JP5482718B2

JP5482718B2 - エンジン適合装置

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Publication number: JP5482718B2
Application number: JP2011090920A
Authority: JP
Inventors: 純孝池田; 康治石塚; 和弘樋口; 勇貴中辻
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2011-04-15
Filing date: 2011-04-15
Publication date: 2014-05-07
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Description

本発明は、エンジンについて、当該エンジンに搭載されているアクチュエータの制御量を適合するエンジン適合装置に関する。

従来から、エンジン制御のための適合装置として各種の先行技術が提案されており、例えば、適合を行う複数の運転条件を順次設定するとともに、それら各運転条件において、エンジン性能を表す性能パラメータ（排ガスのＮＯｘ量、ＣＯ量、燃費等）を適合目標値に収束させるようにしながら噴射量や噴射時期等の制御パラメータについて最適値の検索を行うものが知られている。特許文献１では、適合目標値を超過した出力値（性能パラメータ）を減少させるための複数の制御パラメータの操作順序と操作方向とを決定するとともに、その操作順序と操作方向とに基づいて制御パラメータを順次操作することでパラメータ適合を実施するものとしている。

特開２００６−１１８５１６号公報

しかしながら、上記従来技術では、性能パラメータと制御パラメータとの関係に基づいて適合を実施する構成となっており、かかる構成では、複数の性能パラメータについてある性能パラメータが適合目標値になると他の性能パラメータが適合目標値から離れてしまうといった相互干渉（トレードオフ）が生じやすく、適合を実施する上での支障が生じるおそれがある。この場合、相互干渉を解消するには限界があり、制御パラメータの最適値が見つからず再適合が繰り返されることや、適合の精度が下がってしまうことが懸念される。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、適合の精度を高め、しかも適合作業の簡易化を図ることができるエンジン適合装置を提供することを主たる目的とするものである。

以下、上記課題を解決するための手段、及びその作用効果について説明する。

第１の発明では、アクチュエータの作動により運転されるエンジンについて、あらかじめ定められた複数のエンジン運転条件で前記アクチュエータの制御量の適合を実施する適合手段を備えるエンジン適合装置であって、
前記エンジンの性能を表す複数の性能パラメータについて各性能パラメータの目標値を設定する性能目標設定手段と、
前記複数の性能パラメータと、前記エンジンの燃焼状態を表す複数の燃焼パラメータとの相関を定義した第１相関データを用い、前記性能目標設定手段により設定した各性能パラメータの目標値に基づいて前記複数の燃焼パラメータの目標値を算出する燃焼目標設定手段と、
前記複数の燃焼パラメータと前記アクチュエータに関する複数の制御パラメータとの相関を定義した第２相関データを用い、前記燃焼目標設定手段により設定した各燃焼パラメータの目標値に基づいて前記複数の制御パラメータの指令値を算出する制御指令値算出手段と、
前記制御指令値算出手段により算出した前記複数の制御パラメータの指令値に基づいて前記アクチュエータの作動を制御する制御手段と、
を備え、
前記性能目標設定手段により設定した各性能パラメータの目標値と同性能パラメータの実値との偏差を無くすように前記性能パラメータのフィードバック制御が実施されるものであり、
前記適合手段は、
前記エンジンの適合に際し、前記複数のエンジン運転条件を順次設定する適合条件設定手段と、
前記性能目標設定手段により設定される前記目標値として、前記複数の性能パラメータについて適合時の目標値である適合目標値を設定する適合目標設定手段と、
前記適合条件設定手段により設定された適合時の各運転条件下において、前記適合目標値に対して前記複数の性能パラメータの実値が収束していることを判定する収束判定手段と、
前記収束判定手段により前記複数の性能パラメータの収束が判定された場合に、該収束状態での前記制御パラメータの指令値を適合値として所定のメモリに登録する登録手段と、
を備えることを特徴とする。

要するに、本発明では、複数の性能パラメータと複数の燃焼パラメータとの相関を定義した第１相関データを用い各性能パラメータの目標値に基づいて複数の燃焼パラメータの目標値を算出するとともに、複数の燃焼パラメータと複数の制御パラメータとの相関を定義した第２相関データを用い各燃焼パラメータの目標値に基づいて複数の制御パラメータの指令値を算出する構成を採用しており、さらに、各性能パラメータの目標値と実値との偏差を無くすように性能パラメータのフィードバック制御が実施されるものとなっている。かかる場合、第１相関データは、例えばＮＯｘ量やＰＭ量、出力トルク、燃費等の性能パラメータと、例えば着火時期や着火開始遅れ時間、熱発生率、熱発生率最大時期等の燃焼パラメータとが複数対複数の関係で関連づけされたものであり、第２相関データは、各燃焼パラメータと、例えば噴射時期や噴射量、噴射圧等の制御パラメータとが複数対複数の関係で関連づけされたものである。したがって、各制御パラメータの操作により各性能パラメータがどう変化するかを、それら両パラメータの直接の関係だけでなく中間の燃焼パラメータとの組み合わせをも考慮して定義でき、制御パラメータと性能パラメータとの直接の関連づけに基づいて各制御パラメータを制御する場合に比べて、複数の性能パラメータの相互干渉を生じにくくすることができる。

