JP2007009808A - 内燃機関の特性パラメータの計測方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 複数の計測点において順次内燃機関の特性パラメータを計測する場合において、計測点間の移動を迅速且つ安全に行えるようにする。
【解決手段】 複数の計測点において順次内燃機関の特性パラメータを計測する方法であって、計測点を現在の計測点Ａから次の計測点Ｂに変更すべき時には、現在の機関制御状態を含む小範囲を設定し、同小範囲内の機関制御状態においてそれまでに計測された運転阻害要因に関連する特性パラメータの計測値に基づいて機関制御状態と運転阻害要因に関連する特性パラメータの値との関係を推定し、同関係に基づいて運転阻害要因が生じないと推定される機関制御状態であって現在の機関制御状態よりも次の計測点Ｂに近い機関制御状態を目標機関制御状態に設定して同目標機関制御状態へと機関制御状態を変更することが少なくとも一回行われる、内燃機関の特性パラメータを計測する方法が提供される。
【選択図】 図４

Description

本発明は内燃機関の特性パラメータの計測方法に関する。より詳細には、内燃機関の制御において用いられる制御パラメータの適合値を求める作業、いわゆる適合作業において内燃機関の特性パラメータを計測する方法に関する。

一般に、内燃機関の制御は、トルク、排気エミッション及び燃費等の内燃機関の特性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パラメータの値を変化させることによって行われる。そしてこれらの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（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毎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。

このような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、そのときの発生トルクやＮＯ_X排出量等の内燃機関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（すなわち、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。

特許文献１にはこのような適合作業の方法の一例が示されており、その方法では制御パラメータの値を様々に設定して内燃機関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制御パラメータと上記特性パラメータとの関係を定めたモデル式を求め、このモデル式に基づいて制御パラメータの適合値を算出するようになっている。

特開２００２−２０６４５６号公報 特開２００４−２６３６８０号公報

ところで、上記適合作業における各種特性パラメータの値の計測は、上述したように制御パラメータを様々な値に設定して、各計測点にて行われる。ここで、計測点は各制御パラメータの設定値の組合せで特定され、一つの計測点は各制御パラメータに対する設定値の一つの組合せに対応する。つまり、ここで各制御パラメータの値の組合せで特定される内燃機関の状態を「機関制御状態」と称することにすると、一つの計測点は一つの機関制御状態に対応する。そして、この計測点（すなわち、計測点とする機関制御状態）は、通常、事前に実験計画が立てられて設定されており、実際の適合作業においては、順次、予め設定された計測点を移動して、すなわち計測を実施する計測点を現在の計測点から次の計測点に変更して各特性パラメータの値が計測される。

ここで上記計測点間の移動は、制御パラメータの値を変化させることにより機関制御状態を変更することによってなされるのであるが、計測点間の移動に際してその過程で取ることになる機関制御状態において、例えばノッキングや失火が発生したり、排気系に設けられた触媒が過昇温されてしまう等、内燃機関の運転に対する不都合（以下、これら不都合をまとめて「運転阻害要因」という）が生じてしまう場合がある。このような運転阻害要因が生じると、内燃機関に損傷を与えてしまう可能性もあるので、上記計測点間の移動の際にはこのような運転阻害要因が生じる機関制御状態を取らないようにすることが好ましい。

このため従来は上記計測点間の移動は、変更するべき制御パラメータの値を僅かずつ変化させて上記運転阻害要因が生じるか否かを判定しながら行うようにしており、その結果、計測点間の移動に長い時間を要し、このことが適合作業における上記特性パラメータの計測に要する期間を長期化させる一因となっている。

本発明は、このような点に鑑みてなされたものであり、その目的は複数の計測点において順次内燃機関の特性パラメータを計測する方法であって、計測点間の移動を迅速且つ安全に行うことが可能な内燃機関の特性パラメータの計測方法を提供することである。

本発明は、上記課題を解決するための手段として、特許請求の範囲の各請求項に記載された内燃機関の特性パラメータの計測方法を提供する。

請求項１に記載の発明は、それぞれが異なる機関制御状態で特定される複数の計測点において順次内燃機関の特性パラメータを計測する方法であって、計測を実施する計測点を現在の計測点から次の計測点に変更すべき時には、現在の機関制御状態を含む機関制御状態の小範囲を設定し、同小範囲内の機関制御状態においてそれまでに計測された運転阻害要因に関連する特性パラメータの計測値に基づいて機関制御状態と上記運転阻害要因に関連する特性パラメータの値との関係を推定し、同関係に基づいて運転阻害要因が生じないと推定される機関制御状態であって現在の機関制御状態よりも次の計測点に近い機関制御状態を目標機関制御状態として設定して同目標機関制御状態へと機関制御状態を変更することが少なくとも一回行われる、内燃機関の特性パラメータを計測する方法を提供する。

