JP7222366B2 - 内燃機関の制御装置 - Google Patents
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Description
図1に、本実施形態の制御装置70、及び同制御装置70が制御対象とする車両VC1に搭載された内燃機関10の構成を示す。内燃機関10の吸気通路12には、上流側から順にスロットルバルブ14及び燃料噴射弁16が設けられており、吸気通路12に吸入された空気や燃料噴射弁16から噴射された燃料は、吸気バルブ18の開弁に伴って、シリンダ20及びピストン22によって区画される燃焼室24に流入する。燃焼室24内において、燃料と空気との混合気は、点火装置26の火花放電に伴って燃焼に供され、燃焼によって生じたエネルギは、ピストン22を介してクランク軸28の回転エネルギに変換される。燃焼に供された混合気は、排気バルブ30の開弁に伴って、排気として排気通路32に排出される。排気通路32には、排気を浄化する後処理装置としての触媒34が設けられている。
本実施形態における制御装置70は、第1演算処理と第2演算処理との2つの処理を、内燃機関10の各操作部の操作量を演算する処理として有している。第1演算処理では、読込専用メモリ74に予め記憶された適合済みデータDSを用いて操作量を演算する。こうした第1演算処理での操作量の演算に用いる適合済みデータDSは、車両VC1の出荷前に予め適合を済ませておく必要がある。一方、第2演算処理では、不揮発性メモリ76に記憶された関係規定データDRと車両VC1の状態とにより定まる操作量にて操作部を演算する。そして、第2操作処理の実行中は、同第2演算処理の操作量の演算値に基づく操作部の操作の結果として変化する車両VC1の状態から報酬rが算出されるとともに、その報酬rの期待収益が増加するように関係規定データDRが更新される。すなわち、第2演算処理の演算値による内燃機関10の操作部の操作時には、強化学習による操作量の適合が進められる。このように車両VC1の走行中に強化学習による操作量の適合を行えば、車両出荷前の熟練者による操作量の適合に係る工数を低減できる。しかしながら、車両走行中の強化学習による操作量の適合は、制御装置70の演算負荷の増大を伴うものとなっている。このように車両走行中の強化学習による操作量の適合には、熟練者による操作量の適合に係る工数を低減できるというメリットがある一方で、制御装置70の演算負荷を増加させるというデメリットが存在する。また、強化学習による操作量の適合の完了にはある程度の時間を要するため、適合が完了するまでは内燃機関10の制御性が悪化する虞もある。
(1)上記実施形態では、想定される実施の頻度が高い手動アクセル走行における内燃機関10の操作部の操作量の適合は車両走行中の強化学習により行っている。一方、想定される実施の頻度が低く、車両走行中の強化学習の実施機会が限られると考えられる自動アクセル走行における操作部の適合については従来手法で行っている。よって、手動アクセル走行、自動アクセル走行の双方における操作量の適合を各々に適した手法で実施でき、かつ熟練者の適合に係る工数を低減できる。
・自動アクセル走行、手動アクセル走行について
上記実施形態における自動アクセル走行は、車速Vを設定速度に維持すべく、車両VC1の加減速を自動で行う走行モードとしていたが、走行中の道路や周辺の車両や歩行者などを検知してその検知結果に基づき車両VC1の加減速を自動で行う走行モードを自動アクセル走行として行うようにしてもよい。また、自動アクセル走行において、車両VC1の加減速に加えて車両VC1の操舵や制動の少なくとも一方を自動で行うようにしてもよい。また、手動アクセル走行において、車両VC1の加減速は運転者のアクセルペダル操作に応じて手動で行う一方で、車両VC1の操舵、制動の少なくとも一方は自動で行うようにしてもよい。
上記実施形態では、自動アクセル走行中に第1操作処理を、手動アクセル走行中に第2操作処理を、それぞれ実行していた。主に自動アクセル走行を行い、限られた状況でのみ手動アクセル走行を行うように運用される車両などでは、車両走行中の強化学習による操作量の適合が、自動アクセル走行には適しているが、手動アクセル走行には不適となる場合がある。そうした場合、自動アクセル走行中に第2操作処理を、手動アクセル走行中に第1操作処理をそれぞれ実行するようにしてもよい。
スロットルバルブ14、燃料噴射弁16、及び点火装置26以外の操作部を、第1操作処理と第2操作処理との切替の対象とする内燃機関10の操作部としてもよい。例えば排気の一部を吸気中に再循環する排気再循環機構を備えるとともに排気の再循環量を調整するEGRバルブが同排気再循環機構に設けられた内燃機関の場合、EGRバルブを第1操作処理と第2操作処理との切替対象とする内燃機関の操作部としてもよい。また、吸気バルブ18や排気バルブ30の動弁特性を可変とする可変動弁機構を備える内燃機関の場合には、同可変動弁機構を第1操作処理と第2操作処理との切替対象とする内燃機関の操作部としてもよい。
上記実施形態では、機関回転数NE、吸気量KL、吸入空気量Ga、吸気温THA、吸気圧Pm、空燃比AF、アクセル操作量PA、及び車速Vの8つの変数を状態sとしていたが、それらのうちの一つ以上を状態sから割愛したり、内燃機関10や車両VC1の状態を示すそれら以外の変数を状態sに加えたりしてもよい。
状態sに基づく報酬rの算出を、上記実施形態とは異なる態様で行うようにしてもよい。例えば窒素酸化物や微粒子物質などの排気の有害成分の排出量を取得するとともにその排出量に基づき内燃機関10の排気特性に関する報酬を算出したり、車室の振動や騒音レベルを測定するとともにその測定結果に基づいて快適性に関する報酬を算出したり、してもよい。
