JP2009197716A - Engine characteristic model preparing method - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To automatically and easily select input variables when preparing a statistic engine characteristic model. <P>SOLUTION: When preparing an engine characteristic model for statistically outputting the characteristic value of estimating the behavior of an engine by introducing a predetermined value in the preliminarily selected input variable, the control variable for determining whether or not the input variable is for the engine characteristic model, a typical driving condition is set, the engine is repeatedly driven to measure its behavior, the variance of the control variable is calculated based on the result of measurement, the variable of the calculated control variable is converted into the variance at the characteristic value, and the variance in the characteristic value is compared with the predetermined permissible error. When it is determined that the result of comparison exceeds a permissible error, the control variable is defined as the input variable of the engine characteristic model. When it is determined that the result of comparison is within the permissible error, the control variable is not defined as the input variable of the engine characteristic model. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明はエンジン特性モデルの作成方法に関し、特にモデルを作成する場合の入力変数の選択を適宜行うことが可能な、エンジン特性モデルの作成方法に関する。   The present invention relates to a method for creating an engine characteristic model, and more particularly to a method for creating an engine characteristic model capable of appropriately selecting an input variable when creating a model.

一般に、エンジンの制御は、トルク、排気エミッション及び燃費等のエンジンの特定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変数(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。これらの制御パラメータには、その時のエンジンに対する要求に応じて、例えば機関負荷(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ごと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。   In general, engine control is performed by controlling throttle opening, ignition timing, intake / exhaust valve on / off valve characteristics, fuel injection amount, etc., so as to satisfy engine specific requirements such as torque, exhaust emission and fuel consumption. This is done by changing the value of a variable (control parameter). These control parameters have optimum values for each operating state determined by, for example, the engine load (torque) and the engine speed according to the demands on the engine at that time. It is necessary to set an optimum value as a target value in advance.

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、その時の発生トルクやNOx排出量等のエンジンの特性を表す特性パラメータ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(即ち、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。   The optimum value of the control parameter for each operating state is generally set to various values for the above control parameter, measured characteristic parameters indicating engine characteristics such as generated torque and NOx emission amount at that time, and the operation is performed from the result. It is obtained by an operation for obtaining an optimum value (that is, an adaptation value) of each control parameter for each state, that is, an adaptation operation.

このような適合作業を効率よく行うために、各制御パラメータの値を種々の値に設定してエンジンの各種特性パラメータの値を計測し、その計測結果から上記各制御パラメータと上記特性パラメータの関係を統計的に定めたモデル式、即ち、エンジン特性モデルを求め、このモデルに基づいて制御パラメータの適合値を算出することが行われている。   In order to perform such adaptation work efficiently, the value of each control parameter is set to various values and the values of various characteristic parameters of the engine are measured. From the measurement results, the relationship between the control parameters and the characteristic parameters is measured. A model equation that statistically determines the above, that is, an engine characteristic model, is obtained, and an adaptive value of a control parameter is calculated based on this model.

特開2006−348862JP 2006-348862 A 特開2006−125342JP 2006-125342 A 特開2006−052695JP 2006-052695 A 特開2004−332598JP 2004-332598 A

精度の高いエンジン特性モデルを作成するためには、モデル出力である特性パラメータを適切に導出する入力変数、即ち、入力制御パラメータを選択する必要がある。モデル同定用データを計測中は、入力変数として選択した制御パラメータ(入力パラメータ)以外の制御パラメータは一定値を取り、変動しないことが理想である。もし、入力変数として選択した制御パラメータ(入力パラメータ)以外の制御パラメータがデータ計測中に変動すると、その変動の影響が出力に混入し、結果として、正確なモデルを同定することができない。   In order to create an engine characteristic model with high accuracy, it is necessary to select an input variable that appropriately derives a characteristic parameter that is a model output, that is, an input control parameter. During measurement of model identification data, it is ideal that control parameters other than the control parameter (input parameter) selected as an input variable take a constant value and do not fluctuate. If control parameters other than the control parameter (input parameter) selected as the input variable fluctuate during data measurement, the influence of the fluctuation is mixed in the output, and as a result, an accurate model cannot be identified.

従って、エンジン特性モデルを作成する場合、入力変数の取捨選択は非常に重要であるが、これまでにこのような選択を実現象にあわせて可変とする手法が存在していない。従って、現状では、入力変数の取捨選択はエンジン特性モデルを作成する人間の知見、経験に基づいて実施されており、個人の能力に依存する部分が大きく、また、選択の結果が正しいか否かを確認するための作業が必要であった。   Therefore, when creating an engine characteristic model, the selection of input variables is very important, but there has not been a method for making such selection variable according to the actual phenomenon. Therefore, at present, the selection of input variables is carried out based on the knowledge and experience of the human being who creates the engine characteristic model, which largely depends on the individual ability, and whether the selection result is correct. Work was necessary to confirm.

