JP3951967B2 - 自動適合装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は自動適合装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より新しい内燃機関を開発するときには最適な機関の出力値を得ることのできる機関運転制御用パラメータの値を探索する作業、即ち適合作業が行われる。この適合作業では、燃料噴射量や燃料噴射時期のようなパラメータの各値を経験に基づいて少しずつ変化させることにより長い時間をかけて最適な機関の出力値、例えば最適な排気エミッション量を得ることのできるパラメータの適合値が探索される。これは新しい車両を開発するときについても同様である。
【０００３】
しかしながらこのように経験に基づいてパラメータの適合値を探索するといってもパラメータの数が多くなると最適な各パラメータの適合値を見い出すことが困難となり、しかもパラメータの適合値を見い出すためには長い時間を要するために開発に時間を要するばかりでなく、多大の労力を必要とするという問題がある。
【０００４】
そこでパラメータの適合作用を自動的に行うようにした自動適合装置が既に提案されている（特開２００２−１３８８８９号公報参照）。この自動適合装置では、一つの出力値に対して夫々最も影響を与える一つのパラメータを予め定めておき、即ち出力値とパラメータとの組合せを予め定めておき、各パラメータのパラメータ適合値を探索するために各パラメータは、各パラメータと夫々組合されている出力値が夫々対応する目標出力値となるように同時にフィードバック制御される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら実際には、機関の運転状態が変化するとそれに伴って出力値に対し最も影響を与えるパラメータが変化し、従って上述の如く出力値に対して最も影響を与える一つのパラメータを予め定めておくことは困難である。また、実際には一つのパラメータが変化すると或る出力値は目標出力値に近づくが他の出力値は目標出力値から遠ざかり、従って全てのパラメータを同時にフィードバック制御しても全ての出力値が目標出力値に近づくようなパラメータの適合値を見い出すことは困難である。
【０００６】
本発明の目的は、パラメータの適合作用を自動的に確実に行うことのできる実用的な自動適合装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明によれば、適合を行う複数の運転状態を決定する適合運転状態決定手段と、適合を行う個々の運転状態に対して夫々複数の機関運転制御用パラメータの初期値を決定するパラメータ初期値決定手段と、複数の出力値の適合目標値を決定する適合目標値決定手段と、適合目標値を超過した出力値を減少させるための複数のパラメータの操作順序と操作方向を決定してこれらパラメータを決定された操作順序に従い決定された操作方向に順次操作するパラメータ適合手段と、パラメータを操作したときの出力値の変化を評価する評価手段とを具備し、パラメータ適合手段は、パラメータを操作したときの出力値が低下傾向にあると評価手段によって評価されたときには、ひき続き同じパラメータを操作し、パラメータを操作したときに出力値がほとんど変化しないと評価されたとき或いは出力値が上昇傾向にあると評価されたときには、操作すべきパラメータをパラメータの操作順序に従って次のパラメータに変更するようにしている。
【００５１】
【発明の実施の形態】
図１は圧縮着火式内燃機関の運転制御用パラメータを自動適合するための自動適合装置全体を示している。なお、この場合、内燃機関は火花点火式内燃機関であってもよい。
【００５２】
図１を参照すると、１は機関本体、２は各気筒３の燃焼室内に向けて燃料を噴射するための電気制御式燃料噴射弁、４は吸気マニホルド、５は排気マニホルド、６は排気ターボチャージャを夫々示す。吸気マニホルド４は排気ターボチャージャ６の吸気コンプレッサ６ａの出口部に連結され、吸気コンプレッサ６ａの入口部は吸気ダクト７を介してエアクリーナ８に連結される。吸気ダクト７内にはステップモータのようなアクチュエータ９により駆動される吸気絞り弁１０が配置される。
【００５３】
一方、排気マニホルド５は排気ターボチャージャ６の排気タービン６ｂの入口部に連結され、排気タービン６ｂの出口部は排気管１２に連結される。吸気マニホルド４と排気マニホルド５とは排気ガス再循環（以下、ＥＧＲと称す）通路１３を介して互いに連結され、ＥＧＲ通路１３内にはステップモータのようなアクチュエータ１４により駆動されるＥＧＲ制御弁１５が配置されている。
【００５４】
一方、燃料噴射弁２は燃料供給管１６を介して燃料リザーバ、いわゆるコモンレール１７に連結される。このコモンレール１７内へは電気制御式の吐出量可変な燃料ポンプ１８から燃料が供給され、コモンレール１７内に供給された燃料は各燃料供給管１６を介して燃料噴射弁２に供給される。コモンレール１７にはコモンレール１７内の燃料圧を検出するための燃料圧センサ１９が取付けられ、燃料圧センサ１９の出力信号に基づいてコモンレール１７内の燃料圧が目標燃料圧となるように燃料ポンプ１８の吐出量が制御される。
【００５５】
内燃機関の運転を制御するための電子制御装置２０はデジタルコンピュータからなり、双方向性バス２１によって互いに接続されたＲＯＭ（リードオンリメモリ）２２、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）２３、ＣＰＵ（マイクロプロセッサ）２４、および入出力ポート２５を具備する。入出力ポート２５には燃料圧センサ１９等の種々のセンサの出力信号が夫々対応するＡＤ変換器２６を介して入力される。また、アクセルペダル２８にはアクセルペダル２８の踏込み量に比例した出力電圧を発生する負荷センサ２９が接続され、この負荷センサ２９の出力信号が対応するＡＤ変換器２６を介して入出力ポート２５に入力される。クランク角センサ３０は例えば機関が１５°クランク角回転する毎に出力パルスを発生し、この出力パルスが入出力ポート２５に入力される。
【００５６】
一方、入出力ポート２５は対応する駆動回路２７を介して燃料噴射弁２、スロットル弁用アクチュエータ９、ＥＧＲ制御弁用アクチュエータ１４および燃料ポンプ１８に接続される。また、排気タービン６ｂのディフェーザ部にはアクチュエータ３１によって駆動される多数のベーンノズル３２からなる可変ノズル機構が配置されており、入出力ポート２５は対応する駆動回路２７を介してアクチュエータ３１に接続される。
【００５７】
図１に示されるように適合作用を行うための電子制御ユニット４０が設けられており、内燃機関の出力軸は動力計４１に連結されている。この動力計４１は電子制御ユニット４０に接続されており、電子制御ユニット４０によって制御される。また、排気ガス中のＮＯ_X 量、スモーク濃度、パティキュレート量、ＨＣ量、ＣＯ量等の排気成分の分析計４２と、内燃機関が消費する燃料の燃費計４３と、内燃機関が発生する燃焼騒音を検出する騒音計４４とが設けられており、これら排気成分分析計４２、燃費計４２、騒音計４４の出力信号は電子制御ユニット４０に入力される。また、空調器や温調器４５は電子制御ユニット４０の出力信号によって制御される。更に、電子制御ユニット４０と電子制御ユニット２０の入出力ポート２５とは双方向性バス４６を介して互いに接続されている。
【００５８】
次に図２に示す自動適合ルーチンに沿って本発明による自動適合方法について説明する。
【００５９】
図２を参照するとまず初めにステップ１００において車両諸元等が入力される。この車両諸元等の入力処理ルーチンが図３に示されている。次いでステップ２００では適合を行う複数の運転状態が決定される。この適合運転状態決定処理ルーチンが図４に示されている。次いでステップ３００において適合を行う個々の運転状態に対して夫々複数の機関運転制御用パラメータの初期値が決定される。このパラメータ初期値決定処理ルーチンが図６に示されている。なお、本発明では機関運転制御用パラメータとして、メイン噴射時期、パイロット噴射時期、パイロット噴射量、コモンレール圧、ＥＧＲ制御弁の開度、吸気絞り弁の開度、ターボチャージャの可変ノズルの開度の全て又はそれらのうちの一部が採用されている。
【００６０】
次いでステップ４００において複数の出力値の適合目標値が決定される。この適合目標値決定処理ルーチンが図７に示されている。なお、本発明では出力値としてエミッション、燃焼騒音、燃費の全て又はそれらのうちの一部採用されており、また、エミッションとしては排気ガス中のＮＯ_X 量、スモーク濃度又はパティキュレート量、ＨＣ量、ＣＯ量の全て又はそれらのうちの一部が採用されている。また、適合目標値についてみると、本発明ではこれら出力値のうちＮＯ_X 量、パティキュレート量、ＨＣ量、ＣＯ量、燃費の適合目標値はエミッションを評価するための走行モードで走行したときの積算値である総量目標値とされており、残りの出力値、即ち燃焼騒音、スモーク濃度の適合目標値は各適合運転状態における目標値とされている。また、総量目標値が定められているＮＯ_X 量、パティキュレート量、ＨＣ量、ＣＯ量、燃費についても各適合運転状態における適合目標値が合わせて設定されている。
