KR20220007552A

KR20220007552A - Engine characteristic estimation apparatus, engine characteristic estimation method, engine characteristic estimation program, and engine condition estimation apparatus

Info

Publication number: KR20220007552A
Application number: KR1020210090220A
Authority: KR
Inventors: 도루 가와타니; 마코토 후지와라; 미키로 사사지마; 게이이치로 후쿠시마; 올렉시 본다렌코; 야스시 기타가와
Original assignee: 나부테스코 가부시키가이샤; 고쿠리츠겐큐카이하츠호진 가이죠·고완·고쿠기쥬츠겐큐죠
Priority date: 2020-07-10
Filing date: 2021-07-09
Publication date: 2022-01-18
Also published as: JP2022015997A; CN113915017A

Abstract

Provided is an engine characteristic estimation apparatus capable of estimating a change in the characteristics of an engine with high precision. The engine characteristic estimation apparatus (100) includes a first calculation unit for calculating a first engine condition parameter X1 based on a first calculation model and a fuel supply amount to an engine (200), a second calculation unit for calculating a second engine condition parameter X2 based on a second calculation model and operation data of the engine (200), and an engine characteristic estimating unit (130) for estimating the characteristics of the engine (200) based on the first engine condition parameter X1 and the second engine condition parameter X2.

Description

엔진 특성 추정 장치, 엔진 특성 추정 방법, 엔진 특성 추정 프로그램, 및 엔진 상태 추정 장치{ENGINE CHARACTERISTIC ESTIMATION APPARATUS, ENGINE CHARACTERISTIC ESTIMATION METHOD, ENGINE CHARACTERISTIC ESTIMATION PROGRAM, AND ENGINE CONDITION ESTIMATION APPARATUS}Engine characteristic estimation apparatus, engine characteristic estimation method, engine characteristic estimation program, and engine condition estimation apparatus

본 발명은, 엔진의 특성 추정 기술 및 상태 추정 기술에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to an engine characteristic estimation technique and a state estimation technique.

엔진은 선박, 자동차, 항공기 등에서 널리 이용되고 있는데, 환경 문제에 대한 의식도 높아져, 근년 더한층의 고효율화가 요구되고 있다. 엔진의 효율을 높이기 위해서는, 엔진의 상태를 고정밀도로 추정하고, 그 추정 결과에 기초하여 엔진을 최적으로 제어할 필요가 있다.Although engines are widely used in ships, automobiles, airplanes, etc., awareness of environmental issues has also increased, and in recent years, higher efficiency has been demanded. In order to increase the efficiency of the engine, it is necessary to estimate the state of the engine with high precision and to optimally control the engine based on the estimation result.

일본 특허 공표 제2009-510327호 공보Japanese Patent Publication No. 2009-510327 일본 특허 공개 제2015-222074호 공보Japanese Patent Laid-Open No. 2015-222074

특허문헌 1에는, 상태 옵서버에 의해 엔진의 상태를 추정하는 기술이 개시되어 있다. 상태 옵서버는, 엔진의 특성을 나타내는 행렬을 사용하여, 엔진의 각종 측정 데이터로부터 엔진의 상태를 나타내는 파라미터를 연산한다. 이 연산에서는, 행렬이 엔진의 특성을 정확하게 나타내고 있는 경우는, 엔진의 상태 파라미터를 고정밀도로 산출할 수 있다. 한편, 경년 열화나 흡기 온도 등의 외부 환경의 변화에 의해 엔진의 특성이 변화된 경우는, 행렬이 엔진의 특성을 정확하게 반영한 것은 아니므로, 엔진의 상태의 추정 정밀도가 저하되어 버린다.Patent Document 1 discloses a technique for estimating the state of an engine by a state observer. The state observer calculates a parameter indicating the state of the engine from various measurement data of the engine by using a matrix indicating the characteristics of the engine. In this calculation, when the matrix accurately represents the engine characteristics, the engine state parameters can be calculated with high precision. On the other hand, when the engine characteristics are changed due to aging deterioration or changes in the external environment such as intake air temperature, since the matrix does not accurately reflect the engine characteristics, the estimation accuracy of the engine state decreases.

본 발명은 이러한 상황에 비추어 이루어진 것이며, 그 목적은 엔진의 특성이 변화된 경우라도, 그것을 고정밀도로 추정할 수 있는 엔진 특성 추정 장치를 제공하는 데 있다. 또한, 본 발명의 다른 목적은, 엔진의 상태를 고정밀도로 추정할 수 있는 엔진 상태 추정 장치를 제공하는 데 있다.The present invention has been made in view of such a situation, and an object of the present invention is to provide an engine characteristic estimation apparatus capable of estimating the engine characteristic with high accuracy even when the engine characteristic is changed. Another object of the present invention is to provide an engine state estimation apparatus capable of estimating the engine state with high precision.

상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 일 양태의 엔진 특성 추정 장치는, 엔진의 특성을 나타내는 제1 계산 모델과, 임의의 시점에 있어서 엔진에 공급되는 연료 공급량에 기초하여 엔진의 상태 변수인 제1 엔진 상태 파라미터를 계산하는 제1 계산부와, 엔진의 특성을 나타내는 제1 계산 모델과 다른 제2 계산 모델과, 임의의 시점에 있어서 구동되고 있는 엔진의 동작에 관한 동작 데이터에 기초하여 엔진의 상태 변수인 제2 엔진 상태 파라미터를 계산하는 제2 계산부와, 제1 엔진 상태 파라미터 및 제2 엔진 상태 파라미터에 기초하여 임의의 시점에 있어서의 엔진의 특성을 추정하는 엔진 특성 추정부를 구비한다.In order to solve the above problems, an engine characteristic estimating apparatus according to an aspect of the present invention provides a first calculation model representing an engine characteristic, and a second state variable of the engine based on the fuel supply amount supplied to the engine at an arbitrary point in time. 1 Based on the first calculation unit for calculating the engine condition parameter, the second calculation model different from the first calculation model representing the characteristics of the engine, and the operation data regarding the operation of the engine being driven at an arbitrary point in time, A second calculation unit for calculating a second engine state parameter that is a state variable, and an engine characteristic estimation unit for estimating engine characteristics at an arbitrary point in time based on the first engine state parameter and the second engine state parameter are provided.

이 양태에 있어서, 제1 계산부의 계산에서 사용되는 연료 공급량은, 경년 열화나 흡기 온도 등의 외부 환경의 변화에 의한 엔진의 특성 변화의 영향을 받지 않는 데이터이므로, 그 계산 결과인 제1 엔진 상태 파라미터는 엔진의 특성 변화의 영향을 받지 않는다. 이에 비해, 제2 계산부의 계산에서 사용되는 엔진의 동작 데이터는, 엔진의 특성 변화의 영향을 받는 데이터이므로, 그 계산 결과인 제2 엔진 상태 파라미터는 엔진의 특성 변화의 영향을 받는다. 이와 같이 엔진 특성 변화의 영향이 다른 2종류의 엔진 상태 파라미터를 사용함으로써, 엔진 특성 추정부는 엔진의 특성 변화를 고정밀도로 추정할 수 있다. 또한, 엔진의 특성 변화가 없는 경우라도, 계산 모델이 다른 2개의 계산부를 병용함으로써 엔진의 상태를 고정밀도로 추정할 수 있다.In this aspect, since the fuel supply amount used in the calculation of the first calculation unit is data that is not affected by changes in engine characteristics due to changes in external environment such as aged deterioration or intake air temperature, the calculation result of the first engine state The parameters are not affected by changes in engine characteristics. On the other hand, since the engine operation data used in the calculation of the second calculation unit is data that is affected by the change in engine characteristics, the second engine state parameter that is the result of the calculation is affected by the change in engine characteristics. By using the two types of engine state parameters having different influences of engine characteristic changes in this way, the engine characteristic estimating unit can estimate the engine characteristic change with high accuracy. Moreover, even when there is no change in the characteristics of the engine, the state of the engine can be estimated with high accuracy by using two calculation units having different calculation models together.

본 발명의 다른 양태는, 엔진 특성 추정 방법이다. 이 방법은, 엔진의 특성을 나타내는 제1 계산 모델과, 임의의 시점에 있어서 엔진에 공급되는 연료 공급량에 기초하여 엔진의 상태 변수인 제1 엔진 상태 파라미터를 계산하는 제1 계산 스텝과, 엔진의 특성을 나타내는 제1 계산 모델과 다른 제2 계산 모델과, 임의의 시점에 있어서 구동되고 있는 엔진의 동작에 관한 동작 데이터에 기초하여 엔진의 상태 변수인 제2 엔진 상태 파라미터를 계산하는 제2 계산 스텝과, 제1 엔진 상태 파라미터 및 제2 엔진 상태 파라미터에 기초하여 임의의 시점에 있어서의 엔진의 특성을 추정하는 엔진 특성 추정 스텝을 갖는다.Another aspect of the present invention is a method for estimating engine characteristics. This method includes: a first calculation step of calculating a first engine state parameter, which is a state variable of the engine, based on a first calculation model indicating the characteristics of the engine and a fuel supply amount supplied to the engine at an arbitrary time point; A second calculation step of calculating a second engine state parameter, which is a state variable of the engine, based on a second calculation model different from the first calculation model indicating the characteristic, and operation data related to the operation of the engine being driven at an arbitrary point in time and an engine characteristic estimation step of estimating the engine characteristic at an arbitrary point in time based on the first engine state parameter and the second engine state parameter.