本発明は、エンジン特性モデルを作成する場合の上記のような問題点を解決する目的でなされたもので、エンジン特性モデルを同定するための入力変数を自動的に、かつ、正確に選択することが可能な方法を提供することを課題とする。   The present invention has been made for the purpose of solving the above-described problems in creating an engine characteristic model, and automatically and accurately select input variables for identifying the engine characteristic model. It is an object of the present invention to provide a method capable of achieving the above.

上記課題を解決するために、予め選択した入力変数に所定の値を導入することによりエンジンの挙動を推測する特性値を統計的に出力するエンジン特性モデルを作成するための方法であって、前記エンジン特性モデルへの入力変数とするか否かを判定するための制御変数を選択し、代表的な運転条件を設定してエンジンを繰り返し駆動してその挙動を計測し、前記計測結果に基づいて前記制御変数の実測値における分散値を算出し、前記算出した制御変数の分散値を前記特性値の実測値における分散値に変換し、前記特性値における分散値を予め決定した許容誤差と比較し、前記比較結果が前記許容誤差を超えると判定された場合、前記制御変数を前記エンジン特性モデルの入力変数とし、前記比較結果が前記許容誤差以内であると判定された場合、前記制御変数を前記エンジン特性モデルの入力変数としないと判定する、各ステップを備える、エンジン特性モデルの作成方法を提供する。   In order to solve the above-mentioned problem, a method for creating an engine characteristic model that statistically outputs a characteristic value for estimating the behavior of an engine by introducing a predetermined value into a preselected input variable, Select a control variable to determine whether or not to use as an input variable to the engine characteristic model, set typical operating conditions, repeatedly drive the engine, measure its behavior, and based on the measurement results A variance value in the actual measurement value of the control variable is calculated, the calculated variance value of the control variable is converted into a variance value in the actual measurement value of the characteristic value, and the variance value in the characteristic value is compared with a predetermined allowable error. When it is determined that the comparison result exceeds the allowable error, the control variable is set as an input variable of the engine characteristic model, and the comparison result is determined to be within the allowable error. If, it is determined that the control variable is not an input variable of the engine characteristic model, comprising the steps, it provides a method of creating an engine characteristic model.

上記方法において、前記制御変数を前記エンジン特性モデルの入力変数としないと決定された場合、前記制御変数によってマップ格子水準を形成し、前記予め選択した入力変数を入力とし前記特性値を出力とする独立モデルを前記マップ格子水準毎に作成するようにしても良い。   In the above method, when it is determined that the control variable is not an input variable of the engine characteristic model, a map grid level is formed by the control variable, and the characteristic value is output by inputting the preselected input variable. An independent model may be created for each map grid level.

上記方法において、前記エンジンの繰り返し計測の以前に、計測環境を設定するステップを設けても良い。   In the above method, a step of setting a measurement environment may be provided before the repeated measurement of the engine.

上記方法において、前記エンジン特性モデルを、エコランシステムのエンジン始動試験に用いられるモデルとし、前記予め選択した入力変数をエンジンの点火時期と燃料噴射量とし、前記モデルへの入力変数とするか否かを判定するための制御変数をエンジンの停止位置としても良い。   In the above method, whether or not the engine characteristic model is a model used for an engine start test of an eco-run system, the preselected input variables are an engine ignition timing and a fuel injection amount, and whether the input variables are input to the model. It is also possible to use a control variable for determining the engine stop position.

上記方法において、前記計測環境を設定するステップを、補機のオン、オフ、エンジン冷却水温を設定するステップとしても良い。   In the above method, the step of setting the measurement environment may be a step of setting on / off of an auxiliary machine and an engine coolant temperature.

本発明の方法では、エンジンに対して代表的な運転条件を設定して繰り返し駆動し、その挙動を計測することにより、エンジン特性モデルへの入力変数とするか否かの検討を行う制御変数の実測値における分散値を算出する。次に、このようにして算出された制御変数における分散値を、エンジン特性モデルの出力である特性値の実測値に対する分散値に変換し、変換された分散値が予め決定された許容値を超えるか否かに基づいて、その制御変数の安定性を評価する。   In the method of the present invention, a representative operating condition is set for the engine, it is repeatedly driven, and its behavior is measured to determine whether or not to use it as an input variable to the engine characteristic model. The variance value in the actual measurement value is calculated. Next, the variance value in the control variable calculated in this way is converted into a variance value for the actual measurement value of the characteristic value that is the output of the engine characteristic model, and the converted variance value exceeds a predetermined allowable value. Whether the control variable is stable or not.

