JP2006234822A - 内燃機関動作較正システム - Google Patents

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Abstract

【課題】内燃機関の動作に関するモデルを較正するシステムおよび方法を提供する。
【解決手段】回転自在のクランクシャフトを備える第１エンジンの運転パラメータを評価するシステムが提供される。このシステムは、第１エンジンのクランクシャフトの複数の角位置における瞬間クランクシャフト速度の関数として第１エンジンの運転パラメータを評価するモデルを含んでいる。このモデルは、回転自在のクランクシャフトを備える第２エンジンからの運転パラメータに少なくとも部分的に基づいて開発される。第１エンジンのクランクシャフトの複数の角位置における第１エンジンの瞬間クランクシャフト速度を表わす値を決定するようにセンサが動作可能である。またそれらの値の少なくとも一部を修正して、瞬間クランクシャフト速度のばらつきをもたらす第１エンジンと第２エンジンとの差異を少なくとも部分的に較正するため、修正機能が動作可能である。修正された値はモデルに入力される。
【選択図】図２

Description

本明細書は内燃機関の制御に関し、より詳細には、内燃機関におけるばらつきを補償する方法および装置に関する。
内燃機関は、例えば燃料噴射器のつまりやシリンダの点火不良による出力損失を被ることがある。これらの出力損失状態は過剰排気を招く場合もある。政府による排気規制に従うため、内燃機関の製造メーカーはエンジンの動作をモニターするためのシステムを設けることがある。クランクシャフトのトルクを知ることによって、実際の出力レベルおよびエンジンの出力損失状態の存在を知ることができる。しかし、クランクシャフトのトルクを直接計測するにはダイナモメータなどの高価な測定器が必要である。さらに、クランクシャフトトルクを正確に評価するには、複雑な計算およびさまざまなエンジンセンサからの入力が必要になる。
トルクの算定を簡易化するための従来技術による方法が考案されている。ザヴァレヒら（Ｚａｖａｒｅｈｉ ｅｔ ａｌ．）に対する（特許文献１）には、あるそのような方法が記述されている。この方法では、試験エンジンにおけるクランクシャフトの速度およびトルク出力を計測し、ラジアル基底ニューラルネットワークや他のニューラルネットワークなどのパターンマッチングアルゴリズムを用いて、クランクシャフト速度における小さな変動を、各シリンダのファイヤリングおよび圧縮によりもたらされるクランクシャフトの運動エネルギーのばらつきと相関させるモデルが作成される。このモデルを用いて、運転中に計測されたクランクシャフトの速度変動に基づきクランクシャフトトルクを評価することができる。
しかしながら、エンジン間の小さなばらつきは、瞬間的なクランクシャフト速度における大きなばらつきをもたらすことがある。例えば、クランクシャフトの公差または素材の微小な差異がクランクシャフトの慣性に影響し、そのため瞬間的なクランクシャフト速度に影響を与えることがある。結果としてザヴァレヒらのモデルは、専用に開発された試験エンジン以外のエンジンに適用した場合、容認しがたい大きな誤差を招来する可能性がある。このモデルを試験エンジンに適用した場合であっても、試験エンジンのクランクシャフトが時間とともに磨耗すると誤差が許容不可能なものになるかもしれない。
さらに、このニューラルネットワークモデルを構築するプロセスは時間と費用がかかるものである。したがって、製造されるエンジン毎にそのようなモデルを構築したり、試験エンジンに関するモデルの精度が低くなった場合にそれを再構築したりすることは非現実的である。
米国特許第６，２３４，０１０号明細書
本明細書に開示された、内燃機関の動作に関するモデルを較正するシステムおよび方法は、従来技術によるシステムおよび方法のこれら欠点のうち１つ以上を解消することを目的としている。
ある形態では、本明細書は、第２エンジンからの運転データに少なくとも部分的に基づいて開発されたモデルを用いて第１エンジンの運転パラメータを評価する方法に関し、第１および第２エンジンはそれぞれ回転自在のクランクシャフトを備えるものである。第１エンジンのクランクシャフトの複数の角位置における瞬間クランクシャフト速度の関数として第１エンジンの運転パラメータを評価するモデルが受容される。第１エンジンの瞬間クランクシャフト速度を表わす値は第１エンジンのクランクシャフトの複数の角位置において決定される。瞬間クランクシャフト速度のばらつきをもたらす第１エンジンと第２エンジンとの差異を少なくとも部分的に較正するように、前記値の少なくとも一部が修正される。修正された値はモデルに入力される。
