(57)【要約】【課題】計算負荷を低減しつつ、燃焼状態を特定する。【解決手段】解析装置２０は、エンジンと同定された他のエンジンが有する気筒の内部の圧力に基づく他のエンジンの燃焼解析の解析値と、気筒の振動を示す振動値とに基づいて生成された、振動値の入力に対して解析値を出力する解析モデルを記憶する記憶部２１と、エンジンが有する気筒の振動を示す振動値を取得する振動値取得部２２１と、振動値取得部２２１が取得した振動値を、記憶部２１に記憶されている解析モデルに入力することにより解析値を取得する解析値取得部２２３と、を備える。【選択図】図６
2020118113.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンと同定された他のエンジンが有する気筒の内部の圧力に基づく前記他のエンジンの燃焼解析の解析値と、前記気筒の振動を示す振動値とに基づいて生成された、前記振動値の入力に対して前記解析値を出力する解析モデルを記憶する記憶部と、
前記エンジンが有する気筒の振動を示す前記振動値を取得する振動値取得部と、
前記振動値取得部が取得した前記振動値を、前記記憶部に記憶されている前記解析モデルに入力することにより前記解析値を取得する解析値取得部と、
を備える解析装置。
【請求項２】
前記記憶部は、前記エンジンが有する複数の気筒のそれぞれに対応して、気筒における燃料の燃焼タイミングに対応する前記振動値の入力に対して、当該燃焼タイミングに対応する前記解析値を出力する前記解析モデルを複数記憶し、
前記解析値取得部は、前記複数の気筒のそれぞれについて、前記振動値取得部が取得した前記振動値のうち、気筒における燃料の燃焼タイミングに対応する振動値を、当該気筒に対応する前記解析モデルに入力することにより、当該気筒における前記燃焼タイミングに対応する前記解析値を取得する、
請求項１に記載の解析装置。
【請求項３】
前記振動値取得部は、前記エンジンが有する複数の気筒に対して設けた１つの振動センサから前記複数の気筒のそれぞれに対応する前記振動値を取得する、
請求項１又は２に記載の解析装置。
【請求項４】
前記振動値取得部は、前記エンジンが有する複数の気筒のそれぞれに対して設けた複数の振動センサから前記複数の気筒のそれぞれに対応する前記振動値を取得する、
請求項１又は２に記載の解析装置。
【請求項５】
前記記憶部は、前記他のエンジンにおいて検出された前記他のエンジンが有する気筒内の圧力と、当該圧力に基づく前記解析値と、前記気筒の振動を示す振動値とに基づいて生成された、前記振動値及び前記圧力を示す圧力値の入力に対して前記解析値を出力する解析モデルを記憶し、
前記エンジンの気筒内の圧力を示す前記圧力値を取得する圧力値取得部をさらに備え、
前記解析値取得部は、前記振動値取得部が取得した前記振動値と、前記圧力値取得部が取得した前記圧力値とを、前記記憶部に記憶されている前記解析モデルに入力することにより前記解析値を取得する、
請求項１から４のいずれか１項に記載の解析装置。
【請求項６】
エンジンにおいて検出された、前記エンジンが有する気筒の内部の圧力を示す圧力値と、前記気筒の振動を示す振動値とを取得する取得部と、
前記取得部が取得した圧力値に基づいて、前記エンジンの燃焼解析の解析値を算出する算出部と、
前記算出部が算出した前記解析値と、取得された前記振動値とに基づいて、前記振動値の入力に対して前記解析値を出力する解析モデルを生成する生成部と、
を備えるモデル生成装置。
【請求項７】
コンピュータが実行する、
エンジンにおいて検出された、前記エンジンが有する気筒の内部の圧力を示す圧力値を取得するステップと、
前記気筒の振動を示す振動値を取得するステップと、
取得された圧力値に基づいて、前記エンジンの燃焼解析の解析値を算出するステップと、
算出された前記解析値と、取得された前記振動値とに基づいて、前記振動値の入力に対して前記解析値を出力する解析モデルを生成するステップと、