なお、燃焼パラメータは少なくとも複数であればよいが、その想定は多いほど望ましく、燃焼パラメータの想定が多いほど、各性能パラメータのいずれにとっても好適となる燃焼パラメータが見つけやすくなり、結果として、各性能パラメータのいずれにとっても好適となる制御パラメータを見つける上で有利となると考えられる。

そして、エンジンの適合に際しては、上記の第１相関データ及び第２相関データを用い、かつ性能パラメータのフィードバック制御を実施することを前提に、適合の各運転条件において適合目標値に対して複数の性能パラメータの実値が収束していることを判定し、その性能パラメータの収束が判定された状態での制御パラメータの指令値を適合値としてメモリ（不揮発性メモリ）に登録することとしている。したがって、複数の性能パラメータの相互干渉を生じにくくした上で、適合値としての制御パラメータの指令値を容易に見出すことができる。この場合、適合値を容易に見出すことができれば、適合作業が簡易的に実施できる。その結果、適合の精度を高め、しかも適合作業の簡易化を図ることができる。

第２の発明では、前記燃焼目標設定手段により設定した各燃焼パラメータの目標値と同燃焼パラメータの実値との偏差を無くすように前記燃焼パラメータのフィードバック制御が実施されるものとしている。

この場合、性能パラメータのフィードバック制御に加え、燃焼パラメータのフィードバック制御も併せて実施されることになり、エンジンの制御精度が向上する。ゆえに、エンジンの適合精度の向上も実現できる。

発明の実施の形態におけるエンジン適合システムの構成図。（ａ）は燃焼Ｆ／Ｂシステムの構成を示すブロック図、（ｂ）は燃焼パラメータ演算式を示す図、（ｃ）は制御パラメータ演算式を示す図。燃焼Ｆ／Ｂ制御処理を示すフローチャート。自動適合処理を示すフローチャート。エンジン制御用の各種マップを示す図。エンジン適合時における性能パラメータ、燃焼パラメータ及び制御パラメータの推移を示すタイムチャート。第２実施形態にかかる燃焼Ｆ／Ｂシステムの構成を示すブロック図。

（第１実施形態）
以下、本発明を具体化した一実施形態を図面に基づいて説明する。本実施形態は、車載エンジンに関する各種制御について適合処理を行い、その適合処理により得られた適合値をエンジンＥＣＵ等に登録するための技術を具体化したものである。図１は、エンジン適合システムの構成図である。

図１において、エンジン１０は、車載用の多気筒内燃機関であり、より具体的には、複数の気筒＃１〜＃４について高圧燃料を噴射して圧縮自着火燃焼させる４気筒ディーゼルエンジンである。エンジン１０には、当該エンジン１０を所望の状態で運転させるための各種のアクチュエータ１１が設けられており、燃料系に関するアクチュエータ１１の具体例としては、燃焼に供する燃料を噴射する燃料噴射弁、及び燃料噴射弁へ供給する燃料の圧力を制御する高圧ポンプ等が挙げられる。また、吸気系に関するアクチュエータ１１の具体例としては、排気の一部をＥＧＲガスとして吸気に循環させるＥＧＲ量を制御するＥＧＲバルブ、過給圧を可変制御する可変型過給器、気筒内への新気流入量を制御するスロットルバルブ、吸気バルブ又は排気バルブの開閉時期やリフト量を可変制御するバルブ制御機構等が挙げられる。

エンジンＥＣＵ２０は、ＣＰＵ２１や各種のメモリ２２を備える周知のマイクロコンピュータを有する車載電子制御ユニットとして構成されており、メモリ２２として、ＣＰＵ２１によって実行されるソフトウェア（詳しくは、プログラム及びそのプログラムの実行時に参照されるデータ）が記憶されるフラッシュメモリ及び書換不能なＲＯＭや、演算途中のデータや演算結果等を一時記憶するＲＡＭ、電源バックアップされた（電源が常時供給された）バックアップＲＡＭ、ＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory）を備えている。エンジンＥＣＵ２０は、フラッシュメモリ等に記憶されているエンジン制御用のマップを用いてエンジン制御量を算出する、いわゆるマップベースＥＣＵである。

エンジンＥＣＵ２０によるエンジン制御に関して具体的には、エンジンＥＣＵ２０は、高圧ポンプが吸入して吐出する燃料量の指令値を高圧ポンプへ出力することで、噴射燃料の圧力を制御する。また、エンジンＥＣＵ２０は、燃料噴射弁による燃料の噴射量（噴射時間）、噴射時期、１燃焼あたりに噴射する多段噴射回数等の指令値を燃料噴射弁へ出力することで燃料噴射態様を制御する。また、エンジンＥＣＵ２０は、ＥＧＲ量、過給圧、新気流入量、機関バルブ開閉時期及びリフト量等の指令値を、ＥＧＲバルブ、可変型過給器、スロットルバルブ、バルブ制御機構の各々へ出力することで、エンジン吸気系の制御を実施する。

