(57)【要約】【課題】エンジン制御パラメータに応じて変化するエンジン特性を測定する適合試験方法において、特定エンジン制御パラメータの時のエンジン特性の正確な定常値を測定可能とする。【解決手段】特定エンジン制御パラメータの時に、設定時間毎に測定されたエンジン特性値の連続する設定回数の標準偏差値が設定値未満となれば、エンジン特性値が定常値となったと判断する（ステップ１０５）。【選択図】図２
2009014390.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジン制御パラメータに応じて変化するエンジン特性を測定する適合試験方法であって、特定エンジン制御パラメータの時に、設定時間毎に測定された前記エンジン特性値の連続する設定回数の標準偏差値が設定値未満となれば、前記エンジン特性値が定常値となったと判断することを特徴とする適合試験方法。
【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に応じて変化するエンジン特性を測定する適合試験方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的なエンジンにおいて、回転数及び負荷により定まる機関運転状態毎に、点火時期及び空燃比等のエンジン制御パラメータを制御して、エンジン出力及び排気エミッション等のエンジン特性を最良とすることが好ましい。このためには、機関運転状態毎の各エンジン制御パラメータの目標値を予め設定しておかなければならない。
【０００３】
エンジン制御パラメータが点火時期及び空燃比の二つである場合において、これら二つの機関運転状態毎の目標値を設定するためには、例えば、試作エンジン等を使用し、各機関運転状態において、空燃比を想定範囲内の各値に固定し、固定された空燃比の各値に対して、点火時期を想定範囲内で徐々に変化させてエンジン出力の変化を実測することにより、機関運転状態毎に最大エンジン出力を発生させる目標空燃比と目標点火時期との組み合わせを得る適合試験が必要とされる。
【０００４】
このような適合試験において、試験工数を低減するために、点火時期等のエンジン制御パラメータを想定範囲内で大きく変化させて、数点の定常エンジン特性値しか測定せず、これら数点のエンジン特性値からモデル式を設定してエンジン制御パラメータの変化に対するエンジン特性を推定することが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−２０６４５６
【特許文献２】特開２００４−６８７２９
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
このようなエンジン特性を推定する際の適合試験においても、少なくとも数点は定常エンジン特性値が測定され、この際には、正確な定常値が測定されなければならない。実際的には、エンジン特性値は定常値近傍においても変動するために定常値の判断が難しく、例えば、連続して測定された二つのエンジン特性値の偏差が設定値以下となった時に、後者の測定値が定常値とされる。しかしながら、このような方法では、測定値がエンジン特性値の正確な定常値となっていないことがある。
【０００７】
従って、本発明の目的は、エンジン制御パラメータに応じて変化するエンジン特性を測定する適合試験方法において、特定エンジン制御パラメータの時のエンジン特性の正確な定常値を測定可能とすることである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明による請求項１に記載の適合試験方法は、エンジン制御パラメータに応じて変化するエンジン特性を測定する適合試験方法であって、特定エンジン制御パラメータの時に、設定時間毎に測定された前記エンジン特性値の連続する設定回数の標準偏差値が設定値未満となれば、前記エンジン特性値が定常値となったと判断することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明による請求項１に記載の適合試験方法によれば、設定時間毎にエンジン特性が測定され、連続する設定回数のエンジン特性の標準偏差値が設定値未満となった時に、エンジン特性値が定常値となったと判断するようになっており、それにより、エンジン特性値が変動しても定常値の正確な測定が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