を備えるモデル生成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、解析装置、モデル生成装置及びモデル生成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、エンジンの着火タイミングを制御するために、気筒内の圧力に基づいて着火時期等の燃焼状態を算出することが行われている。例えば、特許文献１には、エンジンの振動を示す振動検出信号の入力に応じて、エンジンの筒内圧力を推定した筒内圧力推定信号を出力するモデルを予め学習しておき、実際に検出されたエンジンの振動を示す振動検出信号を当該モデルに入力することにより、当該モデルから出力された筒内圧力推定信号を、実際の筒内圧力とみなす技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−１２０８９６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、従来の技術では、モデルから出力された筒内圧力から着火時期等の燃焼状態を算出するために、計算負荷が高いという問題があった。このため、計算負荷を低減しつつ、燃焼状態を特定することが求められている。
【０００５】
そこで、本発明はこれらの点に鑑みてなされたものであり、計算負荷を低減しつつ、燃焼状態を特定することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の第１の態様に係る解析装置は、エンジンと同定された他のエンジンが有する気筒の内部の圧力に基づく前記他のエンジンの燃焼解析の解析値と、前記気筒の振動を示す振動値とに基づいて生成された、前記振動値の入力に対して前記解析値を出力する解析モデルを記憶する記憶部と、前記エンジンが有する気筒の振動を示す前記振動値を取得する振動値取得部と、前記振動値取得部が取得した前記振動値を、前記記憶部に記憶されている前記解析モデルに入力することにより前記解析値を取得する解析値取得部と、を備える。
【０００７】
前記記憶部は、前記エンジンが有する複数の気筒のそれぞれに対応して、気筒における燃料の燃焼タイミングに対応する前記振動値の入力に対して、当該燃焼タイミングに対応する前記解析値を出力する前記解析モデルを複数記憶し、前記解析値取得部は、前記複数の気筒のそれぞれについて、前記振動値取得部が取得した前記振動値のうち、気筒における燃料の燃焼タイミングに対応する振動値を、当該気筒に対応する前記解析モデルに入力することにより、当該気筒における前記燃焼タイミングに対応する前記解析値を取得してもよい。
【０００８】
前記振動値取得部は、前記エンジンが有する複数の気筒に対して設けた１つの振動センサから前記複数の気筒のそれぞれに対応する前記振動値を取得してもよい。
前記振動値取得部は、前記エンジンが有する複数の気筒のそれぞれに対して設けた複数の振動センサから前記複数の気筒のそれぞれに対応する前記振動値を取得してもよい。
【０００９】
前記記憶部は、前記他のエンジンにおいて検出された前記他のエンジンが有する気筒内の圧力と、当該圧力に基づく前記解析値と、前記気筒の振動を示す振動値とに基づいて生成された、前記振動値及び前記圧力を示す圧力値の入力に対して前記解析値を出力する解析モデルを記憶し、前記解析装置は、前記エンジンの気筒内の圧力を示す前記圧力値を取得する圧力値取得部をさらに備え、前記解析値取得部は、前記振動値取得部が取得した前記振動値と、前記圧力値取得部が取得した前記圧力値とを、前記記憶部に記憶されている前記解析モデルに入力することにより前記解析値を取得してもよい。
【００１０】
本発明の第２の態様に係るモデル生成装置は、エンジンにおいて検出された、前記エンジンが有する気筒の内部の圧力を示す圧力値と、前記気筒の振動を示す振動値とを取得する取得部と、前記取得部が取得した圧力値に基づいて、前記エンジンの燃焼解析の解析値を算出する算出部と、前記算出部が算出した前記解析値と、取得された前記振動値とに基づいて、前記振動値の入力に対して前記解析値を出力する解析モデルを生成する生成部と、を備える。
【００１１】
本発明の第３の態様に係るモデル生成方法は、コンピュータが実行する、エンジンにおいて検出された、前記エンジンが有する気筒の内部の圧力を示す圧力値を取得するステップと、前記気筒の振動を示す振動値を取得するステップと、取得された圧力値に基づいて、前記エンジンの燃焼解析の解析値を算出するステップと、算出された前記解析値と、取得された前記振動値とに基づいて、前記振動値の入力に対して前記解析値を出力する解析モデルを生成するステップと、を備える。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、計算負荷を低減しつつ、燃焼状態を特定することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】第１実施形態に係る解析モデルを用いたエンジンの燃焼解析方法の概要を説明するための図である。