【００６１】
次いでステップ５００では、適合目標値を超過した出力値を減少させるための複数のパラメータの操作順序と操作方向が決定され、これらパラメータが決定された操作順序に従い決定された操作方向に順次操作されてパラメータの適合が行われる。このパラメータ適合処理ルーチンが図９および図１０に示されている。次いでステップ６００では適合が完了したか否か、即ち再適合が必要であるか否かが判別される。適合が完了したと判断されたときには自動適合ルーチンを完了する。これに対して再適合が必要であると判断されたときにはステップ７００に進んで適合目標値が補正される。この適合目標値補正処理ルーチンが図１１に示されている。
【００６２】
次に図２から図１１を参照しつつ各処理ルーチンについて順次説明する。
【００６３】
図３に示される車両諸元等の入力処理ルーチンでは適合を行う運転状態を決定するに当り、車両諸元、エンジン諸元その他適合に必要な情報が入力される。
【００６４】
即ち、まず初めにステップ１０１ではタイヤの径、変速機のギヤ比、ディファレンシャルギヤのギヤ比等の車両諸元が入力される。次いでステップ１０２では排気量等のエンジン諸元が入力される。次いでステップ１０３では出力値の開発目標値やエミッションを評価するための走行モード（以下単に走行モードという）等の仕向けが入力される。次いでステップ１０４では適合の種類、即ちエンジン単体における定常運転時の適合なのか、エンジン単体における過渡運転時の適合なのか、実車両における定常運転時の適合なのか、実車両における過渡運転時の適合なのかが入力される。
【００６５】
この場合、エンジン単体における定常運転又は過渡運転、或いは実車両における定常運転又は過渡運転の少くとも一つについて適合が行われた場合には適合されたパラメータ値に基づいて残りの運転に適したパラメータの値が求められる。
【００６６】
次いでステップ１０５では自動車の使用される環境が寒冷地であるとか高地であるとか言った試験環境が入力される。試験環境の入力が完了すると図２のステップ２００に進んで適合を行う運転状態が決定される。
【００６７】
適合運転状態決定処理ルーチンを示す図４を参照すると、まず初めにステップ２０１において適合すべきパラメータのマップが読み込まれる。即ち、図１に示される電子制御ユニット４０内にはデータベースが格納されており、ステップ２０１ではこのデータベースから適合すべきパラメータに適したマップが読み込まれる。本発明による実施例ではこのマップは図５に示されるように横軸に機関回転数Ｎ、縦軸に燃料噴射量Ｑをとったマップからなり、適合を行う各運転状態はマップ上の点（図５において黒丸）として定められる。即ち、適合を行う各運転状態は機関回転数Ｎと燃料噴射量Ｑから定まる点となる。
【００６８】
なお、この場合マップとして横軸に機関回転数Ｎ、縦軸に出力トルクをとったマップを用いることもできる。
【００６９】
次いでステップ２０２ではデータベースに基づいてマップのきざみ、即ちマップ上における点の間隔が決定される。次いでステップ２０３ではデータベースに基づいて適合を行うべき燃料噴射量Ｑと機関回転数Ｎの範囲が決定される。なお、入力された車両諸元から走行モードで使用される燃料噴射量および機関回転数を算出し、この算出結果に基づいて適合を行うべき燃料噴射量と機関回転数の範囲を決定することもできる。適合を行うべき燃料噴射量と機関回転数の範囲が決定されると図２のステップ３００に進んでパラメータ初期値が決定される。
【００７０】
パラメータ初期値決定処理ルーチンを示す図６を参照すると、まず初めにステップ３０１において適合すべきパラメータの初期値が決定される。ここで、適合すべきパラメータは、前述したようにメイン噴射時期、パイロット噴射時期、パイロット噴射量、コモンレール圧、ＥＧＲ制御弁の開度、吸気絞り弁の開度、ターボチャージャの可変ノズルの開度の全て又はそれらのうちの一部である。また、データベースには適合すべきエンジンの諸元に対応する諸元を有する既存のエンジンのパラメータの適合平均値が予め記憶されている。ステップ３０１ではこの適合平均値がパラメータの初期値として用いられる。
【００７１】
次いでステップ３０２ではパラメータの探索範囲が設定される。本発明による実施例では、データベースに適合すべきエンジンの諸元に対応する諸元を有する既存のエンジンの適合値が予め記憶されており、適合するためのパラメータの探索範囲は既存のエンジンの適合平均値を中心とする標準偏差の範囲とされる。適合範囲が設定されると図２のステップ４００に進んで適合目標値が決定される。
【００７２】
次に図７を参照しつつ適合目標値決定処理ルーチンについて説明する。
【００７３】
前述したように適合作用の対象となる適合すべき出力値はエミッション、燃焼騒音、燃費の全て又はそれらのうちの一部であり、エミッションは排気ガス中のＮＯ_X 量、スモーク濃度又はパティキュレート量、ＨＣ量、ＣＯ量の全て又はそれらのうちの一部である。一方、出力値の適合目標値についてみると、前述したようにこれら出力値のうちＮＯ_X 量、パティキュレート量、ＨＣ量、ＣＯ量、燃費の適合目標値は走行モードで走行したときの積算値である総量目標値であり、残りの出力値、即ち燃焼騒音、スモーク濃度の適合目標値は各適合運転状態における目標値である。また、総量目標値が定められているＮＯ_X 量、パティキュレート量、ＨＣ量、ＣＯ量、燃費についても各適合運転状態における適合目標値が合わせて設定されている。
【００７４】
さて、図７の示す適合目標値決定ルーチンではまず初めにステップ４０１において総量目標値をもたない出力値、即ち燃焼騒音、スモーク濃度の適合目標値が決定される。本発明による実施例ではデータベースに適合すべきエンジンの諸元に対応する諸元を有する既存のエンジンの適合値が予め記憶されており、総量目標値をもたない燃焼騒音、スモーク濃度の適合目標値は既存のエンジンの適合平均値とされる。なお、この場合総量目標値をもたない出力値の適合目標値として任意に定めた値を用いることもできる。
【００７５】
次いでステップ４０２では総量目標値をもつ出力値、即ちＮＯ_X 量、パティキュレート量、ＨＣ量、ＣＯ量、燃費の各運転状態毎の適合目標値が決定される。具体的に言うと本発明による実施例では総量目標値として予め目標とする開発目標値が設定されており、走行モードで走行したときの出力値の積算値がこの予め定められた開発目標値以下となるように各運転状態における出力値の適合目標値が決定される。以下この適合目標値の求め方について順を追って説明する。
【００７６】
本発明においては適合目標値の求め方に対して汎用性をもたせるために、適合すべきエンジンの諸元に対応する諸元を有する既存のエンジンにおいて走行モードで走行したときの単位時間単位エンジン出力当りの平均出力値に対する、各運転状態における単位時間単位エンジン出力当りの出力値の割合が各運転状態毎に予め記憶されている。そして、この割合を利用して出力値の適合目標値を求めるために、走行モードで走行したときの出力値の積算値が開発目標値となるときの単位時間単位エンジン出力当りの平均目標値を算出し、この平均目標値および対応する上述の割合から各運転状態における出力値の適合目標値を算出するようにしている。
【００７７】
このことについてＮＯ_X 量の適合目標値を求める場合を例にとって具体的に説明する。図８（Ａ）のＸ₁ は、適合すべきエンジンの諸元に対応する諸元を有する既存のエンジン（単に既存エンジンという）において走行モードで走行したときの単位時間単位エンジン出力当りの平均排出ＮＯ_X 量（ｇ／kwh ）を示しており、図８（Ａ）のＸ₂ は各運転状態における単位時間単位エンジン出力当りの排出ＮＯ_X 量（ｇ／kwh ）を表わしている。一方、図８（Ａ）の縦軸Ｋ１は（各運転状態における排出ＮＯ_X 量Ｘ₂ ）／（平均排出ＮＯ_X 量Ｘ₁ ）、即ち平均排出ＮＯ_X 量Ｘ₁ に対する各運転状態における排出ＮＯ_X 量Ｘ₂ の割合を示しており、図８（Ａ）の横軸は燃料噴射量Ｑを示している。図８（Ａ）からわかるように割合Ｋ１は燃料噴射量Ｑに応じて大きく変化する。この割合Ｋ１は燃料噴射量Ｑばかりでなく機関回転数Ｎの関数でもあり、従って既存エンジンにおける割合Ｋ１は図８（Ｂ）に示すようなマップの形で回転数Ｎおよび燃料噴射量Ｑの関数として予めデータベースに格納されている。
【００７８】
エンジンの諸元が対応している場合にはエンジンが異なっても同じような割合Ｋ１となる。従って割合Ｋ１を利用すると平均排出ＮＯ_X 量Ｘ₁ を与えれば各運転状態におけるＮＯ_X 排出量Ｘ₂ 、即ち適合目標値を定めることができる。ただし、割合Ｋ１は既存エンジンをベースとして求められているので割合Ｋ１を利用して得られた適合目標値はエンジン毎に修正が必要となる。
【００７９】
次にこの割合Ｋ１を利用して適合すべきエンジンでの各運転状態における適合目標値を求める方法について説明する。
