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公開番号2019138262
公報種別公開特許公報(A)
公開日20190822
出願番号2018024056
出願日20180214
発明の名称電子制御装置
出願人株式会社デンソー
代理人特許業務法人 サトー国際特許事務所
主分類F02D 45/00 20060101AFI20190726BHJP(燃焼機関;熱ガスまたは燃焼生成物を利用する機関設備)
要約【課題】入力パラメータが頻繁に変わるような場合に処理負荷を軽減する。
【解決手段】電子制御装置は、マップの出力値において、隣り合う3つ以上の代表値に対応する出力値が線形の関係にある特定代表値における中間代表値と当該中間代表値に対応する出力値を削除する。これにより、無駄な探索処理が実行されることを防ぎ、処理負荷を低減することができる。
【選択図】図4
特許請求の範囲約 770 文字を表示【請求項1】
軸の代表値と出力値とを対応して記憶した記憶部(30a)と、
入力パラメータに対応する補間区間を探索する探索部(30b)と、
前記探索部が探索した補間区間に基づいて前記入力パラメータに対応する出力値を線形補間する線形補間部(30c)と、
前記線形補間部により線形補間された出力値に基づいて制御対象を制御する制御部(30d)と、
隣り合う3つ以上の前記代表値に対応する全ての出力値が線形の関係かを判定する線形判定部(30e)と、
前記線形判定部が線形の関係であると判定した場合は、線形の関係となる代表値の最大代表値と最小代表値との中間となる中間代表値を含む補間区間を前記探索部が探索することを抑制する探索抑制部(30f)と、
を備えた電子制御装置。
【請求項2】
前記線形判定部は、前記探索部が入力パラメータに対応する補間区間を探索した場合に当該補間区間に対応する代表値が前記中間代表値かを判定する請求項1に記載の電子制御装置。
【請求項3】
前記線形判定部は、前記制御対象の負荷が低い低負荷状態で線形の関係であるかを判定する請求項1または2に記載の電子制御装置。
【請求項4】
前記線形判定部が隣り合う3つ以上の前記代表値に対応する全ての出力値が線形の関係であると判定した場合は、前記中間代表値と当該中間代表値に対応する全ての出力値とを前記記憶部から削除する削除部を備えた請求項1から3のいずれか一項に記載の電子制御装置。
【請求項5】
前記記憶部は、前記中間代表値と当該中間代表値に対応する全ての出力値とを予め削除した状態で前記代表値と前記出力値とを対応して記憶している請求項1に記載の電子制御装置。

発明の詳細な説明約 9,600 文字を表示【技術分野】
【0001】
本発明は電子制御装置に関する。
【背景技術】
【0002】
例えば車両の制御データの補間処理にかかる処理負荷を低減するものとして、特許文献1に示すものがある。これは、補間区間を一回探索するとその結果を記憶しておき、その記憶した同じ探索結果を用いて複数の制御データの補間計算を行うものである。つまり、特許文献1の技術では、補間区間を一回探索した場合に同一の補間区間を探索するときは、記憶した同じ探索結果を用いて複数の制御データを算出するものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
特開2001−318701号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかしながら、与えられる入力パラメータが当初の補間区間を外れて頻繁に変わる場合には、制御データの探索処理と、探索結果の記憶が繰り返し発生するため、処理負荷が低減されない問題がある。
【0005】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、その目的は、入力パラメータが頻繁に変わるような場合に処理負荷を軽減することができる電子制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0006】
請求項1の発明によれば、探索部(30b)は、記憶部(30a)に記憶されている情報に基づいて入力パラメータに対応する補間区間を探索し、線形補間部(30c)は、探索部(30b)が探索した補間区間に基づいて入力パラメータに対応する出力値を線形補間する。そして、制御部(30d)は、線形補間部(30c)により線形補間された出力値に基づいて制御対象を制御する。
【0007】
ここで、線形判定部(30e)は、隣り合う3つ以上の代表値に対応する全ての出力値が線形の関係かを判定する。探索抑制部(30f)は、線形判定部(30e)が線形の関係であると判定した場合は、探索部(30b)が線形の関係となる代表値の最大代表値と最小代表値との間となる中間代表値の探索を抑制する。これにより、探索部(30b)が中間代表値を含む補間区間を探索することを抑制するようになるので、その分、補間区間の探索時間を削減することができ、全体の処理時間の短縮を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【0008】