それぞれが異なる機関制御状態で特定される複数の計測点において順次内燃機関の特性パラメータを計測する場合、上記計測点間の移動、すなわち計測を実施する計測点の現在の計測点から次の計測点への変更は、制御パラメータの値を変化させることにより機関制御状態を変更することによってなされる。そしてこのような計測点間の移動の際には、その過程で取ることになる機関制御状態において、例えばノッキングや失火が発生したり、排気系に設けられた触媒が過昇温されてしまう等、内燃機関の運転に対する不都合である運転阻害要因が生じてしまう場合がある。このような運転阻害要因が生じると内燃機関に損傷を与えてしまう可能性もあるので、従来、上記計測点間の移動は変更するべき制御パラメータの値を僅かずつ変化させて上記運転阻害要因が生じるか否かを判定しながら行うようにしている。このため従来は上記計測点間の移動に長い時間を要し、このことが適合作業における上記特性パラメータの計測に要する期間を長期化させる一因となっている。

これに対し、請求項１に記載の発明では、計測を実施する計測点を現在の計測点から次の計測点に変更すべき時には、現在の機関制御状態を含む機関制御状態の小範囲を設定し、同小範囲内の機関制御状態においてそれまでに計測された運転阻害要因に関連する特性パラメータの計測値に基づいて機関制御状態と上記運転阻害要因に関連する特性パラメータの値との関係を推定し、同関係に基づいて運転阻害要因が生じないと推定される機関制御状態であって現在の機関制御状態よりも次の計測点に近い機関制御状態を目標機関制御状態として設定して同目標機関制御状態へと機関制御状態を変更することが行われるようになっている。そしてこのようにして、もしくはこのようなことを繰り返して最終的な目標機関制御状態、すなわち次の計測点へ移動することにより、予め運転阻害要因が生じないと推定される機関制御状態を辿って次の計測点に移動することになり、従来に比べて計測点間の移動を迅速且つ安全に行うことが可能となる。

請求項２に記載の発明では請求項１に記載の発明において、上記小範囲内の機関制御状態においてそれまでに計測された運転阻害要因に関連する特性パラメータの計測値に基づいて上記運転阻害要因に関連する特性パラメータの値を表すモデル式を求め、同モデル式から得られる値に基づいて運転阻害要因が生じないと推定される機関制御状態であって現在の機関制御状態よりも次の計測点に近い機関制御状態を目標機関制御状態として設定するようになっている。
請求項２に記載の発明によっても請求項１に記載の発明と同様の作用及び効果を得ることができる。

請求項３に記載の発明では請求項１または２に記載の発明において、上記運転阻害要因は、ノッキングと、失火と、上記内燃機関の排気系に設けられた触媒の過昇温とのうちの少なくとも一つを含んでいる。

ノッキングや失火が発生したり、排気系に設けられた触媒が過昇温されてしまうと、内燃機関に損傷を与えてしまう可能性もあるので、上記計測点間の移動の際にはこのような現象が生じる機関制御状態を取らないようにすることが好ましい。請求項３に記載の発明によれば、予めこのような現象が生じないと推定される機関制御状態を辿って次の計測点に移動するようにできるので、請求項１に記載の発明の場合と同様、従来に比べて計測点間の移動を迅速且つ安全に行うことが可能となる。

請求項４に記載の発明は、それぞれが異なる機関制御状態で特定される複数の計測点において順次内燃機関の特性パラメータを計測する方法であって、計測を実施する計測点を現在の計測点から次の計測点に変更する間は内燃機関への燃料の供給を停止するフューエルカットが実施される、内燃機関の特性パラメータを計測する方法を提供する。

内燃機関への燃料の供給を停止するフューエルカットが実施された場合には、上述したような運転阻害要因が生じる可能性はなくなる。したがって、請求項４に記載の発明のようにすれば、従来に比べて計測点間の移動を迅速且つ安全に行うことが可能となる。

各請求項に記載の発明は、複数の計測点において内燃機関の特性パラメータを順次計測する場合において、計測点間の移動を迅速且つ安全に行うことが可能になるという共通の効果を奏する。