また、本実施形態では、エンジンＥＣＵ２０で使用するエンジン制御用のマップの適合値についてエンジンＥＣＵ２０とは別のＥＣＵ（適合ＥＣＵ２５）により算出し、該算出した適合値をエンジンＥＣＵ２０のフラッシュメモリに登録する構成としている。適合ＥＣＵ２５は、エンジンＥＣＵ２０と同様にＣＰＵ２６や各種のメモリ２７を備える周知のマイクロコンピュータを有する電子制御ユニットとして構成されている。エンジン１０の適合に際しては、エンジンＥＣＵ２０と適合ＥＣＵ２５とが、図示のごとく双方向通信バス２８を介して相互に接続されることとなる。適合ＥＣＵ２５は、エンジン１０の適合に際し、各アクチュエータ１１の作動を制御することでエンジン１０の燃焼状態を制御し、ひいてはエンジン性能を制御するものであり、特にエンジン性能のフィードバック制御を実施することにより、適正なる適合値を見出すものである。

ここで、「エンジン燃焼状態」は複数の燃焼パラメータにより表されるものであり、これらの燃焼パラメータの具体例としては、着火時期、着火開始遅れ時間（燃料噴射を開始してから着火するまでの時間）、熱発生率、熱発生率最大時期等が挙げられる。これらの燃焼パラメータ（着火時期、着火開始遅れ時間、熱発生率、熱発生率最大時期）は、例えば筒内圧センサの出力信号により検出可能な物理量である。

「エンジン性能」は複数の性能パラメータにより表されるものであり、これらの性能パラメータの具体例としては、排気エミッションに関する物理量（例えばＮＯｘ量、ＰＭ量、ＣＯ量、ＨＣ量等）、出力トルクに関する物理量（例えばエンジン出力軸の回転トルク、エンジン回転速度等）、燃費に関する物理量（例えば消費燃料容積当たりの走行距離、運転時間当たりの燃料消費量等であって、モード試験等により計測される量）、及び燃焼音に関する物理量（例えばエンジン振動、エンジン騒音等）が挙げられる。

エンジン適合に用いる各種センサとしては、エンジン出力センサ１２と燃焼状態量センサ１３とを含み、これら各センサ１２，１３の検出値は適合ＥＣＵ２５に入力される。エンジン出力センサ１２は、上述した性能パラメータの実際の値を検出するセンサであり、例えば、排気中の特定成分量（ＮＯｘ量等）を検出するセンサ、トルクを検出するセンサ、燃焼音を検出するセンサ等が挙げられる。また、燃焼状態量センサ１３は、上述した燃焼パラメータの実際の値を検出するセンサであり、例えば燃焼室内（筒内）の圧力を検出する筒内圧センサ、燃焼に伴い生じるイオンの量を検出するイオンセンサ等が挙げられる。例えば、筒内圧センサにより検出された筒内圧力の変化に基づけば、着火時期、着火開始遅れ時間等を取得できる。

なお、センサ１２，１３は、エンジンＥＣＵ２０によるエンジン制御に使用される車載検出器であってもよいし、車載はされず適合時にのみ装着される適合用の計測器であってもよい。本実施形態では、センサ１２，１３として適合用の計測器を用いる構成としている。センサ１２，１３の検出値は、エンジンＥＣＵ２０を経由して適合ＥＣＵ２５に入力される構成であってもよい。

適合ＥＣＵ２５は、エンジンＥＣＵ２０と制御対象を同じにするものであり、エンジンＥＣＵ２０と同様に、高圧ポンプを制御対象とする噴射燃料圧力の制御や、燃料噴射弁を制御対象とする燃料噴射態様の制御（噴射量、噴射時期、多段噴射回数等の制御）、ＥＧＲバルブ、可変型過給器、スロットルバルブ、バルブ制御機構等を制御対象とするエンジン吸気系の制御を実施する。各アクチュエータ１１に対しては、制御信号を適合ＥＣＵ２５から直接出力してもよいし、エンジンＥＣＵ２０を介して出力してもよい。

次に、適合ＥＣＵ２５について詳細に説明する。図２（ａ）は、適合ＥＣＵ２５において構築される燃焼Ｆ／Ｂシステムの構成を示すブロック図であり、適合ＥＣＵ２５が有する各機能を機能ブロックとして示している。