【図２】第１実施形態に係るモデル生成装置の構成を示す図である。
【図３】試験用エンジンに対する振動センサの取付例を示す図である。
【図４】振動センサが４つ設けられている場合における、圧力値と各振動センサが検出した振動値との関係を示す図である。
【図５】振動センサが１つ設けられている場合における、圧力値と振動センサが検出した振動値との関係を示す図である。
【図６】第１実施形態に係る解析装置が設けられている車両の構成を示す図である。
【図７】第２実施形態に係る解析装置が設けられている車両の構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
＜第１実施形態＞
［解析モデルを用いたエンジンの燃焼解析方法の概要］
図１は、第１実施形態に係る解析モデルを用いたエンジンの燃焼解析方法の概要を説明するための図である。
【００１５】
第１実施形態において、解析モデルは、モデル生成装置１０において生成される。まず、モデル生成装置１０は、解析モデルの解析用情報として、試験用車両Ｖｔに搭載された、他のエンジンとしての試験用エンジンＥｔにおいて検出された気筒内の圧力を示す圧力値と、気筒の振動を示す振動値と、運転条件や環境条件等の各種条件とを取得する（図１の（１））。
【００１６】
モデル生成装置１０は、取得した圧力値に基づいて試験用エンジンＥｔの燃焼解析を行い、当該燃焼解析の解析値を算出する。そして、モデル生成装置１０は、算出した解析値と、気筒の振動値と、各種条件とに基づいて、ニューラルネットワークの機械学習を行うことにより、振動値及び各種条件の入力に対して解析値を出力する解析モデルを生成する（図１の（２））。解析モデルは、トラックやバス等の量産する車両Ｖに搭載され（図１の（３））、当該車両ＶのエンジンＥの燃焼解析に用いられる。
【００１７】
ここで、試験用車両Ｖｔは、車両Ｖと同型の車両であるものとし、試験用車両Ｖｔの試験用エンジンＥｔは、車両ＶのエンジンＥと同定するエンジンであるものとする。試験用エンジンＥｔは、車両Ｖに搭載されるエンジンＥと同型であって、試験用に製作された試験用エンジンであってもよいし、車両Ｖに搭載される量産されたエンジンＥに対して圧力センサを設けたものであってもよい。試験用エンジンＥｔは、少なくとも解析に用いられるパラメータについて、エンジンＥと同定されたエンジンであってもよい。また、試験用エンジンＥｔ及びエンジンＥは、例えばディーゼルエンジンであり、ガソリンエンジン等他の燃料を用いるエンジンでもよい。
【００１８】
車両Ｖに搭載された解析装置２０は、解析モデルに入力する入力情報として、車両Ｖに搭載されたエンジンＥが有する気筒の振動値を取得するとともに、運転条件や環境条件等の各種条件を取得する（図１の（４））。解析装置２０は、取得した振動値と、各種条件とを解析モデルに入力することにより、当該解析モデルから、取得した振動値と、各種条件とに対応する解析値を取得する（図１の（５））。このようにすることで、解析装置２０は、エンジンＥが有する気筒の圧力に基づいて解析値を算出する場合に比べて、計算負荷を低減しつつ、燃焼状態を示す解析値を特定することができる。
【００１９】
解析装置２０は、例えば、取得した解析値を、車両Ｖのエンジンの燃焼制御を行う燃焼制御ユニットに出力する。これにより、エンジン制御ユニットでは、解析値に基づくエンジンＥの燃焼制御を行うことができる。
続いて、モデル生成装置１０及び解析装置２０の構成について説明する。まず、モデル生成装置１０の構成について説明する。
【００２０】
［モデル生成装置１０の構成］
図２は、第１実施形態に係るモデル生成装置１０の構成を示す図である。図２に示すように、モデル生成装置１０は、記憶部１１と、制御部１２とを備えるコンピュータである。
【００２１】
記憶部１１は、例えば、ＲＯＭ（Read Only Memory）やＲＡＭ（Random Access Memory）やハードディスクである。記憶部１１は、制御部１２を機能させるための各種のプログラムを記憶する。記憶部１１は、制御部１２を取得部１２１、算出部１２２、及び生成部１２３として機能させるプログラムを記憶する。
【００２２】
制御部１２は、図示しないＣＰＵ（Central Processing Unit）等のプロセッサを含む計算リソースである。制御部１２は、記憶部１１に記憶されているモデル生成プログラムを実行することにより、取得部１２１、算出部１２２、及び生成部１２３として機能する。
【００２３】