以下、図面を参照して本発明について詳細に説明する。図１は適合作業の対象となる内燃機関及び当該適合作業に用いられる計測装置を示している。

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。

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、すなわち開閉弁する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。

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。

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系に設けられた触媒（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。

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。

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の計測装置が示されている。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）が取り付けられる。これらセンサ３１〜３４は、計測装置本体４０に接続され、計測装置本体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表示、保存される。

一方、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は計測装置本体に接続され、これらステップモータ１７等は計測装置本体４０によって駆動、制御される。すなわち、計測装置本体４０によって制御パラメータの値が変更される。

ところで、上記適合作業における各種特性パラメータの値の計測は、上述したように制御パラメータを様々な値に設定して、各計測点にて行われる。ここで、計測点は各制御パラメータの設定値の組合せで特定され、一つの計測点は各制御パラメータに対する設定値の一つの組合せに対応する。つまり、設定される計測点の各々は各制御パラメータの値の組合せで特定される内燃機関の状態である機関制御状態の各々に対応する。そして、この計測点（すなわち、計測点とする機関制御状態）は、通常、事前に実験計画が立てられて設定されており、実際の適合作業においては、順次、予め設定された計測点を移動して、すなわち計測を実施する計測点を現在の計測点から次の計測点に変更して各特性パラメータの値が計測される。

ここで上記計測点間の移動は、制御パラメータの値を変化させることにより機関制御状態を変更することによってなされるのであるが、計測点間の移動に際してその過程で取ることになる機関制御状態において、例えばノッキングや失火が発生したり、排気系に設けられた触媒が過昇温されてしまう等、内燃機関の運転に対する不都合である運転阻害要因が生じてしまう場合がある。このような運転阻害要因が生じると、内燃機関に損傷を与えてしまう可能性もあるので、上記計測点間の移動の際にはこのような運転阻害要因が生じる機関制御状態を取らないようにすることが好ましい。

このため従来は上記計測点間の移動は、変更するべき制御パラメータの値を僅かずつ変化させて上記運転阻害要因が生じるか否かを判定しながら行うようにしており、その結果計測点間の移動に長い時間を要している。

図２は、このような従来の計測点間の移動について説明するための図である。この図の例は説明及び理解を容易にするために、機関制御状態が（したがって計測点が）二つの制御パラメータＸ、Ｙの設定値の組合せで特定される場合を示している。より具体的にはこの図の例は、制御パラメータＸの値がＸａであり、制御パラメータＹの値がＹａである計測点Ａ（以下、「Ａ（Ｘａ，Ｙａ）」と示す）から制御パラメータＸの値がＸｂであり、制御パラメータＹの値がＹｂである計測点Ｂ（以下、「Ｂ（Ｘｂ，Ｙｂ）」と示す）へ移動する場合を示している。また図中、斜線を施して示された領域Ｄａは機関制御状態がこの領域Ｄａ内にある場合には上述したような運転阻害要因が生じるという領域である。

図２に示されているように、この例では計測点Ａ（Ｘａ，Ｙａ）から制御パラメータＸまたはＹの値を僅かずつ変化させ、Ｓｔ１からＳｔ１３という多数のステップによって計測点Ｂ（Ｘｂ，Ｙｂ）まで移動している。また、この間、ステップＳｔ４によって機関制御状態が上記運転阻害要因の生じる領域Ｄａに入ったため、続くステップＳｔ５によってステップＳｔ４の前の機関制御状態に戻っている。このように制御パラメータを僅かずつ変化させるようになっていることや上記運転阻害要因が生じると判定された場合には元の機関制御状態に戻るようになっていること等から、従来は上述したように計測点間の移動に長い時間を要し、そのことが適合作業における上記特性パラメータの計測に要する期間を長期化させる一因となっている。

そこで本実施形態では、このような点に鑑み、以下で説明するような方法で計測点間の移動を行うようにして、複数の計測点において順次内燃機関の特性パラメータを計測する場合において計測点間の移動を迅速且つ安全に行うことができるようにしている。すなわち、本実施形態においては予め設定された複数の計測点が上記計測装置本体４０に記憶されており、計測装置本体４０によって制御パラメータの値を変化させることによって上記予め設定された計測点を順次移動して各特性パラメータの値を計測するようになっているのであるが、この計測点の移動が以下で説明するような特別な方法によって行われるようになっている。