別の形態では、本明細書は、回転自在のクランクシャフトを備える第１エンジンの運転パラメータを評価するためのシステムに関する。このシステムは、第１エンジンのクランクシャフトの複数の角位置における瞬間クランクシャフト速度の関数として第１エンジンの運転パラメータを評価するモデルを含んでいる。このモデルは、回転自在のクランクシャフトを備える第２エンジンからの運転データに少なくとも部分的に基づいて開発される。第１エンジンのクランクシャフトの複数の角位置における第１エンジンの瞬間クランクシャフト速度を代表する値を決定するようにセンサが動作可能である。またそれら代表値の少なくとも一部を修正して、瞬間クランクシャフト速度のばらつきをもたらす可能性のある第１エンジンと第２エンジンとの差異を少なくとも部分的に較正するため、修正機能が動作可能である。修正された値はモデルに入力される。
別の形態では、本明細書はエンジンに関し、このエンジンが第１エンジンである。このエンジンは回転自在のクランクシャフトを備えている。またこのエンジンは、このエンジンの運転パラメータを評価するように動作可能な制御システムを備えている。この制御システムは、第１エンジンのクランクシャフトの複数の角位置における瞬間クランクシャフト速度の関数として第１エンジンの運転パラメータを評価するモデルを含んでいる。このモデルは、回転自在のクランクシャフトを備える第２エンジンからの運転データに少なくとも部分的に基づいて開発される。第１エンジンのクランクシャフトの複数の角位置における第１エンジンの瞬間クランクシャフト速度を表わす値を決定するようにセンサが動作可能である。またそれらの値の少なくとも一部を修正して、瞬間クランクシャフト速度のばらつきをもたらす第１エンジンと第２エンジンとの差異を少なくとも部分的に較正するため、修正機能が動作可能である。修正された値はモデルに入力される。
上記の概略的記述および以下の詳細な記述は双方とも例示的かつ説明のためだけのものであり、特許請求の範囲を制限するものでないことが了解されるべきである。
図１は、本明細書の例示的実施形態による電子制御システム２００を有する内燃機関１００を概略的に示している。エンジン１００および制御システム２００は任意の適切な用途に用いることができる。例えば、エンジン１００を用いて作業機械や発電機に動力を供給してもよい。エンジン１００の他の適切な用途は当業者にとって明らかであろう。
エンジン１００は、任意の寸法および種類の内燃機関であってよい。例えば、エンジン１００は１つ以上のシリンダ１１０を備える圧縮点火エンジンまたは火花点火エンジンであってもよい。図１に示すように、各シリンダ１１０は、その内部に往復動自在のピストン１２０を備えている。各ピストン１２０はコネクティングロッド１５０によってクランクシャフト１４０に作用可能に連結されている。各シリンダ１１０には調速機１６０により燃料が送られ、そこで点火されてピストン１２０を駆動しクランクシャフト１４０を回転させる。
電子制御システム２００は、エンジン１００の動作をモニターし制御するための電子制御モジュール（ＥＣＭ）２１０を備えてもよい。図１に示すように、ＥＣＭ２１０はプロセッサ２１２と、プロセッサ２１２と連絡するメモリ２１４とを備えている。プロセッサ２１２は、例えばマイクロプロセッサや他の適切なプロセッサを用いて実現することができる。メモリ２１４は、例えば適切なコンピュータ読み取り可能な媒体を用いて実現され、ＲＡＭおよび／またはＲＯＭを備えるものであってよい。
メモリ２１４は、ＥＣＭ２１０の１つ以上の機能を実行するようにプロセッサ２１２を構成するためのアルゴリズムおよび／またはデータなどのソフトウェアを記憶していてもよい。代替的にＥＣＭ２１０は、そのような機能を実行するように構成された離散電子回路を備えていてもよい。本明細書の例示的実施形態では、ＥＣＭ２１０はトルク評価機能を実行するように動作可能である。例えば、ＥＣＭ２１０は、エンジン１００によりもたらされる平均クランクシャフトトルクを評価するように動作可能である。別の実施形態では、ＥＣＭ２１０は、出力損失検出機能を実行するように動作可能である。例えば、ＥＣＭ２１０は、エンジン１００の１つ以上のシリンダ１１０における出力損失状態を検出するように動作可能である。別の実施形態では、ＥＣＭ２１０は、百分率シリンダ出力評価機能を実行するように動作可能である。例えば、ＥＣＭ２１０は、エンジン１００の１つ以上のシリンダ１１０により実現される定格出力の百分率を評価するように動作可能である。
ＥＣＭ２１０は、診断／サービスコンピュータなどのサービスツール２２０と選択的に連絡を行なうための入出力インタフェース２１６を備えてもよい。インタフェース２１６は任意の適切な技術を用いて実現することができる。例えば、インタフェース２１６は有線または無線のデータインタフェースを用いて実現することができる。