【００８０】
まず初めに次式からモード走行したときの単位時間単位エンジン出力当りの平均排出ＮＯ_X 量が算出される。
【００８１】
平均排出ＮＯ_X 量（ｇ／kwh ）＝（排出ＮＯ_X 量の開発目標値（ｇ／km）×モード走行距離（km））／モード走行したときのエンジン出力の時間積分値（kwh ）
モード走行したときの単位距離当りの排出ＮＯ_X の開発目標値（ｇ／km）は仕向けに応じて予め設定されており、従って上式の分子はモード走行したときの目標とするＮＯ_X 排出量（ｇ）を示している。上式ではこのＮＯ_X 排出量（ｇ）をエンジン出力の時間積分値（kwh ）で除算しており、従って上式は単位時間単位エンジン出力当りの平均排出ＮＯ_X 量（ｇ／kwh ）を表わしていることになる。
【００８２】
次いで図８（Ｂ）に示される割合Ｋ１を修正係数Ｋ１として用い、次式から各運転状態における単位時間当りの排出ＮＯ_X 量、即ち適合目標値が算出される。
【００８３】
排出ＮＯ_X 量（ｇ／ｈ）＝単位エンジン出力当りの平均排出ＮＯ_X 量（ｇ／kwh ）×各運転状態におけるエンジン出力（kw）×修正係数Ｋ１
このようにして適合を行う各運転状態における単位時間当りの排出ＮＯ_X 量（ｇ／ｈ）、即ち適合目標値が算出される。
【００８４】
次いでこの適合目標値でもってモード走行したときの排出ＮＯ_X 量の総量が開発目標値を満たしているか否かがチェックされ、排出ＮＯ_X 量の総量が開発目標値を超過しているときには適合目標値が補正される。一般的な表現を用いると、各運転状態における単位時間当りの出力値が算出された適合目標値になると仮定して走行モードで走行したときの出力値の積算値が算出され、この積算値が開発目標値を超過したときには積算値が開発目標値以下となるように各運転状態における出力値の適合目標値が補正される。
【００８５】
このことについてＮＯ_X 量の適合目標値を求める場合を例にとって具体的に説明すると、まず初めに適合すべき各運転状態における単位時間当りの排出ＮＯ_X 量が算出された排出ＮＯ_X 量（ｇ／ｈ）になると仮定して、次式によりモード走行したときに排出されるＮＯ_X の総量（ｇ）が算出される。
【００８６】
ＮＯ_X の総量（ｇ）＝単位時間単位エンジン出力当りの平均排出ＮＯ_X 量（ｇ／kwh ）×（各運転状態におけるエンジン出力（kw）×修正係数Ｋ１）の時間積分値（kwh）
このＮＯ_X の総量が排出ＮＯ_X 総量の開発目標値以下の場合には適合目標値は修正しない。これに対してＮＯ_X の総量が排出ＮＯ_X 総量の開発目標値を超過した場合には次式に基づいて適合を行う各運転状態における単位時間当りの排出ＮＯ_X 量（ｇ／ｈ）、即ち適合目標値を再度求め直す。
【００８７】
適合を行う各運転状態における単位時間当りの排出ＮＯ_X 量（ｇ／ｈ）、即ち適合目標値＝単位時間単位エンジン出力当りの平均排出ＮＯ_X 量（ｇ／kwh ）×各運転状態におけるエンジン出力（kw）×修正係数Ｋ１×修正係数Ｋ２
ここで修正係数Ｋ２は次式で表わされる。
【００８８】
修正係数Ｋ２＝（排出ＮＯ_X 量の開発目標値（ｇ／km）×モード走行距離（km））／上述のＮＯ_X の総量（ｇ）
修正係数Ｋ２に関する上式において分子は排出ＮＯ_X 総量の開発目標値を示しており、従ってこの修正係数Ｋ２を用いて算出された単位時間当りの排出ＮＯ_X 量（ｇ／ｈ）、即ち適合目標値を積算してモード走行したときの排出ＮＯ_X の総量を求めるとこの排出ＮＯ_X の総量は排出ＮＯ_X の総量の開発目標値に一致することになる。この場合、上式から求められた修正係数Ｋ２の値よりも少し小さな値を修正係数Ｋ２として用いると、単位時間当りの排出ＮＯ_X 量（ｇ／ｈ）、即ち適合目標値を積算することによって得られるＮＯ_X の総量は排出ＮＯ_X 総量の開発目標値よりも少くなる。このようにして適合を行う各運転状態におけるＮＯ_X 量の適合目標値が算出される。
【００８９】
総量目標値を有する他の出力値、即ちパティキュレート量、ＨＣ量、ＣＯ量、燃費の適合を行う各運転状態における適合目標値もＮＯ_X 量の適合目標値を求めた方法と同じ方法で求められる。総量目標値を有する全ての出力値について適合を行う各運転状態における適合目標値が算出されると図２のステップ５００に進んでパラメータの適合作用が行われる。
【００９０】
次に図９に示すパラメータ適合処理ルーチンにおいて行われるパラメータの適合作用について説明する。
【００９１】
まず初めにステップ５０１では図２のステップ３００において求められたパラメータ初期値を用いて適合を行う運転領域のうちの一つの運転領域において運転し、各出力値を計測する。このときに適合目標値を超過している出力値が存在するとステップ５０２において適合目標値に対する出力値の超過の度合に応じてパラメータの探索範囲が補正され、超過の度合が小さくなるほどパラメータの探索範囲が狭くされる。更にこのとき適合目標値を超過した出力値が存在する場合にはステップ５０３において超過した出力値を減少させるための複数のパラメータの操作順序と操作方向が決定される。
【００９２】
このように出力値が適合目標値を超過したときに操作すべきパラメータの操作順序および操作方向と出力値との関係が図１２および図１３に示されるように予め記憶されており、出力値が適合目標値を超過したときには図１２および図１３に示す関係に基づいてパラメータの操作順序と操作方向とが決定される。
【００９３】
まず初めに図１２について説明すると、図１２にはスモーク濃度、ＮＯ_X 、ＨＣ、燃焼騒音を出力値とし、メイン噴射時期、メイン噴射とパイロット噴射との間隔を示すパイロット噴射間隔、パイロット噴射量、コモンレール圧、ＥＧＲ制御弁を機関運転制御用パラメータとした例が示されている。図１２は出力値のうちの一つが適合目標値を超過している場合を示しており、適合目標値を超過している出力値が出力値を示す欄において数字１で示されている。例えば図１２の No.１ではスモーク濃度が適合目標値を超過している場合を示している。
【００９４】
一方、パラメータを示す欄において丸で囲まれた数字はパラメータの操作順序を示している。例えば図１２の No.１では操作順序がＥＧＲ制御弁、メイン噴射時期、コモンレール圧、パイロット噴射間隔、パイロット噴射量とされている。この操作順序は、経験上から対応する出力値（ No.１ではスモーク濃度）の低減に対して与える影響が大きいと考えられる順である。
【００９５】
また、パラメータを示す欄における文字はパラメータの操作方向を示している。例えば No.１におけるＥＧＲ制御弁は操作方向がＥＧＲ制御弁を閉弁する方向であることを示している。また、パラメータを示す欄において二つの文字が存在する場合はいずれの操作方向が出力値の低減に影響を与えるかがわからない場合とか、噴射時期によって操作方向が異なる場合である。例えば No.１におけるメイン噴射時期はスモーク濃度を低減するのに噴射時期を遅角する方がよいのか進角する方がよいのかわからない場合である。また、 No.３におけるメイン噴射時期は噴射時期がＢＴＤＣ（圧縮上死点前）であれば遅角し、ＡＴＤＣ（圧縮上死点後）であれば進角すべきことを示している。
【００９６】
図１３も図１２と同様にスモーク濃度、ＮＯ_X 、ＨＣ、燃焼騒音を出力値とし、メイン噴射時期、メイン噴射とパイロット噴射との間隔を示すパイロット噴射間隔、パイロット噴射量、コモンレール圧、ＥＧＲ制御弁を機関運転制御用パラメータとした例を示している。この図１３は複数の出力値が適合目標値を超過したときに適合目標値を超過した複数の出力値と、操作すべきパラメータの操作順序および操作方向との関係を示しており、操作すべきパラメータの操作順序および操作方向を出力値の悪化の順序に応じて変えるようにしている。
【００９７】
この悪化の順序は出力値を示す欄に数字１および２で示されている。例えば図１３の No.１はスモーク濃度およびＮＯ_X 量が適合目標値を超過しており、このときスモーク濃度の超過の程度がＮＯ_X 量の超過の程度よりも大きいことを示している。従ってこの場合にはスモーク濃度が悪化順序１となり、ＮＯ_X が悪化順序２になる。
【００９８】
一方、図１３においても図１２と同様にパラメータを示す欄において丸で囲まれた数字はパラメータの操作順序を示しており、パラメータを示す欄における文字はパラメータの操作方向を示している。また、パラメータを示す欄において空欄は対応するパラメータを操作しないことを意味している。
【００９９】
さて、ステップ５０３において一つの運転状態におけるパラメータの操作順序および操作方向が図１２又は図１３に示す関係から決定されるとステップ５０４に進んで図１２又は図１３に示す関係に従ってパラメータの操作が開始される。例えばパラメータ初期値を用いて運転した結果、ＮＯ_X 量が大巾に適合目標値を超過しており、燃焼騒音が少しばかり適合目標値を超過したとすると、即ち図１３の No.９の状態であったとするとこのときメイン噴射時期がＢＴＤＣであればメイン噴射時期を遅角することから開始される。