一実施形態における全体構成を概略的に示す図
マップを概略的に示す図
マップにおける削除可能な出力値を判定する手順を示す図
マップにおける削除可能な出力値を示す図
データ圧縮後のマップを概略的に示す図
異なる探索順の場合におけるデータ圧縮後のマップを概略的に示す図
一次元のマップにおける削除可能なデータを示す図
データ圧縮後の一次元のマップを概略的に示す図
線形関係にあるデータを圧縮するための手順を示す図
線形判定処理の手順を示す図
【発明を実施するための形態】
【0009】
以下、一実施形態について図面を参照して説明する。
図1に示すように、エンジン1(制御対象に相当)は4ストロークの4気筒エンジンであり、説明の便宜上、1つのシリンダ(気筒)のみを図示している。このエンジン1は4ストロークであることから、1個のシリンダについて、吸入・圧縮・燃焼・排気の4行程による1燃焼サイクルが720°CA(クランク角)周期で実行されている。
【0010】
シリンダブロック2にはシリンダ3が図示上下方向を指向して形成されている。シリンダ3内にはピストン4が収容されており、そのピストン4が往復動することによりエンジン1の出力軸であるクランク軸5が回転する。
【0011】
シリンダブロック2の上端面にはシリンダヘッド6が固定されており、シリンダ3、シリンダヘッド6及びピストン4の上面によって燃焼室7が形成されている。シリンダヘッド6には吸気口8と排気口9とが形成されており、それらに吸気バルブ10と排気バルブ11とが設けられている。これらの吸気バルブ10と排気バルブ11は、クランク軸5に連動する図示しないカム軸に取り付けられたカム12によって駆動されることで吸気口8及び排気口9をそれぞれ開閉する。吸気口8には各燃焼室7に外気を吸入するための吸気通路13が接続され、排気口9には各燃焼室7からの燃焼ガスを排出するための排気通路14が接続されている。
【0012】
吸気通路13の最上流部にはエアクリーナ15が設けられており、その下流側に、DCモータ等のアクチュエータ16によって開度調節される電子制御式のスロットルバルブ17と、このスロットルバルブの開度(スロットル開度)を検出するスロットル開度センサ18とが設けられている。スロットルバルブ17の下流側には、吸気脈動や吸気干渉を防ぐ等の目的で吸気通路13の通路面積が拡大されたサージタンク19が設けられている。
【0013】
サージタンク19には、サージタンク19内の吸気圧を計測する吸気圧センサ20が設けられており、この吸気圧センサ20によるセンサ値に基づいて燃焼室7に吸入される吸入空気量が算出される。
【0014】
エンジン1の燃料噴射供給方式は吸気ポート噴射式であり、吸気通路13には、各気筒の吸気ポート近傍にて燃料を噴射供給する電磁駆動式やピエゾ駆動式等の燃料噴射弁21が各気筒に対応して取り付けられている。エンジン1では、これら気筒毎に設けられた各燃料噴射弁21により各燃焼室7に吸入される吸入空気に対して燃料が噴射供給され、その燃料と吸入空気とが燃焼室7内で混合して圧縮された混合気に対して点火プラグ22により点火する。これにより、混合気が爆発的に燃焼してピストン4が下降することで、クランク軸5に対して回転力が付与される。
【0015】
排気通路14には、排出ガスの空燃比またリッチ/リーン等を検出する排出ガスセンサ23が設けられ、この排出ガスセンサ23の下流側に排出ガスを浄化する三元触媒等の触媒24が設けられている。
シリンダブロック2には、冷却水温を検出する冷却水温センサ25や、ノッキングを検出するノックセンサ26が取り付けられている。
【0016】
クランク軸5にはシグナルロータ27が取り付けられており、そのシグナルロータ27の外周側に対向して、クランク軸5が所定クランク角回転する毎にパルス信号を出力するクランク角センサ28が取り付けられている。このクランク角センサ28の出力信号に基づいてクランク角やエンジン回転速度が検出される。
【0017】
上記した各種センサの出力は、エンジンECU(Electronic Control Unit)29(電子制御装置に相当)に入力される。このエンジンECU29は、CPU、ROM、RAM及びI/Oを有するマイクロコンピュータ(以下、マイコンと略称する)30により構成されている。マイコン30は、記憶部30a、探索部30b、線形補間部30c、制御部30d、線形判定部30e、探索抑制部30f、削除部30gを有して構成されており、非遷移的実体的記録媒体に格納されているコンピュータプログラムを実行することで、コンピュータプログラムに対応する処理を実施し、エンジン運転状態(例えばエンジン回転速度やエンジン負荷等)に応じて、スロットルバルブ17や燃料噴射弁21、点火プラグ22等の作動を制御することによりエンジン1の運転状態を制御する。