본 발명의 다른 양태는, 엔진 상태 추정 장치이다. 이 장치는, 엔진의 특성을 나타내는 제1 계산 모델과, 임의의 시점에 있어서 엔진에 공급되는 연료 공급량에 기초하여 엔진의 상태 변수인 제1 엔진 상태 파라미터를 계산하는 제1 계산부와, 엔진의 특성을 나타내는 제1 계산 모델과 다른 제2 계산 모델과, 임의의 시점에 있어서 구동되고 있는 엔진의 동작에 관한 동작 데이터에 기초하여 엔진의 상태 변수인 제2 엔진 상태 파라미터를 계산하는 제2 계산부와, 제1 엔진 상태 파라미터 및 제2 엔진 상태 파라미터에 기초하여 임의의 시점에 있어서의 엔진의 상태를 추정하는 엔진 상태 추정부를 구비한다.Another aspect of the present invention is an engine state estimation apparatus. The apparatus includes: a first calculation unit for calculating a first engine state parameter, which is a state variable of the engine, based on a first calculation model indicating the characteristics of the engine, and a fuel supply amount supplied to the engine at an arbitrary point in time; A second calculation unit that calculates a second engine condition parameter, which is a state variable of the engine, based on a second calculation model different from the first calculation model indicating the characteristic, and operation data related to the operation of the engine being driven at an arbitrary point in time and an engine state estimating unit for estimating the state of the engine at an arbitrary point in time based on the first engine state parameter and the second engine state parameter.

이 양태에 의하면, 계산 모델이 다른 2개의 계산부를 병용함으로써 엔진의 상태를 고정밀도로 추정할 수 있다.According to this aspect, the state of an engine can be estimated with high precision by using together two calculation parts from which a calculation model differs.

또한, 이상의 구성 요소의 임의의 조합, 본 발명의 표현을 방법, 장치, 시스템, 기록 매체, 컴퓨터 프로그램 등의 사이에서 변환한 것도 또한, 본 발명의 양태로서 유효하다.In addition, any combination of the above components and conversion of the expression of the present invention between methods, apparatuses, systems, recording media, computer programs, and the like are also effective as aspects of the present invention.

본 발명에 따르면, 엔진의 특성이 변화된 경우라도, 그것을 고정밀도로 추정할 수 있다. 또한, 엔진의 상태를 고정밀도로 추정할 수 있다.According to the present invention, even when the characteristics of the engine are changed, it can be estimated with high accuracy. In addition, the state of the engine can be estimated with high accuracy.

도 1은 실시 형태에 관한 엔진 특성 추정 장치의 전체 구성을 도시하는 도면이다.
도 2는 엔진의 구성을 도시하는 도면이다.
도 3은 다른 엔진의 구성을 도시하는 도면이다.
도 4는 시뮬레이터와 옵서버의 구성을 도시하는 도면이다.
도 5는 엔진 특성 추정부의 구성을 도시하는 도면이다.
도 6은 엔진 특성 추정 장치에 의한 엔진 특성 추정의 처리 플로를 나타내는 흐름도이다.
도 7은 엔진 특성 추정 장치에 의한 엔진 특성 추정의 일례를 도시하는 모식도이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is a figure which shows the whole structure of the engine characteristic estimation apparatus which concerns on embodiment.
Fig. 2 is a diagram showing the configuration of an engine.
3 is a diagram showing the configuration of another engine.
Fig. 4 is a diagram showing the configuration of a simulator and an observer.
5 is a diagram showing the configuration of an engine characteristic estimation unit.
6 is a flowchart showing a processing flow of engine characteristic estimation by the engine characteristic estimation device.
It is a schematic diagram which shows an example of engine characteristic estimation by the engine characteristic estimation apparatus.

도 1은 본 실시 형태에 관한 엔진 특성 추정 장치(100)의 전체 구성을 도시하는 모식도이다. 먼저, 엔진 특성 추정 장치(100)에 의한 특성 추정의 대상인 엔진(200)은, 1연소당의 연료 공급량 U로 지정되는 양의 연료 공급을 받아 구동되어, 동력을 발생시킨다. 그리고 그 동작 상태에 따라서 엔진(200)의 상태 변수인 상태 파라미터 X0가 변화된다. 여기서, X0는 복수의 파라미터를 포함하는 벡터이다(2 이상의 자연수 n을 파라미터수로 하여, 각 파라미터를 X01, X02, … , X0n으로 나타냄). 엔진(200)의 상태 파라미터 X0로서 무엇을 선택할지는 엔진 시스템의 제어 목표나 사양에 따라서 적절하게 결정할 수 있는데, 전형적으로는 엔진 본체의 회전수, 배기압, 배기온, 배기량 등을 선택하는 것이 바람직하다. 또한, 엔진 본체에 유입되는 공기의 압력을 높이는 과급기를 사용하는 경우는, 과급기의 파라미터, 예를 들어 회전수, 급기온, 급기압, 급기량, 소기온, 소기압, 소기량 등을 상태 파라미터 X0 중에 포함하는 것이 바람직하다.1 is a schematic diagram showing the overall configuration of an engine characteristic estimation device 100 according to the present embodiment. First, the engine 200 , which is the target of characteristic estimation by the engine characteristic estimation apparatus 100 , receives fuel supply of an amount specified by the fuel supply amount U per combustion, and is driven to generate power. And the state parameter X0, which is a state variable of the engine 200, is changed according to the operation state. Here, X0 is a vector including a plurality of parameters (a natural number n of 2 or more is used as the parameter number, and each parameter is represented by X01, X02, ..., X0n). What to select as the state parameter X0 of the engine 200 can be appropriately determined according to the control target or specification of the engine system. Typically, it is preferable to select the engine body rotation speed, exhaust pressure, exhaust temperature, displacement, etc. do. In addition, when using a supercharger that increases the pressure of the air flowing into the engine body, parameters of the supercharger, for example, rotation speed, supply air temperature, supply air pressure, supply air amount, scavenging air temperature, scavenging air pressure, scavenging air amount, etc. are state parameters. It is preferable to include it in X0.

또한, 본 실시 형태의 엔진 특성 추정에 있어서는, 엔진(200)이 외부에 대해 발생시키는 동력보다, 엔진(200) 내부의 상태 파라미터 X0에 주목하는 것이 중요하므로, 엔진(200)은 1연소당의 연료 공급량 U의 입력에 기초하여 상태 파라미터 X0를 출력하는 블록으로서 도시되어 있다.In addition, in the engine characteristic estimation of the present embodiment, it is important to pay attention to the state parameter X0 inside the engine 200 rather than the power generated by the engine 200 to the outside. It is shown as a block that outputs a state parameter X0 based on the input of the supply amount U.

엔진 특성 추정 장치(100)는, 엔진(200)의 특성 추정을 행하는 장치이며, 제1 계산부로서의 시뮬레이터(110)와, 제2 계산부로서의 옵서버(120)와, 엔진 특성 추정부(130)와, 계산 모델 갱신부(140)와, 계산 모델 갱신 모드 실행부(150)를 구비한다.The engine characteristic estimation apparatus 100 is an apparatus for estimating the characteristics of the engine 200 , and includes a simulator 110 as a first calculation unit, an observer 120 as a second calculation unit, and an engine characteristic estimation unit 130 . and a calculation model update unit 140 and a calculation model update mode execution unit 150 .

시뮬레이터(110)는, 엔진(200)의 특성을 나타내는 제1 계산 모델과, 임의의 시점에 있어서 엔진(200)에 공급되는 1연소당의 연료 공급량 U에 기초하여 엔진(200)의 상태 변수인 제1 엔진 상태 파라미터 X1을 계산한다. 여기서, X1은 복수의 파라미터를 포함하는 벡터이다(파라미터수는 상태 파라미터 X0와 마찬가지로 n이며, 각 파라미터를 X11, X12, … , X1n으로 함).The simulator 110 includes a first calculation model representing the characteristics of the engine 200 and a first calculation model that is a state variable of the engine 200 based on the fuel supply amount U per combustion supplied to the engine 200 at an arbitrary point in time. 1 Calculate the engine condition parameter X1. Here, X1 is a vector including a plurality of parameters (the number of parameters is n like the state parameter X0, and each parameter is X11, X12, ..., X1n).