サービスツール２２０は、プロセッサ２２２と、プロセッサ２２２と連絡するメモリ２２４とを備えてもよい。メモリ２２４は、サービスツール２２０の１つ以上の機能を実行するようにプロセッサ２２２を構成するためのアルゴリズムおよび／またはデータなどのソフトウェアを記憶していてもよい。代替的にサービスツール２２０は、そのような機能を実行するように構成された離散電子回路を備えてもよい。サービスツール２２０はまた、出力を操作者に対し表示するためのディスプレイ画面および／またはプリンタ（図示せず）などの出力装置と、操作者からのコマンドおよび／またはデータを受信するためのキーボードおよび／またはポインティング装置（図示せず）などの入力装置とを備えてもよい。
サービスツール２２０は、エンジン１００および／または電子制御システム２００の動作をモニターおよび／または制御するために使用してもよい。例えば、操作者（サービス技術者など）はサービスツール２２０を用いてエンジン１００および／または電子制御システム２００に関する診断テストを実行してもよい。サービスツール２２０はまた、ＥＣＭ２１０のプロセッサ２１２をプログラムするために使用してもよい。例えば操作者は、インタフェース２１６を経由してＥＣＭ２１０のメモリ２１４に新しいソフトウェアをダウンロードするためにサービスツール２２０を使用してもよい。本明細書のある例示的な実施形態では、以下に述べるように、ＥＣＭ２１０によって実行される機能を較正するためにサービスツール２２０が用いられてもよい。
電子制御システム２００はまた、ＥＣＭ２１０と連絡するディスプレイ２３０を備えてもよい。ディスプレイ２３０はエンジン１００および／または電子制御システム２００の動作に関する情報を表示してもよい。ある例示的な実施形態では、ＥＣＭ２１０は、エンジントルク、出力損失、および／または百分率シリンダ出力に関するデータを表示するようにディスプレイ２３０を制御することができる。ディスプレイ２３０は、適切な種類のディスプレイを使用して実現することができる。例えば、ディスプレイ２３０は、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）などのグラフィカルディスプレイおよび／または文字ディスプレイを用いて実現することができる。ディスプレイ２３０はエンジン１００の操作者から見える位置に配置することができる。例えば、ディスプレイ２３０はエンジン１００により動力を供給される作業機械の運転室（図示せず）内に配置してもよい。
電子制御システム２００は、エンジン１００の運転パラメータを検知するための１個以上のセンサを備えてもよい。例えば、システム２００は、調速機１６０により要求される燃料の量を示すパラメータを検知するための燃料量センサ２４０と、クランクシャフト１４０の回転位置を示すパラメータを検知するための位置センサ２５０とを備えてもよい。
燃料量センサ２４０は、調速機１６０により要求される燃料の量を表わす燃料量信号Ｑを出力することができる。燃料量センサ２４０は、適切な検知技術を用いて実現することができる。例えば、燃料量信号Ｑは、調速機１６０の燃料ラック（図示せず）の位置と相関する導出値であってもよい。
位置センサ２５０は、クランクシャフト１４０の角位置を表わす位置信号Ｐを出力することができる。位置センサ２５０は、適切な検知技術を用いて実現することができる。例えば位置センサ２５０は、クランクシャフト１４０のクランクギヤ１４４上における角度的に離間した歯などの目印１４２の通過を検知するように動作可能なマグネチックスピードピックアップなどの電子変換器を用いて実現することができる。しかしながら、位置センサ２５０の他の実現方式も当業者にとって明らかであろう。
目印１４２は、クランクシャフト１４０の離散した複数の角位置に対応したものでもよい。例えば、例示的な六気筒エンジンでは、目印１４２はクランクシャフト１４０の２４通りの位置を規定するように等角に離間していてもよい。しかしながら、目印１４２によって規定されるクランクシャフトの位置の数は任意の便宜的な数であってよい。例えば、目印１４２は、クランクシャフト１４０の３６通りの離間した角位置を規定するように１０度間隔で離間していてもよい。目印１４２は、第１ピストン１２０がシリンダ１１０内で上死点にある位置などのクランクシャフト１４０の零点を示す標識１４２ａを含んでもよい。（もし存在する場合）残りのピストン１２０の上死点位置は、零点標識１４２ａに対する関係に基づいて知ることができる。例えば、図１に示すように、第１ピストン１２０の零点はクランクギヤ１４４の欠落した歯によって表示してもよい。しかしながら、零点標識１４２ａの他の適切な実現方式も当業者にとって明らかであろう。