ガソリンエンジンにおいて、例えば、点火時期及び空燃比等のエンジン制御パラメータがあり、可変バルブタイミング機構を有する場合には、さらに、吸気弁開弁時期及び排気弁閉弁時期等のエンジン制御パラメータが追加され、筒内噴射エンジンの場合には、さらに、燃料噴射開始時期及び燃料噴射圧力等のエンジン制御パラメータが追加される。このような多数のエンジン制御パラメータを制御して、失火及びノッキングを発生させることなく、排気エミッションの良好な高いエンジン出力が得られる運転を各機関運転状態で実現することが好ましい。そのためには、回転数及び負荷により定まる機関運転状態毎に最適な運転が実現されるように機関運転状態毎の各エンジン制御パラメータの目標値を予め設定するための適合試験が必要とされる。
【００１１】
適合試験は、試作エンジン等を使用し、各エンジン制御パラメータの想定範囲内の各値の全ての組み合わせに対して、実際の運転がどのようになるかを検証し、最適な運転が実現される全エンジン制御パラメータの値の組み合わせを見つけ出すためのものである。具体的には、各機関運転状態において、一つのエンジン制御パラメータを除く他のエンジン制御パラメータをそれぞれの想定範囲内の値に固定し、一つのエンジン制御パラメータを想定範囲内でスイープさせて、エンジン特性として、例えば、エンジン出力の変化等を測定する。各機関運転状態において、この一つのエンジン制御パラメータのスイープ試験を他のエンジン制御パラメータのそれぞれの想定範囲内の値の全ての組み合わせに対して実施することとなる。もちろん、経験的に、明らかに最適な運転が実現されない他のエンジン制御パラメータの値の組み合わせに対しては、スイープ試験を省略することは可能であるが、それでも、適合試験には莫大な試験工数が必要となる。
【００１２】
スイープ試験結果であるエンジン特性を比較的正確に推定することにより、スイープ試験自身の時間を短縮して適合試験の工数を低減するものである。以下、点火時期をスイープさせる場合を説明するが、もちろん、点火時期以外のエンジン制御パラメータをスイープさせる場合にも同じ考え方が適用可能である。
【００１３】
図１は点火時期スイープ試験における点火時期及び発生トルクの変化を示すタイムチャートである。本点火時期スイープ試験では、点火時期を実線Ｑに示すように変化させることにより、実線Ｒに示すように変化する発生トルクが測定される。先ず、時刻ｔ０において点火時期を想定範囲の最遅角値Ｉ１として試験を開始する。時刻ｔ０の発生トルクは過渡的なものであり、点火時期を最遅角値Ｉ１とした運転が各気筒で繰り返されると、この点火時期の燃焼に対して各気筒の筒内温度等が徐々に安定するために発生トルクは徐々に上昇し、時刻ｔ１において、発生トルクは、この点火時期Ｉ１の燃焼に対しての定常発生トルクＴ（ｔ１）となる。時刻ｔ０からｔ１までの間の期間Ａ１は、点火時期を変化させない発生トルクの安定化期間である。安定化期間Ａ１は発生トルクの時間変化率が設定値以下となる（発生トルクが殆ど変化しなくなる）までの期間とされる。
【００１４】
こうして、点火時期を最遅角値Ｉ１とした時の定常発生トルクＴ（ｔ１）が測定される。次いで、時刻ｔ２まで徐々に進角されて点火時期はＩ１からＩ２とされ、この進角中の点火時期の変化に対して過渡発生トルクＴ（ｔ）’の変化（各時刻での過渡発生トルク）が測定される。時刻ｔ２から時刻ｔ３までは点火時期をＩ２としたまま変化させない安定化期間Ａ２であり、この安定化期間Ａ２の間において、発生トルクは前述したように安定し、時刻ｔ３の発生トルクは点火時期Ｉ２に対応する定常発生トルクＴ（ｔ３）となる。この安定化期間Ａ２は、点火時期がＩ２とされてからこの点火時期Ｉ２に対応する定常のトルクが発生するまでの期間であり、前述の安定化期間とは必ずしも同じとはならない。
【００１５】
