特許 5727315 過渡走行シミュレーション装置及び方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5727315

(24)【登録日】2015年4月10日

(45)【発行日】2015年6月3日

(54)【発明の名称】過渡走行シミュレーション装置及び方法

(51)【国際特許分類】

   G01M 15/00 20060101AFI20150514BHJP

【ＦＩ】

   G01M15/00

【請求項の数】2

【全頁数】25

(21)【出願番号】特願2011-149190(P2011-149190)

(22)【出願日】2011年7月5日

(65)【公開番号】特開2013-15447(P2013-15447A)

(43)【公開日】2013年1月24日

【審査請求日】2013年12月6日

(73)【特許権者】

【識別番号】000145806

【氏名又は名称】株式会社小野測器

(74)【代理人】

【識別番号】100106002

【弁理士】

【氏名又は名称】正林 真之

(74)【代理人】

【識別番号】100120891

【弁理士】

【氏名又は名称】林 一好

(72)【発明者】

【氏名】村瀬 道夫

(72)【発明者】

【氏名】佐藤 広幸

(72)【発明者】

【氏名】橋本 善博

(72)【発明者】

【氏名】三瓶 祐一郎

【審査官】 萩田 裕介

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００６−１６２３２０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−１９４９７７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−２７１８０１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−０２１５１８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 梶洋隆 等，エンジン制御パラメータの実験ベース進化的多目的最適化，YAMAHA MOTOR TECHNICAL REVIEW，２００７年１２月，No.43

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｍ １５／００ − １７／１０

Ｆ０２Ｄ ４５／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

エンジンの制御要素に係る設定値に従って制御駆動される当該エンジンの性能を所定の走行モードによってシミュレーションする過渡走行シミュレーション装置であって、
前記走行モードについてエンジンの回転速度ごとに加速時間の頻度を対応付けた走行頻度表を記憶する走行頻度表データ記憶部と、
前記走行頻度表データ記憶部に記憶された各回転速度について、所定の頻度より高い頻度の加速時間ごとに、複数の変更した設定値を用いてエンジンの駆動試験を行い、前記エンジンの性能を示す複数種類の出力値を計測した過渡駆動データから抽出された最適解であって、前記複数の変更した設定値による複数種類の出力値の組み合わせが、他の設定値による出力値の組み合わせに優越されないような設定値である前記最適解を記憶する最適解データ記憶部と、
前記最適解データ記憶部から一組の最適解を取得する最適解取得部と、
前記最適解取得部によって取得された前記一組の最適解に基づいて、前記回転速度及び前記加速時間ごとに負荷の入力に対して前記エンジンの性能を示す出力値を出力する近似モデルを作成する近似モデル作成部と、
前記近似モデル作成部によって作成された近似モデルと、前記所定の走行モードとによって、前記エンジンの性能を算出する性能算出部と、
前記性能算出部によって算出された性能が、所定の規定値を満たすか否かを判定し、所定の規定値を満たさないと判定した場合に、前記最適解取得部による取得と前記近似モデル作成部による作成と前記性能算出部による算出とを繰り返す規定値判定部と、
前記規定値判定部によって前記規定値を満たすと判定された前記一組の最適解を記憶する最適解格納部と、
前記最適解格納部によって記憶された前記一組の最適解に対応するマップであって、前記回転速度及び前記負荷に対して前記設定値をマップ化した前記マップを作成するマップ作成部と、
を備える過渡走行シミュレーション装置。

【請求項2】

エンジンの制御要素に係る設定値に従って制御駆動される当該エンジンの性能を所定の走行モードによってシミュレーションする過渡走行シミュレーション装置が実行する方法であって、
前記過渡走行シミュレーション装置は、
前記走行モードについてエンジンの回転速度ごとに加速時間の頻度を対応付けた走行頻度表を記憶する走行頻度表データ記憶部と、
前記走行頻度表データ記憶部に記憶された各回転速度について、所定の頻度より高い頻度の加速時間ごとに、複数の変更した設定値を用いてエンジンの駆動試験を行い、前記エンジンの性能を示す複数種類の出力値を計測した過渡駆動データから抽出された最適解であって、前記複数の変更した設定値による複数種類の出力値の組み合わせが、他の設定値による出力値の組み合わせに優越されないような設定値である前記最適解を記憶する最適解データ記憶部と、を備え、
前記方法は、
前記最適解データ記憶部から一組の最適解を取得する最適解取得ステップと、
前記最適解取得ステップによって取得された前記一組の最適解に基づいて、前記回転速度及び前記加速時間ごとに負荷の入力に対して前記エンジンの性能を示す出力値を出力する近似モデルを作成する近似モデル作成ステップと、
前記近似モデル作成ステップによって作成された近似モデルと、前記所定の走行モードとによって、前記エンジンの性能を算出する性能算出ステップと、
前記性能算出ステップによって算出された性能が、所定の規定値を満たすか否かを判定し、所定の規定値を満たさないと判定した場合に、前記最適解取得ステップによる取得と前記近似モデル作成ステップによる作成と前記性能算出ステップによる算出とを繰り返す規定値判定ステップと、
前記規定値判定ステップによって前記規定値を満たすと判定された前記一組の最適解を記憶する最適解格納ステップと、
前記最適解格納ステップによって記憶された前記一組の最適解に対応するマップであって、前記回転速度及び前記負荷に対して前記設定値をマップ化した前記マップを作成するマップ作成ステップと、
を備える方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、過渡走行シミュレーション装置及び方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来より、自動車用エンジンの開発においては、エンジン本体の開発に加えて、エンジン本体の作製後に、そのエンジンを制御するＥＣＵ（Ｅｎｇｉｎｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ、エンジンコントロールユニット）の開発（設定値の決定）が行われる。ＥＣＵの開発は、エンジン本体の開発にも増して重要であり、ＥＣＵの設定次第では、エンジン本体の性能を十分に発揮することができない。

【0003】

ＥＣＵの開発は、作製されたエンジンを所定の設定の下で、実際に制御駆動させることにより行われる。そして、エンジンを制御駆動させた結果を計測し、この計測データに基づいて、再度、ＥＣＵの設定にフィードバックする、いわゆる、適合試験により行われる。

【0004】

また、ＥＣＵの開発においては、パワーやトルク等の走行性能の特性の他に、燃料消費の特性やエミッション（排気ガス）の特性等において、車両を購入するユーザや環境への負荷等の様々な要求を満たすように開発を行わなければならない。
したがって、適合試験では、エンジンの特性を加味して、燃費向上や排気ガスの清浄化といったような要求を満たす性能を最大限に発揮することを目的として行われる。

【0005】

このように多岐にわたる要求を満たさなければならない適合試験では、上述したようにＥＣＵの設定を決定するために、エンジンを実際に駆動させて設定に必要なデータの収集を行う（駆動試験）が、設定可能範囲のすべてにおいて、データの収集を行おうとすると膨大な時間や費用がかかってしまう。そこで、適合試験では、所定の設定でのみ駆動試験を行い、それ以外の設定に関しては、駆動試験のデータに基づいて、それ以外を推定して、設定値を決定する。最終的にＥＣＵの設定は、適合試験において、駆動試験から収集されたデータ（実測値）と、実測値から推定される値とにより決定される。

【0006】

上述した適合試験で計測される様々なエンジンの特性は、それぞれ関係していることも多く、例えば、ＮＯｘやオパシのように、一方の特性を向上させると他方の特性が低下するような、いわゆる、トレードオフの関係にあるものがある。このような特性の場合には、いずれか一方の特性を優先して設定値を決定するわけにはいかず、他の値との関係からそれぞれが劣ることのない最適な値を求める必要がある。

【0007】

トレードオフの関係にある複数の特性の組み合わせについて最適な組み合わせを導き出すためには、例えば、数学的手法である組み合わせ最適化により最適解群を導き出すことにより、複数のどの値にも優越されない特性の組み合わせを導き出すことが行われる。