ＥＣＭ２１０は、１つ以上の機能を実行するためにセンサ２４０および２５０の出力ＱおよびＰを用いることができる。本明細書の例示的実施形態では、ＥＣＭ２１０は、出力信号ＱおよびＰの値に基づいてクランクシャフトトルクを評価することができる。別の実施形態では、ＥＣＭ２１０は、出力信号ＱおよびＰの値に基づいて１つ以上のシリンダ１１０における出力損失状態を検出することができる。別の実施形態では、ＥＣＭ２１０は、出力信号ＱおよびＰの値に基づいて１つ以上のシリンダ１１０により達成される定格出力の百分率を評価することができる。
図２は、ＥＣＭ２１０の例示的機能３００を概略的に示している。本明細書のある実施形態では、機能３００はＥＣＭ２１０のトルク評価機能である。別の実施形態では、機能３００はＥＣＭ２１０の出力損失検出機能である。別の実施形態では、機能３００はＥＣＭ２１０の百分率シリンダ出力評価機能である。
本明細書の例示的実施形態では、ＥＣＭ２１０は機能３００をトリガして周期的に開始させる。トリガの周期は所定の時間、例えば１５ミリ秒とすることができる。代替的に、トリガの周期は例えば所定数のエンジンサイクル、例えば（位置信号Ｐによって示されるように）１５エンジンサイクルとすることができる。
図２に示すように、機能３００は、センサ２４０および２５０からの信号ＱおよびＰをそれぞれ調整し、対応する調整された信号Ｑ’およびＰ’を出力する信号調整装置２４２および２５２を備えてもよい。信号調整装置２４２および２５２は、例えば信号ＱおよびＰに対する適切なスケーリングおよびフィルタリング機能を実行することができる。しかしながら、他の適切な調整も当業者にとって明らかであろう。信号調整装置２４２および２５２はＥＣＭ２１０の機能として実現することができる。代替的に、信号調整装置２４２および２５２はそれぞれセンサ２４０および２５０の機能として実現することができる。
位置センサ２５０の調整された出力Ｐ’は速度計算器３１０に送ることができる。速度計算器３１０は、所定の標本期間（例えば１エンジンサイクルのような所定数のエンジンサイクル）にわたってエンジン１００の回転速度を決定し、例えば毎分回転数によるサイクル速度を表わす信号ｅcycを出力することができる。例えば、速度計算器３１０は、クランクシャフト１４０が例えば位置センサ２５０を通過する零点標識１４２ａの回転によって表わされる２回転（１エンジンサイクル）を完了する期間に基づいてサイクル速度ｅcycを算定することができる。しかしながら、サイクル速度を算定する他の方法も当業者にとって明らかであろう。
速度計算器３１０は、あるエンジンサイクル内の離散した複数のクランクシャフト角位置１からｎに関してクランクシャフト１４０の瞬間的な角速度を決定し、各位置ｎにおける例えば毎分回転数による瞬間角速度ｅiを表わす信号ｅi（ｎ）を出力することができる。例えば、速度計算器３１０は、目印１４２により規定されるクランクシャフト１４０の離散位置の一部もしくはすべてにおいて瞬間角速度を決定することができる。しかしながら、ｎの値は目印１４２の数より少ないか多くてもよい。ある実施形態では、速度計算器３１０は、位置センサ２５０を通過する位置ｎおよびｎ＋１に対応する目印１４２の回転の間の期間に基づいてクランクシャフトの特定の位置ｎにおける瞬間角速度を決定することができる。しかしながら、瞬間角速度を算定する他の方法も当業者にとって明らかであろう。
ある例示的実施形態では、速度計算器３１０は、複数の標本期間にわたるサイクル速度の平均値
Figure 2006234822
および／または瞬間角速度の平均値
Figure 2006234822
を決定することができる。この平均化により、調整された位置信号Ｐ’におけるノイズの効果を軽減することができる。例えば、速度計算器３１０は、所定数のエンジンサイクル（例えば２０サイクル）にわたるサイクル速度の移動平均をメモリ２１４の所定位置２１４ａに保持することができる。同様に、速度計算器３１０は、所定数のエンジンサイクル（例えば２０サイクル）にわたる位置１からｎの各々における瞬間角速度の移動平均をメモリ２１４の例えば第１テーブル２１４ｂに保持することができる。
燃料量センサ２４０の調整された出力Ｑ’および位置センサ２５０の調整された出力Ｐ’は燃料流量計算器３２０に送ることができる。燃料流量計算器３２０は、標本期間にわたるエンジン１００への燃料流量率を決定し、例えば立方ミリメートル毎秒により表わされる燃料流量率信号ｑcycを出力することができる。例えば、燃料流量計算器３２０は、クランクシャフト１４０が例えば調整された位置信号Ｐ’によって示される２回転を完了する期間において調速機１６０により要求される燃料の量に基づいて燃料流量率を算定することができる。しかしながら、燃料流量率を算定する他の方法も当業者にとって明らかであろう。
燃料流量率はエンジン１００に対する負荷を示すものとして使用することができる。しかしながら、エンジン負荷を表わす他のパラメータを使用することもできる。
