JP6724510B2 - 学習装置 - Google Patents
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Description
以下、実施の形態に係る学習装置が実行する学習処理の前提として、車両の主要部の概要についてまず説明する。
図1は、本発明を適用する車両の主要部を模式的に示す図である。
エンジン1は、燃料を給気と混合して燃焼させることにより車両の駆動力を発生する。なお、インジェクタ12が、エンジン1に燃料を噴射供給する。インジェクタ12がエンジン1に噴射供給する燃料の量は、制御部10が制御する。
給気管4は過給機2のコンプレッサ出口からエンジン1まで延在し、給気スロットル5によって開閉される。環流調整バルブ3は、エンジン1へ給気するための給気管4に、エンジン1からの排気の一部を還流させる排気環流量を調整する。
なお、これらの他にも車両には、既知のセンサ、アクチュエータ、制御器などが設けられるが、説明は省略する。
このように、駆動電流と排気環流量との関係は、車両の経年変化にしたがって徐々に変化し、またその変化の度合いも各車両の使用状況によっても変わってくる。この結果、車両の燃費や排ガスの浄化等の初期性能が維持できなくなりうる。
以下、実施の形態に係る学習部102が実行する学習についてより詳細に説明する。
図2は、実施の形態に係る学習部102が実行する学習処理の流れを説明するためのフローチャートである。本フローチャートにおける処理は、例えばエンジン1を搭載する車両が始動したときに開始する。
(条件1)エンジン1を搭載する車両が惰行運転中のときであること。
車両が惰行運転中は燃料カットされるため、エンジン1の排気が安定している。このため、環流調整バルブ3を開弁することによるMAF流量の変化を学習するのに適している。反対に、エンジン1で燃料が燃焼している場合には排気環流量が安定しないため、学習には適しない。
環流調整バルブ3の前後の圧力差が大きいときは排気環流量が安定しないため学習には適しない。なお、所定値の具体的な値はエンジン1によって異なるため、これらの性能等を考慮して実験により定めればよい。
Y(X)=AX3+BX2+CX+D (1)
ここでXは環流調整バルブ3の開度Vであり、YはMAF流量Mを表す。学習部102は、取得した学習データから、近似曲線Fを特定する4つの係数を算出する。以下、学習部102が実行する係数算出処理について説明する。
学習部102は、取得した学習データを表現する近似曲線Fの係数を、最小二乗法を用いて算出する。
いま、環流調整バルブ3の開度Vの値をXn、Xnに対応するMAF流量Mの値をYnとする。nは1以上N以下の自然数であり、N点の学習データそれぞれに一意に定められたインデックスである。上記の例では、学習部102は110点の学習データを取得するため、nは1から110の間のいずれかの整数値となる。Xn、Ynを式(1)に代入すると、以下の式(2)を得る。
T=Rm (4)`
ベクトルmは、環流調整バルブ3の開度Vを用いてMAF流量Mを説明するためのモデルパラメータとも言える。
e=T−Rm (5)
ベクトルeは、環流調整バルブ3の開度VでMAF流量Mを説明するためのモデルのモデル化誤差とも言える。
図4は、実施の形態に係る開度制御部107が実行する環流調整バルブ3の制御処理を説明するための図である。上述したように、環流調整バルブ3が開弁して排気が給気側に環流した分だけ、MAF流量Mが減少する。図4において、一点鎖線で示す線は、MAF流量Mの最大値であるMmaxを示す。環流調整バルブ3が閉じているとき、エンジン1の給気は全て吸気管4からの空気で賄われるため、開度制御部107が環流調整バルブ3の開度Vを0に設定した時のMAF流量Mが、Mmaxとなる。
以上説明したように、本発明の実施の形態に係る学習装置によれば、エンジンからの排気の一部を給気側に環流させる排気管流量を制御する技術を提供することができる。
特に、開度制御部107は学習部102の学習によって得られた結果、環流調整バルブ3の開度VとMAF流量Mとの現状の関係を表す近似曲線Fにしたがって排気環流量Evを制御するため、排気環流機構の初期性能を維持することができる。