取得部１２１は、所定車両としての試験用車両Ｖｔが搭載する試験用エンジンＥｔにおいて検出された、試験用エンジンＥｔが有する気筒の内部の圧力を示す圧力値を取得するとともに、試験用エンジンＥｔにおいて検出された、当該気筒の振動を示す振動値を取得する。また、取得部１２１は、当該圧力が検出された場合における各種条件を取得する。
【００２４】
例えば、試験用車両Ｖｔの試験用エンジンＥｔには、圧力センサと、振動センサとが設けられている。圧力センサは、試験用エンジンＥｔが備える複数の気筒のそれぞれのグロープラグに設けられている。
【００２５】
振動センサは、例えばノックセンサである。振動センサは、試験用エンジンＥｔに１以上設けられる。図３は、試験用エンジンＥｔに対する振動センサの取付例を示す図である。第１実施形態において、試験用エンジンＥｔは、図３に示すように、第１気筒Ｓ１、第２気筒Ｓ２、第３気筒Ｓ３、第４気筒Ｓ４を有する直列４気筒エンジンであるものとする。また、試験用エンジンＥｔでは、第１気筒Ｓ１、第３気筒Ｓ３、第４気筒Ｓ４、第２気筒Ｓ２の順に点火が行われるものとする。
【００２６】
図３（ａ）は、振動センサが４つ設けられる例を示す図である。図３（ａ）に示すように、第１振動センサＫＳ１〜第４振動センサＫＳ４は、第１気筒Ｓ１、第２気筒Ｓ２、第３気筒Ｓ３、第４気筒Ｓ４のそれぞれに対応する位置に設けられる。図３（ｂ）は、振動センサが２つ設けられる例を示す図である。図３（ｂ）に示すように、第１振動センサＫＳ１は、第１気筒Ｓ１と第２気筒Ｓ２との近傍に設けられ、第２振動センサＫＳ２は、第３気筒Ｓ３と第４気筒Ｓ４との近傍に設けられる。図３（ｃ）は、振動センサが１つ設けられる例を示す図である。図３（ｃ）に示すように、第１振動センサＫＳ１は、第２気筒Ｓ２と第３気筒Ｓ３との近傍に設けられる。
【００２７】
試験用車両Ｖｔの試験用エンジンＥｔを制御するＥＣＵ（Engine Control Unit）は、各時刻において、各気筒に設けられた圧力センサが検出した各気筒の圧力値と、振動センサが検出した振動値と、各種条件を示す条件情報とを取得し、ＥＣＵ内部の記憶領域又はＥＣＵに接続された記憶装置にこれらの情報を記憶する。
【００２８】
各種条件は、試験用エンジンＥｔの状態、及び試験用エンジンＥｔの周囲の環境を示す情報である。試験用エンジンＥｔの状態を示す情報としては、例えば、エンジン回転数、燃料噴射量、燃料噴射タイミング、コモンレール圧力、ＥＧＲ（Exhaust Gas Recirculation）率、吸気流量（ＭＡＦ：Mass Air Flow）、過給圧、吸気温度、排気温度が挙げられる。また、試験用エンジンＥｔの周囲の環境を示す情報としては、例えば、大気圧、大気温度が挙げられる。
【００２９】
取得部１２１は、ＥＣＵ内部の記憶領域又はＥＣＵに接続された記憶装置に記憶されている試験用エンジンＥｔにおいて検出された圧力値と、気筒の振動を示す振動値と、各種条件を示す情報とを取得する。
【００３０】
図４及び図５は、圧力値と取得部１２１が取得した振動値との関係を示す図である。図４は、振動センサが４つ設けられている場合における、圧力値と各振動センサが検出した振動値との関係を示す図であり、図５は、振動センサが１つ設けられている場合における、圧力値と振動センサが検出した振動値との関係を示す図である。
【００３１】
図４及び図５に示すＰ１は第１気筒Ｓ１の内部の圧力値を示し、Ｐ２は第２気筒Ｓ２の内部の圧力値を示し、Ｐ３は第３気筒Ｓ３の内部の圧力値を示し、Ｐ４は第４気筒Ｓ４の内部の圧力値を示している。
【００３２】
また、図４において、振動波形Ｗ１は、図３（ａ）に示す第１振動センサＫＳ１が検出した振動値を示し、振動波形Ｗ２は、第２振動センサＫＳ２が検出した振動値を示し、振動波形Ｗ３は、第３振動センサＫＳ３が検出した振動値を示し、振動波形Ｗ４は、第４振動センサＫＳ４が検出した振動値を示している。
【００３３】
上述したように、試験用エンジンＥｔでは、第１気筒Ｓ１、第３気筒Ｓ３、第４気筒Ｓ４、第２気筒Ｓ２の順に点火が行われることから、振動波形Ｗ１に含まれる振動値Ｖ１−１、振動波形Ｗ２に含まれる振動値Ｖ２−１、振動波形Ｗ３が示す振動値Ｖ３−１、及び振動波形Ｗ４に含まれる振動値Ｖ４−１は、第１気筒Ｓ１の点火に伴う振動に対応している。これらの振動値のうち、第１気筒Ｓ１に対応して設けられている第１振動センサＫＳ１が検出した振動値Ｖ１−１が相対的に高い振動値を示している。
【００３４】
