BR102018067279A2 - Dispositivo de controle de motor de combustão interna - Google Patents

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Kota Sata
Akio Matsunaga
Masaki YAMAKITA
Hiroyuki Oyama
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Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha
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Abstract

o dispositivo de controle controla um parâmetro de controle com base nos valores de parâmetros de operação. o dispositivo de controle é configurado para: captar valores atuais dos parâmetros de operação; calcular, usando um modelo, uma distribuição de probabilidade de um parâmetro de saída com relação a um valor do parâmetro de controle com base nos valores atuais captados dos parâmetros de operação; e definir um valor alvo do parâmetro de controle com base na distribuição de probabilidade calculada de um parâmetro de saída de modo que a probabilidade do valor do parâmetro de saída se tornando igual a ou maior que um valor alvo é mais aproximado da probabilidade alvo. o parâmetro de controle, parâmetros de operação e parâmetro de saída são parâmetros diferentes entre si. o modelo é um modelo usando um processo gaussiano que transmite a distribuição de probabilidade de um parâmetro de saída se valores dos parâmetros de operação e controle forem entrados.

Description

DISPOSITIVO DE CONTROLE DE MOTOR DE COMBUSTÃO INTERNA”
Campo [001] A presente invenção refere-se a um dispositivo de controle de um motor de combustão interna.
Antecedentes [002] No passado, era conhecido a preparação de um modelo de função com base em dados de um motor de combustão interna, e usar esse modelo de função para calcular o valor de saída com relação à entrada. Além disso, na preparação de tal modelo de função, também era conhecido usar um processo Gaussiano (por exemplo, PTL 1).
Lista de citação
Literatura de Patente
PTL 1: Publicação da patente japonesa no. 2015-206975A
SUMÁRIO
PROBLEMA TÉCNICO [003] A esse respeito, em um modelo usando um processo Gaussiano, a saída tem a forma de uma distribuição de probabilidade de um parâmetro predeterminado. Portanto, mesmo ao usar um modelo usando um processo Gaussiano para controle de um motor de combustão interna, o modelo não pode ser usado como é para controle do motor de combustão interna. Portanto, para usar tal modelo para controle de um motor de combustão interna, a saída de distribuição de probabilidade por esse modelo tem de ser processada.
[004] A presente invenção foi feita em consideração do problema acima e tem como seu objetivo fornecer um dispositivo de controle usando uma saída de um modelo usando um processo Gaussiano para controlar adequadamente um motor de combustão interna.
SOLUÇÃO PARA O PROBLEMA
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2/32 [005] A presente invenção foi feita de modo a resolver o problema acima e tem como sua essência o que se segue.
(1) Dispositivo de controle de um motor de combustão interna para controlar um parâmetro de controle, que deve ser controlado, com base em valores de uma pluralidade de parâmetros de operação referentes à operação do motor de combustão interna, em que
O dispositivo de controle é configurado para:
Captar valore atuais dos parâmetros de operação;
[006] Calcular, usando um modelo, uma distribuição de probabilidade de um parâmetro de saída com relação a um valor do parâmetro de controle, com base nos valores atuais captados dos parâmetros de operação; e [007] Definir um valor alvo do parâmetro de controle com base na distribuição de probabilidade calculada de um parâmetro de saída, de modo que a probabilidade do valor do parâmetro de saída se tornando igual ou maior que um valor de referência ou igual ou menor que um valor de referência, mais se aproxima de uma probabilidade alvo, [008] O parâmetro de controle, os parâmetros de operação e o parâmetro de saída são parâmetros diferentes entre si, e [009] O modelo é um modelo usando um processo Gaussiano que produz a distribuição de probabilidade de um parâmetro de saída se valores dos parâmetros de operação e um valor do parâmetro de controle forem entrados.
(2) Dispositivo de controle de um motor de combustão interna de acordo com (1) acima, em que [010] O motor de combustão interna compreende uma vela de ignição para queimar uma mistura de ar-combustível em uma câmara de combustão, [011] O parâmetro de controle é uma regulagem de ignição e o parâmetro de saída é uma intensidade de detonação.
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3/32 (3) Dispositivo de controle de um motor de combustão interna para controlar um parâmetro de controle, que deve ser controlado, com base em valores de uma pluralidade de parâmetros de operação referentes à operação do motor de combustão interna, em que
O dispositivo de controle é configurado para:
Captar valores atuais dos parâmetros de operação, [012] Calcular, usando um modelo, uma distribuição de probabilidade de um parâmetro de saída com relação a um valor do parâmetro de controle, com base nos valores atuais captados dos parâmetros de operação; e [013] Definir um valor alvo do parâmetro de controle com base na distribuição de probabilidade calculada de um parâmetro de saída, de modo que a probabilidade do valor do parâmetro de saída se tornando um valor alvo seja a maior, [014] O parâmetro de controle, os parâmetros de operação e o parâmetro de saída são parâmetros diferentes entre si; e [015] O modelo é um modelo usando um processo Gaussiano que produz a distribuição de probabilidade de um parâmetro de saída se valores dos parâmetros de operação e um valor do parâmetro de controle forem entrados.
(4) Dispositivo de controle de um motor de combustão interna de acordo com (3) acima, em que [016] O motor de combustão interna compreende um injetor de combustível para fornecer combustível a uma câmara de combustão, [017] O parâmetro de controle é uma quantidade de injeção de combustível a partir do injetor de combustível, e [018] O parâmetro de saída é uma razão de ar-combustível de gás de descarga.
(5) Dispositivo de controle de um motor de combustão interna de acordo com
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4/32 qualquer um dos (1) a (4) acima, em que [019] O dispositivo de controle é configurado para atualizar o modelo a bordo durante operação do motor de combustão interna, e [020] O modelo é atualizado por um processo Gaussiano recursivo com base nos valores dos parâmetros de operação e valor do parâmetro de controle captado durante operação do motor de combustão interna, sem atualizar hiperparâmetros representando o modelo.
(6) Dispositivo de controle de um motor de combustão interna, de acordo com qualquer um de (1) a (5) acima, em que o modelo é um modelo usando um processo Gaussiano heteroscedástico no qual variância muda de acordo com os valores dos parâmetros de operação e o valor do parâmetro de controle.
EFEITOS VANTAJOSOS DA INVENÇÃO [021] De acordo com a presente invenção, é fornecido um dispositivo de controle usando uma saída de um modelo usando um processo Gaussiano para controlar adequadamente um motor de combustão interna.
BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS [022] A figura 1 é uma vista esquematicamente mostrando um motor de combustão interna no qual um dispositivo de controle é usado.
[023] A figura 2 é um diagrama de blocos funcional do dispositivo de controle de um motor de combustão interna.
[024] A figura 3 mostra uma distribuição de probabilidade de intensidade de detonação calculada por um modelo de intensidade de detonação.
[025] A figura 4 mostra a relação entre um logaritmo de intensidade de detonação e probabilidade em uma regulagem de ignição predeterminada, na distribuição de probabilidade mostrada na figura 3.
[026] A figura 5 é um fluxograma mostrando uma rotina de controle de controle para cálculo de uma regulagem de ignição básica em uma parte de cálculo
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5/32 de regulagem de ignição básica.
[027] A figura 6 é um diagrama de blocos funcional do dispositivo de controle de um motor de combustão interna.
[028] A figura 7 mostra a distribuição de probabilidade de uma razão de arcombustível de descarga calculada por um modelo de razão de ar-combustível.
DESCRIÇÃO DE MODALIDADES [029] Abaixo, com referência aos desenhos, modalidades da presente invenção serão explicadas em detalhe. Observe que, na seguinte descrição, elementos de componentes similares são atribuídos as mesmas notações de referência.
