Устройство управления двигателем внутреннего сгорания
Группа изобретений относится к средствам управления двигателем внутреннего сгорания. Технический результат – обеспечение возможности управления двигателем внутреннего сгорания. Для этого предложено устройство управления, которое управляет контрольным параметром на основе значений рабочих параметров. Устройство управления выполнено с возможностью: получения текущих значений рабочих параметров; расчета, с использованием модели, вероятностного распределения выходного параметра по отношению к значению контрольного параметра; и установки целевого значения контрольного параметра на основе расчетного вероятностного распределения выходного параметра так, что вероятность значения выходного параметра, становящаяся равной или больше целевого значения, является наиболее приближенной к целевой вероятности. Контрольный параметр, рабочие параметры и выходной параметр являются параметрами, отличными друг от друга. Модель является моделью с гауссовским процессом, которая выдает вероятностное распределение выходного параметра, если значения рабочих параметров и контрольных параметров являются входными. 2 н. и 4 з.п. ф-лы, 7 ил.
Область техники
[0001] Настоящее изобретение относится к устройству управления двигателем внутреннего сгорания.
Предпосылки создания изобретения
[0002] Известно, что ранее подготавливали функциональную модель на основе данных двигателя внутреннего сгорания и использовали данную функциональную модель для расчета значения выходного параметра с учетом входного параметра. Кроме того, при подготовке такой функциональной модели также использовали гауссовский процесс (например, PTL 1).
Список релевантных источников
Патентная литература
[0003] PTL 1: Японская патентная заявка № 2010-70171 А
Сущность изобретения
Техническая проблема
[0004] В этом отношении в модели, в которой используется гауссовский процесс, выходной параметр принимает форму вероятностного распределения заранее определенного параметра. Таким образом, даже при использовании модели с гауссовским процессом для управления двигателем внутреннего сгорания модель не может быть использована как есть для управления двигателем внутреннего сгорания. Таким образом, для использования такой модели для управления двигателем внутреннего сгорания в данной модели должен быть обработан выходной параметр вероятностного распределения.
[0005] Данное изобретение предназначено для решения вышеуказанной проблемы, и его назначением является обеспечение устройства управления с использованием выходного параметра модели с гауссовским процессом для соответствующего управления двигателем внутреннего сгорания.
Решение проблемы
[0006] Данное изобретение предназначено для решения вышеуказанной проблемы, и его сущность раскрыта далее.
[0007] (1) Устройство управления двигателем внутреннего сгорания для управления контрольным параметром, подлежащим управлению, на основе значений множества рабочих параметров, относящихся к функционированию двигателя внутреннего сгорания, при этом
устройство управления выполнено с возможностью:
получения текущих значений рабочих параметров;
расчета, при помощи модели, вероятностного распределения выходного параметра по отношению к значению контрольного параметра на основе полученных текущих значений рабочих параметров; и
установки целевого значения контрольного параметра на основе расчетного вероятностного распределения выходного параметра так, что вероятность значения выходного параметра становится равной или больше эталонного значения или равной или меньше эталонного значения, наиболее приближенного к целевой вероятности, причем
контрольный параметр, рабочие параметры и выходной параметр являются параметрами, отличными друг от друга, и
модель является моделью с гауссовским процессом, которая выдает вероятностное распределение выходного параметра, если значения рабочих параметров и значение контрольного параметра являются входными данными.
[0008] (2) Устройство управления двигателем внутреннего сгорания по вышеуказанному пункту (1), где
двигатель внутреннего сгорания содержит свечу зажигания для зажигания воздушно-топливной смеси в камере сгорания,
контрольным параметром является момент зажигания, и выходным параметром является интенсивность детонации.
[0009] (3) Устройство управления двигателем внутреннего сгорания для управления контрольным параметром, подлежащим управлению, на основе значений множества рабочих параметров, относящихся к функционированию двигателя внутреннего сгорания, при этом
устройство управления выполнено с возможностью:
получения текущих значений рабочих параметров;
расчета, при помощи модели, вероятностного распределения выходного параметра по отношению к значению контрольного параметра на основе полученных текущих значений рабочих параметров; и
установки целевого значения контрольного параметра на основе расчетного вероятностного распределения выходного параметра так, что вероятность значения выходного параметра, становящаяся целевым значением, является наибольшей,
контрольный параметр, рабочие параметры и выходной параметр являются параметрами, отличными друг от друга, и
модель является моделью с гауссовским процессом, которая выдает вероятностное распределение выходного параметра, если значения рабочих параметров и значение контрольного параметра являются входными данными.
[0010] (4) Устройство управления двигателем внутреннего сгорания согласно вышеуказанному пункту (3), где
двигатель внутреннего сгорания содержит топливную форсунку для подачи топлива в камеру сгорания,
контрольным параметром является количество впрыскиваемого топлива из топливной форсунки, и
выходным параметром является воздушно-топливное отношение в отработавшем газе.
[0011] (5) Устройство управления двигателем внутреннего сгорания по любому из вышеуказанных пунктов (1)-(4), в котором
устройство управления выполнено с возможностью обновления модели на борту во время функционирования двигателя внутреннего сгорания, и
модель обновляется посредством рекурсивного гауссовского процесса на основе значений рабочих параметров и значения контрольного параметра, полученных во время функционирования двигателя внутреннего сгорания, без обновления гиперпараметров, представляющих модель.
[0012] (6) Устройство управления двигателем внутреннего сгорания по любому из пунктов (1)-(5), в котором модель является моделью с гетероскедастическим гауссовским процессом, в которой дисперсия изменяется в зависимости от значений рабочих параметров и значения контрольного параметра.
Полезные эффекты изобретения
[0013] Согласно настоящему изобретению предложено устройство управления с использованием выходного параметра модели с гауссовским процессом для соответствующего управления двигателем внутреннего сгорания.
Краткое описание чертежей
[0014] [ФИГ. 1] ФИГ. 1 схематически показывает вид двигателя внутреннего сгорания, в котором используется устройство управления.
[ФИГ. 2] ФИГ. 2 представляет собой функциональную блок-схему устройства управления двигателем внутреннего сгорания.
[ФИГ. 3] ФИГ. 3 показывает вероятностное распределение интенсивности детонации, рассчитанное при помощи модели интенсивности детонации.
[ФИГ. 4] ФИГ. 4 показывает взаимосвязь логарифма интенсивности детонации и вероятности в заранее установленный момент зажигания в вероятностном распределении, показанном на ФИГ. 3.
[ФИГ. 5] ФИГ. 5 представляет собой блок-схему, отображающую управляющий алгоритм управления расчетом основного момента зажигания в участке расчета основного момента зажигания.
[ФИГ. 6] ФИГ. 6 представляет собой функциональную блок-схему устройства управления двигателем внутреннего сгорания.
[ФИГ. 7] ФИГ. 7 показывает вероятностное распределение воздушно-топливного отношения отработавшего газа, рассчитанное при помощи модели воздушно-топливного отношения.
Подробное описание вариантов осуществления
[0015] Далее со ссылкой на чертежи подробно раскрыты варианты осуществления настоящего изобретения. Следует отметить, что в нижеследующем описании аналогичные элементы имеют аналогичные обозначения.