同様に、第３気筒Ｓ３の点火に対応して第３振動センサＫＳ３が検出した振動値Ｖ３−３が相対的に高い振動値を示し、第４気筒Ｓ４の点火に対応して第４振動センサＫＳ４が検出した振動値Ｖ４−４が相対的に高い振動値を示し、第２気筒Ｓ２の点火に対応して第２振動センサＫＳ２が検出した振動値Ｖ２−２が相対的に高い振動値を示している。
【００３５】
また、図５において、振動波形Ｗ１は、図３（ｃ）に示す第１振動センサＫＳ１が検出した振動値を示している。上述したように、試験用エンジンＥｔでは、第１気筒Ｓ１、第３気筒Ｓ３、第４気筒Ｓ４、第２気筒Ｓ２の順に点火が行われることから、振動波形Ｗ１に含まれる振動値Ｖ１−１は、第１気筒Ｓ１の点火に伴う振動に対応している。また、振動値Ｖ１−３は第３気筒Ｓ３の点火に伴う振動に対応し、振動値Ｖ１−４は第４気筒Ｓ４の点火に伴う振動に対応し、振動値Ｖ１−２は第２気筒Ｓ２の点火に伴う振動に対応している。
【００３６】
算出部１２２は、取得部１２１が取得した圧力値に基づいて、試験用エンジンＥｔの燃焼解析の解析値を算出する。具体的には、算出部１２２は、複数の気筒のそれぞれの圧力値の変化に基づいて、気筒における点火タイミングに対応する燃焼解析の解析値として、例えば、圧力の最大値Ｐｍａｘ、図示平均有効圧(ＩＭＥＰ：Indicated Mean Effective Pressure）、質量燃焼割合（ＭＦＢ：Mass Fraction Burned）、ＭＦＢが所定値（例えば５０％）となるタイミングを算出する。また、算出部１２２は、燃料解析の解析値として、失火判定フラグ、燃料セタン価を算出する。例えば、算出部１２２は、第１気筒Ｓ１の内部の圧力値の変化に基づいて、第１気筒Ｓ１の点火タイミングに対応する燃焼解析の解析値を算出する。同様に、算出部１２２は、第２気筒Ｓ２の点火タイミングに対応する解析値と、第３気筒Ｓ３の点火タイミングに対応する解析値と、第４気筒Ｓ４の点火タイミングに対応する解析値とを算出する。
【００３７】
生成部１２３は、算出部１２２が算出した解析値と、取得部１２１が取得した振動値及び各種条件とに基づいて、振動値及び各種条件の入力に対して解析値を出力する解析モデルを生成する。例えば、生成部１２３は、気筒の点火タイミングから、所定時間経過するまでの所定期間における振動値と、当該期間における各種条件が示す値を入力情報とし、当該点火タイミングに対応して算出部１２２が算出した解析値を出力情報としたデータセットを生成する。ここで、所定時間は、エンジン回転数により定められるものとする。振動値は、例えば所定のバンドパスフィルタを適用した振動波形である。すなわち、生成部１２３は、振動値について、フィルタリングを行うことによりドリフトの補正や高周波ノイズの除去を行う。生成部１２３は、複数の気筒のそれぞれに対応して、データセットを生成する。
【００３８】
そして、生成部１２３は、所定の層数及びノード数のニューラルネットワークについて、生成したデータセットに基づいて機械学習を行うことにより、気筒の点火タイミングから、所定時間経過するまでの所定期間における振動値と、各種条件が示す値の入力に対して、解析値を出力する解析モデルを生成する。生成部１２３は、複数の気筒のそれぞれに対応して生成されたデータセットに基づいて、複数の気筒のそれぞれに対応する解析モデルを生成する。
【００３９】
ここで、ニューラルネットワークにおける層数及びノード数は、モデル生成装置１０の性能、許容される計算精度、及び、車両Ｖに搭載されるＥＣＵの性能に基づいて決定されるものとする。生成部１２３は、生成した解析モデルを記憶部１１に記憶させる。記憶部１１に記憶された解析モデルは、車両Ｖの生産時又は出荷時に、当該車両Ｖが備える解析装置２０の記憶部に記憶される。
【００４０】
なお、第１実施形態において、生成部１２３は、ニューラルネットワークを用いて機械学習を行うこととしたが、これに限らず、ニューラルネットワークを用いた機械学習と異なる手法を用いた機械学習を行うことにより解析モデルを生成してもよい。
【００４１】
［解析装置２０の構成］
続いて、解析装置２０が設けられている車両Ｖの構成について説明しながら、解析装置２０の構成について説明する。図６は、第１実施形態に係る解析装置２０が設けられている車両Ｖの構成を示す図である。図６に示すように、車両Ｖは、振動センサＫＳを設けたエンジンＥを備えている。
【００４２】