【0008】

また、適合試験のエンジンの駆動状況については、どのような状態で行うかも重要であり、一般的にはエンジンの制御を一定にした状態で試験を行う定常状態下で、目的とする設定のみを変更して行う。近年、適合試験においては、ＥＣＵによるエンジンの制御がより複雑に行えるようになったこともあり、より実際の走行状態（加速したり減速したりする走行状態）に近い状態である過渡状態下においても適合試験を行う必要がある。例えば、排気ガス等の特性については、過渡状態においての基準が設けられ、この基準を満たさなければ、車両の登録を行わない等の措置もとられる。このため、過渡状態において、エンジンがこの基準に適合するなかで最適な特性を発揮するようにＥＣＵの設定を行うための適合試験の手法が求められている。

【0009】

このような適合試験において、例えば、特許文献１には、過渡状態におけるエンジンの特性を計測し、その出力値に基づいて、エンジンの設定を変更するものが記載されている。この特許文献１に記載されるエンジンの特性の計測は、回転とトルクを変動させた過渡状態の変化に合わせてエンジンの制御も変動させることにより、より最適なエンジンの性能を発揮させた状態で適合試験を行うものである。

【0010】

また、特許文献２には、複数の規格化された過渡運転モード（例えば、ＪＥ０５やＦＴＰ等）に対応することができる過渡エンジン性能適合化方法が記載されている。具体的には、過渡エンジン性能適合化方法は、仮想エンジン実行装置で、作成した過渡エンジンモデルを利用し、制御のための設定値を修正しながら評価が規定値内になるまでシミュレーションを繰り返す。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0011】

【特許文献1】特開２００５−１９５５４２号公報

【特許文献2】特開２００６−１６２３２０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0012】

しかしながら、特許文献１に記載される過渡状態におけるエンジンの制御は、例えば、制御を行う者の経験則や勘等の独自の観点で決定されて、計測試験に供される。つまり、このように決定された制御の下で計測された結果は、果たして最適なものであるか定かではない。また、エンジンの制御を行う者により結果が異なる上に、他のエンジンとの客観的な評価を行うことができないという問題があった。

【0013】

また、特許文献２に記載される過渡エンジン性能適合化方法は、仮想エンジン実行装置で、評価が規定値内になるように操作者が設定値の修正を行い、修正された設定値によってシミュレーションを行うという工程を繰り返すので、操作者の経験に依存し、客観性に欠けるという問題があった。

【0014】

そこで、過渡状態におけるエンジンの性能を客観的に、精度よく推定することができる装置及び方法が求められている。

【0015】

本発明は、過渡状態におけるエンジンの性能を客観的に、精度よく推定することができる過渡走行シミュレーション装置及び方法を提供すること目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0016】

本発明では、以下のような解決手段を提供する。

【0017】

（１） エンジンの制御要素に係る設定値に従って制御駆動される当該エンジンの性能を所定の走行モードによってシミュレーションする過渡走行シミュレーション装置であって、前記走行モードについてエンジンの回転速度ごとに加速時間の頻度を対応付けた走行頻度表を記憶する走行頻度表データ記憶部と、前記走行頻度表データ記憶部に記憶された加速時間の頻度のうち所定の頻度より高い頻度の加速時間について計測した過渡駆動データから抽出された最適解を記憶する最適解データ記憶部と、前記最適解データ記憶部から一組の最適解を取得する最適解取得部と、前記最適解取得部によって取得された前記一組の最適解に基づいて近似モデルを作成する近似モデル作成部と、前記近似モデル作成部によって作成された近似モデルと、前記所定の走行モードとによって、前記エンジンの性能を算出する性能算出部と、前記性能算出部によって算出された性能が、所定の規定値を満たすか否かを判定し、所定の規定値を満たさないと判定した場合に、前記最適解取得部による取得と前記近似モデル作成部による作成と前記性能算出部による算出とを繰り返す規定値判定部と、前記規定値判定部によって前記規定値を満たすと判定された前記一組の最適解を記憶する最適解格納部と、前記最適解格納部によって記憶された前記一組の最適解に対応するマップを作成するマップ作成部と、を備える過渡走行シミュレーション装置。

【0018】

（１）の構成によれば、本発明に係る過渡走行シミュレーション装置は、走行モードについてエンジンの回転速度ごとに加速時間の頻度を対応付けた走行頻度表を記憶する走行頻度表データ記憶部と、走行頻度表データ記憶部に記憶された加速時間の頻度のうち所定の頻度より高い頻度の加速時間について計測した過渡駆動データから抽出された最適解を記憶する最適解データ記憶部とを備える。そして、過渡走行シミュレーション装置は、最適解データ記憶部から一組の最適解を取得し、取得した一組の最適解に基づいて近似モデルを作成する。次に、過渡走行シミュレーション装置は、作成した近似モデルと、所定の走行モードとによって、エンジンの性能を算出する。次に、過渡走行シミュレーション装置は、算出した性能が、所定の規定値を満たすか否かを判定し、所定の規定値を満たさないと判定した場合に、一組の最適解の取得と近似モデルの作成と性能の算出とを繰り返し、規定値を満たすと判定した一組の最適解を記憶する。そして、過渡走行シミュレーション装置は、記憶した一組の最適解に対応するマップを作成する。

【0019】

すなわち、本発明に係る過渡走行シミュレーション装置は、走行頻度表データに記憶された加速時間のうち所定の頻度より高い頻度の加速時間における過渡駆動データから抽出した最適解データについて近似モデルを作成し、作成した近似モデルによって、所定の走行モード（例えば、ＪＥ０５）に基づいて算出した性能が所定の規定値を満たすか否かを判定し、満たすと判定した最適解のマップを作成する。したがって、過渡走行シミュレーション装置は、最適解による近似モデルを作成し、作成した近似モデルにより所定の走行モードにおける性能を算出するので、過渡状態におけるエンジンの性能を客観的に、精度よく推定することができる。

【0020】

（２） エンジンの制御要素に係る設定値に従って制御駆動される当該エンジンの性能を所定の走行モードによってシミュレーションする過渡走行シミュレーション装置が実行する方法であって、前記過渡走行シミュレーション装置は、前記走行モードについてエンジンの回転速度ごとに加速時間の頻度を対応付けた走行頻度表を記憶する走行頻度表データ記憶部と、前記走行頻度表データ記憶部に記憶された加速時間の頻度のうち所定の頻度より高い頻度の加速時間について計測した過渡駆動データから抽出された最適解を記憶する最適解データ記憶部と、を備え、前記方法は、前記最適解データ記憶部から一組の最適解を取得する最適解取得ステップと、前記最適解取得ステップによって取得された前記一組の最適解に基づいて近似モデルを作成する近似モデル作成ステップと、前記近似モデル作成ステップによって作成された近似モデルと、前記所定の走行モードとによって、前記エンジンの性能を算出する性能算出ステップと、前記性能算出ステップによって算出された性能が、所定の規定値を満たすか否かを判定し、所定の規定値を満たさないと判定した場合に、前記最適解取得ステップによる取得と前記近似モデル作成ステップによる作成と前記性能算出ステップによる算出とを繰り返す規定値判定ステップと、前記規定値判定ステップによって前記規定値を満たすと判定された前記一組の最適解を記憶する最適解格納ステップと、前記最適解格納ステップによって記憶された前記一組の最適解に対応するマップを作成するマップ作成ステップと、を備える方法。

【0021】

したがって、本発明に係る方法は、（１）と同様に、過渡状態におけるエンジンの性能を客観的に、精度よく推定することができる。

【発明の効果】

【0022】

本発明によれば、実走行モードにおける頻度の高い加速時間のデータを収集し、収集したデータをモデル化し、最適化した結果より得られた多層過渡達成値を利用し、過渡状態におけるエンジンの性能を客観的に、精度よく推定することができる。さらに、実走行モードの加速時間頻度を使って、達成した目標値に対応した最適なＥＣＵマップも容易に作成することができる。

【図面の簡単な説明】

【0023】

【図1】本発明の一実施形態に係る過渡走行シミュレーション装置による処理の概要を示す図である。

【図2】本発明の一実施形態に係る過渡走行シミュレーション装置と、過渡走行シミュレーション装置にデータを提供するための過渡運転試験の概要を示す図である。

【図3】本発明の一実施形態に係る過渡走行シミュレーション装置にデータを提供する過渡運転試験装置の機能を示す機能ブロック図である。

【図4】過渡運転試験装置の処理を示すフロー図である。

【図5】本発明の一実施形態に係る過渡走行シミュレーション装置の機能ブロック図である。

【図6】本発明の一実施形態に係る過渡走行シミュレーション装置の処理を示すフロー図である。

【図7】加速時間の決定の一例を示す図で、（ａ）は走行モード（ＪＥ０５）を示す図、（ｂ）は走行モード（ＪＥ０５）の一部拡大図、（ｃ）は所定の箇所を取り出して加速時間を算出する図である。