[0016] Следует отметить, что в настоящем описании, как правило, параметры, представленные последовательностями только строчных букв (например, «esa»), обозначают скаляры, параметры, представленные последовательностями с прописными буквами, не включающими М (например, «X»), обозначают векторы, и параметры, представленные последовательностями с прописными буквами, включающими М (например, «МХ»), обозначают матрицы.
[0017] <Первый вариант осуществления>
«Раскрытие двигателя внутреннего сгорания в целом»
На ФИГ. 1 показан вид, схематически иллюстрирующий двигатель внутреннего сгорания, в котором использовано устройство управления согласно первому варианту осуществления. Как показано на Фиг. 1, двигатель 1 внутреннего сгорания содержит корпус 2 двигателя, блок 3 цилиндров, поршни 4, совершающие возвратно-поступательные движения в блоке 3 цилиндров, головку 5 блока цилиндров, зафиксированную на блоке 3 цилиндров, впускные клапаны 6, впускные каналы 7, выпускные клапаны 8 и выпускные каналы 9. Каждая камера 10 сгорания образована между поршнем 4 и головкой 5 блока цилиндров. Впускной клапан 6 открывает и закрывает впускной канал 7, в то время как выпускной клапан 8 открывает и закрывает выпускной канал 9. Кроме того, в корпусе 2 двигателя предусмотрен механизм 28 изменения фаз газораспределения для управления фазами газораспределения впускных клапанов 6. Следует учитывать, что корпус 2 двигателя может также быть оснащен механизмом изменения фаз газораспределения для управления фазами газораспределения выпускных клапанов 8.
[0018] Как показано на ФИГ. 1, свеча 11 зажигания предусмотрена в центральной части поверхности внутренней стенки головки 5 блока цилиндров. Топливная форсунка 12 предусмотрена на окружной части поверхности внутренней стенки головки 5 блока цилиндров. Каждая свеча 11 зажигания выполнена с возможностью создания искры в ответ на сигнал зажигания. Кроме того, каждая топливная форсунка 12 впрыскивает заранее установленное количество топлива в камеру 10 сгорания в соответствии с сигналом впрыска. Следует учитывать, что топливные форсунки 12 могут также быть предусмотрены для впрыска топлива во впускной канал 7.
[0019] Впускной канал 7 каждого цилиндра соединен посредством соответствующего впускного коллектора 13 с уравнительным баком 14, в то время как уравнительный бак 14 соединен посредством впускной трубки 15 с очистителем 16 воздуха. Впускной канал 7, впускной коллектор 13, уравнительный бак 14 и впускная трубка 15 образуют впускной тракт. Кроме того, дроссельная заслонка 18, приводимая в движение приводным механизмом 17 дроссельной заслонки, предусмотрена во впускной трубке 15.
[0020] С другой стороны, выпускной канал 9 цилиндра соединен с выпускным коллектором 19, в то время как выпускной коллектор 19 соединен с корпусом 21, вмещающим катализатор 20 очистки отработавшего газа. Корпус 21 соединен с выпускной трубкой 22. Выпускной канал 9, выпускной коллектор 19, корпус 21 и выпускная трубка 22 образуют выпускной тракт.
[0021] Выпускной коллектор 19 и уравнительный бак 14 соединены друг с другом трубкой 24 РОГ (регенерации отработавшего газа). В трубке 24 РОГ предусмотрен охладитель 25 РОГ для охлаждения РОГ, текущего от выпускного коллектора 19 к уравнительному баку 14 через трубку 24 РОГ. Дополнительно, в трубке 24 РОГ предусмотрен клапан 26 управления РОГ для управления расходом РОГ, подаваемого в уравнительный бак 14. Трубка 24 РОГ, охладитель 25 РОГ и клапан 26 управления РОГ образуют механизм РОГ для подачи части отработавшего газа во впускной тракт.
[0022] Кроме того, двигатель 1 внутреннего сгорания оснащен электронным блоком 31 управления (ЭБУ). ЭБУ 31 состоит из цифрового компьютера, оснащенного компонентами, соединенными друг с другом посредством двунаправленной шины 32, такими как ОЗУ (оперативное запоминающее устройство) 33, ПЗУ (постоянное запоминающее устройство) 34, ЦП (центральный процессор) 35, порт 36 ввода и порт 37 вывода.
[0023] На впускной трубке 15 предусмотрен расходомер 39 воздуха для определения расхода воздуха, проходящего через впускную трубку 15. На дроссельной заслонке 18 предусмотрен датчик 40 степени открытия дроссельной заслонки для определения степени открытия дроссельной заслонки 18. Дополнительно на блоке 3 цилиндров предусмотрен датчик 41 детонации для определения интенсивности детонации, в то время как на выпускном коллекторе 19 предусмотрен датчик 42 воздушно-топливного отношения для определения воздушно-топливного отношения отработавшего газа, проходящего через выпускной коллектор 19 (ниже также называемое как «воздушно-топливное отношение отработавшего газа»). Выходные данные расходомера 39 воздуха, датчика 40 степени открытия дроссельной заслонки, датчика 41 детонации и датчика 42 воздушно-топливного отношения вводятся через соответствующие АЦ (аналого-цифровые) преобразователи 38 в порт 36 ввода. Следует отметить, что в данном варианте осуществления датчик 41 детонации используется для определения интенсивности детонации, но также возможно предусмотреть датчик давления внутри цилиндра в головке 5 блока цилиндров для определения давления в камере 10 сгорания и расчета интенсивности детонации на основе выходных данных этого датчика давления внутри цилиндра.
[0024] Кроме того, датчик 44 нагрузки соединен с педалью 43 акселератора, и датчик 44 нагрузки генерирует выходное напряжение пропорционально степени нажатия педали 43 акселератора. Выходное напряжение датчика 44 нагрузки вводится через соответствующий АЦ преобразователь 38 в порт 36 ввода. Датчик 45 угла поворота коленчатого вала, например, генерирует выходной импульс каждый раз при повороте коленчатого вала на 15 градусов. Выходной импульс вводится в порт 36 ввода. Частота вращения двигателя рассчитывается в ЭБУ 35 на основе выходных импульсов этого датчика 45 угла поворота коленчатого вала.
[0025] С другой стороны, выходной порт 37 соединен посредством соответствующих контуров 46 управления приводом со свечами 11 зажигания, топливными форсунками 12 и приводным механизмом 17 дроссельной заслонки. Таким образом, ЭБУ 31 функционирует как устройство управления, управляющее моментом зажигания при помощи свечей 11 зажигания, моментом впрыска топлива и количеством впрыска топлива, впрыскиваемого из топливных форсунок 12, степенью открытия дроссельной заслонки 18 и т.д.
[0026] «Управление моментом зажигания»
Далее, со ссылкой на ФИГ. 2, будет раскрыт способ расчета целевого значения момента зажигания воздушно-топливной смеси в камере 10 сгорания посредством свечи 11 зажигания в данном варианте осуществления. ФИГ. 2 представляет собой функциональную блок-схему ЭБУ 31 в соответствии с настоящим вариантом осуществления изобретения.