すなわち、この方法では計測を実施する計測点を現在の計測点から次の計測点に変更すべき時には、現在の機関制御状態を含む機関制御状態の小範囲を設定し、同小範囲内の機関制御状態においてそれまでに計測された運転阻害要因に関連する特性パラメータの計測値に基づいて機関制御状態と上記運転阻害要因に関連する特性パラメータの値との関係を推定するようになっている。そして、それに次いでこの推定された関係に基づいて運転阻害要因が生じないと推定される機関制御状態であって現在の機関制御状態よりも次の計測点に近い機関制御状態を目標機関制御状態として設定して同目標機関制御状態へと機関制御状態を変更するようになっている。

より詳細には、本実施形態では上記小範囲内の機関制御状態においてそれまでに計測された運転阻害要因に関連する特性パラメータの計測値に基づいて上記運転阻害要因に関連する特性パラメータの値を表すモデル式を求め、同モデル式から得られる値に基づいて運転阻害要因が生じないと推定される機関制御状態であって現在の機関制御状態よりも次の計測点に近い機関制御状態を目標機関制御状態として設定するようになっている。

そして、以上のようにして、もしくは以上のようなことを繰り返して最終的な目標機関制御状態である次の計測点へ移動すると、予め運転阻害要因が生じないと推定される機関制御状態を辿って次の計測点に移動することになるので、従来に比べて計測点間の移動を迅速且つ安全に行うことが可能となる。

以下、図３を参照しつつ、この方法についてより具体的に説明する。図３はこの方法を実施するための制御の制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。この制御ルーチンは、現在の計測点における特性パラメータの計測が終了するとスタートされる。本制御ルーチンがスタートすると、まずステップ１０１において次の計測点の機関制御状態が読込まれる。そして続くステップ１０３においては現在の機関制御状態が読込まれて確認される。

ステップ１０３において現在の機関制御状態が読込まれて確認されると、ステップ１０５に進む。ステップ１０５においては、後に作成されるモデルのモデル構造の読込みが行われる。すなわち、後に作成される上記運転阻害要因に関連する特性パラメータの値を表すモデル式の次数等が読込まれる。このモデル構造はモデル化される特性パラメータ等によって異なる。本実施形態では、予めモデル化される特性パラメータに適したモデル構造が求められており、ステップ１０５では、モデル化される特性パラメータに適したモデル構造が選択されて読込まれるようになっている。なおここで、モデル化される上記運転阻害要因に関連する特性パラメータとしては、例えば、ノッキングや失火の発生に関連するものとしてのトルク変動や上記内燃機関の排気系に設けられた触媒の過昇温に関連するものとしての排気温度等が挙げられる。

ステップ１０５においてモデル構造の読込みが行われるとステップ１０７に進む。ステップ１０７では現在の機関制御状態を含む機関制御状態の小範囲が設定される。ステップ１０７で設定されるのは初期値として小範囲（初期範囲）である。本実施形態では、この初期範囲は機関負荷と機関回転数に応じて定まり、機関負荷が低いほど、また機関回転数が低いほど広く設定されるようになっている。すなわち、本実施形態では機関負荷と機関回転数に応じて上記初期範囲の求められるマップが予め求められており、ステップ１０７ではそのマップに基づいて上記初期範囲が設定されるようになっている。

ステップ１０７で上記小範囲の初期範囲が設定されるとステップ１０９に進む。ステップ１０９では、設定された上記小範囲内の機関制御状態において過去に内燃機関の適合のために計測されたモデル化される特性パラメータの計測値が存在するか否かが判定される。ステップ１０９において、このような計測値が存在すると判定された場合にはステップ１１１に進んで該当する計測値の読込みが行われ、その後ステップ１１３に進む。一方、ステップ１０９において、このような計測値が存在しないと判定された場合には直接ステップ１１３に進む。

ステップ１１３においては、読込まれた上記小範囲内の計測値の数がモデルを作成するのに充分であるか否か、すなわちモデル式を求めるのに充分であるか否かが判定される。モデル式を求めるために必要とされる計測値の数は、例えば上記モデル構造等によって異なる。ステップ１１３では、上記モデル構造等により定まる必要計測値数と上記小範囲内の計測値の数が比較され、上記小範囲内の計測値の数がモデルを作成するのに充分であるか否かが判定される。

ステップ１１３において上記計測値の数がモデルを作成するのに充分であると判定された場合にはステップ１１５に進む。一方、ステップ１１３において上記計測値の数がモデルを作成するのに充分でないと判定された場合にはステップ１２９に進む。

