JP2022026885A - Engine characteristic estimation device, engine characteristic estimation method, and engine characteristic estimation program - Google Patents

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Abstract

To provide an engine characteristic estimation device capable of effectively estimating characteristics of an engine.SOLUTION: An engine characteristic estimation device 100 includes: a gas measurement data acquisition part 110 for acquiring gas measurement data as a measurement value of gas used for combustion of a fuel within an engine 200; a calculation part for calculating gas estimation data as an estimation value corresponding to gas measurement data on the basis of an engine model for expressing characteristics of the engine 200 and the amount of fuel supply supplied to a combustion part; and an engine characteristic estimation part 130 for estimating characteristics of the engine 200 on the basis of comparison of the gas measurement data and gas estimation data.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明はエンジンの特性推定技術に関する。 The present invention relates to an engine characteristic estimation technique.

エンジンは船舶、自動車、航空機等で広く利用されているが、環境問題への意識の高まりもあって、近年さらなる高効率化が求められており、そのための様々な技術の開発が進められている。 Engines are widely used in ships, automobiles, aircraft, etc., but due to growing awareness of environmental issues, further improvement in efficiency has been required in recent years, and various technologies are being developed for that purpose. ..

特開２００５－３０７８００号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2005-307800 特開２０１５－２２２０７４号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2015-22274 特開２０１５－３６５８号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2015-3658

その一例として、特許文献１に開示されているようなエンジンの動作や状態に関するパラメータの推定技術が知られている。特許文献１は、エンジンのパラメータとして吸気管内の圧力波の同調周波数を所定の演算モデルを使って推定するものであり、その際にエンジン回転数の測定値が使用される。この演算では、エンジンに経年劣化等の特性の変化がない場合は、その演算モデルがエンジンの特性を正確に表していると考えられるので、高精度にパラメータを推定することが可能である。 As an example thereof, a technique for estimating parameters related to engine operation and state as disclosed in Patent Document 1 is known. Patent Document 1 estimates the tuning frequency of a pressure wave in an intake pipe as an engine parameter using a predetermined arithmetic model, and at that time, a measured value of the engine rotation speed is used. In this calculation, if there is no change in the characteristics of the engine such as deterioration over time, it is considered that the calculation model accurately represents the characteristics of the engine, so that the parameters can be estimated with high accuracy.

一方でエンジンに特性変化が生じた場合、その影響は、演算モデルと、そこへの入力データである測定値の両方に及ぶことになる。すなわち、演算モデルは変化後のエンジンの特性から乖離したものとなり、測定値であるエンジン回転数は特性変化の影響で通常時から変化してしまう。したがって、エンジンに特性変化がある場合は、パラメータの推定精度は悪化してしまう。しかも、演算の結果として得られるパラメータの推定値だけを見ても、推定精度が悪化していることの示唆は得られず、したがってエンジンに生じた特性の変化を認識することができない。 On the other hand, if a characteristic change occurs in the engine, the effect will extend to both the computational model and the measured value that is the input data to it. That is, the calculation model deviates from the characteristics of the engine after the change, and the measured engine speed changes from the normal time due to the influence of the characteristic change. Therefore, if the engine has a characteristic change, the parameter estimation accuracy will deteriorate. Moreover, looking only at the estimated values of the parameters obtained as a result of the calculation does not give any indication that the estimation accuracy has deteriorated, and therefore, it is not possible to recognize the change in the characteristics of the engine.

本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、エンジンの特性を効果的に推定することのできるエンジン特性推定装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of these circumstances, and an object of the present invention is to provide an engine characteristic estimation device capable of effectively estimating engine characteristics.

上記課題を解決するために、本発明のある態様のエンジン特性推定装置は、空気と燃料とを燃焼させて動力を発生させる燃焼部と、当該燃焼部での燃焼後に排出される気体により回転するタービンと、当該タービンと連動して回転し、燃焼部に供給される空気を圧縮するコンプレッサとを備えるエンジンの特性を推定するエンジン特性推定装置であって、コンプレッサが燃焼部に供給する空気、燃焼部での燃焼後に排出される気体、およびタービンを通過した後の気体の少なくとも一つに関する測定値である気体測定データを取得する気体測定データ取得部と、エンジンの特性を表すエンジンモデルと、燃焼部に供給される燃料供給量とに基づいて、気体測定データに対応する推定値である気体推定データを計算する計算部と、気体測定データと気体推定データとの比較に基づいてエンジンの特性を推定するエンジン特性推定部とを備える。 In order to solve the above problems, the engine characteristic estimation device of an embodiment of the present invention is rotated by a combustion unit that burns air and fuel to generate power and a gas discharged after combustion in the combustion unit. An engine characteristic estimation device that estimates the characteristics of an engine including a turbine and a compressor that rotates in conjunction with the turbine and compresses the air supplied to the combustion unit. The air supplied by the compressor to the combustion unit and combustion. A gas measurement data acquisition unit that acquires gas measurement data, which is a measurement value for at least one of the gas discharged after combustion in the unit and the gas after passing through the turbine, an engine model showing the characteristics of the engine, and combustion. Based on the fuel supply amount supplied to the unit, the calculation unit that calculates the gas estimation data, which is the estimated value corresponding to the gas measurement data, and the engine characteristics based on the comparison between the gas measurement data and the gas estimation data. It is equipped with an engine characteristic estimation unit for estimation.

この態様において、計算部の計算で使用される燃料供給量は、経年劣化や吸気温度等の外部環境の変化によるエンジンの特性変化の影響を受けないデータであるため、その計算結果である気体推定データはエンジンの特性変化の影響を受けにくい。これに対して、気体測定データ取得部によって取得される気体測定データは、実際のエンジンにおいて測定して得られるデータであるため、エンジンの特性変化の影響を受けやすい。このようにエンジン特性変化の影響を受けにくい気体推定データと、エンジン特性変化の影響を受けやすい気体測定データを比較することにより、エンジン特性変化がある場合でもエンジン特性推定部はエンジンの特性を推定することができる。特に、本発明の気体測定データは、エンジンにおける燃焼で使用される気体に関する測定値であり、数あるエンジン関連のパラメータの中でも、エンジンの特性変化の影響を大きく受けやすい。このような気体測定データを利用することにより、エンジンの特性を効果的に推定することができる。 In this embodiment, the fuel supply amount used in the calculation of the calculation unit is data that is not affected by changes in engine characteristics due to aging deterioration or changes in the external environment such as intake air temperature, and therefore the gas estimation that is the calculation result. The data is not easily affected by changes in engine characteristics. On the other hand, since the gas measurement data acquired by the gas measurement data acquisition unit is data obtained by measuring in an actual engine, it is easily affected by changes in engine characteristics. By comparing the gas estimation data that is not easily affected by changes in engine characteristics with the gas measurement data that is easily affected by changes in engine characteristics, the engine characteristic estimation unit estimates the characteristics of the engine even if there are changes in engine characteristics. can do. In particular, the gas measurement data of the present invention is a measured value relating to a gas used for combustion in an engine, and is greatly affected by changes in engine characteristics among many engine-related parameters. By using such gas measurement data, the characteristics of the engine can be effectively estimated.

本発明の別の態様は、エンジン特性推定方法である。この方法は、空気と燃料とを燃焼させて動力を発生させる燃焼部と、当該燃焼部での燃焼後に排出される気体により回転するタービンと、当該タービンと連動して回転し、燃焼部に供給される空気を圧縮するコンプレッサとを備えるエンジンの特性を推定するエンジン特性推定方法であって、コンプレッサが燃焼部に供給する空気、燃焼部での燃焼後に排出される気体、およびタービンを通過した後の気体の少なくとも一つに関する測定値である気体測定データを取得する気体測定データ取得ステップと、エンジンの特性を表すエンジンモデルと、燃焼部に供給される燃料供給量とに基づいて、気体測定データに対応する推定値である気体推定データを計算する計算ステップと、気体測定データと気体推定データとの比較に基づいてエンジンの特性を推定するエンジン特性推定ステップとを備える。 Another aspect of the present invention is an engine characteristic estimation method. In this method, a combustion part that burns air and fuel to generate power, a turbine that is rotated by a gas discharged after combustion in the combustion part, and a turbine that rotates in conjunction with the turbine and is supplied to the combustion part. An engine characteristic estimation method for estimating the characteristics of an engine including a compressor that compresses the air to be generated, after passing through the air supplied by the compressor to the combustion unit, the gas discharged after combustion in the combustion unit, and the turbine. Gas measurement data based on the gas measurement data acquisition step to acquire gas measurement data which is a measurement value for at least one of the gases of the gas, the engine model representing the characteristics of the engine, and the amount of fuel supplied to the combustion part. It is provided with a calculation step for calculating gas estimation data which is an estimated value corresponding to the above, and an engine characteristic estimation step for estimating engine characteristics based on comparison between gas measurement data and gas estimation data.

なお、以上の構成要素の任意の組合せ、本発明の表現を方法、装置、システム、記録媒体、コンピュータプログラムなどの間で変換したものもまた、本発明の態様として有効である。 It should be noted that any combination of the above components and the conversion of the expression of the present invention between methods, devices, systems, recording media, computer programs and the like are also effective as aspects of the present invention.

本発明によれば、エンジンの特性を効果的に推定することができる。 According to the present invention, the characteristics of the engine can be effectively estimated.

第１実施形態に係るエンジン特性推定装置の構成を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the structure of the engine characteristic estimation apparatus which concerns on 1st Embodiment. ４ストロークエンジンの構成を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the structure of a 4-stroke engine. ２ストロークエンジンの構成を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the structure of a 2-stroke engine. 熱効率が変化した際の各気体測定データへの影響を示す図である。It is a figure which shows the influence on each gas measurement data when the thermal efficiency changes. コンプレッサ効率が変化した際の各気体測定データへの影響を示す図である。It is a figure which shows the influence on each gas measurement data when the compressor efficiency changes. タービン効率が変化した際の各気体測定データへの影響を示す図である。It is a figure which shows the influence on each gas measurement data when the turbine efficiency changes. 第２実施形態に係るエンジン特性推定装置の構成を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the structure of the engine characteristic estimation apparatus which concerns on 2nd Embodiment.

本実施形態のエンジン特性推定装置は、エンジンにおける燃料の燃焼に使用される気体の圧力や温度等の測定データを用いて、熱効率や過給器効率等のエンジンの特性の推定を行う。エンジンの特性を表す数学モデルを用いて測定データに対応する推定データを計算し、測定データと比較することでエンジンの特性の推定を行う。すなわち、推定データと測定データが一致する場合、実際のエンジンの特性は数学モデルと一致することが分かり、推定データと測定データが一致しない場合、実際のエンジンの特性は数学モデルから乖離していることが分かる。 The engine characteristic estimation device of the present embodiment estimates engine characteristics such as thermal efficiency and supercharger efficiency by using measurement data such as pressure and temperature of a gas used for combustion of fuel in the engine. Estimated data corresponding to the measured data is calculated using a mathematical model representing the characteristics of the engine, and the characteristics of the engine are estimated by comparing with the measured data. That is, if the estimated data and the measured data match, the characteristics of the actual engine are found to match the mathematical model, and if the estimated data and the measured data do not match, the characteristics of the actual engine deviate from the mathematical model. You can see that.

図１は、第１実施形態に係るエンジン特性推定装置１００の構成を示す模式図である。エンジン特性推定装置１００は、エンジン２００の特性を推定する装置であり、気体測定データ取得部１１０と、計算部としての状態推定部１２０と、エンジン特性推定部１３０と、気温データ取得部１４０を備える。 FIG. 1 is a schematic diagram showing the configuration of the engine characteristic estimation device 100 according to the first embodiment. The engine characteristic estimation device 100 is a device that estimates the characteristics of the engine 200, and includes a gas measurement data acquisition unit 110, a state estimation unit 120 as a calculation unit, an engine characteristic estimation unit 130, and a temperature data acquisition unit 140. ..

エンジン特性推定装置１００の各部の説明を行う前に、その特性推定対象であるエンジン２００について、図２および図３を参照して説明する。 Before explaining each part of the engine characteristic estimation device 100, the engine 200, which is the characteristic estimation target, will be described with reference to FIGS. 2 and 3.

図２は、エンジン２００の一例としてのいわゆる４ストロークエンジンを示す模式図である。後述するように４ストロークエンジンとは、吸気、圧縮、燃焼、排気の四つの行程からなる１サイクルが、ピストンの四回の上下動（二回の上昇と二回の下降）によって行われるエンジンである。 FIG. 2 is a schematic diagram showing a so-called 4-stroke engine as an example of the engine 200. As will be described later, a 4-stroke engine is an engine in which one cycle consisting of four strokes of intake, compression, combustion, and exhaust is performed by four vertical movements of the piston (two rises and two descents). be.

エンジン２００は、空気と燃料とを混合し燃焼させて動力を発生させる燃焼部２１０と、吸入した空気の圧力を高めて燃焼部２１０に供給する過給器２４０を備える。過給器２４０は、いわゆるターボチャージャであり、燃焼部２１０での燃焼後に排出される気体により回転するタービン２４２と、軸２４３によってタービン２４２と同軸上で結合されて連動して回転するコンプレッサ２４１を備える。 The engine 200 includes a combustion unit 210 that mixes and burns air and fuel to generate power, and a supercharger 240 that increases the pressure of the sucked air and supplies it to the combustion unit 210. The supercharger 240 is a so-called turbocharger, and has a turbine 242 that is rotated by a gas discharged after combustion in the combustion unit 210 and a compressor 241 that is coaxially coupled to the turbine 242 by a shaft 243 and rotates in conjunction with the turbine 241. Be prepared.

