(57)【要約】【課題】車両に搭載された動力ユニットにおける互いに異なる状態を識別するための識別境界を適切に設定できる動力ユニットの制御装置を提供する。【解決手段】制御装置は、動力ユニット１０の互いに異なる複数の状態を表す少なくとも一つの物理パラメータを測定するセンサにより得られたその物理パラメータの測定値の集合を混合確率分布で近似することで、複数の状態のうちの第１の状態となる物理パラメータの測定値の分布を表す第１の確率分布と、複数の状態のうちの第２の状態となる物理パラメータの測定値の分布を表す第２の確率分布とを求めるモデル化部３２と、第１の確率分布の平均値と第２の確率分布の平均値との間に、第１の状態となる物理パラメータの値と第２の状態となる物理パラメータの値との識別境界を設定する境界設定部３３と、物理パラメータの測定値と識別境界との比較結果に応じて動力ユニット１０を制御する制御部３４とを有する。【選択図】図２
2020056331.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の動力ユニットを制御する制御装置であって、
前記動力ユニットの互いに異なる複数の状態を表す少なくとも一つの物理パラメータの測定値の集合を記憶する記憶部と、
前記記憶部に記憶された前記測定値の集合を混合確率分布で近似することで、前記複数の状態のうちの第１の状態となる前記物理パラメータの測定値の分布を表す第１の確率分布と、前記複数の状態のうちの第２の状態となる前記物理パラメータの測定値の分布を表す第２の確率分布とを求めるモデル化部と、
前記第１の確率分布の平均値と前記第２の確率分布の平均値との間に、前記第１の状態となる前記物理パラメータの値と前記第２の状態となる前記物理パラメータの値との識別境界を設定する境界設定部と、
前記物理パラメータの測定値と前記識別境界との比較結果に応じて前記動力ユニットを制御する制御部と、
を有する制御装置。
【請求項２】
前記境界設定部は、前記物理パラメータの測定値に対応する前記動力ユニットの状態が前記第１の状態であるにもかかわらず前記第２の状態であると誤判定される確率と、前記物理パラメータの測定値に対応する前記動力ユニットの状態が前記第２の状態であるにもかかわらず前記第１の状態であると誤判定される確率との和が最小となるように前記識別境界を設定する、請求項１に記載の制御装置。
【請求項３】
前記動力ユニットはエンジンであり、前記第１の状態は前記エンジンにノッキングが生じる状態であり、前記第２の状態は前記エンジンにノッキングが生じない状態であり、
前記物理パラメータを測定するセンサから得た前記測定値を記憶部に記憶することで前記集合を更新する保存部をさらに有し、
直近の所定期間において、前記制御部が前記識別境界と前記センサにより得られた前記物理パラメータの測定値との比較により前記エンジンにノッキングが生じる状態であると判定した回数が所定回数に達すると、前記モデル化部は、更新された前記物理パラメータの測定値の集合に基づいて前記第１の確率分布と前記第２の確率分布とを再度求め、
前記境界設定部は、再度求められた前記第１の確率分布の平均値と前記第２の確率分布の平均値との間に前記識別境界を再設定する、請求項１または２に記載の制御装置。
【請求項４】
前記動力ユニットは点火プラグを有するエンジンであり、前記第１の状態は前記エンジンにノッキングが生じる状態であり、前記第２の状態は前記エンジンにノッキングが生じない状態であり、
前記制御部は、前記物理パラメータを測定するセンサから得た前記測定値が前記識別境界よりも前記第１の確率分布の平均値側となっている場合において、前記測定値が前記第１の確率分布の平均値に近いほど、前記点火プラグの点火タイミングを遅らせる、請求項１または２に記載の制御装置。
【請求項５】
前記動力ユニットはエンジンであり、前記第１の状態は前記エンジンに重質燃料が供給された状態であり、前記第２の状態は前記エンジンに軽質燃料が供給された状態であり、前記物理パラメータは前記エンジンが始動する際のファストアイドルにおいて生じるトルクまたは角加速度である、請求項１または２に記載の制御装置。
【請求項６】
車両の動力ユニットを制御する制御方法であって、
記憶部に記憶された前記動力ユニットの互いに異なる複数の状態を表す少なくとも一つの物理パラメータの測定値の集合を混合確率分布で近似することで、前記複数の状態のうちの第１の状態となる前記物理パラメータの測定値の分布を表す第１の確率分布と、前記複数の状態のうちの第２の状態となる前記物理パラメータの測定値の分布を表す第２の確率分布とを求め、
前記第１の確率分布の平均値と前記第２の確率分布の平均値との間に、前記第１の状態となる前記物理パラメータの値と前記第２の状態となる前記物理パラメータの値との識別境界を設定し、
前記物理パラメータの測定値と前記識別境界との比較結果に応じて前記動力ユニットを制御する、
ことを含む制御方法。
【請求項７】
車両の動力ユニットの制御において、前記動力ユニットの互いに異なる複数の状態を表す少なくとも一つの物理パラメータと比較される識別境界を設定する識別境界設定装置であって、
前記物理パラメータの測定値の集合を記憶する記憶部と、
前記測定値の集合を混合確率分布で近似することで、前記複数の状態のうちの第１の状態となる前記物理パラメータの測定値の分布を表す第１の確率分布と、前記複数の状態のうちの第２の状態となる前記物理パラメータの測定値の分布を表す第２の確率分布とを求めるモデル化部と、
前記第１の確率分布の平均値と前記第２の確率分布の平均値との間に、前記第１の状態となる前記物理パラメータの値と前記第２の状態となる前記物理パラメータの値との前記識別境界を設定する境界設定部と、
を有する識別境界設定装置。
【請求項８】
車両の動力ユニットの制御において、前記動力ユニットの互いに異なる複数の状態を表す少なくとも一つの物理パラメータと比較される識別境界を設定する識別境界設定方法であって、
記憶部に記憶された前記物理パラメータの測定値の集合を混合確率分布で近似することで、前記複数の状態のうちの第１の状態となる前記物理パラメータの測定値の分布を表す第１の確率分布と、前記複数の状態のうちの第２の状態となる前記物理パラメータの測定値の分布を表す第２の確率分布とを求め、