[030] Observe que, nessa Descrição, basicamente, parâmetros representados por sequências de letras somente de letras minúsculas (por exemplo, “esa”) indicam escalares, parâmetros representados por sequências de letras incluindo letras maiúsculas, não incluindo M (por exemplo, “X”) indicam vetores e parâmetros representados por sequências de letras incluindo letras maiúsculas incluindo M (por exemplo, “MX”) indicam matrizes.
Primeira modalidade
Explicação de motor de combustão interna em geral [031] A figura 1 é uma vista mostrando esquematicamente um motor de combustão interna no qual um dispositivo de controle de acordo com uma primeira modalidade é usado. Como mostrado na figura 1, o motor de combustão interna 1 compreende um corpo de motor 2, bloco de cilindro 3, pistões reciprocando no bloco de cilindro 3, um cabeçote de cilindro 5 fixo no bloco de cilindro 3, válvulas de entrada 6, orifícios de entrada 6, orifícios de entrada 7, válvulas de escape 8, e orifícios de escape 9. Cada câmara de combustão 10 é formada entre o pistão 4 e cabeçote de cilindro 5. A válvula de entrada 6 abre e fechar o orifício de entrada 7, enquanto a válvula de escape 8 abre e fechar o orifício de escape 9. Além disso, no
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6/32 corpo de motor 2, um mecanismo de regulagem de válvula variável 28 é fornecido para controlar a regulagem de válvula das válvulas de entrada 6. Observe que, o corpo de motor 2 também pode ser dotado de um mecanismo de regulagem de válvula variável para controlar a regulagem de válvula das válvulas de escape 8.
[032] Como mostrado na figura 1, uma vela de ignição 11 é disposta na porção central da superfície de parede interna do cabeçote de cilindro 5. Um injetor de combustível 12 é disposto na porção circunferencial da superfície de parede interna do cabeçote de cilindro 5. Cada vela de ignição 11 é configurada para gerar uma centelha em resposta a um sinal de ignição. Além disso, cada injetor de combustível 12 injeta uma quantidade predeterminada de combustível na câmara de combustão 10 de acordo com um sinal de injeção. Observe que os injetores de combustível 12 também podem ser dispostos para injetar combustível no orifício de entrada 7.
[033] O orifício de entrada 7 de cada cilindro é conectado através de um corredor de entrada correspondente 13 ao tanque de compressão 14, enquanto o tanque de compressão 14 é conectado através de um tubo de entrada 15 a um limpador de ar 16. O orifício de entrada 7, corredor de entrada 13, tanque de compressão 14 e tubo de entrada 15 formam uma passagem de admissão. Além disso, uma válvula de estrangulamento 18 acionada por um atuador de acionamento de válvula de estrangulamento 17 é disposto no tubo de entrada 15.
[034] Por outro lado, o orifício de escape 9 do cilindro é conectado a uma tubulação de descarga 19, enquanto a tubulação de descarga 19 é conectada a uma caixa 21 alojando um catalisador de purificação de descarga 20. A caixa 21 é conectada a um tubo de descarga 22. O orifício de escape 9, tubulação de descarga 19, caixa 21 e tubo de descarga 22 formam uma passagem de descarga.
[035] A tubulação de descarga 19 e o tanque de compressão 14 são conectados entre si por um tubo EGR 24. No tubo EGR 24, um cooler EGR 25 é
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7/32 fornecido para resfriar o gás EGR fluindo a partir da tubulação de descarga 19 para o tanque de compressão 14 através do tubo EGR 24. Além disso, no tubo EGR 24, uma válvula de controle EGR 26 é fornecida para controlar a taxa de fluxo do gás EGR fornecido ao tanque de compressão 14. O tubo EGR 24, cooler EGR 25 e válvula de controle EGR 26 formam um mecanismo EGR para fornecer parte do gás de descarga para a passagem de admissão.
[036] Além disso, o motor de combustão interna 1 é dotado de uma unidade de controle eletrônico (ECU) 31. A ECU 31 é compreendida de um computador digital dotado de componentes conectados entre si através de um barramento bidirecional 32, como uma RAM (memória de acesso aleatório) 33, ROM (memória somente de leitura) 34, CPU (microprocessador) 35, orifício de entrada 36 e orifício de saída 37.
[037] No tubo de entrada 15, um medidor de fluxo de ar 39 é fornecido para detectar a taxa de fluxo de ar fluindo através do tubo de entrada 15. Na válvula de estrangulamento 18, um sensor de grau de abertura de acelerador 40 é fornecido para detectar o grau de abertura da válvula de estrangulamento 18. Além disso, no bloco de cilindro 3, um sensor de detonação 41 é fornecido para detectar a intensidade de detonação, enquanto na tubulação de descarga 19, um sensor de razão de ar-combustível 42 é fornecido para detectar a razão de ar-combustível do gás de descarga fluindo através da tubulação de descarga 19 (abaixo, também mencionada como a “razão de combustível-ar de descarga”). As saídas desses medidores de fluxo de ar 39, sensor de grau de abertura de acelerador 40, sensor de detonação 41 e sensor de razão de ar-combustível 42 são entradas através de conversores AD correspondentes 38 para o orifício de entrada 36. Observe que, na presente modalidade, o sensor de detonação 41 é usado para detectar a intensidade de detonação, porém também é possível fornecer um sensor de pressão em cilindro no cabeçote de cilindro 5 para detectar a pressão na câmara de combustão 10 e
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8/32 calcular a intensidade de detonação com base na saída desse sensor de pressão em cilindro.
[038] Além disso, um sensor de carga 44 é conectado em um pedal de acelerador 43 e o sensor de carga 44 gera uma tensão de saída proporcional à quantidade de depressão do pedal de acelerador 43. A tensão de saída do sensor de carga 44 é entrada através de um conversor AD correspondente 38 no orifício de entrada 36. O sensor de ângulo de manivela 45, por exemplo, gera um pulso de saída toda vez que um eixo de manivela gira 15 graus. Esse pulso de saída é entrado no orifício de entrada 36. A velocidade do motor é calculada, na CPU 35, a partir dos pulsos de saída desse sensor de ângulo de manivela 45.
[039] Por outro lado, o orifício de saída 37 é conectado através de circuitos de acionamento correspondentes 46 às velas de ignição 11, os injetores de combustível 12 e o atuador de acionamento de válvula de estrangulamento 17. Portanto, a ECU 31 funciona como um dispositivo de controle controlando a regulagem de ignição pelas velas de ignição 11, a regulagem de injeção de combustível e a quantidade de injeção de combustível a partir dos injetores de combustível 12, o grau de abertura da válvula de estrangulamento 18, etc.
Controle de regulagem de ignição [040] A seguir, com referência à figura 2, o método para calcular o valor alvo da regulagem de ignição da mistura de ar-combustível na câmara de combustão 10 pela vela de ignição 11 na presente modalidade, será explicado. A figura 2 é um diagrama de blocos funcional da ECU 31 de acordo com a presente modalidade.
[041] Como será entendido a partir da figura 2, a ECU 31 tem dois blocos funcionais aproximadamente divididos, ao calcular a regulagem de ignição, que é o parâmetro de controle a ser controlado. Especificamente, a ECU compreende uma parte de utilização de modelo A para calcular uma regulagem de ignição básica, usando um modelo de intensidade de detonação, com base em valores de vários
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9/32 tipos de parâmetros (abaixo, também mencionado como os “parâmetros de operação”) referentes à operação do motor de combustão interna 1, e uma parte de controle FB B para controlar a regulagem de ignição por feedback baseado na intensidade de detonação detectada pelo sensor de detonação 41. Portanto, a parte de utilização de modelo A executa controle de avanço de alimentação para calcular a regulagem de ignição básica com base nos valores dos vários tipos de parâmetros de operação, enquanto a parte de controle FB B executa controle de feedback para calcular o valor alvo da regulagem de ignição com base na intensidade de detonação detectada.