[0027] В соответствии с ФИГ. 2, ЭБУ 31 имеет два примерно выделяемых функциональных блока при расчете момента зажигания, который является контрольным параметром, подлежащим управлению. В частности, ЭБУ содержит участок А использования модели для расчета основного момента зажигания за счет использования модели интенсивности детонации на основе значений различных типов параметров (ниже также называемых «рабочие параметры»), относящихся к работе двигателя 1 внутреннего сгорания, и участок В управления FB для управления моментом зажигания посредством обратной связи на основе интенсивности детонации, определенной датчиком 41 детонации. Таким образом, участок А использования модели осуществляет опережающее управление для расчета основного момента зажигания на основе значений различных типов рабочих параметров, в то время как участок В управления FB осуществляет управление с обратной связью для расчета целевого значения момента зажигания на основе определенной интенсивности детонации.
[0028] Участок А использования модели содержит участок А1 расчета основного момента зажигания и участок А2 обновления модели. В участке А1 расчета основного момента зажигания основной момент зажигания esabase рассчитывают на основе текущих значений различных типов рабочих параметров. В частности, рабочие параметры, вводимые в участок А1 расчета основного момента зажигания, содержат, например, степень θt открытия дроссельной заслонки 18, частоту mc вращения двигателя, количество тс воздуха, всасываемое в камеру 10 сгорания (количество впускного воздуха), фазы газораспределения ivt впускного клапана 6 и степень degr открытия клапана 26 управления РОГ и т.д. (следует учитывать, что в данном варианте осуществления рабочие параметры не содержат момент зажигания и интенсивность детонации).
[0029] Кроме того, в участке А1 расчета основного момента зажигания значения параметров, представляющих модель интенсивности детонации, обновляемую участком А2 обновления модели, (ниже также называемых «параметры модели») считывают из ОЗУ 33. Модель интенсивности детонации - это модель, представляющая вероятностное распределение интенсивности детонации с учетом значений вышеуказанных различных типов рабочих параметров. Другими словами, модель в данном варианте осуществления - это модель, представляющая вероятностное распределение выходного параметра с учетом значения рабочего параметра. В участке А1 расчета основного момента зажигания используется модель интенсивности детонации для расчета основного момента зажигания esabase на основе текущих значений различных типов рабочих параметров. Конкретный способ для расчета момента зажигания в участке А1 расчета основного момента зажигания будет раскрыт ниже.
[0030] Момент esa зажигания на свече 11 зажигания и интенсивность ki детонации, когда воздушно-топливную смесь зажигают свечой 11 зажигания в момент esa зажигания, в дополнение к различным типам рабочих параметров, относящихся к рабочему состоянию двигателя 1 внутреннего сгорания, раскрытых выше, вводят в участок А2 обновления модели. В участке А2 обновления модели эти вводимые значения рабочих параметров, момент esa зажигания и интенсивность ki детонации используются в качестве данных обучения для обновления модели интенсивности детонации. Участок А2 обновления модели записывает значения параметров модели, представляющие обновленную модель интенсивности детонации, в ОЗУ 33. Конкретный способ для обновления модели интенсивности детонации будет раскрыт ниже.
[0031] Участок В управления FB содержит участок В1 расчета момента зажигания, участок В2 оценки детонации и участок В3 расчета размера коррекции FB. Участок В1 расчета момента зажигания добавляет данные вывода основного момента esabase зажигания из участка А1 расчета основного момента зажигания и размер Δesa коррекции FB, рассчитанный участком расчета размера коррекции FB для расчета момента esa зажигания (esa=esabase+Δesa). Рассчитанный момент esa зажигания передают как сигнал управления на свечу 11 зажигания. Свеча 11 зажигания зажигает воздушно-топливную смесь в данный момент esa зажигания.
[0032] Участок В2 оценки детонации извлекает эталонную силу kiref детонации из интенсивности ki детонации, определенной датчиком 41 детонации, для расчета разницы интенсивности детонации Δki (Δki=kiref-ki). В данном варианте осуществления, если интенсивность детонации равна или больше эталонной силы kiref детонации, то считают, что детонация произошла. Таким образом, когда разница Δki интенсивности детонации, рассчитанная в участке В2 оценки детонации, имеет отрицательное значение, это означает, что считается, что детонация произошла, при этом наоборот, когда разница Δki интенсивности детонации имеет положительное значение, это означает, что считается, что детонация не произошла.
[0033] Участок В3 расчета размера коррекции FB рассчитывает размер Δesa коррекции FB на основе разницы Δki интенсивности детонации. В частности, размер Δesa коррекции FB рассчитывают по следующей формуле (1).
В формуле (1) выше, Δesak обозначает рассчитываемый в текущее время размер коррекции FB, в то время как Δesak-1 обозначает размер коррекции FB, рассчитанный в участке В3 расчета размера коррекции в предыдущий раз. Кроме того, «а» - это заранее установленная положительная постоянная. Как будет понятно из формулы (1), когда происходит детонация, и разница Δki интенсивности детонации является отрицательным значением, размер Δesa коррекции FB становится меньше. Наоборот, когда детонация не происходит, и разница Δki интенсивности детонации является положительным значением, размер Δesa коррекции FB становится больше.
[0034] Размер Δesa коррекции FB, рассчитанный участком В3 расчета размера коррекции FB, как раскрыто выше, прибавляют в участке В1 расчета момента зажигания к основному моменту esabase зажигания. В этом отношении, момент зажигания в данном варианте осуществления выражен степенью опережения от верхней мертвой точки сжатия (°ВМТ), таким образом, чем больше значение момента esa зажигания, тем больше опережение момента зажигания. Если происходит детонация, размер Δesa коррекции FB становится меньше, таким образом, момент зажигания задерживается управлением с обратной связью в участке В управления FB. С другой стороны, если детонация не происходит, размер Δesa коррекции FB становится больше, таким образом, момент зажигания наступает с опережением за счет управления с обратной связью в участке В управления FB.
[0035] Следует учитывать, что вышеуказанное управление с обратной связью в участке В управления FB является только одним из примеров. ПИД-управление, ПИ-управление или прочее управление с обратной связью может быть использовано в участке В управления FB. Кроме того, с точки зрения сокращения расчетной нагрузки ЭБУ 31, нет необходимости осуществлять управление с обратной связью в участке В управления FB. В этом случае осуществляют только опережающее управление в участке А использования модели, и, таким образом, основной момент esabase зажигания, рассчитанный участком А1 расчета основного момента зажигания, передают как сигнал управления на свечу 11 зажигания.
[0036] «Расчет основного момента зажигания»
Далее, со ссылкой на ФИГ. 3 и 4 будет раскрыт способ для расчета основного момента зажигания в участке А1 расчета основного момента зажигания. На ФИГ. 3 показано вероятностное распределение интенсивности детонации, рассчитанное при помощи модели интенсивности детонации. ФИГ. 4 показывает взаимосвязь логарифма интенсивности детонации и вероятности в заранее установленный момент зажигания в вероятностном распределении, показанном на ФИГ. 3.