制御変数が安定していると評価された場合、即ち、変換された分散値が許容値以内である場合は、当該制御変数をエンジン特性モデルの入力変数とする必要が無いと判断し、許容値を超える場合、当該制御変数をエンジン特性モデルの入力変数とする必要があると判断する。このようにすることによって、制御変数をエンジン特性モデルへの入力変数とするか否かを自動的に、かつ、根拠を持って決定することができるので、精度の高いエンジン特性モデルを容易に作成することが可能となる。   When it is evaluated that the control variable is stable, that is, when the converted variance value is within the allowable value, it is determined that the control variable does not need to be an input variable of the engine characteristic model, and the allowable value If it exceeds, it is determined that the control variable needs to be an input variable of the engine characteristic model. In this way, it is possible to automatically and reasonably determine whether or not to use control variables as input variables to the engine characteristic model, so a highly accurate engine characteristic model can be easily created. It becomes possible to do.

以下に、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。なお、以下の図面において、同一の参照符号は同一あるいは類似の構成要件を示すため、重複した説明は行わない。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. Note that, in the following drawings, the same reference numerals indicate the same or similar constituent elements, and thus a duplicate description is not performed.

図1は後述する適合作業の対象となる内燃機関、並びに当該適合作業に用いられる各計測装置及び制御装置を示している。   FIG. 1 shows an internal combustion engine that is an object of a conforming operation to be described later, and each measuring device and control device used for the conforming operation.

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。   Referring to FIG. 1, 1 is an engine body, 2 is a cylinder block, 3 is a piston that reciprocates in the cylinder block 2, 4 is a cylinder head fixed on the cylinder block 2, and 5 is a piston 3 and a cylinder head 4. A combustion chamber formed therebetween, 6 is an intake valve, 7 is an intake port, 8 is an exhaust valve, and 9 is an exhaust port. As shown in FIG. 1, a spark plug 10 is arranged at the center of the inner wall surface of the cylinder head 4, and a fuel injection valve 11 is arranged around the inner wall surface of the cylinder head 4. A cavity 12 extending from the lower side of the fuel injection valve 11 to the lower side of the spark plug 10 is formed on the top surface of the piston 3.

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。   The intake port 7 of each cylinder is connected to a surge tank 14 via a corresponding intake branch pipe 13, and the surge tank 14 is connected to an intake pipe 15. A throttle valve 18 driven by a step motor 17 is disposed in the intake pipe 15. On the other hand, the exhaust port 9 of each cylinder is connected to an exhaust manifold 19. The intake valve 6 is provided with a variable valve mechanism 20 for changing the on-off valve characteristics of the intake valve 6, that is, the phase angle and the operating angle.

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。   In general, the control of the internal combustion engine as shown in FIG. 1 is performed so as to satisfy the requirements for torque, exhaust emission, fuel consumption, etc. that change during operation of the internal combustion engine, that is, actual torque, exhaust emission, fuel consumption, etc. This is performed by changing the values of controllable parameters (that is, control parameters) that affect the operating state of the internal combustion engine so that the target torque, the target exhaust emission, the target fuel consumption, and the like are achieved.

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、機関負荷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。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通路に設けられた排気浄化触媒(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(以下、「排気温度」と称す)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。   Such a control parameter has an optimum value for each operating state determined by, for example, the engine load and the engine speed, according to the request for the internal combustion engine at that time. For example, with respect to the ignition timing by the spark plug 10, in consideration of the torque, fuel consumption, misfire, etc. of the internal combustion engine, generally, ignition is performed near the minimum advance timing at which the torque becomes the maximum, so-called MBT (Minimum Advance for Best Torque). Is preferably performed. This MBT is not the same for all operating states. For example, when the engine speed is different, the MBT is also at a different time. On the other hand, when it is necessary to raise the temperature of an exhaust purification catalyst (not shown) provided in the exhaust passage of the internal combustion engine for exhaust purification of the internal combustion engine, the exhaust gas is discharged from the engine body 1. In order to increase the temperature of the exhaust gas (hereinafter referred to as “exhaust temperature”), it is preferable to perform ignition at a timing that is somewhat advanced from the MBT.

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。   Since it is difficult to calculate the optimum value (that is, the conforming value) of each control parameter for each operating state in accordance with the demand for such an internal combustion engine by only numerical calculation, usually, for each type of internal combustion engine Required by calibration work. Here, the conforming work is a characteristic parameter (a parameter whose value can be changed by changing the value of the control parameter, for each control parameter value, by setting a specific control parameter to various values. Parameter that represents the characteristics of the control parameter), and an optimum value (that is, a suitable value) of the control parameter for each operating state is obtained from the measured values of these characteristic parameters.