上記実施形態では、行動価値関数Qをテーブル形式の関数としていたが、これに限らない。例えば関数近似器を行動価値関数Qとして用いるようにしてもよい。また、行動価値関数Qを用いる代わりに、状態s及び行動aを独立変数とするとともに行動aを取る確率を従属変数とする関数近似器にて方策πを表現し、報酬rに応じてその方策πを更新するようにしてもよい。
上記実施形態では、方策オフ型TD法により関係規定データDRを更新していたが、例えばSARSA法のような方策オン型TD法により同更新を行うようにしてもよい。また、方策オン型の更新手法として、適格度トレース法を用いるようにしてもよい。さらに、モンテカルロ法などの上記以外の方法により、関係規定データDRの更新を行うことも可能である。
上記実施形態における第1演算処理での燃料噴射弁16の噴射量指令値Qiの演算は、空燃比AFに応じたフィードバック補正処理を通じて行われていた。第1操作処理で演算する操作量の中に、噴射量指令値Qiの他にもフィードバック補正処理を通じて演算される操作量が存在する場合、その操作量も、第2操作処理中に第1演算処理による演算を続ける操作量に含めるようにするとよい。
上記実施形態における第1演算処理でのスロットルバルブ14の開口度指令値TA*の演算は、緩変化処理を通じて行われていた。そして、第2操作処理の実行中も、緩変化処理を通じた第1演算処理の開口度指令値TA*の演算を継続していた。第1演算処理で演算する操作量の中に、開口度指令値TA*の他にも緩変化処理を通じて演算される操作量が存在する場合、その操作量も、第2操作処理中に第1演算処理による演算を続ける操作量に含めるようにするとよい。
12…吸気通路
14…スロットルバルブ
16…燃料噴射弁
18…吸気バルブ
20…シリンダ
22…ピストン
24…燃焼室
26…点火装置
28…クランク軸
30…排気バルブ
32…排気通路
34…触媒
70…制御装置
72…CPU
74…読込専用メモリ
74a…制御プログラム
74b…第1演算プログラム
74c…第2演算プログラム
74d…学習プログラム
76…不揮発性メモリ
78…周辺回路
79…ローカルネットワーク
80…エアフローメータ
82…スロットルセンサ
84…クランク角センサ
86…空燃比センサ
87…アクセルペダル
88…アクセルペダルセンサ
90…加速度センサ
DR…関係規定データ
DS…適合済みデータ
VC1…車両
Claims (5)
- 車両に搭載された内燃機関の操作部を操作することで同内燃機関の制御量を変化させる内燃機関の制御装置であって、
前記内燃機関の状態を含む前記車両の状態を示す変数である状態変数と前記操作部の操作量との関係を規定するデータであって前記車両の走行中に更新される関係規定データが記憶されるとともに、前記状態変数の検出値に基づく前記操作量の演算に用いられるデータであって前記車両の走行中に更新されない適合済みデータが予め記憶された記憶装置と、
前記操作部の操作を実行する実行装置と、
を備えており、
かつ前記実行装置は、
前記適合済みデータを用いて前記状態変数の検出値に基づき前記操作量を演算する第1演算処理と、
前記関係規定データと前記状態変数とにより定まる値を前記操作量として演算する第2演算処理と、
前記第2演算処理により演算された前記操作量により前記操作部が操作されているときの前記状態変数の検出値に基づいて報酬を算出するとともに、前記状態変数、前記操作量、及び前記報酬に基づいて、前記報酬の期待収益を増加させるように前記関係規定データを更新する強化学習処理と、
前記第1演算処理を実行するとともに、同第1演算処理による前記操作量の演算値に応じて前記操作部を操作する第1操作処理と、
前記第1演算処理及び前記第2演算処理の双方を実行するとともに、前記第2演算処理による前記操作量の演算値に応じて前記操作部を操作する第2操作処理と、
前記操作部を操作する処理を前記車両の状態に応じて前記第1操作処理と前記第2操作処理とに切り替える切替処理と、
を実行する内燃機関の制御装置。 - 前記第1演算処理は、前記第2操作処理による前記操作部の操作時には、前記第1操作処理による前記操作部の操作時に演算する複数の操作量の中の一部の操作量に限定して演算を行う請求項1に記載の内燃機関の制御装置。
- 前記一部の操作量に含まれる操作量の一つを操作量Aとしたとき、
前記第1演算処理には、前記操作量Aの演算に際して実行される処理であって、前記制御量の目標値と検出値との偏差に応じて前記操作量Aを補正するフィードバック補正処理が含まれる請求項2に記載の内燃機関の制御装置。 - 前記一部の操作量に含まれる操作量の一つを操作量Bとしたとき、
前記適合済みデータには、前記状態変数を入力とするとともに前記操作量Bを出力とする写像を規定するデータが含まれており、
前記第1演算処理には、前記操作量Bの演算に際して実行される処理であって、前記状態変数の検出値を入力として同検出値に対して遅れを有して追従する値を前記写像の入力値として出力する処理、及び前記写像の出力値に対して遅れを有して追従する値を前記操作量Bの演算値として出力する処理の2つの処理のうちのいずれか一方の処理である緩変化処理が含まれる
請求項2又は3に記載の内燃機関の制御装置。 - 前記車両は、運転者のアクセルペダル操作に応じて車両の加減速を行う手動アクセル走行と、前記アクセルペダル操作に基づかずに前記車両の加減速を自動で行う自動アクセル走行と、を行うものであり、
かつ前記切替処理は、前記車両が前記手動アクセル走行を行っているか、前記自動アクセル走行を行っているかにより、前記第1操作処理と前記第2操作処理とを切り替える処理である
請求項1~請求項4のいずれか1項に記載の内燃機関の制御装置。
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