[0037] В этом отношении известно, что интенсивность детонации необязательно принимает то же значение, даже если рабочее состояние двигателя 1 внутреннего сгорания то же, но происходит стохастически. В частности, вероятностное распределение интенсивности детонации приблизительно определяется логарифмически нормальным распределением. Таким образом, если рабочее состояние двигателя 1 внутреннего сгорания - это «X» и вероятность каждой интенсивности детонации - это «у», то взаимосвязь между X и «у» в модели интенсивности детонации представлена следующей формулой (2). Следует учитывать, что X показывает вектор, имеющий в качестве параметров момент esa зажигания, степень θt открытия дроссельной заслонки, частоту ne вращения двигателя и прочие типы рабочих параметров (X = [esa, θt, ne, …]).
[0038] В формуле (2) выше, f(X) обозначает среднее значение, в то время как σ2 обозначает дисперсию. Кроме того, N(μ, σ2) обозначает нормальное распределение, где математическое ожидание - это μ, а дисперсия - это σ2. Таким образом, вышеуказанная формула (2) выражает, что в модели интенсивности детонации вероятность «у» интенсивности детонации следует нормальному распределению, где среднее значение - это f(X) и дисперсия - это σ2 (X).
[0039] Если рабочее состояние двигателя 1 внутреннего сгорания, за исключением момента зажигания, является зафиксированным, то вероятность «у» каждой интенсивности детонации, рассчитанная моделью интенсивности детонации, будет изменяться в соответствии с моментом зажигания. Данная ситуация показана на ФИГ. 3. На ФИГ. 3 показан один пример взаимосвязи между моментом зажигания, рассчитанным моделью интенсивности детонации, логарифмом интенсивности детонации и вероятностью каждой интенсивности детонации в состоянии, где зафиксировано рабочее состояние двигателя 1 внутреннего сгорания за исключением момента зажигания.
[0040] ФИГ. 4 показывает взаимосвязь между логарифмом интенсивности детонации и ее вероятностью в определенный момент зажигания (например, 10°ВМТ) в вероятностном распределении, показанном на ФИГ. 3. На ФИГ. 4 показано вероятностное распределение в случае, когда момент зажигания также зафиксирован, таким образом, ФИГ. 4 показывает вероятностное распределение вероятности «у» интенсивности детонации в любом рабочем состоянии X. Как показано на ФИГ. 4, в данном варианте осуществления вероятность «у» интенсивности детонации в определенном рабочем состоянии X приблизительно определена как следующая нормальному распределению.
[0041] В этом отношении в данном варианте осуществления, если интенсивность ki детонации равна или больше заранее определенного эталонного значения kiref, то оценивается, что в двигателе 1 внутреннего сгорания произошла детонация. Таким образом, интегральное значение (α на ФИГ. 4) вероятности «у» в области, где интенсивность ki детонации меньше эталонного значения kiref в определенном рабочем состоянии X, представляет собой вероятность pnt отсутствия детонации в рабочем состоянии X. С другой стороны, интегральное значение (β на ФИГ. 4) вероятности «у» в области, где интенсивность ki детонации равна или больше эталонного значения kiref в определенном рабочем состоянии X, представляет собой вероятность pkn появления детонации в рабочем состоянии X (ниже называемую также «вероятностью детонации»).
[0042] Кроме того, в данном варианте осуществления момент зажигания, в котором вероятность детонации pkn является целевой вероятностью детонации ptrg, рассчитывается как эталонный момент esabase зажигания. Момент зажигания, в котором вероятность детонации pkn является целевой вероятностью детонации ptrg, обычно определяется однозначно, но если вероятность детонации pkn является целевой вероятностью детонации ptrg во множестве моментов зажигания, то момент зажигания с наиболее опережающей стороны в этом множестве моментов зажигания рассчитывается как эталонный момент esabase зажигания.
[0043] Т. е. в данном варианте осуществления целевое значение контрольного параметра (момента зажигания) устанавливают на основе вероятностного распределения выходного параметра (интенсивности детонации) так, что вероятность значения выходного параметра равна или превышает эталонное значение (вероятность детонации), наиболее приближенное к целевой вероятности (целевой вероятности детонации).
[0044] Однако вышеуказанная интенсивность ki детонации рассчитывается, например, посредством ввода смещения момента зажигания на заранее установленные углы (например, 0,1°). Таким образом, вероятность детонации pkn может быть рассчитана только для каждого заранее определенного угла момента зажигания. Соответственно, вероятность детонации pkn по отношению к моменту зажигания не может рассчитываться непрерывно. Таким образом, не всегда можно рассчитать момент зажигания, соответствующий целевой вероятности детонации ptrg. Таким образом, в данном варианте осуществления также возможно рассчитать как эталонный момент esabase зажигания тот момент зажигания, в котором вероятность детонации pkn является значением, ближайшим к целевой вероятности детонации ptrg среди дискретно вводимых моментов зажигания. В качестве альтернативы также возможно рассчитать как эталонный момент esabase зажигания тот момент зажигания, в котором вероятность детонации pkn равна или меньше целевой вероятности детонации ptrg и является значением, ближайшим к целевой вероятности детонации ptrg среди дискретно вводимых моментов зажигания.
[0045] Следует учитывать, что согласно ФИГ. 3 математическое ожидание интенсивности детонации (интенсивность детонации, где вероятность достигает пика в каждый момент зажигания) обычно становится больше с увеличением опережения момента зажигания, т.е. с увеличением угла момента зажигания на ФИГ. 3. Таким образом, обычно вероятность детонации pkn также увеличивается с увеличением опережения момента зажигания. Таким образом, момент зажигания, в котором вероятность детонации pkn является целевой вероятностью детонации ptrg, однозначно определяется, как раскрыто выше.
[0046] Кроме того, вероятность детонации pkn увеличивается с увеличением опережения момента зажигания. Поэтому, определение основного момента зажигания так, что вероятность детонации pkn является целевой вероятностью детонации ptrg или ближайшим к ней значением, означает, по существу, установку как эталонного момента esabase зажигания того момента зажигания с наиболее опережающей стороны моментов зажигания, в котором вероятность детонации pkn равна или меньше целевой вероятности детонации ptrg.
[0047] Кроме того, в вышеуказанном варианте осуществления целевое значение момента зажигания устанавливается таким образом, что вероятность детонации pkn максимально приближается к целевой вероятности детонации ptrg. Однако целевое значение контрольного параметра (момента зажигания) может также быть установлено таким образом, что вероятность отсутствия детонации pnt, т.е. вероятность того, что значение выходного параметра (интенсивности детонации) равно или меньше эталонного значения, максимально приближается к целевой вероятности.
[0048] В этом отношении, если момент зажигания задерживается, то обычно момент, в котором генерируется тепло вместе со сжиганием воздушно-топливной смеси в камере 10 сгорания, сдвигается в сторону замедления, и сгорание воздушно-топливной смеси становится более медленным. Таким образом, если момент зажигания задерживается, то обычно снижается тепловой КПД и, соответственно, КПД топлива и выходная мощность двигателя. Таким образом, в данном варианте осуществления вероятность детонации pkn поддерживается равной или меньше целевой вероятности детонации ptrg, в то время как момент зажигания устанавливают таким образом, что КПД топлива и выходная мощность двигателя увеличиваются насколько возможно.
[0049] ФИГ. 5 представляет собой блок-схему, отображающую управляющий алгоритм управления расчетом основного момента зажигания в участке расчета основного момента зажигания А1. Показанный алгоритм управления выполняется в каждый определенный интервал времени.