前記第１の確率分布の平均値と前記第２の確率分布の平均値との間に、前記第１の状態となる前記物理パラメータの値と前記第２の状態となる前記物理パラメータの値との前記識別境界を設定する、
ことを含む識別境界設定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両に搭載された動力ユニットを制御する制御装置及び制御方法、及び、動力ユニットの制御に用いられる識別境界を設定する識別境界設定装置及び識別境界設定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両の動力ユニットでは、ノッキングといった異常が生じないように、その動力ユニットを制御することが求められる。そこで、そのような異常が生じる状態をモデル化する技術が提案されている（例えば、非特許文献１及び２を参照）。
【０００３】
例えば、非特許文献１には、筒内圧センサをノック推定器として用いて、ロジスティクス回帰モデルによりノックマージンを推定する技術が提案されている。また非特許文献２には、期待値最大化法（ＥＭ法）に従って、正常燃焼時のノッキング強度の分布と異常燃焼時のノッキング強度の分布を混合ガウス分布を用いてモデル化する技術が提案されている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】Giulio Panzani他、「Engine knock margin estimation using in-cylinder pressure measurements」、IEEE/ASME Transactions on Mechatronics、vol. 22、no.1、pp.301-311、2017年2月
【非特許文献２】Tatsuya Ibuki他、「Knocking Detection in Gasoline Engines Based on Probability Density Functions: A Mixed Gaussian Distribution Approach」、in IEEE Annual Conference On Decision and Control, 2015、pp. 191-196、2015年
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記の技術でも、動力ユニットに異常が生じる状態と異常が生じない状態とを識別するための最適な識別境界が決定されないことがある。
【０００６】
そこで、本発明は、車両に搭載された動力ユニットにおける互いに異なる状態を識別するための識別境界を適切に設定できる動力ユニットの制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
一つの実施形態によれば、車両の動力ユニットを制御する制御装置が提供される。この制御装置は、動力ユニットの互いに異なる複数の状態を表す少なくとも一つの物理パラメータの測定値の集合を記憶する記憶部と、記憶部に記憶された物理パラメータの測定値の集合を混合確率分布で近似することで、複数の状態のうちの第１の状態となる物理パラメータの測定値の分布を表す第１の確率分布と、複数の状態のうちの第２の状態となる物理パラメータの測定値の分布を表す第２の確率分布とを求めるモデル化部と、第１の確率分布の平均値と第２の確率分布の平均値との間に、第１の状態となる物理パラメータの値と第２の状態となる物理パラメータの値との識別境界を設定する境界設定部と、物理パラメータの測定値と識別境界との比較結果に応じて動力ユニットを制御する制御部とを有する。
【０００８】
この制御装置において、境界設定部は、物理パラメータの測定値に対応する動力ユニットの状態が第１の状態であるにもかかわらず第２の状態であると誤判定される確率と、物理パラメータの測定値に対応する動力ユニットの状態が第２の状態であるにもかかわらず第１の状態であると誤判定される確率との和が最小となるように識別境界を設定することが好ましい。
【０００９】
また、この制御装置において、動力ユニットはエンジンであり、第１の状態はエンジンにノッキングが生じる状態であり、第２の状態はエンジンにノッキングが生じない状態であることが好ましい。そして制御装置は、物理パラメータを測定するセンサから得た測定値を記憶部に記憶することで物理パラメータの測定値の集合を更新する保存部をさらに有し、直近の所定期間において、制御部が識別境界とセンサにより得られた物理パラメータの測定値との比較によりエンジンにノッキングが生じる状態であると判定した回数が所定回数に達すると、モデル化部は、更新された物理パラメータの測定値の集合に基づいて第１の確率分布と第２の確率分布とを再度求め、境界設定部は、再度求められた第１の確率分布の平均値と第２の確率分布の平均値との間に識別境界を再設定することが好ましい。
【００１０】
あるいは、この制御装置において、動力ユニットは点火プラグを有するエンジンであり、第１の状態は前記エンジンにノッキングが生じる状態であり、第２の状態はエンジンにノッキングが生じない状態であり、制御部は、物理パラメータを測定するセンサから得た物理パラメータの測定値が識別境界よりも第１の確率分布の平均値側となっている場合において、ノック強度が第１の確率分布の平均値に近いほど、点火プラグの点火タイミングを遅らせることが好ましい。
【００１１】
あるいはまた、この制御装置において、動力ユニットはエンジンであり、第１の状態はエンジンに重質燃料が供給された状態であり、第２の状態はエンジンに軽質燃料が供給された状態であり、物理パラメータはエンジンが始動する際のファストアイドルにおいて生じるトルクまたは角加速度であることが好ましい。
【００１２】