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を計測する各計測装置(各種センサ)、並びに制御装置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トルクを検出するためのトルクセンサ(図示せず)が取付けられる。これらセンサ31〜34は、制御装置40に接続されている。制御装置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記憶されると共に演算処理され、各制御パラメータの適合値が求められるようになっている。なお、本実施形態ではこの制御装置40において後に詳述するような方法で各制御パラメータの適合値が求められるようになっている。   FIG. 1 shows each measuring device (various sensors) and a control device 40 for measuring characteristic parameters of the internal combustion engine, in addition to the internal combustion engine that is the subject of the adaptation work. As shown in the figure, a throttle opening sensor 31 for measuring the opening degree of the throttle valve 18 is attached to the throttle valve 18 and flows through the intake pipe 15 for the internal combustion engine to be subjected to the adaptation work. An air flow meter 32 for measuring the flow rate of air is mounted in the intake pipe 15 upstream of the throttle valve 18. Further, an exhaust gas temperature sensor 33 for measuring the temperature of the exhaust gas discharged from the engine body 1 and an air-fuel ratio sensor 34 for measuring the air-fuel ratio of the exhaust gas discharged from the engine body 1 are attached to the exhaust port or the exhaust manifold 19. . Further, a torque sensor (not shown) for detecting torque, which is a driving force of the internal combustion engine, is attached to the crankshaft (not shown) of the engine body 1. These sensors 31 to 34 are connected to the control device 40. In the control device 40, the values of the characteristic parameters measured by the sensors 31 to 34 are stored and subjected to arithmetic processing, and the adaptive values of the control parameters are obtained. In the present embodiment, the control device 40 is adapted to obtain an appropriate value for each control parameter by a method that will be described in detail later.

なお、上述したスロットル弁駆動用のステップモータ17、燃料噴射弁11及び点火プラグ10も制御装置40に接続されており、これらステップモータ17等は制御装置40によって駆動、制御される。すなわち、制御装置40によって制御パラメータの値が変更される。   Note that the step motor 17 for driving the throttle valve, the fuel injection valve 11 and the spark plug 10 are also connected to the control device 40. The step motor 17 and the like are driven and controlled by the control device 40. That is, the control device 40 changes the value of the control parameter.

以下に、図1に示す自動適合装置に適応することが可能なエンジン特性モデルの作成方法を、エコランシステムの始動早期着火制御のためのエンジン特性モデルを作成する場合に関して説明する。なお、エコランシステムの始動早期着火制御については、例えば、特許文献1乃至4に記載されている。   Hereinafter, a method for creating an engine characteristic model that can be applied to the automatic adaptation device shown in FIG. 1 will be described with respect to the case of creating an engine characteristic model for early ignition control of an eco-run system. Note that the start-up early ignition control of the eco-run system is described in, for example, Patent Documents 1 to 4.

図2は、エコランシステムの始動早期着火制御のためのエンジン特性モデルを作成するにあたって、エンジンの停止位置をモデルへの入力変数とするか否かを判定する手順を示すフローチャートである。   FIG. 2 is a flowchart showing a procedure for determining whether or not to set the engine stop position as an input variable to the model when creating an engine characteristic model for early start ignition control of the eco-run system.

図2のステップS1において、モデルへの入力変数とするか否かを判定する制御変数(以下、制御パラメータ)としてエンジンの停止位置(ATDC)を選択する。エコランシステムでは、アイドルストップが実施されたエンジンを再始動する場合、エンジンをできるだけ早期に始動させることが要求される場合がある。エンジンの始動早期着火制御では、エンジンの停止位置(クランク角)によって燃料噴射量や点火時期を制御し、エンジンが速やかに目標とするピーク回転数に達するようにする。   In step S1 of FIG. 2, an engine stop position (ATDC) is selected as a control variable (hereinafter referred to as control parameter) for determining whether or not to use as an input variable to the model. In the eco-run system, when the engine that has been subjected to the idle stop is restarted, it may be required to start the engine as early as possible. In the early start ignition control of the engine, the fuel injection amount and the ignition timing are controlled by the stop position (crank angle) of the engine so that the engine quickly reaches the target peak rotational speed.

図3は、エンジン始動着火制御において、出力であるエンジンのピーク回転数(pNE)を予測する統計モデルMを示している。エンジン始動時のピーク回転数(pNE)は、エンジンの点火時期(SA)、燃料噴射量(tau)、エンジン停止時のエンジン停止位置(ATDC)および水温によって変化する。   FIG. 3 shows a statistical model M for predicting the engine peak rotation speed (pNE) as an output in the engine start ignition control. The peak rotational speed (pNE) at the start of the engine varies depending on the ignition timing (SA) of the engine, the fuel injection amount (tau), the engine stop position (ATDC) when the engine is stopped, and the water temperature.