[0050] Как показано на ФИГ. 5, сначала на шаге S11 получают текущие значения различных типов рабочих параметров. В частности, такие рабочие параметры содержат, например, как минимум одно из следующего: степень θt открытия дроссельной заслонки 18, частоту ne вращения двигателя, количество mc впускного воздуха, фазы газораспределения ivt впускного клапана 6 и степень degr открытия клапана 26 управления РОГ и т.д.
[0051] Степень θt открытия дроссельной заслонки 18 определяется датчиком 40 степени открытия дроссельной заслонки, частота ne вращения двигателя рассчитывается на основе выходных данных датчика 45 угла коленчатого вала, и количество mc впускного воздуха рассчитывается на основе выходных данных расходомера 39 воздуха. Фазы газораспределения ivt впускного клапана 6 могут быть определены датчиком (не показан) для определения фаз газораспределения впускного клапана или могут быть рассчитаны на основе управляющего сигнала к механизму 28 изменения фаз газораспределения. Кроме того, степень degr открытия клапана 26 управления РОГ может быть определена датчиком (не показан) для определения степени открытия клапана 26 управления РОГ или может быть рассчитана на основе управляющего сигнала к клапану 26 управления РОГ.
[0052] Затем на шаге S12 параметры модели, представляющие модель интенсивности детонации, рассчитанные участком А2 обновления модели, получают из ОЗУ 33. В участке А2 обновления модели значения части различных типов параметров модели, представляющих модель интенсивности детонации, обновляются за счет обучения, таким образом, на шаге S12, в частности, получают обновленные значения различных типов параметров.
[0053] Затем на шаге S13 рассчитывается вероятностное распределение интенсивности детонации относительно момента зажигания, как показано на ФИГ. 3, за счет использования модели интенсивности детонации, полученной на шаге S12, на основе текущих значений параметров, относящихся к рабочему состоянию двигателя 1 внутреннего сгорания, полученных на шаге S11.
[0054] Затем на шаге S14 вероятность детонации pkn в каждый момент зажигания рассчитывается на основе рассчитанного на шаге S13 вероятностного распределения интенсивности детонации с учетом момента зажигания. Кроме того, момент зажигания, в котором рассчитанная вероятность детонации pkn является ближайшим значением к целевой вероятности детонации ptrg, рассчитывается как основной момент esabase зажигания.
[0055] «Модель интенсивности детонации»
Ниже будут раскрыты способы для подготовки и обновления модели интенсивности детонации. Как раскрыто выше, известно, что феномен детонации стохастически происходит даже в одном и том же рабочем состоянии, и, в частности, вероятностное распределение логарифма интенсивности детонации приблизительно определяется нормальным распределением. Таким образом, в данном варианте осуществления модель гауссовского процесса ГП (GP) используется в качестве модели интенсивности детонации. За счет использования модели ГП в качестве модели интенсивности детонации данным образом, становится возможным сконструировать модель из небольшого количества обучающих данных.
[0056] «Подготовка модели интенсивности детонации»
Сначала будут раскрыты способы для подготовки модели интенсивности детонации. «Подготовка модели интенсивности детонации» означает установку значений параметров модели, представляющих модель ГП модели интенсивности детонации. Модель интенсивности детонации подготавливают, например, перед поставкой транспортного средства с установленным двигателем 1 внутреннего сгорания. При подготовке модели интенсивности детонации используется множество наборов обучающих данных.
[0057] В этом отношении, при рассмотрении использования «n» наборов обучающих данных для подготовки модели интенсивности детонации следует принять ввод обучающих данных в модель интенсивности детонации как МХ=[Х1, Х2, …, Xn], вывод обучающих данных из модели интенсивности детонации как Y=[y1, y2, …, yn]T и обучающие данные как D=(MX, Y). Входные обучающие данные Xn содержат различные типы рабочих параметров, представляющих рабочее состояние двигателя внутреннего сгорания (степень θtn открытия дроссельной заслонки, частота nen вращения двигателя и т.д.) и момент esan зажигания. Далее, выходные обучающие данные содержат интенсивность ki детонации, определенную датчиком 41 детонации.
[0058] При представлении какой-либо ядерной функции как k(⋅,⋅) (где для «⋅» вводят вектор или матрицу), когда предыдущее распределение ГП - это f(X) ~ GP(0, k(X, X')) и шум наблюдения составляет σ2, т.е. когда y|Х ~ N(f(X), σ2), вероятностное распределение представляют следующей формулой (3):
[0059] В этом отношении, 
в формуле (3) представляет любые входные данные при использовании модели интенсивности детонации для фактического расчета вероятностного распределения интенсивности детонации, в то время как 
представляет выходные данные, соответствующие этим входным данным (т.е. вероятностное распределение интенсивности детонации). Кроме того, Θ представляет собой параметр модели, представляющий модель интенсивности детонации.
[0060] Дополнительно, математическое ожидание 
и дисперсия 
в формуле (3) соответственно представлены следующими формулами (4) и (5):
[0061] В формуле (4) и формуле (5) матрица MI представляет собой матрицу тождественности. Далее матрица MK=k(MX, MX). Матрица, представляющая ядерную функцию, когда дана матрица X, определяется следующей формулой (6) и формулой (7):
[0062] ГП обычно определяют ядерной функцией k(⋅,⋅). В данном варианте осуществления ядро ARD, выходящее из гауссова ядра, используется в качестве ядра. Таким образом, ядерная функция в данном варианте осуществления представлена согласно следующей формуле (8):
[0063] В формуле (8) MΛ=diag(l12, l22, …, ld2). Это шкала, характеризующая взаимосвязь между элементами вектора X или степень влияния элементов вектора X на интенсивность детонации. Кроме того, λ2 - это параметр, представляющий собой дисперсию латентной функции. Данные параметры Θ = [l12, l22, …, ld2, λ2, σ2] называют «гиперпараметрами», и они формируют части параметров модели, представляющих модель интенсивности детонации.
[0064] Для этих параметров Θ, например, используется метод ЕМ, чтобы найти оптимальные значения посредством максимизации маргинального правдоподобия, показанного в формуле (9) ниже. Кроме того, log(p(Y|MX, Θ)) в формуле (9) представлен следующей формулой (10):
[0065] Посредством использования вышеуказанных формул с (3) по (10) можно подготовить модель интенсивности детонации из «n» наборов обучающих данных (MX и Y). В частности, по формулам с (3) по (10) рассчитывают значения параметров модели интенсивности детонации на основе «n» наборов обучающих данных.
[0066] В подготовленной таким образом модели интенсивности детонации, если введены входные данные , то математическое ожидание может быть рассчитано при помощи вышеуказанной формулы (4) выше, и дисперсия 
может быть рассчитана посредством вышеуказанной формулы (5). Т. е., если введены разные типы рабочих параметров и момент esa зажигания, то можно рассчитать вероятностное распределение интенсивности детонации в рабочем состоянии как нормальное распределение, показанное на ФИГ. 4, где математическое ожидание - это , а дисперсия - это 
.