【０１００】
次いでステップ５０５ではパラメータの操作回数又は適合に要した時間、即ち適合実施時間が算出される。次いでステップ５０６ではパラメータの操作回数或いは適合に要した時間が予め定められた設定値を超えたか否かが判別される。パラメータの操作回数或いは適合に要した時間が予め定められた設定値を超えたときには、再適合しない限り全ての出力値が適合目標値を満たすのは困難であると判断し、ステップ５０７に進んで総量目標値を有さない出力値の適合作用を優先させるべくパラメータの優先順位が変更される。例えば図１３の No.９の状態においてＮＯ_X 量を適合目標値とするパラメータの探索に時間を要したとするとＮＯ_X 量を適合目標値とするパラメータの探索を中断し、燃焼騒音を適合目標値とするパラメータの探索を開始する。
【０１０１】
一方、パラメータ５０６においてパラメータの操作回数或いは適合に要した時間が予め定められた設定値を超えていないと判断されたときにはステップ５０８に進んで評価関数の値が算出される。
【０１０２】
即ち、一つのパラメータを操作すると全ての出力値は何らの影響を受け、このとき減少する出力値もあれば増大する出力値もあり、ほとんど変化しない出力値もある。従ってそのパラメータを操作することが適合作用を行う上で意味のあることであるか否かを評価する必要があり、そのためにはパラメータを操作したときの出力値の変化を評価することが必要となる。そこで本発明では、パラメータを操作したときの出力値の変化を評価する評価手段を具備しており、この評価手段による評価に従ってパラメータの適合作用を行うようにしている。
【０１０３】
この評価手段としては種々の評価手段が考えられるが本発明による実施例では適合目標値に対する出力値の割合を表す評価関数を用い、この評価関数により出力値の変化を評価するようにしている。
【０１０４】
本発明の実施例で用いられている評価関数は次のようなものである。
【０１０５】
評価関数＝排出ＮＯ_X 量／適合目標値＋スモーク濃度／適合目標値＋排出ＨＣ量／適合目標値＋燃焼騒音／適合目標値
この評価関数を用いると全ての出力値が適合目標値になると評価関数の値は４．０となる。また、排出ＮＯ_X 量のみが適合目標値を超過しており、その他の出力値が適合目標値であるとすると評価関数の値は４．０以上となる。また、この評価関数を用いた場合、出力値が適合目標値よりも小さくなったときには目標を満たしているので出力値／適合目標値は１．０とされる。従ってこの評価関数を用いた場合にはパラメータを操作したときに評価関数の値が低下すれば出力値が適合目標値に向かっていることになり、評価関数の値が増大すれば出力値が適合目標値から離れる方向に向かっていることになる。従って或るパラメータを操作することが適合作用を行う上で意味があるか否かは評価関数の値の変化から判断できることになる。
【０１０６】
ステップ５０８において評価関数の値が算出されるとステップ５０９に進んで適合目標値を超過している全ての出力値が適合目標値を満たしたか否かが判別される。適合目標値を超過している全ての出力値が適合目標値を満たしていない場合にはステップ５１０に進んで出力値が低下傾向にあるか否かが評価される。具体的に言うと評価関数の減少量が予め定められた規定値α以上であるか否かが判別される。出力値が低下傾向にあるとき、具体的に言うと評価関数の減少量が予め定められた規定値α以上であるときには、ひき続き同じパラメータが操作される。図１３の No.９の状態のときにはメイン噴射時期の遅角作用がひき続き行われる。このようなパラメータの操作はステップ５１０において出力値が低下傾向にあると判断されている限り、失火が生じない範囲で行われる。
【０１０７】
一方、ステップ５１０において出力値がほとんど変化しないと評価されたとき或いは出力値が上昇傾向にあると評価されたとき、具体的に言うと評価関数の減少量が予め定められた規定値α以下の場合、或いは評価関数の値が上昇した場合には、ステップ５１１に進んで全てのパラメータの操作が完了したか否かが判別される。全てのパラメータの操作が完了したときにはステップ５１３に進む。これに対して全てのパラメータの操作が完了していないときにはステップ５１２に進んで操作すべきパラメータが図１２又は図１３に示すパラメータの操作順序に従って次のパラメータに変更される。図１３の No.９の状態のときには操作すべきパラメータがメイン噴射時期からＥＧＲ制御弁に変更され、次いでＥＧＲ制御弁の開弁操作が開始される。
【０１０８】
一方、ステップ５０９において適合目標値を超過している全ての出力値が適合目標値を満たしていると判断されたときにはステップ５１３にジャンプし、パラメータの操作順位の変更作用が行われる。即ち、本発明による実施例では適合作用が行われていた運転状態においてパラメータを操作したときの評価関数の減少量を学習しており、その運転状態におけるパラメータの操作順序が評価関数の減少量の大きさの順に変更される。
【０１０９】
次いでステップ５１４では全ての運転状態について適合作用が完了したか否かが判別される。全ての運転状態について適合作用が完了していないと判断されたときにはステップ５１５に進み、次に適合を行う運転状態についての適合作用に移る。これに対して全ての運転状態についての適合作用が完了したときにはステップ５１６に進み、総量目標値を有する出力値について、走行モードで走行したときの出力値の積算値を算出する。次いで図２のステップ６００へ進む。
【０１１０】
ステップ６００では適合作用を再度行うか否かが判別される。図１０のステップ５１６において算出された積算値が開発目標値を超過している場合又は開発目標値に対して余裕がある場合には再度適合作用を行うことが必要であると判断され、ステップ７００に進んで適合目標値の補正処理が行われる。これに対してステップ５１６において算出された積算値が開発目標値を超過しておらず、しかも開発目標値に対して余裕がない場合には適合処理を完了する。
【０１１１】
次に図１１を参照しつつ再適合処理について説明する。
【０１１２】
まず初めにステップ７０１において適合を行った運転状態の中から全ての適合目標値を満たしている運転状態が抽出され、全ての適合目標値を満たしている運転状態における適合目標値のうちで総量目標値を満たしていない出力値の適合目標値が低くされる。
【０１１３】
具体的に言うと例えば機関回転数Ｎと燃料噴射量Ｑから定まる各運転状態において全ての適合目標値を満たしている運転状態が抽出される（図１４において○印で示す運転状態）。次いで図１４の○印で示される運転状態における適合目標値うちで総量目標値を満たしていない出力値の適合目標値が低くされる。総量目標値を満たしていない出力値の適合目標値を低くするとその出力値の積算値が低下するので最終的には総量目標値を満たすようになる。
【０１１４】
なお、この場合、適合目標値の低下の度合は走行モードにおいて使用される頻度に応じて運転状態毎に決定され、走行モードにおいて使用される頻度の高い運転状態ほど適合目標値の低下の度合が大きくされる。
【０１１５】
次いでステップ７０２では総量目標値を有する出力値のうちで出力値の積算値が総量目標値に対して予め定められた設定値以上低い出力値、言い換えると余裕をもって総量目標値を満たしているか否かが判別される。
【０１１６】
総量目標値を有する出力値の積算値が総量目標値より設定値以上低くない場合にはステップ５００に進んで再びパラメータの適合作用が行われる。
【０１１７】
これに対して、総量目標値を有する出力値の積算値が総量目標値より設定値以上低い場合にはステップ７０３に進んでその出力値、即ち余裕をもって総量目標値を満たしている出力値の各運転状態における適合目標値を増大させ、その出力値以外の出力について適合目標値を満たしていない運転状態を抽出して、その運転状態における適合目標値を低くする。具体的に言うと全ての適合目標値を満たしていない運転状態（図１４において×印で示される）を抽出し、余裕をもって総量目標値を満たしている出力値以外の出力値の適合目標値のうちで全ての適合目標値を満たしていない運転状態における適合目標値を低くする。
【０１１８】
このように余裕をもって総量目標値を満たしている出力値の各運転状態における適合目標値を増大させてももともと総量目標値に余裕があるために依然として総量目標値を満たす。これに対し余裕をもって総量目標値を満たしている出力値以外の出力値の適合目標値のうちで全ての適合目標値を満たしていない運転状態における適合目標値が低くされるので、最終的には全ての適合目標値を満たしていない運転状態において全ての出力値が適合目標値を満たすようになる。
【０１１９】
なお、このとき全ての適合目標値を満たしている運転状態（図１４において○印で示される）についてもそのうちで適合目標値に余裕がない運転状態については余裕をもって総量目標値を満たしている出力値以外の出力値の適合目標値を低くすることができる。
【０１２０】
次に図１５を参照しつつオンボートで自動適合するようにした自動車について説明する。
【０１２１】