コンプレッサ２４１は、一端が外気（大気）に開放され、他端が燃焼部２１０に連通された給気路２２０内の一端側に設けられ、その回転により外気を吸入すると同時に圧縮する。コンプレッサ２４１によって圧縮されて圧力が高まった空気は給気路２２０を通じて燃焼部２１０に供給され、そこでの燃料の燃焼に使用される。給気路２２０は、外気に開放された一端からコンプレッサ２４１が吸入する空気が流通する吸気管２２１と、コンプレッサ２４１が燃焼部２１０に供給する圧縮空気が流通する給気管２２２と、他端側の燃焼部２１０に近い位置に設けられて圧縮空気を収容する給気収容部としての給気レシーバ２２３とを備える。また、コンプレッサ２４１で圧縮された空気の温度上昇による膨張を防止するために、給気管２２２を流通する圧縮空気を冷却する冷却器である給気クーラ２２４が給気管２２２の途中に設けられている。これにより、給気クーラ２２４を流通する間に冷却されて給気レシーバ２２３に収容される圧縮空気の温度は一定範囲内に保たれている。 One end of the compressor 241 is open to the outside air (atmosphere), and the other end is provided on one end side in the supply air passage 220 communicating with the combustion unit 210, and the outside air is sucked and compressed at the same time by its rotation. The air compressed by the compressor 241 and increased in pressure is supplied to the combustion unit 210 through the supply air passage 220 and used for burning fuel there. The air supply passage 220 has an intake pipe 221 through which air sucked by the compressor 241 flows from one end opened to the outside air, an air supply pipe 222 through which compressed air supplied by the compressor 241 to the combustion unit 210 flows, and the other end side. It is provided at a position close to the combustion unit 210 and includes an air supply receiver 223 as an air supply accommodating unit for accommodating compressed air. Further, in order to prevent expansion due to a temperature rise of the air compressed by the compressor 241, an air supply cooler 224, which is a cooler for cooling the compressed air flowing through the air supply pipe 222, is provided in the middle of the air supply pipe 222. .. As a result, the temperature of the compressed air that is cooled while flowing through the supply air cooler 224 and is accommodated in the supply air receiver 223 is kept within a certain range.

タービン２４２は、一端が燃焼部２１０に連通され、他端が外気（大気）に開放された排気路２３０内の他端側に設けられる。燃焼部２１０での燃焼後に排出される気体は、その勢いでタービン２４２を回転させた後、排気路２３０の他端から外気に放出される。排気路２３０は、一端側の燃焼部２１０に近い位置に設けられて燃焼部２１０での燃焼後に排出される気体を収容する排気収容部としての排気レシーバ２３１と、排気レシーバ２３１からタービン２４２へ向かう排気が流通する排気管２３２と、タービン２４２を通過した後の他端から外気に放出されるまでの排気が流通するタービン出口管２３３とを備える。 One end of the turbine 242 is communicated with the combustion unit 210, and the other end is provided on the other end side in the exhaust passage 230 open to the outside air (atmosphere). The gas discharged after combustion in the combustion unit 210 is discharged to the outside air from the other end of the exhaust passage 230 after rotating the turbine 242 with that momentum. The exhaust passage 230 is provided at a position close to the combustion unit 210 on one end side, and has an exhaust receiver 231 as an exhaust accommodating unit for accommodating the gas discharged after combustion in the combustion unit 210, and the exhaust passage 231 heads toward the turbine 242. It includes an exhaust pipe 232 through which the exhaust gas flows, and a turbine outlet pipe 233 through which the exhaust gas flows from the other end after passing through the turbine 242 until the exhaust gas is discharged to the outside air.

燃焼部２１０は、空気による燃料の燃焼が起こる燃焼室２１１と、燃焼室２１１内に１燃焼当たりの燃料供給量Ｕにより指定される量の燃料を供給する燃料供給ノズル２１２と、給気レシーバ２２３からの空気の燃焼室２１１への供給を制御する吸気弁２１３と、燃焼室２１１から排気レシーバ２３１への気体の排出を制御する排気弁２１４と、燃焼室２１１における燃料の燃焼に応じて直線上に駆動されるピストン２１５と、ピストン２１５の直線上の運動に伴って回転駆動される回転駆動部としてのクランクシャフト２１６と、一端がピストン２１５に固定され他端がクランクシャフト２１６に固定されてピストン２１５の直線運動をクランクシャフト２１６の回転運動に変換するコネクティングロッド２１７を備える。なお、上記では燃料供給ノズル２１２により燃料を燃焼室２１１内に直接供給する構成としたが、ガソリン等の揮発性の高い燃料を使用する場合は、給気レシーバ２２３あるいは給気管２２２内に燃料を噴射し、空気と混合した状態で燃焼室２１１内に供給してもよい。 The combustion unit 210 includes a combustion chamber 211 in which combustion of fuel by air occurs, a fuel supply nozzle 212 that supplies an amount of fuel specified by a fuel supply amount U per combustion into the combustion chamber 211, and an air supply receiver 223. An intake valve 213 that controls the supply of air from the combustion chamber 211 to the combustion chamber 211, an exhaust valve 214 that controls the discharge of gas from the combustion chamber 211 to the exhaust receiver 231, and a linear line according to the combustion of fuel in the combustion chamber 211. The piston 215 is driven by the piston 215, the crank shaft 216 as a rotation drive unit that is rotationally driven by the linear movement of the piston 215, and one end is fixed to the piston 215 and the other end is fixed to the crank shaft 216. It is provided with a connecting rod 217 that converts the linear motion of the 215 into the rotary motion of the crankshaft 216. In the above, the fuel is directly supplied to the combustion chamber 211 by the fuel supply nozzle 212, but when a highly volatile fuel such as gasoline is used, the fuel is supplied to the air supply receiver 223 or the air supply pipe 222. It may be injected and supplied into the combustion chamber 211 in a state of being mixed with air.

上記の構成において、エンジン２００は以下のサイクルで駆動される。ここで、エンジン２００は前サイクル以前の駆動もしくは多気筒の燃焼による駆動によって動作状態にあるものとし、回転を続けるクランクシャフト２１６の動作に応じてピストン２１５が上昇と下降を繰り返すものとする。 In the above configuration, the engine 200 is driven in the following cycle. Here, it is assumed that the engine 200 is in an operating state by driving before the previous cycle or by driving by combustion of multiple cylinders, and the piston 215 repeats ascending and descending according to the operation of the crankshaft 216 that continues to rotate.

（１）吸気：吸気弁２１３が開き、排気弁２１４が閉じ、ピストン２１５が下降することで、給気レシーバ２２３から燃焼室２１１に空気が供給される。
（２）圧縮：吸気弁２１３が閉じ、ピストン２１５が上昇することで、燃焼室２１１内の空気が圧縮される。
（３）燃焼：燃料供給ノズル２１２から燃焼室２１１内に１燃焼当たりの燃料供給量Ｕにより指定される量の燃料が供給され、圧縮された空気の中で燃焼される。これによって動力が発生し、ピストン２１５が下降する。
（４）排気：排気弁２１４が開き、ピストン２１５が上昇することで、燃焼後の気体が燃焼室２１１から排気レシーバ２３１に排出される。 (1) Intake air: Air is supplied from the air supply receiver 223 to the combustion chamber 211 by opening the intake valve 213, closing the exhaust valve 214, and lowering the piston 215.
(2) Compression: The air in the combustion chamber 211 is compressed by closing the intake valve 213 and raising the piston 215.
(3) Combustion: The amount of fuel specified by the fuel supply amount U per combustion is supplied from the fuel supply nozzle 212 into the combustion chamber 211, and is burned in the compressed air. As a result, power is generated and the piston 215 is lowered.
(4) Exhaust: When the exhaust valve 214 opens and the piston 215 rises, the gas after combustion is discharged from the combustion chamber 211 to the exhaust receiver 231.

図３はエンジン２００の他の例としてのいわゆる２ストロークエンジンの燃焼部を示す模式図である（図２と対応する構成要素については同一の符号を付して適宜説明を省略する）。２ストロークエンジンでは、ピストンの四回の上下動で１サイクルが完了する図２の４ストロークエンジンと異なり、ピストンの１回の上昇と１回の下降の合計２回の上下動で１サイクルが完了する。 FIG. 3 is a schematic diagram showing a combustion portion of a so-called two-stroke engine as another example of the engine 200 (components corresponding to FIG. 2 are designated by the same reference numerals and description thereof will be omitted as appropriate). In a two-stroke engine, one cycle is completed by four vertical movements of the piston. Unlike the four-stroke engine in Fig. 2, one cycle is completed by a total of two vertical movements of the piston, one ascent and one descent. do.

２ストロークエンジンの燃焼部２１０は、上述の４ストロークエンジンと同様に、燃焼室２１１における燃料の燃焼によってピストン２１５を直線上に駆動し、それをクランクシャフト２１６の回転動力に変換するものである。両タイプのエンジンにおいて主要な構造はほとんど共通であるが、２ストロークエンジンでは、燃焼部２１０においてクランクシャフト２１６を収容するクランクケース２１８と燃焼室２１１を連結する掃気路２１９が設けられている点が一つの違いである。 Similar to the 4-stroke engine described above, the combustion unit 210 of the 2-stroke engine drives the piston 215 in a straight line by burning the fuel in the combustion chamber 211, and converts it into the rotational power of the crankshaft 216. The main structure is almost the same in both types of engines, but in the two-stroke engine, the scavenging path 219 connecting the crankcase 218 accommodating the crankshaft 216 and the combustion chamber 211 is provided in the combustion unit 210. It's one difference.

ピストン２１５が下降している図示の状態において、クランクケース２１８、掃気路２１９、燃焼室２１１、排気路２３０を通る経路は気体が流通可能となっており、クランクケース２１８内の新しい空気が、掃気路２１９を通じて燃焼室２１１に流入するとともに、その勢いで燃焼後の気体を排気路２３０に排出する（掃気）。 In the illustrated state in which the piston 215 is lowered, gas can flow through the paths passing through the crankcase 218, the scavenging passage 219, the combustion chamber 211, and the exhaust passage 230, and the new air in the crankcase 218 is scavenged. It flows into the combustion chamber 211 through the passage 219, and at the same time, the gas after combustion is discharged to the exhaust passage 230 (scavenging air).

それに続いてピストン２１５が上昇すると、掃気路２１９および排気路２３０を閉塞し、燃焼室２１１が密閉されてその圧力が上昇する。そして、高圧になった燃焼室２１１内に燃料供給ノズル２１２から燃料を供給することにより燃焼が引き起こされ、ピストン２１５を再び下降させる動力が発生する。一方、ピストン２１５の上昇時にはクランクケース２１８と給気路２２０が連通し、新しい空気が給気路２２０からクランクケース２１８内に流入する。このように、ピストン２１５の上昇時には、燃焼室２１１における燃焼とクランクケース２１８への給気が同時に行われる。 Subsequently, when the piston 215 rises, the scavenging passage 219 and the exhaust passage 230 are closed, the combustion chamber 211 is sealed, and the pressure thereof rises. Then, combustion is triggered by supplying fuel from the fuel supply nozzle 212 into the high-pressure combustion chamber 211, and power is generated to lower the piston 215 again. On the other hand, when the piston 215 rises, the crankcase 218 and the supply air passage 220 communicate with each other, and new air flows into the crankcase 218 from the supply air passage 220. In this way, when the piston 215 rises, combustion in the combustion chamber 211 and air supply to the crankcase 218 are performed at the same time.

以上のように、２ストロークエンジンにおいては、ピストン２１５の一回の下降と一回の上昇の合計２ストロークで１サイクルが完了する。このような２ストロークエンジンにおいて、図２に示される過給器２４０を使用すると、ピストン２１５上昇時におけるクランクケース２１８への給気と、ピストン２１５下降時における燃焼室２１１への掃気の圧力を高めることができる。 As described above, in the two-stroke engine, one cycle is completed with a total of two strokes of one lowering of the piston 215 and one ascending. In such a two-stroke engine, the use of the supercharger 240 shown in FIG. 2 increases the pressure of air supply to the crankcase 218 when the piston 215 rises and scavenging pressure to the combustion chamber 211 when the piston 215 descends. be able to.

なお、２ストロークエンジンとしては、特許文献２に開示されているような構成のものを使用してもよい。この２ストロークエンジンでは、図３についての上記の説明と同様に、ピストン（４１：特許文献２中の符号（以下同じ））が下降している状態において、給気レシーバ２２３に対応する掃気レシーバ（２）、クランクケース２１８および掃気路２１９に対応する掃気口（１７）、燃焼室２１１に対応するシリンダ（１）、排気路２３０に対応する排気ダクト（６）を通る経路は気体が流通可能となっており、掃気レシーバ内の新しい空気が、掃気口を通じてシリンダに流入するとともに、その勢いで燃焼後の気体を排気ダクトに排出する掃気動作が行われる。また、このような構成において過給器２４０を使用すると、掃気レシーバ内の掃気の圧力を高めることができる。 As the 2-stroke engine, an engine having a configuration as disclosed in Patent Document 2 may be used. In this two-stroke engine, as in the above description with respect to FIG. 3, the scavenging receiver corresponding to the air supply receiver 223 (41: reference numeral in Patent Document 2 (hereinafter the same)) is lowered. 2), the scavenging port (17) corresponding to the crank case 218 and the scavenging passage 219, the cylinder (1) corresponding to the combustion chamber 211, and the exhaust duct (6) corresponding to the exhaust passage 230 can pass gas. The new air in the scavenging receiver flows into the cylinder through the scavenging port, and at the same time, the scavenging operation is performed to discharge the burned gas to the exhaust duct. Further, when the supercharger 240 is used in such a configuration, the pressure of scavenging in the scavenging receiver can be increased.

