JP2006200396A - 内燃機関の点火時期制御装置および点火時期制御ロジック作成装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】内燃機関を模擬した数値シミュレーション装置により点火時期を制御するためのマップデータを演算し、点火時期を制御するためのマップデータを回帰モデルで近似し、検知された運転条件にもとづき回帰モデルにより点火時期を演算する。
【選択図】図2
Description
まず、本発明による点火時期制御装置を適用される電子制御式内燃機関の全体構成の一つの実施形態を、図1を参照して説明する。
つぎに、点火時期制御ロジックを作成し、これをECU29において実行するまでの過程を、図2を参照して説明する。
つぎに、数値シミュレーション装置51において実行される演算過程を、図3を用いて説明する。
まず、ステップ101において、機関運転条件を入力する。機関運転条件としては機関回転速度、吸気管内圧力、吸気弁動作特性、吸気温度、当量比、外部EGR率および壁面温度などが挙げられる。
図4(b)は、図4(a)を実現するための吸気弁および排気弁のリフト推移を示している。内燃機関10は運転条件に応じて吸気弁19の開弁位相を進角させ、排気弁21の開弁期間とのオーバーラップ期間を設けることで、吸気管への既燃ガスの吹返しを行い、再度シリンダ内へ既燃ガスを吸入することにより、シリンダ内の既燃ガス割合の増加を図る。
次に、マップ作成手段52によるMBTならびにノックリタードのマップデータの作成過程を、図7を参照して説明する。
以上、ステップ112〜114がMBTマップ演算部52Aをなす。
以上、ステップ115、116がMBTマップ演算部52Bをなす。
次に、回帰モデル作成手段53による回帰モデルの作成過程を説明を、図9を参照して説明する。
回帰モデルはMBTマップデータおよびノックリタードマップデータの各マップデータについて作成される。
次に、ECU29内の点火時期演算部60による点火時期演算について、図11を参照して詳細に説明する。
ECU29の点火時期演算部60は、MTB演算部60Aと、ノックリタード演算部60Bとを有する。MTB演算部60Aには、MBTに関する基準関数ならびに各補正変数について補正関数が実装され、ノックリタード演算部60Bには、ノックリタードに関する基準関数ならびに各補正変数について補正関数が実装され、この両演算部60A、60Bに、回転速度、負荷、吸気弁動作特性値、吸気温度、当量比およびEGR率などの運転条件が入力される。
なお、本実施形態においては、MBTならびにノックリタードについて三元三次多項式を回帰モデルとして近似することとしたが、回帰モデルを構成する多項式はこれに限定されるものではない。回帰モデルの次数を増加させるに従って、マップデータの近似精度は向上する。そのため、より高次の回帰モデルを備え、かつ全ての補正変数間での交互作用項を考慮することとしてもよい。ただし、次数を高次化し、交互作用項を増加させることによって演算負荷が増加するため、次数と交互作用項の数は、点火時期の要求演算精度によって決定される。
(1)内燃機関を模擬した数値シミュレーション装置により点火時期を制御するためのマップデータを演算し、点火時期を制御するためのマップデータを回帰モデルで近似し、検知された運転条件に基づいて前記回帰モデルにより点火時期を演算するから、ECUにはマップを搭載する必要がなく、計算負荷の大きい物理モデルをECUにおいて演算する必要もない。従って、マップ検索に比してECUのメモリ容量を軽減することができもしかも、物理モデルの直接演算に比してECUの演算負荷軽減もできる。
(6)補正変数を吸気温度とし、吸気温度にもとづく点火時期補正値を演算することで、吸気温度が変化しても点火時期を精度よく演算することができる。
(7)補正変数を当量比とし、当量比にもとづく点火時期補正値を演算することで、当量比が変化しても点火時期を精度よく演算することができる。
(8)補正変数をEGR率とし、EGR率にもとづく点火時期補正値を演算することで、EGR率が変化しても点火時期を精度よく演算することができる。
(12)点火時期を制御するためのマップデータが、MBTマップとノックリタードマップとで構成され、両マップを回帰モデルで近似し、MBTならびにノックリタードを上述の各回帰モデルで演算することにより、回帰モデルの近似精度を向上させることができ、もって点火時期を精度よく演算することができる。
(13)点火時期演算の要求精度が向上するに従って、点火時期を制御するためのマップデータを運転領域でより細分化し、分割されたマップデータを回帰モデルで近似する。これにより回帰モデルの近似精度を向上させることができ、もって点火時期を精度よく演算することができる。
(14)点火時期演算の要求精度が向上するに従って、回帰モデルの次数をより増加する。これにより回帰モデルの近似精度を向上させることができ、もって点火時期を精度よく演算することができる。
15 スロットル弁
18 燃料噴射弁
19 可変動弁機構付き吸気弁
21 排気弁
22 燃焼室
29 ECU
50 点火時期制御ロジック作成部
51 数値シミュレーション装置
52 マップ作成手段