今、エンジンの停止位置、水温を正確にコントロールできる場合、これらの制御変数はエンジンのピーク回転数(pNE)を予測するモデルMの入力変数とする必要はなく、モデルMは、点火時期と燃料噴射量を入力変数とする独立したモデルM1、M2、・・・を、停止位置および水温ごとに作成すればよい。即ち、図4に示すような停止位置および水温を格子水準とするマップにおいて、それぞれの水準毎に、点火時期(SA)および燃料噴射量(tau)を変数とし、エンジンの再始動時におけるピーク回転数pNEを予測する独立したモデルM1、M2、・・・を作成すれば良い。   If the engine stop position and water temperature can be accurately controlled, these control variables do not need to be input variables of the model M that predicts the engine peak speed (pNE). The independent models M1, M2,... With the injection amount as an input variable may be created for each stop position and water temperature. That is, in the map where the stop position and the water temperature as shown in FIG. 4 are used as the grid level, the peak rotation at the time of restarting the engine with the ignition timing (SA) and the fuel injection amount (tau) as variables for each level. It is sufficient to create independent models M1, M2,... That predict several pNE.

しかしながら、アイドルストップ時におけるエンジンの停止位置を正確にコントロールできない場合、ある停止位置の指示値に対してモデルM1を作成しても、実際の停止位置が指示値とは異なっていれば、そのモデルM1は正確なモデルではない。従って、このような場合は、図5に示すように、停止位置に幅を持たせたモデルM100を作成する必要がある。そのためには、エンジン停止位置をモデルMの入力変数とする必要がある。   However, if the engine stop position during idle stop cannot be accurately controlled, even if the model M1 is created for the indicated value at a certain stop position, if the actual stop position is different from the indicated value, that model M1 is not an accurate model. Therefore, in such a case, as shown in FIG. 5, it is necessary to create a model M100 having a width at the stop position. For this purpose, the engine stop position needs to be an input variable of the model M.

従って、図2に示すフローチャートのステップS1では、作成するモデルの入力変数として選択すべきか否かを判定する制御変数(制御パラメータ)を選択する。本実施形態では、エンジン停止位置(クランク角)が選択される。   Therefore, in step S1 of the flowchart shown in FIG. 2, a control variable (control parameter) for determining whether or not to select as an input variable of the model to be created is selected. In the present embodiment, the engine stop position (crank angle) is selected.

ステップS2では、エンジンの計測環境が設定される。本実施形態では、モデルMの構造に影響を与える計測環境として、補機負荷のオン、オフ、更にエンジン冷却用の水温等の設定がなされる。補機とは、車両に搭載されたジェネレータ、エアコンディショナー等である。   In step S2, an engine measurement environment is set. In the present embodiment, as a measurement environment that affects the structure of the model M, the auxiliary load is turned on and off, and the engine cooling water temperature and the like are set. An auxiliary machine is a generator, an air conditioner, or the like mounted on a vehicle.

図6は、エンジンを使用してアイドルストップを繰り返した場合の、エンジン停止位置(クランク角)の目標値からのばらつきを示すグラフであり、図の曲線Xは、ジェネレータ、エアコンなどの補機をオン状態(補機負荷有り)とした場合の結果を示し、図の曲線Yは補機をオフ状態(補機負荷無し)とした場合の結果を示す。図6の横軸において、0はエンジン停止位置の目標値を示し、縦軸は発生の頻度、即ちアイドルストップの回数を示している。この図から明らかなように、補機がオフ状態の時、エンジン停止位置には比較的ばらつきが少なく、一方、補機がオン状態の場合、エンジン停止位置には大きなばらつきが存在する。   FIG. 6 is a graph showing variation from the target value of the engine stop position (crank angle) when idling stop is repeated using the engine, and a curve X in the figure shows auxiliary machines such as generators and air conditioners. The result when the on-state (with auxiliary machine load) is shown is shown, and the curve Y in the figure shows the result when the auxiliary machine is off-state (without auxiliary machine load). In the horizontal axis of FIG. 6, 0 indicates the target value of the engine stop position, and the vertical axis indicates the frequency of occurrence, that is, the number of idle stops. As is clear from this figure, when the accessory is in the off state, the engine stop position has relatively little variation, while when the accessory is in the on state, there is a large variation in the engine stop position.

従って、エコラン時の早期始動着火制御の場合は、アイドルストップ時の補機負荷の有無によって、エンジンモデルの構成自体を変える必要がある。具体的には、点火時期と燃料噴射量からエンジンのピーク回転数(pNE)を予測する統計モデルにおいて、エンジンの停止位置(ATDC)を入力変数とするか否かを、適合領域、例えば、補機負荷の有無に基づいて決定する必要がある。   Therefore, in the case of the early start ignition control at the time of eco-run, it is necessary to change the configuration of the engine model itself depending on the presence or absence of the auxiliary load at the time of idling stop. Specifically, in a statistical model for predicting the engine peak speed (pNE) from the ignition timing and the fuel injection amount, whether or not the engine stop position (ATDC) is used as an input variable is determined as a compatible region, for example, a compensation. It is necessary to make a decision based on the presence or absence of mechanical load.