ステップ１１５に進んだ場合にはそこで上記計測値の分布に問題がないかどうかが判定される。すなわち、計測値の数が多くても一部の近似した機関制御状態に計測値が偏在している場合等には充分なモデル精度を得ることができない。このようなことから、ステップ１１５では充分なモデル精度を得ることができるかという観点から上記計測値の分布に問題がないかどうかを判定している。

より具体的には本実施形態では、計測値の分布している部分の大きさの上記小範囲に対する比率を求め、その値が予め定めた基準比率よりも大きければ上記計測値の分布には問題がないと判定し、上記基準比率以下であれば上記計測値の分布には問題があると判定するようにしている。また、他の実施形態では、現在の機関制御状態から次の計測点の機関制御状態への直線経路付近の計測点分布に基づいて判定するようにしてもよい。

一方、ステップ１２９に進んだ場合にはそこで上記小範囲の拡大が可能であるか否かが判定される。本実施形態においては、上記小範囲に機関負荷と機関回転数に応じて定まる最大範囲が設定されており、ステップ１２９では現在設定されている小範囲と上記最大範囲とが比較され、小範囲の更なる拡大が可能であるか否かが判定される。なお、本実施形態においては、機関負荷と機関回転数に応じて上記最大範囲の求められるマップが予め求められている。

ステップ１２９において上記小範囲の拡大が可能であると判定された場合にはステップ１３１に進む。ステップ１３１では、上記小範囲内の機関制御状態において過去に内燃機関の状態確認のために計測されたモデル化される特性パラメータの計測値が存在するか否かが判定される。ステップ１３１において、このような計測値が存在すると判定された場合にはステップ１３３に進んで該当する計測値の読込みが行われ、その後上述したステップ１１３に戻る。一方、ステップ１３１において、このような計測値が存在しないと判定された場合にはステップ１３５に進んで上記小範囲を拡大し、その後上述したステップ１０９に戻る。

他方、ステップ１２９において上記小範囲の拡大が不可能であると判定された場合にはステップ１３７に進む。ステップ１２９からステップ１３７に進む場合は計測値の数がモデルを作成するのに充分でなく且つ上記小範囲の拡大が不可能な場合であり、したがってステップ１３７ではモデルの作成が中止される。ステップ１３７でモデルの作成が中止されると本制御ルーチンは終了する。

また、ステップ１１５において上記計測値の分布に問題があると判定された場合にもステップ１３７に進む。この場合は計測値の分布から充分なモデル精度が得られないと判断される場合であり、この場合もステップ１３７でモデルの作成が中止され、本制御ルーチンが終了する。なお、これらステップ１３７に進む場合には、計測点間の移動にモデルを使った方法は用いられず、例えば上述したような従来の方法によって計測点間の移動が行われることになる。

一方、ステップ１１５において上記計測値の分布に問題がないと判定された場合にはステップ１１７に進み、上記小範囲が確定される。ステップ１１７で上記小範囲が確定されるとステップ１１９に進んでモデルが作成される。より詳細には、上記小範囲内の機関制御状態において得られている上記運転阻害要因に関連する特性パラメータの計測値に基づいてモデル式が求められる。そして、続くステップ１２１ではモデル化誤差に基づく信頼性区間（例えば、９５％信頼性区間あるいは９９％信頼性区間）が算出される。

ステップ１１９でモデル式が求められ、ステップ１２１で信頼性区間が求められると、ステップ１２３に進み上記モデル式から得られる値及び上記信頼性区間に基づいて目標機関制御状態が設定される。ここで、この目標機関制御状態は上記モデル式から得られる値及び上記信頼性区間に基づいて運転阻害要因が生じないと推定される機関制御状態であって現在の機関制御状態よりも次の計測点に近い機関制御状態とされる。

ステップ１２３において目標機関制御状態が設定されるとステップ１２５に進み、機関制御状態がステップ１２３で設定された目標機関制御状態に変更される。ステップ１２５において機関制御状態が目標機関制御状態に変更されるとステップ１２７に進む。ステップ１２７では、機関制御状態が次の計測点の機関制御状態に到達したか否かが判定される。ステップ１２７において機関制御状態が次の計測点の機関制御状態に到達したと判定された場合には本制御ルーチンは終了する。一方、ステップ１２７において機関制御状態がまだ次の計測点の機関制御状態に到達していないと判定された場合にはステップ１０３へ戻り、そこからの制御が繰り返される。