本発明の他の形態によれば、車両の動力ユニットを制御する制御方法が提供される。この制御方法は、記憶部に記憶された動力ユニットの互いに異なる複数の状態を表す少なくとも一つの物理パラメータの測定値の集合を混合確率分布で近似することで、複数の状態のうちの第１の状態となる物理パラメータの測定値の分布を表す第１の確率分布と、複数の状態のうちの第２の状態となる物理パラメータの測定値の分布を表す第２の確率分布とを求め、第１の確率分布の平均値と第２の確率分布の平均値との間に、第１の状態となる物理パラメータの値と第２の状態となる物理パラメータの値との識別境界を設定し、物理パラメータの測定値と識別境界との比較結果に応じて動力ユニットを制御することを含む。
【００１３】
本発明のさらに他の形態によれば、車両の動力ユニットの制御において、動力ユニットの互いに異なる複数の状態を表す少なくとも一つの物理パラメータと比較される識別境界を設定する識別境界設定装置が提供される。この識別境界設定装置は、動力ユニットの互いに異なる複数の状態を表す少なくとも一つの物理パラメータの測定値の集合を記憶する記憶部と、記憶部に記憶された物理パラメータの測定値の集合を混合確率分布で近似することで、複数の状態のうちの第１の状態となる物理パラメータの測定値の分布を表す第１の確率分布と、複数の状態のうちの第２の状態となる物理パラメータの測定値の分布を表す第２の確率分布とを求めるモデル化部と、第１の確率分布の平均値と第２の確率分布の平均値との間に、第１の状態となる物理パラメータの値と第２の状態となる物理パラメータの値との識別境界を設定する境界設定部とを有する。
【００１４】
本発明のさらに他の形態によれば、車両の動力ユニットの制御において、動力ユニットの互いに異なる複数の状態を表す少なくとも一つの物理パラメータと比較される識別境界を設定する識別境界設定方法が提供される。この識別境界設定方法は、記憶部に記憶された物理パラメータの測定値の集合を混合確率分布で近似することで、複数の状態のうちの第１の状態となる物理パラメータの測定値の分布を表す第１の確率分布と、複数の状態のうちの第２の状態となる物理パラメータの測定値の分布を表す第２の確率分布とを求め、第１の確率分布の平均値と第２の確率分布の平均値との間に、第１の状態となる物理パラメータの値と第２の状態となる物理パラメータの値との識別境界を設定することを含む。
【発明の効果】
【００１５】
本発明に係る動力ユニットの制御装置は、車両に搭載された動力ユニットにおける互いに異なる状態を識別するための識別境界を適切に設定できるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】制御装置の第１の実施形態である電子制御装置のハードウェア構成図である。
【図２】識別境界設定処理を含むエンジン制御処理に関連する、プロセッサの機能ブロック図である。
【図３】（ａ）〜（ｃ）は、識別境界設定処理の概要説明図である。
【図４】識別境界設定処理の動作フローチャートである。
【図５】エンジン制御処理の動作フローチャートである。
【図６】第２の実施形態による識別境界設定処理においてモデル化されるトルクの分布の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、図を参照しつつ、車両に搭載された動力ユニットの制御装置について説明する。この制御装置は、車両に搭載された動力ユニットにおける互いに異なる状態、例えば、動力ユニットが正常に動作する状態と動力ユニットに何らかの異常が生じ得る状態とを、動力ユニットが動作している際に取得された、その動力ユニットの状態を表す物理パラメータの測定値の集合を混合確率分布で近似することでモデル化する。そしてこの制御装置は、動力ユニットの各状態の何れかをモデル化した確率分布と、動力ユニットの各状態の他の状態をモデル化した確率分布とに基づいて、その二つの確率分布のそれぞれの平均値間に、動力ユニットの状態を表す物理パラメータについての識別境界を設定することで、識別境界を適切化する。
【００１８】
以下、第1の実施形態による制御装置について説明する。第1の実施形態による制御装置は、車両に搭載されたエンジンを制御する。その際、この制御装置は、エンジン動作中に測定されたノック強度の測定値の集合を混合ガウス分布で近似することで、ノッキングが生じるときのノック強度の分布と、ノッキングが生じないときのノック強度の分布とをモデル化する。そしてこの制御装置は、ノッキングが生じるときのノック強度の分布を表すガウス分布と、ノッキングが生じないときのノック強度の分布を表すガウス分布とに基づいてノッキングが生じるノック強度とノッキングが生じないノック強度間の識別境界を設定する。なお、エンジンは動力ユニットの一例であり、エンジンにおいてノッキングが生じる状態及びノッキングが生じない状態は、それぞれ、エンジンの状態の一例である。また、ノック強度は、動力ユニットの状態を表す物理パラメータの一例である。
【００１９】
図１は、制御装置及び識別境界設定装置の第１の実施形態である電子制御装置のハードウェア構成図である。本実施形態では、車両に搭載される、複数のシリンダ及び各シリンダに設けられる点火プラグ１１を有するエンジン１０を制御する電子制御装置（ＥＣＵ）１は、通信インターフェース２１と、メモリ２２と、プロセッサ２３とを有する。なお、図１では、簡単化のために、一つの点火プラグ１１のみが代表的に図示される。
【００２０】
通信インターフェース２１は、通信部の一例であり、ＥＣＵ１を車内ネットワーク（図示せず）に接続するためのインターフェース回路を有する。そして通信インターフェース２１は、車両に搭載された各種センサ、例えば、エンジン１０のノック強度を測定するノックセンサ１２、エンジン１０の回転数を測定する回転センサ１３、または、エンジン１０の各シリンダ内の圧力を測定する筒内圧センサ１４からのセンサ信号を受信して、受信したセンサ信号をプロセッサ２３へわたす。
【００２１】
メモリ２２は、記憶部の一例であり、例えば、揮発性の半導体メモリ及び不揮発性の半導体メモリを有する。そしてメモリ２２は、プロセッサ２３により実行される各種処理において使用される各種のデータ、例えば、ノック強度の測定値の集合、及び、ノック強度の測定値の集合を近似する混合ガウス分布を規定するパラメータ、及び、ノッキングが生じるノック強度とノッキングが生じないノック強度との識別境界及び識別境界の初期値などを記憶する。