振動センサＫＳは、エンジンＥに１以上設けられている。ここで、エンジンＥは、試験用車両Ｖｔの試験用エンジンＥｔと同型であるものとする。また、エンジンＥに設けられる振動センサＫＳの個数及び設置位置は、試験用車両Ｖｔの試験用エンジンＥｔに設けられる振動センサの個数及び設置位置と同一であるものとする。
【００４３】
解析装置２０は、例えば、車両Ｖに搭載されるコンピュータであり、図６に示すように、記憶部２１と、制御部２２とを備える。
記憶部２１は、例えば、ＲＯＭ又はＲＡＭである。記憶部２１は、制御部２２を機能させるための各種のプログラムを記憶する。記憶部２１は、制御部２２を振動値取得部２２１、条件取得部２２２及び解析値取得部２２３として機能させる解析プログラムを記憶する。
【００４４】
記憶部２１は、車両Ｖとは異なる所定車両としての試験用車両Ｖｔが搭載する試験用エンジンＥｔにおいて検出された試験用エンジンＥｔが有する気筒の内部の圧力に基づく試験用エンジンＥｔの燃焼解析の解析値と、当該気筒の振動値とに基づいて生成された、振動値の入力に対して解析値を出力する解析モデルを記憶する。記憶部２１は、エンジンＥが有する複数の気筒のそれぞれに対応して、気筒における燃料の燃焼タイミングに対応する振動値の入力に対して、当該燃焼タイミングに対応する解析値を出力する解析モデルを複数記憶する。すなわち、記憶部２１は、モデル生成装置１０により生成された、複数の気筒のそれぞれに対応する複数の解析モデルを記憶する。
【００４５】
制御部２２は、例えばＥＣＵである。制御部２２は、記憶部２１に記憶されているプログラムを実行することにより、振動値取得部２２１、条件取得部２２２及び解析値取得部２２３として機能する。
【００４６】
振動値取得部２２１は、車両Ｖが搭載しているエンジンＥが有する気筒の振動を示す振動値を取得する。具体的には、振動値取得部２２１は、車両Ｖが搭載しているエンジンＥに設けられている振動センサＫＳから出力された振動値を、エンジンＥが有する気筒の振動を示す振動値として取得する。
【００４７】
振動値取得部２２１は、複数の気筒のそれぞれに対して複数の振動センサＫＳが設けられている場合には、当該複数の振動センサＫＳから複数の気筒のそれぞれに対応する振動値を取得する。また、振動値取得部２２１は、複数の気筒のそれぞれに対して１つの振動センサＫＳが設けられている場合には、当該振動センサＫＳから、複数の気筒のそれぞれに対応する振動値を取得する。
【００４８】
条件取得部２２２は、車両Ｖに設けられている各種センサＳにおいて検出された、エンジンＥの状態、及びエンジンＥの周囲の環境を示す情報を取得する。
【００４９】
解析値取得部２２３は、振動値取得部２２１が取得した振動値を、記憶部１１に記憶されている解析モデルに入力することにより解析値を取得する。具体的には、解析値取得部２２３は、記憶部１１に記憶されている解析モデルを実行する。解析値取得部２２３は、複数の気筒のそれぞれについて、振動値取得部２２１が取得した振動値のうち、気筒における燃料の燃焼タイミングに対応する振動値を、当該気筒に対応し、実行中の解析モデルに入力することにより、当該解析モデルから、当該気筒における燃焼タイミングに対応する解析値を取得する。
【００５０】
より具体的には、解析値取得部２２３は、複数の気筒のそれぞれについて、気筒における燃焼タイミングから所定時間経過するまでの間に振動値取得部２２１が取得した振動値から、生成部１２３と同様に、フィルタリングを行う。同様に、解析値取得部２２３は、複数の気筒のそれぞれについて、気筒における燃焼タイミングから所定時間経過するまでの間に条件取得部２２２が取得した各種条件のそれぞれの値を算出する。そして、解析値取得部２２３は、気筒に対応する振動値と、各種条件のそれぞれの値とを、当該気筒に対応する解析モデルに入力することにより、当該解析モデルから、当該気筒における燃焼タイミングに対応する解析値を取得する。このようにすることで、解析装置２０は、複数の気筒のそれぞれの燃焼タイミングに対応する解析値を取得することができる。
【００５１】
ここで、解析値取得部２２３は、１つの気筒において次の点火が行われる前に解析値が取得できるように、当該１つの気筒について算出した振動値のフィルタ後の値と、各種条件のそれぞれの値とを、これらの値が算出された直後に解析モデルに入力し、これらの値に対応する解析値を取得する。
【００５２】