以上の説明から明らかなように、計測を実施する計測点を現在の計測点から次の計測点に変更する時に図３の制御ルーチンで示される方法が実施される場合には、現在の機関制御状態を含む機関制御状態の小範囲を設定し、同小範囲内の機関制御状態においてそれまでに計測された運転阻害要因に関連する特性パラメータの計測値に基づいて機関制御状態と上記運転阻害要因に関連する特性パラメータの値との関係を推定し、同関係に基づいて運転阻害要因が生じないと推定される機関制御状態であって現在の機関制御状態よりも次の計測点に近い機関制御状態を目標機関制御状態として設定して同目標機関制御状態へと機関制御状態を変更することが少なくとも一回行われるようになっている。

そして上述したようにこのようにすると予め運転阻害要因が生じないと推定される機関制御状態を辿って次の計測点に移動することになるので、従来に比べて計測点間の移動を迅速且つ安全に行うことが可能となる。

なお、以上の説明では、上記運転阻害要因に関連する一つの特性パラメータについてモデル化し、その結果に基づいて上記目標機関制御状態が設定されるかのように説明したが、当然のことながら、上記運転阻害要因に関連する複数の特性パラメータについて上述したようにモデル化し、それらから得られる結果を合成したものに基づいて上記目標機関制御状態が設定されるようにしてもよい。この場合、より多くの運転阻害要因の発生を避けることが可能となる。

また、図３におけるステップ１２９からステップ１３７までの制御に関し、他の実施形態では異なる順序としてもよい。すなわち例えば、他の実施形態ではステップ１１３において上記計測値の数がモデルを作成するのに充分でないと判定された場合及びステップ１１５で計測値の分布に問題があると判定された場合に上記ステップ１３１に相当するステップに進むようにする。そしてそこで上記小範囲内の機関制御状態において過去に内燃機関の状態確認のために計測されたモデル化される特性パラメータの計測値が存在するか否かを判定する。

このステップにおいて、このような計測値が存在すると判定された場合には上記ステップ１３３に相当するステップに進んで該当する計測値の読込みを行い、その後ステップ１１３に戻るようにする。一方、このような計測値が存在しないと判定された場合にはステップ１２９に相当するステップに進んで上記小範囲の拡大が可能であるか否かを判定するようにする。

そして、このステップにおいて上記小範囲の拡大が可能であると判定された場合には上記ステップ１３５に相当するステップに進んで上記小範囲を拡大し、その後ステップ１０９に戻るようにする。一方、上記小範囲の拡大が不可能であると判定された場合には上記ステップ１３７に相当するステップに進み、モデルの作成を中止して制御ルーチンを終了するようにする。

以上の説明から理解されるように、この実施形態では図３を参照して説明した場合と異なり、計測値の分布に問題があると判定された場合においても直ぐにモデルの作成を中止せず、内燃機関の状態確認のために計測された計測値の利用や小範囲の拡大を試みるようになっている。このようにすると、より多くの場合でモデルの作成が行われるようになり、計測点間の移動に上述したようなモデルを使った方法が用いられる機会を増加させることができる。

なお、以上で説明した方法においては、モデル作成の基礎となる計測値として、内燃機関の適合のために計測された計測値を内燃機関の状態確認のために計測された計測値よりも優先して用いるようにしている。これは内燃機関の適合のために計測された計測値の方が、定常状態までの待ち時間が充分に取られている等、一般に精度が高いためである。

図４は、図３を参照して説明したような方法を実施して計測点間を移動する場合のイメージを示した説明図である。図２の場合と同様、この図の例も説明及び理解を容易にするために、機関制御状態が（したがって計測点が）二つの制御パラメータＸ、Ｙの設定値の組合せで特定される場合を示している。また、より具体的にはこの図の例は、計測点Ａ（Ｘａ，Ｙａ）から計測点Ｂ（Ｘｂ，Ｙｂ）へ移動する場合を示している。また図中、斜線を施して示された領域Ｄａは機関制御状態がこの領域Ｄａ内にある場合には上述したような運転阻害要因が生じるという領域である。

図中、四角形で示されているのが上述した小範囲であり、楕円形で示されているのが小範囲内の計測値に基づいて求めたモデル式から得られる値の信頼性区間（例えば、９５％信頼性区間）である。より詳細には、各々の楕円形で示されている信頼性区間は同じ線種の四角形で示されている小範囲内の計測値に基づいて求めたモデル式から得られる値の信頼性区間を示している。