図2のフローチャートにおいて、次のステップS3において、モデル化する場合のエンジンピーク回転数pNEの許容誤差値Eを決定する。この許容誤差値Eは、モデル化時に要求される適合精度に基づいて任意に設定される。具体的には、商品性、信頼性、適合工数等を勘案して任意に設定される。   In the flowchart of FIG. 2, in the next step S3, an allowable error value E of the engine peak speed pNE for modeling is determined. This allowable error value E is arbitrarily set based on the matching accuracy required at the time of modeling. Specifically, it is arbitrarily set in consideration of merchantability, reliability, conforming man-hours, and the like.

ステップS4では、代表的な運転条件を選択しこの条件で繰り返しエンジンを駆動して、必要なモデル同定用データを計測する。例えば、図6に示す例では、アイドルストップが実行された場合のエンジン停止位置を、繰り返し実験により測定している。実際のエンジンでは計測毎に停止位置がばらつくため、同じ条件で停止試験を繰り返すことで、停止位置のばらつきが求められる。この繰り返し実験により必要な実測データが得られると、ステップS5で、得られたデータに基づいてエンジン停止位置のばらつきの大きさ、即ち、分散値σsを算出する。   In step S4, representative operating conditions are selected, the engine is repeatedly driven under these conditions, and necessary model identification data is measured. For example, in the example shown in FIG. 6, the engine stop position when the idle stop is executed is measured by repeated experiments. In an actual engine, the stop position varies for each measurement, and thus the stop position variation can be obtained by repeating the stop test under the same conditions. When necessary measurement data is obtained by this repeated experiment, in step S5, the magnitude of the variation of the engine stop position, that is, the variance value σs is calculated based on the obtained data.

ステップS6では、代表的な運転条件における実測値より、エンジン停止位置に対するピーク回転数pNEの特性変化を取得する。図7に、このようにして取得されたエンジン停止位置に対するピーク回転数pNEの変化特性の一例を示す。特性変化を表す直線Aの場合、停止位置の分散値に対するピーク回転数pNEの変化(σNE(A))が大きく、直線Bの場合、停止位置の分散値σsに対するピーク回転数pNEの変化(σNE(B))が比較的小さいことがわかる。なお、図7において、Mdはばらつきの中心を示し、どの位置を中心にばらつきを見るかは、良く使われる使用環境を考慮して別途定めればよい。 In step S6, the characteristic change of the peak rotational speed pNE with respect to the engine stop position is acquired from the actually measured values under typical operating conditions. FIG. 7 shows an example of the change characteristic of the peak rotational speed pNE with respect to the engine stop position obtained in this way. In the case of the straight line A representing the characteristic change, the change (σ NE (A)) in the peak rotational speed pNE with respect to the dispersion value at the stop position is large, and in the straight line B, the change in the peak rotational speed pNE with respect to the dispersion value σs at the stop position ( It can be seen that σ NE (B)) is relatively small. In FIG. 7, Md indicates the center of variation, and the position at which the variation is viewed may be determined separately in consideration of a frequently used environment.

従って、ステップS7では、停止位置の分散値σsに対するピーク回転数pNEのばらつき(分散)を、図7の特性図から求める。特性Aの場合その分散値は(σNE(A))で示され、特性Bの場合その分散値は(σNE(B))で示される。このようにして、ピーク回転数pNEの分散値σNEが算出されると、ステップS8において、分散値σNEをステップS3で求めたピーク回転数pNEの許容モデル化誤差Eと比較する。 Therefore, in step S7, the variation (dispersion) of the peak rotational speed pNE with respect to the dispersion value σs of the stop position is obtained from the characteristic diagram of FIG. In the case of the characteristic A, the dispersion value is indicated by (σ NE (A)), and in the case of the characteristic B, the dispersion value is indicated by (σ NE (B)). When the variance value σ NE of the peak rotational speed pNE is calculated in this way, in step S8, the variance value σ NE is compared with the allowable modeling error E of the peak rotational speed pNE obtained in step S3.