옵서버(120)는, 엔진(200)의 특성을 나타내는 제1 계산 모델과 다른 제2 계산 모델과, 임의의 시점에 있어서 구동되고 있는 엔진(200)의 동작에 관한 동작 데이터 X0' 및 1연소당의 연료 공급량 U에 기초하여 엔진(200)의 상태 변수인 제2 엔진 상태 파라미터 X2를 계산한다. 여기서, X2는 복수의 파라미터를 포함하는 벡터이다(파라미터수는 상태 파라미터 X0와 마찬가지로 n이며, 벡터의 요소를 X21, X22, … , X2n으로 함).The observer 120 includes a second calculation model different from the first calculation model indicating the characteristics of the engine 200, operation data X0' related to the operation of the engine 200 being driven at an arbitrary point in time, and A second engine state parameter X2, which is a state variable of the engine 200, is calculated based on the fuel supply amount U. Here, X2 is a vector including a plurality of parameters (the number of parameters is n like the state parameter X0, and the elements of the vector are X21, X22, ..., X2n).

옵서버(120)에의 입력인 동작 데이터 X0'은, 엔진(200)의 상태 파라미터 X0에 포함되는 일부(1 이상 n 미만)의 상태 파라미터이다. 실제의 엔진(200)에 있어서는, 상태 파라미터 X0에 포함되는 n개 모든 파라미터를 측정하는 센서를 마련하는 것은 비용이나 설치상의 제약에 의해 현실적이지는 않으므로, 일부의 파라미터 X0'만이 측정되어 옵서버(120)에의 입력이 된다. 그 일부의 파라미터 X0'을 보완하여, 모든 상태 파라미터 X2를 추정하는 것이 옵서버(120)의 기본적인 기능이다.The operation data X0' that is input to the observer 120 is a part (1 or more and less than n) state parameters included in the state parameter X0 of the engine 200 . In the actual engine 200, since it is not realistic to provide a sensor for measuring all n parameters included in the state parameter X0 due to cost or installation constraints, only a part of the parameter X0' is measured and the observer 120 ) is the input to It is a basic function of the observer 120 to estimate all state parameters X2 by supplementing some of the parameters X0'.

엔진 특성 추정부(130)는, 제1 엔진 상태 파라미터 X1 및 제2 엔진 상태 파라미터 X2에 기초하여 임의의 시점에 있어서의 엔진(200)의 특성을 추정한다. 구체적으로는, 제1 엔진 상태 파라미터 X1과 제2 엔진 상태 파라미터 X2의 차분을 연산하고, 그것에 기초하여 엔진(200)의 특성을 추정한다.The engine characteristic estimation unit 130 estimates the characteristics of the engine 200 at an arbitrary point in time based on the first engine state parameter X1 and the second engine state parameter X2. Specifically, the difference between the first engine condition parameter X1 and the second engine condition parameter X2 is calculated, and the characteristics of the engine 200 are estimated based on the difference.

계산 모델 갱신부(140)는, 엔진 특성 추정부(130)에서 추정된 엔진(200)의 특성에 기초하여 옵서버(120)의 제2 계산 모델을 갱신한다.The calculation model update unit 140 updates the second calculation model of the observer 120 based on the characteristics of the engine 200 estimated by the engine characteristic estimation unit 130 .

계산 모델 갱신 모드 실행부(150)는, 계산 모델 갱신부(140)에 의한 제2 계산 모델의 갱신을 행하기 위한 갱신 모드를 실행한다.The calculation model update mode execution unit 150 executes an update mode for updating the second calculation model by the calculation model update unit 140 .

계속해서, 상기한 각 구성을 다른 도면을 참조하여 더 상세하게 설명한다.Subsequently, each configuration described above will be described in more detail with reference to other drawings.

도 2는 엔진(200)의 구성을 도시하는 모식도이다. 본 실시 형태에 있어서, 엔진(200)의 용도는 한정되지는 않으며, 선박용, 차량용, 항공기용 등의 다양한 엔진(200)을 사용할 수 있다. 엔진(200)은, 연료의 연소에 의해 동력을 발생시키는 엔진 본체(210)와, 연료를 연소시키는 공기를 엔진 본체(210)에 공급하는 흡기로(220)와, 엔진 본체(210)에 있어서의 연소 후의 기체를 배출하는 배기로(230)와, 흡기로(220)를 통해 엔진 본체(210)에 공급되는 공기의 압력을 높이는 과급기(240)를 구비한다.2 is a schematic diagram showing the configuration of the engine 200 . In this embodiment, the use of the engine 200 is not limited, and various engines 200 such as ships, vehicles, and aircraft can be used. The engine 200 includes an engine body 210 that generates power by combustion of fuel, an intake path 220 that supplies air for burning fuel to the engine body 210 , and the engine body 210 . It includes an exhaust passage 230 for discharging gas after combustion of , and a supercharger 240 for increasing the pressure of air supplied to the engine body 210 through the intake passage 220 .

엔진 본체(210)는, 공기에 의한 연료의 연소가 일어나는 연소실(211)과, 연소실(211) 내에 1연소당의 연료 공급량 U에 의해 지정되는 양의 연료를 공급하는 연료 공급 노즐(212)과, 흡기로(220)로부터의 공기의 연소실(211)로의 공급을 제어하는 흡기 밸브(213)와, 연소실(211)로부터 배기로(230)로의 공기의 배출을 제어하는 배기 밸브(214)와, 연소실(211)에 있어서의 연료의 연소에 따라서 직선상으로 구동되는 피스톤(215)과, 피스톤(215)의 직선상의 운동에 수반하여 회전 구동되는 크랭크 샤프트(216)와, 일단이 피스톤(215)에 고정되고 타단이 크랭크 샤프트(216)에 고정되어 피스톤(215)의 직선 운동을 크랭크 샤프트(216)의 회전 운동으로 변환하는 커넥팅 로드(217)를 구비한다. 또한, 상기에서는 연료 공급 노즐(212)에 의해 연료를 연소실(211) 내에 직접 공급하는 구성으로 하였지만, 가솔린 등의 휘발성이 높은 연료를 사용하는 경우는, 흡기로(220) 내에 연료를 분사하여, 공기와 혼합한 상태에서 연소실(211) 내에 공급해도 된다.The engine body 210 includes a combustion chamber 211 in which combustion of fuel by air occurs, and a fuel supply nozzle 212 for supplying fuel in an amount specified by the fuel supply amount U per combustion into the combustion chamber 211; an intake valve 213 for controlling supply of air from the intake passage 220 to the combustion chamber 211 , an exhaust valve 214 for controlling discharge of air from the combustion chamber 211 to the exhaust passage 230 , and the combustion chamber The piston 215 linearly driven in accordance with the combustion of fuel in (211), the crankshaft 216 rotationally driven with linear motion of the piston 215, and one end of the piston 215 The connecting rod 217 is fixed and the other end is fixed to the crankshaft 216 to convert the linear motion of the piston 215 into the rotational motion of the crankshaft 216 . In addition, in the above configuration, fuel is directly supplied into the combustion chamber 211 by the fuel supply nozzle 212. However, when a highly volatile fuel such as gasoline is used, the fuel is injected into the intake passage 220, You may supply in the combustion chamber 211 in the state mixed with air.

상기한 구성에 있어서, 엔진(200)은 이하의 사이클로 구동된다. 여기서, 엔진(200)은 전사이클 이전의 구동에 의해 동작 상태에 있는 것으로 하고, 관성에 의해 회전을 계속하는 크랭크 샤프트(216)의 동작에 따라서 피스톤(215)이 상승과 하강을 반복하는 것으로 한다.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, and the piston 215 repeats rising and falling according to the operation of the crankshaft 216 which continues to rotate due to inertia. .

(1) 흡기: 흡기 밸브(213)가 개방되고, 배기 밸브(214)가 폐쇄되어, 피스톤(215)이 하강함으로써, 흡기로(220)로부터 연소실(211)로 공기가 공급된다.(1) Intake: The intake valve 213 is opened, the exhaust valve 214 is closed, and the piston 215 descends, so that air is supplied from the intake passage 220 to the combustion chamber 211 .

(2) 압축: 흡기 밸브(213)가 폐쇄되어, 피스톤(215)이 상승함으로써, 연소실(211) 내의 공기가 압축된다.(2) Compression: The intake valve 213 is closed and the piston 215 rises, whereby the air in the combustion chamber 211 is compressed.

(3) 연소: 연료 공급 노즐(212)로부터 연소실(211) 내로 1연소당의 연료 공급량 U에 의해 지정되는 양의 연료가 공급되어, 압축된 공기와 함께 연소된다. 이에 의해 동력이 발생하여, 피스톤(215)이 하강한다.(3) Combustion: From the fuel supply nozzle 212 into the combustion chamber 211, fuel in an amount specified by the fuel supply amount U per combustion is supplied, and is combusted together with compressed air. As a result, power is generated and the piston 215 descends.

(4) 배기: 배기 밸브(214)가 개방되어, 피스톤(215)이 상승함으로써, 연소 후의 기체가 연소실(211)로부터 배기로(230)로 배출된다.(4) Exhaust: The exhaust valve 214 is opened and the piston 215 rises, so that the gas after combustion is discharged from the combustion chamber 211 to the exhaust path 230 .