上記では、学習部102が、判定部101によって車両の状態が学習実行条件を満たしていると判定されるたびに近似曲線Fの係数を学習によって更新する場合について説明した。しかしながら、学習部102による学習実行条件は上述した(条件1)、(条件2)に限られず、さらに条件を追加してもよい。例えば(条件1)、(条件2)に加えて、車両の走行距離に関する条件を追加してもよい。追加された条件に関する判定処理も、判定部101が実行する。
上記では、学習部102は学習によって算出した近似曲線Fの係数を記憶部105に記憶させる場合について説明した。ここで学習部102は、記憶部105に記憶させた係数を上書き、車両の性能の時間変動をモニタすることができる。
上記では、近似曲線Fを3次の多項式で近似する場合について説明した。しかしながら、近似する多項式の次数は3次に限らず、K次(Kは3以上の整数)であってもよい。近似する多項式の次数は、環流調整バルブ3の開度VとMAF流量Mとの関係を表すグラフの形状や学習部102の処理性能等を考慮して実験により定めればよい。
2・・・過給機
3・・・環流調整バルブ
4・・・給気管
5・・・給気スロットル
6・・・排気管
7・・・排気スロットル
8・・・ダクト
9・・・MAFセンサ
10・・・制御部
12・・・インジェクタ
13・・・回転数計測部
14・・・加給圧センサ
15・・・ノズル付タービン
16・・・差圧センサ
101・・・判定部
102・・・学習部
105・・・記憶部
106・・・ノズル制御部
107・・・開度制御部
Claims (5)
- 車両の駆動力を発生させるエンジンへ給気するための給気管に、前記エンジンからの排気の一部を還流させる量である排気環流量を調整する環流調整バルブと、
前記環流調整バルブの開度を制御する開度制御部と、
前記車両の外部から前記給気管に吸い込む気体の流量であるMAF流量を計測するMAFセンサと、
前記車両の状態が、環流調整バルブの開度とMAF流量との関係を学習するための所定の学習条件を満たしているか否かを判定する判定部と、
前記判定部によって前記車両の状態が前記学習条件を満たしていると判定された場合、前記環流調整バルブの開度Vと前記MAF流量Mとの関係を定める関数を算出して記憶する学習部と、
を備え、
前記学習条件は、(1)前記エンジンを搭載する車両が惰行運転中で燃料カットされているとき、かつ(2)前記環流調整バルブを挟んで前後の気体の圧力差が所定値以下のときであり、
前記学習部は、前回学習を実行してから前記車両のエンジンが動作した時間が所定の時間よりも長くなった後に前記学習条件を満たした場合、前記関数を再計算して記憶する、
ことを特徴とする学習装置。 - 前記学習部は、前記MAFセンサの出力値と前記エンジンが実際に吸入する気体の量との関係を定める関数であって予め学習によって求められている関数に基づいて、前記MAFセンサの出力値から前記MAF流量Mを取得する、
ことを特徴とする請求項1に記載の学習装置。 - 前記開度制御部は、
(1)前記環流調整バルブを閉じている場合における前記MAF流量MであるMmaxの値を取得し、
(2)前記学習部が算出した関数に基づいて、前記環流調整バルブの開度VのときのMAF流量Mvを取得し、前記Mmaxから前記MAF流量Mvを減算した量を排気環流量Evとして取得し、
(3)取得した前記排気環流量Evが制御目的の値となるように、前記環流調整バルブの開度Vを制御する、
ことを特徴とする請求項1又は2に記載の学習装置。 - 前記車両の走行距離を計測する距離計測部をさらに備え、
前記学習部は、前回学習を実行してから前記車両が走行した走行距離が所定の距離よりも長くなった後に前記学習条件を満たした場合、前記関数を再計算して記憶する、
ことを特徴とする請求項1から3のいずれか一項に記載の学習装置。 - 前記学習部は、前記環流調整バルブの開度Vを第1の軸、前記MAF流量Mを第2の軸とする直交座標系にプロットした場合における前記開度Vと前記MAF流量Mとの関係を近似するK次多項式(Kは3以上の整数)の係数を算出する、
ことを特徴とする請求項1から4のいずれか一項に記載の学習装置。
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