[0067] Следует учитывать, что в вышеуказанном варианте осуществления в качестве ядра используется ядро ARD. Ядро ARD показывает хороший результат, когда модель обучения непрерывная и равномерная, поэтому в данном варианте осуществления также можно рассчитать вероятностное распределение интенсивности детонации с относительно высокой точностью. Однако в качестве ядра также можно использовать гауссово ядро или спектральное смешанное СС (SM) ядро, ядро нейронной сети или различные другие ядра.
[0068] В этом случае, если используется гауссово ядро, можно снизить расчетную нагрузку, сопутствующую обучающим расчетам, но выразительная сила снижается по сравнению с ядром ARD. Кроме того, с ядром СС существует возможность того, что хороший результат будет показан, если обучающая модель имеет множество высокочастотных компонентов, но расчетная нагрузка, сопутствующая обучающим расчетам, увеличивается.
[0069] «Обновление модели интенсивности детонации»
В этом отношении, интенсивность детонации для каждого рабочего состояния двигателя 1 внутреннего сгорания необязательно постоянная. Она изменяется с увеличением времени эксплуатации двигателя 1 внутреннего сгорания. Это связано, например, с отложением углерода и т.д. в камере 10 сгорания и изменением состояния горения воздушно-топливной смеси в камере 10 сгорания. Таким образом, чтобы поддерживать высокую точность оценки вероятностного распределения интенсивности детонации при помощи модели интенсивности детонации, модель интенсивности детонации необходимо обновлять с заданными интервалами.
[0070] Однако, в этом отношении, если использовать для обновления модели интенсивности детонации методику, аналогичную вышеуказанному способу для подготовки модели интенсивности детонации, обновляя каждый раз модель интенсивности детонации, то должны будут быть выполнены все вышеуказанные расчеты. Модель интенсивности детонации обычно должна быть обновлена на борту во время эксплуатации двигателя внутреннего сгорания, поэтому, если обновлять модель интенсивности детонации таким способом, расчетная нагрузка на ЭБУ 31 будет чрезвычайно высокой.
[0071] В этом отношении, в локальной модели, учитывающей только близость границы детонации, достаточное приближение будет возможно за счет модели ГП со скалярным шумом наблюдения. Т. е. за счет подготовки, как описано выше, такой модели интенсивности детонации, чтобы грубо оценить границу детонации, можно будет найти подробные изменения границы детонации посредством ГП с низкой расчетной нагрузкой. Таким образом, в данном варианте осуществления при обновлении модели интенсивности детонации используется рекурсивный гауссовский процесс РГП (RGP).
[0072] В частности, для обновления модели интенсивности детонации используется следующая методика. Прежде всего, аналогичным образом, что и для ГП, обучающие данные D обозначены как (MX, Y) и F обозначено как f(MX). В этом отношении, F принимают как модель ГП с начальным распределением p(F)=N(F|μ0f, MC0f) (Следует учитывать, что μ0f обозначает вектор. Ниже то же самое действительно для «μ»). В этом отношении, μ0f рассчитывается во время подготовки вышеуказанной модели интенсивности детонации, и MC0f=k(MX, MX). В модели ГП однажды определенное предыдущее распределение не будет изменяться, но предыдущее распределение в модели РГП обновляется на борту обучающими данными, если даны вновь введенные обучающие данные Xk и соответствующие выходные обучающие данные yk. Модель интенсивности детонации обновляется по следующей расчетной формуле посредством способа, аналогичного правилу обновления фильтра Калмана.
[0073] Сначала с использованием апостериорного распределения шага «k-1» рассчитывается прогнозируемое распределение p(Yk|Y1:k-1) = N(Yk|μkp, MCkp+σ2MI) на шаге «k» по формулам (11) и (12), приведенным ниже. Кроме того, MJk в формулах (11) и (12) и MBk в формуле (12) соответственно рассчитываются по формулам (13) и (14), приведенным ниже:
[0074] Затем апостериорное распределение «f» рассчитывается с использованием вновь выведенных обучающих данных yk по формулам (15) и (16), приведенным ниже. Кроме того, MGk в формулах (15) и (16) рассчитывается по формуле (17), приведенной ниже:
[0075] Как понятно из вышеуказанных формул с (11) по (17), при обновлении модели интенсивности детонации в данном варианте осуществления гиперпараметры не обновляются. Дополнительно, при обновлении модели интенсивности детонации в данном варианте осуществления расчеты осуществляются только для вновь добавленных обучающих данных, и расчеты не выполняются для предшествующих обучающих данных. Таким образом, можно снизить расчетную нагрузку ЭБУ 31, сопутствующую обновлению модели интенсивности детонации.
[0076] <Второй вариант осуществления>
Далее будет раскрыто устройство управления согласно второму варианту осуществления. Конфигурация и управление в устройстве управления согласно второму варианту осуществления в целом аналогичны конфигурации и управлению устройства управления согласно первому варианту осуществления. Таким образом, ниже в раскрытии внимание будет сфокусировано на частях, отличающихся от таковых в устройстве управления согласно первому варианту осуществления.
[0077] В этом отношении, в первом варианте осуществления при нахождении прогнозируемого распределения формулы (3) шум наблюдения σ2 ГП принимают как скалярную величину, которая не зависит от входных значений. Таким образом, модель интенсивности детонации первого варианта осуществления не представлена моделью, в которой шум наблюдения σ2 имеет дисперсию, зависящую от входных значений. Однако считается, что дисперсия вероятностного распределения интенсивности детонации изменяется в соответствии с рабочими параметрами, таким образом, возможно, что вероятностное распределение интенсивности детонации не всегда можно будет с высокой точностью оценить в модели интенсивности детонации в вышеуказанном первом варианте осуществления.
[0078] Таким образом, в данном варианте осуществления, чтобы обеспечить представление дисперсии в зависимости от входных значений, т.е. значений рабочих параметров, будет рассмотрен гетероскедастический гауссовский процесс ГГП (HGP) с добавлением модели шума, показанной в формуле (18), представленной ниже.
Следует учитывать, что в формулах (18) и (19), σn2(Х) показывает дисперсию в зависимости от значений рабочих параметров.
[0079] «v» также следует нормальному распределению и поэтому может быть представлено, как показано в формуле (20), приведенной ниже. Кроме того, в данном варианте осуществления ядро ARD также используется для «v», поэтому ядерная функция представлена как показано в формуле (21), приведенной ниже:
В этом отношении, МΛn = diag(m12, m22, md2) это шкала, характеризующая взаимосвязь между элементами вектора X или степенью влияния элементов вектора X на дисперсию. Кроме того, λn2 - это параметр, представляющий собой дисперсию латентной функции. Данные параметры также являются гиперпараметрами. Таким образом, гиперпараметры, использованные в модели интенсивности детонации в данном варианте осуществления, представлены как Ф = [l12, l22, …, ld2, λ2, m12, m22, …, md2, λn2, σ2].