과급기(240)는, 이른바 터보 과급기이며, 흡기로(220)에 마련된 컴프레서(241)와, 배기로(230)에 마련된 터빈(242)과, 컴프레서(241) 및 터빈(242)을 동축상에서 결합하는 축(243)을 구비한다. 배기로(230)로부터 배출되는 기체에 의해 터빈(242)이 회전하고, 그 회전이 축(243)을 통해 컴프레서(241)에 전달된다. 이와 같이 회전되는 컴프레서(241)에 의해 흡기로(220)에 공급되는 공기가 압축되므로, 연소실(211)로 공급되는 공기의 압력을 높일 수 있다.The supercharger 240 is a so-called turbocharger, and the compressor 241 provided in the intake passage 220, the turbine 242 provided in the exhaust passage 230, and the compressor 241 and the turbine 242 are coaxially coupled. and a shaft 243 that The turbine 242 rotates by the gas discharged from the exhaust passage 230 , and the rotation is transmitted to the compressor 241 through the shaft 243 . Since the air supplied to the intake passage 220 is compressed by the compressor 241 rotated in this way, the pressure of the air supplied to the combustion chamber 211 may be increased.

또한, 도 2에서는 (1) 흡기, (2) 압축, (3) 연소, (4) 배기의 4개의 행정을 1사이클로 하는 이른바 4스트로크 엔진을 예로 들어 설명하였지만, 본 실시 형태에서는, 엔진의 타입은 이것에 한정되지는 않고, 다양한 타입의 엔진을 사용할 수 있다. 예를 들어, 도 3에 도시되는 이른바 2스트로크 엔진을 사용할 수 있다(도 2와 대응하는 구성 요소에 대해서는 동일한 부호를 붙이고 있음).In Fig. 2, a so-called four-stroke engine having four strokes of (1) intake, (2) compression, (3) combustion, and (4) exhaust as one cycle was described as an example, but in this embodiment, the engine type is not limited thereto, and may use various types of engines. For example, the so-called two-stroke engine shown in FIG. 3 can be used (the same reference numerals are used for components corresponding to those in FIG. 2).

2스트로크 엔진의 엔진 본체(210)는, 상술한 4스트로크 엔진과 마찬가지로 연소실(211)에 있어서의 연료의 연소에 의해 피스톤(215)을 직선상으로 구동하고, 그것을 크랭크 샤프트(216)의 회전 동력으로 변환하는 것이다. 양 타입의 엔진에 있어서 주요한 구조는 거의 공통인데, 2스트로크 엔진에서는, 엔진 본체(210)에 있어서 크랭크 샤프트(216)를 수용하는 크랭크 케이스(218)와 연소실(211)을 연결하는 소기로(219)가 마련되어 있는 점이 하나의 차이이다.The engine body 210 of the two-stroke engine linearly drives the piston 215 by combustion of the fuel in the combustion chamber 211 similarly to the above-described four-stroke engine, and it is the rotational power of the crankshaft 216 . to convert to The main structures of both types of engines are almost common, but in the two-stroke engine, in the engine body 210 , the crankcase 218 accommodating the crankshaft 216 and the scavenging path 219 connecting the combustion chamber 211 are ) is one difference.

피스톤(215)이 하강하고 있는 도시한 상태에 있어서, 크랭크 케이스(218), 소기로(219), 연소실(211), 배기로(230)를 통하는 경로는 기체가 유통 가능하게 되어 있고, 크랭크 케이스(218) 내의 새로운 공기가, 소기로(219)를 통해 연소실(211)로 유입됨과 함께, 그 기세로 연소 후의 기체를 배기로(230)로 배출한다(소기).In the illustrated state in which the piston 215 is descending, the path through the crankcase 218 , the scavenging path 219 , the combustion chamber 211 , and the exhaust path 230 allows gas to circulate, and the crankcase While the fresh air in the 218 flows into the combustion chamber 211 through the scavenging path 219, the gas after combustion is discharged to the exhaust path 230 with the momentum (scavenging air).

그것에 이어서 피스톤(215)이 상승하면, 소기로(219) 및 배기로(230)를 폐색하고, 연소실(211)이 밀폐되어 그 압력이 상승한다. 그리고 고압이 된 연소실(211) 내에 연료 공급 노즐(212)로부터 연료를 공급함으로써 연소가 야기되어, 피스톤(215)을 다시 하강시키는 동력이 발생한다. 한편, 피스톤(215)의 상승 시에는 크랭크 케이스(218)와 흡기로(220)가 연통되어, 새로운 공기가 흡기로(220)로부터 크랭크 케이스(218) 내로 유입된다. 이와 같이, 피스톤(215)의 상승 시에는, 연소실(211)에 있어서의 연소와 크랭크 케이스(218)에 있어서의 흡기가 동시에 행해진다.Subsequently, when the piston 215 rises, the scavenging path 219 and the exhaust path 230 are blocked, the combustion chamber 211 is sealed, and the pressure rises. And, by supplying fuel from the fuel supply nozzle 212 into the high-pressure combustion chamber 211 , combustion is induced, and power to lower the piston 215 again is generated. Meanwhile, when the piston 215 rises, the crankcase 218 and the intake passage 220 communicate with each other, and new air flows into the crankcase 218 from the intake passage 220 . In this way, when the piston 215 is raised, combustion in the combustion chamber 211 and intake air in the crankcase 218 are performed simultaneously.

이상과 같이, 2스트로크 엔진에 있어서는, 피스톤(215)의 1회의 하강과 1회의 상승의 합계 2스트로크로 1사이클이 완료된다. 이러한 2스트로크 엔진에 있어서, 도 2에 도시되는 과급기(240)를 사용하면, 피스톤(215) 상승 시에 있어서의 크랭크 케이스(218)로의 흡기와, 피스톤(215) 하강 시에 있어서의 연소실(211)로의 소기의 압력을 높일 수 있다.As described above, in the two-stroke engine, one cycle is completed with a total of two strokes of one lowering and one raising of the piston 215 . In such a two-stroke engine, when the supercharger 240 shown in Fig. 2 is used, intake to the crankcase 218 when the piston 215 is raised and the combustion chamber 211 when the piston 215 is lowered. ) can increase the desired pressure.

또한, 2스트로크 엔진으로서는, 특허문헌 2에 개시되어 있는 바와 같은 소기용의 공기를 수용하는 소기 리시버를 갖는 것을 사용해도 된다. 이 경우, 도 3에 대한 상기한 소기의 설명과 마찬가지로, 피스톤(41: 특허문헌 2 중의 부호(이하 동일함))이 하강하고 있는 상태에 있어서, 소기 리시버(2), 크랭크 케이스(218) 및 소기로(219)에 대응하는 소기구(17), 연소실(211)에 대응하는 실린더(1), 배기로(230)에 대응하는 배기 덕트(6)를 통과하는 경로는 기체가 유통 가능하게 되어 있고, 소기 리시버 내의 새로운 공기가, 소기구를 통해 실린더로 유입됨과 함께, 그 기세로 연소 후의 기체를 배기 덕트로 배출하는 소기 동작이 행해진다. 또한, 이러한 구성에 있어서 과급기(240)를 사용하면, 소기 리시버 내의 소기의 압력을 높일 수 있다.Moreover, as a two-stroke engine, you may use what has a scavenging-air receiver which accommodates the air for scavenging as disclosed by patent document 2. In this case, in the state in which the piston 41 (symbol in Patent Document 2 (hereinafter the same)) is descending, similarly to the description of the above-described scavenging with respect to FIG. 3 , the scavenging air receiver 2, the crankcase 218 and The path passing through the scavenging mechanism 17 corresponding to the scavenging path 219, the cylinder 1 corresponding to the combustion chamber 211, and the exhaust duct 6 corresponding to the exhaust path 230 allows gas to flow. There is, while fresh air in the scavenging air receiver flows into the cylinder through the scavenging port, the scavenging operation of discharging the gas after combustion to the exhaust duct with the force is performed. In addition, if the supercharger 240 is used in such a configuration, the pressure of the scavenging air in the scavenging air receiver can be increased.

상기한 바와 같이 본 실시 형태는, 다양한 타입의 엔진(200)에 대해 적용할 수 있지만, 특히 정격 회전수가 매분 1000회전 이하인 선박용 엔진에 대해 사용하는 것이 적합하다. 일반적으로, 선박용 엔진은 차량용 엔진과 비교하여 상기와 같은 낮은 정격 회전수로 구동된다. 그리고 특히 대형의 선박에 있어서는, 엔진에서 발생된 동력이 선박의 실제 움직임에 반영될 때까지 시간을 필요로 하므로, 정확한 엔진 구동이 요구된다. 이와 같이, 선박용 엔진에 있어서는, 엔진의 특성 변화나 상태를 고정밀도로 추정하여 정확한 구동을 행하는 요구가 높아, 본 실시 형태의 엔진 특성 추정 장치(100)를 사용하는 것이 바람직하다.As described above, the present embodiment can be applied to various types of engines 200, but is particularly suitable for use with a marine engine having a rated rotation speed of 1000 rotations per minute or less. In general, a marine engine is driven at a lower rated rotational speed as compared to a vehicle engine. And, especially in large ships, since it takes time until the power generated by the engine is reflected in the actual movement of the ship, accurate engine driving is required. As described above, in marine engines, there is a high demand for accurate driving by estimating the characteristic change and state of the engine with high accuracy, and it is preferable to use the engine characteristic estimation apparatus 100 of the present embodiment.