次いで、再び、時刻ｔ４まで徐々に進角されて点火時期はＩ２からＩ３とされ、この進角中の点火時期の変化に対して過渡発生トルクＴ（ｔ）’の変化が測定される。時刻ｔ４から時刻ｔ５までは点火時期をＩ３としたまま変化させない安定化期間Ａ３であり、この安定化期間Ａ３の間において、発生トルクは前述したように安定し、時刻ｔ５の発生トルクは点火時期Ｉ３に対応する定常発生トルクＴ（ｔ５）となる。この安定化期間Ａ３も前述の安定化期間Ａ１，Ａ２と必ずしも同じとはならず、また、点火時期を変化させる時間ｔ４−ｔ３は、前回の点火時期を変化させた時間ｔ２−ｔ１と必ずしも同じにする必要はない。このような点火時期の変化は、点火時期が想定範囲の最進角値となるまで繰り返される。
【００１６】
点火時期スイープ試験においては、点火時期を各値とした時のそれぞれの定常発生トルク値が必要である。そのために、一般的には、点火時期は最遅角値から僅かずつ進角させ、進角させる毎に安定化期間を設けて各点火時期に対応する定常発生トルクを測定しており、一回のスイープ試験自身が長時間となっていた。しかしながら、前述の点火時期スイープ試験では、僅か数回の安定化期間しか設けられず、スイープ試験時間をかなり短くすることができる。
【００１７】
各安定化期間Ａ１，Ａ２，Ａ３の経過時に測定された発生トルクＴ（ｔ１），Ｔ（ｔ３），Ｔ（ｔ５）は、各安定化期間の点火時期Ｉ１，Ｉ２，Ｉ３に対応する定常発生トルクＴ（ｔ）であるが、二つの安定化期間の間で測定された発生トルクは、過渡発生トルクＴ（ｔ）’であり、定常発生トルクとしてそのまま使用することはできない。本適合試験では、今回の安定化期間（例えば、Ａ３）の経過時（時刻ｔ５）に測定された定常発生トルク（Ｔ（ｔ５））と今回の安定化期間の開始時（時刻ｔ４）に測定された過渡発生トルク（Ｔ（ｔ４）’）との差が、点火時期を前回の安定化期間（Ａ２）の点火時期（Ｉ２）から今回の安定化期間の点火時期（Ｉ３）まで変化させた時の各発生トルクの定常値と過渡値との差の累積と考えられるために、例えば、点火時期を前回の安定化期間の点火時期（Ｉ２）から今回の安定化期間の点火時期（Ｉ３）へ変化させた時の経過時間（ｔ４−ｔ３）で前述の差を比例配分し、実線Ｒに示す過渡発生トルク変化を点線Ｓに示すような定常発生トルク変化に補正している。
【００１８】
具体的には、安定化期間Ａ２と安定化期間Ａ３との間の各時刻ｔの定常発生トルクＴ（ｔ）は次式（１）により推定される。
Ｔ（ｔ）＝Ｔ（ｔ）’＋（ｔ−ｔ３）／（ｔ４−ｔ３）＊ΔＴ                （１）
ここで、Ｔ（ｔ）’は、測定された各時刻ｔの点火時期に対応する各時刻ｔの過渡発生トルクであり、ΔＴは前述の差（Ｔ（ｔ５）−Ｔ（ｔ４）’）である。もちろん、他の二つの安定化期間（例えば、Ａ１及びＡ２）の間の各時刻の点火時期に対応する各時刻の定常発生トルクも同様に推定することができる（ここでのΔＴはＴ（ｔ３）−Ｔ（ｔ２）’となる）。
【００１９】
こうして推定される点火時期の変化に対する定常発生トルクの変化は、点火時期の変化に対して実際に測定され、傾向的に定常トルク変化に一致する過渡発生トルク変化を、実際に測定された同じ点火時期での定常発生トルクと過渡発生トルクとの差に基づき補正するものであるために、比較的信頼性が高いものとなる。
【００２０】
ところで、このように数点のエンジン制御パラメータに対するエンジン特性の定常値を測定する適合試験においても、また、もちろん、各エンジン制御パラメータに対するエンジン特性の全ての定常値を測定する適合試験においても、各定常値は正確に測定されなければならない。しかしながら、発生トルクのようなエンジン特性は、定常値近傍においても変動するために、特定のエンジン制御パラメータに対してエンジン特性が定常値となったと判断することは難しい。
【００２１】
前述の安定化期間（Ａ１，Ａ２，Ａ３）は発生トルクの時間変化率が設定値以下となるまでの期間とされ、安定化期間経過時において、特定エンジン制御パラメータ（特定点火時期）に対してエンジン特性（発生トルク）が定常値となったとされている。しかしながら、これでは発生トルクが定常値となっていないことがある。
【００２２】