【図8】本発明の一実施形態における走行頻度表データの例を示す図である。

【図9】所定の加速条件下におけるＥＧＲ開度の設定値の推移を示す図で、（ａ）は７５０ｒｐｍを示す図、（ｂ）は１０００ｒｐｍを示す図、（ｃ）は１２５０ｒｐｍを示す図である。

【図10】エンジンの駆動試験を示す図で、（ａ）は設定値を示す図であり、（ｂ）は計測機での計測結果を示す図である。

【図11】本発明の一実施形態における加速時間ごとの過渡駆動データの例を示す図である。

【図12】出力値の評価を行うための図で、（ａ）はあてはめに対する実測を示す散布図、（ｂ）はあてはめに対する残差を示す散布図、（ｃ）は計測順番に対する残差を示す散布図、（ｄ）は残差に対する正規確率を示す散布図である。

【図13】多目的遺伝アルゴリズムにおける多点探索を示す模式図で、（ａ）は初期化工程を示す模式図、（ｂ）は淘汰工程を示す模式図、（ｃ）は交叉及び突然変異工程を示す模式図、（ｄ）は最適解選択工程を示す模式図である。

【図14】本実施形態における最適解を示す図で、（ａ）は出力値から算出した最適解集合から１の最適解の抽出を示す図、（ｂ）は図１４（ａ）で抽出された最適解に基づいて、各噴射量の値を補間により導き出した図である。

【図15】本実施形態に係る最適解データの例を示す図である。

【図16】本実施形態に係る抽出された最適解データの例を示す図である。

【図17】本実施形態に係る過渡走行シミュレーション装置が作成する一次近似モデルの説明図である。

【図18】本実施形態に係る多層過渡近似モデルの例を示す図である。

【図19】本実施形態に係る過渡走行シミュレーション装置が算出した値を示す図である。

【図20】多層グラフを示す図で、（１）は加速状態における最適解マップを３次元表示した図、（２）は加速状態における最適解マップを２次元等高線グラフ表示した図である。

【発明を実施するための形態】

【0024】

以下、本発明の実施形態について図に従って説明する。

【0025】

図１は、過渡走行シミュレーション装置１０による処理の概要を示す図である。過渡走行シミュレーション装置１０は、走行モードを分析した走行頻度表と、最適解（パレート解）データとに基づいて、多層過渡近似モデルを作成し、作成した多層過渡近似モデルから最適のＥＣＵマップを作成する。

【0026】

ここで、走行頻度表は、走行モードを構成するデータが、回転速度、負荷及び加速時間によって分析され、例えば、回転速度ごとに加速時間（１秒〜９秒）の頻度が対応付けられることによって作成される（後述する図７、図８参照）。すなわち、走行モードにおいて加速したり減速したりする過渡状態は、回転速度ごとの加速時間（１秒〜９秒）の頻度によって走行頻度表として表わされる。走行モードを分析したデータは、例えば、過渡運転試験装置１によって作成される。

【0027】

最適解（パレート解）データは、走行頻度表において所定の頻度より高い頻度の加速時間について計測され、収集された過渡駆動データ（後述する図９から図１１参照）について遅れ補正等が行われ、回転速度及び加速時間ごとにグループ化され、モデリング及び最適化されることによって作成される（後述する図１２から図１６参照）。最適解データは、例えば、過渡運転試験装置１によって作成される。

【0028】

多層過渡近似モデルは、最適解（パレート解）データのうちから取得された一組の最適解に対し近似モデル（例えば、一次近似モデル）を回転速度及び加速時間ごとに作成することによって作成される（後述する図１８参照）。

【0029】

過渡走行シミュレーション装置１０は、多層過渡近似モデルによって、走行モード（例えば、ＪＥ０５）におけるエンジンの性能（ＮＯｘ値やオパシ値等）をシミュレーションして算出し、算出した値が所定の規定値以内であるかを判定する。判定がＮＧである場合、過渡走行シミュレーション装置１０は、次の一組の最適解によって多層過渡近似モデルによるシミュレーションを繰り返す。判定がＯＫである場合、過渡走行シミュレーション装置１０は、その多層過渡近似モデルからＥＣＵマップを作成する。

【0030】

過渡走行シミュレーション装置１０に走行頻度表及び最適解データを提供する過渡運転試験装置１は、図２に示すように、駆動対象となる自動車用エンジン２（以下、エンジンという。）にＥＣＵ３（エンジンコントロールユニット）と排気ガス計測機４（以下、計測機という。）とを介して接続される。

【0031】

エンジン２には、ＥＣＵ３（エンジンコントロールユニット）が接続される。このＥＣＵ３は、ＥＣＵ３内の記憶部（図示せず）に記憶されたエンジン２の制御要素の設定値（ＥＣＵマップ）に基づいて、エンジン２を制御駆動可能に構成される。また、ＥＣＵ３は、エンジン２を直接制御する制御要素（燃料噴射タイミング、燃料噴射量等の内燃機関に関する制御要素）に加えて、エンジン２に間接的に影響を与える制御要素（吸排気機関等に関する制御要素）を制御可能に構成される。本実施形態においてＥＣＵ３は、少なくとも、回転数、トルク、燃料噴射量、後述するＥＧＲ開度、又は、後述するＶＧＴ開度等のエンジン２の駆動に関する制御が可能に構成される。

【0032】

また、エンジン２の吸排気管５には、ＥＧＲユニット６と、ＶＧＴユニット７とが接続される。
なお、ＥＧＲ（排気再循環、Ｅｘｈａｕｓｔ Ｇａｓ Ｒｅｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ）とは、燃焼後の排気ガスの一部を取り出し、吸気側へ導き再度吸気させることであり、シリンダへの再度の吸気により、シリンダ内の燃焼温度を下げて、排気ガス中のＮＯｘ（窒素酸化物）の排出量を抑制することを目的として行われる。吸気への再吸気の調節は、排気管５に接続され、シリンダに接続される排気流弁（ＥＧＲバルブ）の開閉の割合（以下、ＥＧＲ開度という。）を変化させて行う。本実施形態において、ＥＣＵ３は、エンジン２の吸排気制御をＥＧＲバルブの開閉により制御する。

【0033】

また、ＶＧＴ（可変容量ターボ、Ｖａｒｉａｂｌｅ Ｇｅｏｍｅｔｒｙ Ｔｕｒｂｏｃｈａｒｇｅｒ）とは、排気ガスを利用して、過給機のタービンを回して、圧縮した空気をシリンダ内に送り込むことであり、自然吸気による吸気を超える混合気をシリンダ内に送り込むことができるため高い出力を得る目的として行われる。シリンダへの送風の調節は、吸気側に設けられるＶＧＴバルブの開閉の割合（以下、ＶＧＴ開度という。）を変化させることにより行われる。本実施形態において、ＥＣＵ３は、エンジン２の吸排気制御をＶＧＴバルブの角度により制御する。

【0034】

さらに、エンジン本体２及びエンジン２の排気管５には、計測機４が接続される。
計測機４は、主に排気ガス等のエミッション要素や燃料消費等を計測可能に構成される。
また、計測機４は、本実施形態においては、エミッション要素のうち、少なくとも、スモークオパシ（以下、単にオパシという。）、一酸化炭素、二酸化炭素、ＮＯｘ又はＨＣ（炭化水素）を計測可能に構成される。なお、オパシは、計測機４により、排気ガス中の粒子状物質に対する光の透過率（スモーク透過度）として、計測される。

【0035】

過渡運転試験装置１は、図３に示すように、記憶部１１と、処理部１２と、表示部１３と、操作入力部１４と、を備える。処理部１２は、データ取得部１２１と、変更箇所決定部１２２と、対応付け部１２３と、最適解選択部１２７と、最適解抽出部１３０とを備える。