【0018】
例えば、エンジン回転速度及びアクセルペダルの操作量に基づき要求トルクを算出し、要求トルクに基づき算出した吸入空気量となるようスロットルバルブ17の開度を制御する。また、吸気圧センサ20の出力信号に基づき算出した吸入空気量及びエンジン回転速度等に基づき燃料噴射量、噴射時期及び点火時期の目標値を算出し、これらの目標値となるよう燃料噴射弁21及び点火プラグ22の作動を制御する。
【0019】
エンジンECU29は、図示しないカム角センサの出力に基づき、カム軸が1回転(つまりクランク軸5が2回転)する毎のパルス列よりなるカム角信号を生成し、カム角信号及びクランク角信号に基づき、1燃焼サイクルと関連付けられたクランク角を算出する。例えば、ピストン4が圧縮行程上死点に位置する時のクランク角を基準(0°CA)とした場合に、1燃焼サイクルが終了するまでのクランク角0〜720°CAに対し所定クランク角度間隔で現時点でのクランク角を取得する。
【0020】
以上のように、エンジンECU29は、吸気圧センサ20の値を取り込み、制御量を演算し、それに応じてスロットルバルブ17や燃料噴射弁21を操作することでエンジン1を制御する。
【0021】
次に、エンジンECU29によるエンジン1の制御例として燃料噴射量の制御について説明する。
エンジンECU29は、燃料噴射弁21の弁体を開閉駆動させる電動アクチュエータ(図示せず)の作動を制御することで燃料噴射量を制御している。具体的には、弁体の開弁時間を制御することで1回の開弁により為される燃料噴射量を制御しており、エンジン回転速度及びエンジン負荷に基づき目標噴射量を算出し、その目標噴射量に基づき指令信号(空燃比制御指令値)を電動アクチュエータへ出力する。尚、実際には、算出した目標噴射量をフィードバック補正値及び学習値に基づき補正しているが、説明の間単化のために省略する。
【0022】
エンジン回転速度及び吸気圧(エンジン負荷)に対する目標噴射量の出力値が記憶されたマップはROMに記憶されており、予め実施した試験により得られた適合値である。この出力値は、基本的には空燃比が理想空燃比となるよう設定されているが、マップ中の領域によっては理想空燃比よりもリッチ又はリーンとなるよう最適な目標噴射量である出力値が設定されている。
【0023】
エンジンECU29は、クランク角センサ28及び吸気圧センサ20の検出値によるエンジン回転速度及び吸気圧に基づき、マップを用いて目標噴射量である出力値を求める。このように出力値を求めるには、マップに基づいて入力パラメータに対応した軸の補間区間を探索し、探索した補間区間に基づいて入力パラメータに対応する出力値を線形補間して求める。この場合、補間区間の探索は、軸の最大値から最小値に向かって行うようにしている。
【0024】
ここで、入力パラメータに対応する補間区間を探索する場合、入力パラメータと代表値とが一致する場合は出力値を直接的に求めることができるものの、入力パラメータと代表値とが一致しない場合の方が通常である。このような場合は、軸において入力パラメータが位置する補間区間を区切る2つの代表値に対応する出力値に基づいて入力パラメータに対応する出力値を線形補間するようにしている。つまり、軸において入力パラメータの前後に位置する2つの代表値を探索し、探索した2つの代表値と当該代表値に対応する2つの出力値との関係から線形補間用の演算式を求め、その補間演算式に基づいて入力パラメータから出力値を求めるようにしている。
【0025】
ところで、軸において隣り合う3つ以上の代表値(以下、特定代表値と称する)と当該特定代表値に対応する出力値が線形の関係にある場合は共通の補間演算式を使用することができる。
【0026】
しかしながら、このように共通の補間演算式を使用可能な場合であっても、特定代表値の最大代表値と最小代表値との中間となる中間代表値を含む補間区間も探索対象としていることから、入力パラメータに対応する補間区間を探索するまでに時間を要しているのが実情である。
そこで、エンジンECU29は、上述した特定代表値が存在するような場合は、特定代表値における中間代表値を含む補間区間を探索対象としないように構成されている。
【0027】
ここで、ROMに記憶されたマップとしては、図2に示すように、予め以下の代表値と当該代表値に対応する出力値とが記憶されているものとする。