本実施形態は、船舶用、車両用、航空機用等の用途を問わず、上記のような様々なタイプのエンジン２００に対して適用することができるが、特に定格回転数が毎分１０００回転以下の船舶用のエンジンに対して使用するのが好適である。一般的に、船舶用のエンジンは車両用のエンジンと比較して上記のような低い定格回転数で駆動される。そして、特に大型の船舶においては、エンジンで発生された動力が船舶の実際の動きに反映されるまでに時間を要するため、正確なエンジン駆動が求められる。このように、船舶用のエンジンにおいては、エンジンの特性を高精度に推定して正確な駆動を行う要請が強く、本実施形態のエンジン特性推定装置１００を使用するのが好ましい。 This embodiment can be applied to various types of engines 200 as described above regardless of the use for ships, vehicles, aircraft, etc., but in particular, the rated rotation speed is 1000 rpm or less. It is suitable to be used for the engine for ships of the above. Generally, a marine engine is driven at a lower rated speed as described above as compared with a vehicle engine. Further, especially in a large ship, it takes time for the power generated by the engine to be reflected in the actual movement of the ship, so that accurate engine drive is required. As described above, in a marine engine, there is a strong demand to estimate the characteristics of the engine with high accuracy and perform accurate driving, and it is preferable to use the engine characteristic estimation device 100 of the present embodiment.

なお、船舶としては、例えば特許文献３に開示されている構成のものに、本実施形態のエンジン２００を使用することができる。すなわち、船舶の推進力を発生させる主機関（１０：特許文献３中の符号（以下同じ））として本実施形態のエンジン２００を使用し、そこで発生した動力が駆動軸を介してプロペラ（１４）に伝達されることで、プロペラ（１４）が回転して船舶の推進力が生まれる。 As the ship, for example, the engine 200 of the present embodiment can be used for the structure disclosed in Patent Document 3. That is, the engine 200 of the present embodiment is used as the main engine (10: reference numeral (hereinafter the same) in Patent Document 3) for generating the propulsive force of the ship, and the power generated there is the propeller (14) via the drive shaft. The propeller (14) rotates and the propulsive force of the ship is generated.

ここで、エンジン特性推定装置１００によって推定を行うエンジン２００の特性としては以下のものが例示される。
・熱効率：燃焼室２１１における燃焼の効率。燃焼効率とも呼ばれる。
・動力伝達効率：燃焼部２１０で発生したトルクに対する、各機械部分での損失を差し引いた実効トルクの比。機械伝達効率とも呼ばれる。
・動特性：複数のパラメータ間の時間を考慮した関係。温度変化に対する圧力の応答性等。
・過給器２４０の効率：コンプレッサ２４１の効率、タービン２４２の効率等。
・外乱影響：エンジン２００が吸入する外気の温度（大気温）、圧力（大気圧）、船舶用エンジンにあっては駆動対象であるプロペラへ流入する水量等による負荷変動等。
なお、上記の外乱は、実際のエンジン２００の動作に大きな影響を及ぼす重要なものであり、かつ本実施形態のエンジン特性推定装置１００における特性推定処理においては他の特性と同等に扱うことができる。 Here, the following are exemplified as the characteristics of the engine 200 estimated by the engine characteristic estimation device 100.
-Thermal efficiency: The efficiency of combustion in the combustion chamber 211. Also called combustion efficiency.
-Power transmission efficiency: The ratio of the effective torque to the torque generated in the combustion unit 210 minus the loss in each mechanical part. Also called machine transmission efficiency.
-Dynamic characteristics: A relationship that takes time into consideration between multiple parameters. Pressure responsiveness to temperature changes, etc.
-Efficiency of turbocharger 240: efficiency of compressor 241, efficiency of turbine 242, etc.
-Disturbance influence: Load fluctuation due to the temperature (high temperature), pressure (atmospheric pressure) of the outside air sucked by the engine 200, the amount of water flowing into the propeller to be driven in the case of a marine engine, etc.
It should be noted that the above disturbance is important and has a great influence on the actual operation of the engine 200, and can be treated in the same manner as other characteristics in the characteristic estimation process in the engine characteristic estimation device 100 of the present embodiment. ..

上記のような構成のエンジン２００において、燃料の燃焼に使用される気体は次の経路を流通する。外気→吸気管２２１→コンプレッサ２４１→給気管２２２→給気レシーバ２２３→燃焼部２１０（燃焼室２１１）→排気レシーバ２３１→排気管２３２→タービン２４２→タービン出口管２３３→外気。 In the engine 200 having the above configuration, the gas used for combustion of fuel circulates in the following route. Outside air → intake pipe 221 → compressor 241 → air supply pipe 222 → air supply receiver 223 → combustion unit 210 (combustion chamber 211) → exhaust receiver 231 → exhaust pipe 232 → turbine 242 → turbine outlet pipe 233 → outside air.

本実施形態では上記の気体の流通経路の各所に気体の圧力、温度、流量等のパラメータを測定するセンサが設置可能である。図示されるように、センサの設置位置はＳ０～Ｓ５の次の六カ所に分類される。
Ｓ０：吸気管２２１内
Ｓ１：給気管２２２内
Ｓ２：給気レシーバ２２３内
Ｓ３：排気レシーバ２３１内
Ｓ４：排気管２３２内
Ｓ５：タービン出口管２３３内 In the present embodiment, sensors for measuring parameters such as gas pressure, temperature, and flow rate can be installed at various places in the gas flow path. As shown in the figure, the sensor installation positions are classified into the following six locations from S0 to S5.
S0: Intake pipe 221 S1: Air supply pipe 222 S2: Air supply receiver 223 S3: Exhaust receiver 231 S4: Exhaust pipe 232 S5: Turbine outlet pipe 233

吸気管２２１内のセンサ設置位置Ｓ０には、コンプレッサ２４１が吸入する外気の圧力、温度、流量を測定するセンサが設置可能である。本実施形態では、図１にも示されるように外気の温度を測定する気温センサがＳ０に設けられ、エンジン特性推定装置１００における気温データ取得部１４０に気温データが供給される。吸気管２２１内のセンサ設置位置Ｓ０は、安定した測定を可能とするために、吸気管２２１の外気に開放された開放端およびコンプレッサ２４１の入口から所定距離を離した位置とするのが好ましい。外気への開放端に近すぎると外気の突発的な変化に測定データが影響されやすくなってしまい、またコンプレッサ２４１の入口に近すぎると回転するコンプレッサ２４１が発生させる気流の影響により測定環境が安定しない可能性がある。 At the sensor installation position S0 in the intake pipe 221, a sensor for measuring the pressure, temperature, and flow rate of the outside air sucked by the compressor 241 can be installed. In the present embodiment, as shown in FIG. 1, a temperature sensor for measuring the temperature of the outside air is provided in S0, and the temperature data is supplied to the temperature data acquisition unit 140 in the engine characteristic estimation device 100. The sensor installation position S0 in the intake pipe 221 is preferably a position separated from the open end of the intake pipe 221 open to the outside air and the inlet of the compressor 241 to enable stable measurement. If it is too close to the open end to the outside air, the measurement data will be easily affected by sudden changes in the outside air, and if it is too close to the inlet of the compressor 241, the measurement environment will be stable due to the influence of the air flow generated by the rotating compressor 241. May not.

給気管２２２内のセンサ設置位置Ｓ１には、コンプレッサ２４１が燃焼部２１０に供給する圧縮空気の圧力、温度、流量を測定するセンサが設置可能である。上述の通り、給気管２２２の途中には圧縮空気を冷却する給気クーラ２２４が設けられているため、給気レシーバ２２３に近い箇所の圧縮空気の温度は一定範囲内に保たれている。このように、給気クーラ２２４が設けられている本実施形態においては、給気管２２２内の圧縮空気の温度は大きく変動しないので、センサ設置位置Ｓ１で温度を測定する重要性は低い。したがって、センサ設置位置Ｓ１にセンサを設置する場合は、圧力または流量を測定するのが好ましい。一方で、給気クーラ２２４が設けられない場合は、センサ設置位置Ｓ１で温度を測定することの重要性が高くなる。 At the sensor installation position S1 in the air supply pipe 222, a sensor that measures the pressure, temperature, and flow rate of the compressed air supplied by the compressor 241 to the combustion unit 210 can be installed. As described above, since the air supply cooler 224 for cooling the compressed air is provided in the middle of the air supply pipe 222, the temperature of the compressed air near the air supply receiver 223 is kept within a certain range. As described above, in the present embodiment provided with the air supply cooler 224, the temperature of the compressed air in the air supply pipe 222 does not fluctuate significantly, so that it is less important to measure the temperature at the sensor installation position S1. Therefore, when the sensor is installed at the sensor installation position S1, it is preferable to measure the pressure or the flow rate. On the other hand, when the air supply cooler 224 is not provided, it becomes more important to measure the temperature at the sensor installation position S1.

また、給気管２２２内のセンサ設置位置Ｓ１は、安定した測定を可能とするために、コンプレッサ２４１の出口から所定距離を離した位置とするのが好ましい。さらに好ましくは、給気クーラ２２４よりも後段で、圧縮空気が十分に冷却されて温度が一定範囲に収まる後の位置とするのがよい。これにより、圧縮空気の温度をほぼ一定とみなすことができるので、圧力または流量の測定データに基づいて給気管２２２内の圧縮空気の状態を高精度に把握することができる。 Further, the sensor installation position S1 in the air supply pipe 222 is preferably set at a position separated from the outlet of the compressor 241 by a predetermined distance in order to enable stable measurement. More preferably, the position is after the air supply cooler 224, after the compressed air is sufficiently cooled and the temperature falls within a certain range. As a result, the temperature of the compressed air can be regarded as substantially constant, so that the state of the compressed air in the air supply pipe 222 can be grasped with high accuracy based on the measurement data of the pressure or the flow rate.

給気レシーバ２２３内のセンサ設置位置Ｓ２には、燃焼部２１０に供給される圧縮空気の圧力、温度、流量を測定するセンサが設置可能である。上記の給気管２２２と同様に、給気クーラ２２４によって給気レシーバ２２３内の圧縮空気の温度は一定範囲内に保たれているため、センサ設置位置Ｓ２で温度を測定する重要性は低い。したがって、センサ設置位置Ｓ２にセンサを設置する場合は、圧力または流量を測定するのが好ましい。一方で、給気クーラ２２４が設けられない場合は、センサ設置位置Ｓ２で温度を測定することの重要性が高くなる。 At the sensor installation position S2 in the air supply receiver 223, a sensor for measuring the pressure, temperature, and flow rate of the compressed air supplied to the combustion unit 210 can be installed. Similar to the air supply pipe 222 described above, the temperature of the compressed air in the air supply receiver 223 is kept within a certain range by the air supply cooler 224, so that it is less important to measure the temperature at the sensor installation position S2. Therefore, when the sensor is installed at the sensor installation position S2, it is preferable to measure the pressure or the flow rate. On the other hand, when the air supply cooler 224 is not provided, it becomes more important to measure the temperature at the sensor installation position S2.

また、給気レシーバ２２３内のセンサ設置位置Ｓ２は、安定した測定を可能とするために、給気管２２２からの圧縮空気の流入口および燃焼部２１０への圧縮空気の流出口から所定距離を離した位置とするのが好ましい。これにより、これらの箇所で発生しうる変則的な気流の影響を避けて安定した測定が可能となる。さらに、給気クーラ２２４により、給気レシーバ２２３内の圧縮空気の温度をほぼ一定とみなすことができるので、圧力または流量の測定データに基づいて給気レシーバ２２３内の圧縮空気の状態を高精度に把握することができる。 Further, the sensor installation position S2 in the air supply receiver 223 is separated from the compressed air inlet from the air supply pipe 222 and the compressed air outlet to the combustion unit 210 in order to enable stable measurement. It is preferable that the position is set. This enables stable measurement while avoiding the influence of irregular airflow that may occur at these points. Further, since the air supply cooler 224 can consider the temperature of the compressed air in the air supply receiver 223 to be almost constant, the state of the compressed air in the air supply receiver 223 can be accurately determined based on the measurement data of the pressure or the flow rate. Can be grasped.

排気レシーバ２３１内のセンサ設置位置Ｓ３には、燃焼部２１０での燃焼後に排出される気体の圧力、温度、流量を測定するセンサが設置可能である。排気レシーバ２３１内のセンサ設置位置Ｓ３は、安定した測定を可能とするために、燃焼部２１０からの排気の流入口および排気管２３２への排気の流出口から所定距離を離した位置とするのが好ましい。これにより、これらの箇所で発生しうる変則的な気流の影響を避けて安定した測定が可能となる。 At the sensor installation position S3 in the exhaust receiver 231, a sensor for measuring the pressure, temperature, and flow rate of the gas discharged after combustion in the combustion unit 210 can be installed. The sensor installation position S3 in the exhaust receiver 231 is set at a position separated from the inflow port of the exhaust gas from the combustion unit 210 and the outflow port of the exhaust gas to the exhaust pipe 232 in order to enable stable measurement. Is preferable. This enables stable measurement while avoiding the influence of irregular airflow that may occur at these points.

排気管２３２内のセンサ設置位置Ｓ４には、排気レシーバ２３１からタービン２４２へ向かう排気の圧力、温度、流量を測定するセンサが設置可能である。排気管２３２内のセンサ設置位置Ｓ４は、安定した測定を可能とするために、排気レシーバ２３１からの排気の流入口およびタービン２４２の入口から所定距離を離した位置とするのが好ましい。これにより、これらの箇所で発生しうる変則的な気流の影響を避けて安定した測定が可能となる。 At the sensor installation position S4 in the exhaust pipe 232, a sensor for measuring the pressure, temperature, and flow rate of the exhaust gas from the exhaust receiver 231 to the turbine 242 can be installed. The sensor installation position S4 in the exhaust pipe 232 is preferably a position separated from the inflow port of the exhaust gas from the exhaust receiver 231 and the inlet of the turbine 242 by a predetermined distance in order to enable stable measurement. This enables stable measurement while avoiding the influence of irregular airflow that may occur at these points.

