＳＴを上記設定した適合値とした場合には、図中の破線で示す断面でのＶＶＴ値とすることにより、定常運転時のトルク変動ＴＦを制約値以下に抑えることができ、且つ、燃料消費率ＢＳＦＣを最小とすることができる（図中の二重丸）。よって、このＶＶＴ値が適合値として設定される。
【００５８】
なお、上記ステップ１１２および１１４においては、上述した手順を必要に応じて繰り返し行うことにより、各制御パラメータの適合値の精度を向上させるようにしてもよい。
【００５９】
本実施形態では、以上説明したような手順によって各制御パラメータの適合値を算出することにより、トルク変動ＴＦに対するロバスト性が高く、且つ燃料消費率ＢＳＦＣの小さい適合値を設定することができる。このため、エンジン１０の過渡運転時にトルク変動によりドライバビリティが悪化することを確実に防止するとともに、エンジン１０の燃費性能を十分に改善することができる。
【００６０】
更に、本実施形態によれば、上述したような処理を図１に示す適合装置において実行することにより、各格子点における制御パラメータの適合値を自動的に算出することができる。このため、エンジン開発効率を著しく向上することができる。
【００６１】
上述した実施の形態１においては、トルク変動ＴＦが前記第１および第４の発明における「所定のエンジン特性値」に、バルブタイミングＶＶＴが前記第１および第４の発明における「応答遅れパラメータ」に、上記ステップ１００が前記第１の発明における「データ取得ステップ」および「応答曲面関数取得ステップ」に、上記ステップ１０２が前記第１の発明における「定常最適値取得ステップ」に、上記ステップ１１０が前記第１の発明における「変動領域設定ステップ」に、上記ステップ１１２が前記第１の発明における「適合値取得ステップ」に、それぞれ相当している。また、上記適合装置が、上記ステップ１００の処理を実行することにより前記第４の発明における「データ取得手段」および「応答曲面関数取得手段」が、上記ステップ１０２の処理を実行することにより前記第４の発明における「定常最適値取得手段」が、上記ステップ１１０の処理を実行することにより前記第４の発明における「変動領域設定手段」が、上記ステップ１１２の処理を実行することにより前記第４の発明における「適合値取得手段」が、それぞれ実現されている。
【００６２】
なお、本実施形態では、吸気側にのみ可変バルブタイミング機構が設けられているエンジンを例に説明したが、排気側にも可変バルブタイミング機構が設けられているエンジンにおいては、排気弁のバルブタイミングに制御パラメータを追加することによって、本発明を同様に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】本発明の実施の形態１のエンジン制御パラメータの適合装置の構成を示す図である。
【図２】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３】トルク変動ＴＦの応答曲面関数を示す図である。
【図４】トルク変動ＴＦの応答曲面関数を示す図である。
【図５】燃料消費率ＢＳＦＣおよびトルク変動ＴＦの応答曲面関数を示す図である。
【符号の説明】
【００６４】
１０  エンジン
１１  シリンダ
１２  ピストン
１３  燃焼室
１４  インジェクタ
１５  点火プラグ
１６  吸気通路
１７  排気通路
１８  吸気弁
１９  排気弁
２０  可変バルブタイミング機構
２１  電子制御スロットル
２２  ＥＧＲ通路
２３  ＥＧＲ弁
２４  クランク軸
２５  クランク角センサ
２６  水温センサ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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