여기서, 엔진 특성 추정 장치(100)에 의해 추정을 행하는 엔진(200)의 특성으로서는 이하의 것이 예시된다.Here, the following are exemplified as characteristics of the engine 200 estimated by the engine characteristic estimation device 100 .

·연소 효율: 연소실(211)에 있어서의 연소의 효율. 열효율이라고도 불린다.· Combustion efficiency: The efficiency of combustion in the combustion chamber 211 . Also called thermal efficiency.

·동력 전달 효율: 엔진 본체(210)에서 발생한 토크에 대한, 각 기계 부분에서의 손실을 뺀 실효 토크의 비. 기계 전달 효율이라고도 불린다.· Power transmission efficiency: The ratio of the effective torque obtained by subtracting the loss in each mechanical part to the torque generated in the engine body 210 . Also called machine transfer efficiency.

·동적 특성: 복수의 파라미터 사이의 시간을 고려한 관계. 온도 변화에 대한 압력의 응답성 등.·Dynamic Characteristics: A time-considered relationship between a plurality of parameters. The responsiveness of pressure to temperature changes, etc.

·과급기(240)의 효율: 컴프레서(241)의 효율, 터빈(242)의 효율 등.· Efficiency of the supercharger 240: the efficiency of the compressor 241, the efficiency of the turbine 242, and the like.

·외란 영향: 엔진(200)이 흡입하는 외기의 온도(대기온), 압력(대기압), 선박용 엔진에 있어서는 구동 대상인 프로펠러로부터 유입되는 파도 등에 의한 부하 등.·Effect of disturbance: temperature (atmospheric temperature), pressure (atmospheric pressure) of the outside air that the engine 200 sucks, and in a marine engine, a load caused by waves flowing in from a propeller, which is a driving target, etc.

또한, 상기한 외란은, 실제의 엔진(200)의 동작에 큰 영향을 미치는 중요한 것이며, 또한 도 4에 관하여 후술하는 수학 모델에 있어서는 다른 특성과 동등하게 취급할 수 있다.In addition, the above-mentioned disturbance is an important thing that has a great influence on the actual operation of the engine 200, and can be treated equally with other characteristics in a mathematical model to be described later with respect to Fig. 4 .

이상에서 예를 들어 설명한 엔진(200)에 있어서, 그 특성 추정이나 제어에 사용하는 상태 파라미터 X0는, 예를 들어 이하의 각 파라미터에 의해 구성할 수 있다.In the engine 200 described by way of example above, the state parameter X0 used for the characteristic estimation and control can be configured by, for example, the following parameters.

엔진 본체(210)의 동작에 관한 파라미터:Parameters related to the operation of the engine body 210:

·크랭크 샤프트(216)의 회전수(엔진 본체(210)의 회전수 Ne)The number of revolutions of the crankshaft 216 (the number of revolutions of the engine body 210 Ne)

·배기로(230)로부터 배출되는 기체의 온도(엔진 본체(210)의 배기온 Tex)The temperature of the gas discharged from the exhaust passage 230 (exhaust temperature Tex of the engine body 210)

·배기로(230)로부터 배출되는 기체의 압력(엔진 본체(210)의 배기압 Pex)The pressure of the gas discharged from the exhaust passage 230 (exhaust pressure Pex of the engine body 210)

·배기로(230)로부터 배출되는 기체의 유량(엔진 본체(210)의 배기량 Gex)Flow rate of gas discharged from exhaust passage 230 (discharge amount Gex of engine body 210)

과급기(240)의 동작에 관한 파라미터:Parameters relating to the operation of the supercharger 240:

·컴프레서(241), 터빈(242), 축(243)의 회전수(과급기(240)의 회전수 Ntc)・The number of revolutions of the compressor 241, the turbine 242, and the shaft 243 (the number of revolutions of the supercharger 240 Ntc)

·소기 동작을 행하지 않는 도 2의 4스트로크 엔진 등에 있어서 과급기(240)를 통해 흡기로(220)로부터 연소실(211)로 공급되는 공기의 온도(과급기(240)의 급기온 Tb)The temperature of the air supplied from the intake path 220 to the combustion chamber 211 through the supercharger 240 in the four-stroke engine of FIG.

·소기 동작을 행하지 않는 도 2의 4스트로크 엔진 등에 있어서 과급기(240)를 통해 흡기로(220)로부터 연소실(211)로 공급되는 공기의 압력(과급기(240)의 급기압 Pb)In the 4-stroke engine of Fig. 2, etc., in which the scavenging operation is not performed, the pressure of the air supplied from the intake path 220 to the combustion chamber 211 through the supercharger 240 (supply air pressure Pb of the supercharger 240)

·소기 동작을 행하지 않는 도 2의 4스트로크 엔진 등에 있어서 과급기(240)를 통해 흡기로(220)로부터 연소실(211)로 공급되는 공기의 유량(과급기(240)의 급기량 Gb)The flow rate of air supplied from the intake path 220 to the combustion chamber 211 through the supercharger 240 in the 4-stroke engine of FIG.

·소기 동작을 행하는 도 3이나 특허문헌 2 등의 2스트로크 엔진에 있어서, 소기로(219)로부터 연소실(211)로 공급되는 공기의 압력이나 소기 리시버 내의 공기의 온도(과급기(240)의 소기온 Ts)In a two-stroke engine such as Fig. 3 or Patent Document 2 that performs a scavenging operation, the pressure of the air supplied from the scavenging furnace 219 to the combustion chamber 211 and the temperature of the air in the scavenging air receiver (the scavenging air temperature of the supercharger 240) Ts)

·소기 동작을 행하는 도 3이나 특허문헌 2 등의 2스트로크 엔진에 있어서, 소기로(219)로부터 연소실(211)로 공급되는 공기의 압력이나 소기 리시버 내의 공기의 압력(과급기(240)의 소기압 Ps)In a two-stroke engine such as Fig. 3 or Patent Document 2 that performs a scavenging operation, the pressure of the air supplied from the scavenging furnace 219 to the combustion chamber 211 or the pressure of the air in the scavenging air receiver (the scavenging air pressure of the supercharger 240) Ps)

·소기 동작을 행하는 도 3이나 특허문헌 2 등의 2스트로크 엔진에 있어서, 소기로(219)로부터 연소실(211)로 공급되는 공기의 압력이나 소기 리시버 내의 공기의 유량(과급기(240)의 소기량 Gs)In a two-stroke engine such as Fig. 3 or Patent Document 2 that performs a scavenging operation, the pressure of the air supplied from the scavenging furnace 219 to the combustion chamber 211 and the flow rate of the air in the scavenging air receiver (the scavenging air amount of the supercharger 240) Gs)

또한, 과급기(240)가 마련되지 않는 경우, 연소실(211)로의 급기(4스트로크 엔진의 경우) 및 연소실(211)로의 소기(2스트로크 엔진의 경우)는 엔진 본체(210)의 동작이 되므로, 상기한 급기온 Tb, 급기압 Pb, 급기량 Gb, 소기온 Ts, 소기압 Ps, 소기량 Gs는, 각각 엔진 본체(210)의 동작에 관한 파라미터가 된다.In addition, when the supercharger 240 is not provided, the supply air to the combustion chamber 211 (in the case of a four-stroke engine) and scavenging air to the combustion chamber 211 (in the case of a two-stroke engine) become the operation of the engine body 210, Said supply air temperature Tb, supply air pressure Pb, supply air amount Gb, scavenging air temperature Ts, scavenging air pressure Ps, and scavenging air amount Gs become parameters regarding the operation|movement of the engine main body 210, respectively.

상기한 각 파라미터는, 모두 적당한 센서를 마련함으로써 측정 가능하지만, 실제의 엔진(200)에서는 비용이나 설치상의 제약에 의해 모든 파라미터를 측정하는 것은 현실적이지 않으며, 일부의 파라미터 X0'이 측정되어, 옵서버(120)로의 입력이 된다. 측정하는 파라미터 X0'의 선택은 엔진 시스템의 제어 목표나 사양에 따라서 적절하게 결정할 수 있지만, 예를 들어 이하와 같은 기준으로 선택하는 것이 바람직하다.Although all of the above parameters can be measured by providing an appropriate sensor, in the actual engine 200, it is not realistic to measure all parameters due to cost or installation constraints, and some parameters X0' are measured, and the observer It becomes an input to (120). Although the selection of the parameter X0' to be measured can be appropriately determined according to the control target or specification of the engine system, it is preferable to select, for example, on the basis of the following criteria.