53 回帰モデル作成手段
60 点火時期演算部
60A MBT演算部
60B ノックリタード演算部
Claims (17)
- 内燃機関の運転条件を検知する手段を備えた内燃機関の点火時期制御装置であって、
点火時期制御のマップデータに近似した回帰モデルを実装され、検知された運転条件に基づき、前記回帰モデルによる演算によって点火時期を決定し、点火時期制御を行うことを特徴とする内燃機関の点火時期制御装置。 - 前記回帰モデルは、内燃機関の回転速度のみの項、負荷のみの項、補正変数のみの項、回転速度と負荷の交互作用項、補正変数と回転速度の交互作用項、補正変数と負荷の交互作用項、回転速度と負荷と補正変数の交互作用項のうちで少なくとも一つ以上の項で構成される多項式であることを特徴とする請求項1に記載の内燃機関の点火時期制御装置。
- 前記回帰モデルが基準関数部と補正関数部とに分類され、基準関数で演算される点火時期基準値と、前記補正関数部で演算される点火時期補正値との和をもって点火時期を決定することを特徴とする請求項2に記載の内燃機関の点火時期制御装置。
- 前記基準関数が、前記回転速度のみの項、前記負荷のみの項、前記回転速度と前記負荷の交互作用項のうちで少なくとも一つ以上の項で構成される多項式であり、前記補正関数が、前記補正変数のみの項、前記補正変数と前記回転速度の交互作用項、前記補正変数と前記負荷の交互作用項、前記回転速度と前記負荷と前記補正変数の交互作用項のうちで少なくとも一つ以上の項で構成される多項式であることを特徴とする請求項3に記載の内燃機関の点火時期制御装置。
- 前記補正変数に吸気弁の動作特性値を備え、前記吸気弁の動作特性値を補正変数として、前記補正関数で吸気弁動作特性に基づく点火時期補正値を演算することを特徴とする請求項3に記載の内燃機関の点火時期制御装置。
- 前記補正変数に吸気温度を備え、前記吸気温度を補正変数として、前記補正関数で吸気温度に基づく点火時期補正値を演算することを特徴とする請求項3に記載の内燃機関の点火時期制御装置。
- 前記補正変数に当量比を備え、前記当量比を補正変数として、前記補正関数で当量比に基づく点火時期補正値を演算することを特徴とする請求項3に記載の内燃機関の点火時期制御装置。
- 前記補正変数にEGR率を備え、前記EGR率を補正変数として、前記補正関数でEGR率にもとづく点火時期補正値を演算することを特徴とする請求項3に記載の内燃機関の点火時期制御装置。
- 補正変数を複数有する場合に、補正変数毎に前記補正関数にもとづき前記補正変数にもとづく点火時期補正値を演算し、前記補正変数毎に演算された点火時期補正値の総和をもって全点火時期補正値とすることを特徴とする請求項3に記載の内燃機関の点火時期制御装置。
- 前記基準関数を前記回転速度と前記負荷を独立変数とした二元三次多項式で決定し、前記補正関数を前記回転速度、前記負荷および前記補正変数を独立変数とした三元三次多項式で決定することを特徴とする請求項3に記載の内燃機関の点火時期制御装置。
- 近似されたMBT回帰モデルで演算されたMBTと、近似されたノックリタード回帰モデルで演算されたノックリタードとの和をもって点火時期を決定することを特徴とする請求項1に記載の内燃機関の点火時期制御装置。
- 内燃機関を模擬した数値シミュレーション装置によって点火時期を制御するためのマップデータを演算し、当該マップデータを回帰モデルで近似して点火時期制御ロジックを作成することを特徴とする点火時期制御ロジック作成装置。
- 前記回帰モデルは、各項にマップデータを精度よく近似するべく決定された偏回帰係数が乗じられており、前記偏回帰係数の乗じられている項の点火時期に対する影響度を前記偏回帰係数の絶対値の大小関係をもとに評価し、前記点火時期に対する影響度が所定の値以下のとき、前記偏回帰係数の乗じられている項を前記回帰モデルから削除することを特徴とする請求項12に記載の点火時期制御ロジック作成装置。
- 前記点火時期を制御するためのマップデータが、MBTマップとノックリタードマップとで構成され、MBTマップを回帰モデルで近似し、ノックリタードマップを回帰モデルで近似することを特徴とする請求項12に記載の点火時期制御ロジック作成装置。
- 前記点火時期を制御するためのマップデータを運転領域でより細分化し、分割されたマップデータを前記回帰モデルで近似することを特徴とする請求項12に記載の点火時期制御ロジック作成装置。
- 回帰モデルの次数を要求制御精度に応じて設定することを特徴とする請求項12に記載の点火時期制御ロジック作成装置。
- 前記数値シミュレーション装置は、少なくともシリンダ容積を演算し、吸排気過程のシリンダ内ガスの質量変化を演算し、燃焼過程の熱発生を演算し、熱損失を演算し、ノック発生の有無を判別し、前記数値シミュレーションをもとに1サイクルの筒内圧力とシリンダ容積との関係を演算し、前記筒内圧力とシリンダ容積との関係をもとに図示トルクを演算し、前記図示トルクと点火時期との関係からMBTを演算し、前記ノック発生の有無を判別してノック限界を演算することを特徴とする請求項12に記載の点火時期制御ロジック作成装置。
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