タービン出口管２３３内のセンサ設置位置Ｓ５には、タービン２４２を通過した後の気体の圧力、温度、流量を測定するセンサが設置可能である。タービン出口管２３３内のセンサ設置位置Ｓ５は、安定した測定を可能とするために、タービン２４２の出口およびタービン出口管２３３の外気に開放された開放端から所定距離を離した位置とするのが好ましい。タービン２４２の出口に近すぎると回転するタービン２４２が発生させる気流の影響により測定環境が安定しない可能性があり、また外気への開放端に近すぎると外気の突発的な変化に測定データが影響されやすくなってしまう。 At the sensor installation position S5 in the turbine outlet pipe 233, a sensor for measuring the pressure, temperature, and flow rate of the gas after passing through the turbine 242 can be installed. The sensor installation position S5 in the turbine outlet pipe 233 should be located at a predetermined distance from the outlet of the turbine 242 and the open end of the turbine outlet pipe 233 opened to the outside air in order to enable stable measurement. preferable. If it is too close to the outlet of the turbine 242, the measurement environment may not be stable due to the influence of the air flow generated by the rotating turbine 242, and if it is too close to the open end to the outside air, the measurement data will affect the sudden change of the outside air. It becomes easy to be done.

タービン出口管２３３内のセンサ設置位置Ｓ５にセンサを設置する場合は、温度を測定するのが好ましい。後述するように、Ｓ５での測定データは、エンジン２００の特性推定に用いられるものであるため、エンジン２００の特性や状態を反映したものであることが好ましい。ここで、タービン出口管２３３は一端が外気に開放されているため、センサをそこから離して配置したとしても、ある程度は外気の影響を受けてしまう。特に圧力は外気圧力の影響により変化してしまうので、それを測定してもエンジン２００の特性や状態についての示唆を得ることが難しい。また、圧力が変化すると密度も変化するので、流量の正確な測定も難しい。そのため、外気の影響を比較的受けにくい温度を測定するのが好適である。 When the sensor is installed at the sensor installation position S5 in the turbine outlet pipe 233, it is preferable to measure the temperature. As will be described later, since the measurement data in S5 is used for estimating the characteristics of the engine 200, it is preferable that the measurement data reflects the characteristics and the state of the engine 200. Here, since one end of the turbine outlet pipe 233 is open to the outside air, even if the sensor is arranged away from the sensor, it is affected by the outside air to some extent. In particular, since the pressure changes due to the influence of the outside air pressure, it is difficult to obtain an indication about the characteristics and state of the engine 200 even if it is measured. Moreover, since the density changes as the pressure changes, it is difficult to accurately measure the flow rate. Therefore, it is preferable to measure a temperature that is relatively unaffected by the outside air.

以上で説明した六つのセンサ設置位置のうち、吸気管２２１内のセンサ設置位置Ｓ０は外気の測定を行うためのものであり、それ以外の五つのセンサ設置位置Ｓ１～Ｓ５はエンジン２００内を流通する気体の測定を行うためのものである。後述するように、Ｓ１～Ｓ５で得られる気体測定データはエンジン２００の特性を推定するために用いられ、Ｓ０で得られる外気測定データはエンジン２００の特性を推定する際に外気からの外乱の影響を低減するために使用される。 Of the six sensor installation positions described above, the sensor installation position S0 in the intake pipe 221 is for measuring the outside air, and the other five sensor installation positions S1 to S5 are distributed in the engine 200. It is for measuring the gas to be used. As will be described later, the gas measurement data obtained in S1 to S5 is used to estimate the characteristics of the engine 200, and the outside air measurement data obtained in S0 is the influence of disturbance from the outside air when estimating the characteristics of the engine 200. Used to reduce.

ここで、五つのセンサ設置位置Ｓ１～Ｓ５の全てにセンサを設置する必要はなく、少なくとも一つにセンサを設置すれば、エンジン２００の特性を推定することができる。一方、Ｓ１～Ｓ５のうち複数のセンサ設置位置にセンサを設置した場合や、一つのセンサ位置に種類の異なる複数のセンサを設置した場合は、そこから得られる複数の気体測定データに基づき、エンジン２００の特性推定の精度を向上させることができる。なお、燃焼部２１０での燃焼後の排気は空気以外の成分も混入している上に高温高圧であるため、給気側／掃気側に比べて測定環境が厳しい。したがって、給気側／掃気側のセンサ設置位置Ｓ１、Ｓ２にセンサを設置するのが好ましい。 Here, it is not necessary to install the sensors in all of the five sensor installation positions S1 to S5, and if the sensors are installed in at least one, the characteristics of the engine 200 can be estimated. On the other hand, when sensors are installed at a plurality of sensor installation positions among S1 to S5, or when a plurality of sensors of different types are installed at one sensor position, the engine is based on a plurality of gas measurement data obtained from the sensors. The accuracy of 200 characteristic estimation can be improved. Since the exhaust gas after combustion in the combustion unit 210 contains components other than air and has a high temperature and high pressure, the measurement environment is harsher than that on the air supply side / scavenging side. Therefore, it is preferable to install the sensor at the sensor installation positions S1 and S2 on the air supply side / scavenging side.

図１に戻り、エンジン２００の特性推定を行うエンジン特性推定装置１００の各部（気体測定データ取得部１１０、状態推定部１２０、エンジン特性推定部１３０、気温データ取得部１４０）について説明する。 Returning to FIG. 1, each part (gas measurement data acquisition unit 110, state estimation unit 120, engine characteristic estimation unit 130, temperature data acquisition unit 140) of the engine characteristic estimation device 100 that estimates the characteristics of the engine 200 will be described.

気体測定データ取得部１１０は、センサ設置位置Ｓ１～Ｓ５で測定された各種の気体測定データを取得する。具体的には、コンプレッサ２４１が燃焼部２１０に供給する空気の測定データをセンサ設置位置Ｓ１（給気管２２２内）、Ｓ２（給気レシーバ２２３内）から取得し、燃焼部２１０での燃焼後に排出される気体の測定データをセンサ設置位置Ｓ３（排気レシーバ２３１内）、Ｓ４（排気管２３２内）から取得し、タービン２４２を通過した後の気体の測定データをセンサ設置位置Ｓ５（タービン出口管２３３内）から取得する。 The gas measurement data acquisition unit 110 acquires various gas measurement data measured at the sensor installation positions S1 to S5. Specifically, the measurement data of the air supplied by the compressor 241 to the combustion unit 210 is acquired from the sensor installation positions S1 (inside the air supply pipe 222) and S2 (inside the air supply receiver 223), and is discharged after combustion in the combustion unit 210. The measurement data of the gas to be measured is acquired from the sensor installation positions S3 (inside the exhaust receiver 231) and S4 (inside the exhaust pipe 232), and the measurement data of the gas after passing through the turbine 242 is collected at the sensor installation position S5 (turbine outlet pipe 233). Get from).

状態推定部１２０は、エンジン２００の特性を表すエンジンモデルと、燃焼部２１０に供給される１燃焼当たりの燃料供給量Ｕと、燃焼部２１０において回転動力を発生させるクランクシャフト２１６の回転数の測定データＮｅに基づいて、エンジン２００の状態に関するパラメータを計算する。エンジンモデルは、上記で例示列挙した熱効率、動力伝達効率、動特性、過給器効率、外乱影響等のエンジン２００の諸特性を数学的にモデル化したものであり、燃料供給量Ｕと回転数Ｎｅを入力データとして計算を行い、エンジン２００の各状態変数の推定値をエンジン状態推定結果として出力する。エンジン２００の状態変数の具体例については以下で示すが、気体測定データ取得部１１０で気体測定データが取得されるパラメータは、いずれもエンジン２００の状態変数であるため、状態推定部１２０は、燃料供給量Ｕと回転数Ｎｅをエンジンモデルへの入力とする上記の計算の中で、気体測定データに対応する推定値である気体推定データを計算することができる。なお、エンジンモデルを構成する方法は様々なものが考えられるが、簡単な例としては、入力である燃料供給量Ｕ、回転数Ｎｅ等に対して、出力である
エンジン２００の各状態変数の推定値を対応づけたテーブルとして構成することができる。 The state estimation unit 120 measures the engine model representing the characteristics of the engine 200, the fuel supply amount U per combustion supplied to the combustion unit 210, and the rotation speed of the crankshaft 216 that generates rotational power in the combustion unit 210. Based on the data Ne, the parameters related to the state of the engine 200 are calculated. The engine model is a mathematical model of various characteristics of the engine 200 such as thermal efficiency, power transmission efficiency, dynamic characteristics, supercharger efficiency, and disturbance influence, which are exemplified above, and is a fuel supply amount U and a rotation speed. Calculation is performed using Ne as input data, and the estimated value of each state variable of the engine 200 is output as the engine state estimation result. A specific example of the state variable of the engine 200 is shown below, but since the parameters for which the gas measurement data is acquired by the gas measurement data acquisition unit 110 are all the state variables of the engine 200, the state estimation unit 120 uses the fuel. In the above calculation in which the supply amount U and the rotation speed Ne are input to the engine model, the gas estimation data, which is an estimated value corresponding to the gas measurement data, can be calculated. Various methods are conceivable for constructing the engine model, but as a simple example, estimation of each state variable of the engine 200, which is an output, with respect to an input fuel supply amount U, a rotation speed Ne, and the like. It can be configured as a table with associated values.

状態推定部１２０で推定可能なエンジン２００の状態変数は、例えば以下のようなものが挙げられる。 Examples of the state variables of the engine 200 that can be estimated by the state estimation unit 120 include the following.

燃焼部２１０の動作に関するパラメータ：
・クランクシャフト２１６の回転数（燃焼部２１０の回転数Ｎｅ）
過給器２４０の動作に関するパラメータ：
・コンプレッサ２４１、タービン２４２、軸２４３の回転数（過給器２４０の回転数Ｎｔｃ）
なお、本実施形態では、回転数Ｎｅは測定データとして取得されるため、状態推定部１２０での推定を行う必要はない。 Parameters related to the operation of the combustion unit 210:
-Rotation speed of crankshaft 216 (Rotation speed Ne of combustion unit 210)
Parameters related to the operation of the turbocharger 240:
-Rotation speed of compressor 241 and turbine 242, shaft 243 (rotation speed of supercharger 240 Ntc)
In this embodiment, since the rotation speed Ne is acquired as measurement data, it is not necessary to perform estimation by the state estimation unit 120.

以下はエンジン２００の状態変数のうち、気体測定データ取得部１１０が気体測定データとして取得可能なものである。 The following are the state variables of the engine 200 that can be acquired as gas measurement data by the gas measurement data acquisition unit 110.

コンプレッサ２４１が燃焼部２１０に供給する圧縮空気（給気）に関するパラメータ（給気管２２２内Ｓ１、給気レシーバ２２３内Ｓ２で測定可能）：
・給気の圧力（給気圧Ｐｂ／掃気動作を行う２ストロークエンジンにおいては掃気圧Ｐｓとも表記される）
・給気の温度（給気温Ｔｂ／掃気動作を行う２ストロークエンジンにおいては掃気温Ｔｓとも表記される）
・給気の流量（給気量Ｇｂ／掃気動作を行う２ストロークエンジンにおいては掃気量Ｇｓとも表される） Parameters related to compressed air (supply air) supplied by the compressor 241 to the combustion unit 210 (measurable by S1 in the air supply pipe 222 and S2 in the air supply receiver 223):
-Supply air pressure (also referred to as scavenging pressure Ps in a 2-stroke engine that performs scavenging operation)
-Supply air temperature (also referred to as scavenging temperature Ts in a 2-stroke engine that performs scavenging operation)
・ Flow rate of supply air (also expressed as supply air amount Gb / scavenging amount Gs in a 2-stroke engine that performs scavenging operation)

燃焼部２１０での燃焼後に排出される気体（排気）に関するパラメータ（排気レシーバ２３１内Ｓ３、排気管２３２内Ｓ４で測定可能）：
・排気の圧力（排気圧Ｐｅｘ）
・排気の温度（排気温Ｔｅｘ）
・排気の流量（排気量Ｇｅｘ） Parameters related to the gas (exhaust) discharged after combustion in the combustion unit 210 (measurable by S3 in the exhaust receiver 231 and S4 in the exhaust pipe 232):
・ Exhaust pressure (exhaust pressure Pex)
・ Exhaust temperature (exhaust temperature Tex)
・ Exhaust flow rate (displacement Gex)

タービン２４２を通過した後の気体に関するパラメータ（タービン出口管２３３内Ｓ５で測定可能）：
・タービン出口管２３３内の圧力（タービン出口圧力Ｐ０）
・タービン出口管２３３内の温度（タービン出口温度Ｔ０）
・タービン出口管２３３内の流量（タービン出口流量Ｇ０） Parameters related to gas after passing through turbine 242 (measurable at S5 in turbine outlet pipe 233):
-Pressure in the turbine outlet pipe 233 (turbine outlet pressure P0)
-Temperature in the turbine outlet pipe 233 (turbine outlet temperature T0)
-Flow rate in the turbine outlet pipe 233 (turbine outlet flow rate G0)

上記の各パラメータを利用してエンジンモデルで計算可能なエンジン２００の各種性能：
・エンジン２００が発生させる動力に関する性能（トルク、出力等）
・エンジン２００の燃料消費に関する性能（単位時間当たりの燃料消費量、単位時間および単位出力当たりの燃料消費率、燃料の単位容量当たりの進行距離等） Various performances of the engine 200 that can be calculated by the engine model using each of the above parameters:
-Performance related to power generated by engine 200 (torque, output, etc.)
-Performance related to fuel consumption of the engine 200 (fuel consumption per unit time, fuel consumption rate per unit time and unit output, travel distance per unit capacity of fuel, etc.)