엔진 본체(210)의 동작에 관한 파라미터(엔진 본체 데이터) 및 과급기(240)의 동작에 관한 파라미터(과급기 데이터)로부터 각각 적어도 하나의 파라미터를 측정한다. 엔진 본체 데이터로서는, 앞에 열거한 회전수 Ne, 배기온 Tex, 배기압 Pex, 배기량 Gex가 예시된다. 과급기 데이터로서는, 앞에 열거한 회전수 Ntc, 급기온 Tb(4스트로크 엔진의 경우), 급기압 Pb(앞과 같음), 급기량 Gb(앞과 같음), 소기온 Ts(2스트로크 엔진의 경우), 소기압 Ps(앞과 같음), 소기량 Gs(앞과 같음)가 예시된다. 이와 같이 측정하는 파라미터를 선택하면, 엔진 본체(210)와 과급기(240)의 각각의 측정 데이터에 기초하여 엔진(200)의 시스템 전체의 상태를 옵서버(120)에서 고정밀도로 추정할 수 있다.At least one parameter is respectively measured from the parameter related to the operation of the engine body 210 (engine body data) and the parameter related to the operation of the supercharger 240 (supercharger data). As engine body data, the engine speed Ne, exhaust temperature Tex, exhaust pressure Pex, and displacement Gex listed above are exemplified. As the turbocharger data, the number of revolutions listed above Ntc, supply air temperature Tb (for 4-stroke engine), supply air pressure Pb (same as before), supply air amount Gb (same as before), and low air temperature Ts (for 2-stroke engine) , the scavenging air pressure Ps (as before), and the scavenging air amount Gs (as before) are exemplified. When the parameter to be measured is selected in this way, the observer 120 can highly accurately estimate the state of the entire system of the engine 200 based on the respective measurement data of the engine body 210 and the supercharger 240 .

다른 기준으로서, 엔진(200)의 기계적인 동작에 관한 파라미터(기계적 데이터) 및 엔진(200)의 열역학적 상태에 관한 파라미터(열역학적 데이터)로부터 각각 적어도 하나의 파라미터를 측정한다. 기계적 데이터로서는, 앞에 열거한 엔진 본체(210)의 회전수 Ne, 과급기(240)의 회전수 Ntc가 예시된다. 열역학적 데이터로서는, 앞에 열거한 배기온 Tex, 배기압 Pex, 배기량 Gex, 급기온 Tb(4스트로크 엔진의 경우), 급기압 Pb(앞과 같음), 급기량 Gb(앞과 같음), 소기온 Ts(2스트로크 엔진의 경우), 소기압 Ps(앞과 같음), 소기량 Gs(앞과 같음)가 예시된다. 이와 같이 측정하는 파라미터를 선택하면, 기계적 데이터와 열역학적 데이터의 각각의 측정 데이터에 기초하여 옵서버(120)는 엔진(200)의 기계적 측면과 열역학적 측면을 고려하여 고정밀도로 상태를 추정할 수 있다.As another reference, at least one parameter is respectively measured from a parameter related to a mechanical operation of the engine 200 (mechanical data) and a parameter related to a thermodynamic state of the engine 200 (thermodynamic data). As mechanical data, the rotation speed Ne of the engine main body 210 enumerated above, and the rotation speed Ntc of the supercharger 240 are illustrated. As the thermodynamic data, the exhaust temperature Tex, exhaust pressure Pex, displacement Gex, supply air temperature Tb (for 4-stroke engine), supply air pressure Pb (as before), supply air amount Gb (as before), and low air temperature Ts listed above (in the case of a two-stroke engine), the scavenging air pressure Ps (as before), and the scavenging air amount Gs (as before) are exemplified. When the parameter to be measured is selected in this way, the observer 120 can estimate the state with high precision in consideration of the mechanical and thermodynamic aspects of the engine 200 based on the respective measured data of the mechanical data and the thermodynamic data.

실제의 설계에 있어서는, 상기한 2개의 기준을 동시에 충족하는 측정 파라미터를 선택하는 것이 최적이다. 예를 들어, 엔진 본체(210)의 회전수 Ne와, 과급기(240)의 소기압 Ps를 측정 파라미터로서 선택하면 된다. 여기서, 회전수 Ne는 엔진 본체 데이터 또한 기계적 데이터이고, 소기압 Ps는 과급기 데이터 또한 열역학적 데이터이며, 상기한 2개의 기준을 동시에 충족하고 있다.In actual design, it is optimal to select a measurement parameter that simultaneously satisfies the above two criteria. For example, what is necessary is just to select rotation speed Ne of the engine main body 210, and scavenging-air pressure Ps of the supercharger 240 as measurement parameters. Here, rotation speed Ne is engine body data and mechanical data, scavenging-air pressure Ps is supercharger data and thermodynamic data, and both of the above-mentioned criteria are simultaneously satisfied.

또한, 엔진(200)으로의 구동 입력인 1연소당의 연료 공급량 U는, 엔진 본체(210)의 회전수 Ne의 측정 데이터에 기초하여 설정된다. 즉, 엔진 본체(210)의 목표 회전수를 Ne0로 하였을 때, 측정값인 Ne와 목표값인 Ne0의 차분이 연산되고, 그 차분이 적어지는 1연소당의 연료 공급량 U가 소정의 테이블이나 알고리즘에 기초하여 설정된다.In addition, the fuel supply amount U per combustion which is a drive input to the engine 200 is set based on the measurement data of the rotation speed Ne of the engine main body 210 . That is, when the target rotation speed of the engine body 210 is set to Ne0, the difference between the measured value Ne and the target value Ne0 is calculated, and the fuel supply U per combustion at which the difference is reduced is calculated in a predetermined table or algorithm. is set based on

계속해서, 도 4을 참조하여 시뮬레이터(110)와 옵서버(120)의 구성을 설명한다.Subsequently, the configuration of the simulator 110 and the observer 120 will be described with reference to FIG. 4 .

시뮬레이터(110)는, 엔진(200)에 공급되는 1연소당의 연료 공급량 U를 입력으로 하여, 제1 계산 모델에 기초하여 n개의 요소를 갖는 벡터로서의 제1 엔진 상태 파라미터 X1＝(X11, X12, ···, X1n)을 계산한다. 여기서, 제1 엔진 상태 파라미터 X1과 엔진(200)의 상태 파라미터 X0의 요소수는 동등하며, X1의 각 요소는 X0의 각 요소의 추정값이 된다. 예를 들어, 엔진(200)의 상태 파라미터 X0의 제1 요소 X01이 회전수 Ne, 제2 요소 X02가 소기압 Ps인 경우, 제1 엔진 상태 파라미터 X1의 제1 요소 X11은 회전수 Ne의 추정값, 제2 요소 X12는 소기압 Ps의 추정값이 된다.The simulator 110 receives the fuel supply amount U per combustion supplied to the engine 200 as an input, and based on the first calculation model, the first engine state parameter X1 = (X11, X12, ..., X1n) is calculated. Here, the number of elements of the first engine state parameter X1 and the state parameter X0 of the engine 200 are equal, and each element of X1 becomes an estimated value of each element of X0. For example, when the first element X01 of the state parameter X0 of the engine 200 is the rotational speed Ne, and the second element X02 is the scavenging pressure Ps, the first element X11 of the first engine state parameter X1 is an estimated value of the rotational speed Ne , the second element X12 becomes an estimated value of the scavenging pressure Ps.

시뮬레이터(110)의 제1 계산 모델은, 엔진(200)의 소정의 기준 시점의 엔진 특성을 나타내고 있고, 그 기준 시점의 엔진(200)의 상태 파라미터 X0를 시뮬레이트하는 것이다. 여기서, 제1 계산 모델을 설정할 때에는, 엔진(200)으로의 외란이 없는 이상적인 상태를 전제로 하고 있으므로, 계산 결과로서의 제1 엔진 상태 파라미터 X1은, 기준 시점에 있어서의 엔진(200)의 이상적인 상태 파라미터 X0를 나타낸다. 제1 계산 모델을 규정하는 기준 시점으로서는, 전형적으로는 엔진(200)의 초기 시점이 선택된다. 이 경우, 제1 엔진 상태 파라미터 X1은, 초기 상태로부터 특성 열화가 없는 이상적인 엔진(200)이 외란이 없는 상태에 놓여진 경우의 이상적인 상태 파라미터 X0를 시뮬레이트한 것이 된다.The first calculation model of the simulator 110 represents the engine characteristics of the engine 200 at a predetermined reference point in time, and simulates the state parameter X0 of the engine 200 at the reference point in time. Here, when setting the first calculation model, an ideal state without disturbance to the engine 200 is assumed. Therefore, the first engine state parameter X1 as a calculation result is the ideal state of the engine 200 at the reference point in time. Represents parameter X0. As a reference time point for defining the first calculation model, typically, an initial time point of the engine 200 is selected. In this case, the first engine state parameter X1 simulates the ideal state parameter X0 when the ideal engine 200 without characteristic deterioration from the initial state is placed in a state without disturbance.