【００２２】
プロセッサ２３は、１個または複数個のＣＰＵ(Central Processing Unit)及びその周辺回路を有する。プロセッサ２３は、論理演算ユニットあるいは数値演算ユニットといった他の演算回路をさらに有していてもよい。そしてプロセッサ２３は、エンジン１０を制御する。本実施形態では、プロセッサ２３は、ノック強度の測定値と識別境界とに基づいて、各燃焼サイクルにおける、エンジン１０の各シリンダに設けられる点火プラグ１１の点火タイミングを制御する。さらに、プロセッサ２３は、所定の周期ごとにノック強度の測定値をメモリ２２に記憶する。さらにまた、プロセッサ２３は、所定のタイミングにおいて、メモリ２２に記憶されているノック強度の測定値の集合に基づいて、識別境界を設定する。
【００２３】
図２は、識別境界設定処理を含むエンジン制御処理に関連する、プロセッサ２３の機能ブロック図である。プロセッサ２３は、保存部３１と、モデル化部３２と、境界設定部３３と、制御部３４とを有する。プロセッサ２３が有するこれらの各部は、プロセッサ２３上で動作するコンピュータプログラムにより実現される。あるいは、プロセッサ２３が有するこれらの各部は、プロセッサ２３に設けられる、専用の演算回路であってもよい。また、プロセッサ２３が有するこれらの各部のうち、保存部３１、モデル化部３２及び境界設定部３３が、識別境界設定処理を実行する。
【００２４】
保存部３１は、メモリ２２に記憶された、ノッキングが生じるときのノック強度の分布と、ノッキングが生じないときのノック強度の分布とをモデル化するために用いられる、ノック強度の測定値の集合を更新する。そのために、保存部３１は、所定の周期ごとに、通信インターフェース２１を介してノックセンサ１２からプロセッサ２３が受信した、ノック強度の測定値を、回転センサ１３により測定されたエンジン１０の回転数及び筒内圧センサ１４により測定された筒内圧から求められる充填効率とともにメモリ２２に記憶する。保存部３１は、例えば、メモリ２２に予め記憶される、筒内圧と充填効率との関係を表すテーブルを参照して、測定された筒内圧に対応する充填効率を求めればよい。
【００２５】
所定の周期は、例えば、エンジン１０の燃焼サイクルまたは燃焼サイクルの整数倍の周期、あるいは、予め設定された固定の周期（例えば、1/10秒間、1秒間、1分間あるいは10分間など）とすることができる。また、保存部３１は、個々の周期において、エンジン１０の燃焼サイクルにおける所定のタイミングでのノック強度の測定値をメモリ２２に記憶してもよい。所定のタイミングは、例えば、燃焼サイクル中でノック強度が最大となるタイミング、あるいは、点火プラグ１１の点火のタイミング若しくは点火タイミングから所定のオフセット時間だけ前のタイミングとすることができる。
【００２６】
なお、保存部３１は、メモリ２２に記憶されている、ノック強度の測定値の総数がメモリ２２の記憶容量から規定される上限数を超えると、ノック強度の測定値の総数がその上限数以下となるように、古い方の測定値から順にメモリ２２から消去してもよい。
【００２７】
モデル化部３２は、メモリ２２に記憶されている、ノック強度の測定値の集合を混合ガウス分布で近似することで、ノッキングが生じるときのノック強度の分布と、ノッキングが生じないときのノック強度の分布とをモデル化するモデル化処理を実行する。
【００２８】
例えば、モデル化部３２は、エンジン１０の回転数と充填効率の組み合わせごとに、ノッキングが生じるときのノック強度の分布と、ノッキングが生じないときのノック強度の分布とをモデル化する。例えば、モデル化部３２は、エンジン１０の回転数と充填効率の何れかの組み合わせについてのノック強度の測定値の数が所定数（例えば、100〜1000）に達すると、その組み合わせ（以下、便宜上、着目する組み合わせと呼ぶ）についてのノック強度の測定値の集合に対してモデル化処理を実行する。なお、モデル化部３２は、ノック強度の測定値の集合を求める際、回転数の取り得る範囲を複数の区間（個々の区間の回転数の範囲は、例えば、100〜1000rpm）に分割し、区間ごとに、ノック強度の測定値の数を求めてもよい。この場合、モデル化部３２は、区間ごとに、その区間に含まれる回転数に対応するノック強度の測定値の合計を、その区間を代表する回転数についての測定値の数とすればよい。同様に、モデル化部３２は、充填効率の取り得る範囲を複数の区間（個々の区間の充填効率の範囲は、例えば、5〜10%）に分割し、区間ごとに、その区間に含まれる充填効率に対応するノック強度の測定値の合計を、その区間を代表する充填効率についての測定値の数とすればよい。
【００２９】
モデル化部３２は、例えば、非特許文献２に記載されたモデル化手法と同様に、着目する組み合わせについてのノック強度の測定値の集合に対してＥＭ法を適用することで、ノッキングが生じないときのノック強度の分布を表すガウス分布N(μ1,σ12)と、ノッキングが生じるときのノック強度の分布を表すガウス分布N(μ2,σ22)(μkはガウス分布kの平均値、σkはガウス分布kの分散、k=1,2)と、各ガウス分布に適用される重み係数ωkとを求めることができる。すなわち、モデル化部３２は、ＥＭ法を適用することで求められた二つのガウス分布のうち、ノック強度の平均値が低い方のガウス分布N(μ1,σ12)を、ノッキングが生じないときのノック強度の分布を表すモデルとし、ノック強度の平均値が高い方のガウス分布N(μ2,σ22)を、ノッキングが生じるときのノック強度の分布を表すモデルとすることができる。
【００３０】
モデル化部３２は、着目する組み合わせについて、モデル化処理が終了すると、その組み合わせについて得られた混合ガウス分布を境界設定部３３へわたす。
【００３１】
なお、モデル化部３２は、着目する組み合わせについてのモデル化処理が終了すると、その組み合わせについてのノック強度の測定値の集合をメモリ２２から消去してもよい。
【００３２】
境界設定部３３は、着目するエンジン１０の回転数と充填効率の組み合わせについて得られた混合ガウス分布に基づいて、ノッキングが生じるときのノック強度とノッキングが生じないときのノック強度の識別境界を設定する。本実施形態では、境界設定部３３は、混合ガウス分布に含まれる二つのガウス分布のそれぞれの平均値間に識別境界を設定する。