第1軸の代表値数をN1、第1軸の代表値をD1[1]〜D1[N1]、第2軸の代表値数をN2、第2軸の代表値をD2[1]〜D2[N2]、出力値をD[1][1]〜D[N1][N2]と定義する。尚、図2では説明の間単化のために、軸の代表値として0、100、200、300、400の5個、出力値として25個を設定しているが、代表値の数や出力値の数も実際には多数の値が設定されている。
【0028】
ここで、特定代表値における中間代表値を探索する場合は、一の代表値に関して隣り合う代表値に対して判定を行うため、対象とする代表値は3つ以上であることが前提条件である。つまり、N1≧3、N2≧3である。
【0029】
さて、エンジンECU29は、図9に示すように、代表値における中間代表値を探索するために第1軸線形判定処理(S100)、第2軸線形判定処理(S200)を順に実行した後、データ圧縮を行うために第1軸線形データ削除処理(S300)、第2線形データ削除処理(S400)を順に実行するようになっている。この処理はエンジン1がアイドル状態、つまりアクセル操作されていない低負荷状態で行われる。
【0030】
第1軸線形判定処理は、第1軸(図2のX軸)において隣り合う3つ以上の代表値が線形の関係にあることを判定するもので、図10に示すように、初期値としてi=2、N1−1,1を設定する(S101)。つまり、代表値D1[2]からD1[N1−1]まで繰り返し処理するための初期値を設定する。
【0031】
次に、第1軸の隣り合う代表値の変化量の比率Kを求める(S102)。Kは、D1[i−1]とD1[i]の変化量と、D1[i]とD1[i+1]の変換量との比率であり、(D1[i]−D1[i−1])/(D1[i+1]−D1[i])で与えられる値である。この場合、iが初期値の2であることから、K=(D1[2]−D1[1])/(D1[3]−D1[2])を求めることになる。
【0032】
次に、変化率Kが出力値の変化量Kjと一致するかを判定するために、一致判定結果Eを1で初期化する(S103)。
次に、繰り返し処理を実行する。この繰り返し処理では、代表値D1[i−1]、D1[i]、D1[i+1]に対応する出力値の変化量の比率Kj(1≦j≦N2)を求めるための初期値を設定してから(S104)、代表値D1[i−1]、D1[i]、D1[i+1]に対応する出力値の変化量の比率Kjを求める(S105)。
【0033】
ここで、代表値D1[i−1]、D1[i]、D1[i+1]に対応する出力値は、それぞれD[i−1][j]、D[i][j]、D[i+1][j]であるため、Kjは、D[i−1][j]とD[i][j]の変化量と、D[i][j]とD[i+1][j]の変化量との比率であり、(D[i][j]−D[i−1][j])/(D[i+1][j]−D[i][j])で与えられる値である。この場合、jが初期値の1であることから、K1=(D[2][1]−D[1][1])/(D[3][1]−D[2][1]を求めることになる。
【0034】
次に、前述の比率Kと比率Kjが一致するかを判定し(S106)、一致する場合は(S106:YES)、jに1を加算してから上記繰り返し処理を実行する(S108)。一方、一致しない場合は(S106:NO)、一致判定結果Eを0とし(S107)。jに1を加算してから上記繰り返し処理を実行する(S108)。
【0035】
そして、上記繰り返し処理の全てが終了した場合は、一致判定結果Eが1かを判定する(S109)。比率Kと、比率K1〜KN2がすべて等しい(一致判定E=1)場合は(S109:YES)、第1軸の代表値D1[i]は出力値が線形の関係であることを記憶する(S110)。一方、比率Kと、比率K1〜KN2のいずれかが不一致の場合は(S109:NO)、第1軸の代表値D1[i]は出力値が線形の関係でないことを記憶する。
【0036】
そして、iに1を加算した状態で上記の処理を実行することで、次の代表値D1[3]が線形の関係かを判定し、その判定結果を記憶する。
以上の動作を繰り返すことで、代表値D1[2]からD1[N1−1]まで線形の関係かを判定し、その判定結果を記憶することができる。
【0037】
具体的には、図2に示すように出力値が与えられた場合の代表値D1[2]に対応する出力値が線形の関係を判定する場合について図3を参照して説明する。
代表値D1[2]の比率Kは、K=(100−0)/(200−100)=1となる。
【0038】
一方、代表値D1[2]に対応する出力値の比率K1は、K1=(10−0)/(20−10)=1となる。同様に、K2=(25−10)/(40−25)=1、K3=(40−20)/(60−40)=1、K4=(40−20)/(60−40)=1、K5=(40−20)/(60−40)=1となる。
従って、代表値D1[2]のKとK1〜K5が全て等しいため、代表値D1[2]に対応する出力値は線形の関係にあることを判定することができる。
【0039】
次に、図9に示す第2軸線形判定処理を実行することで(S200)、上述した第1軸と同様にして第2軸に対して、隣り合う代表値が線形の関係にあるかを判定する。