適合ＥＣＵ２５は、エンジン制御に関する基本機能の構成として、複数の性能パラメータについて目標値を算出する性能パラメータ算出部３１（性能目標設定手段）と、実際の性能パラメータを目標値にするにはどのような燃焼状態（燃焼パラメータ）にすればよいのかを算出する燃焼パラメータ算出部３２（燃焼目標設定手段）と、目標とする燃焼状態となるようにアクチュエータ１１の作動（制御パラメータ）を制御するアクチュエータ制御部３３（制御指令値算出手段）と、性能パラメータの目標値と実値（エンジン出力センサ１２の検出値）との偏差を算出する性能パラメータ偏差算出部３４（性能フィードバック手段）と、燃焼パラメータの目標値と実値（燃焼状態量センサ１３の検出値）との偏差を算出する燃焼パラメータ偏差算出部３５（燃焼フィードバック手段）と、を備えている。これら各々の機能ブロック３１〜３５はマイコンの制御プログラムにより実現される。

燃焼パラメータ算出部３２は、性能パラメータ偏差算出部３４により算出された性能パラメータ偏差を加算していく積分器３２ａと、適合ＥＣＵ２５が有するＲＯＭ等のメモリ（記憶手段）に記憶された第１相関データとしての燃焼パラメータ演算式３２ｂとを備えて構成されている。

燃焼パラメータ演算式３２ｂは、複数の性能パラメータと複数の燃焼パラメータとの相関を定義したものであり、例えば図２（ａ）に示すモデルや、図２（ｂ）に示す行列式により定義される。これは、「どのような燃焼状態（燃焼パラメータ）にすればどのようなエンジン性能（性能パラメータ）になるのか」換言すれば「要求される性能パラメータにするには燃焼状態をどのようにすればよいのか」を定義した演算式であると言える。したがって、性能パラメータの目標値（又は性能パラメータの変化量）を燃焼パラメータ演算式３２ｂに代入すれば、燃焼パラメータの目標値（又は燃焼パラメータの変化量）を得ることができる。図２（ａ）に示す例では、複数の性能パラメータ変化量（偏差）を燃焼パラメータ演算式３２ｂに代入することで、複数の燃焼パラメータについて現状の値からどれだけ変化させたらよいかの燃焼パラメータの変化量を算出している。

なお、積分器３２ａにより偏差を積分し、その積分値を燃焼パラメータ演算式３２ｂに代入することで、性能パラメータの実値が目標値に対して定常的にずれてしまうといった定常偏差発生の抑制を図っている。そして、積分器３２ａにより算出された偏差積分値がゼロになると、燃焼パラメータ演算式３２ｂにより算出される値（目標値の変化量）はゼロとなり、燃焼パラメータの目標値は現状の燃焼状態を維持させる値となるよう算出されることとなる。

アクチュエータ制御部３３は、燃焼パラメータ偏差算出部３５により算出された燃焼パラメータ偏差を加算していく積分器３３ａと、適合ＥＣＵ２５が有するＲＯＭ等のメモリ（記憶手段）に記憶された第２相関データとしての制御パラメータ演算式３３ｂとを備えて構成されている。

制御パラメータ演算式３３ｂは、複数の燃焼パラメータと複数の制御パラメータとの相関を定義したものであり、例えば図２（ａ）に示すモデルや、図２（ｃ）に示す行列式により定義される。これは、「どのような制御パラメータにすればどのような燃焼状態（燃焼パラメータ）になるのか」換言すれば「目標とする燃焼状態にするには制御パラメータをどのようにすればよいのか」を定義した演算式であると言える。したがって、燃焼パラメータの目標値（又は燃焼パラメータの変化量）を制御パラメータ演算式３３ｂに代入すれば、制御パラメータの指令値（又は制御パラメータの変化量）を得ることができる。図２（ａ）に示す例では、複数の燃焼パラメータ変化量（偏差）を制御パラメータ演算式３３ｂに代入することで、複数の制御パラメータについて現状の値からどれだけ変化させたらよいかの指令値の変化量を算出している。

なお、積分器３３ａにより偏差を積分し、その積分値を制御パラメータ演算式３３ｂに代入することで、燃焼パラメータの実値が目標値に対して定常的にずれてしまうといった定常偏差発生の抑制を図っている。そして、積分器３３ａにより算出された偏差積分値がゼロになると、制御パラメータ演算式３３ｂにより算出される値（制御パラメータの変化量）はゼロとなり、制御パラメータの指令値は現状の指令値を維持させる値となるよう算出されることとなる。

次に、アクチュエータ１１に対して出力される制御パラメータの指令値を上述の如く算出する手順（燃焼Ｆ／Ｂ制御処理）について、図３のフローチャートを用いて説明する。この燃焼Ｆ／Ｂ制御処理は、適合ＥＣＵ２５のマイコンにより、所定周期（例えば先述のＣＰＵが行う演算周期又は所定のクランク角度毎）で繰り返し実行される。