[042] A parte de utilização de modelo A compreende uma parte de cálculo de regulagem de ignição básica A1 e uma parte de atualização de modelo A2. Na parte de cálculo de regulagem de ignição básica A1, uma regulagem de ignição básica esabase é calculada com base nos valores atuais de vários tipos de parâmetros de operação. Especificamente, os parâmetros de operação entrados na parte de cálculo de regulagem de ignição básica A1 incluem, por exemplo, o grau de abertura 0t da válvula de estrangulamento 18, a velocidade de motor ne, a quantidade de ar mc aspirada para dentro da câmara de combustão 10 (quantidade de ar de admissão), a regulagem de válvula ivt da válvula de entrada 6 e/ou o grau de abertura degr da válvula de controle 26, etc. (observe que, na presente modalidade, os parâmetros de operação não incluem a regulagem de ignição e a intensidade de detonação).
[043] Além disso, na parte de cálculo de regulagem de ignição básica A1, os valores dos parâmetros representando o modelo de intensidade de detonação atualizado pela parte de atualização de modelo A2 (abaixo, também mencionado como os “parâmetros de modelo”) são lidos da RAM 33. O modelo de intensidade de detonação é um modelo representando a distribuição de probabilidade de intensidade de detonação com relação aos valores dos vários tipos de parâmetros de operação acima mencionados. Em outras palavras, o modelo na presente
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10/32 modalidade é um modelo representando a distribuição de probabilidade de um parâmetro de saída com relação ao valor de um parâmetro de operação. A parte de cálculo de regulagem de ignição básica A1 usa um modelo de intensidade de detonação no cálculo da regulagem de ignição básica esabase com base nos valores atuais dos vários tipos de parâmetros de operação. O método específico para calcular a regulagem de ignição na parte de cálculo de regulagem de ignição básica A1 será explicado posteriormente.
[044] A regulagem de ignição esa na vela de ignição 11 e a intensidade de detonação ki quando a mistura de ar-combustível é queimada pela vela de ignição 11 na regulagem de ignição esa, além dos vários tipos de parâmetros de operação referentes ao estado de operação do motor de combustão interna 1 explicado acima, são entradas na parte de atualização de modelo A2. Na parte de atualização de modelo A2, esses valores de entrada dos parâmetros de operação, regulagem de ignição esa e intensidade de detonação ki são usados como dados de aprendizagem para atualizar o modelo de intensidade de detonação. A parte de atualização de modelo A2 escreve os valores dos parâmetros de modelo representando o modelo de intensidade de detonação atualizado na RAM 33. O método específico para atualizar o modelo de intensidade de detonação será explicado posteriormente.
[045] A parte de controle FB B compreende uma parte de cálculo de regulagem de ignição B1, parte de determinação de detonação B2 e parte de cálculo de quantidade de correção FB B3. A parte de cálculo de regulagem de ignição B1 adiciona a regulagem de ignição básica esabase transmitida da parte de cálculo de regulagem de ignição A1 e quantidade de correção FB Aesa calculada pela parte de cálculo de quantidade de correção FB para calcular a regulagem de ignição esa (esa+esabase+Aesa). A regulagem de ignição calculada esa é transmitida como um sinal de controle para a vela de ignição 11. A vela de ignição 11 queima a mistura de ar-combustível nessa regulagem de ignição esa.
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11/32 [046] A parte de determinação de detonação B2 subtrai a resistência de referência de detonação kiref a partir da intensidade de detonação ki detectada pelo sensor de detonação 41 para calcular a diferença de intensidade de detonação Aki (Aki+kiref-ki). Na presente modalidade, se a intensidade de detonação for igual ou maior que a resistência de referência de detonação kiref, é determinado que ocorreu detonação. Portanto, quando a diferença de intensidade de detonação Aki calculada na parte de determinação de detonação B2 é um valor negativo, significa que é determinado que detonação ocorreu, enquanto inversamente quando a diferença de intensidade de detonação Aki é um valor positivo, significa que é determinado que detonação não ocorreu.
[047] A parte de cálculo de quantidade de correção FB B3 calcula a quantidade de correção FB Aesa baseada na diferença de intensidade de detonação Aki. Especificamente, a quantidade de correção FB Aesa é calculada com base na seguinte fórmula (1).
Aesak=Aesak-1+a Aki (1) [048] Na fórmula (1) acima, Aesak indica a quantidade de correção FB atualmente calculada, enquanto Aesak- indica a quantidade de correção FB calculada na parte de cálculo de quantidade de correção FB B3 da vez anterior. Além disso, “a” é uma constante positiva predeterminada predefinida. Como será entendido da fórmula (1), quando detonação ocorre e a diferença de intensidade de detonação Aki é um valor negativo, a quantidade de correção FB Aesa se torna menor. Inversamente, quando a detonação não ocorre e a diferença de intensidade de detonação Aki é um valor positivo, a quantidade de correção FB Aesa se torna maior.
[049] A quantidade de correção FB Aesa calculada pela parte de cálculo de quantidade de correção FB B3, como explicado acima, é adicionada na parte de cálculo de regulagem de ignição B1 à regulagem de ignição básica esabase. A esse
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12/32 respeito, a regulagem de ignição na presente modalidade é expressa pelo grau de avanço do ponto morto superior de compressão (°BTDC), portanto, quanto maior o valor da regulagem de ignição esa, mais a regulagem de ignição é avançada. Se detonação ocorrer, a quantidade de correção FB Aesa se torna menor, portanto, a regulagem de ignição é retardada pelo controle de feedback na parte de controle FB B. Por outro lado, se detonação não ocorrer, a quantidade de correção FB Aesa se torna maior, portanto, a regulagem de ignição é avançada pelo controle de feedback na parte de controle FB B.
[050] Observe que, o controle de feedback acima mencionado na parte de controle FB B é apenas um exemplo. O controle PID ou controle PI ou outros vários controles de feedback podem ser usados na parte de controle FB B. Além disso, a partir do ponto de vista de reduzir a carga de cálculo da ECU 31, controle de feedback na parte de controle FB B não necessita ser executado. Nesse caso, somente controle de avanço de alimentação pela parte de utilização de modelo A é executado, e desse modo, a regulagem de ignição básica esabase calculada pela parte de cálculo de temporização de ignição básica A1 é transmitida como um sinal de controle para a vela de ignição 11.
Cálculo de Regulagem de ignição básica [051] A seguir, com referência às figuras 3 e 4, o método para calcular a regulagem de ignição básica na parte de cálculo de regulagem de ignição básica A1 será explicado. A figura 3 mostra a distribuição de probabilidade de uma intensidade de detonação calculada pelo modelo de intensidade de detonação. A figura 4 mostra a relação entre o logaritmo de intensidade de detonação e probabilidade em uma regulagem de ignição predeterminada na distribuição de probabilidade mostrada na figura 3.
[052] A esse respeito, é sabido que a intensidade de detonação não se torna necessariamente o mesmo valor mesmo se o estado de operação do motor de
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13/32 combustão interna 1 for igual, porém estocasticamente ocorre. Em particular, a distribuição de probabilidade de uma intensidade de detonação é aproximada por uma distribuição lognormal. Portanto, se o estado de operação do motor de combustão interna 1 for “X” e a probabilidade de cada intensidade de detonação for “y”, a relação entre X e “y” no modelo de intensidade de detonação é representada pela seguinte fórmula (2). Observe que, X mostra um vetor tendo como parâmetros a regulagem de ignição esa e o grau de abertura et da válvula de estrangulamento e velocidade de motor ne e vários outros tipos de parâmetros de operação (X= [esa, et, ne, ...]).
Y|X~N(f(X), σ2)...(2) [053] Na fórmula acima (2), f(X) indica o valor médio, enquanto σ2 indica a variância. Além disso, Ν(μ, σ2) indica a distribuição normal onde o valor médio é μ e a variância é σ2. Portanto, a fórmula acima (2) expressa que no modelo de intensidade de detonação, a probabilidade “y” da intensidade de detonação segue a distribuição normal onde o valor médio é f(X) e a variância é σ2 (X).