계속해서, 엔진(200)의 상태 공간 표현과, 그것에 대응하는 상태 공간 표현을 갖는 옵서버(120)에 대해 설명한다. 도 4에 있어서, 엔진(200)은 시스템 계수 행렬 A에 의해 정의되는 선형 시스템인 것으로 한다. 구체적으로는, 엔진(200)의 상태는 이하의 식에 의해 기술된다.Continuing, a state space representation of the engine 200 and an observer 120 having a corresponding state space representation will be described. In Fig. 4, it is assumed that the engine 200 is a linear system defined by a system coefficient matrix A. Specifically, the state of the engine 200 is described by the following equation.

dX0/dt＝A·X0+B·UdX0/dt = A·X0+B·U

X0'＝C·X0X0' = C·X0

여기서, 각 파라미터는 이하를 나타낸다.Here, each parameter shows the following.

U: 엔진(200)으로의 연료 공급량U: the amount of fuel supplied to the engine 200

X0: 엔진(200)의 상태 파라미터X0: state parameter of engine 200

X0': 옵서버(120)로의 입력(상술한 바와 같이, 상태 파라미터 X0에 포함되는 일부의 동작 파라미터를 측정한 것)X0': input to the observer 120 (as described above, some operation parameters included in the state parameter X0 are measured)

A: 엔진(200)의 시스템 계수 행렬A: system coefficient matrix of engine 200

B: U를 시스템에 입력하는 입력 벡터B: the input vector that enters U into the system

C: X0로부터 X0'을 추출하는 출력 벡터C: output vector extracting X0' from X0

또한, 도시되어 있는 엔진(200)의 상태 공간 표현은 상기한 식을 나타낸 것이다.Also, the illustrated state space representation of the engine 200 represents the above equation.

옵서버(120)는, 상기한 엔진(200)과 마찬가지의 상태 공간 표현을 갖는다. 즉, 옵서버(120)는 엔진(200)과 동일한 시스템 계수 행렬 A, 입력 벡터 B, 출력 벡터 C를 갖는다. 엔진(200)과의 큰 차이는, 엔진(200)의 동작 데이터 X0'이 옵서버 게인 H를 통해 옵서버(120)에 입력되는 점이다. 이와 같이, 옵서버(120)는 시스템 계수 행렬 A 및 옵서버 게인 H에 의해 정의되는 제2 계산 모델을 갖고, 1연소당의 연료 공급량 U와 동작 데이터 X0'을 입력으로 하여, 제2 엔진 상태 파라미터 X2를 계산한다.The observer 120 has the same state space representation as the engine 200 described above. That is, the observer 120 has the same system coefficient matrix A, the input vector B, and the output vector C as the engine 200 . The big difference from the engine 200 is that the operation data X0' of the engine 200 is input to the observer 120 through the observer gain H. As such, the observer 120 has a second calculation model defined by the system coefficient matrix A and the observer gain H, and receives the fuel supply U per combustion and the operation data X0' as inputs, and calculates the second engine condition parameter X2. Calculate.

제2 엔진 상태 파라미터 X2는 n개의 요소(X21, X22, ···, X2n)를 갖는 벡터이다. 상술한 제1 엔진 상태 파라미터 X1과 마찬가지로, 제2 엔진 상태 파라미터 X2와 엔진(200)의 상태 파라미터 X0의 요소수는 동등하며, X2의 각 요소는 X0의 각 요소의 추정값이 된다. 예를 들어, 엔진(200)의 상태 파라미터 X0의 제1 요소 X01이 회전수 Ne, 제2 요소 X02가 소기압 Ps인 경우, 제2 엔진 상태 파라미터 X2의 제1 요소 X21은 회전수 Ne의 추정값, 제2 요소 X22는 소기압 Ps의 추정값이 된다.The second engine state parameter X2 is a vector having n elements (X21, X22, ..., X2n). Like the first engine state parameter X1 described above, the number of elements of the second engine state parameter X2 and the state parameter X0 of the engine 200 are equal, and each element of X2 becomes an estimated value of each element of X0. For example, when the first element X01 of the state parameter X0 of the engine 200 is the rotational speed Ne, and the second element X02 is the scavenging air pressure Ps, the first element X21 of the second engine state parameter X2 is an estimated value of the rotational speed Ne , the second element X22 becomes an estimated value of the scavenging pressure Ps.

어느 기준 시점에 있어서의 이상적인 상태 파라미터 X1을 계산하는 시뮬레이터(110)와 달리, 옵서버(120)는 엔진(200)의 리얼타임의 상태 파라미터 X2를 계산한다. 또한, 엔진(200)의 모든 상태 파라미터 X0가 측정되는 경우에는 옵서버(120)를 마련할 필요는 없지만, 모든 파라미터를 측정하는 것은 현실적이지 않으므로, 옵서버(120)를 사용하여 상태 파라미터 X2의 추정을 행한다.Unlike the simulator 110 that calculates the ideal state parameter X1 at a certain reference point, the observer 120 calculates the real-time state parameter X2 of the engine 200 . In addition, when all the state parameters X0 of the engine 200 are measured, it is not necessary to provide the observer 120, but since it is not realistic to measure all the parameters, the observer 120 is used to estimate the state parameter X2. do

또한, 상기에서는 엔진(200)이 선형 시스템인 경우를 예로 들어 설명하였지만, 비선형 시스템인 경우도 마찬가지로 옵서버(120)를 구성할 수 있다. 즉, 옵서버(120)는 엔진(200)의 시스템 특성을 나타내는 요소(도 4의 예에서는 시스템 계수 행렬)를 제2 계산 모델 중에 포함하고 있으면 되며, 엔진(200)이 선형 시스템인지 비선형 시스템인지는 본 실시 형태에 있어서 본질적인 것은 아니다.In addition, although the engine 200 has been described as an example of a linear system, the observer 120 may be configured in a nonlinear system as well. That is, the observer 120 only needs to include an element representing the system characteristics of the engine 200 (a system coefficient matrix in the example of FIG. 4 ) in the second calculation model, and whether the engine 200 is a linear system or a non-linear system It is not essential in this embodiment.

도 5는 엔진 특성 추정부(130)의 구성을 도시하는 모식도이다. 엔진 특성 추정부(130)는 차분 연산부(131)와, 절댓값 연산부(132)와, 가중치 부여 연산부(133)와, 가산부(134)와, 역치 비교부(135)를 구비하고, 차분 연산부(131)에 있어서의 차분 연산 결과를 엔진(200)의 특성 추정 출력으로 하는 것이다.5 is a schematic diagram showing the configuration of the engine characteristic estimation unit 130 . The engine characteristic estimation unit 130 includes a difference calculating unit 131, an absolute value calculating unit 132, a weighting calculating unit 133, an adding unit 134, and a threshold comparing unit 135, and a difference calculating unit ( 131) is used as the characteristic estimation output of the engine 200 .

차분 연산부(131)는, 제1 엔진 상태 파라미터 X1과 제2 엔진 상태 파라미터 X2의 차분을 연산한다. 구체적으로는, X1 및 X2의 요소수 n과 동등한 개수의 차분기(131-1, 131-2, … , 131-n)를 갖는다. 각 차분기는, X1과 X2의 대응하는 파라미터의 차분 e1, e2, … , en을 연산한다. 상술한 예와 같이, 상태 파라미터 X0의 제1 요소 X01이 회전수 Ne, 제2 요소 X02가 소기압 Ps인 경우, 제1 차분기(131-1)는 각각 회전수 Ne의 추정값인 X11과 X21의 차분 e1을 연산하고, 제2 차분기(131-2)는 각각 소기압 Ps의 추정값인 X12와 X22의 차분 e2를 연산한다. 이들의 차분 연산 결과 e1, e2, … , en은, 엔진(200)의 특성 추정 출력으로서 후단의 계산 모델 갱신부(140)에 공급된다.The difference calculating unit 131 calculates a difference between the first engine state parameter X1 and the second engine state parameter X2. Specifically, it has the number of differencers 131-1, 131-2, ..., 131-n equal to the number of elements n of X1 and X2. Each differentiator is a difference e1, e2, ... of the corresponding parameter of X1 and X2. , compute en. As in the above example, when the first element X01 of the state parameter X0 is the rotational speed Ne and the second element X02 is the scavenging air pressure Ps, the first differencer 131-1 sets X11 and X21 which are estimated values of the rotational speed Ne, respectively. calculates the difference e1 of , and the second differencer 131-2 calculates the difference e2 between X12 and X22, which are estimated values of the scavenging pressure Ps, respectively. These difference calculation results e1, e2, ... , en are supplied to the calculation model updater 140 of the rear stage as characteristic estimation outputs of the engine 200 .

절댓값 연산부(132), 가중치 부여 연산부(133), 가산부(134), 역치 비교부(135)는, 그 일련의 연산 결과에 따라서 후단의 계산 모델 갱신부(140)에 있어서의 계산 모델 갱신 처리의 트리거를 거는 것이다.The absolute value calculation unit 132 , the weighting calculation unit 133 , the addition unit 134 , and the threshold value comparison unit 135 perform calculation model update processing in the subsequent calculation model update unit 140 according to the series of calculation results. to trigger the .

