環境・省エネ自動車エンジンのモデルベース過渡応答制御手法に関する総合的研究

2013 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 23360186
• 研究機関: 上智大学
• 研究代表者: 申 鉄龍 上智大学, 理工学部, 教授 (70245794)
• 研究分担者: 鈴木 隆 上智大学, 理工学部, 准教授 (20206494) ; 武藤 康彦 上智大学, 理工学部, 教授 (90146803)
• 研究期間 (年度): 2011-04-01 – 2014-03-31
• キーワード: 制御理論 / エンジン制御 / パワートレイン

研究概要

本研究の目的は、ガソリンエンジンの様々な運転モードにおける過渡特性のモデリング方法を構築するとともに、過渡特性の改善を目的とする制御手法を開発し、実験検証を行うことである．本年度は、本研究実施の最終年度として，いままでの研究で蓄積したエンジン過渡期における挙動の数学モデルと制御手法をもとに，エンジン出力トルク向上と気筒間バラツキの抑制手法を開発した．具体的な成果は以下のとおりである．
(1) Receding Horizon Optimizationsを基本とするエンジン出力トルク追従制御手法を提案し，実験によってその有効性を検証した．
(2) ノック発生確率の最尤制御アルゴリズムを開発し，ノック発生確率に対する制限のもと，トルク出力を向上させる点火時期制御アルゴリズムを開発した．
(3) 過渡期における気筒内空燃比の推定モデルを構築し，実験検証を行った．
(4) モデル予測型エンジン速度追従制御アルゴリズムを開発し，サイクル毎残留ガス割合の確率制御アルゴリズムを提案した．
(5) 本研究において構築したガソリンエンジンの過渡制御手法を体系的にまとめて，著書「Gasoline Engine Trasient Control」の原稿を執筆し，出版契約を締結した．

現在までの達成度 (区分)