[054] Se o estado de operação do motor de combustão interna 1 diferente da regulagem de ignição for fixo, a probabilidade “y” de cada intensidade de detonação calculada pelo modelo de intensidade de detonação mudará de acordo com a regulagem de ignição. Essa situação é mostrada na figura 3. A figura 3 mostra um exemplo da relação entre a regulagem de ignição calculada no modelo de intensidade de detonação, o logaritmo da intensidade de detonação e a probabilidade de cada intensidade de detonação no estado onde o estado de operação do motor de combustão interna 1 diferente da regulagem de ignição é fixo.
[055] A figura 4 é uma vista mostrando a relação entre o logaritmo de intensidade de detonação e a probabilidade do mesmo, em certa regulagem de ignição (por exemplo, 10°BTDC) na distribuição de probabilidade mostrada na figura
3. A figura 4 mostra a distribuição de probabilidade no caso onde a regulagem de
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14/32 ignição também é fixa, portanto, a figura 4 mostra a distribuição de probabilidade da probabilidade “y” da intensidade de detonação em qualquer estado de operação X. Como mostrado na figura 4, na presente modalidade, a probabilidade “y” da intensidade de detonação em certo estado de operação X é aproximada como uma após uma distribuição normal.
[056] A esse respeito, na presente modalidade, quando a intensidade de detonação ki é igual a ou maior que um valor de referência predeterminado kiref, é determinado que a detonação ocorreu no motor de combustão interna 1. Portanto, o valor integral (α na figura 4) da probabilidade “y” em uma região onde a intensidade de detonação ki é menor que um valor de referência kiref em um certo estado de operação X, representa a probabilidade pnt de detonação não ocorrendo no estado de operação X. Por outro lado, o valor integral (β na figura 4) da probabilidade “y” em uma região em que a intensidade de detonação ki é igual a ou maior que o valor de referência kiref em um certo estado de operação X, representa a probabilidade pkn de detonação ocorrer no estado de operação X (abaixo, também mencionado como a “probabilidade de detonação”).
[057] Além disso, na presente modalidade, a regulagem de ignição na qual a probabilidade de detonação pkn é a probabilidade alvo de detonação ptrg é calculada como a regulagem de ignição de referência esabase. A regulagem de ignição na qual a probabilidade de detonação pkn é a probabilidade alvo de detonação ptrg é basicamente determinada não ambiguamente, porém se a probabilidade de detonação pkn for a probabilidade alvo de detonação ptrg em uma pluralidade de regulagens de ignição, a regulagem de ignição no lado mais avançado nessa pluralidade de regulagens de ignição é calculada como a regulagem de ignição de referência esabase.
[058] Isto é, na presente modalidade, o valor alvo de um parâmetro de controle (regulagem de ignição) é definido com base na distribuição de probabilidade
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15/32 do parâmetro de saída (intensidade de detonação) de modo que a probabilidade do valor do parâmetro de saída seja igual a ou maior que um valor de referência (probabilidade detonação) mais se aproxima da probabilidade alvo (probabilidade alvo de detonação).
[059] Entretanto, a intensidade de detonação acima mencionada ki é calculada, por exemplo, por entrar o deslocamento de regulagem de ignição por ângulos predeterminados (por exemplo, 0,1°). Portanto, a probabilidade de detonação pkn pode ser calculada somente para cada ângulo predeterminado de regulagem de ignição. Por conseguinte, a probabilidade de detonação pkn com relação à regulagem de ignição não pode ser continuamente calculada. Portanto, não é necessariamente possível calcular uma regulagem de ignição correspondendo à probabilidade de detonação alvo ptrg. Portanto, na presente modalidade, também é possível calcular como uma regulagem de ignição de referência esabase a regulagem de ignição onde a probabilidade de detonação pkn é um valor mais próximo à probabilidade de detonação alvo ptrg, entre as regulagens de ignição discretamente entradas. Alternativamente, também é possível calcular como a regulagem de ignição de referência esabase a regulagem de ignição onde a probabilidade de detonação pkn seja igual a ou menor que a probabilidade de detonação alvo ptrg e um valor mais próximo à probabilidade de detonação alvo ptrg, entre as regulagens de ignição discretamente entradas.
[060] Observe que, como será entendido a partir da figura 3, o valor médio da intensidade de detonação (intensidade de detonação onde probabilidade culmina em cada regulagem de ignição), basicamente se torna maior, visto que a regulagem de ignição é mais avançada, isto é, quando o ângulo da regulagem de ignição na figura 3 é maior. Portanto, basicamente, a probabilidade de detonação pkn também é maior, visto que a regulagem de ignição é mais avançada. Portanto, a regulagem de ignição onde a probabilidade de detonação pkn é a probabilidade de detonação
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16/32 alvo ptrg é não ambiguamente determinada como explicado acima.
[061] Além disso, a probabilidade de detonação pkn é maior visto que a regulagem de ignição é mais avançada. Portanto, a determinação da regulagem de ignição básica de modo que a probabilidade de detonação pkn seja a probabilidade de detonação alvo ptrg ou um valor mais próximo à mesma, significa definir substancialmente como a regulagem de ignição de referência esabase a regulagem de ignição no lado mais avançado nas regulagens de ignição onde a probabilidade de detonação pkn é igual ou menor que a probabilidade de detonação alvo ptrg.
[062] Além disso, na modalidade acima, o valor alvo da regulagem de ignição é definido de modo que a probabilidade de detonação pkn mais se aproxima da probabilidade de detonação alvo ptrg. Entretanto, o valor alvo do parâmetro de controle (regulagem de ignição) também pode ser definido de modo que a probabilidade de detonação não ocorrendo pnt, isto é, a probabilidade do valor do parâmetro de saída (intensidade de detonação) é igual ou menor que um valor de referência, mais se aproxima da probabilidade alvo.
[063] A esse respeito, se a regulagem de ignição for retardada, basicamente a regulagem onde calor é gerado juntamente com combustão da mistura de arcombustível na câmara de combustão 10 é deslocada para o lado retardado e a combustão da mistura de ar-combustível se torna mais moderada. Portanto, se a regulagem de ignição for retardada, basicamente a eficiência de calor deteriora e, por conseguinte, a eficiência de combustível e saída do motor deterioram. Portanto, na presente modalidade, a probabilidade de detonação pkn é mantida igual a ou menor que a probabilidade de detonação alvo ptrg, enquanto a regulagem de ignição é definida de modo que a eficiência de combustível e saída de motor são mais altos o máximo possível.
[064] A figura 5 é um fluxograma mostrando uma rotina de controle de controle para calcular a regulagem de ignição básica na parte de cálculo de
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17/32 regulagem de ignição básica A1. A rotina de controle ilustrada é executada em certo intervalo de tempo.
[065] Como mostrado na figura 5, primeiramente, na etapa S11, os valores atuais de vários tipos de parâmetros de operação são captados. Especificamente, tais parâmetros de operação incluem, por exemplo, pelo menos um do grau de abertura 0t da válvula de estrangulamento 18, a velocidade de motor ne, a quantidade de ar de entrada mc, a regulagem de válvula ivt da válvula de entrada 6, e o grau de abertura degr da válvula de controle EGR 26, etc.
[066] O grau de abertura 0t da válvula de estrangulamento 18 é detectado pelo sensor de grau de abertura de estrangulamento 40, a velocidade de motor ne é calculada com base na saída do sensor de ângulo de manivela 45, e a quantidade de ar de entrada mc é calculada com base na saída do medidor de fluxo de ar 39. A regulagem de válvula ivt da válvula de entrada 6 pode ser detectada por um sensor (não mostrado) para detectar a regulagem de válvula da válvula de entrada, ou pode ser calculada com base no sinal de controle para o mecanismo de regulagem de válvula variável 28. Além disso, o grau de abertura degr da válvula de controle EGR 26 pode ser detectado por um sensor (não mostrado) para detectar o grau de abertura da válvula de controle EGR 26, ou pode ser calculado com base no sinal de controle da válvula de controle EGR 26.