先ず、ステップＳ１１において、複数の性能パラメータの各々について目標値を算出する。この処理が性能パラメータ算出部３１により実行される処理に相当する。この場合、各性能パラメータの目標値は、エンジン回転速度や、運転者によるアクセル操作量（負荷）等のエンジン運転状態に対応付けて設定されるのが望ましく、例えば、エンジン回転速度やアクセル操作量に対する性能パラメータの最適値が記憶されたマップを適合試験により予め作成しておき、当該マップを用いて目標性能パラメータが算出されればよい。

続くステップＳ１２では、エンジン出力センサ１２の検出値に基づき、複数の性能パラメータの実値を取得する。なお、モデル等の算出手段を用いた推定により性能パラメータの実値を取得するようにしてもよい。特に、複数の性能パラメータのうちエンジン出力センサ１２が備えられていない性能パラメータについては、推定値を性能パラメータの実値として代用することが有効である。

続くステップＳ１３では、ステップＳ１１で算出した各性能パラメータの目標値と、ステップＳ１２で取得した各性能パラメータの実値との偏差（性能パラメータ偏差）を算出する。この処理が性能パラメータ偏差算出部３４により実行される処理に相当する。

続くステップＳ１４では、ステップＳ１３で算出した各々の偏差の積分値ｘ(i)を算出する。具体的には、前回の積分値ｘ(i-1)に今回の性能パラメータ偏差を加算することで、複数の性能パラメータの各々に対する今回の積分値ｘ(i)を算出する。このとき、過去ｎ回分の処理における偏差の積分値が算出されることとなる。この処理が積分器３２ａにより実行される処理に相当する。

続くステップＳ１５では、複数の燃焼パラメータの各々について目標値を算出する。詳しくは、ステップＳ１３で算出した偏差の積分値ｘ(i)を、燃焼パラメータ演算式３２ｂに代入し、当該代入により得られた解を、複数の燃焼パラメータの変化量として算出する。例えば、図２（ｂ）に示す燃焼パラメータ演算式３２ｂは、複数の性能パラメータの偏差を変数としたｒ次元の列ベクトルＡ１と、ｑ行ｒ列の係数ａ１１〜ａｑｒを表す行列Ａ２との積を、複数の燃焼パラメータの変化量を変数としたｑ次元の列ベクトルＡ３として表している。そして、列ベクトルＡ１を構成する各々の変数に偏差の積分値ｘ(i)を代入することで、列ベクトルＡ３を構成する各々の変数の解を算出する。これにより得られる解が、燃焼パラメータ変化量（現状値からの変化量）である。また、エンジン回転速度や負荷等のエンジン運転条件に基づいて、例えばマップや数式により燃焼パラメータの基準値を算出するとともに、その基準値に燃焼パラメータ変化量を加算し、その和を、新たな燃焼パラメータの目標値とする（燃焼パラメータの目標値＝基準値＋燃焼パラメータ変化量）。

続くステップＳ１６では、燃焼状態量センサ１３の検出値に基づき、複数の燃焼パラメータの実値を取得する。なお、モデル等の算出手段を用いた推定により燃焼パラメータの実値を取得するようにしてもよい。特に、複数の燃焼パラメータのうち燃焼状態量センサ１３が備えられていないパラメータについては、推定値を燃焼パラメータの実値として代用することが有効である。

続くステップＳ１７では、ステップＳ１５で算出した各燃焼パラメータの目標値と、ステップＳ１６で取得した各燃焼パラメータの実値との偏差（燃焼パラメータ偏差）を算出する。この処理が燃焼パラメータ偏差算出部３５により実行される処理に相当する。

続くステップＳ１８では、ステップＳ１７で算出した各々の偏差の積分値ｙ(i)を算出する。具体的には、前回の積分値ｙ(i-1)に今回の燃焼パラメータ偏差を加算することで、複数の燃焼パラメータの各々に対する今回の積分値ｙ(i)を算出する。このとき、過去ｎ回分の処理における偏差の積分値が算出されることとなる。この処理が積分器３３ａにより実行される処理に相当する。

続くステップＳ１９では、複数の制御パラメータの各々について指令値（制御パラメータ指令値）を算出する。詳しくは、ステップＳ１８で算出した偏差の積分値ｙ(i)を制御パラメータ演算式３３ｂに代入し、当該代入により得られた解を、複数の制御パラメータの変化量として算出する。例えば、図２（ｃ）に示す制御パラメータ演算式３３ｂは、複数の燃焼パラメータの偏差を変数としたｑ次元の列ベクトルＡ４と、ｐ行ｑ列の係数ｂ１１〜ｂｐｑを表す行列Ａ５との積を、複数の制御パラメータの変化量を変数としたｐ次元の列ベクトルＡ６として表している。そして、列ベクトルＡ４を構成する各々の変数に偏差の積分値ｙ(i)を代入することで、列ベクトルＡ６を構成する各々の変数の解を算出する。これにより得られる解が、各制御パラメータの変化量（現状値からの変化量）である。また、エンジン回転速度や負荷等のエンジン運転条件に基づいて、例えばマップや数式により制御パラメータの基準指令値を算出するとともに、その基準指令値に制御パラメータの変化量を加算し、その和を、新たな制御パラメータ指令値とする（制御パラメータ指令値＝基準指令値＋制御パラメータの変化量）。この制御パラメータ指令値が、最終的に各種アクチュエータ１１へ出力されるアクチュエータ制御量である。