理由

25年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

25年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [雑誌論文] Wall-wetting model based method for air-fuel ratio transient control in gasoline engines with dual injection system (2013)
  • 著者名/発表者名: Jiangyan Zhang, Tielong Shen, Guokai Xu and Junichi Kako
  • 雑誌名: International Journal of Automotive Technology 巻: Vol.14, No.6 ページ: 867-873
  • 査読あり
• [雑誌論文] Periodic time-varying model-based predictive control of air-fuel ratio in gasoline engines under individual fuel injection (2013)
  • 著者名/発表者名: Yinhua Liu and Tielong Shen
  • 雑誌名: SICE Journal of Control, Measurement, and System Integration 巻: Vol.6, No.5 ページ: 309-315
  • 査読あり
• [雑誌論文] Air-fuel ratio control with stochastic L2 disturbance attenuation in gasoline engines (2013)
  • 著者名/発表者名: Jun Yang, Tielong Shen, Xiaohong Jiao
  • 雑誌名: Journal Control Theory Application 巻: Vol.11, No.4 ページ: 586-591
  • 査読あり
• [雑誌論文] Periodic time-varying model-based predictive control with input constraints for air-fuel ratio control in IC engines (2013)
  • 著者名/発表者名: Yinhua Liu and Tielong Shen
  • 雑誌名: International Journal of Powertrains 巻: Vol.2, No.4 ページ: 383-401
  • 査読あり
• [雑誌論文] Model-based stochastic optimal air-fuel ratio control with residual gas fraction of spark ignition engines (2013)
  • 著者名/発表者名: Jun Yang, Tielong Shen and Xiaohong Jiao
  • 雑誌名: IEEE Transactions on Control Systems Technology 巻: 21 ページ: 1-15
  • 査読あり
• [雑誌論文] Modeling and control for engine-in-the-loop simulation system (2013)
  • 著者名/発表者名: Mingxin Kang and Tielong Shen
  • 雑誌名: Journal of System Design and Dynamics 巻: 7 ページ: 428-440
  • 査読あり
• [雑誌論文] Feedback Stabilization for a Class of Discontinuous Systems Driven by Integrator, (2013)
  • 著者名/発表者名: Jiangyan Zhang and Tielong Shen
  • 雑誌名: Journal Control Theory Application 巻: 11 ページ: 263-274
  • 査読あり
• [雑誌論文] Trajectory Stabilization for Non-Linear Systems with Non-Lexicographically Fixed Linear Approximate Model (2013)
  • 著者名/発表者名: Yasuhiko Umtoh
  • 雑誌名: Proceedings of the 39th Annual Conference of the IEEE Industrial Electronics Society 巻: 1 ページ: 1000-1006
  • 査読あり
• [雑誌論文] tabilization of a Trajectory for Nonlinear Systems using the Time-Varying Pole Placement Technique (2013)
  • 著者名/発表者名: Yasuhiko Mutoh and S.Naitoh
  • 雑誌名: Proceedings of the 10th International Conference on Informatics in Control, Automation and Robotics 巻: 1 ページ: 1-8
  • 査読あり
• [雑誌論文] Model-based Starting Transient Speed Control Scheme for Automotive Engines (2013)
  • 著者名/発表者名: Jiangyan Zhang, Tielong Shen, Junichi Kako and Guokai Xu
  • 雑誌名: Proceedings of the 10th IEEE ICCA 巻: 1 ページ: 259-597
  • 査読あり
• [雑誌論文] A statistical likelihood based knock control scheme (2013)
  • 著者名/発表者名: Haoyun Shi, Jun Yang, Tielong Shen and James C. Peyton Jones,
  • 雑誌名: Proceedings of the 32th Chinese Control Conference 巻: 1 ページ: 7768-7773
  • 査読あり
• [雑誌論文] Model-based design approach for gasoline engine control Part I: modeling and validation (2013)
  • 著者名/発表者名: Fei Li, Tielong Shen and Xiaohong Jiao
  • 雑誌名: Proceedings of the 32th Chinese Control Conference 巻: 1 ページ: 774-777
  • 査読あり
• [学会発表] Engine-in-the-Loop型HEVパワートレインシミュレーションの構築 (2013)
  • 著者名/発表者名: 康銘シン, 高谷和磨, 申鉄龍
  • 学会等名: 第56回自動制御連合講演会
  • 発表場所: 名古屋
  • 年月日: 20131023-20131025
• [学会発表] ピーク圧力位置の分散境界を考慮した最尤推定法に基づくノック確率制御手法 (2013)
  • 著者名/発表者名: 石 浩雲，申 鉄龍
  • 学会等名: 自動車技術会秋季学術講演会
  • 発表場所: 名古屋
  • 年月日: 20131023-20131025
• [学会発表] Receding horizon control-based approach to shaping probability density function of stochastic differential equations (2013)
  • 著者名/発表者名: Jun Yang, Tielong Shen and Xiaohong Jiao,
  • 学会等名: SICE Annual Conference
  • 発表場所: 名古屋
  • 年月日: 20130914-20130917
• [学会発表] Reachability of affine differential inclusions on a simplex (2013)
  • 著者名/発表者名: Yuhu Wu and Tielong Shen
  • 学会等名: SICE Annual Conference
  • 発表場所: 名古屋
  • 年月日: 20130914-20130917
• [学会発表] Effect of transient residual gas fraction for gasoline engines (2013)
  • 著者名/発表者名: Kota Sata, Junichi Kako, Jun, Yang, Akira Ohata and Tielong Shen
  • 学会等名: 7th IFAC Symposium on Advances in Automotive Control
  • 発表場所: Tokyo
  • 年月日: 20130904-07
• [学会発表] Statistical model and control of residual gas mass in gasoline engines (2013)
  • 著者名/発表者名: Jun Yang, Kota Sata, Junichi Kako, Akira Ohata and Tielong Shen
  • 学会等名: 7th IFAC Symposium on Advances in Automotive Control
  • 発表場所: Tokyo
  • 年月日: 20130904-07
• [学会発表] A torque demand strategy of IC engines for fuel consumption improvement using traffic information (2013)
  • 著者名/発表者名: Mingxin Kang and Tielong Shen
  • 学会等名: 7th IFAC Symposium on Advances in Automotive Control
  • 発表場所: Tokyo
  • 年月日: 20130904-07
• [学会発表] Air-fuel ratio transient control design for gasoline engines based on individual cylinder air charge estimation (2013)
  • 著者名/発表者名: Yanan Zhao, Tielong Shen and Xiaohong Jiao
  • 学会等名: the 17th Asia-Pacific Automotive Engineering Conference
  • 発表場所: Bangkok
  • 年月日: 20130401-20130403
• [学会発表] Receding Horizon Optimization-based Speed Tracking Control of Gasoline Engines (2013)
  • 著者名/発表者名: Fei Li, Mingxin Kang, Tielong Shen, Xiaohong Jiao
  • 学会等名: 第56回自動制御連合講演会
  • 発表場所: 新潟
  • 年月日: 2013-11-12