図１５は自動車に搭載された機関本体１および電子制御ユニット２０を示しており、この場合には適合を行うために車両制御用パラメータ（このパラメータは機関制御用パラメータも含む）を入力すると自動車の出力値を出力する車両モデルが使用されている。従ってこの場合、パラメータを操作したときの出力値は車両モデルを用いて算出した値が用いられる。その他の点については図２に示されるルーチンと同じルーチンを用いて適合作業が行われる。なお、この適合作業は工場出荷時又はバッテリ交換時に行うこともできるし車両走行中に行うこともできる。
【０１２２】
なお、図１５に示されるように排気成分の分析計４２、燃費計４３、燃焼騒音計４４等を用いて車両の実際の出力値が計測されており、これら計測された出力値に基づいて車両モデルの修正が行われる。
【０１２３】
また、図１５に示されるように電子制御ユニット２０の双方向性バス２１にはＣＤ−ＲＯＭのような交換可能な記憶媒体３１を接続することができ、車両モデルをこの記録媒体３１に記憶させることもできる。更に、コンピュータに本発明による自動適合方法を実現させるためのプログラムをこの記録媒体３１に記憶させることもできる。
【０１２４】
また、排気エミッション規制値や、排気エミッション規制に対する走行モードの異なる区域に移動するような場合には通信ステーションから発信される情報に基づいてこれらエミッション規制値や走行モードが自動的に切換えられることが好ましい。従って走行モードを通信手段によって外部から受信するように構成することもできる。
【０１２５】
さて、これまで述べてきた実施例では図１３に示されるように複数の出力値が適合目標値を超過した場合について適合目標値を超過した複数の出力値と、操作すべきパラメータの操作順序および操作方向との関係が予め定められており、出力値の悪化の順序に応じて操作すべきパラメータの操作順序および操作方向を決定するようにしている。しかしながら図１２に示されるように一つの出力値が適合目標値を越えた場合についての出力値と、操作すべきパラメータの操作順序および操作方向との関係のみを予め求めておき、複数の出力値が適合目標値を超過した場合にはこの関係から操作すべきパラメータの操作順序および操作方法を決定することもできる。次にこのようにして操作すべきパラメータの操作順序および操作方法を決定するようにした実施例について図１６から図２１を参照しつつ説明する。
【０１２６】
図１６は代表的な２つの出力値、即ちスモーク濃度および排出ＮＯ_X 量について操作すべきパラメータの操作順序および操作方向を示しており、この図１６は図１２と同様の表現形式でもって出力値のうちの一つが適合目標値を超過している場合を示している。なお、この実施例では図１或いは図１５に示される内燃機関と異なる内燃機関が使用されており、従って各出力値に対して操作すべきパラメータ、パラメータの操作順序および操作方向は図１６と図１２で若干異なっている。
【０１２７】
図１７は図１６に示されるパラメータの操作を操作順序に従って書き換えたものであり、従って図１６と図１７とは全く同じことを表している。
【０１２８】
さて、図１７を参照すると、スモーク濃度が悪化したときの操作順序１における操作はＥＧＲ制御弁の閉弁操作であり、操作順序２における操作はコモンレール圧の増大操作である。一方、ＮＯ_X が悪化したときの操作順序１における操作はＥＧＲ制御弁の開弁操作であり、操作順序２における操作はコモンレール圧の減少操作である。この実施例ではスモーク濃度又はＮＯ_X のいずれか一方が悪化したときには図１７に示す操作順序でもって対応する各パラメータが操作される。
【０１２９】
これに対し、スモーク濃度とＮＯ_X とが共に悪化した場合には基本的には操作順序１において悪化の程度の高い出力値に対するパラメータから操作される。即ち、スモーク濃度の悪化の程度がＮＯ_X の悪化の程度よりも高いときには操作順序１においてスモーク濃度を低減するために最初にＥＧＲ制御弁の閉弁操作が行われ、次いでＮＯ_X を低減するためにＥＧＲ制御弁の開弁操作が行われる。
【０１３０】
ところが図１７からＥＧＲ制御弁を開弁するとスモーク濃度が増大する可能性があることがあり、ＥＧＲ制御弁を閉弁するとＮＯ_X が増大する可能性があることがわかる。即ち、ＥＧＲ制御弁を開閉するとスモーク濃度が減少すればＮＯ_X が増大し、ＮＯ_X が増大すればスモーク濃度が増大する関係、即ちトレードオフ関係となる可能性がある。このようなトレードオフ関係があるとＥＧＲ制御弁の開閉操作を行ってもスモーク濃度およびＮＯ_X を同時に低減するのが不可能となる。そこでこの実施例ではまず初めにこのようなトレードオフ関係が生ずるか否かを判断するようにしている。
【０１３１】
即ち、２つの出力値が悪化したとき、悪化した各出力値を夫々悪化項目Ａおよび悪化項目Ｂと称すると、或るパラメータに対して悪化項目Ａおよび悪化項目Ｂとがトレードオフ関係にある場合にはパラメータの値を変化させると悪化項目Ａと悪化項目Ｂは図１８（Ａ）に示すような関係となり、悪化項目Ａについて逆数をとると図１８（Ｂ）に示すような関係となる。即ち、横軸を１／悪化項目Ａとし、縦軸を悪化項目Ｂとすると両者の関係は傾斜した直線になる。
【０１３２】
これに対して悪化項目Ａと悪化項目Ｂとがトレードオフ関係になければ図１８（Ｃ）において実線又は破線で示されるように両者の関係は水平線又は垂直線となる。このように１／悪化項目Ａおよび悪化項目Ｂの関係から悪化項目Ａと悪化項目Ｂとがトレードオフ関係にあるか否かを判断することができる。この場合、本発明による実施例では、複数の出力値が適合目標値を超過したときにそれら出力値のうちで悪化の程度が上位２つの出力値を抽出し、これら２つの出力値がトレードオフ関係となるか否かが判断される。
【０１３３】
再び図１７に戻ると、スモーク濃度および排出ＮＯ_X 量が共に悪化したときの操作順序３における各出力値に対する操作対象は同一であり、操作方向も同一である。また、操作順序４から６についても同様である。従ってこれら操作順序３〜６においては対応するパラメータを操作したときにスモーク濃度および排出ＮＯ_X 量はトレードオフ関係を生じないものと考えられる。
【０１３４】
これに対し、操作順序１および２では前述したように対応するパラメータを操作するとスモーク濃度および排出ＮＯ_X 量がトレードオフ関係になる可能性がある。スモーク濃度および排出ＮＯ_X 量が図１８（Ｃ）に示す関係を有すると判断されたとき、即ちスモーク濃度および排出ＮＯ_X 量がトレードオフ関係を有さないと判断されたときには図１７において操作順序に従いかつ悪化の度合の高い出力値を優先して各パラメータが操作される。
【０１３５】
即ち、図１７においてスモーク濃度の悪化の程度がＮＯ_X の悪化の程度よりも高いときには図１９に示されるように最初にＥＧＲ制御弁の閉弁操作が行われ、次いでＥＧＲ制御弁の開弁操作が行われ、次いでコモンレール圧の増大操作が行われ、次いでコモンレール圧の減少操作が行われる。
【０１３６】
このことを一般的に表現すると、共通のパラメータに対し出力値がトレードオフ関係とならないときには、操作順序が異なるパラメータについては操作順序の早いパラメータから、操作順序が同じパラメータについては悪化の程度の高い出力値に対するパラメータから順に操作される。
【０１３７】
一方、スモーク濃度および排出ＮＯ_X 量がＥＧＲ制御弁の開閉操作およびコモンレール圧の増大減少操作に対し図１８（ｂ）に示す関係を有すると判断されたとき、即ちスモーク濃度およびＮＯ_X がトレードオフ関係を有すると判断されたときには図１７において操作順序１および２の操作は行われず、残りの操作順位３から６の操作について操作順序に従いかつ悪化の度合の高い出力値を優先して各パラメータが操作される。
【０１３８】
即ち、図１７においてスモーク濃度の悪化の程度がＮＯ_X の悪化の程度よりも高いときには図２０に示されるように最初にパイロット噴射量の増量操作が行われ、次いでパイロット噴射量の減量操作が行われ、次いでパイロット噴射間隔の増大操作が行われ、次いでパイロット噴射間隔の減少操作が行われる。
【０１３９】
このことを一般的に表現すると、共通のパラメータに対し出力値がトレードオフ関係となるときにはそのパラメータを操作しないようにし、その他のパラメータであって操作順序が異なるパラメータについては操作順序の早いパラメータから、操作順序が同じパラメータについては悪化の程度の高い出力値に対するパラメータから順に操作される。
【０１４０】
図１６から図２０に示される実施例によるパラメータの操作順序および操作方向の決定は図９に示されるパラメータ適合ルーチンのステップ５０３において行われる。このパラメータの操作順序および操作方向の決定ルーチンが図２１に示されている。
【０１４１】
図２１を参照すると、まず初めにステップ８００において出力値が２項目以上悪化したか否かが判別される。出力値が２項目以上悪化していないときにはステップ８０７に進んで悪化している出力値に対し図１７に示すような予め定められている操作ルールに従ってパラメータが操作される。これに対し、ステップ８００において出力値が２項目以上悪化したと判断されたときにはステップ８０１に進んで悪化の程度が上位の２項目、即ち最も悪化している出力値と２番目に悪化している出力値が決定される。