【0036】

記憶部１１は、実験計画データや取得されたデータ等を記憶する。操作入力部１４は、ＥＣＵ３の設定変更等をユーザにより操作可能に構成される。表示部１３は、ＥＣＵ３の設定結果や処理部１２での処理結果、初期設定等を表示する。本実施形態における過渡運転試験装置１は、入出力及び操作可能な演算処理装置であるコンピュータとして構成される。
処理部１２は、実験計画法に基づいて算定されたデータ（以下、実験計画データという。）や取得されたデータに基づいて、ＥＣＵ３の設定を行う。

【0037】

このように構成される過渡運転試験装置１により、実験計画データに基づいて、ＥＣＵ３が設定される。そして、このＥＣＵ３の設定に基づいて、エンジン２を制御駆動させた結果を計測機４で計測する。

【0038】

以上のように構成される過渡運転試験装置１は、過渡状態のうちの加速状態において所定の基準を満たしながら、トレードオフの関係となる最適なエンジン２の出力を発揮することができるエンジン２の設定値を選択する機能を有する。

【0039】

なお、過渡状態とは、試験時間内において、エンジン２の設定値を変化させ続けた状態（例えば、所定の時間内にスロットルを開き続けた状態）のことをいい、加速状態及び減速状態を含むものである。本実施形態においては、過渡状態の中でも、加速状態における過渡運転試験装置１によって作成されたデータが用いられる。また、本実施形態において、加速状態とは、所定時間において、スロットル開度を０％から１００％まで上げた状態をいう。
これに対して定常状態とは、過渡状態に対応する用語であり、試験時間内において、エンジン２の設定値を変化させない状態のことをいう。

【0040】

また、所定の基準とは、例えば、燃料消費基準や排気ガス基準であり、本実施形態においては、排気ガス基準のうち、排気ガス基準（走行モード（ＪＥ０５）に従った駆動試験下における排気ガスの基準）を満たすことを前提とする。
また、トレードオフの関係とは、一方を追求すれば他方を犠牲にせざるを得ないという二律背反する関係（例えば、エミッション要素のうち、ＮＯｘとオパシとの関係）をいう。

【0041】

データ取得部１２１は、本実施形態においては、車両諸元データｄ１、走行モードデータｄ２、定常駆動データｄ３、過渡駆動データｄ４及び走行頻度表データｄ５を取得する。

【0042】

車両諸元データｄ１は、例えば、エンジンのアイドル回転速度や定格回転速度等、車両の質量や、全高、全幅、タイヤ径、ギア比等の車両の情報のデータである。
走行モードデータｄ２は、排ガス規制基準の目安となる走行状態を規定したデータである。
定常駆動データｄ３は、所定の設定の下、定常状態（スロットル開度一定にした状態）でエンジン２を駆動させて実際に計測をした出力値や、計測した出力値（実測値）から予測した出力値（予測値）の設定データである。
過渡駆動データｄ４は、所定の設定の下、加速状態においてエンジン２を駆動させて、実際に計測をした出力値や、計測した出力値（実測値）から予測した出力値（予測値）の設定データである。本実施形態において、過渡駆動データｄ４は、所定の回転数及び所定の加速時間において、ＥＧＲ開度及びＶＧＴ開度を変化させた駆動試験において計測されるデータである。所定の加速時間は、走行頻度表データｄ５を参照し、回転速度ごとの所定の頻度より頻度の高い加速時間である。
走行頻度表データｄ５は、走行モードデータｄ２を解析することにより作成される。

【0043】

次に、最適解データｄ６について説明する。最適解データｄ６は、データ取得部１２１によって取得された過渡駆動データｄ４から、最適解抽出部１３０が最適解を抽出することにより、作成される。

【0044】

具体的には、データ取得部１２１は、エンジン２の制御要素（例えば、ＥＧＲとＶＧＴに関する制御要素）に係る設定値（例えば、ＥＧＲ開度とＶＧＴ開度）に従って制御駆動されたことにより出力される、互いにトレードオフの関係となる複数種の出力要素（例えば、ＮＯｘとオパシ）に係る出力値（例えば、ＮＯｘ値とオパシ値）の組み合わせを、所定の時間加速させた状態で設定値を複数変更して取得する。

【0045】

例えば、データ取得部１２１は、エンジン２を、走行頻度表データｄ５を参照し、回転速度ごとの所定の頻度より頻度の高い加速時間（例えば、図８において７５０ｒｐｍの場合に、頻度５パーセント以上の加速時間）内で設定値（ＥＧＲ開度やＶＧＴ開度）を変更することより制御駆動した結果の出力値（ＮＯｘ値とオパシ値）を取得する。

【0046】

対応付け部１２３は、出力値（ＮＯｘ値とオパシ値）の組み合わせと設定値（ＥＧＲ開度とＶＧＴ開度）とを対応付ける。対応付け部１２３は、取得した出力値の計測機４による計測誤差を調整するために、遅れ補正部１２４と、応答曲面モデル作成部１２５と、出力値評価部１２６とを有する。

【0047】

遅れ補正部１２４は、エミッション要素を測定するために、計測時間と設定制御時間とのずれが生じるために設定値と出力値との対応付けを行う。応答曲面モデル作成部１２５は、応答曲面モデルを作成する。出力値評価部１２６は、遅れ補正部１２４により対応付けられた出力値の評価を、応答曲面モデル作成部１２５によって作成された応答曲面モデルに従って計算し、計算した出力値の評価を行う。出力値の評価とは、計測された出力値の計測上の誤差等の評価である。

【0048】

最適解選択部１２７は、対応付け部１２３により対応付けられた複数の出力値の組み合わせ（ＮＯｘ値とオパシ値との組み合わせ）に基づいて、他の出力値の組み合わせに優越されない出力値の組み合わせである最適解（ＮＯｘ値とオパシ値との組み合わせ）を選択する。最適解が求められることにより、出力値と設定値とが対応付けられているために、ＮＯｘ値とオパシ値との組み合わせに対応するＥＧＲ開度とＶＧＴ開度を知ることができる。

【0049】

なお、最適解（パレート解）とは、複数の出力値（ＮＯｘ値とオパシ値）の組み合わせの中で、所定の出力値の組み合わせにおいて、所定の組み合わせを構成する一方の出力値（ＮＯｘ値）が他の組み合わせの出力値（ＮＯｘ値）よりも優れており、他方の出力値（オパシ値）が他の組み合わせの他方の出力値（オパシ値）よりも劣っていない出力値の組み合わせのことをいう。つまり、最適解（パレート解）は、ある目的関数の値を改善するためには、少なくとも他の１の目的関数の値を改悪せざるを得ないような数学における最適化問題の解と定義される。
また、数学における最適化問題においては、本実施形態において出力値に相当する用語が目的関数であり、設定値に相当する用語が設計変数である。この際、最適化とは、上述した最適解を算出（選択）することであり、多目的最適化とは、複数のトレードオフの関係となる目的関数についての最適解の算出（選択）することをいう。

【0050】

最適解選択部１２７は、データ取得部１２１により取得された出力値（ＮＯｘ値とオパシ値）に基づいて、最適解を選択する。最適解選択部１２７は、取得する出力値の組み合わせにより、１の最適解又は複数の最適解（最適解集合）を選択（算出）する。

【0051】

このように構成される過渡運転試験装置１は、例えば、実際の使用頻度の高い加速時間内でエンジン２の制御要素の設定値を変更して制御駆動した場合のトレードオフの関係にある複数の出力要素の出力値の組み合わせ（ＮＯｘ値とオパシ値の組み合わせ）を外部装置等からデータ取得部１２１により取得する。

【0052】

そして、過渡運転試験装置１は、データ取得部１２１により取得した出力値の組み合わせに基づいて、複数の出力値の組み合わせを選択（算出）することができる。
また、過渡運転試験装置１は、これら複数の出力値の組み合わせのうちで、他の出力値の組み合わせに優越されることがない出力値の組み合わせを複数選択（算出）することができる。

【0053】

このように算出される他の出力値の組み合わせが優越しない出力値の組み合わせは、トレードオフの関係にある出力値の組み合わせの中では、最適な組み合わせであるために、ユーザは、ユーザのニーズに合った出力値の組み合わせを選択することができる。