それにより、安定化期間（Ａ１，Ａ２，Ａ３）の経過時、すなわち、各点火時期（エンジン制御パラメータ）に対して発生トルク（エンジン特性）が定常値となった判断は、図２に示すフローチャートに従って実施されることが好ましい。先ず、ステップ１０１において、点火時期が固定されたか否かが判断される（時刻ｔ０、ｔ２、及び、ｔ４）。この判断が否定される時には、そのまま終了する。
【００２３】
一方、ステップ１０１の判断が肯定される時には、ステップ１０２に進んで、固定された各点火時期に対して、設定時間毎に発生トルクを測定する（Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４，Ｔ５，Ｔ６，Ｔ７，Ｔ８・・・・）。次いで、ステップ１０３では、発生トルクの測定回数ｎが例えば５（設定回数）以上となったか否かが判断され、この判断が否定される時にはそのまま終了する。
【００２４】
ステップ１０３の判断が肯定される時には、ステップ１０４において、連続する最新５回の発生トルクの標準偏差が算出される。次いで、ステップ１０５において、算出された標準偏差値ａが設定値ａ’未満であるか否かが判断される。
【００２５】
この判断が否定される時にはそのまま終了するが、肯定される時には、ステップ１０６において、発生トルクは定常値となったと判断される。この時の発生トルクを定常値としても良いし、また、この時以降において設定時間毎に測定される複数の発生トルクの平均値を定常値としても良い。
【００２６】
こうして、設定時間毎に測定されたエンジン特性の連続する設定回数（例えば５回）の標準偏差値が設定値未満となった時にエンジン特性が定常値となったと判断するようにしているために、正確にエンジン特性の定常値を判断することができる。
【００２７】
このようなエンジン特性の標準偏差を利用して定常値を判断する適合試験方法は、もちろん、数点のエンジン制御パラメータに対する数点のエンジン特性の定常値を測定する場合に限定されることなく、例えば、各エンジン制御パラメータに対するエンジン特性の各定常値を測定する場合にも有効である。
【００２８】
この場合において、エンジン制御パラメータは、一定幅（例えば、点火時期の場合には、設定クランク角度範囲）だけ徐々に変化させられる。このような適合試験の場合において、例えば、エンジン制御パラメータを変化させてからステップ１０５の判断が肯定されるまでの時間が短いほど、このエンジン特性は収束し易いために、次いでエンジン制御パラメータを変化させた際の標準偏差を算出するエンジン特性の測定回数を少なくしても良い。
【００２９】
また、ステップ１０５において使用する閾値ａ’は、０近傍の小さな値に固定しても良いが、例えば、ステップ１０５の判断が肯定された時から設定時間毎に設定回数測定されたエンジン特性の定常値の標準偏差を、今回のエンジン制御パラメータに関する標準偏差として算出し、同様に、エンジン制御パラメータを変化させる毎に、対応するエンジン制御パラメータに関する標準偏差を算出し、エンジン制御パラメータと標準偏差との相関関係が把握された時には、エンジン制御パラメータを変化させた時に、予めステップ１０５の閾値ａ’を設定することができる。
【００３０】
前述したスイープ試験において、エンジン制御パラメータを徐々に変化させる際には、全気筒同時に変化させても良いが、各気筒又は数気筒ずつ変化させても良い。前述した全ての実施形態において、エンジン制御パラメータの変化に対するエンジン特性の過渡値変化を測定し、この過渡値変化からエンジン特性の定常値変化を推定するようにしている。それにより、例えば、エンジン特性として排気ガス温度を測定するスイープ試験において、定常排気ガス温度が触媒装置等を溶損させる温度となる時にも、過渡排気ガス温度であれば、触媒装置等が実際に溶損するようなことはなく、スイープ試験の実施が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】点火時期スイープ試験における点火時期及び発生トルクの変化を示すタイムチャートである。
【図２】各点火時期に対して発生トルクが定常値となった判断をするためのフローチャートである。
【図１】
2009014390.tif 000003
【図２】
2009014390.tif 000004