解析値取得部２２３は、取得した解析値を、車両Ｖのエンジンの燃焼制御を行う燃焼制御ユニット（不図示）に出力する。これにより、エンジン制御ユニットでは、解析値に基づくエンジンＥの燃焼制御を行うことができる。例えば、燃焼制御ユニットは、圧力の最大値Ｐｍａｘに基づいて、過給圧力が過剰にならないようターボを適切に制御したり、ＩＭＥＰに基づいて、出力トルクが目標値どおりになるように、燃料の噴射量を制御したりする。また、燃焼制御ユニットは、ＭＦＢが５０％となるタイミングに基づいて、着火タイミング、燃料噴射タイミング、ＥＧＲバルブの開閉タイミングを制御する。また、燃焼制御ユニットは、失火判定フラグの値を失火検出に用いたり、燃料セタン価を、燃料性状のばらつきの抑制に用いたりする。
【００５３】
なお、本実施形態では、解析値取得部２２３は、取得した解析値を、車両Ｖのエンジンの燃焼制御を行う燃焼制御ユニットに出力することとしたが、これに限らない。例えば、解析装置２０が燃焼制御装置として機能し、解析値取得部２２３が取得した解析値に基づいて、エンジンＥにおける燃焼制御を行うようにしてもよい。
【００５４】
［第１実施形態の効果］
以上説明したように、第１実施形態に係る解析装置２０は、試験用車両Ｖｔが搭載する試験用エンジンＥｔにおいて検出された、試験用エンジンＥｔが有する気筒の内部の圧力に基づく試験用エンジンＥｔの燃焼解析の解析値と、気筒の振動を示す振動値とに基づいて生成された、振動値の入力に対して解析値を出力する解析モデルを記憶部１１に記憶させておき、車両Ｖが搭載しているエンジンＥが有する気筒の振動を示す振動値を、記憶部１１に記憶されている解析モデルに入力することにより解析値を取得する。このようにすることで、解析装置２０は、エンジンＥが有する気筒の圧力に基づいて解析値を算出する場合に比べて、計算負荷を低減しつつ、燃焼状態を示す解析値を特定することができる。
【００５５】
また、従来の技術では、解析値を取得するにあたり、エンジンＥに圧力センサを搭載していたところ、本実施形態に係る解析装置２０は、解析値を取得するにあたり、エンジンＥの気筒内の圧力を検出する必要がないので、エンジンＥに圧力センサを設ける必要がない。したがって、解析装置２０は、圧力センサをエンジンに搭載するためのコストを削減することができる。また、圧力センサの経年変化等による劣化を考慮する必要がないので、解析装置２０は、エンジンＥの耐久性の向上に寄与することができる。
【００５６】
また、第１実施形態に係る解析装置２０は、複数の気筒のそれぞれに対応して設けた１つの振動センサＫＳから複数の気筒のそれぞれに対応する振動値を取得し、当該振動値に基づいて、複数の気筒のそれぞれに対応する解析値を取得する。このようにすることで、解析装置２０は、少ない個数の振動センサＫＳにより、複数の気筒のそれぞれに対応する解析値を取得することができる。
【００５７】
また、第１実施形態に係る解析装置２０は、複数の気筒のそれぞれに対応して設けた複数の振動センサＫＳから複数の気筒のそれぞれに対応する振動値を取得する場合には、複数の気筒のそれぞれに対応する解析値の精度を高めることができる。
【００５８】
＜第２実施形態＞
［振動値と圧力値との入力に対して解析値を取得する］
続いて、第２実施形態について説明する。第２実施形態に係る解析装置２０は、振動値と圧力値との入力に対して解析値を出力する解析モデルを、少なくとも一部の気筒に対して適用する点で第１実施形態と異なる。以下、第２実施形態に係るモデル生成装置１０及び解析装置２０について説明する。なお、第１実施形態と同じ部分については適宜説明を省略する。
【００５９】
第２実施形態に係るモデル生成装置１０において、生成部１２３は、複数の気筒のうち、少なくとも１つの気筒について、当該気筒の振動を示す振動値及び当該気筒の圧力を示す圧力値の入力に対して解析値を出力する解析モデルを生成する。例えば、生成部１２３は、車両ＶのエンジンＥにおいて圧力センサが設けられる気筒に対応する試験用エンジンＥｔの気筒について、所定期間における当該気筒の振動を示す振動値及び当該気筒の圧力を示す圧力値の入力に対して解析値を出力する解析モデルを生成する。生成部１２３は、車両ＶのエンジンＥにおいて圧力センサが設けられない気筒に対応する試験用エンジンＥｔの気筒について、第１実施形態と同様に、当該気筒の振動を示す振動値の入力に対して解析値を出力する解析モデルを生成する。
【００６０】
図７は、第２実施形態に係る解析装置２０が設けられている車両Ｖの構成を示す図である。図７に示すように、車両Ｖは、エンジンＥが有する気筒の圧力を検出する圧力センサＰＳをさらに備える。また、制御部２２は、圧力センサＰＳから、車両Ｖが搭載しているエンジンＥの気筒内の圧力を示す圧力値を取得する圧力値取得部２２４をさらに備える。