上記の各状態変数は、いずれも適当なセンサを設けることにより測定可能であるが、実際のエンジン２００ではコストや設置上の制約により全ての状態変数を測定するのは現実的ではない。そのため、本実施形態では、回転数Ｎｅの測定データのみを状態推定部１２０に供給し、回転数Ｎｅ以外の状態変数は状態推定部１２０が推定値を計算する構成となっている。また、本実施形態では、上述したようにエンジン特性推定部１３０で使用される気体に関する一部のパラメータもＳ１～Ｓ５で測定される。 Each of the above state variables can be measured by providing an appropriate sensor, but it is not realistic to measure all the state variables in an actual engine 200 due to cost and installation restrictions. Therefore, in the present embodiment, only the measurement data of the rotation speed Ne is supplied to the state estimation unit 120, and the state variables other than the rotation speed Ne are calculated by the state estimation unit 120. Further, in the present embodiment, as described above, some parameters related to the gas used in the engine characteristic estimation unit 130 are also measured in S1 to S5.

なお、エンジン２００への駆動入力である１燃焼当たりの燃料供給量Ｕは、燃焼部２１０の回転数Ｎｅの測定データに基づいて設定される。すなわち、燃焼部２１０の目標回転数をＮｅ０としたときに、測定値であるＮｅと目標値であるＮｅ０の差分が演算され、その差分が小さくなるような１燃焼当たりの燃料供給量Ｕが所定のテーブルやアルゴリズムに基づいて設定される。 The fuel supply amount U per combustion, which is the drive input to the engine 200, is set based on the measurement data of the rotation speed Ne of the combustion unit 210. That is, when the target rotation speed of the combustion unit 210 is Ne0, the difference between the measured value Ne and the target value Ne0 is calculated, and the fuel supply amount U per combustion is predetermined so that the difference becomes small. It is set based on the table and algorithm of.

エンジン特性推定部１３０は、気体測定データ取得部１１０から供給される気体測定データと状態推定部１２０から供給される気体推定データとの比較に基づいてエンジン２００の特性を推定する。上記で例示列挙した熱効率、動力伝達効率、動特性、過給器効率（コンプレッサ効率／タービン効率）、外乱影響等のエンジン２００の諸特性は、状態推定部１２０のエンジンモデルに組み込まれているが、経年劣化や吸気温度等の外部環境の変化によって変化しうるものであるため、エンジン特性推定部１３０によって最新の特性を推定する必要がある。 The engine characteristic estimation unit 130 estimates the characteristics of the engine 200 based on the comparison between the gas measurement data supplied from the gas measurement data acquisition unit 110 and the gas estimation data supplied from the state estimation unit 120. Various characteristics of the engine 200 such as thermal efficiency, power transmission efficiency, dynamic characteristics, supercharger efficiency (compressor efficiency / turbine efficiency), disturbance influence, etc., which are exemplified above, are incorporated in the engine model of the state estimation unit 120. Since it can change due to aged deterioration and changes in the external environment such as intake air temperature, it is necessary to estimate the latest characteristics by the engine characteristic estimation unit 130.

エンジン特性推定部１３０は、気体測定データと気体推定データの差分を演算する差分演算器１３１と、差分演算器１３１の差分演算結果の履歴データを記録する履歴記録部１３２と、差分演算器１３１の差分演算結果と履歴記録部１３２の履歴データに基づいてエンジン２００の特性を推定する推定部１３３を備える。 The engine characteristic estimation unit 130 includes a difference calculator 131 that calculates the difference between the gas measurement data and the gas estimation data, a history recording unit 132 that records the history data of the difference calculation result of the difference calculator 131, and the difference calculator 131. An estimation unit 133 that estimates the characteristics of the engine 200 based on the difference calculation result and the history data of the history recording unit 132 is provided.

エンジン特性推定部１３０は、以下のようにエンジン２００の特性の推定を行う。エンジン特性推定部１３０は、気体測定データ取得部１１０からの気体測定データと、状態推定部１２０からの気体推定データという二つの対応するデータを取得する。掃気圧Ｐｓを例に取って説明すると、気体測定データ取得部１１０はＳ１またはＳ２で測定された掃気圧Ｐｓの実測値を提供し、状態推定部１２０は掃気圧Ｐｓの推定値を提供する。ここで、エンジン２００の実際の特性と、状態推定部１２０で数学的にモデル化された特性が一致している場合は、状態推定部１２０で計算される掃気圧Ｐｓの推定値は、気体測定データ取得部１１０からの掃気圧Ｐｓの実測値に一致する。したがって、このときの差分演算器１３１の出力はゼロとなり、推定部１３３は、状態推定部１２０で数学的にモデル化された特性が、エンジン２００の実際の特性であると推定することができる。 The engine characteristic estimation unit 130 estimates the characteristics of the engine 200 as follows. The engine characteristic estimation unit 130 acquires two corresponding data, a gas measurement data from the gas measurement data acquisition unit 110 and a gas estimation data from the state estimation unit 120. Taking the sweep pressure Ps as an example, the gas measurement data acquisition unit 110 provides the measured value of the sweep pressure Ps measured in S1 or S2, and the state estimation unit 120 provides the estimated value of the sweep pressure Ps. Here, when the actual characteristics of the engine 200 and the characteristics mathematically modeled by the state estimation unit 120 match, the estimated value of the sweep pressure Ps calculated by the state estimation unit 120 is a gas measurement. It matches the measured value of the sweep pressure Ps from the data acquisition unit 110. Therefore, the output of the difference calculator 131 at this time becomes zero, and the estimation unit 133 can estimate that the characteristic mathematically modeled by the state estimation unit 120 is the actual characteristic of the engine 200.

一方、エンジン２００の実際の特性と、状態推定部１２０で数学的にモデル化された特性が乖離している場合は、状態推定部１２０で計算される掃気圧Ｐｓの推定値は、気体測定データ取得部１１０からの掃気圧Ｐｓの実測値と一致しない。したがって、このときの差分演算器１３１の出力はゼロではなくなり、推定部１３３は、状態推定部１２０で数学的にモデル化された特性が、エンジン２００の実際の特性と乖離していることを認識することができる。さらに差分演算器１３１の差分演算結果の絶対値や符号は特性の乖離幅を示唆するものであり、それに基づいて推定部１３３はエンジン２００の実際の特性を推定することができる。ここで、推定部１３３は、差分演算器１３１からの瞬時値に加え、履歴記録部１３２に記録された履歴データも参照することにより、突発的な異常に基づく差分演算結果の一時的な変化は無視し、ある程度の期間に亘って一定した差分が存在する場合に、エンジン２００の特性に変化があったと推定することができる。 On the other hand, when the actual characteristics of the engine 200 and the characteristics mathematically modeled by the state estimation unit 120 deviate from each other, the estimated value of the sweep pressure Ps calculated by the state estimation unit 120 is gas measurement data. It does not match the measured value of the sweep pressure Ps from the acquisition unit 110. Therefore, the output of the difference calculator 131 at this time is no longer zero, and the estimation unit 133 recognizes that the characteristics mathematically modeled by the state estimation unit 120 deviate from the actual characteristics of the engine 200. can do. Further, the absolute value and the sign of the difference calculation result of the difference calculator 131 suggest the deviation width of the characteristic, and the estimation unit 133 can estimate the actual characteristic of the engine 200 based on the absolute value and the sign. Here, the estimation unit 133 refers to the history data recorded in the history recording unit 132 in addition to the instantaneous value from the difference calculation unit 131, so that the temporary change in the difference calculation result based on the sudden abnormality can be obtained. Ignoring it, it can be estimated that the characteristics of the engine 200 have changed when there is a constant difference over a certain period of time.

上記のような気体測定データと気体推定データの差分演算結果に基づくエンジン２００の特性を推定する手法は様々なものが考えられるが、例えば、差分演算結果を特性推定値に変換する変換テーブルを推定部１３３に予め格納しておけばよい。最も簡単な例として、一組の気体測定データと気体推定データ（例えば、掃気圧Ｐｓの実測値と推定値の組）の差分演算結果に基づいて、一つのエンジン２００の特性（例えば、燃焼部２１０の熱効率）を推定する場合、掃気圧Ｐｓの差分演算結果の取り得る値に対する熱効率の推定値を一対一に対応付ける変換テーブルを予め用意しておけばよい。実際には複数組の気体測定データと気体推定データ（例えば、掃気圧Ｐｓおよびタービン出口温度Ｔ０のそれぞれの実測値と推定値の組）の差分演算結果に基づいて、複数のエンジン２００の特性（例えば、燃焼部２１０の熱効率およびコンプレッサ２４１の効率）を推定する場合もあり得るが、上記と同じ考え方で、複数の差分演算結果を複数の特性推定値に対応付ける複数対複数の変換テーブルを予め用意しておけばよい。 There are various methods for estimating the characteristics of the engine 200 based on the difference calculation result of the gas measurement data and the gas estimation data as described above. For example, an estimation table for converting the difference calculation result into the characteristic estimation value is estimated. It may be stored in the unit 133 in advance. As the simplest example, the characteristics of one engine 200 (for example, the combustion unit) are based on the difference calculation result of a set of gas measurement data and gas estimation data (for example, a set of a measured value and an estimated value of the sweep pressure Ps). When estimating the thermal efficiency of 210), it is sufficient to prepare in advance a conversion table in which the estimated value of the thermal efficiency is associated one-to-one with the possible value of the difference calculation result of the sweep pressure Ps. Actually, based on the difference calculation result of a plurality of sets of gas measurement data and gas estimation data (for example, a set of actually measured values and estimated values of the sweep pressure Ps and the turbine outlet temperature T0), the characteristics of the plurality of engines 200 (for example, For example, the thermal efficiency of the combustion unit 210 and the efficiency of the compressor 241 may be estimated, but in the same way as above, a plurality of to multiple conversion tables for associating a plurality of difference calculation results with a plurality of characteristic estimated values are prepared in advance. You should keep it.

また、上記のような固定的な変換テーブルは用意せずに、機械学習技術を利用して推定部１３３が自律的に推定手法の更新を行うような構成とすることもできる。その場合でも、上記のような変換テーブルを基準として設けておくのが好ましく、推定部１３３は機械学習の結果を踏まえて変換テーブルを適宜更新しながらエンジン２００の特性推定を高精度に行うことができる。 Further, instead of preparing the fixed conversion table as described above, the estimation unit 133 can autonomously update the estimation method by using the machine learning technique. Even in that case, it is preferable to provide the conversion table as a reference as described above, and the estimation unit 133 can perform the characteristic estimation of the engine 200 with high accuracy while appropriately updating the conversion table based on the result of machine learning. can.

続いて、本実施形態のセンサ設置位置Ｓ１～Ｓ５で測定可能な各種の気体測定データと、それに基づいて推定可能なエンジン２００の各種の特性の関係を具体的に説明する。 Subsequently, the relationship between the various gas measurement data that can be measured at the sensor installation positions S1 to S5 of the present embodiment and the various characteristics of the engine 200 that can be estimated based on the data will be specifically described.

まず、上記でも例示列挙した通り、センサ設置位置Ｓ１～Ｓ５では以下の気体測定データを測定可能である。
・給気圧Ｐｂ／掃気圧Ｐｓ
・給気温Ｔｂ／掃気温Ｔｓ
・給気量Ｇｂ／掃気量Ｇｓ
・排気圧Ｐｅｘ
・排気温Ｔｅｘ
・排気量Ｇｅｘ
・タービン出口圧力Ｐ０
・タービン出口温度Ｔ０
・タービン出口流量Ｇ０ First, as illustrated above, the following gas measurement data can be measured at the sensor installation positions S1 to S5.
・ Supply pressure Pb / sweep pressure Ps
・ Supply temperature Tb / sweep temperature Ts
・ Supply air amount Gb / scavenging amount Gs
・ Exhaust pressure Pex
・ Exhaust temperature Tex
・ Displacement Gex
・ Turbine outlet pressure P0
・ Turbine outlet temperature T0
・ Turbine outlet flow rate G0

また、推定可能なエンジン２００の特性としては、以下が例示される。
・熱効率
・動力伝達効率
・動特性
・過給器効率（コンプレッサ効率／タービン効率）
・外乱影響 Further, the following are exemplified as the characteristics of the engine 200 that can be estimated.
・ Thermal efficiency ・ Power transmission efficiency ・ Dynamic characteristics ・ Supercharger efficiency (compressor efficiency / turbine efficiency)
・ Impact of disturbance

上記で列挙した各気体測定データは、エンジン２００における燃料の燃焼に使用される気体に関する測定値であり、上記で列挙したエンジン２００の各特性の変化の影響を受ける。したがって、基本的には上記で列挙した気体測定データと上記で列挙したエンジン特性の任意の組み合わせにおいて、気体測定データに基づくエンジン特性の推定が可能である。 Each gas measurement data listed above is a measurement value for the gas used for combustion of fuel in the engine 200 and is affected by changes in each characteristic of the engine 200 listed above. Therefore, basically, it is possible to estimate the engine characteristics based on the gas measurement data in any combination of the gas measurement data listed above and the engine characteristics listed above.

本発明者はさらに検討を進め、熱効率と過給器効率の推定を行うために好適な以下の気体測定データを特定した。 The present inventor furthered the study and identified the following gas measurement data suitable for estimating the thermal efficiency and the turbocharger efficiency.