ある例示的実施形態では、燃料流量計算器３２０は、複数の標本期間にわたる燃料流量率の平均値
Figure 2006234822
を決定することができる。この平均化により、調整された燃料量信号Ｑ’におけるノイズの効果を軽減することができる。例えば燃料流量計算器３２０は、所定数のエンジンサイクル（例えば２０サイクル）にわたる燃料流量率の移動平均をメモリ２１４の所定位置２１４ｃに保持することができる。
機能３００はモデル３３０を含んでもよい。モデル３３０は、入力
Figure 2006234822
に基づき所望のエンジンパラメータの値を評価するように作用可能であってよい。本明細書のある実施形態では、モデル３３０は、エンジン１００が発生させる平均クランクシャフトトルクを評価するように作用可能である。別の実施形態では、モデル３３０は、エンジン１００の出力損失状態を決定するように作用可能である。別の実施形態では、モデル３３０は、エンジン１００の少なくとも１個のシリンダ１１０に関して百分率シリンダ出力を評価するように作用可能である。例えば、モデル３３０は、入力
Figure 2006234822
から決定可能なクランクシャフト速度の変動の大きさに基づきエンジントルクを評価し、出力損失を検出し、かつ／または百分率シリンダ出力を評価するように作用可能であってよい。
モデル３３０は、エンジン１００と類似または同一の試験エンジン（図示せず）に関する実験室内試験中に得られた基礎データに少なくとも部分的に基づくものであってよい（本明細書において大文字はモデル３３０の開発中に得られる基礎データのパラメータを参照するために用いられ、モデル３３０の使用中または較正中に入力される運用データと基礎データとを区別するようになっている）。モデル３３０の開発中、試験エンジンのクランクシャフトをダイナモメータに連結してもよく、試験エンジンは、試験エンジンの動作範囲内の平均サイクル速度
Figure 2006234822
と平均燃料流量率
Figure 2006234822
とのさまざまな組み合わせで運転される。試験エンジンのクランクシャフトの平均瞬間角速度
Figure 2006234822
は、例えば上記と類似の方法を用いてクランクシャフト１４０の複数の離散した角位置１からＮに関して測定することができる。試験エンジンのクランクシャフトの平均瞬間角速度
Figure 2006234822
は、試験エンジンのクランクシャフトの角位置Ｎ、平均サイクル速度
Figure 2006234822
および平均燃料流量率
Figure 2006234822
の関数として記録することができる。例えば、平均サイクル速度
Figure 2006234822
および平均燃料流量率
Figure 2006234822
の常用動作範囲にわたり試験エンジンのクランクシャフトの位置１からＮの各々において発生する平均瞬間クランクシャフト速度
Figure 2006234822
を記録するマップ内に基礎データを記録してもよい。
モデル３３０は、実験室内試験中に得られた基礎データを別のエンジンパラメータと相関させてもよい。例えば、モデル３３０は、基礎データをエンジントルク、出力損失状態および／または百分率シリンダ出力と相関させてもよい。モデル３３０の開発方法は当業者にとって明らかであろう。例えば、ラジアル基底ニューラルネットワークや他のニューラルネットワークなどのパターンマッチングアルゴリズムを用いて、モデル３３０を開発することができる。
図２を参照すると、（メモリ位置２１４ｃからの）平均燃料流量率
Figure 2006234822
および（メモリ位置２１４ｂからの）平均サイクル速度
Figure 2006234822
が直接モデル３３０に与えられている。本明細書の例示的実施形態では、（第１テーブル２１４ｂからの）平均瞬間角速度
Figure 2006234822
は、モデル３３０に入力される前に修正される。
例えば、エンジン１００とモデル３３０が開発された試験エンジンとの間の変動を説明するように平均瞬間速度
Figure 2006234822
を較正し、許容可能な誤差とともにエンジン１００の所望のパラメータをモデル３３０が決定するようにしてもよい。例えば、エンジン１００がモデル３３０の開発の対象となった試験エンジンではない場合、エンジン１００と試験エンジンとの間の機械加工および／または材料公差の差異による変動を説明するように平均瞬間速度
Figure 2006234822
を較正してもよい。このようにモデル３３０は、試験エンジンと類似のエンジン、例えば試験エンジンと同型のエンジン、または試験エンジンと同じ生産ラインで製造されたエンジンで使用することができる。エンジン１００が試験エンジンと同じエンジンの場合（すなわち、以前にエンジン１００の実験室内試験中に得られた基礎データに基づいてモデル３３０が開発された場合）、モデル３３０構築後のエンジン１００の磨耗による変動を説明するように平均瞬間速度