この図の例で示されている計測点の移動は以下のように行われる。すなわち、まず現在の計測点Ａ（Ｘａ，Ｙａ）を含む小範囲、すなわち実線の四角形で示されている小範囲が設定され、その小範囲内の計測値に基づいてモデル式が求められる。次いでそのモデル式から得られる値の信頼性区間、すなわち実線の楕円形で示されている信頼性区間が求められる。そして、その信頼性区間内においてモデル式から得られる値に基づいて運転阻害要因が生じないと推定される機関制御状態であって現在の機関制御状態よりも次の計測点に近い機関制御状態が目標機関制御状態として設定されて同目標機関制御状態へと機関制御状態が変更される（ステップＳｅ１）。

続いて、点線の四角形で示されている小範囲が設定され、その小範囲内の計測値に基づいてモデル式が求められる。次いでそのモデル式から得られる値の信頼性区間、すなわち点線の楕円形で示されている信頼性区間が求められる。そして、その信頼性区間内においてモデル式から得られる値に基づいて先と同様にして目標機関制御状態が設定され同目標機関制御状態へと機関制御状態が変更される（ステップＳｅ２）。以下、同様にして一点鎖線で示されている小範囲の設定、信頼性区間の算出、ステップＳｅ３で示されている機関制御状態の変更、二点鎖線で示されている小範囲の設定、信頼性区間の算出、ステップＳｅ４で示されている機関制御状態の変更が行われ、機関制御状態が次の計測点Ｂ（Ｘｂ，Ｙｂ）まで変更される。

このように、図３を参照して説明したような方法を実施した場合には、予め運転阻害要因が生じないと推定される機関制御状態を辿って次の計測点に移動することになり、従来に比べて計測点間の移動を迅速且つ安全に行うことが可能となる。

次に図５について説明する。図５は、図４と同様、図３を参照して説明したような方法を実施して計測点間を移動する場合のイメージを示した説明図であるが、この図の例ではモデル化誤差等が原因で計測点間の移動の過程において機関制御状態が、運転阻害要因が生じる領域Ｄａに入ってしまっている。すなわち、図示されているようにステップＳｐ２で示される機関制御状態の変更の結果、機関制御状態が上記領域Ｄａ内に入ってしまっている。

一方、図３を参照して説明したような方法によれば、機関制御状態が上記領域Ｄａ内に入った場合であっても、上述した小範囲（図５中、実線の四角形で表示）が設定され、その小範囲内の計測値に基づいてモデル式が求められる。そして次にそのモデル式から得られる値の信頼性区間（図５中、実線の楕円形で表示）が求められ、その信頼性区間内においてモデル式から得られる値に基づいて目標機関制御状態が設定され同目標機関制御状態へと機関制御状態が変更される（ステップＳｐ３）。

このようにすると、図５の例に示されているように、機関制御状態が上記領域Ｄａ内に入った場合においても次の機関制御状態の変更（ステップＳｐ３）で次の計測点Ｂ（Ｘｂ，Ｙｂ）により近い機関制御状態とされることになる。そしてこの結果、従来の場合、すなわち機関制御状態が上記領域Ｄａ内に入った時にはその変更前の機関制御状態に戻る場合に比べ、より迅速に計測点間の移動を行うことが可能となる。つまり、図３を参照して説明したような方法を実施した場合には、このような点からも従来に比べて計測点間の移動を迅速に行うことが可能となる。

なお、以上の説明及び図５からも明らかなように、この例は図３を参照して説明したような方法を実施しステップＳｐ１からＳｐ４で示される機関制御状態の変更によって計測点を計測点Ａ（Ｘａ，Ｙａ）から計測点Ｂ（Ｘｂ，Ｙｂ）まで移動する場合を示しているが、図５においてはステップＳｐ３以外のステップに関連する小範囲及び信頼性区間の図示は省略している。

次に本発明の別の実施形態について説明する。本実施形態は、上述した実施形態と同様、図１に示された構成で実施され得るものである。また、その他にも上述した実施形態と多くの共通する部分を有しており、原則としてこれら共通する部分についての説明は省略するが、本実施形態においても予め設定された複数の計測点が上記計測装置本体４０に記憶されており、計測装置本体４０によって制御パラメータの値を変化させることによって上記予め設定された計測点を順次移動して各特性パラメータの値を計測するようになっている。

そして本実施形態においては上述した実施形態と異なり、計測点の移動の際に以下で説明するような制御を実施して計測点間の移動が迅速且つ安全に行えるようにしている。すなわち本実施形態では、計測を実施する計測点を現在の計測点から次の計測点に変更する間は内燃機関への燃料の供給を停止するフューエルカットが実施されるようになっている。