次に、適合ＥＣＵ２５により実施される自動適合処理を図４のフローチャートを用いて説明する。この処理は、図３の燃焼Ｆ／Ｂ制御処理の実施にあわせて同時期に実施される。

図４において、ステップＳ２１では、適合を実施するエンジン運転条件を設定する。このとき、エンジン運転条件は、エンジン１０の全運転領域について複数に分割された各運転領域に相当するものであり、例えばエンジン回転速度と負荷とをパラメータとして複数のエンジン運転条件が各々定められている。そして、ステップＳ２１では、複数のエンジン運転条件のうち１つが設定される。

その後、ステップＳ２２では、複数の性能パラメータについてそれぞれ適合目標値を設定する。これは図２（ａ）の性能パラメータ算出部３１で実施される処理である。エンジン適合時においては、本ステップＳ２２で設定される適合目標値が、図３の燃焼Ｆ／Ｂ制御での各性能パラメータの目標値（ステップＳ１１の算出値）となる。この場合、都度のエンジン運転条件に基づいて適合目標値が設定されるとよい。

その後、ステップＳ２３では、各性能パラメータの偏差を取得し、続くステップＳ２４では、各性能パラメータの偏差がそれぞれ所定値以内になっているか否かを判定する。所定値は、性能パラメータの収束判定のための判定値である。この場合、各性能パラメータの偏差は、図３のステップＳ１２〜Ｓ１４で算出されるものであり、ステップＳ２３では、各性能パラメータの偏差の積分値ｘ(i)が取得される。

ステップＳ２４がＮＯであれば、後続のステップＳ２５に進まず、ステップＳ２４の判定を繰り返し実施する。このとき、図３の燃焼Ｆ／Ｂ制御処理では、各性能パラメータの適合目標値をステップＳ２２の設定値に固定したまま、各燃焼パラメータの目標値設定のための処理（ステップＳ１２〜Ｓ１５）、及び各制御パラメータの指令値算出のための処理（ステップＳ１６〜Ｓ１９）が繰り返し実施され、それに伴い各性能パラメータの実値が適合目標値に次第に収束していく。したがって、いずれステップＳ２４がＹＥＳとなる。

そして、ステップＳ２４がＹＥＳになると、ステップＳ２５に進み、その時の各制御パラメータの指令値、すなわち性能パラメータの収束状態での各制御パラメータの指令値を適合値としてＲＡＭ等に記憶する。

その後、ステップＳ２６では、全てのエンジン運転条件について適合値の算出が完了したか否かを判定する。そして、未完であれば、ステップＳ２１に戻り、新たにエンジン運転条件を設定するとともに、上記同様、後続の各処理（ステップＳ２２〜Ｓ２６）を実施する。

また、完了であれば、ステップＳ２７に進み、各エンジン運転条件での適合値を、エンジンＥＣＵ２０の所定メモリ（例えばフラッシュメモリ）に登録し、その後本処理を終了する。このとき、エンジンＥＣＵ２０のフラッシュメモリでは、エンジン制御用の各種マップが用意されており、それら各マップにおいて運転領域ごとに適合値が書き込まれることで適合値の登録が行われる。例えば、エンジンＥＣＵ２０には、図５に示す複数のマップ（マップＡ，Ｂ，Ｃ等）が用意されており、マップＡには、エンジン回転速度と負荷とに対応付けて燃料噴射量に関する適合値が登録され、マップＢには、エンジン回転速度と負荷とに対応付けて燃料噴射時期に関する適合値が登録され、マップＣには、エンジン回転速度と負荷とに対応付けて噴射圧に関する適合値が登録される。

図６は、エンジン適合時における性能パラメータ、燃焼パラメータ及び制御パラメータの推移を示すタイムチャートである。性能パラメータと燃焼パラメータとについて、実線は目標値の推移を示し、破線は実値の推移を示している（これら各パラメータにおいて目標値と実値とが一致している期間では実線と破線とが重なっている）。

図６において、ｔｉｍｅ＝１０は、性能パラメータ（ＥＭ１〜ＥＭ４）を変化させたタイミング、すなわち適合目標値を設定したタイミングであり、その後、適合目標値に追従するように性能パラメータ（ＥＭ１〜ＥＭ４）の実値が変化する。このとき、各性能パラメータの適合目標値が全て同時に変化することに伴い、複数の燃焼パラメータ（ＣＯＭＢ１〜ＣＯＭＢ４）の目標値と実値とが増減変化するとともに、複数の制御パラメータ（ＡＣＴ１〜ＡＣＴ４）の指令値が増減変化する。