[0080] Обучение для модели, например, осуществляется посредством применения метода распространения ожидания или метода ЕМ. При этом обучении апостериорное распределение p(v|D) «v» приблизительно определяется как гауссовское распределение q(v|D), а затем оптимальные значения гиперпараметров Ф рассчитываются посредством максимизации маргинального правдоподобия. Спрогнозированное значение выходных данных, когда даны входные данные , рассчитывается по формуле (22), приведенной ниже, посредством использования 
, приблизительно определенного посредством гауссовского распределения. В формуле (22) математическое ожидание 
и дисперсия 
соответственно представлены следующими формулами (23) и (24):
[0081] В модели интенсивности детонации, подготовленной, как указанно выше, если входные данные введены, также возможно рассчитать математическое ожидание посредством использования формул (4) и (23), приведенных выше, а также возможно рассчитать дисперсию 
по вышеуказанным формулам (5) и (24). Т. е., если введены разные типы рабочих параметров и момент esa зажигания, вероятностное распределение интенсивности детонации в рабочем состоянии может быть рассчитано как нормальное распределение, как показано на ФИГ. 4, где математическое ожидание - это , а дисперсия - это .
[0082] Согласно настоящему варианту осуществления дисперсия в модели интенсивности детонации делается величиной, которая изменяется в соответствии с входными данными при расчете вероятностного распределения интенсивности детонации. Таким образом, можно найти вероятностное распределение интенсивности детонации с высокой точностью.
[0083] Дополнительно, даже при подготовке модели интенсивности детонации на основе методики данного варианта осуществления, модель интенсивности детонации может быть обновлена посредством использования рекурсивного гауссовского процесса. В этом случае аналогично первому варианту осуществления гиперпараметры Ф не обновляются. Соответственно, в данном варианте осуществления также можно снизить расчетную нагрузку ЭБУ 31, сопутствующую обновлению модели интенсивности детонации.
[0084] <Третий вариант осуществления>
Далее будет раскрыто устройство управления согласно третьему варианту осуществления. Конфигурация и управление в устройстве управления согласно третьему варианту осуществления в целом аналогичны конфигурациям и управлению устройств управления согласно первому и второму вариантам осуществления. Таким образом, ниже в раскрытии внимание будет сфокусировано на частях, отличающихся от таковых в устройствах управления согласно первому и второму варианту осуществления.
[0085] В первом варианте осуществления управление моментом зажигания осуществлялось на основе интенсивности детонации. В этом отношении, в данном варианте осуществления управление количеством впрыскиваемого топлива из топливной форсунки 12 осуществляется на основе воздушно-топливного отношения отработавшего газа.
[0086] «Управление количеством впрыскиваемого топлива»
Со ссылкой на ФИГ. 6 будет раскрыт способ для расчета количества впрыскиваемого топлива из топливной форсунки 12 в данном варианте осуществления. ФИГ. 6 представляет собой блок-схему ЭБУ 31 в соответствии с настоящим вариантом осуществления изобретения.
[0087] В соответствии с ФИГ. 6 ЭБУ 31 имеет два примерно выделяемых функциональных блока для расчета количества впрыскиваемого топлива, которое является контрольным параметром, подлежащим управлению. В частности, ЭБУ содержит участок А использования модели для расчета основного количества впрыскиваемого топлива посредством использования модели воздушно-топливного отношения на основе значений рабочих параметров и участок В управления FB для управления посредством обратной связи количеством впрыскиваемого топлива на основе выходных данных датчика 42 воздушно-топливного отношения. Таким образом, участок А использования модели осуществляет опережающее управление для расчета основного впрыскиваемого количества на основе значений различных типов рабочих параметров, в то время как участок В управления FB осуществляет управление с обратной связью для расчета количества впрыскиваемого топлива на основе определенного воздушно-топливного отношения отработавшего газа.
[0088] Участок А использования модели содержит участок А1 расчета основного количества впрыска и участок А2 обновления модели. В участке А1 расчета основного количества впрыска основное количество qbase впрыскиваемого топлива рассчитывается на основе текущих значений различных типов рабочих параметров. Следует учитывать, что в данном варианте осуществления рабочие параметры считаются как не включающие в себя количество впрыскиваемого топлива и воздушно-топливное отношение отработавшего газа.
[0089] Кроме того, значения параметров модели, представляющих модель воздушно-топливного отношения, обновляемую участком А2 обновления модели, считываются из ОЗУ 33 в участок А1 расчета основного количества впрыска. Модель воздушно-топливного отношения - это модель, представляющая вероятностное распределение воздушно-топливного отношения отработавшего газа по отношению к вышеуказанным значениям различных типов рабочих параметров. Участок А1 расчета основного количества впрыска использует модель воздушно-топливного отношения для расчета основного количества qbase впрыскиваемого топлива на основе текущих значений различных типов рабочих параметров. Конкретный способ для расчета количества впрыскиваемого топлива в участке А1 расчета основного количества впрыска будет раскрыт ниже.
[0090] Количество «q» впрыскиваемого топлива и воздушно-топливное отношение af, когда впрыскивается топливо в количестве «q» впрыскиваемого топлива, в дополнение к раскрытым выше различным типам рабочих параметров, относящихся к рабочему состоянию двигателя 1 внутреннего сгорания, вводятся в участок А2 обновления модели. В участке А2 обновления модели данные вводимые значения рабочих параметров, количество «q» впрыскиваемого топлива и воздушно-топливное отношение af используются как обучающие данные для обновления модели воздушно-топливного отношения. Участок А2 обновления модели записывает в ОЗУ 33 обновленные, как описано выше, значения параметров модели, представляющих модель воздушно-топливного отношения. Конкретный способ для обновления модели воздушно-топливного отношения будет раскрыт ниже.
[0091] Участок В управления FB содержит участок В1 расчета количества впрыска, участок В2 расчета разницы воздушно-топливного отношения и участок В3 расчета размера коррекции FB. Участок В1 расчета количества впрыска складывает основное количество qbase впрыскиваемого топлива, выдаваемое из участка А1 расчета основного количества впрыска, и размер Δq коррекции FB, рассчитанный участком В3 расчета размера коррекции FB, для расчета количества «q» впрыскиваемого топлива (q = qbase+Δq). Рассчитанное количество «q» впрыскиваемого топлива отправляется как сигнал управления на топливную форсунку 12, затем топливная форсунка 12 впрыскивает данное количество «q» впрыскиваемого топлива.
[0092] Участок В2 расчета разницы воздушно-топливного отношения вычитает целевое воздушно-топливное отношение aftgt из воздушно-топливного отношения af отработавшего газа, определенного датчиком 42 воздушно-топливного отношения для расчета разницы воздушно-топливного, отношения Δaf (Δaf = af-aftgt). Участок В3 расчета размера коррекции FB рассчитывает размер Δq коррекции FB на основе разницы Δaf воздушно-топливного отношения. В частности, размер Δq коррекции FB рассчитывают по следующей формуле (25):
В вышеуказанной формуле (25) Δqk обозначает рассчитываемый в текущее время размер коррекции FB, в то время как Δqk-1 обозначает размер коррекции FB, рассчитанный в участке В3 расчета размера коррекции в предыдущий раз. Кроме того, «b» - это заранее установленная заданная положительная постоянная.
[0093] Следует учитывать, что в данном варианте осуществления участок В управления FB также может использовать различные варианты управления с обратной связью. Кроме того, управление с обратной связью необязательно должно осуществляться в участке В управления FB.