【００３３】
一般に、ノッキングが生じるときのノック強度の分布と、ノッキングが生じないときのノック強度の分布とは、互いに部分的に重なる。したがって、ノック強度の識別境界をどのように設定しても、ノッキングが生じるか否かの判定の誤りを無くすことはできない。そこで、本実施形態では、境界設定部３３は、誤判定となる確率が最小となるように識別境界を設定する。すなわち、境界設定部３３は、着目するエンジン１０の回転数と充填効率の組み合わせについて得られた混合ガウス分布に基づいて、ノッキングが生じるにもかかわらず、ノッキング生じないと判定される確率と、ノッキングが生じないにもかかわらず、ノッキングが生じると判定される確率の和が最小となるように、識別境界を設定する。ノッキングが生じるにもかかわらず、ノッキング生じないと判定される確率と、ノッキングが生じないにもかかわらず、ノッキングが生じると判定される確率の和J(T)は、ノック強度の識別境界をTとして次式で表される。
【数１】
2020056331.tif 000003
したがって、境界設定部３３は、J(T)が最小化されるよう、次式に従って、識別境界Tを設定すればよい。
【数２】
2020056331.tif 000004
例えば、μ1=0.5443、μ2=1.2405、σ1=0.3411、σ2=0.4424、ω1=0.62、ω2=0.38である場合、識別境界Tは、（２）式に従って、1.0927に設定される。
【００３４】
あるいは、境界設定部３３は、ノッキングが生じるときのノック強度の分布を表すガウス分布の平均値μ1から識別境界までのマハラノビス距離と、ノッキングが生じないときのノック強度の分布を表すガウス分布の平均値μ2から識別境界までのマハラノビス距離とが等しくなるように、識別境界を設定してもよい。このように識別境界を設定することで、境界設定部３３は、ノッキングが生じるにもかかわらず、ノッキング生じないと判定される確率と、ノッキングが生じないにもかかわらず、ノッキングが生じると判定される確率とが等しくなるように、識別境界を設定できる。
【００３５】
また、エンジン１０にノッキングが生じると、エンジン１０の故障を誘発するおそれがある。そこで、ノッキングが生じ難くなるように、境界設定部３３は、上記の何れかにより求められた識別境界の値よりも、所定のオフセットだけ、ノッキングが生じないときのノック強度の分布を表すガウス分布の平均値μ2に近づけるように、識別境界を設定してもよい。これにより、ノッキングが生じると判定され易くなるので、境界設定部３３は、ノッキングが生じるにもかかわらず、ノッキングが生じないと誤判定される可能性を低減することができる。
【００３６】
境界設定部３３は、着目するエンジン１０の回転数と充填効率の組み合わせについて設定した識別境界を、その組み合わせとともにメモリ２２に記憶する。
【００３７】
図３（ａ）〜図３（ｃ）は、識別境界設定処理の概要説明図である。図３（ａ）において、横軸はノック強度の取得サイクルを表し、縦軸はノック強度を表す。そして図３（ａ）における折れ線３０１は、取得サイクルごとに得られたノック強度の測定値を表す。また、図３（ｂ）及び図３（ｃ）のそれぞれにおいて、横軸はノック強度を表し、縦軸は確率を表す。そして図３（ｂ）の二つのグラフは、それぞれ、エンジン１０の回転数と充填効率の互いに異なる組み合わせについての、ノック強度の測定値の集合を近似する混合ガウス分布を表す。すなわち、図３（ａ）において折れ線３０１で示される、取得サイクルごとに得られたノック強度の測定値の集合に対して、上記のように、エンジン１０の回転数と充填効率の組み合わせごとにＥＭ法を適用することで、図３（ｂ）に示されるように、その組み合わせごとに、混合ガウス分布３１０、３２０が得られる。そして混合ガウス分布３１０は、ノッキングが生じるときのノック強度の分布を表すガウス分布３１１と、ノッキングが生じないときのノック強度の分布を表すガウス分布３１２とを含む。同様に、混合ガウス分布３２０は、ノッキングが生じるときのノック強度の分布を表すガウス分布３２１と、ノッキングが生じないときのノック強度の分布を表すガウス分布３２２とを含む。そして図３（ｃ）に示されるように、それぞれの組み合わせについて得られた混合分布に対して上記のように、ノッキングが生じるときのノック強度の分布を表すガウス分布３１１、３２１と、ノッキングが生じないときのノック強度の分布を表すガウス分布３１２、３２２のそれぞれの平均値間に識別境界３１３、３２３が設定される。
【００３８】
図４は、識別境界設定処理の動作フローチャートである。プロセッサ２３は、以下の動作フローチャートに従って、所定の周期ごとに識別境界設定処理を実行する。
【００３９】
保存部３１は、通信インターフェース２１を介してノックセンサ１２からプロセッサ２３が受信した、ノック強度の測定値を、エンジン１０の回転数及び充填効率とともにメモリ２２に記憶する（ステップＳ１０１）。
【００４０】
モデル化部３２は、メモリ２２に記憶されている、エンジン１０の回転数と充填効率の組み合わせのそれぞれについて、ノック強度の測定値の数が所定数に達したか否か判定する（ステップＳ１０２）。何れの組み合わせについてもノック強度の測定値の数が所定数に達していなければ（ステップＳ１０２−Ｎｏ）、プロセッサ２３は、識別境界設定処理を終了する。
【００４１】
一方、何れかの組み合わせについて、ノック強度の測定値の数が所定数に達していれば（ステップＳ１０２−Ｙｅｓ）、モデル化部３２は、その組み合わせについてのノック強度の測定値の集合に対してＥＭ法を適用することで、ノッキングが生じるときのノック強度の分布を表すガウス分布N(μ1,σ2)と、ノッキングが生じないときのノック強度の分布を表すガウス分布N(μ2,σ2)とを含む混合ガウス分布を求める（ステップＳ１０３）。
【００４２】