Figure 2006234822
を較正してもよい。
例えば図２に示すように、機能３００は修正機能３４０を含むものでもよい。修正機能３４０は、平均瞬間角速度
Figure 2006234822
の各々に、同じ位置、平均サイクル速度、および平均燃料流量率に関して指定される補正係数ｃを乗算してもよい。その後、修正機能３４０は、補正された平均瞬間角速度
Figure 2006234822
を出力することができる。ここで、
Figure 2006234822
である。
補正係数ｃの値は、角位置ｎ、平均サイクル速度
Figure 2006234822
および／または平均燃料流量率
Figure 2006234822
に基づいて変化してもよい。特定の角位置、平均サイクル速度、および平均燃料流量率に関する補正係数ｃは補正係数マップ３５０から得ることができる。マップ３５０の構築は図３に関連して以下に述べられる。マップ３５０は、補正すべき平均瞬間角速度
Figure 2006234822
に対応するクランクシャフト位置ｎの指示、（メモリ位置２１４ａからの）平均サイクル速度
Figure 2006234822
の指示および（メモリ位置２１４ｃからの）平均燃料流量率
Figure 2006234822
の指示を受け取って、前記特定の位置、平均サイクル速度および平均燃料流量率に関する補正係数
Figure 2006234822
を出力することができる。正確な平均サイクル速度および平均燃料流量率に関する補正係数ｃが得られない場合、マップ３５０は利用可能な最も近似の補正係数を作成するか、または代替的に、利用可能な最も近似の補正係数の間で補間を行なうことによって補正係数を導出してもよい。
各位置ｎに関する補正された平均瞬間角速度
Figure 2006234822
は、例えばメモリ２１４の第２テーブル２１４ｄに記憶させ、モデル３３０に与えることができる。このときモデル３３０は、補正された平均瞬間角速度
Figure 2006234822
に少なくとも部分的に基づいて所望のパラメータ（例えばトルク、出力損失および／または百分率シリンダ出力）の値を評価し、この所望のパラメータの値を表わす信号Ｆを出力することができる。
出力信号ＦはＥＣＭ２１０によって受信してもよい。ＥＣＭ２１０は、エンジン１００の動作に関する情報を操作者に伝達するため、出力信号Ｆによって表わされる値を用いることができる。例えば、ＥＣＭ２１０は、エンジン１００の動作に関する情報をディスプレイ２３０上に表示するか、または操作者が後で利用または検索するためそのような情報をメモリ２１４に格納してもよい。代替的に、ＥＣＭ２１０は、信号Ｆによって表わされる値を用いて他のエンジンパラメータを算定してもよい。
図３は、補正係数マップ３５０を構築する方法４００の流れ図を示す。本明細書の例示的実施形態では、方法４００はサービスツール２２０および／または電子制御システム２００の較正機能によって実行することができる。方法４００は、エンジン１００が操作者に送られる前に製造メーカーが実行してもよい。また方法４００は、エンジン１００の磨耗につれてモデル３３０を再較正するためにエンジン１００について定期的に実行してもよい。例えば、方法４００は、エンジン１００の定期メンテナンスの一部として実行してもよい。
図３に示すように、方法４００は４１０において開始される。４１５において、較正機能はエンジン１００に指令して、エンジン１００の所望の較正範囲内で所定の平均サイクル速度
Figure 2006234822
および平均燃料流量率
Figure 2006234822
を実現させる。例えば、サービスツール２２０がＥＣＭ２１０に指令してエンジン１００を制御させ、エンジン１００の常用動作範囲において所望の平均サイクル速度および平均燃料流量率を実現させる。
４２０において、較正機能はエンジン１００が所望の平均サイクル速度
Figure 2006234822
および平均燃料流量率
Figure 2006234822
での定常状態を実現するよう待機する。例えば、サービスツール２２０がセンサ２５０および２４０をそれぞれ介して現在の平均サイクル速度および平均燃料流量率をモニターし、エンジン１００が許容可能な誤差内での所望の定常状態を実現したか否かを判定する。エンジン１００が所定の期間内に所望の定常状態を実現しない場合（４２０：いいえ）、サービスツール２２０は（４２５において）エラーを報告し、方法４００は終了する。