【0054】

また、最適解選択部１２７は、データ取得部１２１により取得された出力値を初期値として、多目的遺伝アルゴリズムを利用して選択（算出）する。

【0055】

最適解選択部１２７は、初期値抽出部１２８と、最適解探索部１２９とを有する。初期値抽出部１２８は、後述する多目的遺伝アルゴリズムの初期化工程を行うための初期値を出力値から抽出する。最適解探索部１２９は、初期値抽出部１２８により抽出された初期値から最適解を探索する。

【0056】

多目的遺伝アルゴリズムとは、多目的最適化問題の解を導き出す手法の一種であり、多目的最適化問題を多点検索という機能を利用して解を導き出すことができる。本実施形態においては、この多目的遺伝アルゴリズムを用いて、トレードオフの関係となる目的関数の組み合わせのうち、他の目的関数の組み合わせに優越するような組み合わせとなる最適解集合を（選択）算出する。

【0057】

また、多目的遺伝アルゴリズムとは、概念的には、解の候補を複数算出し、これらを生物（遺伝子）と考える。この解は、最適化に適した遺伝子は自らのコピーを作ることができ、適さない解は死滅すると捉えて消去（淘汰）される。また、この解は、コピーを作る際に突然変異及び交叉が起きて新たな解が次々と生成される。このようにして、多目的遺伝アルゴリズムは、複数の解から淘汰、交叉、又は突然変異を繰り返すことによって、最適解へ向けて複数の解が収束し、最終的に最適解の集合を導き出すことができる。

【0058】

したがって、過渡運転試験装置１においては、多目的遺伝アルゴリズムの多点探索を利用して複数の最適解（最適解集合）を算出するために、例えば、スカラ手法等に比して、１度の探索で最適解集合を効率的に算出することができ、エンジン開発に係る時間を短縮することができる。

【0059】

変更箇所決定部１２２は、所定の時間内に加速を行わない定常状態で駆動制御した結果の出力値に基づいて、所定の加速時間における設定値の変更箇所を決定する。

【0060】

次に、過渡運転試験装置１による走行頻度表データｄ５と、最適解データｄ６との作成処理の流れについて、図４を用いて説明する。
まず、データの作成処理の概要について説明する。データの作成処理は、データ取得工程ＳＴ１と、対応付け工程ＳＴ２、最適解選択工程ＳＴ３と、最適解抽出工程ＳＴ４とからなる。

【0061】

データ取得工程ＳＴ１は、外部装置等によりエンジン２の制御要素に係る設定値に従って制御駆動されたことにより出力され、互いにトレードオフの関係となる複数種の出力要素に係る出力値の組み合わせを、所定の時間加速させた状態で設定値を複数変更して取得する。
対応付け工程ＳＴ２は、データ取得工程ＳＴ１により取得された出力値と設定値とを対応付ける。
最適解選択工程ＳＴ３は、前記対応付け工程により対応付けられた複数の出力値の組み合わせに基づいて、他の出力値の組み合わせに優越されない出力値の組み合わせである最適解を選択する。
最適解抽出工程ＳＴ４は、最適解を抽出し、最適解データｄ６を作成する。

【0062】

次に、走行頻度表データｄ５の作成について説明する。
本実施形態におけるエンジン２の駆動試験（以下、単に駆動試験という）は、実験計画法により決定され、所定の回転数（７５０ｒｐｍ、１０００ｒｐｍ及び１２５０ｒｐｍ）で、所定の時間（２秒、３秒、４秒、５秒、６秒、７秒、８秒及び９秒）エンジン２を加速させる。各時間においてエンジン２を加速させた状態で、所定のポイント（秒数）で設定値（ＥＧＲ開度及びＶＧＴ開度）を変更させた状態で出力（エミッションの内、本実施形態においてはＮＯｘ及びオパシ）を計測する。また、所定ポイントでの各設定値は、本実施形態においては２５パターンの組み合わせが設定される。
なお、本実施形態において、所定のポイントとは、図９（ａ）から（ｃ）に示すように、ベースマップに基づいて決定された切り替えポイントＰ（後の変更箇所決定部１２２において詳述する。）において、ＥＧＲ開度及びＶＧＴ開度の設定値を変更するポイントである。

【0063】

したがって、駆動試験は、２５パターンの設定値を変更させたものを、回転数ごとに行い、さらに、加速時間（秒数）を変更して行う。そして、実測の精度を高めるために同設定において３反復（３回）の駆動試験を行う。

【0064】

具体的には、本実施形態において、エンジン２装置から取得される出力値は、所定の回転数においてエンジン２を駆動させ、所定の時間内でスロットル開度を０％から１００％（閉状態から全開状態）まで調整した状態（加速状態）でＥＧＲ開度とＶＧＴ開度を変更して得たエミッション（ＮＯｘ値とオパシ値）の積算値を用いる。

【0065】

したがって、最適解の選択（算出）及びＥＣＵマップの作成は、所定加速時間及び所定の回転数の条件下で、２５パターンの設定値の設定状態でのデータに基づいて行われる。したがって、２５パターンで３反復の計７５回の駆動試験が行われる。この駆動試験が、所定の回転数（本実施形態においては、３回転数）について行われ、最終的には、これらについて、所定の加速時間（本実施形態においては、８段階の時間）で行われる。

【0066】

なお、上述した加速時間は、図７（ａ）に示す走行データ（本実施形態においては、走行モード（ＪＥ０５）下における排気ガス基準）に基づいて決定される。
加速時間の決定方法は、まず、図７（ａ）に示す走行データでの加速時間の頻度を算出することにより行われる。図７（ｂ）に示すように、各速度の変化から加速箇所を特定する。次に、特定された加速箇所において、図７（ｃ）に示すように、速度変化をスロットル開度の移行時間に変換することにより、加速時間を割り出す。
全加速箇所において、加速時間を割り出すことにより、加速時間の頻度が分かるために、この加速時間の頻度と、駆動試験の実施回数とを考慮して、駆動試験に供する加速時間を決定する。

【0067】

すなわち、データ取得部１２１は、走行モードデータｄ２（例えば、ＪＥ０５データ）を解析し、回転速度ごとの加速時間の頻度を算出する。具体的には、データ取得部１２１は、走行モードデータｄ２に記憶されたデータを解析し、トルクが変化している箇所（例えば、図４（ａ）において車速が変化している箇所）を検出する。次に、検出したトルク変化の箇所において、０から１００パーセント移行時間を計算する。例えば、図７（ｃ）において、トルク変化をスロットル開度に対応付けて、スロットル開度が０から１００％になる時間を計算する。計算した時間は、加速時間である。次に、データ取得部１２１は、例えば、１秒刻みで加速時間の頻度を求める。

【0068】

そして、データ取得部１２１は、回転速度ごとに加速時間の頻度を計算し、走行頻度表データｄ５（図８参照）を作成する。図８は、本発明の一実施形態における走行頻度表データｄ５の例を示す図である。図８の例において、走行モードデータｄ２から解析された走行頻度表データｄ５は、回転速度（例えば、７５０ｒｐｍ〜２５００ｒｐｍ）ごとに加速時間（２秒から９秒）ごとの頻度（割合）を対応付けている。頻度（割合）は、加速時間ごとにカウントした回数の合計に対する各加速時間の割合（％）である。なお、計算した加速時間は、０〜２．５秒以下を２秒加速とし、順次１秒ごととし、８．５秒〜１０秒以下を９秒加速としている。このように作成された走行頻度表データｄ５は、走行モードデータｄ２（例えば、ＪＥ０５データ）の回転速度ごとの加速時間の頻度を表わしている。なお、本実施形態では、データ取得部１２１が、走行頻度表データｄ５を作成するとしたが、別装置、例えば、走行モード解析装置（図示せず）が作成するとしてもよい。