【０１４２】
次いでステップ８０２では図１８（Ａ）に示されるような操作すべきパラメータに対するこれら２つの出力値の関係を示すデータが収集される。このデータとしてこれまで蓄積しているデータを用いることもできるし、新たに収集したデータを用いることもできる。次いでステップ８０３では一方の出力値を縦軸として、他方の出力値の逆数を横軸としたときの両者の関係式、即ち図１８（Ｂ）において直線で示されるような○印を通る近似式であるトレードオフ式が算出される。この近似式の求め方は種々のやり方があり、ここではその説明を省略する。
【０１４３】
次いでステップ８０４ではトレードオフ式の傾きから図１８（Ｂ）のようであるか或いは図１８（Ｃ）のようであるか、即ちトレードオフ関係があるか否かが判別される。トレードオフ関係がないと判断されたときにはステップ８０６に進んで図１９に示されるような操作ルールでもってパラメータが操作され、トレードオフ関係があると判断されたときにはステップ８０５に進んで図２０に示されるような操作ルールでもってパラメータが操作される。
【０１４４】
次に燃費を改善するようにした実施例について説明する。
【０１４５】
燃料噴射時期を進角すると燃費が改善される。しかしながら燃料噴射時期を進角するとＮＯ_X が増大する。従って全ての出力値の適合が完了したときにＮＯ_X について余裕がない限り燃料噴射時期を進角することができない。従ってこの実施例では図２に示される自動適合ルーチンにより全ての出力値が適合目標値を満足し、このときＮＯ_X について余裕があるときに燃費の改善処理が行われる。
【０１４６】
即ち、もう少し詳細に言うとこの実施例では、出力値がエミッション、燃焼騒音、燃費の全て又はそれらのうちの一部であり、エミッションが排気ガス中のＮＯ_X 量、スモーク濃度又はパティキュレート量、ＨＣ量、ＣＯ量の全て又はそれらのうちの一部であり、ＮＯ_X 量の適合目標値はエミッションを評価するための走行モードで走行したときの積算値である総量目標値であり、全ての運転状態についての適合作用が完了したときには、走行モードで走行したときのＮＯ_X 量の積算値を算出し、算出されたＮＯ_X 量の積算値が総量目標値に対して余裕がある場合には燃費改善処理が行われる。この場合、本発明による実施例ではこの燃費改善処理は燃費改善すべき各運転状態におけるＮＯ_X の適合目標値を増大させかつ燃料噴射時期を進角させる処理からなる。
【０１４７】
次に図２２から図２６を参照しつつ燃費改善処理について説明する。
【０１４８】
図２２を参照すると、まず初めにステップ９００において各運転状態におけるＮＯ_X の適合目標値の修正が行われる。このＮＯ_X 目標修正ルーチンは図２３に示されている。次いでステップ９２０では燃費改善のための各運転状態におけるＮＯ_X の適合目標値が算出される。この燃費改善用ＮＯ_X 目標算出ルーチンは図２４に示されている。次いでステップ９４０では燃費改善処理が実行される。この燃費改善実行ルーチンが図２６に示されている。
【０１４９】
ＮＯ_X 目標修正ルーチンを示す図２３を参照すると、まず初めにステップ９０１において下記の条件を満たすパラメータの組合せが自動適合した際の履歴データ中から選択される。この場合、まず初めに下記の優先順位１を満たすパラメータの組合せが存在するか否かが判断され、優先順位１を満たすパラメータの組合せが存在する場合にはこのパラメータの組合せが採用すべきパラメータの組合せとして決定される。これに対し、優先順位１を満たすパラメータの組合せが存在しない場合には下記の優先順位２のパラメータの組合せが採用すべきパラメータの組合せとして決定される。
【０１５０】
優先順位１：ＮＯ_X の評価点（＝排出ＮＯ_X 量／適合目標値）、スモーク濃度の評価点（＝スモーク濃度／適合目標値）、ＨＣの評価点（＝排出ＨＣ量／適合目標値）、燃焼騒音の評価点（＝燃焼騒音／適合目標値）の全ての評価点が１．０５以下でかつ評価点の合計、即ち評価関数が最小となるパラメータの組合せ。
【０１５１】
優先順位２：評価点の合計、即ち評価関数が最小となるパラメータの組合せ。
【０１５２】
ステップ９０１において採用すべきパラメータの組合せが決定されるとステップ９０２に進んでスモーク濃度および排出ＨＣ量が共に適合目標値を満足しているか否かが判別される。この場合、スモーク濃度の評価点および排出ＨＣ量の評価点が共に１．０５以下のときにスモーク濃度および排出ＨＣ量が適合目標値を満足していると判断される。ステップ９０２においてスモーク濃度および排出ＨＣ量が共に適合目標値を満足していると判断されたときにはステップ９０３に進んでフラグがリセットされる。次いでステップ９０４に進む。
【０１５３】
ステップ９０４ではスモーク濃度および排出ＨＣ量が共に適合目標値に対して余裕があるか否かが判断される。この場合、フラグがリセットされているときには、スモーク濃度の評価点および排出ＨＣ量の評価点が共に０．９以下のときに、フラグがセットされているときにはスモーク濃度の評価点および排出ＨＣ量の評価点が共に１．０以下のときにスモーク濃度および排出ＨＣ量は余裕があると判断される。
【０１５４】
最初にステップ９０４に進んだときにはフラグはリセットされているのでスモーク濃度の評価点および排出ＨＣ量の評価点が共に０．９以下であるか否かによってスモーク濃度および排出ＨＣ量に余裕があるか否かが判別される。スモーク濃度の評価点および排出ＨＣ量の評価点が共に０．９以下でないときにはスモーク濃度および排出ＨＣ量は余裕がないと判断され、ステップ９０９に進む。ステップ９０９では採用すべきパラメータの最終的な組合せが決定される。この最終的な組合せの決定のしかたについては後述する。
【０１５５】
一方、ステップ９０４においてスモーク濃度の評価点および排出ＨＣ量の評価点が共に０．９以下であると判断されたとき、即ちスモーク濃度および排出ＨＣ量が共に余裕があるときにはステップ９０５に進んでＮＯ_X の適合目標値が小さくされる。次いでステップ９０６では図９および図１０に示されるパラメータの適合ルーチンと同様のやり方でもって排出ＮＯ_X 量、スモーク濃度、排出ＨＣ量および燃焼騒音が夫々対応する目標適合値以下となるようなパラメータの組合せが探索される。
【０１５６】
次いでステップ９０７ではパラメータの操作回数の合計が規定数以下であるか否かが判別される。パラメータの操作回数の合計が規定数以上のときにはステップ９０８に進んで適合が完了したか否かが判別される。ステップ９０７においてパラメータの操作回数の合計が規定数を越えたと判断されたとき、又はステップ９０８において適合することができなかったと判断されたときにはステップ９０９に進む。
【０１５７】
これに対しステップ９０８において適合が完了したと判断されたときにはステップ９１０に進んでフラグがセットされ、次いでステップ９０４に戻る。このときにはスモーク濃度の評価点および排出ＨＣ量の評価点が共に１．０以下であるか否かによってスモーク濃度および排出ＨＣ量に余裕があるか否かが判別される。スモーク濃度の評価点および排出ＨＣ量の評価点が共に１．０以下であると判断されたとき、即ちスモーク濃度および排出ＨＣ量が共に余裕があるときにはステップ９０５に進んでＮＯ_X の適合目標値が更に小さくされる。次いでステップ９０６では再び排出ＮＯ_X 量、スモーク濃度、排出ＨＣ量および燃焼騒音が夫々対応する目標適合値以下となるようなパラメータの組合せが探索される。
【０１５８】
このようにしてスモーク濃度および排出ＨＣ量が余裕がある場合にはＮＯ_X の適合目標値が小さくされる。
【０１５９】
一方、ステップ９０２においてスモーク濃度又は排出ＨＣ量が適合目標値を満足していないと判断されたときにはステップ９１１に進んでＮＯ_X の目標適合値および燃焼騒音の適合目標値が大きくされる。次いでステップ９１２では図９および図１０に示されるパラメータの適合ルーチンと同様のやり方でもって排出ＮＯ_X 量、スモーク濃度、排出ＨＣ量および燃焼騒音が夫々対応する目標適合値以下となるようなパラメータの組合せが探索される。
【０１６０】
次いでステップ９１３ではパラメータの操作回数の合計が規定数以下であるか否かが判別される。パラメータの操作回数の合計が規定数以下のときにはステップ９０２に戻ってＮＯ_X の目標適合値の修正作業が続行され、パラメータの操作回数の合計が規定数を越えたと判断されたときにはステップ９０９に進む。
【０１６１】
ステップ９０９では最終的なパラメータの組合せが決定される。この場合、まず初めに下記の優先順位１を満たすパラメータの組合せが存在するか否かが判断され、優先順位１を満たすパラメータの組合せが存在する場合にはこのパラメータの組合せが最終的に採用すべきパラメータの組合せとして決定される。これに対し、優先順位１を満たすパラメータの組合せが存在しない場合には下記の優先順位２のパラメータの組合せが最終的に採用すべきパラメータの組合せとして決定される。