[067] A seguir, na etapa S12, os parâmetros de modelo representando o modelo de intensidade de detonação calculado pela parte de atualização de modelo A2 são captados da RAM 33. Na parte de atualização de modelo A2, os valores de parte dos vários tipos de parâmetros de modelo representando o modelo de intensidade de detonação são atualizados por aprendizagem, portanto na etapa S12, especificamente, os valores atualizados dos vários tipos de parâmetros são captados.
[068] A seguir, na etapa S13, a distribuição de probabilidade de uma
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18/32 intensidade de detonação com relação à regulagem de ignição como mostrado na figura 3 é calculada, usando o modelo de intensidade de detonação captado na etapa S12, com base nos valores atuais dos parâmetros referentes ao estado de operação do motor de combustão interna 1 captados na etapa S11.
[069] A seguir, na etapa S14, a probabilidade de detonação pkn em cada regulagem de ignição é calculada com base na distribuição de probabilidade de uma intensidade de detonação com relação à regulagem de ignição calculada na etapa S13. Além disso, a regulagem de ignição na qual a probabilidade calculada de detonação pkn é um valor mais próximo à probabilidade de detonação alvo ptrg é calculada como a regulagem de ignição básica esabase.
Modelo de intensidade de detonação [070] A seguir, os métodos para preparar e atualizar o modelo de intensidade de detonação serão explicados. Como explicado acima, é sabido que o fenômeno de detonação ocorre estocasticamente mesmo no mesmo estado de operação e que em particular a distribuição de probabilidade do logaritmo da intensidade de detonação é aproximada bem por distribuição normal. Portanto, na presente modalidade, um modelo de processo Gaussiano (GP) é usado como o modelo de intensidade de detonação. Usando um modelo GP como o modelo de intensidade de detonação desse modo, torna-se possível construir um modelo a partir de uma pequena quantidade de dados de aprendizagem.
Preparação de Modelo de intensidade de detonação [071] Primeiramente, o método para preparar um modelo de intensidade de detonação será explicado. “Preparação de um modelo de intensidade de detonação” significa definir os valores dos parâmetros de modelo representando o modelo GP do modelo de intensidade de detonação. O modelo de intensidade de detonação é preparado, por exemplo, antes do transporte da montagem do veículo com o motor de combustão interna 1. Na preparação do modelo de intensidade de detonação,
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19/32 uma pluralidade de conjuntos de dados de aprendizado é utilizada.
[072] A esse respeito, ao considerar usar “n” conjuntos de dados de aprendizagem para preparar o modelo de intensidade de detonação, assuma que os dados de aprendizagem entrados para o modelo de intensidade de detonação são MX = [Xi, X2, ..., Xn], os dados de aprendizagem transmitidos do modelo de intensidade de detonação são Y = [y 1, y2, yn]T e os dados de aprendizagem são D= (MX, Y). Os dados de aprendizado entrados Xn incluem vários tipos de parâmetros de operação representando 0 estado de operação do motor de combustão interna (grau de abertura 0tn de válvula de estrangulamento, velocidade de motor nen, etc.) e regulagem de ignição esan. Além disso, os dados de aprendizagem de saída incluem a intensidade de detonação ki detectada pelo sensor de detonação 41.
[073] Se representando qualquer função de kernel como k( , ) (onde um vetor ou matriz é entrado para “”), quando a distribuição anterior de GP é f(X)~GP(0, k(X,X’)) e 0 ruído de observação é σ2, isto é, quando y|X~N(f(X), σ2), a distribuição preditiva é representada pela seguinte fórmula (3):
yt|X„e,D~N^f.,a/,) ... (3) [074] A esse respeito, X. na fórmula (3) expressa quaisquer dados de entrada ao usar o modelo de intensidade de detonação para calcular na realidade a distribuição de probabilidade de uma intensidade de detonação, enquanto y. expressa os dados de saída correspondendo a esses dados de entrada (isto é, a distribuição de probabilidade de uma intensidade de detonação). Além disso, Θ expressa um parâmetro de modelo representando o modelo de intensidade de detonação.
[075] Além disso, o valor médio e variância na fórmula (3) são respectivamente representados pela seguintes fórmulas (4) e (5):
μ,. = k(X., ΜΧ)(ΜΚ + σ2ΜΙ)_1Υ ... (4) σ,. = k(X.,X.) - k(X„ MX)(MK + σ2ΜΙ)-^(ΜΧ,Χ.) + σ2ΜΙ... (5)
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20/32 [076] Na fórmula (4) e na fórmula (5), a matriz Ml expressa uma matriz de identidade. Além disso, a matriz MK=k(MX, MX). A matriz representando a função de kernel quando a matriz X é dada é definida pelas seguintes fórmula (6) e fórmula (7):
k(MX,MX) = [kij], [kj = k(X,,Xj) ... (6) k(X*,MX) = [k(X.,Xi)<->k(X.,Xn)] = k(MX,X.)T... (7) [077] GP é principalmente determinado em natureza por uma função de kernel k( ,·). Na presente modalidade, um kernel ARD estendido a partir de um kernel gaussiano é usado como o kernel. Portanto, a função de kernel na presente modalidade é representada na seguinte fórmula (8):
k(X,X')=cov{f(X),f(X')} =Xzexp(-|(X-X’)TMA_1(X-X’))... (8) [078] Na fórmula 8, MA=diag(1i2, I22, ... 1d2). Essa é uma escala caracterizando a relação entre os elementos do vetor X ou os graus de efeito dos elementos do vetor X sobre a intensidade de detonação. Além disso, λ2 é um parâmetro representando a variância da função latente. Esses parâmetros Θ= [112, 122, ... 1 d2, λ2, σ2] são chamados “hiperparâmetros” e formam partes dos parâmetros de modelo que representam 0 modelo de intensidade de detonação.
[079] Para esses parâmetros Θ, por exemplo, 0 método EM é usado para encontrar os valores ótimos pela maximização de probabilidade marginal mostrada na seguinte fórmula (9). Além disso, _og(p(Y|MX, ©)) na fórmula (9) é representado pela seguinte fórmula (10):
0bCSt=argniax]og(p(Y|MX,0))... (9) ϊ»ε<Ρ(Υ|ΜΧ,Θ))=4ΥΤ(ΜΚ+σ2ΜΙ)'1Υ-;1οε]ΜΚ+σ2Μΐ|-^Ιο§2π ... (10)
Λ *
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21/32 [080] Usando as fórmulas (3) a (10) acima mencionadas, é possível preparar um modelo de intensidade de detonação a partir de “n” conjuntos de dados de aprendizagem (MX e Y). Especificamente, das fórmulas (3) a (10), os valores dos parâmetros de modelo no modelo de intensidade de detonação são calculados com base nos “n” conjuntos de dados de aprendizagem.
[081] No modelo de intensidade de detonação desse modo preparado, se os dados de entrada X. forem entrados, o valor médio pode ser calculado usando a formula (4) acima e a variancia pode ser calculada usando a formula (5) acima. Isto é, se vários tipos de parâmetros de operação e regulagem de ignição esa forem entrados, é possível calcular a distribuição de probabilidade de uma intensidade de detonação no estado de operação como uma distribuição normal como mostrado na figura 4 quando o valor médio é e a variância é [082] Observe que, na modalidade acima, um kernel de ARD é usado como o kernel. Um kernel de ARD apresenta bom desempenho quando o modelo de aprendizagem é contínuo e suave, portanto, na presente modalidade também pode calcular a distribuição de probabilidade de uma intensidade de detonação com uma precisão relativamente alta. Entretanto, é possível usar um kernel Gaussiano ou kernel de Mistura Espectral (SM), kernel de rede neural, ou vários outros kernels, como o kernel.