【００６１】
ここで、圧力センサＰＳは、エンジンＥが有する複数の気筒のそれぞれに対応して設けられていなくてもよく、例えば、１つの気筒に対応して設けられていてもよい。例えば、圧力センサＰＳは、図３に示す第２気筒Ｓ２又は第３気筒Ｓ３に対応する位置の気筒に設けられていてもよいし、第１気筒Ｓ１又は第４気筒Ｓ４に対応する位置の気筒に設けられていてもよい。
【００６２】
第２実施形態において、解析装置２０の記憶部２１は、車両ＶのエンジンＥが有する複数の気筒のそれぞれに対応する解析モデルを複数記憶する。例えば、記憶部２１は、車両ＶのエンジンＥにおいて圧力センサＰＳが設けられる気筒に対応して、当該気筒の振動を示す振動値及び当該気筒の圧力を示す圧力値の入力に対して解析値を出力する解析モデルを記憶する。また、記憶部２１は、車両ＶのエンジンＥにおいて圧力センサが設けられない気筒に対応して、当該気筒の振動を示す振動値の入力に対して解析値を出力する解析モデルを記憶する。
【００６３】
解析値取得部２２３は、振動値取得部２２１が取得した振動値と、圧力値取得部２２４が取得した圧力値とを、記憶部２１に記憶されている解析モデルに入力することにより解析値を取得する。具体的には、解析値取得部２２３は、圧力センサＰＳが設けられている気筒について、所定期間において振動値取得部２２１が取得した振動値と、所定期間において圧力値取得部２２４が当該圧力センサＰＳから取得した圧力値と、所定期間において条件取得部２２２が取得した各種条件のそれぞれを示す値とを、当該気筒に対応する解析モデルに入力することにより、当該気筒に対応する解析値を取得する。また、解析値取得部２２３は、圧力センサＰＳが設けられていない気筒について、所定期間において振動値取得部２２１が取得した振動値と、所定期間において条件取得部２２２が取得した各種条件のそれぞれを示す値とを、当該気筒に対応する解析モデルに入力することにより、当該気筒に対応する解析値を取得する。
【００６４】
［第２実施形態の効果］
以上説明したように、第２実施形態に係る解析装置２０は、圧力センサＰＳが設けられている気筒について、振動値取得部２２１が取得した振動値と、圧力値取得部２２４が当該圧力センサＰＳから取得した圧力値と、条件取得部２２２が取得した各種条件を示す値とを、当該気筒に対応する解析モデルに入力することにより、当該気筒に対応する解析値を取得する。このようにすることで、解析装置２０は、圧力センサＰＳが設けられている気筒について、圧力センサＰＳが設けられていない気筒に比べて精度良く解析値を特定することができる。
【００６５】
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。例えば、上述の実施形態では、試験用車両Ｖｔに搭載された試験用エンジンＥｔに基づいて解析モデルを生成したが、これに限らず、試験用エンジンＥｔを車両に搭載せずに、試験用エンジンＥｔの燃焼解析を行い、解析モデルを生成してもよい。また、上述の実施形態では、エンジンＥを車両Ｖに搭載した状態において、解析モデルに基づく解析値を取得したが、これに限らず、車両Ｖに搭載しない状態において、解析モデルに基づく解析値を取得してもよい。また、上述の実施形態では、エンジンＥ及び試験用エンジンＥｔは、車両に搭載されるものとして説明したが、これに限らない。エンジンＥ及び試験用エンジンＥｔは、船舶用のエンジンや産業用のエンジン等の各種のエンジンであってもよい。
【００６６】
また、装置の分散・統合の具体的な実施の形態は、以上の実施の形態に限られず、その全部又は一部について、任意の単位で機能的又は物理的に分散・統合して構成することができる。また、複数の実施の形態の任意の組み合わせによって生じる新たな実施の形態も、本発明の実施の形態に含まれる。組み合わせによって生じる新たな実施の形態の効果は、もとの実施の形態の効果を合わせ持つ。
【符号の説明】
【００６７】
１０・・・モデル生成装置
１１・・・記憶部
１２・・・制御部
１２１・・・取得部
１２２・・・算出部
１２３・・・生成部
２０・・・解析装置
２１・・・記憶部
２２・・・制御部
２２１・・・振動値取得部
２２２・・・条件取得部
２２３・・・解析値取得部
２２４・・・圧力値取得部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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