【０１６２】
優先順位１：スモーク濃度、排出ＨＣ量および燃焼騒音の全てが夫々対応する目標適合値を満足しかつ排出ＮＯ_X 量の評価点が最小となるパラメータの組合せ。
【０１６３】
優先順位２：スモーク濃度および排出ＨＣ量の双方が、夫々対応する目標適合値を満足しかつ排出ＮＯ_X 量の評価点が最小となるパラメータの組合せ。
【０１６４】
ステップ９０９において最終的なパラメータの組合せが決定されると図２４に示される燃費改善用ＮＯ_X 目標算出ルーチンに進む。なお、図２３に示されるＮＯ_X 目標修正ルーチンは全ての適合運転状態に対する適合が完了した後に実行されるがこのＮＯ_X 目標修正ルーチンは各適合運転状態における適合が完了する毎に実行することもできる。
【０１６５】
図２４に示されるようにこのルーチンではまず初めに図２３に示すルーチンにおいて最終的なパラメータの組合せが決定したときの排出ＮＯ_X 量、即ちＮＯ_X 量の適合結果を用い、このＮＯ_X 量の適合結果でもって走行モードで走行したと仮定したときの排出ＮＯ_X 量の積算値が算出される。次いでステップ９２２ではこの排出ＮＯ_X 量の積層値がＮＯ_X の総量目標値を満足しているか否かが判別される。排出ＮＯ_X 量の積算値がＮＯ_X の総量目標値を超過しているときには燃費改善処理を完了し、このときには燃費改善を行わない。これに対し排出ＮＯ_X 量の積算値がＮＯ_X の総量目標値を満足しているときにはステップ９２３に進む。
【０１６６】
ステップ９２３では図２５に示されるようにＮＯ_X 量の適合目標値を修正する前の初期のＮＯ_X 量の適合目標値、即ち初期ＮＯ_X 目標と、ＮＯ_X 量の適合結果とが比較され、ＮＯ_X 量の適合結果が初期ＮＯ_X 目標を満足している運転状態が燃費改善を実施すべき燃費改善実施運転領域とされる。
【０１６７】
次いでステップ９２４では次式に基いて燃費改善のためのＮＯ_X の適合目標値、即ち燃費改善用ＮＯ_X 目標が算出される。
【０１６８】
燃費改善用ＮＯ_X 目標＝ＮＯ_X 適合値・修正係数
即ち、まず初めに燃費改善実施運転領域におけるＮＯ_X の適合結果、即ちＮＯ_X 適合値に１．０よりも大きい補正係数を乗算することによって燃費改善用ＮＯ_X 目標が算出される。このときの燃費改善用ＮＯ_X 目標が図２５において曲線Ｘ₁ で示されている。次いでこの燃費改善用ＮＯ_X 目標Ｘ₁ でもってモード走行したと仮定したときのＮＯ_X 量の積算値を算出し、このＮＯ_X 量の積算値がＮＯ_X の総量目標値を満足しているときには修正係数の値が更に増大される。このときの燃費改善用ＮＯ_X 目標が図２５において曲線Ｘ₂ で示されている。このようにしてＮＯ_X 量の積算値がＮＯ_X の総量目標値を満足する範囲で最大の修正係数が求められ、この最大の修正係数を用いて最終的な燃費改善用ＮＯ_X 目標が求められる。最終的な燃費改善用ＮＯ_X 目標が求められると図２６に示される燃費改善実行ルーチンに進む。
【０１６９】
図２６を参照するとこのルーチンではまず初めにステップ９４１において、燃費改善を実行すべきか否かが判別される。排出ＮＯ_X 量、スモーク濃度、排出ＨＣ量および燃焼騒音が夫々対応する目標適合値を満足しており、かつ排出ＮＯ_X 量が適合目標値に対して余裕があるときに燃費改善を実行すべきであると判断される。なお、ここで言うＮＯ_X の適合目標値は燃費改善用ＮＯ_X 目標のことであり、前述した修正係数の値が大きいほど排出ＮＯ_X 量は余裕があることになる。燃料改善を実行すべきではないときにはステップ９５０にジャンプし、燃料改善を実行すべきときにはステップ９４２に進む。
【０１７０】
ステップ９４２では排出ＮＯ_X 量、スモーク濃度、排出ＨＣ量および燃焼騒音が夫々対応する目標適合値を満足しているか否かが判別され、排出ＮＯ_X 量、スモーク濃度、排出ＨＣ量および燃焼騒音が夫々対応する目標適合値を満足しているときにはステップ９４３に進んで燃費改善のための燃料噴射時期の進角操作が実行される。即ち、ステップ９４３では進角すべき噴射時期が予め定められた上限又は下限を越えているか否かが判別される。進角すべき噴射時期が上限又は下限を越えているときにはステップ９５０にジャンプし、進角すべき噴射時期が上限又は下限を越えていないときにはステップ９４４に進んで噴射時期が進角される。
【０１７１】
次いでステップ９４５では燃費に対する評価関数（＝現在の燃費／初期燃費）が算出される。次いでステップ９４６ではパラメータの操作回数の合計が規定数以下であるか否かが判別される。パラメータの操作回数の合計が規定数を越えたときにはステップ９５０に進み、パラメータの操作回数の合計が規定数を越えていないときにはステップ９４７に進んで評価関数に基づき燃費改善が行われたか否かが判別される。この実施例ではこれまでの評価関数の最小値よりも一定値以上評価関数の値が低下したときには燃費が改善されたと判断され、このときの評価関数の値が最小値とされる。
【０１７２】
ステップ９４７において燃費が改善されたと判断されたときにはステップ９５１に進んでカウンタがクリアされ、ステップ９４２に戻る。ステップ９４２において排出ＮＯ_X 量、スモーク濃度、排出ＨＣ量および燃焼騒音が夫々対応する目標適合値を満足していると判断されるとステップ９４３を経てステップ９４４に進み、燃料噴射時期が更に進角される。
【０１７３】
このようにこの実施例では燃費改善処理、即ち噴射時期の進角作用が行われる毎に各出力値が適合目標値を満たしているか否かが判別され、各出力値が適合目標値を満たしている限り燃費改善処理が実行される。
【０１７４】
一方、ステップ９４７において燃費が改善されていないと判断されたときにはステップ９４８に進んでカウンタのカウント値が１だけインクリメントされ、次いでステップ９４９では燃費未改善の状態が連続してＡ回以上生じたか否かが判別される。燃費未改善の状態が連続してＡ回以上生じていないときにはステップ９４３に戻って噴射時期が更に進角される。これに対し、燃費未改善の状態が連続してＡ回以上生じたときには燃費の改善処理を停止し、ステップ９５０に進む。
【０１７５】
即ち、この実施例では燃費改善処理が行われる毎に燃費が改善されたか否かが判断され、燃費がほとんど改善されていないと予め定められた回数以上判断されたときには燃費改善処理が停止される。
【０１７６】
一方、ステップ９４２において排出ＮＯ_X 量、スモーク濃度、排出ＨＣ量又は燃焼騒音のいずれか一つが対応する目標適合値を満足していないときにはステップ９５２に進んで図９および図１０に示されるパラメータの適合ルーチンと同様のやり方でもって排出ＮＯ_X 量、スモーク濃度、排出ＨＣ量および燃焼騒音が夫々対応する目標適合値以下となるようなパラメータの組合せが探索される。
【０１７７】
次いでステップ９５３ではパラメータの操作回数の合計が規定数以下であるか否かが判別される。パラメータの操作回数の合計が規定数を越えたときにはステップ９５０に進み、パラメータの操作回数の合計が規定数を越えないときにはステップ９５４に進んで排出ＮＯ_X 量、スモーク濃度、排出ＨＣ量および燃焼騒音が夫々対応する目標適合値を満足しているか否かが判別される。排出ＮＯ_X 量、スモーク濃度、排出ＨＣ量又は燃焼騒音のいずれか一つが夫々対応する目標適合値を満足していないときにはステップ９５０に進む。これに対し排出ＮＯ_X 量、スモーク濃度、排出ＨＣ量および燃焼騒音が夫々対応する目標適合値を満足しているときにはステップ９４３を経由してステップ９４４に進み、噴射時期の進角作用が行われる。
【０１７８】
ステップ９５０では排出ＮＯ_X 量、スモーク濃度、排出ＨＣ量および燃焼騒音が夫々対応する目標適合値を満足しかつ燃費が最小となるパラメータの組合せが決定される。即ち、最良の燃費が得られるようにパラメータの自動適合が行われる。
【０１７９】
【発明の効果】
確実に自動適合を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】自動適合装置の全体図である。
【図２】自動適合を行うためのフローチャートである。
【図３】車両諸元等の入力処理を行うためのフローチャートである。
【図４】適合運転状態を決定するためのフローチャートである。
【図５】マップを示す図である。
【図６】パラメータ初期値を決定するためのフローチャートである。
【図７】適合目標値を決定するためのフローチャートである。
【図８】修正係数Ｋ１を示す図である。
【図９】パラメータを適合するためのフローチャートである。
【図１０】パラメータを適合するためのフローチャートである。
【図１１】適合目標値を補正するためのフローチャートである。
【図１２】パラメータの操作順序および操作方向を示す図である。
【図１３】パラメータの操作順序および操作方向を示す図である。
【図１４】全ての適合目標値を満たしている運転領域と満たしていない運転領域を示す図である。
【図１５】内燃機関の全体図である。
【図１６】パラメータの操作順序および操作方向を示す図である。