[083] Nesse caso, se usar um kernel Gaussiano, é possível reduzir a carga de cálculo acompanhando cálculos de aprendizagem, porém a potência expressiva cai em comparação com um kernel de ARD. Além disso, com um kernel de SM, há possibilidade de bom desempenho sendo apresentado se o modelo de aprendizagem tiver uma pluralidade de componentes de frequência alta, porém a carga de cálculo acompanhando os cálculos de aprendizagem aumenta.
Atualização de Modelo de intensidade de detonação [084] A esse respeito, a intensidade de detonação para cada estado de
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22/32 operação de um motor de combustão interna 1 não é necessariamente constante. Muda à medida que o tempo de operação do motor de combustão interna 1 se torna mais longo. Isso, por exemplo, surge devido a carbono, etc., depositando na câmara de combustão 10 e o estado de combustão da mistura de ar-combustível na câmara de combustão 10 mudando. Portanto, para manter alta a precisão de estimação da distribuição de probabilidade de uma intensidade de detonação por um modelo de intensidade de detonação, o modelo de intensidade de detonação deve ser atualizado em intervalos dados.
[085] A esse respeito, entretanto, se usar uma técnica similar ao método acima mencionado para preparar um modelo de intensidade de detonação para atualizar o modelo de intensidade de detonação, cada vez atualizando o modelo de intensidade de detonação, todos os cálculos acima mencionados teriam de ser executados. O modelo de intensidade de detonação tem basicamente de ser atualizado a bordo durante operação do motor de combustão interna, portanto, se atualizar o modelo de intensidade de detonação desse modo, a carga de cálculo na ECU 31 seria extremamente alta.
[086] A esse respeito, em um modelo local considerando somente a proximidade de um limite de detonação, aproximação suficiente seria possível por um modelo GP com ruído de observação escalar. Isto é, por preparar um modelo de intensidade de detonação como explicado acima de modo a estimar aproximadamente o limite de detonação, seria possível encontrar alterações detalhadas no limite de detonação por GP com uma carga de cálculo baixa. Portanto, na presente modalidade, na atualização do modelo de intensidade de detonação, um processo Gaussiano recursivo (RGP) é usado.
[087] Especificamente, a seguinte técnica é usada para atualizar o modelo de intensidade de detonação. Primeiramente, do mesmo modo que o GP, os dados de aprendizagem D são definidos coo (MX, Y) e F é definido como f(MX). A esse
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23/32 respeito, F é postulado como um modelo GP tendo uma distribuição inicial p(F) =N(F|pof, MCof). Observe que, pof indica um vetor. Abaixo, o mesmo para “μ”). A esse respeito, pof é calculado no tempo de preparação do modelo de intensidade de detonação acima mencionado, e MCof=k(MX, MX). No modelo de GP, a distribuição prévia uma vez definida não mudará, porém a distribuição prévia no modelo RGP é atualizada a bordo por dados de aprendizagem se dados de aprendizagem recentemente entrados Xk e dados de aprendizagem de saída correspondentes yk forem dados. O modelo de intensidade de detonação é atualizado pela seguinte fórmula de cálculo do mesmo modo que a regra de atualização de filtro Kalman.
[088] Primeiramente, usando a distribuição posterior da etapa “k-1”, a distribuição preditiva p(Yk|Yi:k-i) = N(Yk|pkp, MCkp + σ2ΜΙ) na etapa “k” é calculada pelas seguintes fórmulas (11) e (12). Além disso, MJk nas fórmulas (11) e (12) e MBk na fórmula (12) são respectivamente calculadas pelas seguintes fórmulas (13) e (14):
... (11)
MC^MGBk+MJkMC^MjJ ... (12) MJk=k(Xk,MX)«k(MX,MX)'1 ... (13) MBk=k(Xk,Xk)-M.Itk(MX,Xk) ... (14) [089] A seguir, a distribuição posterior de “f” é calculada, usando os dados de aprendizagem recentemente transmitidos yk, pelas seguintes fórmulas (15) e (16). Além disso, o MGk nas fórmulas (15) e (16) é calculado pela fórmula (17) a seguir:
H^^+MGk-ÍYkX)... (15) MC^MC^-MGkMJkMC^j ... (16) MGk^MC^MjJ^MCj+^MI)'1... (17) [090] Como será entendido a partir das fórmulas (11) a (17) acima, na
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24/32 atualização do modelo de intensidade de detonação na presente modalidade, os hiperparâmetros não são atualizados. Além disso, na atualização do modelo de intensidade de detonação na presente modalidade, cálculo é realizado somente para os dados de aprendizagem recentemente adicionados, e cálculo não é realizado para os dados de aprendizagem passados. Portanto, é possível reduzir a carga de cálculo da ECU 31 acompanhando a atualização do modelo de intensidade de detonação.
Segunda modalidade [091] A seguir, um dispositivo de controle de acordo com uma segunda modalidade será explicado. A configuração e controle no dispositivo de controle de acordo com a segunda modalidade são basicamente similares à configuração e controle no dispositivo de controle de acordo com a primeira modalidade. Portanto, abaixo, as partes diferentes do dispositivo de controle de acordo com a primeira modalidade serão focadas na explicação.
[092] A esse respeito, na primeira modalidade, na descoberta da distribuição preditiva da fórmula (3), o ruído de observação σ2 do GP é postulado como um valor escalar que não depende dos valores de entrada. Portanto, o modelo de intensidade de detonação da primeira modalidade não é representado como um modelo no qual o ruído de observação σ2 tem uma variância dependente dos valores de entrada. Entretanto, a variância em distribuição de probabilidade de uma intensidade de detonação é considerada como mudando de acordo com os parâmetros de operação, portanto, há possibilidade de que a distribuição de probabilidade de uma intensidade de detonação não será necessariamente capaz de ser estimada por uma alta precisão no modelo de intensidade de detonação na primeira modalidade acima.
[093] Portanto, na presente modalidade, para habilitar a variância dependente dos valores de entrada, isto é, os valores dos parâmetros de operação,
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25/32 a serem representados, o processo Gaussiano heteroscedástico (HGP) adicionando um modelo de ruído mostrado na seguinte fórmula (18) será considerado.
y|X~ N(f(X),n‘(X)) ... (18) v=log(o2(X))~GP(mn(X),kn(Xpí'))... (19)
Observe que nas fórmulas (18) e (19), ση 2(Χ) mostra a variância dependente dos valores dos parâmetros de operação.
[094] “v” também segue uma distribuição normal, portanto, pode ser representado como mostrado na fórmula (20) a seguir. Além disso, na presente modalidade, um kernel de ARD é usado para “v” também, portanto, a função de kernel é representada como na fórmula (21) a seguir:
v|X-~N(fr(X),oJ(X)) ... (20) k,l(X,X’)=k,1 Iexp(-1(X-X,)TMAn-1(X-X'))... (21) [095] A esse respeito, MAn=diag(rru2, m22, md2) é uma escala caracterizando a relação entre os elementos do vetor X ou os graus de efeito dos elementos do vetor X sobre a variância. Além disso, λη 2 é um parâmetro representando a variância da função latente. Esses parâmetros são também hiperparâmetros. Portanto, os hiperparâmetros usados no modelo de intensidade de detonação na presente modalidade são representados como Φ= [l·2, I22, ... Id2, λ2, rm2, rri22, ..., md2, λη2, σ2].