エンジン１００が所望の定常状態を実現している場合（４２０：はい）、４３０において較正機能は、あるエンジンサイクル内におけるクランクシャフト１４０の離散した複数のクランクシャフト角位置１からｎに関してクランクシャフト１４０の瞬間角速度を決定する。例えば、サービスツール２２０が速度計算器３１０の出力ｅiにアクセスし、目印１４２により規定されたクランクシャフト１４０の離散位置ｎの一部もしくはすべてにおいて瞬間角速度を検索する。
ある例示的実施形態では、較正機能は複数の標本期間にわたる瞬間角速度の平均値を決定する。この平均化により、調整された位置信号Ｐ’におけるノイズの効果を軽減することができる。例えば、サービスツール２２０がＥＣＭ２１０のメモリ２１４の第１テーブル２１４ｂに格納された平均瞬間角速度
Figure 2006234822
にアクセスしてもよい。代替的に、サービスツール２２０が所定数のエンジンサイクル（例えば２０サイクル）にわたる各位置ｎにおける瞬間角速度の移動平均をメモリ２２４に保持してもよい。
４４０において、較正機能はモデル３３０を開発するために使用された基礎データの一部分を検索する。例えば、較正機能は、現在の定常状態およびクランクシャフト位置に最も近接して対応する平均サイクル速度、平均燃料流量率、およびクランクシャフト位置ｎに関して平均瞬間角速度
Figure 2006234822
を検索する。正確な平均サイクル速度および平均燃料流量率に関する平均瞬間角速度
Figure 2006234822
が得られない場合、較正機能は、利用可能なもっとも近接した平均瞬間角速度
Figure 2006234822
を使用するか、または代替的に、利用可能な最も近接した平均瞬間角速度の間で補間を行なうことによって平均瞬間角速度を導出してもよい。
４４５において、較正機能は、所望の較正範囲内におけるクランクシャフト位置、平均サイクル速度、平均燃料流量率の組み合わせの各々について補正係数ｃを決定する。補正係数ｃは、同じ位置（Ｎ＝１からｎ）および最も近接した定常状態の条件
Figure 2006234822
についての（基礎データからの）平均瞬間角速度
Figure 2006234822
を
（較正データからの）平均瞬間角速度
Figure 2006234822
で除算することによって決定してもよい。すなわち、
Figure 2006234822
（式中、
Figure 2006234822
である。
４５０において、較正機能は補正係数ｃの値が所望の範囲の外側にあるか否かを判定する。外側にある場合（４５０：はい）、４５５において較正機能は前記特定の補正係数にフラグを立てる。例えば、サービスツール２２０は、特定の補正係数ｃが所望の範囲の外側にあるという警告を出力してもよい。４６０において、較正機能は補正係数ｃをマップ３５０内に保存する。
４６５において、較正機能は、データがエンジン１００の別の定常状態にとって望ましいものであるか否かを判定する。望ましいものである場合（４６５：はい）、エンジン１００の所望の較正範囲にわたる平均瞬間角速度
Figure 2006234822
を表わすデータが収集されるまで（４６５：いいえ）、方法４００は４１５に戻り、サービスツール２２０がエンジン１００に指令して、別の所定の平均サイクル速度および平均燃料流量率を実現させる。較正機能が位置、平均サイクル速度および平均燃料流量率の所望の範囲に関する補正係数を保存すると、方法４００は終了する。
例示的方法４００は一連の行為として記述されてきたが、本明細書と一致する他の実現方式においては行為の順序は変化してもよい。とりわけ、非従属の行為はどのような順序でも、あるいは平行して実行してもよい。さらに、方法４００は、電子制御システム２００と組み合わされたサービスツール２２０により実行されるものとして記述されているが、方法４００は単独の電子制御システム２００によって実行してもよい。例えば、ＥＣＭ２１０を、エンジン１００の正常運転中に方法４００に記述されたサービスツール２２０の機能を実行するようにプログラムしてもよい。
内燃機関の動作モデルを較正する、本明細書に開示されたシステムおよび方法は、どのような寸法または種類の内燃機関に適用してもよい。本明細書のシステムおよび方法では、瞬間クランクシャフト速度のばらつきをもたらすエンジンのばらつきを補償することにより、あるエンジンについて開発されたエンジン動作モデルを、許容可能な誤差を有する別のエンジンに適用することができる。その結果、本明細書のシステムおよび方法では、クランクシャフトトルク、出力損失、百分率シリンダ出力などのエンジンパラメータをより高い精度かつより少ない費用で決定することができる。
開示されたシステムおよび方法において本明細書の範囲を逸脱することなく様々な修正および変更をなしうることは当業者において明らかであろう。また開示された本発明の明細書および実際を考慮することにより、本明細書に関する他の実施形態も当業者において明らかであろう。本明細書および実施例は単なる例示と見なすべきであり、本明細書の真の範囲は以下の特許請求の範囲によって示されるものと解される。