熱効率の推定を行うために好適な気体測定データは以下の通りである。
・給気圧Ｐｂ／掃気圧Ｐｓ
・給気量Ｇｂ／掃気量Ｇｓ
・排気圧Ｐｅｘ
・排気量Ｇｅｘ Suitable gas measurement data for estimating thermal efficiency are as follows.
・ Supply pressure Pb / sweep pressure Ps
・ Supply air amount Gb / scavenging amount Gs
・ Exhaust pressure Pex
・ Displacement Gex

過給器効率の推定を行うために好適な気体測定データは以下の通りである。
・給気圧Ｐｂ／掃気圧Ｐｓ
・給気温Ｔｂ／掃気温Ｔｓ
・給気量Ｇｂ／掃気量Ｇｓ
・排気圧Ｐｅｘ
・排気温Ｔｅｘ
・排気量Ｇｅｘ
・タービン出口温度Ｔ０ The gas measurement data suitable for estimating the supercharger efficiency is as follows.
・ Supply pressure Pb / sweep pressure Ps
・ Supply temperature Tb / sweep temperature Ts
・ Supply air amount Gb / scavenging amount Gs
・ Exhaust pressure Pex
・ Exhaust temperature Tex
・ Displacement Gex
・ Turbine outlet temperature T0

図４～図６は、以上の気体測定データを特定するために本発明者が行った実験の結果を示す。図４は熱効率が変化した際の各気体測定データへの影響を、図５はコンプレッサ効率が変化した際の各気体測定データへの影響を、図６はタービン効率が変化した際の各気体測定データへの影響をそれぞれ示すものである。それぞれの実験では、エンジン２００の負荷を変化させながら測定を行っており、各図において、エンジン２００の負荷が最大負荷の５０％、７５％、８５％、１００％のそれぞれの場合の結果が別々に示されている。 4 to 6 show the results of an experiment conducted by the present inventor to identify the above gas measurement data. FIG. 4 shows the effect on each gas measurement data when the thermal efficiency changes, FIG. 5 shows the effect on each gas measurement data when the compressor efficiency changes, and FIG. 6 shows each gas measurement when the turbine efficiency changes. It shows the influence on the data respectively. In each experiment, the measurement is performed while changing the load of the engine 200, and in each figure, the results when the load of the engine 200 is 50%, 75%, 85%, and 100% of the maximum load are different. It is shown in.

それぞれの図においては、対象とされるエンジン特性が想定される環境条件の変動範囲内で変化したときに、各気体測定データの値が変化した割合がグラフとして示されている。例えば、図４の掃気圧Ｐｓを見ると、負荷８５％のときに約１０％の影響があるが、これは熱効率が想定範囲内で下限のときの掃気圧Ｐｓに対して、熱効率が想定範囲内で上限のときの掃気圧Ｐｓが約１０％大きくなっていることを意味する。また、図４のタービン出口温度Ｔ０を見ると、負荷５０％のときに約－５％の影響があるが、これは熱効率が想定範囲内で下限のときのタービン出口温度Ｔ０に対して、熱効率が想定範囲内で上限のときのタービン出口温度Ｔ０が約５％小さくなっていることを意味する。 In each figure, the rate at which the value of each gas measurement data changes when the target engine characteristics change within the fluctuation range of the assumed environmental conditions is shown as a graph. For example, looking at the sweep pressure Ps in FIG. 4, there is an effect of about 10% when the load is 85%, but this is because the thermal efficiency is in the assumed range with respect to the sweep pressure Ps when the thermal efficiency is within the assumed range and the lower limit. It means that the scavenging pressure Ps at the upper limit is increased by about 10%. Looking at the turbine outlet temperature T0 in FIG. 4, there is an effect of about -5% when the load is 50%, which is the thermal efficiency with respect to the turbine outlet temperature T0 when the thermal efficiency is the lower limit within the assumed range. Means that the turbine outlet temperature T0 at the upper limit within the assumed range is reduced by about 5%.

これらの実験結果によれば、各エンジン特性への影響が大きい気体測定データを特定することができる。 Based on these experimental results, it is possible to identify gas measurement data that has a large effect on the characteristics of each engine.

熱効率に関する図４によれば、掃気圧Ｐｓ、排気圧Ｐｅｘ、掃気量Ｇｓ、排気量Ｇｅｘの四つの気体測定データが熱効率への影響が大きいことが分かる。ここで、排気温Ｔｅｘ、タービン出口温度Ｔ０についても、熱効率に応じた有意な変化が見られるが、５０％のような低負荷の場合、変化が見られなかったり（Ｔｅｘ）、変化の符号が変わったり（Ｔ０）するので、負荷の大小によらず安定して熱効率の推定を行うためのパラメータとしてはやや不適当である。なお、本実験では掃気動作を行う２ストロークエンジンを使用したため、掃気圧Ｐｓおよび掃気量Ｇｓを測定したが、本実験結果から得られた示唆は、掃気動作を行わない４ストロークエンジンにも当てはまると考えられるため、それぞれを一般化した給気圧Ｐｂ、給気量Ｐｂも熱効率の推定に利用することができる。このように特定された給気圧Ｐｂ／掃気圧Ｐｓ、給気量Ｇｂ／掃気量Ｇｓ、排気圧Ｐｅｘ、排気量Ｇｅｘの熱効率への影響が大きいことは、これらのパラメータが燃焼部２１０における燃料の燃焼で使用される気体の状態を示すパラメータであることからも理解される。 According to FIG. 4 regarding the thermal efficiency, it can be seen that the four gas measurement data of the scavenging pressure Ps, the scavenging pressure Pex, the scavenging amount Gs, and the scavenging amount Gex have a large influence on the thermal efficiency. Here, the exhaust temperature Tex and the turbine outlet temperature T0 also show significant changes depending on the thermal efficiency, but in the case of a low load such as 50%, no change is seen (Tex), or the sign of the change is Since it changes (T0), it is somewhat inappropriate as a parameter for stably estimating the thermal efficiency regardless of the magnitude of the load. Since a 2-stroke engine that performs scavenging operation was used in this experiment, the scavenging pressure Ps and scavenging amount Gs were measured. Therefore, the generalized supply pressure Pb and supply air amount Pb can also be used for estimating the thermal efficiency. The fact that these parameters have a large effect on the thermal efficiency of the supply pressure Pb / scavenging pressure Ps, the supply air amount Gb / scavenging amount Gs, the exhaust pressure Pex, and the exhaust amount Gex specified in this way is that these parameters of the fuel in the combustion unit 210 It is also understood from the fact that it is a parameter indicating the state of the gas used in combustion.

コンプレッサ効率に関する図５によれば、排気温Ｔｅｘ、掃気圧Ｐｓ、排気圧Ｐｅｘ、掃気量Ｇｓ、排気量Ｇｅｘ、タービン出口温度Ｔ０の六つの気体測定データがコンプレッサ効率への影響が大きいことが分かる。ここで、掃気温Ｔｓについては、コンプレッサ効率に応じた有意な変化が見られないが、これは図２に示される給気クーラ２２４によって掃気温Ｔｓが一定範囲内に保たれているためである。しかしながら、給気クーラ２２４が設けられず、掃気温Ｔｓが変動する構成のエンジンにおいては、掃気温Ｔｓもコンプレッサ効率への影響が大きいことが推測される。すなわち、図５において燃焼部２１０での燃焼後の排気温Ｔｅｘがコンプレッサ効率に影響することからの類推として、燃焼部２１０での燃焼前の掃気温Ｔｓも同様にコンプレッサ効率に影響すると合理的に考えられるからである。なお、本実験では掃気動作を行う２ストロークエンジンを使用したため、掃気温Ｔｓ、掃気圧Ｐｓ、掃気量Ｇｓを測定したが、本実験結果から得られた示唆は、掃気動作を行わない４ストロークエンジンにも当てはまると考えられるため、それぞれを一般化した給気温Ｔｂ、給気圧Ｐｂ、給気量Ｇｂもコンプレッサ効率の推定に利用することができる。以上で特定された給気圧Ｐｂ／掃気圧Ｐｓ、給気温Ｔｂ／掃気温Ｔｓ、給気量Ｇｂ／掃気量Ｇｓ、排気圧Ｐｅｘ、排気温Ｔｅｘ、排気量Ｇｅｘ、タービン出口温度Ｔ０のコンプレッサ効率への影響が大きいことは、これらのパラメータが、コンプレッサ２４１を通過した後、タービン出口管２３３から排出されるまでの気体の状態を示すパラメータであることからも理解される。 According to FIG. 5 regarding the compressor efficiency, it can be seen that the six gas measurement data of the exhaust temperature Tex, the scavenging pressure Ps, the exhaust pressure Pex, the scavenging amount Gs, the exhaust amount Gex, and the turbine outlet temperature T0 have a large influence on the compressor efficiency. .. Here, the sweep temperature Ts does not change significantly according to the compressor efficiency, because the sweep temperature Ts is kept within a certain range by the supply air cooler 224 shown in FIG. .. However, in an engine in which the supply air cooler 224 is not provided and the sweep temperature Ts fluctuates, it is presumed that the sweep temperature Ts also has a large effect on the compressor efficiency. That is, as an analogy from the fact that the exhaust temperature Tex after combustion in the combustion unit 210 affects the compressor efficiency in FIG. 5, it is rational that the scavenging temperature Ts before combustion in the combustion unit 210 also affects the compressor efficiency. Because it can be considered. Since a 2-stroke engine that performs scavenging operation was used in this experiment, the scavenging temperature Ts, scavenging pressure Ps, and scavenging amount Gs were measured, but the suggestion obtained from the results of this experiment is a 4-stroke engine that does not perform scavenging operation. Therefore, the generalized supply temperature Tb, supply pressure Pb, and supply air amount Gb can also be used for estimating the compressor efficiency. To the compressor efficiency of supply pressure Pb / scavenging pressure Ps, supply temperature Tb / scavenging temperature Ts, supply air amount Gb / scavenging amount Gs, exhaust pressure Pex, exhaust temperature Tex, exhaust amount Gex, turbine outlet temperature T0 specified above. It is also understood that these parameters are parameters indicating the state of the gas after passing through the compressor 241 and before being discharged from the turbine outlet pipe 233.

タービン効率に関する図６から得られる示唆は、コンプレッサ効率に関する図５から得られる示唆と同様である。すなわち、図５で説明したように、給気圧Ｐｂ／掃気圧Ｐｓ、給気温Ｔｂ／掃気温Ｔｓ、給気量Ｇｂ／掃気量Ｇｓ、排気圧Ｐｅｘ、排気温Ｔｅｘ、排気量Ｇｅｘ、タービン出口温度Ｔ０がタービン効率への影響が大きい気体測定データとして特定される。これは、コンプレッサ２４１とタービン２４２が同軸上で連動して回転するため、それぞれの効率に影響を与えるパラメータは基本的に共通するからである。 The suggestions obtained from FIG. 6 regarding turbine efficiency are similar to the suggestions obtained from FIG. 5 regarding compressor efficiency. That is, as described with reference to FIG. 5, supply pressure Pb / scavenging Ps, supply temperature Tb / scavenging temperature Ts, supply air amount Gb / scavenging amount Gs, exhaust pressure Pex, exhaust temperature Tex, exhaust amount Gex, turbine outlet temperature. T0 is specified as gas measurement data having a large effect on turbine efficiency. This is because the compressor 241 and the turbine 242 rotate coaxially in conjunction with each other, so that the parameters that affect the efficiency of each rotate are basically the same.

以上の図４～図６から得られた示唆に基づき、エンジン特性推定部１３０は、以下のように効率的にエンジン２００の各特性を推定することができる。 Based on the suggestions obtained from FIGS. 4 to 6 above, the engine characteristic estimation unit 130 can efficiently estimate each characteristic of the engine 200 as follows.

まず、図４～図６を通じて、エンジン２００の負荷が最大負荷の５０％といった低い負荷の場合に、エンジン２００の特性変化による各気体測定データへの影響が大きく出ていることが分かる。これはエンジン２００が低負荷で稼働しているときは、エンジン２００内外の様々な変化の影響を受けやすくなっているためと考えられる。したがって、エンジン特性推定部１３０は、エンジン２００の低負荷稼働時、例えば最大負荷の５０％以下での稼働時にエンジン２００の特性をより効果的に推定することができる。ここで、エンジン特性推定部１３０が最大負荷の５０％よりも高い負荷での稼働時にはエンジン２００の特性の推定を行わないようにすることで、省電力化を図ることも可能である。 First, through FIGS. 4 to 6, it can be seen that when the load of the engine 200 is as low as 50% of the maximum load, the change in the characteristics of the engine 200 has a large effect on each gas measurement data. It is considered that this is because when the engine 200 is operating at a low load, it is easily affected by various changes inside and outside the engine 200. Therefore, the engine characteristic estimation unit 130 can more effectively estimate the characteristics of the engine 200 when the engine 200 is operated at a low load, for example, when the engine 200 is operated at 50% or less of the maximum load. Here, it is possible to save power by preventing the engine characteristic estimation unit 130 from estimating the characteristics of the engine 200 when operating at a load higher than 50% of the maximum load.

熱効率影響に関する図４と、過給器効率に関する図５／図６を比較すると、同一の気体測定データであっても、熱効率変化から受ける影響と、過給器効率変化から受ける影響は異なることが分かる。掃気圧Ｐｓを例に取ると、負荷８５％での稼働時に、図４の熱効率変化の掃気圧Ｐｓへの影響は約１０％であるのに対し、図５のコンプレッサ効率変化の掃気圧Ｐｓへの影響は約７％である。また、エンジン２００の負荷が変化したときの影響度の変化の仕方も熱効率と過給器効率で異なる。すなわち、負荷が５０％→７５％→８５％→１００％と変化するにつれ、図４の熱効率変化の掃気圧Ｐｓへの影響度は、約１７％→約１１％→約１０％→約８％と変化し、図５のコンプレッサ効率変化の掃気圧Ｐｓへの影響度は、約１２％→約８％→約７％→約７％と変化する。 Comparing FIG. 4 regarding the effect of thermal efficiency and FIG. 5 / FIG. 6 regarding the efficiency of the turbocharger, it is possible that even if the same gas measurement data is used, the effect of the change in thermal efficiency and the effect of the change in turbocharger efficiency are different. I understand. Taking the scavenging pressure Ps as an example, the influence of the change in thermal efficiency in FIG. 4 on the scavenging pressure Ps is about 10% when operating at a load of 85%, whereas the scavenging pressure Ps of the change in compressor efficiency in FIG. The effect of is about 7%. Further, the method of changing the degree of influence when the load of the engine 200 changes also differs depending on the thermal efficiency and the supercharger efficiency. That is, as the load changes from 50% → 75% → 85% → 100%, the degree of influence of the change in thermal efficiency in FIG. 4 on the sweep pressure Ps is about 17% → about 11% → about 10% → about 8%. The degree of influence of the change in compressor efficiency in FIG. 5 on the scavenging pressure Ps changes from about 12% → about 8% → about 7% → about 7%.