[096] A aprendizagem para 0 modelo é, por exemplo, executada por aplicar 0 método de propagação de expectativa ou método EM. Nessa aprendizagem, a distribuição posterior p(v|D) de “v” é aproximada como a distribuição Gaussiana q(v|D) e então os valores ótimos dos hiperparâmetros Φ são calculados pela maximização de probabilidade marginal. O valor predito y. dos dados de saída quando os dados de entrada X. são dados, é calculado pela seguinte fórmula (22)
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26/32 q(v.|X.,D)=N(p1„Jffz t) , η·,·κ·usando aproximado pela distribuição gaussiana.
Na fórmula (22), o valor médio μ. e variância * são respectivamente representados pelas seguintes fórmulas (23) e (24):
yJX„4>,D~N(Pt,oJ) ... (22) μ,=μΓ. ... (23) «?“ JT yf p(y. Jv.)q(v.,|X.,D) dyjv.-pj
=] (f?+exp(v.))q(v.,|X.,D)dv.-}7 =0,,+ / exp(v,)q(v„|X„D)dv. =<rj;+exp(|i_+0.5n?.) ·· (24) [097] No modelo de intensidade de detonação preparado como acima, se os dados de entrada X. forem entrados, também é possível calcular o valor médio μ. usando as fórmulas (4) e (23) acima, e possível calcular a variância * usando as fórmulas (5) e (24) acima. Isto é, se vários tipos de parâmetros de operação e regulagem de ignição as forem entrados, a distribuição de probabilidade de uma intensidade de detonação no estado de operação pode ser calculada como a distribuição normal como mostrado na figura 4, onde o valor médio é e a
.. . . o·/.
variancia e [098] De acordo com a presente modalidade, a variância no modelo de intensidade de detonação é feita que mude de acordo com os dados de entrada ao calcular a distribuição de probabilidade de uma intensidade de detonação. Portanto, é possível encontrar a distribuição de probabilidade de uma intensidade de detonação com uma precisão mais alta.
[099] Além disso, mesmo se preparando um modelo de intensidade de detonação com base na técnica da presente modalidade, o modelo de intensidade de detonação pode ser atualizado usando um processo Gaussiano recursivo. Nesse
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27/32 caso, do mesmo modo que na primeira modalidade, os hiperparâmetros Φ não são atualizados. Por conseguinte, também na presente modalidade, é possível reduzir a carga de cálculo da ECU 31 que acompanha a atualização do modelo de intensidade de detonação.
Terceira modalidade [0100] A seguir, um dispositivo de controle de acordo com uma terceira modalidade será explicado. A configuração e controle no dispositivo de controle de acordo com a terceira modalidade são basicamente similares às configurações e controles dos dispositivos de controle de acordo com a primeira e segunda modalidades. Portanto, abaixo, as partes diferentes dos dispositivos de controle de acordo com a primeira e a segunda modalidades serão focadas na explicação.
[0101] Na primeira modalidade, a regulagem de ignição foi controlada com base na intensidade de detonação. A esse respeito, na presente modalidade, a quantidade de injeção de combustível a partir do injetor de combustível 12 é controlada com base na razão de ar-combustível de descarga.
Controle de Quantidade de injeção de combustível [0102] Com referência à figura 6, o método para calcular a quantidade de injeção de combustível a partir do injetor de combustível 12 na presente modalidade será explicado. A figura 6 é um diagrama de blocos funcional da ECU 31 de acordo com a presente modalidade.
[0103] Como será entendido a partir da figura 6, a ECU 31 tem dois blocos funcionais aproximadamente divididos para calcular a quantidade de injeção de combustível, que é o parâmetro de controle a ser controlado. Especificamente, a ECU compreende uma parte de utilização de modelo A para calcular uma quantidade de injeção de combustível básica, por usar um modelo de razão de arcombustível, com base nos valores dos parâmetros de operação e uma parte de controle FB B para controlar por feedback uma quantidade de injeção de
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28/32 combustível com base na saída do sensor de razão de ar-combustível 42. Portanto, a parte de utilização de modelo A executa controle de avanço de alimentação para calcular a quantidade de injeção básica com base nos valores dos vários tipos de parâmetros de operação, enquanto a parte de controle FB B executa controle de feedback para calcular a quantidade de injeção de combustível com base na razão de ar-combustível de descarga detectada.
[0104] A parte de utilização de modelo A compreende uma parte de cálculo de quantidade de injeção básica A1 e parte de atualização de modelo A2. Na parte de cálculo de quantidade de injeção básica A1, a quantidade de injeção de combustível básica qbase é calculada com base nos valores atuais de vários tipos de parâmetros de operação. Observe que, na presente modalidade, os parâmetros de operação são considerados como não incluindo a quantidade de injeção de combustível e razão de ar-combustível de descarga.
[0105] Além disso, os valores dos parâmetros de modelo representando o modelo de razão de ar-combustível atualizados pela parte de atualização de modelo A2 são lidos a partir da RAM 33 para a parte de cálculo de regulagem de ignição básica A1. O modelo de razão de ar-combustível é um modelo representando a distribuição de probabilidade de uma razão de ar-combustível de descarga com relação aos valores acima mencionados de vários tipos de parâmetros de operação. A parte de cálculo de quantidade de injeção básica A1 usa o modelo de razão de arcombustível no cálculo da quantidade de injeção básica qbase com base nos valores atuais dos vários tipos de parâmetros de operação. O método específico para calcular a quantidade de injeção de combustível na parte de cálculo de quantidade de injeção básica A1 será explicado posteriormente.
[0106] A quantidade de injeção de combustível “q” e a razão de arcombustível af quando combustível da quantidade de injeção de combustível “q” é injetada, além dos vários tipos de parâmetros de operação referentes ao estado de
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29/32 operação do motor de combustão interna I explicado acima, são entrados na parte de atualização de modelo A2. Na parte de atualização de modelo A2, esses valores de entrada dos parâmetros de operação, quantidade de injeção de combustível “q” e razão de ar-combustível são usados como dados de aprendizagem para atualizar o modelo de razão de ar-combustível. A parte de atualização de modelo A2 escreve os valores dos parâmetros de modelo representando o modelo de razão de arcombustível atualizado como acima na RAM 33. O método específico para atualizar o modelo de razão de ar-combustível será explicado posteriormente.
[0107] A parte de controle FB B é compreendida de uma parte de cálculo de quantidade de injeção B1, parte de cálculo de diferença de razão de ar-combustível B2 e parte de cálculo de quantidade de correção FB B3. A parte de cálculo de regulagem de ignição B1 adiciona a quantidade de injeção de combustível básica qbase transmitida da parte de cálculo de quantidade de injeção básica A1 e a quantidade de correção FB Aq calculada pela parte de cálculo da quantidade de correção FB B3 de modo a calcular a quantidade de injeção de combustível “q” (q=qbase+Aq). A quantidade de injeção de combustível calculada “q” é enviada como um sinal de controle para o injetor de combustível 12, então o injetor de combustível 12 injeta essa quantidade de injeção de combustível “q” de combustível.
[0108] A parte de cálculo de diferença de razão de ar-combustível B2 subtrai a razão de ar-combustível alvo aftgt da razão de ar-combustível de descarga af detectada pelo sensor de razão de ar-combustível 42 para calcular a diferença de razão de ar-combustível Aaf (Aaf=af-afgt). A parte de cálculo de quantidade de correção FB B3 calcula a quantidade de correção FB Aq com base na diferença de razão de ar-combustível Aaf. Especificamente, a quantidade de correção FB Aq é calculada com base na seguinte fórmula (25):
Aqk=Áqk-i+b’Aq ... (25) [0109] Na fórmula (25) acima, Aqk indica a quantidade atualmente calculada
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30/32 de correção de FB, enquanto Aqk-i indica a quantidade de correção FB calculada da vez anterior na parte de cálculo de quantidade de correção FB B3. Além disso, “b” é uma constante positiva dada predeterminada.
[0110] Observe que, também na presente modalidade, a parte de controle FB B pode usar vários controles de feedback. Além disso, controle de feedback não necessita ser realizado na parte de controle FB B.