そして、ｔｉｍｅ＝１２付近では、各性能パラメータの実値が適合目標値に収束し、それに基づいて、タイミングｔ１では、性能パラメータの収束状態での制御パラメータの指令値がエンジン制御適合値として算出される（Ｄ１〜Ｄ４）。要するに、本実施形態の燃焼Ｆ／Ｂ制御によれば、複数の制御パラメータについて協調制御が実施され、複数の性能パラメータについて全て同時に要求を満たすような各制御パラメータを容易にかついち早く見出すことが可能となる。

以上詳述した本実施形態によれば、以下の優れた効果が得られる。

複数の性能パラメータと複数の燃焼パラメータとの相関を定義した燃焼パラメータ演算式３２ｂ（第１相関データ）を用い各性能パラメータの目標値に基づいて複数の燃焼パラメータの目標値を算出するとともに、複数の燃焼パラメータと複数の制御パラメータとの相関を定義した制御パラメータ演算式３３ｂ（第２相関データ）を用い各燃焼パラメータの目標値に基づいて複数の制御パラメータの指令値を算出する構成を採用しており、さらに、各性能パラメータの目標値と実値との偏差を無くすように性能パラメータのフィードバック制御が実施されるものとなっている。かかる場合、各制御パラメータの操作により各性能パラメータがどう変化するかを、それら両パラメータの直接の関係だけでなく中間の燃焼パラメータとの組み合わせをも考慮して定義でき、制御パラメータと性能パラメータとの直接の関連づけに基づいて各制御パラメータを制御する場合に比べて、複数の性能パラメータの相互干渉を生じにくくすることができる。

そして、エンジンの適合に際しては、上記の各演算式３２ｂ，３３ｂを用い、かつ性能パラメータのフィードバック制御を実施することを前提に、適合の各運転条件において適合目標値に対して複数の性能パラメータの実値が収束していることを判定し、その性能パラメータの収束が判定された状態での制御パラメータの指令値を適合値としてフラッシュメモリに登録することとした。したがって、複数の性能パラメータの相互干渉を生じにくくした上で、適合値としての制御パラメータの指令値を容易に見出すことができる。この場合、適合値を容易に見出すことができれば、適合作業が簡易的に実施できる。その結果、適合の精度を高め、しかも適合作業の簡易化を図ることができる。

性能パラメータのフィードバック制御に加え、燃焼パラメータのフィードバック制御を実施する構成としたため、エンジンの制御精度が向上する。ゆえに、エンジンの適合精度の向上も実現できる。

（第２実施形態）
上記第１実施形態では、第１相関データとしての燃焼パラメータ演算式３２ｂに「複数の性能パラメータ偏差」を代入し、その解として「複数の燃焼パラメータの変化量」を算出するとともに、第２相関データとしての制御パラメータ演算式３３ｂに「複数の燃焼パラメータ偏差」を代入し、その解として「複数の制御パラメータの変化量」を算出する構成としたが（図２参照）、これを変更する。

すなわち本実施形態では、図７に示すように、第１相関データとしての燃焼パラメータ演算式３２ｂに「複数の性能パラメータの目標値」を代入し、その解として「複数の燃焼パラメータの目標値」を算出するとともに、第２相関データとしての制御パラメータ演算式３３ｂに「複数の燃焼パラメータの目標値」を代入し、その解として「複数の制御パラメータの指令値」を算出する構成としている。

また、図７では、燃焼パラメータの目標値の算出に関して、フィードバック制御部５１と補正部５２とを備えており、燃焼パラメータ演算式３２ｂにより算出した複数の性能パラメータの目標値を、フィードバック制御部５１で算出したフィードバック補正量により補正する構成としている。さらに、制御パラメータの指令値の算出に関して、フィードバック制御部５３と補正部５４とを備えており、制御パラメータ演算式３３ｂにより算出した複数の制御パラメータの指令値を、フィードバック制御部５３で算出したフィードバック補正量により補正する構成としている。

本実施形態によっても、上記第１実施形態と同様に、各演算式３２ｂ，３３ｂ（第１，第２相関データ）を用い、かつ性能パラメータ、燃焼パラメータの各フィードバック制御を実施する構成としており、複数の性能パラメータの相互干渉を生じにくくしたエンジン制御を実施できる。また、エンジン適合において、やはり複数の性能パラメータの相互干渉を生じにくくした上で、適合値としての制御パラメータの指令値を容易に見出すことができる。したがって、適合の精度を高め、しかも適合作業の簡易化を図ることができる。