次に、第1軸線形データ削除処理を実行する(S300)。この第1軸線形データ削除処理では、上述したようにして第1軸において線形の関係として記憶した特定代表値における中間代表値と当該中間代表値に対応する全ての出力値とを削除する。
【0040】
次に、第2軸線形データ削除処理を実行する(S400)。この第2軸線形データ削除処理では、上述したようにして第2軸において線形の関係として記憶した特定代表値における中間代表値と当該中間代表値に対応する全ての出力値とを削除する。
以上のような線形データ削除処理の結果、マップのデータを圧縮することができる。
【0041】
具体的には、圧縮前は図4に示すように代表値及び出力値が記憶されていたが、線形となる代表値及び出力値(図中に左斜線で示す)を削除することにより最大代表値と最小代表値に対応した出力値(図中に黒枠で示す)のみを抽出して圧縮することが可能となる。この場合、圧縮したデータは、それぞれの軸の最大値側にまとめて配置する。これは、代表値の探索が軸の最大値側から始まるように設定されているからである。また、圧縮して不要となった領域にはダミーデータが記憶されている。代表値のダミーデータとしては、代表値の探索方向の最小値となる代表値と同一の代表値が記憶されている。また、出力値のダミーデータとしては、代表値の探索方向の最小値となる出力値と同一の出力値が記憶されている。
尚、代表値の探索順が軸の最小値側から始まるように設定されている場合は、図6に示すように圧縮した出力値を軸の最小値側にまとめて配置すれば良い。
【0042】
エンジンECU29は、データ圧縮後は、データ圧縮したマップに基づいて入力パラメータに対応する補間区間を探索し、その補間区間に基づいて出力値を線形補間するようになる。図4に示すデータ圧縮前のマップの場合は、入力パラメータがいずれの補間区間に対応するのかを探索するには、補間区間は4個であることから、最大4回の探索が必要となる。これに対して、図5に示すデータ圧縮後のマップの場合は、補間区間は2個であることから、最大2回の探索で済み、探索回数の大幅な削減が期待できる。特に軸の代表値の数、ひいては補間区間が増大するほどその効果は顕著となる。
【0043】
尚、マップが図7に示すような1次元の場合において探索順が軸の最大値側から始まるように設定されている場合は、図8に示すように圧縮したデータを軸の最大値側にまとめて配置すれば良い。また、探索順が軸の最小値側から始まるように設定されている場合は、圧縮後のデータを軸の最小値側にまとめて配置すれば良い。
【0044】
このような実施形態によれば、次のような効果を奏することができる。
エンジンECU29(電子制御装置)は、マップの出力値において、隣り合う3つ以上の代表値に対応する出力値が線形の関係にある特定代表値における中間代表値と当該中間代表値に対応する出力値を削除するので、無駄な探索処理を実行することを抑制して処理負荷を低減することができる。
【0045】
エンジンECU29の動作の時間経過に伴い、マップから線形の関係にある代表値及び出力値を削除するので、処理負荷を順次低減することができる。
エンジン1の負荷が低いアイドル状態で線形の関係であるかを判定するので、定常的なエンジン制御に影響されることがなく、処理負荷を低減することができる。
【0046】
(その他の実施形態)
入力パラメータに対応する補間区間を探索した場合に当該入力パラメータに対応する代表値が中間代表値かを判定し、中間代表値の場合は削除するようにしても良い。この場合、制御に使用された出力値から優先的に削除可能な出力値であるかを探索するため、相対的にデータ圧縮の効果が高い出力値を選別できる。
【0047】
特定代表値における中間代表値と当該中間代表値に対応する全ての出力値とを予め削除した状態でマップをROMに記憶しても良い。この場合、事前に出力値から線形の関係にある代表値に対応する出力値を削除することで、エンジンECU29の最初の起動時より処理負荷が最適なレベルまで低減することができる。
【0048】
本開示は、実施形態に準拠して記述されたが、本開示は当該実施形態や構造に限定されるものではないと理解される。本開示は、様々な変形例や均等範囲内の変形をも包含する。加えて、様々な組み合わせや形態、さらには、それらに一要素のみ、それ以上、あるいはそれ以下、を含む他の組み合わせや形態をも、本開示の範疇や思想範囲に入るものである。
【符号の説明】
【0049】
図面中、1はエンジン(制御対象)、29はエンジンECU(電子制御装置)、30はマイコン(記憶部、探索部、線形補間部、制御部、線形判定部、探索抑制部、削除部)である。

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