このように、エンジン２００の負荷が変化したとき、熱効率による各気体測定データへの影響と、過給器効率による各気体測定データへの影響は、異なる形で現れる。エンジン特性推定部１３０は、このような負荷変化に応じた気体測定データへの影響度に関する情報を熱効率および過給器効率のそれぞれについてテーブル等の形で格納しておくことにより、熱効率および過給器効率を同時に精度良く推定することができる。具体的には、エンジン特性推定部１３０は、エンジン２００の負荷が変化したときに、それに応じて変化する気体測定データを履歴記録部１３２で順次記録する（実際は気体推定データとの差分演算結果の形で順次記録される）。そして、推定部１３３は、その順次記録された気体測定データを、上記の負荷変化に応じた熱効率および過給器効率の影響度に関する情報と照らし合わせることにより、熱効率に由来する影響と、過給器効率に由来する影響を個別に抽出することができる。このように、エンジン特性推定部１３０は、負荷が変化したときに順次取得した気体測定データに基づいて、熱効率と過給器効率を高精度に推定することができる。 As described above, when the load of the engine 200 changes, the influence of the thermal efficiency on each gas measurement data and the influence of the supercharger efficiency on each gas measurement data appear in different forms. The engine characteristic estimation unit 130 stores information on the degree of influence on the gas measurement data in response to such a load change in the form of a table or the like for each of the thermal efficiency and the supercharger efficiency, whereby the thermal efficiency and the supercharging are performed. Instrument efficiency can be estimated with high accuracy at the same time. Specifically, the engine characteristic estimation unit 130 sequentially records the gas measurement data that changes accordingly when the load of the engine 200 changes in the history recording unit 132 (actually, the difference calculation result from the gas estimation data). It is recorded sequentially in the form). Then, the estimation unit 133 compares the sequentially recorded gas measurement data with the information on the degree of influence of the thermal efficiency and the supercharger efficiency according to the above load change, so that the influence derived from the thermal efficiency and the supercharging can be obtained. The effects derived from instrument efficiency can be individually extracted. In this way, the engine characteristic estimation unit 130 can estimate the thermal efficiency and the supercharger efficiency with high accuracy based on the gas measurement data sequentially acquired when the load changes.

なお、以上では熱効率と過給器効率を例に取って説明したが、これらに限らず複数の任意のエンジン特性について上記の手法を適用することが可能である。すなわち、上記の例では、熱効率（図４）と過給器効率（図５／図６）の間で、負荷変化に応じた変化傾向が異なることを利用し、熱効率と過給器効率を高精度に切り分けて推定することができたが、負荷変化に応じた変化傾向が異なる複数の任意のエンジン特性を同様に個別推定することができる。 Although the thermal efficiency and the turbocharger efficiency have been described above as examples, the above method can be applied to a plurality of arbitrary engine characteristics without being limited to these. That is, in the above example, the thermal efficiency and the turbocharger efficiency are increased by utilizing the fact that the change tendency according to the load change is different between the thermal efficiency (FIG. 4) and the turbocharger efficiency (FIG. 5 / FIG. 6). Although it was possible to estimate by dividing it into accuracy, it is also possible to individually estimate a plurality of arbitrary engine characteristics having different tendency of change according to the load change.

図１に戻り、気温データ取得部１４０は、コンプレッサ２４１に流入する前の空気の温度の測定値である気温データをセンサ設置位置Ｓ０に設けられた気温センサから取得し、推定部１３３に供給する。推定部１３３は、供給された気温データに基づいて外気の状態を認識することができるので、外気からの外乱の影響を取り除いてエンジン２００の特性推定を高精度に行うことができる。 Returning to FIG. 1, the air temperature data acquisition unit 140 acquires air temperature data, which is a measured value of the air temperature before flowing into the compressor 241 from the temperature sensor provided at the sensor installation position S0, and supplies the air temperature data to the estimation unit 133. .. Since the estimation unit 133 can recognize the state of the outside air based on the supplied air temperature data, it is possible to remove the influence of the disturbance from the outside air and perform the characteristic estimation of the engine 200 with high accuracy.

上記のようなエンジン特性推定装置１００が出力するエンジン特性推定結果は、例えば以下の用途に使用することができる。
実際のエンジン特性推定結果が、状態推定部１２０のエンジンモデルが表す特性と乖離している場合、実際のエンジン特性推定結果に基づいてエンジンモデルを更新する。これにより、エンジンモデルは実際のエンジン２００の特性を反映したものとなるので、状態推定部１２０における状態推定精度を向上させることができる。
エンジン特性推定結果は、エンジン２００の各種制御に使用することができる。実際のエンジン２００の特性を踏まえて高精度な制御を行うことができる。
エンジン特性推定結果は、エンジン２００の監視や劣化診断に使用することができる。エンジンの異常を的確に特定して迅速な対処を行うことができる。 The engine characteristic estimation result output by the engine characteristic estimation device 100 as described above can be used, for example, for the following purposes.
When the actual engine characteristic estimation result deviates from the characteristic represented by the engine model of the state estimation unit 120, the engine model is updated based on the actual engine characteristic estimation result. As a result, the engine model reflects the characteristics of the actual engine 200, so that the state estimation accuracy in the state estimation unit 120 can be improved.
The engine characteristic estimation result can be used for various controls of the engine 200. Highly accurate control can be performed based on the characteristics of the actual engine 200.
The engine characteristic estimation result can be used for monitoring the engine 200 and diagnosing deterioration. It is possible to accurately identify an engine abnormality and take prompt action.

図７は、第２実施形態に係るエンジン特性推定装置１００の構成を示す模式図である。図１に示される第１実施形態に係るエンジン特性推定装置１００とは、エンジン特性推定部１３０の構成のみが異なる。 FIG. 7 is a schematic diagram showing the configuration of the engine characteristic estimation device 100 according to the second embodiment. Only the configuration of the engine characteristic estimation unit 130 is different from the engine characteristic estimation device 100 according to the first embodiment shown in FIG. 1.

エンジン特性推定部１３０は、気体測定データと気体推定データの差分を演算する差分演算器１３１と、差分演算器１３１の差分演算結果の履歴データを記録する履歴記録部１３２と、差分演算器１３１の差分演算結果と履歴記録部１３２の履歴データに基づいて状態推定部１２０のエンジンモデル内のパラメータを調整するパラメータ調整部１３４と、パラメータ調整部１３４での調整量に基づいてエンジン２００の特性を推定する推定部１３３を備える。 The engine characteristic estimation unit 130 includes a difference calculator 131 that calculates the difference between the gas measurement data and the gas estimation data, a history recording unit 132 that records the history data of the difference calculation result of the difference calculator 131, and the difference calculator 131. The characteristics of the engine 200 are estimated based on the adjustment amount of the parameter adjustment unit 134 that adjusts the parameters in the engine model of the state estimation unit 120 based on the difference calculation result and the history data of the history recording unit 132, and the parameter adjustment unit 134. The estimation unit 133 is provided.

パラメータ調整部１３４は、気体推定データと気体測定データとの差分が小さくなるように、状態推定部１２０のエンジンモデル内のパラメータを調整する。第１実施形態において説明したように、気体推定データと気体測定データとの間に差分がある場合は、エンジン２００の実際の特性と、状態推定部１２０で数学的にモデル化された特性が乖離している。本実施形態では、この特性の乖離を小さくするために、パラメータ調整部１３４がエンジンモデル内のパラメータの調整を行う。これにより、状態推定部１２０のエンジンモデルはエンジン２００の実際の特性を反映したものとなり、その計算結果である気体推定データと実測値である気体測定データの差分が小さくなる。ここで、パラメータ調整部１３４によるパラメータ調整量は上記の特性の乖離幅を示唆するものであり、それに基づいて推定部１３３はエンジン２００の実際の特性を推定することができる。 The parameter adjustment unit 134 adjusts the parameters in the engine model of the state estimation unit 120 so that the difference between the gas estimation data and the gas measurement data becomes small. As described in the first embodiment, when there is a difference between the gas estimation data and the gas measurement data, the actual characteristics of the engine 200 and the characteristics mathematically modeled by the state estimation unit 120 deviate from each other. is doing. In the present embodiment, the parameter adjusting unit 134 adjusts the parameters in the engine model in order to reduce the deviation of this characteristic. As a result, the engine model of the state estimation unit 120 reflects the actual characteristics of the engine 200, and the difference between the gas estimation data which is the calculation result and the gas measurement data which is the measured value becomes small. Here, the parameter adjustment amount by the parameter adjustment unit 134 suggests the deviation width of the above characteristics, and the estimation unit 133 can estimate the actual characteristics of the engine 200 based on the deviation width.

上記の構成において、外乱等の影響が少ない安定したシステムにおいては、パラメータ調整部１３４は、差分演算器１３１で演算される気体推定データと気体測定データとの差分がゼロになるように、状態推定部１２０のエンジンモデル内のパラメータを調整するのが好ましい。 In the above configuration, in a stable system that is less affected by disturbances, the parameter adjustment unit 134 estimates the state so that the difference between the gas estimation data calculated by the difference calculator 131 and the gas measurement data becomes zero. It is preferable to adjust the parameters in the engine model of the unit 120.

一方で、外乱等の影響が多いシステムにおいては、突発的な異常に基づき差分演算結果が一時的に変化する場合もあるため、単純に差分がゼロになるようにパラメータ調整を行うのが適切ではない場合もある。そこで、パラメータ調整部１３４は、差分演算器１３１からの瞬時値に加え、履歴記録部１３２に記録された履歴データも参照することにより、ある程度の期間に亘って一定した差分が存在する場合に、パラメータ調整を行う。また、パラメータ調整部１３４は、気温データ取得部１４０から供給される気温データに基づき外気の状態を認識することができ、外気からの外乱の影響を取り除いてパラメータ調整を行うことができる。このように履歴記録部１３２や気温データ取得部１４０から供給される補足的な情報も踏まえてパラメータ調整部１３４がパラメータ調整を行う場合は、差分演算器１３１からの差分演算結果は必ずしもゼロとならない。 On the other hand, in a system that is greatly affected by disturbances, the difference calculation result may change temporarily based on a sudden abnormality, so it is appropriate to simply adjust the parameters so that the difference becomes zero. It may not be. Therefore, the parameter adjusting unit 134 refers to the historical data recorded in the history recording unit 132 in addition to the instantaneous value from the difference calculator 131, so that a constant difference exists over a certain period of time. Adjust the parameters. Further, the parameter adjusting unit 134 can recognize the state of the outside air based on the air temperature data supplied from the air temperature data acquisition unit 140, and can adjust the parameters by removing the influence of the disturbance from the outside air. When the parameter adjusting unit 134 adjusts the parameters based on the supplementary information supplied from the history recording unit 132 and the temperature data acquisition unit 140 in this way, the difference calculation result from the difference calculator 131 is not always zero. ..

以上、本発明を実施形態に基づいて説明した。実施形態は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組合せにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。 The present invention has been described above based on the embodiments. It is understood by those skilled in the art that the embodiments are exemplary and that various modifications are possible in the combination of each of these components and each processing process, and that such modifications are also within the scope of the present invention.

実施形態では、コンプレッサ２４１が燃焼部２１０に供給する空気を測定するセンサ設置位置Ｓ１、Ｓ２、燃焼部２１０での燃焼後に排出される気体を測定するセンサ設置位置Ｓ３、Ｓ４、タービン２４２を通過した後の気体を測定するセンサ設置位置Ｓ５において測定するパラメータとして圧力、温度、流量を例示したが、これらの気体に関するその他のパラメータを測定してもよい。例えば、気体の濃度、密度、成分量が挙げられる。 In the embodiment, the compressor 241 has passed through the sensor installation positions S1 and S2 for measuring the air supplied to the combustion unit 210, and the sensor installation positions S3 and S4 and the turbine 242 for measuring the gas discharged after combustion in the combustion unit 210. Although pressure, temperature, and flow rate are exemplified as parameters to be measured at the sensor installation position S5 for measuring the gas later, other parameters related to these gases may be measured. For example, the concentration, density, and amount of components of the gas can be mentioned.

実施形態では、センサ設置位置Ｓ０に外気の温度を測定する気温センサを設けたが、外気のその他のパラメータを測定するセンサを設けて、その測定データをエンジン特性推定装置１００に供給するようにしてもよい。例えば、Ｓ０に圧力センサや流量センサを設けることができる。実施形態と同様に、これらの外気測定データはエンジン２００の特性を推定する際に外気からの外乱の影響を低減するために使用される。 In the embodiment, a temperature sensor for measuring the temperature of the outside air is provided at the sensor installation position S0, but a sensor for measuring other parameters of the outside air is provided so as to supply the measurement data to the engine characteristic estimation device 100. May be good. For example, a pressure sensor or a flow rate sensor can be provided in S0. Similar to the embodiments, these outside air measurement data are used to reduce the influence of disturbance from the outside air when estimating the characteristics of the engine 200.

なお、実施形態で説明した各装置の機能構成はハードウェア資源またはソフトウェア資源により、あるいはハードウェア資源とソフトウェア資源の協働により実現できる。ハードウェア資源としてプロセッサ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、その他のＬＳＩを利用できる。ソフトウェア資源としてオペレーティングシステム、アプリケーション等のプログラムを利用できる。 The functional configuration of each device described in the embodiment can be realized by hardware resources or software resources, or by collaboration between hardware resources and software resources. Processors, ROMs, RAMs, and other LSIs can be used as hardware resources. Programs such as operating systems and applications can be used as software resources.