境界設定部３３は、ノック強度の測定値の数が所定数に達した組み合わせについて得られた混合ガウス分布に含まれる、各ガウス分布の平均値間に、ノッキングが生じるノック強度とノッキングが生じないノック強度との識別境界を設定する（ステップ１０４）。そして境界設定部３３は、設定した識別境界をメモリ２２に記憶して、識別境界設定処理を終了する。
【００４３】
制御部３４は、エンジン１０の各シリンダについて、燃焼サイクルごとに、現在のエンジン１０の回転数と充填効率の組み合わせに対応する識別境界と、最新のノック強度の測定値とに基づいて、点火プラグ１１を点火するタイミングを制御する。例えば、制御部３４は、現在のエンジン１０の回転数と充填効率の組み合わせに対応する識別境界をメモリ２２から読み込む。その際、その組み合わせについて、識別境界が未だ設定されていなければ、制御部３４は、その組み合わせについての識別境界の初期値を、その識別境界としてメモリ２２から読み込めばよい。そして制御部３４は、燃焼サイクル開始からの経過時間が、トルクが最大となる点火タイミング（Minimum advance for the Best Torque, MBT）に達するまでの間、ノックセンサ１２により得られたノック強度の測定値が読み込んだ識別境界よりも小さければ、すなわち、ノック強度の測定値が、識別境界よりも、ノッキングが生じないときのノック強度の分布を表すガウス分布の平均値側にある場合、点火タイミングをMBTに設定する。一方、制御部３４は、経過時間がMBTに達するよりも前に、ノックセンサ１２により得られたノック強度の測定値が、読み込んだ識別境界よりも大きくなれば、すなわち、ノック強度の測定値が、識別境界よりも、ノッキングが生じるときのノック強度の分布を表すガウス分布の平均値側にある場合、点火タイミングをMBTから所定時間だけ遅らせたタイミングを点火タイミングとする。なお、MBTとエンジン１０の回転数と充填効率の組み合わせとの関係を表す参照テーブルがメモリ２２に予め記憶される。そして制御部３４は、その参照テーブルを参照することで、現在のエンジン１０の回転数と充填効率の組み合わせに対応するMBTを決定すればよい。
【００４４】
また、所定時間は、予め設定される固定の時間とすることができる。あるいは、所定時間は、ノック強度の測定値が大きいほど、長い時間に設定されてもよい。あるいはまた、所定時間は、ノック強度の測定値が、ノッキングが生じるときのノック強度の分布を表すガウス分布の平均値に近いほど、すなわち、ノッキングが生じる確率が高いほど、長い時間に設定されてもよい。これにより、制御部３４は、エンジン１０にノッキングが生じることをより確実に抑制できる。
【００４５】
制御部３４は、決定した点火タイミングにて点火プラグ１１を点火させる制御信号を点火プラグ１１へ出力する。
【００４６】
図５は、エンジン制御処理の動作フローチャートである。制御部３４は、燃焼サイクルごとに、下記の動作フローチャートに従ってエンジン制御処理を実行する。
【００４７】
制御部３４は、現在のエンジン１０の回転数と充填効率の組み合わせに対応するノック強度の識別境界とMBTとをメモリ２２から読み込む（ステップＳ２０１）。そして制御部３４は、サイクル開始からの経過時間がMBTに達するまで、ノックセンサ１２から得られたノック強度と識別境界とを比較し、ノック強度が識別境界以上となるか否か判定する（ステップＳ２０２）。
【００４８】
経過時間がMBTに達するまで、ノック強度が識別境界未満であれば（ステップＳ２０２−Ｎｏ）、制御部３４は、点火タイミングをMBTに設定する（ステップＳ２０３）。一方、経過時間がMBTに達するまでに、ノック強度が識別境界以上となれば（ステップＳ２０２−Ｙｅｓ）、制御部３４は、点火タイミングを、MBTから所定時間遅らせたタイミングに設定する（ステップＳ２０４）。
【００４９】
ステップＳ２０３またはＳ２０４の後、制御部３４は、設定した点火タイミングにてエンジン１０の点火プラグ１１を点火させる制御信号を点火プラグ１１へ出力する（ステップＳ２０５）。そして制御部３４は、エンジン制御処理を終了する。
【００５０】
以上に説明してきたように、第１の実施形態による制御装置は、ノック強度の測定値の集合を混合ガウス分布で近似することで、ノッキングが生じるときのノック強度の分布とノッキングが生じないときのノック強度の分布のそれぞれをガウス分布でモデル化する。そしてこの制御装置は、ノッキングが生じるときのノック強度の分布を表すガウス分布の平均値とノッキングが生じないときのノック強度の分布を表すガウス分布の平均値との間に、ノッキングが生じるか否かの判定に用いるノック強度の識別境界を設定する。そのため、この制御装置は、ノッキングが生じるときのノック強度の分布と、ノッキングが生じないときのノック強度の分布とが部分的に重なっていても、ノック強度に対する識別境界を適切に設定できる。またこの制御装置は、車両の走行中に得られたノック強度の測定値の集合に基づいて識別境界を設定するので、車両に搭載されたエンジン自体の特性、及び、車両のドライバの運転の特徴に応じて、ノック強度に対する識別境界を最適化できる。
【００５１】
変形例によれば、モデル化部３２及び境界設定部３３は、直近の所定期間（例えば、１日、１週間、あるいは１カ月間）中に、エンジン１０の回転数と充填効率の何れかの組み合わせについてノック強度が識別境界以上となる回数が所定回数を超えると、その組み合わせについて、ノック強度の分布のモデル化及び識別境界の設定処理を実行することで、識別境界を更新してもよい。これにより、モデル化部３２及び境界設定部３３は、適切なタイミングで識別境界を更新できる。
【００５２】
他の変形例によれば、保存部３１は、ノックセンサ１２により測定されたノック強度の代わりに、筒内圧センサ１４により測定された筒内圧とノック強度との関係に基づいて、その筒内圧からノック強度を推定し、推定したノック強度をメモリ２２に記憶してもよい。その際、保存部３１は、例えば、ノック強度と筒内圧との関係を表す参照テーブルを参照して、測定された筒内圧に対応するノック強度の推定値を求めればよい。そのような参照テーブルは、メモリ２２に予め記憶されればよい。同様に、制御部３４も、筒内圧センサ１４により測定された筒内圧からノック強度を推定し、推定したノック強度を識別境界と比較することで、点火タイミングを制御してもよい。この場合には、ノックセンサ１２は省略されてもよい。