ステップS8の比較において、ピーク回転数pNEの分散値σNEが誤差Eより小さければ(ステップS8のYES)、エンジン停止位置をモデルMへの入力変数としないと判断し(ステップS9)、処理を終了する。分散値σNEが誤差Eより大きければ(ステップS8のNO)、エンジン停止位置をモデルMへの入力変数とし(ステップS10)、処理を終了する。 If the variance σ NE of the peak rotational speed pNE is smaller than the error E in the comparison in step S8 (YES in step S8), it is determined that the engine stop position is not used as an input variable to the model M (step S9), and the process is performed. finish. If the variance value σ NE is larger than the error E (NO in step S8), the engine stop position is set as an input variable to the model M (step S10), and the process ends.

即ち、ステップS8において、ピーク回転数pNEの分散値σNEが許容誤差Eより小さいと判断されると、エンジン停止位置が指示値よりも多少ずれていても、そのずれによって引き起こされるエンジン特性モデル(図3参照)の出力値pNEのずれは許容値以内であると考えられる。そのため、エンジン停止位置をモデルMの入力変数として選択する必要はなくなる。この場合は、図4に示すように、エンジン停止位置をマップの格子点水準として選択し、エンジン停止位置とエンジン水温とで決まる各格子点について、エンジン点火時期(SA)と燃料噴射量(tau)を入力とし、ピーク回転数pNEを出力とする独立したモデルM1、M2、・・・(図3参照)を作成すれば良い。 That is, if it is determined in step S8 that the variance value σ NE of the peak rotational speed pNE is smaller than the allowable error E, even if the engine stop position is slightly deviated from the indicated value, the engine characteristic model ( The deviation of the output value pNE in FIG. 3) is considered to be within an allowable value. Therefore, it is not necessary to select the engine stop position as an input variable of the model M. In this case, as shown in FIG. 4, the engine stop position is selected as the grid point level of the map, and the engine ignition timing (SA) and the fuel injection amount (tau) are determined for each grid point determined by the engine stop position and the engine water temperature. ) As an input and an independent model M1, M2,... (See FIG. 3) having a peak rotational speed pNE as an output.

一方、ステップS8でNOの場合は、エンジン停止位置のずれによるピーク回転数pNEのずれが無視できない程度であるため、エンジン停止位置をモデルMの入力変数として、図5に示したようなモデル100を形成する必要がある。   On the other hand, in the case of NO in step S8, since the shift of the peak rotational speed pNE due to the shift of the engine stop position is not negligible, the model 100 as shown in FIG. Need to form.

なお、図2のフローチャートにおいて、ピーク回転数pNEの許容モデル化誤差Eを決定するステップS3は、必ずしもステップS2とステップS4の間に実行される必要はなく、ステップS8の以前であればどのようなタイミングであっても良い。同様に、エンジン停止位置に対するピーク回転数pNEの特性変化を取得するステップS6も、ステップS7の以前であればどのようなタイミングであっても良く、図2のフローチャートに示すタイミングに限定されることはない。   In the flowchart of FIG. 2, step S3 for determining the allowable modeling error E for the peak rotational speed pNE does not necessarily have to be executed between step S2 and step S4. The timing may be right. Similarly, step S6 for acquiring the characteristic change of the peak rotational speed pNE with respect to the engine stop position may be any timing before step S7, and is limited to the timing shown in the flowchart of FIG. There is no.

通常、エンジンを使用した計測(ステップS4)、エンジン停止位置に対するピーク回転数pNEの特性変化取得(ステップS6)およびピーク回転数pNEの許容モデル化誤差の決定(ステップS3)は、同時並行的に行われる。   Usually, measurement using the engine (step S4), acquisition of a characteristic change of the peak rotational speed pNE with respect to the engine stop position (step S6), and determination of an allowable modeling error of the peak rotational speed pNE (step S3) are performed in parallel. Done.

以上に説明したように、図2に示すフローチャートを実行することにより、作成するエンジン特性モデルの構造が決定するので、その構造に従って入力変数を選択し、選択した入力変数に対してDoE(Design・Of・Experiment)手法により入力値を種々変更してその時の出力値を得る実験を行うことにより、精度の高いエンジン特性モデルを得ることができる。   As described above, since the structure of the engine characteristic model to be created is determined by executing the flowchart shown in FIG. 2, an input variable is selected according to the structure, and DoE (Design · An engine characteristic model with high accuracy can be obtained by performing an experiment to obtain various output values at various times by changing various input values using the method of “Of · Experiment”.