【0069】

また、駆動試験を行う前に、加速状態で最適な設定を行うために、加速時間内で設定値の変更を行う。このため、加速時間内で変更を行うタイミング（変更箇所）、設定値の変更回数及び変更値の決定をする。変更箇所の決定方法について図９を用いて説明する。なお、図９中において、四角はベースマップでの所定の噴射量におけるＥＧＲ開度の設定値を示し、三角及び丸は切り替えポイントＰに基づいて、任意に決定された所定の噴射量におけるＥＧＲ開度の設定値を示す。また、図９中において、Ｐ１及びＰ２は切り替えポイントであり、ＢＰ１は安定した運転ができる限界最小点（最小ベースポイント）であり、ＢＰ２は安定した運転ができる限界最大点（最大ベースポイント）である。

【0070】

設定値の変更箇所は、変更箇所決定部１２２により、データ取得部１２１で取得された定常状態での設定値のデータ（ベースマップ）に基づいて、決定される。
ベースマップは、例えば、図９（ａ）において、四角で示すように、定常状態の運転により測定された値（本実施形態においては、オパシ値及びＮＯｘ値）を基にして決定された各噴射量での最適な設定値（ＥＧＲ開度）からなる。すなわち、ベースマップは、予め行われた定常適合試験の結果、作成されたＥＣＵマップである。

【0071】

変更箇所決定部１２２は、設定値の変更回数を決定する。本実施形態においては、駆動試験の精度と時間を考慮して設定値の変更回数を２回（切り替えポイントＰ１及び切り替えポイントＰ２）とされる。なお、本実施形態において、切り替えポイントの数（設定値の変更回数）は、駆動試験の精度と駆動試験の時間を考慮して２回としたが、これに限られない。切り替えポイントの数は、例えば、さらに精度を高めたい場合には回数を多く設定し、駆動試験の試験時間を短くしたければ回数を少なくする等の指標等に基づいて、任意に決定することができる。また、切り替えポイントの設定箇所は、任意の箇所に設けてもよく、本実施形態においては、例えば、ベースマップにおいてＥＧＲ開度の変化率が大きいポイント（変曲点）とする（７５０ｒｐｍの場合にあっては、図９（ａ）に示すように、噴射量３０を切り替えポイントＰ１とし、噴射量６０を切り替えポイントＰ２とする）。

【0072】

変更箇所決定部１２２は、各切り替えポイントＰ１、Ｐ２におけるベースマップの値に基づいて、切り替えポイントＰ１、Ｐ２の設定値を決定する。本実施形態においては、ベースマップの値に対して、任意の高い値と低い値を設定値として決定する、つまり、各切り替えポイントＰ１、Ｐ２において３つの設定値のパターン（３基準）により駆動試験が行われる。なお、本実施形態においては、各切り替えポイントＰ１、Ｐ２でのＥＧＲ開度の値は、ベースマップの値を中心にして、３つ（３基準）設けたがこれに限られず、例えば、駆動試験の精度や駆動試験の時間等を考慮して決定される。

【0073】

したがって、ＥＧＲ開度は、駆動試験の開始時、ベースポイントＢＰ１、切り替えポイントＰ１、切り替えポイントＰ２及びベースポイントＰ２での設定値により値が推移する。具体的には、例えば、７５０ｒｐｍの場合には、図９（ａ）に示すように、まず、駆動試験の開始からベースポイントＰ１まで、安定した運転を行うために一定の値で推移する。次に、切り替えポイントＰ１で所望の設定値になるように調整されるため値が変動する。次に、切り替えポイントＰ１から切り替えポイントＰ２で所望の設定値となるように調節されるため値が変動する。次に、切り替えポイントＰ２からベースポイントＢＰ２で所望の設定値になるように調節されるため値が変動し、ベースポイントＰ２以降は安定した運転を行うために一定の値で推移する。また、１０００ｒｐｍ及び１２５０ｒｐｍの場合にあっても、同様の設定（切り替えポイントＰ等）で行われ、ＥＧＲ開度が推移する（図９（ｂ）及び図９（ｃ）参照）。

【0074】

以上のように、ＥＧＲ開度の設定により駆動試験が行われる。また、本実施形態においては、ＥＧＲ開度の設定変更と同様（切り替えポイントＰ１、Ｐ２）に、ＶＧＴ開度についても任意に決定した設定値での変更を行う。なお、本実施形態においてＶＧＴ開度の設定についても、ＥＧＲ開度と同様に、ＶＧＲ開度のベースマップから変更箇所を設定して、３基準で設定値を変更して行う。

【0075】

したがって、駆動試験においては、所定の時間での所定の回転数（例えば、２秒加速時間での７５０ｒｐｍ）について、切り替えポイントＰ１、Ｐ２のＥＧＲ開度の設定を３基準において行い（９パターンの組み合わせ）、さらに、ＶＧＴ開度の設定を同様に行う（全８１パターンの組み合わせ）。本実施形態においては、実験計画法により、実際には全８１パターンの組み合わせのうち、２５パターンの組み合わせが選定される。そして、この２５パターンの組み合わせにより駆動試験を行う。なお、本実施形態においては、試験精度を高めるために各パターンについて３反復の駆動試験を行う。このため、駆動試験の回数は、７５回となる。

【0076】

次に、最適解データｄ６の作成処理の詳細について、図４を用いて説明する。
ステップＳＴ１０においては、データ取得部１２１は、計測機４から駆動試験により計測した出力値の取得を行う。駆動試験は、図１０（ａ）に示すように、所定時間（例えば、２秒）においてスロットル開度を０％から１００％まで変化させて行う。図１０（ａ）において、スロットル開度を０％から１００％まで変化させると、スロットル開度の変化に伴って、スロットルに対応する鎖線で示す燃料噴射量も変化する。また、上述した変更箇所決定部１２２により決定された設定値の変更箇所（切り替えポイントＰ１、切り替えポイントＰ２）を起点に、図１０（ａ）において実線で示したＥＧＲ開度及び図１０（ａ）において二点鎖線で示したＶＧＴ開度を所定の値に変化させる。

【0077】

なお、図１０（ａ）において、一点鎖線は、トルクを示す。また、ＢＰ１は安定した運転ができる限界最小点（最小ベースポイント）であり、ＢＰ２は安定した運転ができる限界最大点（最大ベースポイント）である。

【0078】

上述したようにエンジン２を制御駆動することにより、計測機４において、例えば、加速時間２秒についての図１０（ｂ）に示すような出力値（ＮＯｘ値及びオパシ値）が計測される。なお、図１０（ｂ）において、実線はスロットル開度であり、太線はＮＯｘ値であり、二点鎖線はオパシ値である。

【0079】

図１０と同様にして、設定値について、例えば、実験計画法により選定された２５パターンの出力値を計測する。次に、所定時間を変えて、同様に出力値を計測する。このようにして、図１１に示すように、加速時間ごとに２５パターン（例えば、加速時間２秒についてデータ１２０１から１２２５、加速時間９秒についてデータ１９０１から１９２５）の過渡駆動データｄ４が作成される。

【0080】

ステップＳＴ２０において、遅れ補正部１２４は、ステップＳＴ１０により取得された出力値の遅れ補正を行う。本実施形態においては、出力値は、エミッションに関する要素（ＮＯｘ、オパシ）であるため、図１０（ｂ）に示すように、エンジン２の制御時からは遅れて、出力値（ＮＯｘ値、オパシ値）が取得される。したがって、本工程２０において、エンジン２の駆動制御に出力を対応付ける処理を行う。

【0081】

なお、本実施形態で用いるエミッション要素（ＮＯｘ、オパシ）は、回転速度と加速時間に関わらず、制御に対して一定の時間経過後に制御に対応する値が計測される。遅れ時間は、実験の結果により、回転速度と加速時間に影響を受けないために、一定となる。したがって、遅れ補正部１２４は、データ取得部１２１により取得した車両諸元データｄ１（例えば、車両の大きさ）から予め算出した遅れ時間により、設定値と出力値との対応付けを行う。

【0082】

ステップＳＴ３０において、応答曲面モデル作成部１２５は、応答曲面モデルを作成する。例えば、応答曲面モデル作成部１２５は、回転速度及び加速時間ごとに計測されたＮＯｘ値に基づいて、応答曲面モデルを作成する。