【００５３】
また他の変形例によれば、モデル化部３２は、エンジン１０の回転数と、筒内圧との組み合わせごとに、その組み合わせに対するノック強度の測定値の集合を混合ガウス分布で近似してもよい。
【００５４】
さらに他の変形例によれば、保存部３１は、エンジン１０の状態を表す２種類以上の物理パラメータの組み合わせをメモリ２２に記憶してもよい。そしてモデル化部３２は、その組み合わせの集合を混合ガウス分布で近似してもよい。この場合、境界設定部３３により求められる識別境界は、例えば、物理パラメータの種類が２種類であれば、その２種類の物理パラメータ間の関係を表す曲線となる。また、物理パラメータの種類が３種類であれば、境界設定部３３により求められる識別境界は、その３種類の物理パラメータ間の関係を表す曲面となる。
【００５５】
例えば、保存部３１は、ノック強度の測定値または推定値と、エンジン１０の温度の測定値の組み合わせを、エンジン１０の回転数と充填効率（または吸気圧力）と対応付けてメモリ２２に記憶してもよい。なお、プロセッサ２３は、例えば、通信インターフェース２１を介して、エンジン１０を冷却するラジエーターの水温を測定する水温計（図示せず）から取得した温度の測定値を、エンジン１０の温度の測定値とすればよい。そしてモデル化部３２は、エンジン１０の回転数と充填効率（または筒内圧）の組み合わせごとに、その組み合わせに対応する、ノック強度の測定値または推定値と、エンジン１０の温度の測定値のペアの集合を混合ガウス分布で近似してもよい。この場合も、上記の実施形態と同様に、モデル化部３２は、ノック強度の測定値または推定値と、エンジン１０の温度の測定値のペアの集合に対してＥＭ法を適用することで、その集合を混合ガウス分布で近似することができる。この場合、混合ガウス分布には、ノッキングが生じるときの、ノック強度の測定値または推定値と、エンジン１０の温度の測定値のペアの分布を表す２次元のガウス分布と、ノッキングが生じないときの、ノック強度の測定値または推定値と、エンジン１０の温度の測定値のペアの分布を表す２次元のガウス分布とが含まれる。そして境界設定部３３は、その混合ガウス分布に基づいて、上記の実施形態と同様に識別境界を設定すればよい。この場合、識別境界は、ノック強度とエンジン１０の温度との関係を表す曲線で表される。
【００５６】
次に、第２の実施形態による制御装置について説明する。第２の実施形態による制御装置は、車両に搭載された動力ユニットであるエンジンに投入される燃料が軽質燃料か重質燃料かを、エンジン１０のトルクにより判定する。
【００５７】
第２の実施形態による制御装置も、第１の実施形態によるＥＣＵ１と同様の構成とすることができる。ただし、第２の実施形態による制御装置では、プロセッサ２３により実行される各部の処理の対象となる物理パラメータ、及び、エンジンの状態に関連する事象が異なる。そこで以下では、第１の実施形態による制御装置との相違点について説明する。
【００５８】
第２の実施形態による制御装置であるＥＣＵ１は、エンジン１０が始動する際のファストアイドル時におけるトルクの分布に基づいて、エンジン１０に供給された燃料が重質連量である状態を表すトルクと、エンジン１０に供給された燃料が軽質燃料である状態を表すトルクとの識別境界を設定する。
【００５９】
プロセッサ２３の保存部３１は、エンジン１０のクランクシャフトに設けられたトルクセンサ（図示せず）から、通信インターフェース２１を介して、エンジン１０が始動する際のファストアイドル時における、エンジン１０の出力トルクの測定値を受信すると、その測定値を、ファストアイドル開始からの各シリンダの点火回数とともにメモリ２２に記憶する。なお、保存部３１は、トルクセンサから受信したトルクの測定値の代わりに、ファストアイドル時における、エンジン１０の回転数の変化からエンジン１０のクランクシャフトの角加速度を算出し、その角加速度から求められるトルクの推定値を、ファストアイドル開始からの各シリンダの点火回数とともにメモリ２２に記憶してもよい。
【００６０】
モデル化部３２は、何れかの点火回数について、メモリ２２に記憶されているトルクの測定値または推定値（以下、単にトルクの測定値と呼ぶ）の数が所定数に達すると、その点火回数についてのトルクの測定値の集合を混合ガウス分布で近似することで、エンジン１０に重質燃料が供給されている状態におけるトルクの測定値の分布を表すガウス分布N(μF1n,σF1n2)と、エンジン１０に軽質燃料が供給されている状態におけるトルクの測定値の分布を表すガウス分布N(μF2n,σF2n2)(nは点火回数)と、各ガウス分布の重み係数ωFkn(k=1,2)を求める。そして境界設定部３３は、各ガウス分布の平均値間に、エンジン１０に供給された燃料が重質連量である状態を表すトルクと、エンジン１０に供給された燃料が軽質燃料である状態を表すトルクとの識別境界を設定する。その際、境界設定部３３は、第１の実施形態と同様に、誤判定となる確率が最小化されるよう、（２）式に従って識別境界を設定してもよい。あるいは、境界設定部３３は、各ガウス分布の平均値から識別境界までのマハラノビス距離が等距離となるように識別境界を設定してもよい。
【００６１】
識別境界が設定されると、制御部３４は、ファストアイドル開始からの何れかの点火回数におけるトルクの測定値を、その点火回数について設定された識別境界と比較する。そしてトルクの測定値が、識別境界よりもエンジン１０に重質燃料が供給されている状態におけるトルクの測定値の分布を表すガウス分布N(μF1n,σF1n2)の平均値μF1n側となっている場合、制御部３４は、エンジン１０に重質燃料が供給されていると判定する。一方、トルクの測定値が、識別境界よりもエンジン１０に軽質燃料が供給されている状態におけるトルクの測定値の分布を表すガウス分布N(μF2n,σF2n2)の平均値μF2n側となっている場合、制御部３４は、エンジン１０に軽質燃料が供給されていると判定する。エンジン１０に重質燃料が供給されていると判定した場合、制御部３４は、エンジン１０の点火プラグ１１の点火タイミングを、重質燃料に対して最適化されたタイミングに設定する。一方、エンジン１０に軽質燃料が供給されていると判定した場合、制御部３４は、エンジン１０の点火プラグ１１の点火タイミングを、軽質燃料に対して最適化されたタイミングに設定する。なお、重質燃料に対して最適化された点火タイミング及び軽質燃料に対して最適化された点火タイミングのそれぞれは、予めメモリ２２に記憶されていればよい。さらに、制御部３４は、エンジン１０に重質燃料が供給されていると判定した場合における空燃比と、エンジン１０に軽質燃料が供給されていると判定した場合における空燃比とを異ならせてもよい。