本明細書の例示的実施形態による内燃機関および電子制御システムの概略図である。 本明細書の例示的実施形態による電子制御モジュール（ＥＣＭ）の例示的機能を示す概略図である。 本明細書の例示的実施形態による補正係数マップを構築する方法の流れ図である。
符号の説明
１００ 内燃機関
１１０ シリンダ
１２０ ピストン
１４０ クランクシャフト
１４２ 目印
１４２ａ 零点標識
１４４ クランクギヤ
１５０ コネクティングロッド
１６０ 調速機
２００ 電子制御システム
２１０ 電子制御モジュール（ＥＣＭ）
２１２ ＥＣＭプロセッサ
２１４ ＥＣＭメモリ
２１４ａ 第１所定メモリ位置
２１４ｂ 第１テーブル
２１４ｃ 第２所定メモリ位置
２１４ｄ 第２テーブル
２１６ 入出力インタフェース
２２０ サービスツール
２２２ サービスツールプロセッサ
２２４ サービスツールメモリ
２３０ ディスプレイ
２４０ 燃料量センサ
２４２ 燃料量信号調整装置
２５０ 位置センサ
２５２ 位置信号調整装置
３００ 例示的機能
３１０ 速度計算器
３２０ 燃料流量計算器
３３０ モデル
３４０ 修正機能
３５０ マップ
４００ 方法
４１０−４６５ 方法のステップ

Claims (5)

  1. 第２エンジンからの運転データに少なくとも部分的に基づいて開発されたモデルを用いて第１エンジンの運転パラメータを評価する方法であって、第１および第２のエンジンはそれぞれ回転自在のクランクシャフトを備えており、
    第１エンジンのクランクシャフトの複数の角位置における瞬間クランクシャフト速度の関数として第１エンジンの運転パラメータを評価するためのモデルを受容することと；
    第１エンジンのクランクシャフトの複数の角位置において第１エンジンの瞬間クランクシャフト速度を表わす値を決定することと；
    瞬間クランクシャフト速度のばらつきをもたらす第１エンジンと第２エンジンとの差異を少なくとも部分的に較正するように、値の少なくとも一部を修正することと；
    修正された値をモデルに入力することと；を含む方法。
  2. 値の少なくとも一部を修正することが、修正すべき各値に第１エンジンの瞬間クランクシャフト速度の履歴値と第２エンジンの瞬間クランクシャフト速度の履歴値とに基づく補正係数を乗算することを含む、請求項１に記載の方法。
  3. 補正係数が、第２エンジンのクランクシャフトのある位置における瞬間クランクシャフト速度の履歴値を同様の運転条件下で計測された第１エンジンのクランクシャフトの対応する位置における瞬間クランクシャフト速度の履歴値で除算したものにほぼ等しい、請求項２に記載の方法。
  4. 回転自在のクランクシャフトを備える第１エンジンの運転パラメータを評価するためのシステムであって、
    第１エンジンのクランクシャフトの複数の角位置における瞬間クランクシャフト速度の関数として第１エンジンの運転パラメータを評価するためのモデルであって、回転自在のクランクシャフトを備える第２エンジンからの運転データに少なくとも部分的に基づいて開発されたモデルと；
    第１エンジンのクランクシャフトの複数の角位置における第１エンジンの瞬間クランクシャフト速度を代表する値を決定するように動作可能なセンサと；
    代表値の少なくとも一部を修正して、瞬間クランクシャフト速度のばらつきをもたらす可能性のある第１エンジンと第２エンジンとの差異を少なくとも部分的に較正するように動作可能な修正機能であって、修正された値がモデルに入力されるところの修正機能と；を備えるシステム。
  5. エンジンであって：
    回転自在のクランクシャフトと；
    エンジンの運転パラメータを評価するように動作可能な制御システムと；を備えるエンジンにおいて：
    制御システムが、
    第１エンジンのクランクシャフトの複数の角位置における瞬間クランクシャフト速度の関数として第１エンジンの運転パラメータを評価するためのモデルであって、回転自在のクランクシャフトを備える第２エンジンからの運転データに少なくとも部分的に基づいて開発されたモデルと；
    第１エンジンのクランクシャフトの複数の角位置における第１エンジンの瞬間クランクシャフト速度を代表する値を決定するように動作可能なセンサと；
    代表値の少なくとも一部を修正して、瞬間クランクシャフト速度のばらつきをもたらす可能性のある第１エンジンと第２エンジンとの差異を少なくとも部分的に較正するように動作可能な修正機能であって、修正された値がモデルに入力されるところの修正機能と；を備えるエンジン。
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