【図１７】パラメータの操作順序および操作方向を示す図である。
【図１８】２つの出力値のトレードオフ関係を説明するための図である。
【図１９】パラメータの操作順序および操作方向を示す図である。
【図２０】パラメータの操作順序および操作方向を示す図である。
【図２１】パラメータの操作順序および操作方向を決定するためのフローチャートである。
【図２２】燃費改善処理を行うためのフローチャートである。
【図２３】ＮＯ_X 目標を修正するためのフローチャートである。
【図２４】燃費改善用ＮＯ_X 目標を算出するためのフローチャートである。
【図２５】燃費改善用ＮＯ_X 目標を説明するための図である。
【図２６】燃費改善を実行するためのフローチャートである。
【符号の説明】
１…機関本体
２０，４０…電子制御ユニット

Claims (25)

1. 適合を行う複数の運転状態を決定する適合運転状態決定手段と、適合を行う個々の運転状態に対して夫々複数の機関運転制御用パラメータの初期値を決定するパラメータ初期値決定手段と、複数の出力値の適合目標値を決定する適合目標値決定手段と、適合目標値を超過した出力値を減少させるための複数のパラメータの操作順序と操作方向を決定してこれらパラメータを決定された操作順序に従い決定された操作方向に順次操作するパラメータ適合手段と、パラメータを操作したときの出力値の変化を評価する評価手段とを具備し、パラメータ適合手段は、パラメータを操作したときの出力値が低下傾向にあると該評価手段によって評価されたときには、ひき続き同じパラメータを操作し、パラメータを操作したときに出力値がほとんど変化しないと評価されたとき或いは出力値が上昇傾向にあると評価されたときには、操作すべきパラメータをパラメータの操作順序に従って次のパラメータに変更する自動適合装置。
2. 適合を行う運転状態を決定するに当り、車両諸元、エンジン諸元その他適合に必要な情報を入力する請求項１に記載の自動適合装置。
3. エンジン単体における定常運転又は過渡運転、或いは実車両における定常運転又は過渡運転の少くとも一つについて適合されたパラメータ値に基づいて残りの運転に適したパラメータの値を求める請求項１に記載の自動適合装置。
4. 適合を行う各運転状態がトルクと機関回転数の関数であるマップ上の点として定められており、上記適合運転状態決定手段はマップ上の点の間隔および適合を行うべきトルクと機関回転数の範囲を決定する請求項１に記載の自動適合装置。
5. 適合を行う各運転状態がトルクと機関回転数の関数であるマップ上の点として定められており、上記適合運転状態決定手段はエミッションを評価するための走行モードで使用されるトルクおよび機関回転数に基づいて適合を行うべきトルクと機関回転数の範囲を決定する請求項１に記載の自動適合装置。
6. 適合すべきパラメータは、メイン噴射時期、パイロット噴射時期、パイロット噴射量、コモンレール圧、再循環排気ガス制御弁の開度、吸気絞り弁の開度、ターボチャージャの可変ノズルの開度の全て又はそれらのうちの一部である請求項１に記載の自動適合装置。
7. 適合すべきエンジンの諸元に対応する諸元を有する既存のエンジンのパラメータの適合平均値が予め記憶されており、上記パラメータ初期値決定手段は該適合平均値をパラメータの初期値として用いる請求項１に記載の自動適合装置。
8. 出力値がエミッション、燃焼騒音、燃費の全て又はそれらのうちの一部であり、エミッションが排気ガス中のＮＯ_X 量、スモーク濃度又はパティキュレート量、ＨＣ量、ＣＯ量の全て又はそれらのうちの一部である請求項１に記載の自動適合装置。
9. 出力値のうちＮＯ_X 量、パティキュレート量、ＨＣ量、ＣＯ量の適合目標値はエミッションを評価するための走行モードで走行したときの積算値である総量目標値であり、残りの出力値の適合目標値は適合を行う各運転状態における目標値である請求項８に記載の自動適合装置。
10. 総量目標値を有する出力値については、走行モードで走行したときの出力値の積算値が予め定められた開発目標値以下となるように各運転状態における出力値の適合目標値が決定される請求項９に記載の自動適合装置。
11. 適合すべきエンジンの諸元に対応する諸元を有する既存のエンジンにおいて走行モードで走行したときの単位時間単位エンジン出力当りの平均出力値に対する、各運転状態における単位時間単位エンジン出力当りの出力値の割合が各運転状態毎に記憶されており、走行モードで走行したときの出力値の積算値が開発目標値となるときの単位時間単位エンジン出力当りの平均目標値を算出して該平均目標値および対応する上記割合から各運転状態における出力値の適合目標値を算出する請求項１０に記載の自動適合装置。
12. 各運転状態における出力値が上記算出された適合目標値になると仮定して走行モードで走行したときの出力値の積算値を算出し、該積算値が開発目標値を超過したときには該積算値が開発目標値以下となるように各運転状態における出力値の適合目標値を補正する請求項１１に記載の自動適合装置。
13. 上記パラメータ適合手段は、パラメータ初期値決定手段により決定されたパラメータ初期値を用いて各運転状態において順次運転し、このとき適合目標値を超過した出力値が存在する場合には超過した出力値を減少させるための複数のパラメータの操作順序と操作方向を決定する請求項１に記載の自動適合装置。
14. 適合すべきエンジンの諸元に対応する諸元を有する既存のエンジンの適合値が予め記憶されており、適合するためのパラメータの探索範囲は既存のエンジンの適合平均値を中心とする標準偏差の範囲とされる請求項１３に記載の自動適合装置。
15. 各出力値と、出力値が適合目標値を超過したときに操作すべきパラメータの操作順序および操作方向との関係が予め記憶されており、出力値が適合目標値を超過したときには該関係に基づいてパラメータの操作順序と操作方向とが決定される請求項１３に記載の自動適合装置。
16. 複数の出力値と、複数の出力値が適合目標値を超過したときに操作すべきパラメータの操作順序および操作方向との関係が予め記憶されており、複数の出力値が適合目標値を超過したときにはこれら出力値の悪化の順位に応じて該関係に基づきパラメータの操作順序と操作方向とが決定される請求項１３に記載の自動適合装置。
17. 該評価手段は適合目標値に対する出力値の割合を示す評価関数を用いて出力値の変化を評価しており、パラメータ適合手段は、パラメータを操作したときに評価関数の減少量が予め定められた規定値以上のときには、ひき続き同じパラメータを操作する請求項１に記載の自動適合装置。
18. 該評価手段は適合目標値に対する出力値の割合を示す評価関数を用いて出力値の変化を評価しており、パラメータ適合手段は、パラメータを操作したときに評価関数の減少量が予め定められた規定値以下の場合、或いは評価関数の値が上昇した場合には、操作すべきパラメータをパラメータの操作順序に従って次のパラメータに変更する請求項１に記載の自動適合装置。
19. 一つの運転状態についての適合作用においてパラメータの操作回数或いは適合に要する時間が予め定められた設定値を超えたときには、総量目標値を有さない出力値の適合作用を優先させる請求項１に記載の自動適合装置。
20. 該評価手段は適合目標値に対する出力値の割合を示す評価関数を用いて出力値の変化を評価しており、パラメータを操作したときの評価関数の減少量を学習し、パラメータの操作順序を評価関数の減少量の大きさの順に変更する請求項１に記載の自動適合装置。
21. 一つの運転状態について適合作用が完了したと判断されたときに次の運転状態についての適合作用に移る請求項１に記載の自動適合装置。
22. 出力値がエミッション、燃焼騒音、燃費の全て又はそれらのうちの一部であり、エミッションが排気ガス中のＮＯ _X 量、スモーク濃度又はパティキュレート量、ＨＣ量、ＣＯ量の全て又はそれらのうちの一部であり、ＮＯ _X 量の適合目標値はエミッションを評価するための走行モードで走行したときの積算値である総量目標値であり、走行モードで走行したときのＮＯ _X 量の積算値を算出し、算出されたＮＯ _X 量の積算値が総量目標値に対して余裕がある場合には燃費改善処理を行うようにした請求項１に記載の自動適合装置。
23. 燃費改善すべき各運転状態について夫々ＮＯ _X の適合目標値を設定し、上記燃費改善処理は燃費改善すべき各運転状態におけるＮＯ _X の適合目標値を増大させかつ燃料噴射時期を進角させる処理からなる請求項２２に記載の自動適合装置。
24. 上記燃費改善処理が行われる毎に各出力値が適合目標値を満たしているか否かが判別され、各出力値が適合目標値を満たしている限り燃費改善処理が実行される請求項２３に記載の自動適合装置。
25. 上記燃費改善処理が行われる毎に燃費が改善されたか否かが判断され、燃費がほとんど改善されていないと予め定められた回数以上判断されたときには燃費 改善処理を停止する請求項２３に記載の自動適合装置。

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