【００６２】
図６は、第２の実施形態による識別境界設定処理においてモデル化されるトルクの分布の一例を示す図である。図６に示されるグラフの各軸は、それぞれ、点火回数、トルク及び頻度を表す。そしてガウス分布６０１−１〜６０１−ｎは、それぞれ、点火回数ｎにおける、エンジン１０に重質燃料が供給されている状態におけるトルクの測定値の分布を表す。一方、ガウス分布６０２−１〜６０２−ｎは、それぞれ、点火回数ｎにおける、エンジン１０に軽質燃料が供給されている状態におけるトルクの測定値の分布を表す。このように、エンジン１０に供給される燃料性状（重質または軽質）ごとに、トルクの分布がガウス分布でモデル化される。そのため、この実施形態においても、境界設定部３３は、点火回数k(k=1,2,...,n)ごとに、ガウス分布６０１−ｋ及びガウス分布６０２−ｋに基づいて第１の実施形態と同様に識別境界を設定することで、識別境界を最適化できる。
【００６３】
上記の各実施形態の変形例によれば、モデル化部３２は、動力ユニットの状態ごとの物理パラメータの測定値の集合をモデル化するための確率分布として、ガウス分布以外の確率分布、例えば、ポアソン分布を用いてもよい。境界設定部３３は、この場合も、上記の各実施形態と同様に識別境界を設定すればよい。
【００６４】
なお、ＥＣＵ１は、トルクの代わりに、角加速度の測定値の集合に対してモデル化部３２及び境界設定部３３の処理を実行することで識別境界を設定してもよい。そして制御部３４は、その識別境界と角加速度とを比較することで、エンジン１０に重質燃料が供給された状態か、軽質燃料が供給された状態かを判定してもよい。
【００６５】
また、上記の各実施形態または変形例において、ＥＣＵ１と車内ネットワークを介して接続される無線通信端末（図示せず）が車両に搭載されていてもよい。この場合には、その無線通信端末と無線基地局（図示せず）及びコアネットワークを介して通信可能なサーバ（図示せず）が、車両から受信した、物理パラメータの測定値の集合に基づいて、識別境界を設定してもよい。すなわち、サーバは、識別境界設定装置の他の一例となる。
【００６６】
この変形例では、ＥＣＵ１は、無線通信端末を介して、所定の周期ごとに、動力ユニットの状態を表す１以上の物理パラメータの測定値をＥＣＵ１が搭載された車両または無線通信端末の識別情報とを含むアップリンク信号を、ゲートウェイを介してコアネットワークに接続される無線基地局へ送信する。無線基地局は、無線通信端末から受信したアップリンク信号に含まれる、物理パラメータの測定値と識別情報とを、コアネットワークを介してサーバへ送信する。
【００６７】
サーバは、１以上のプロセッサと、メモリと、コアネットワークと接続するための通信インターフェースとを有する。サーバのメモリは、例えば、半導体メモリ、磁気記録媒体及び光記録媒体の少なくとも一つを有し、サーバが通信インターフェースを介して受信した物理パラメータの測定値の集合を、受信した識別情報と対応付けて記憶する。サーバのプロセッサは、メモリに記憶された、物理パラメータの測定値の集合に基づいて、モデル化部３２及び境界設定部３３の処理を実行することで、識別境界を設定する。そしてサーバのプロセッサは、設定した識別境界を、通信インターフェース、コアネットワーク及び無線基地局を介して、受信した識別情報で特定される車両の無線通信端末へ送信する。またサーバのプロセッサは、設定した識別境界とともに、その識別境界の設定に利用した、各状態の物理パラメータの測定値の集合を表す確率分布を特定するためのパラメータ（平均値、分散、重み係数）を、通信インターフェース、コアネットワーク及び無線基地局を介して、受信した識別情報で特定される車両の無線通信端末へ送信してもよい。そして車両に搭載された無線通信端末は、サーバから受信した識別境界などを、ＥＣＵ１へわたす。ＥＣＵ１は、受信した識別境界をメモリ２２に記憶するとともに、制御部３４による車両制御処理の実行の際に、受信した識別境界を利用すればよい。
【００６８】
この変形例によれば、ＥＣＵは識別境界設定処理を実行しなくてもよいので、ＥＣＵの演算負荷が軽減される。
【００６９】
また、サーバのプロセッサは、複数の車両から受信した物理パラメータの測定値の集合に基づいて、モデル化部３２及び境界設定部３３の処理を実行することで、識別境界を設定してもよい。そしてサーバのプロセッサは、各車両へ、設定した識別境界を送信してもよい。これにより、様々な状況下での物理パラメータの測定値を収集することが容易となるので、サーバのプロセッサは、より汎用的な識別境界を設定できる。
【００７０】
以上のように、当業者は、本発明の範囲内で、実施される形態に合わせて様々な変更を行うことができる。
【符号の説明】
【００７１】
１    電子制御装置
１０    エンジン
１１    点火プラグ
１２    ノックセンサ
１３    回転センサ
１４    筒内圧センサ
２１    通信インターフェース
２２    メモリ
２３    プロセッサ
３１    保存部
３２    モデル化部
３３    境界設定部
３４    制御部
【図１】
2020056331.tif 000005
【図２】
2020056331.tif 000006
【図３】
2020056331.tif 000007
【図４】
2020056331.tif 000008
【図５】
2020056331.tif 000009
【図６】
2020056331.tif 000010