[0094] «Расчет основного количества впрыскиваемого топлива»
Далее, со ссылкой на ФИГ. 7 будет раскрыт способ для расчета основного количества впрыскиваемого топлива в участке А1 расчета основного количества впрыска. ФИГ. 7 отображает вероятностное распределение воздушно-топливного отношения отработавшего газа, рассчитанное при помощи модели воздушно-топливного отношения.
[0095] В этом отношении воздушно-топливное отношение отработавшего газа необязательно принимает то же значение, даже если рабочее состояние двигателя 1 внутреннего сгорания остается одним и тем же, но происходит стохастически. В частности, вероятностное распределение воздушно-топливного отношения отработавшего газа приблизительно определяется логарифмически нормальным распределением. Таким образом, если рабочее состояние двигателя 1 внутреннего сгорания - это «X» и вероятность каждого воздушно-топливного отношения - это «у», то взаимосвязь между X и «у» в модели воздушно-топливного отношения представлена следующей формулой (26) аналогично формуле (2), приведенной выше. Следует учитывать, что X показывает вектор, имеющий в качестве параметров количество «q» впрыскиваемого топлива, степень θt открытия дроссельной заслонки, частоту ne вращения двигателя и различные другие типы рабочих параметров (Х=[q, θt, ne, …]).
[0096] Если рабочее состояние двигателя 1 внутреннего сгорания является зафиксированным за исключением количества впрыскиваемого топлива, то вероятность «у» каждого воздушно-топливного отношения, рассчитанная моделью воздушно-топливного отношения, будет изменяться в соответствии с количеством впрыскиваемого топлива. Данная ситуация показана на ФИГ. 7. На ФИГ. 7 показан один пример взаимосвязи между количеством впрыскиваемого топлива, рассчитанным моделью воздушно-топливного отношения, логарифмом воздушно-топливного отношения отработавшего газа и вероятностью каждого воздушно-топливного отношения в состоянии, когда рабочее состояние двигателя 1 внутреннего сгорания является зафиксированным за исключением количества впрыскиваемого топлива.
[0097] Если вероятностное распределение воздушно-топливного отношения отработавшего газа может быть получено, как показано на ФИГ. 7, то можно рассчитать количество впрыскиваемого топлива, при котором вероятность воздушно-топливного отношения, становящегося определенным целевым воздушно-топливным отношением, является наибольшей. Таким образом, в данном варианте осуществления количество впрыскиваемого топлива, при котором вероятность того, что выходной параметр воздушно-топливного отношения станет целевым воздушно-топливным отношением, является наибольшей, рассчитывается как основное количество qbase впрыскиваемого топлива. Т.е. в данном варианте осуществления целевое значение контрольного параметра (количество впрыскиваемого топлива) устанавливается на основе вероятностного распределения выходного параметра (воздушно-топливное отношение) так, что вероятность значения выходного параметра, становящегося целевым значением (целевое воздушно-топливное отношение), является наибольшей.
[0098] Следует отметить, что модель воздушно-топливного отношения в данном варианте осуществления также аналогично моделям интенсивности детонации в первом и втором вариантах осуществления подготовлена с использованием гауссовского процесса или гетероскедастического гауссовского процесса. Дополнительно, модель воздушно-топливного отношения в данном варианте осуществления также аналогично моделям интенсивности детонации в первом и втором вариантах осуществления обновляется с использованием рекурсивного гауссовского процесса.
[0099] Следует отметить, что в данном варианте осуществления управление количеством впрыскиваемого топлива осуществляется на основе воздушно-топливного отношения отработавшего газа, но управление, аналогичное управлению в данном варианте осуществления, может быть применено к другому управлению. Например, управление, аналогичное управлению в данном варианте осуществления, может также быть использовано для управления степенью открытия клапана РОГ на основе количества РОГ, подаваемого в камеру 10 сгорания, или для управления фазами газораспределения впускного клапана 6 или фазами газораспределения выпускного клапана 8 на основе количества РОГ, подаваемого в камеру 10 сгорания.
Перечень ссылочных позиций
[0100] 1. двигатель внутреннего сгорания
6. впускной клапан
8. выпускной клапан
11. свеча зажигания
12. топливная форсунка
31. ЭБУ
39. расходомер воздуха
40. датчик положения дроссельной заслонки
41. датчик детонации
1. Устройство управления двигателем внутреннего сгорания для управления контрольным параметром, подлежащим управлению, на основе значений множества рабочих параметров, относящихся к функционированию двигателя внутреннего сгорания, при этом
устройство управления выполнено с возможностью:
получения текущих значений рабочих параметров;
расчета, при помощи модели, вероятностного распределения выходного параметра по отношению к значению контрольного параметра на основе полученных текущих значений рабочих параметров; и
установки целевого значения контрольного параметра на основе расчетного вероятностного распределения выходного параметра так, что вероятность значения выходного параметра становится равной или больше эталонного значения или равной или меньше эталонного значения, наиболее приближенного к целевой вероятности, причем
контрольный параметр, рабочие параметры и выходной параметр являются параметрами, отличными друг от друга, и
модель является моделью с гауссовским процессом, которая выдает вероятностное распределение выходного параметра, если значения рабочих параметров и значение контрольного параметра являются входными данными.
2. Устройство управления двигателем внутреннего сгорания по п. 1, где
двигатель внутреннего сгорания содержит свечу зажигания для зажигания воздушно-топливной смеси в камере сгорания,
контрольным параметром является момент зажигания и выходным параметром является интенсивность детонации.
3. Устройство управления двигателем внутреннего сгорания для управления контрольным параметром, подлежащим управлению, на основе значений множества рабочих параметров, относящихся к функционированию двигателя внутреннего сгорания, при этом устройство управления выполнено с возможностью:
получения текущих значений рабочих параметров;
расчета, при помощи модели, вероятностного распределения выходного параметра по отношению к значению контрольного параметра на основе полученных текущих значений рабочих параметров; и
установки целевого значения контрольного параметра на основе расчетного вероятностного распределения выходного параметра так, что вероятность значения выходного параметра, становящаяся целевым значением, является наибольшей,
контрольный параметр, рабочие параметры и выходной параметр являются параметрами, отличными друг от друга, и
модель является моделью с гауссовским процессом, которая выдает вероятностное распределение выходного параметра, если значения рабочих параметров и значение контрольного параметра являются входными данными.
4. Устройство управления двигателем внутреннего сгорания по п. 3, где
двигатель внутреннего сгорания содержит топливную форсунку для подачи топлива в камеру сгорания,
контрольным параметром является количество впрыскиваемого топлива из топливной форсунки и
выходным параметром является воздушно-топливное отношение в отработавшем газе.
5. Устройство управления двигателем внутреннего сгорания по любому из пп. 1-4, в котором устройство управления выполнено с возможностью обновления модели на борту во время функционирования двигателя внутреннего сгорания и
модель обновляется посредством рекурсивного гауссовского процесса на основе значений рабочих параметров и значения контрольного параметра, полученных во время функционирования двигателя внутреннего сгорания, без обновления гиперпараметров, представляющих модель.
6. Устройство управления двигателем внутреннего сгорания по любому из пп. 1-4, в котором модель является моделью с гетероскедастическим гауссовским процессом, в которой дисперсия изменяется в зависимости от значений рабочих параметров и значения контрольного параметра.