【0083】

ステップＳＴ４０において、出力値評価部１２６は、出力値の評価を行う。出力値評価部１２６は、ステップＳＴ３０で作成した応答曲面モデルに従ってあてはめ値を計算する。次に、出力値評価部１２６は、ステップＳＴ２０で対応付けを行った出力値に対して、あてはめ値に対するブレ（図１２（ａ）を参照）、あてはめ値の残差（図１２（ｂ）を参照）、計測順番からの残差（図１２（ｃ）を参照）、残差に対する正規確率（図１２（ｄ）を参照）を総合的に判定して、出力値の数値の精度を評価する。本工程ＳＴ４０において、出力値が異常であると判定された場合（ＮＯ）には、ステップＳＴ１０において、再度駆動試験を行い、出力値を取得する。また、本工程ＳＴ４０において、出力値が正常であると判定された場合（ＹＥＳ）には、ステップＳＴ５０に進む。

【0084】

ステップＳＴ５０において、初期値抽出部１２８は、初期値の抽出を行う。本工程ＳＴ５０では、多目的遺伝アルゴリズムにおける初期化工程に用いられる初期値の抽出が行われる。初期化工程を視覚的に示すと、図１３（ａ）に示すように、ＮＯｘ値とオパシ値を軸とするグラフ上に出力値を点在させた状態である。Ｓ１は点在した出力値を示し、Ｓ２はＳ１との関係ではＳ１に優越した関係となる。

【0085】

ステップＳＴ６０において、最適解探索部１２９は、淘汰、交叉及び突然変異を行う。本工程ＳＴ６０では、多目的遺伝アルゴリズムにおける淘汰工程、交叉工程及び突然変異工程が行われる。淘汰工程、交叉工程及び突然変異工程を視覚的に示す（図１３（ｂ）、（ｃ）を参照）。図１３（ｂ）のＳ３は淘汰した出力値を示し、図１３（ｃ）のＳ４は交叉及び突然変異により生成された出力値を示す。

【0086】

ステップＳＴ７０において、最適解選択部１２７は、最適解の選択（算出）を行う。最適解選択部１２７は、ステップＳＴ６０において、淘汰工程、交叉工程及び突然変異工程が繰り返される中で、他の解に優越されない解を算出する（図１３（ｄ）を参照）。図１３（ｄ）のＳ５は、他の解に優越されない解（最適解）である。このようにして選択された最適解の例を図１５に示す。

【0087】

ステップＳＴ８０において、最適解抽出部１３０は、最適解の抽出を行う。最適解抽出部１３０は、図１４（ａ）に示すように、ステップＳＴ７０において算出された最適解集合の中から１の最適解を抽出する。最適解の抽出基準は、オパシ値をベースの値とし、同レベルでＮＯｘを最小にする解を抽出することとする。なお、図１４（ａ）において、白抜きの三角は計測された出力値を示し、黒塗りの三角はベースマップの出力値を示し、白抜きの四角は選択された最適解を示し、黒塗りの四角は抽出された最適解を示す。

【0088】

このようにして、最適解データｄ６が抽出される。抽出された最適解データｄ６の例を、回転速度及び加速時間ごとの表の形式で、図１６に示す。

【0089】

図５は、本発明の一実施形態に係る過渡走行シミュレーション装置１０の機能ブロック図である。本発明に係る過渡走行シミュレーション装置１０は、データを作成する過渡運転試験装置１を説明するための図３における記憶部１１、処理部１２、表示部１３及び操作入力部１４を過渡運転試験装置１と共有し、処理部１２において、図５に示すように、最適解取得部１０１と、近似モデル作成部１０２と、性能算出部１０３と、規定値判定部１０４と、最適解格納部１０５と、マップ作成部１０６とを備える。

【0090】

最適解取得部１０１は、最適解データｄ６から一組の最適解を取得する（図１６参照）。

【0091】

近似モデル作成部１０２は、図１６に示す各回転速度及び加速時間の多層マップ達成値（積算値）から、負荷と応答変数（例えば、ＮＯｘ値）の一次近似モデルを作成する。一次近似モデルの説明図を図１７に示す。一次近似モデルは、数式１を用いて作成される。

【0092】

【数1】

【0093】

例えば、ｐはトルク、Ｎ（ｔ）は、ｔ秒におけるＮＯｘの値、ｐ（ｔ）は、ｔ秒におけるトルクの値を表わす。ｐは、時間ｔについて図１７（１）に示す関係にある。Ｎは、時間ｔについて図１７（２）に示す関係にある。よって数式１を用いて、トルクに対するＮＯｘのモデル、例えば、図１７（３）に示す一次近似モデル、を作成することができる。図１７（３）では、切り替えポイントｐ１及びｐ２により、ｐ０からｐ１と、ｐ１からｐ２と、ｐ２からｐ３とに分けて、それぞれ数式１によって一次近似モデル、例えば、ＮＯｘ線形近似モデルを作成している。このような一次近似モデルを作成することにより、Ｎ（ｔ）の膨大なデータを持たなくても、各区間の積分値（例えば、積算値）があれば、モデルを作成することができる。各区間の積算値が推測できれば、推測値からモデルを作成することもできる。
そして、近似モデル作成部１０２は、回転速度及び加速時間ごとに一次近似モデルを作成し、図１８に示される多層過渡近似モデルを作成する。なお、図１８において、単位Ｑｆｉｎｄは、ｐ（トルク）に相当する。

【0094】

性能算出部１０３は、近似モデル作成部１０２によって作成された多層過渡近似モデルと、走行モードデータｄ２とによって、エンジンの性能を算出する。

【0095】

具体的には、性能算出部１０３は、次の手順で性能、例えば、ＮＯｘ値を算出する。
（１）図７の走行モードデータｄ２から毎秒の回転、トルク（≒Ｑｆｉｎｄ）、加速時間を計算する。
（２）計算した毎秒の回転と加速時間とに基づいて、多層過渡近似モデルから適用する一次近似モデルを選択する。毎秒の回転と加速時間と複数の一次近似モデルから補間することもできる。
（３）一次近似モデルに、（２）で計算したトルク値を入力し、毎秒のＮＯｘ値を得る。
（４）毎秒のＮＯｘ値を加算し、累積する。その結果、例えば、図１９のような、走行モードデータｄ２に従って走行した場合のシミュレーション値が得られる。

【0096】

規定値判定部１０４は、性能算出部１０３によって算出された性能が、所定の規定値を満たすか否かを判定し、所定の規定値を満たさないと判定した場合に、最適解取得部１０１からの処理が繰り返される。具体的には、規定値判定部１０４は、性能算出部１０３によって算出された値が、走行モード（例えば、ＪＥ０５）の規定値を満たすか否かを判定する。規定値を満たさない場合、最適解取得部１０１による取得と、近似モデル作成部１０２による作成と、性能算出部１０３による算出と、規定値判定部１０４による判定とが繰り返される。

【0097】

最適解格納部１０５は、規定値判定部１０４によって規定値を満たすと判定された一組の最適解を記憶する。

【0098】

マップ作成部１０６は、最適解格納部１０５によって記憶された一組の最適解に対応するマップを作成する（図２０参照）。マップ作成部１０６は、噴射量補間部１０６１と、回転数補間部１０６２とを有する。噴射量補間部１０６１は、最適解格納部１０５によって格納された最適解から、設定値の状態に基づいて、所定の噴射量の範囲内の出力値（予想される出力値）を補間することにより導き出すように構成される。回転数補間部１０６２は、噴射量補間部１０６１により導き出された所定の噴射量の範囲内の出力値から、所定の回転数の出力値を補間により導き出すように構成される。

【0099】

このように構成される過渡走行シミュレーション装置１０は、例えば、所定の基準を満たしたなかでエンジン２の最適な出力を発揮させ、さらに、ＮＯｘの排出量が少ない等の最適解を抽出することにより、この趣旨に沿ったエンジン２の設定（所定範囲における設定値のマップ）を算出し、ＥＣＵマップｄ７を作成することができる。また、このエンジン２の設定をグラフ化（３次元の多層マップや２次元等高線状の多層マップ）して表示することにより、ユーザが視覚的に判断しやすくなる環境を提供することができる。

【0100】

過渡走行シミュレーション装置１０による処理内容について、図６を用いて説明する。図６は、本実施形態に係る過渡走行シミュレーション装置１０の処理内容を示すフローチャートである。