（他の実施形態）
本発明は上記実施形態の記載内容に限定されず、例えば次のように実施されてもよい。

・上記各実施形態では、エンジン１０の適合時においてエンジンＥＣＵ２０に対して双方向通信バス２８を介して適合ＥＣＵ２５を接続する構成（換言すれば、適合時にのみ適合ＥＣＵが外付け接続される構成）としたが、これを変更し、適合ＥＣＵ２５を車載ＥＣＵとして設ける構成としてもよい。また、エンジンＥＣＵ２０が、適合プログラムを有している構成であってもよい。この場合、エンジンＥＣＵ２０が図３や図４の各プログラムを有し、これを実施するものとなる。

・上記各実施形態では、燃焼Ｆ／Ｂ制御として性能パラメータ及び燃焼パラメータについてフィードバック制御を実施したが、このうち性能パラメータのフィードバック制御のみを実施し、燃焼パラメータについてはオープン制御を実施する構成としてもよい。具体的には、図７に示すブロック図において、燃焼パラメータ偏差算出部３５とフィードバック制御部５３と補正部５４とを廃止し、複数の制御パラメータの指令値をフィードバック演算せずに制御パラメータ演算式３３ｂで算出し、各アクチュエータ１１に出力してもよい。

・上記各実施形態では、第１相関データとして行列式からなる燃焼パラメータ演算式３２ｂを用い、第２相関データとして行列式からなる制御パラメータ演算式３３ｂを用いる構成としたが、これを変更し、第１相関データ及び第２相関データの少なくとも一方を、パラメータ演算式（行列式）でない形態で記憶する構成であってもよい。例えば、これらの各相関データをマップ形式で記憶する構成であってもよい。この場合、第１相関データに関して言えば、「複数の燃焼パラメータ」に含まれる燃焼パラメータごとに、複数の制御パラメータとの相関を表す定数値をマップ形式で記憶しておくとよい。また、第２相関データに関して言えば、「複数の制御パラメータ」に含まれる制御パラメータごとに、複数の燃焼パラメータとの相関を表す定数値をマップ形式で記憶しておくとよい。

１０…エンジン、１１…アクチュエータ、２０…エンジンＥＣＵ、２５…適合ＥＣＵ（エンジン適合装置、適合手段、制御手段）、３１…性能パラメータ算出部（性能目標設定手段）、３２…燃焼パラメータ算出部（燃焼目標設定手段）、３２ｂ…燃焼パラメータ演算式、３３…アクチュエータ制御部（制御指令値算出手段）、３３ｂ…制御パラメータ演算式、３４…性能パラメータ偏差算出部、３５…燃焼パラメータ偏差算出部。

Claims

アクチュエータの作動により運転されるエンジンについて、あらかじめ定められた複数のエンジン運転条件で前記アクチュエータの制御量の適合を実施する適合手段を備えるエンジン適合装置であって、
前記エンジンの性能を表す複数の性能パラメータについて各性能パラメータの目標値を設定する性能目標設定手段と、
前記性能目標設定手段により設定した各性能パラメータの目標値と同性能パラメータの実値との偏差を算出する偏差算出手段と、
前記複数の性能パラメータと、前記エンジンの燃焼状態を表す複数の燃焼パラメータとの相関を定義し、かつ前記複数の性能パラメータを前記複数の燃焼パラメータに同時に変換可能な燃焼パラメータ演算式を用い、前記偏差算出手段により算出した各性能パラメータの偏差に基づいて前記複数の燃焼パラメータの目標値を算出する燃焼目標設定手段と、
前記複数の燃焼パラメータと前記アクチュエータに関する複数の制御パラメータとの相関を定義し、かつ前記複数の燃焼パラメータを前記複数の制御パラメータに同時に変換可能な制御パラメータ演算式を用い、前記燃焼目標設定手段により設定した各燃焼パラメータの目標値に基づいて前記複数の制御パラメータの指令値を算出する制御指令値算出手段と、
前記制御指令値算出手段により算出した前記複数の制御パラメータの指令値に基づいて前記アクチュエータの作動を制御する制御手段と、
を備え、
前記性能目標設定手段により設定した各性能パラメータの目標値と同性能パラメータの実値との偏差を無くすように前記性能パラメータのフィードバック制御が実施されるものであり、
前記適合手段は、
前記エンジンの適合に際し、前記複数のエンジン運転条件を順次設定する適合条件設定手段と、
前記性能目標設定手段により設定される前記目標値として、前記複数の性能パラメータについて適合時の目標値である適合目標値を設定する適合目標設定手段と、
前記適合条件設定手段により設定された適合時の各運転条件下において、前記適合目標値に対して前記複数の性能パラメータの実値が収束していることを判定する収束判定手段と、
前記収束判定手段により前記複数の性能パラメータの収束が判定された場合に、該収束状態での前記制御パラメータの指令値を適合値として所定のメモリに登録する登録手段と、
を備えることを特徴とするエンジン適合装置。
前記燃焼目標設定手段により設定した各燃焼パラメータの目標値と同燃焼パラメータの実値との偏差を無くすように前記燃焼パラメータのフィードバック制御が実施されるものである請求項１に記載のエンジン適合装置。