本明細書で開示した実施形態のうち、複数の機能が分散して設けられているものは、当該複数の機能の一部又は全部を集約して設けても良く、逆に複数の機能が集約して設けられているものを、当該複数の機能の一部又は全部が分散するように設けることができる。機能が集約されているか分散されているかにかかわらず、発明の目的を達成できるように構成されていればよい。 Among the embodiments disclosed in the present specification, those in which a plurality of functions are provided in a distributed manner may be provided by collectively providing a part or all of the plurality of functions, and conversely, a plurality of functions are aggregated. Can be provided so that a part or all of the plurality of functions is dispersed. Regardless of whether the functions are aggregated or distributed, it may be configured so as to achieve the object of the invention.

１００・・・エンジン特性推定装置、１１０・・・気体測定データ取得部、１２０・・・状態推定部、１３０・・・エンジン特性推定部、１３１・・・差分演算器、１３２・・・履歴記録部、１３３・・・推定部、１３４・・・パラメータ調整部、１４０・・・気温データ取得部、２００・・・エンジン、２１０・・・燃焼部、２２０・・・給気路、２２１・・・吸気管、２２２・・・給気管、２２３・・・給気レシーバ、２２４・・・給気クーラ、２３０・・・排気路、２３１・・・排気レシーバ、２３２・・・排気管、２３３・・・タービン出口管、２４０・・・過給器、２４１・・・コンプレッサ、２４２・・・タービン。 100 ... engine characteristic estimation device, 110 ... gas measurement data acquisition unit, 120 ... state estimation unit, 130 ... engine characteristic estimation unit, 131 ... difference calculator, 132 ... history recording Unit 133 ... estimation unit, 134 ... parameter adjustment unit, 140 ... temperature data acquisition unit, 200 ... engine, 210 ... combustion unit, 220 ... air supply path, 221 ...・ Intake pipe 222 ・ ・ ・ Air supply pipe 223 ・ ・ ・ Air supply receiver 224 ・ ・ ・ Air supply cooler, 230 ・ ・ ・ Exhaust passage 231 ・ ・ ・ Exhaust receiver 232 ・ ・ ・ Exhaust pipe 233 ・... Turbine outlet pipe, 240 ... Supercharger, 241 ... Compressor, 242 ... Turbine.

Claims (16)

空気と燃料とを燃焼させて動力を発生させる燃焼部と、当該燃焼部での燃焼後に排出される気体により回転するタービンと、当該タービンと連動して回転し、前記燃焼部に供給される空気を圧縮するコンプレッサとを備えるエンジンの特性を推定するエンジン特性推定装置であって、
前記コンプレッサが前記燃焼部に供給する空気、前記燃焼部での燃焼後に排出される気体、および前記タービンを通過した後の気体の少なくとも一つに関する測定値である気体測定データを取得する気体測定データ取得部と、
前記エンジンの特性を表すエンジンモデルと、前記燃焼部に供給される燃料供給量とに基づいて、前記気体測定データに対応する推定値である気体推定データを計算する計算部と、
前記気体測定データと前記気体推定データとの比較に基づいて前記エンジンの特性を推定するエンジン特性推定部と
を備えるエンジン特性推定装置。 A combustion unit that burns air and fuel to generate power, a turbine that rotates with the gas discharged after combustion in the combustion unit, and air that rotates in conjunction with the turbine and is supplied to the combustion unit. It is an engine characteristic estimation device that estimates the characteristics of an engine equipped with a compressor that compresses the air.
Gas measurement data for acquiring gas measurement data which is a measurement value for at least one of the air supplied by the compressor to the combustion unit, the gas discharged after combustion in the combustion unit, and the gas after passing through the turbine. Acquisition department and
A calculation unit that calculates gas estimation data, which is an estimated value corresponding to the gas measurement data, based on an engine model representing the characteristics of the engine and a fuel supply amount supplied to the combustion unit.
An engine characteristic estimation device including an engine characteristic estimation unit that estimates the characteristics of the engine based on a comparison between the gas measurement data and the gas estimation data. 前記エンジンは、定格回転数が毎分１０００回転以下の船舶用のエンジンである
請求項１に記載のエンジン特性推定装置。 The engine characteristic estimation device according to claim 1, wherein the engine is an engine for ships having a rated rotation speed of 1000 rpm or less. 前記気体測定データは、前記コンプレッサが前記燃焼部に供給する空気、前記燃焼部での燃焼後に排出される気体、および前記タービンを通過した後の気体の圧力、温度、流量の少なくとも一つの測定値である
請求項１または２に記載のエンジン特性推定装置。 The gas measurement data is at least one measured value of pressure, temperature, and flow rate of the air supplied by the compressor to the combustion unit, the gas discharged after combustion in the combustion unit, and the gas after passing through the turbine. The engine characteristic estimation device according to claim 1 or 2. 前記エンジンは、前記コンプレッサが前記燃焼部に供給する空気を収容する給気収容部を備え、
前記気体測定データは、前記給気収容部における空気の圧力、温度、流量の少なくとも一つの測定値である
請求項３に記載のエンジン特性推定装置。 The engine comprises an air supply accommodating portion for accommodating the air supplied by the compressor to the combustion portion.
The engine characteristic estimation device according to claim 3, wherein the gas measurement data is at least one measured value of air pressure, temperature, and flow rate in the air supply accommodating portion. 前記エンジンは、前記燃焼部での燃焼後に排出される気体を収容する排気収容部を備え、
前記気体測定データは、前記排気収容部における気体の圧力、温度、流量の少なくとも一つの測定値である
請求項３または４に記載のエンジン特性推定装置。 The engine includes an exhaust accommodating portion for accommodating a gas discharged after combustion in the combustion unit.
The engine characteristic estimation device according to claim 3 or 4, wherein the gas measurement data is at least one measured value of gas pressure, temperature, and flow rate in the exhaust accommodating portion. 前記気体測定データは、前記タービンを通過した後の気体の温度の測定値である
請求項３から５のいずれかに記載のエンジン特性推定装置。 The engine characteristic estimation device according to any one of claims 3 to 5, wherein the gas measurement data is a measured value of a gas temperature after passing through the turbine. 前記コンプレッサに流入する前の空気の温度の測定値である気温データを取得する気温データ取得部を備え、
前記エンジン特性推定部は、前記気温データに基づいて前記エンジンの特性を推定する
請求項１から６のいずれかに記載のエンジン特性推定装置。 A temperature data acquisition unit for acquiring temperature data which is a measured value of the temperature of air before flowing into the compressor is provided.
The engine characteristic estimation device according to any one of claims 1 to 6, wherein the engine characteristic estimation unit estimates the characteristics of the engine based on the temperature data. 前記エンジン特性推定部は、前記コンプレッサの効率および前記タービンの効率の少なくとも一つを推定する
請求項１から７のいずれかに記載のエンジン特性推定装置。 The engine characteristic estimation device according to any one of claims 1 to 7, wherein the engine characteristic estimation unit estimates at least one of the efficiency of the compressor and the efficiency of the turbine. 前記気体測定データは、前記コンプレッサが前記燃焼部に供給する空気、前記燃焼部での燃焼後に排出される気体の圧力、流量の少なくとも一つの測定値であり、
前記エンジン特性推定部は、前記燃焼部の熱効率を推定する
請求項１から８のいずれかに記載のエンジン特性推定装置。 The gas measurement data is at least one measured value of the air supplied by the compressor to the combustion unit, the pressure of the gas discharged after combustion in the combustion unit, and the flow rate.
The engine characteristic estimation unit according to any one of claims 1 to 8, wherein the engine characteristic estimation unit estimates the thermal efficiency of the combustion unit. 前記エンジン特性推定部は、
前記エンジンの負荷が変化したときの前記熱効率の変化傾向を記録したデータと、
前記エンジンの負荷が変化したときの前記コンプレッサの効率および前記タービンの効率の少なくとも一つの変化傾向を記録したデータと
に基づき、前記エンジンの負荷が変化したときに取得した前記気体測定データと前記気体推定データから、前記熱効率と、前記コンプレッサの効率および前記タービンの効率の少なくとも一つをそれぞれ推定する
請求項９に記載のエンジン特性推定装置。 The engine characteristic estimation unit is
Data recording the change tendency of the thermal efficiency when the load of the engine changes, and
The gas measurement data and the gas acquired when the load of the engine changes, based on the data recording at least one change tendency of the efficiency of the compressor and the efficiency of the turbine when the load of the engine changes. The engine characteristic estimation device according to claim 9, wherein at least one of the thermal efficiency, the efficiency of the compressor, and the efficiency of the turbine is estimated from the estimation data. 前記エンジン特性推定部は、前記気体推定データと前記気体測定データとの差分が小さくなるように、前記エンジンモデル内のパラメータを調整するパラメータ調整部を備え、当該調整量に基づいて前記エンジンの特性を推定する
請求項１から１０のいずれかに記載のエンジン特性推定装置。 The engine characteristic estimation unit includes a parameter adjustment unit that adjusts parameters in the engine model so that the difference between the gas estimation data and the gas measurement data becomes small, and the characteristics of the engine are based on the adjustment amount. The engine characteristic estimation device according to any one of claims 1 to 10. 前記計算部は、前記燃焼部において回転動力を発生させる回転駆動部の回転数の測定データに基づいて前記気体推定データを計算する
請求項１から１１のいずれかに記載のエンジン特性推定装置。 The engine characteristic estimation device according to any one of claims 1 to 11, wherein the calculation unit calculates the gas estimation data based on the measurement data of the rotation speed of the rotation drive unit that generates rotational power in the combustion unit. 前記計算部は、前記気体推定データに加え、前記エンジンの状態に関するパラメータを計算する
請求項１から１２のいずれかに記載のエンジン特性推定装置。 The engine characteristic estimation device according to any one of claims 1 to 12, wherein the calculation unit calculates parameters related to the state of the engine in addition to the gas estimation data. 前記エンジン特性推定部は、前記エンジンの負荷がその最大負荷の５０％以下の場合に前記エンジンの特性を推定する
請求項１から１３のいずれかに記載のエンジン特性推定装置。 The engine characteristic estimation device according to any one of claims 1 to 13, wherein the engine characteristic estimation unit estimates the characteristics of the engine when the load of the engine is 50% or less of the maximum load thereof. 空気と燃料とを燃焼させて動力を発生させる燃焼部と、当該燃焼部での燃焼後に排出される気体により回転するタービンと、当該タービンと連動して回転し、前記燃焼部に供給される空気を圧縮するコンプレッサとを備えるエンジンの特性を推定するエンジン特性推定方法であって、
前記コンプレッサが前記燃焼部に供給する空気、前記燃焼部での燃焼後に排出される気体、および前記タービンを通過した後の気体の少なくとも一つに関する測定値である気体測定データを取得する気体測定データ取得ステップと、
前記エンジンの特性を表すエンジンモデルと、前記燃焼部に供給される燃料供給量とに基づいて、前記気体測定データに対応する推定値である気体推定データを計算する計算ステップと、
前記気体測定データと前記気体推定データとの比較に基づいて前記エンジンの特性を推定するエンジン特性推定ステップと
を備えるエンジン特性推定方法。 A combustion unit that burns air and fuel to generate power, a turbine that rotates with the gas discharged after combustion in the combustion unit, and air that rotates in conjunction with the turbine and is supplied to the combustion unit. It is an engine characteristic estimation method that estimates the characteristics of an engine equipped with a compressor that compresses the fuel.
Gas measurement data for acquiring gas measurement data which is a measurement value for at least one of the air supplied by the compressor to the combustion unit, the gas discharged after combustion in the combustion unit, and the gas after passing through the turbine. Acquisition step and
A calculation step for calculating gas estimation data, which is an estimated value corresponding to the gas measurement data, based on an engine model representing the characteristics of the engine and a fuel supply amount supplied to the combustion unit.
An engine characteristic estimation method including an engine characteristic estimation step for estimating the characteristics of the engine based on a comparison between the gas measurement data and the gas estimation data. 空気と燃料とを燃焼させて動力を発生させる燃焼部と、当該燃焼部での燃焼後に排出される気体により回転するタービンと、当該タービンと連動して回転し、前記燃焼部に供給される空気を圧縮するコンプレッサとを備えるエンジンの特性を推定するエンジン特性推定プログラムであって、
前記コンプレッサが前記燃焼部に供給する空気、前記燃焼部での燃焼後に排出される気体、および前記タービンを通過した後の気体の少なくとも一つに関する測定値である気体測定データを取得する気体測定データ取得ステップと、
前記エンジンの特性を表すエンジンモデルと、前記燃焼部に供給される燃料供給量とに基づいて、前記気体測定データに対応する推定値である気体推定データを計算する計算ステップと、
前記気体測定データと前記気体推定データとの比較に基づいて前記エンジンの特性を推定するエンジン特性推定ステップと
をコンピュータに実行させるエンジン特性推定プログラム。 A combustion unit that burns air and fuel to generate power, a turbine that rotates with the gas discharged after combustion in the combustion unit, and air that rotates in conjunction with the turbine and is supplied to the combustion unit. An engine characteristic estimation program that estimates the characteristics of an engine equipped with a compressor that compresses
Gas measurement data for acquiring gas measurement data which is a measurement value for at least one of the air supplied by the compressor to the combustion unit, the gas discharged after combustion in the combustion unit, and the gas after passing through the turbine. Acquisition step and
A calculation step for calculating gas estimation data, which is an estimated value corresponding to the gas measurement data, based on an engine model representing the characteristics of the engine and a fuel supply amount supplied to the combustion unit.
An engine characteristic estimation program that causes a computer to perform an engine characteristic estimation step for estimating the characteristics of the engine based on a comparison between the gas measurement data and the gas estimation data.
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