【0101】

ステップＳＴ２１０において、最適解取得部１０１は、最適解データｄ６から一組の最適解を取得する。

【0102】

ステップＳＴ２２０において、近似モデル作成部１０２は、ステップＳＴ２１０において取得した一組の最適解から、回転速度及び加速時間ごとに一次近似モデルを作成し、多層過渡近似モデルを作成する。

【0103】

ステップＳＴ２３０において、性能算出部１０３は、ステップＳＴ２２０において作成した多層過渡近似モデルに基づいて、走行モードデータｄ２による性能を算出する。より具体的には、性能算出部１０３は、走行モードデータｄ２から毎秒の回転、トルク（≒Ｑｆｉｎｄ）、加速時間を計算する。次に、性能算出部１０３は、計算した毎秒の回転と加速時間とに基づいて、多層過渡近似モデルから適用する一次近似モデルを選択する。次に、性能算出部１０３は、一次近似モデルに、計算したトルク値を入力し、毎秒の性能値（例えば、ＮＯｘ値）を算出する。次に、性能算出部１０３は、算出した毎秒の性能値（例えば、ＮＯｘ値）を加算し、累積する。

【0104】

ステップＳＴ２４０において、規定値判定部１０４は、ステップＳＴ２３０において累積加算された値が所定の規定値以内か否かを判定する。この判定において、規定値判定部１０４は、所定の規定値以内であると判定した場合に、ステップＳＴ２５０に進み、所定の規定値以内ではないと判定した場合に、ステップＳＴ２１０に進む。

【0105】

ステップＳＴ２５０において、最適解格納部１０５は、取得した一組の最適解を記憶する。

【0106】

ステップＳＴ２６０において、噴射量補間部１０６１は、所定噴射量領域のＥＧＲ開度（又はＶＧＴ開度）の算出を行う。噴射量補間部１０６１は、ステップＳＴ２５０において記憶された最適解から、本計測時のベースポイントＢＰ１、ＢＰ２を基にして、所定の噴射量での値を直線補間により導き出す。

【0107】

本工程ＳＴ２６０において導き出される値は、例えば、７５０ｒｐｍの場合、図２０（２）に示すようなＹ軸方向の一列Ｌを構成する値である。本工程ＳＴ２６０は、計測されたすべての回転数において行われる。

【0108】

ステップＳＴ２７０において、回転数補間部１０６２は、所定回転数領域のＥＧＲ開度（又はＶＧＴ開度）の算出を行う。回転数補間部１０６２は、ステップＳＴ２６０において導き出された所定噴射量での値から、所定回転数の値を線形補間により導き出す。したがって、本工程ＳＴ２７０を経ることにより、図２０（１）に示す領域すべての値（加速状態におけるマップ）を導き出すことができる。なお、本実施形態においては、線形補間により、他の回転数の値を導き出したが、これに限られず、例えば、三角メッシュ補間、Ａｋｉｍａ補間及び格子補間等の補間手法を用いることができる。

【0109】

つまり、ステップＳＴ２６０及びステップＳＴ２７０では、図１４（ｂ）に示すように、まず、抽出した最適解（図１４（ｂ）において、抽出した最適解はハッチング領域で示す。）から、ベースポイントＢＰ１、ＢＰ２に基づいて、各噴射量でのＥＧＲ開度（又はＶＧＴ開度）を補間して求める。これにより、実測した回転数における各噴射量でのＥＧＲ開度（又はＶＧＴ開度）が求められる。
そして、求められた回転数でのＥＧＲ開度（又はＶＧＴ開度）から、駆動試験を行っていない回転数での各噴射量におけるＥＧＲ開度（又はＶＧＴ開度）を補間して求める。
結果的に、ステップＳＴ２６０及びステップＳＴ２７０において、全回転数の各噴射量におけるＥＧＲ開度（又はＶＧＴ開度）が求められる。

【0110】

ステップＳＴ２８０において、マップ作成部１０６は、ＥＣＵマップｄ７を作成する。マップ作成部１０６は、ステップＳＴ２７０において作成された加速状態におけるマップのテーブル値から、３次元のＥＣＵマップｄ７（図２０（１）を参照）及び２次元の等高線状のＥＣＵマップｄ７（図２０（２）を参照）を作成する。

【0111】

本実施形態によれば、過渡走行シミュレーション装置１０は、走行モードを分析した走行頻度表データｄ５に記憶された回転速度及び加速時間のうち所定の頻度より頻度の高い加速時間に基づいて計測した過渡駆動データｄ４から最適解を抽出した最適解データｄ６に基づいて、一組の最適解ごとに多層過渡近似モデル（回転速度及び加速時間ごとの一次近似モデル）を作成し、走行モードデータｄ２によって性能を算出する。そして、過渡走行シミュレーション装置１０は、算出した性能が、所定の規定値（例えば、ＪＥ０５）を満たすか否かを判定し、所定の規定値（例えば、ＪＥ０５）を満たすＥＣＵマップｄ７を作成する。
したがって、過渡走行シミュレーション装置１０は、過渡状態におけるエンジンの性能を客観的に、精度よく推定することができる。

【0112】

なお、本実施形態においては、ＥＧＲ開度及びＶＧＴ開度を設計変数としたが、これに限られない。設計変数は、例えば、ブースト圧や噴射タイミング等の過渡中に運転性能（主にエミッション、燃費、又は燃焼音）に影響を与えるエンジン２の制御要素であればよい。

【0113】

また、本実施形態においては、ＥＧＲ開度及びＶＧＴ開度を設計変数とし、この設計変数に対応する目的変数をＮＯｘ及びオパシとしたが、これに限られない。目的変数は、例えば、燃費やエミッション（ＣＯ（一酸化炭素、）、ＣＯ２（二酸化炭素）、ＨＣ（炭化水素））等においてトレードオフの関係にあるものであればよい。

【0114】

また、本実施形態において、加速状態とは、所定時間において、スロットル開度を０％から１００％まで上げた状態としているが、スロットル開度の制御は、スロットルの直接制御（定開度制御（ＡθＲ））により行ってもよいが、スロットルの間接制御（例えば、定速度制御（ＡＳＲ）、定トルク制御（ＡＴＲ）、定吸気圧制御（ＡＢＲ）等）により行ってもよい。

【0115】

また、本実施形態において、加速時間は、走行モード（ＪＥ０５）の走行データに基づいて決定したがこれに限られない。加速時間は、例えば、ユーザにより任意の時間に決定してもよく、走行モード（ＪＥ０５）以外の走行モード（例えば、１０・１５モード、ＪＣ０８等）の走行データに基づいて決定してもよい。

【0116】

また、本実施形態においては、多目的遺伝アルゴリズムの多点探索機能を利用して、出力値から最適解を算出したが、これに限られない。最適化問題の解として最適な目的変数の値を導き出すことが可能なものであればよく、例えば、スカラ手法により導き出してもよい。

【0117】

また、本実施形態においては、ハードウエアとなる過渡走行シミュレーション装置１０として構成したが、これに限られず、コンピュータにより実行されるソフトウエアとなる制御プログラムとして構成してもよい。

【符号の説明】

【0118】

１ 過渡運転試験装置
２ エンジン
３ ＥＣＵ
４ 計測機
５ 排気管
６ ＥＧＲユニット
７ ＶＧＴユニット
１０ 過渡走行シミュレーション装置
１０１ 最適解取得部
１０２ 近似モデル作成部
１０３ 性能算出部
１０４ 規定値判定部
１０５ 最適解格納部
１０６ マップ作成部
１０６１ 噴射量補間部
１０６２ 回転数補間部
１１ 記憶部
１２ 処理部
１２１ データ取得部
１２２ 変更箇所決定部
１２３ 対応付け部
１２４ 遅れ補正部
１２５ 応答曲面モデル作成部
１２６ 出力値評価部
１２７ 最適解選択部
１２８ 初期値抽出部
１２９ 最適解探索部
１３０ 最適解抽出部
１３ 表示部
１４ 操作入力部
ｄ１ 車両諸元データ
ｄ２ 走行モードデータ
ｄ３ 定常駆動データ
ｄ４ 過渡駆動データ
ｄ５ 走行頻度表データ
ｄ６ 最適解データ
ｄ７ ＥＣＵマップ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】