自動適合装置の全体図。Overall view of automatic adapting device. 本発明の一実施形態に係るエンジン特性モデルの作成方法の実施手順を示すフローチャート。The flowchart which shows the implementation procedure of the preparation method of the engine characteristic model which concerns on one Embodiment of this invention. 統計的なエンジン特性モデルの構造を示すブロック図。The block diagram which shows the structure of a statistical engine characteristic model. 制御パラメータの格子点水準毎に独立に作成されたエンジン特性モデルを示す図。The figure which shows the engine characteristic model created independently for every lattice point level of the control parameter. 制御パラメータを入力変数とした場合のエンジン特性モデルの構造を示す図。The figure which shows the structure of the engine characteristic model at the time of using a control parameter as an input variable. アイドルストップ状態からエンジンを始動した時の、エンジン停止位置とエンジン停止時間の計測結果を示すグラフ。The graph which shows the measurement result of an engine stop position and an engine stop time when starting an engine from an idle stop state. エンジン停止位置の分散に対するエンジンピーク回転数pNEの特性変化を示す図。The figure which shows the characteristic change of the engine peak speed pNE with respect to dispersion | distribution of an engine stop position.

符号の説明Explanation of symbols

1 機関本体
6 吸気弁
8 排気弁
10 点火プラグ
40 電子制御ユニット
M 統計に基づくエンジン特性モデル
pNE エンジンピーク回転数
SA エンジン点火時期
tau 燃料噴射量
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Engine body 6 Intake valve 8 Exhaust valve 10 Spark plug 40 Electronic control unit M Engine characteristic model based on statistics pNE Engine peak speed SA Engine ignition timing tau Fuel injection amount

Claims (5)

予め選択した入力変数に所定の値を導入することによりエンジンの挙動を推測する特性値を統計的に出力するエンジン特性モデルを作成するための方法であって、
前記エンジン特性モデルへの入力変数とするか否かを判定するための制御変数を選択し、
代表的な運転条件を設定してエンジンを繰り返し駆動してその挙動を計測し、
前記計測結果に基づいて前記制御変数の分散値を算出し、
前記算出した制御変数の分散値を前記特性値における分散値に変換し、
前記特性値における分散値を予め決定した許容誤差と比較し、
前記比較結果が前記許容誤差を超えると判定された場合、前記制御変数を前記エンジン特性モデルの入力変数とし、前記比較結果が前記許容誤差以内であると判定された場合、前記制御変数を前記エンジン特性モデルの入力変数としないと判定する、各ステップを備える、エンジン特性モデルの作成方法。
A method for creating an engine characteristic model that statistically outputs characteristic values for estimating engine behavior by introducing a predetermined value into a preselected input variable,
Select a control variable for determining whether to use as an input variable to the engine characteristic model,
Set typical operating conditions and drive the engine repeatedly to measure its behavior,
Calculate a variance value of the control variable based on the measurement result,
Converting the calculated variance value of the control variable into a variance value in the characteristic value;
Compare the variance value in the characteristic value with a predetermined tolerance,
When it is determined that the comparison result exceeds the allowable error, the control variable is set as an input variable of the engine characteristic model. When the comparison result is determined to be within the allowable error, the control variable is set as the engine variable. A method for creating an engine characteristic model, comprising the steps of determining that the variable is not an input variable of the characteristic model.
請求項1に記載の方法において、前記制御変数を前記エンジン特性モデルの入力変数としないと決定された場合、前記制御変数によってマップ格子水準を形成し、前記予め選択した入力変数を入力とし前記特性値を出力とする独立モデルを前記マップ格子水準毎に作成することを特徴とする、エンジン特性モデルの作成方法。   2. The method according to claim 1, wherein when it is determined that the control variable is not an input variable of the engine characteristic model, a map grid level is formed by the control variable, and the preselected input variable is used as an input for the characteristic. A method for creating an engine characteristic model, wherein an independent model whose value is output is created for each map grid level. 請求項1または2に記載の方法において、前記エンジンの繰り返し計測の以前に、計測環境を設定するステップを備える、エンジン特性モデルの作成方法。   3. The method according to claim 1, further comprising a step of setting a measurement environment before the repeated measurement of the engine. 請求項1乃至3の何れか1項に記載の方法において、前記エンジン特性モデルは、エコランシステムのエンジン始動試験に用いられるモデルであり、前記予め選択した入力変数はエンジンの点火時期と燃料噴射量であり、前記モデルへの入力変数とするか否かを判定するための制御変数はエンジンの停止位置である、エンジン特性モデルの作成方法。   4. The method according to claim 1, wherein the engine characteristic model is a model used for an engine start test of an eco-run system, and the preselected input variables are an engine ignition timing and a fuel injection amount. A method for creating an engine characteristic model, wherein the control variable for determining whether or not to use as an input variable to the model is an engine stop position. 請求項4に記載の方法において、前記計測環境を設定するステップは、補機のオン、オフ、エンジン冷却水温を設定するステップである、エンジン特性モデルの作成方法。   5. The method according to claim 4, wherein the step of setting the measurement environment is a step of setting on / off of an auxiliary machine and an engine coolant temperature.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2014529795A (en) * 2011-08-22 2014-11-13 ローベルト ボッシュ ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング How to create control unit functions

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