内燃機関への燃料の供給を停止するフューエルカットが実施された場合には、上述したような運転阻害要因が生じる可能性はなくなるので、本実施形態のようにすることによって、従来に比べて計測点間の移動を迅速且つ安全に行うことが可能となる。

図６は、この実施形態における計測点間の移動のイメージを示した説明図である。図２、図４及び図５と同様、この図の例も説明及び理解を容易にするために機関制御状態が（したがって計測点が）二つの制御パラメータＸ、Ｙの設定値の組合せで特定される場合を示しており、また、計測点Ａ（Ｘａ，Ｙａ）から計測点Ｂ（Ｘｂ，Ｙｂ）へ移動する場合を示している。図中、斜線を施して示された領域Ｄａは機関制御状態がこの領域Ｄａ内にある場合には上述したような運転阻害要因が生じるという領域である。

この図の例では、図示されているように計測点の移動の過程で機関制御状態が上記領域Ｄａ内に入ってしまっている。しかし、ここでは上述したように計測点を変更する間は内燃機関への燃料の供給を停止するフューエルカットが実施されるようになっているので、たとえ計測点の移動の過程で機関制御状態が上記領域Ｄａ内に入ってしまっても上記運転阻害要因が実際に生ずることはなく計測点の移動を良好に行うことができる。

このように、本実施形態のようにすれば計測点の移動を行う際に運転阻害要因が発生するのを避けることができるので、計測点の移動を行う際の自由度が増し、結果として従来に比べて計測点間の移動を迅速且つ安全に行うことが可能となる。

図１は、適合作業の対象となる内燃機関及び当該適合作業に用いられる計測装置を示す図である。 図２は、従来の計測点間の移動について説明するための図である。 図３は、本発明の一実施形態で実施される制御の制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。 図４は、図３の制御ルーチンで示される方法を実施して計測点間を移動する場合のイメージを示した説明図である。 図５は、図４と同様の図であるが、計測点間の移動の過程において機関制御状態が運転阻害要因が生じる領域Ｄａに入ってしまった場合を示している。 図６は、本発明の別の実施形態で実施される方法にしたがって計測点間を移動する場合のイメージを示した説明図である。

符号の説明

１ 機関本体
６ 吸気弁
８ 排気弁
１０ 点火プラグ
１１ 燃料噴射弁
１８ スロットル弁
３１ スロットル開度センサ
３２ エアフロメータ
３３ 排気温度センサ
３４ 空燃比センサ
４０ 計測装置本体

Claims (4)

1. それぞれが異なる機関制御状態で特定される複数の計測点において順次内燃機関の特性パラメータを計測する方法であって、
   計測を実施する計測点を現在の計測点から次の計測点に変更すべき時には、現在の機関制御状態を含む機関制御状態の小範囲を設定し、該小範囲内の機関制御状態においてそれまでに計測された運転阻害要因に関連する特性パラメータの計測値に基づいて機関制御状態と上記運転阻害要因に関連する特性パラメータの値との関係を推定し、該関係に基づいて運転阻害要因が生じないと推定される機関制御状態であって現在の機関制御状態よりも次の計測点に近い機関制御状態を目標機関制御状態として設定して該目標機関制御状態へと機関制御状態を変更することが少なくとも一回行われる、内燃機関の特性パラメータを計測する方法。
2. 上記小範囲内の機関制御状態においてそれまでに計測された運転阻害要因に関連する特性パラメータの計測値に基づいて上記運転阻害要因に関連する特性パラメータの値を表すモデル式を求め、該モデル式から得られる値に基づいて運転阻害要因が生じないと推定される機関制御状態であって現在の機関制御状態よりも次の計測点に近い機関制御状態を目標機関制御状態として設定する、請求項１に記載の内燃機関の特性パラメータを計測する方法。
3. 上記運転阻害要因は、ノッキングと、失火と、上記内燃機関の排気系に設けられた触媒の過昇温とのうちの少なくとも一つを含む、請求項１または２に記載の内燃機関の特性パラメータを計測する方法。
4. それぞれが異なる機関制御状態で特定される複数の計測点において順次内燃機関の特性パラメータを計測する方法であって、
   計測を実施する計測点を現在の計測点から次の計測点に変更する間は内燃機関への燃料の供給を停止するフューエルカットが実施される、内燃機関の特性パラメータを計測する方法。

Images