Cálculo de quantidade de injeção de combustível básica [0111] A seguir, com referência à figura 7, o método para calcular a quantidade de injeção de combustível básica na parte de cálculo de quantidade de injeção básica A1 será explicada. A figura 7 mostra a distribuição de probabilidade de uma razão de ar-combustível de descarga calculada pelo modelo de razão de arcombustível.
[0112] A esse respeito, a razão de ar-combustível de descarga não se torna necessariamente o mesmo valor mesmo se o estado de operação do motor de combustão interna 1 for igual, porém ocorre estocasticamente. Em particular, a distribuição de probabilidade de uma razão de ar-combustível de descarga é aproximada por uma distribuição lognormal. Portanto, se o estado de operação do motor de combustão interna 1 for “X” e a probabilidade de cada razão de arcombustível for “y”, a relação entre X e “y” no modelo de razão de ar-combustível é representada pela seguinte fórmula (26), do mesmo modo que a fórmula (2) acima. Observe que X mostra um vetor tendo como parâmetros a quantidade de injeção de combustível “q” e grau de abertura 0t da válvula de estrangulamento e velocidade de motor ne e vários outros tipos de parâmetros de operação (X=[q, 0t, nc, ...]).
y|X~N(f(X), σ2) ... (26) [0113] Se o estado de operação do motor de combustão interna 1 diferente da quantidade de injeção de combustível for fixo, a probabilidade “y” de cada razão de ar-combustível calculada pelo modelo de razão de ar-combustível mudará de
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31/32 acordo com a quantidade de injeção de combustível. Essa situação é mostrada na figura 7. A figura 7 mostra um exemplo da relação entre a quantidade de injeção de combustível calculada no modelo de razão de ar-combustível, o logaritmo da razão de ar-combustível de descarga e a probabilidade de cada razão de ar-combustível no estado onde o estado de operação do motor de combustão interna 1 diferente da quantidade de injeção de combustível é fixa.
[0114] Se a distribuição de probabilidade de uma razão de ar-combustível de descarga como mostrado na figura 7 puder ser obtida, é possível calcular a quantidade de injeção de combustível onde a probabilidade da razão de arcombustível se tornando uma razão de ar-combustível alvo específica é a maior. Portanto, na presente modalidade, a quantidade de injeção de combustível onde a probabilidade do parâmetro de saída da razão de ar-combustível se tornando a razão de ar-combustível alvo é maior é calculada como a quantidade de injeção de combustível básica qbase. Isto é, na presente modalidade, o valor alvo do parâmetro de controle (quantidade de injeção de combustível) é definido com base na distribuição de probabilidade de um parâmetro de saída (razão de ar-combustível) de modo que a probabilidade do valor do parâmetro de saída se tornando o valor alvo (razão de ar-combustível alvo) é o maior.
[0115] Observe que o modelo de razão de ar-combustível na presente modalidade também, do mesmo modo que os modelos de intensidade de detonação na primeira e na segunda modalidades, é preparado usando um processo Gaussiano ou processo Gaussiano heteroscedástico. Além disso, o modelo de razão de ar-combustível na presente modalidade também, do mesmo modo que os modelos de intensidade de detonação na primeira e na segunda modalidades, é atualizado usando um processo Gaussiano recursivo.
[0116] Observe que, na presente modalidade, a quantidade de injeção de combustível é controlada com base na razão de ar-combustível de descarga, porém
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32/32 controle similar ao controle na presente modalidade também pode ser aplicada a outro controle. Por exemplo, controle similar ao controle na presente modalidade também pode ser usado para controlar o grau de abertura da válvula EGR com base na quantidade de fornecimento de gás EGR para a câmara de combustão 10 ou para controlar a regulagem de válvula da válvula de entrada 6 ou regulagem de válvula da válvula de escape 8 com base na quantidade de fornecimento de gás EGR para a câmara de combustão 10.
Lista de sinais de referência
I. Motor de combustão interna
6. válvula de entrada
8. válvula de escape
II. vela de ignição
12. injetor de combustível
31. ECU
39. medidor de fluxo de ar
40. sensor de grau de abertura de estrangulamento
41. sensor de detonação

Claims (6)

  1. REIVINDICAÇÕES
    1. Dispositivo de controle de um motor de combustão interna para controlar um parâmetro de controle, que deve ser controlado, com base em valores de uma pluralidade de parâmetros de operação referentes à operação do motor de combustão interna, CARACTERIZADO pelo fato de que
    O dispositivo de controle é configurado para:
    Captar valores atuais dos parâmetros de operação;
    Calcular, usando um modelo, uma distribuição de probabilidade de um parâmetro de saída com relação a um valor do parâmetro de controle, com base nos valores atuais captados dos parâmetros de operação; e
    Definir um valor alvo do parâmetro de controle com base na distribuição de probabilidade calculada de um parâmetro de saída, de modo que a probabilidade do valor do parâmetro de saída se tornando igual ou maior que um valor de referência ou igual ou menor que um valor de referência, mais se aproxima de uma probabilidade alvo,
    O parâmetro de controle, os parâmetros de operação e o parâmetro de saída são parâmetros diferentes entre si, e
    O modelo é um modelo usando um processo Gaussiano que produz a distribuição de probabilidade de um parâmetro de saída se valores dos parâmetros de operação e um valor do parâmetro de controle forem entrados.
  2. 2. Dispositivo de controle de um motor de combustão interna de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que
    O motor de combustão interna compreende uma vela de ignição para queimar uma mistura de ar-combustível em uma câmara de combustão,
    O parâmetro de controle é uma regulagem de ignição e o parâmetro de saída é uma intensidade de detonação.
  3. 3. Dispositivo de controle de um motor de combustão interna para controlar
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    2/3 um parâmetro de controle, que deve ser controlado, com base em valores de uma pluralidade de parâmetros de operação referentes à operação do motor de combustão interna, CARACTERIZADO pelo fato de que
    O dispositivo de controle é configurado para:
    Captar valores atuais dos parâmetros de operação,
    Calcular, usando um modelo, uma distribuição de probabilidade de um parâmetro de saída com relação a um valor do parâmetro de controle, com base nos valores atuais captados dos parâmetros de operação; e
    Definir um valor alvo do parâmetro de controle com base na distribuição de probabilidade calculada de um parâmetro de saída, de modo que a probabilidade do valor do parâmetro de saída se tornando um valor alvo seja a maior,
    O parâmetro de controle, os parâmetros de operação e o parâmetro de saída são parâmetros diferentes entre si; e
    O modelo é um modelo usando um processo Gaussiano que produz a distribuição de probabilidade de um parâmetro de saída se valores dos parâmetros de operação e um valor do parâmetro de controle forem entrados.
  4. 4. Dispositivo de controle de um motor de combustão interna de acordo com a reivindicação 3, CARACTERIZADO pelo fato de que
    O motor de combustão interna compreende um injetor de combustível para fornecer combustível a uma câmara de combustão,
    O parâmetro de controle é uma quantidade de injeção de combustível a partir do injetor de combustível, e
    O parâmetro de saída é uma razão de ar-combustível de gás de descarga.
  5. 5. Dispositivo de controle de um motor de combustão interna de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, CARACTERIZADO pelo fato de que
    O dispositivo de controle é configurado para atualizar o modelo a bordo durante operação do motor de combustão interna, e
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    3/3
    O modelo é atualizado por um processo Gaussiano recursivo com base nos valores dos parâmetros de operação e valor do parâmetro de controle captado durante operação do motor de combustão interna, sem atualizar hiperparâmetros representando o modelo.
  6. 6. Dispositivo de controle de um motor de combustão interna, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, CARACTERIZADO pelo fato de que o modelo é um modelo usando um processo Gaussiano heteroscedástico no qual variância muda de acordo com os valores dos parâmetros de operação e o valor do parâmetro de controle.
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