절댓값 연산부(132)는, 차분 연산부(131)로부터의 차분 e1, e2, … , en의 각각의 절댓값을 연산한다.The absolute value calculating unit 132 includes the differences e1, e2, ... from the difference calculating unit 131 . Calculate the absolute value of each of , en.

가중치 부여 연산부(133)는, 절댓값 연산부(132)로부터의 n개의 연산 결과에 대해 소정의 가중치 w1, w2, … , wn을 승산한다. 여기서, 각각의 가중치는, 본 실시 형태에 있어서의 엔진 특성 추정에 있어서의 각 파라미터의 중요도에 따라서 적절하게 설정되는 것이다. 예를 들어, 상술한 예에 있어서, 제1 파라미터인 회전수 Ne가 제2 파라미터인 소기압 Ps보다 엔진 특성 추정에 있어서 중시되는 경우는, 제1 가중치 w1을 제2 가중치보다 크게 설정하면 된다.The weighting calculation unit 133 calculates predetermined weights w1, w2, ... for the n calculation results from the absolute value calculation unit 132 . , multiplied by wn. Here, each weight is set appropriately according to the importance of each parameter in the engine characteristic estimation in this embodiment. For example, in the above-mentioned example, when rotation speed Ne which is a 1st parameter is more important than scavenging-air pressure Ps which is a 2nd parameter in engine characteristic estimation, what is necessary is just to set the 1st weight w1 larger than the 2nd weight.

가산부(134)는, 가중치 부여 연산부(133)로부터의 n개의 연산 결과를 가산한다.The adding unit 134 adds n calculation results from the weighting calculation unit 133 .

역치 비교부(135)는, 가산부(134)로부터의 연산 결과를 소정의 역치와 비교한다. 가산부(134)로부터의 연산 결과가 역치를 초과한 경우, 후단의 계산 모델 갱신부(140)에 있어서의 계산 모델 갱신 처리의 트리거 신호 T를 생성한다.The threshold value comparison unit 135 compares the calculation result from the addition unit 134 with a predetermined threshold value. When the calculation result from the addition unit 134 exceeds the threshold, a trigger signal T for the calculation model update processing in the calculation model update unit 140 at the subsequent stage is generated.

이상과 같이, 차분 연산부(131)로부터의 차분 e1, e2, … , en에 관하여 소정의 기준이 충족된 경우만 계산 모델 갱신부(140)로의 트리거 신호 T가 생성되므로, 계산 모델 갱신 처리의 빈도가 지나치게 높아지는 것을 방지하여, 시스템의 안정성을 향상시킬 수 있다. 또한, 역치 비교부(135)는, 가산부(134)로부터의 연산 결과가 역치를 초과하는 상태가 소정 시간 계속된 경우에 트리거 신호 T를 생성하도록 구성할 수도 있다. 이 경우, 순간적인 이상값에 의해 트리거 신호 T가 생성되는 일이 없어지므로, 시스템의 안정성이 더욱 향상된다.As described above, the differences e1, e2, . Since the trigger signal T to the calculation model updating unit 140 is generated only when predetermined criteria are satisfied with respect to , en, it is possible to prevent the frequency of the calculation model updating process from becoming too high, and to improve the stability of the system. In addition, the threshold value comparison unit 135 may be configured to generate the trigger signal T when the state in which the calculation result from the addition unit 134 exceeds the threshold continues for a predetermined period of time. In this case, since the trigger signal T is not generated due to an instantaneous outlier, the stability of the system is further improved.

또한, 상기한 절댓값 연산부(132), 가중치 부여 연산부(133), 가산부(134), 역치 비교부(135)라고 하는 일련의 구성은 일례에 불과하며, 차분 연산부(131)의 차분 연산 결과 e1, e2, … , en에 기초하여 계산 모델 갱신부(140)로의 트리거 신호 T를 생성하는 것이면 다양한 구성을 채용할 수 있다. 예를 들어, 복수의 차분 연산 결과 중, 어느 하나의 차분 연산 결과(예를 들어 e2)만이 중요한 경우는, 다른 차분 연산 결과는 고려하지 않고 그 크기에만 기초하여 트리거 신호 T를 생성해도 된다. 이 경우, 가중치 부여 연산부(133)나 가산부(134)를 마련할 필요가 없어진다.In addition, the above-described absolute value calculating unit 132, weighting calculating unit 133, adding unit 134, and a series of configurations of the threshold value comparing unit 135 are merely examples, and the difference calculation result e1 of the difference calculating unit 131 , e2, … A variety of configurations may be employed as long as the trigger signal T to the calculation model updater 140 is generated based on , en. For example, when only one difference calculation result (for example, e2) is important among a plurality of difference calculation results, the trigger signal T may be generated based only on the magnitude without considering other difference calculation results. In this case, there is no need to provide the weighting operation unit 133 or the addition unit 134 .

도 1로 돌아가, 계산 모델 갱신부(140)는 엔진 특성 추정부(130)로부터의 트리거 신호 T를 받아, 엔진 특성 추정부(130)로부터의 특성 추정 출력 e1, e2, … , en을 입력으로 하여, 소정의 알고리즘에 기초하여 옵서버(120)의 제2 계산 모델을 갱신한다. 도 4에 있어서 설명한 바와 같이, 제2 계산 모델은 시스템 계수 행렬 A와 옵서버 게인 H를 포함하는 계산 모델이다. 여기서, 계산 모델 갱신부(140)는 소정의 알고리즘에 기초하여 시스템 계수 행렬 A 및 옵서버 게인 H 중 적어도 하나를 갱신한다. 행렬인 시스템 계수 행렬 A와 벡터인 옵서버 게인 H는 각각 복수의 요소를 가지므로, 그 적어도 하나의 요소를 갱신하면 된다.Returning to FIG. 1 , the calculation model updating unit 140 receives the trigger signal T from the engine characteristic estimating unit 130 , and the characteristic estimation outputs e1 , e2 , ... from the engine characteristic estimating unit 130 . , en is input, and the second calculation model of the observer 120 is updated based on a predetermined algorithm. As described in FIG. 4 , the second calculation model is a calculation model including a system coefficient matrix A and an observer gain H. Here, the calculation model update unit 140 updates at least one of the system coefficient matrix A and the observer gain H based on a predetermined algorithm. Since the system coefficient matrix A, which is a matrix, and the observer gain H, which is a vector, each have a plurality of elements, at least one element thereof may be updated.

특히 엔진(200)의 경년 열화나 흡기 온도 등의 외부 환경의 변화에 의한 특성 변화에 대응하는 경우에는, 시스템 계수 행렬 A를 갱신하는 것이 바람직하다. 엔진(200)의 특성이 변화되어 있는 경우, 즉 상기에서 예시한 연소 효율, 동력 전달 효율, 동적 특성, 과급기 효율, 외란 영향 등이 변화되어 있는 경우는, 도 4에 있어서의 엔진(200)의 시스템 계수 행렬 A가 변화되어 버렸기 때문에, 그 변화에 맞추어 옵서버(120)의 시스템 계수 행렬 A를 갱신하면 된다. 이에 의해, 옵서버(120)의 제2 계산 모델이 엔진(200)의 특성을 반영하는 것이 되므로, 옵서버(120)에 의한 엔진(200)의 상태 추정 정밀도를 향상시킬 수 있다.In particular, it is preferable to update the system coefficient matrix A when responding to characteristic changes due to changes in the external environment such as aging deterioration or intake air temperature of the engine 200 . When the characteristics of the engine 200 are changed, that is, when the combustion efficiency, power transmission efficiency, dynamic characteristics, supercharger efficiency, disturbance influence, etc. exemplified above are changed, the Since the system coefficient matrix A has changed, what is necessary is just to update the system coefficient matrix A of the observer 120 according to the change. Thereby, since the second calculation model of the observer 120 reflects the characteristics of the engine 200 , it is possible to improve the state estimation accuracy of the engine 200 by the observer 120 .

또한, 계산 모델 갱신부(140)에 의한 계산 모델 갱신 처리에 사용되는 알고리즘은, 옵서버(120)의 제2 계산 모델이 실제의 엔진(200)의 특성을 더 잘 반영하는 것을 목표로 하여 적절하게 설계할 수 있다. 단순한 예로서는, 다음과 같은 시행 착오형의 알고리즘을 들 수 있다. 이 알고리즘에서는, 미리 준비되어 있는 복수의 갱신 처리의 옵션을 순차 시도하여, 특성 추정 출력 e1, e2, … , en이 가장 개선된 옵션을 채용한다. 또한, 알고리즘은 미리 프로그램된 것에 한정되지는 않고, 실제의 처리 결과에 따른 기계 학습에 의해 갱신 가능한 것으로 해도 된다.In addition, the algorithm used in the computational model update processing by the computational model updater 140 is appropriately adapted with the aim that the second computational model of the observer 120 better reflects the characteristics of the actual engine 200 . can be designed As a simple example, the following trial-and-error type algorithm is mentioned. In this algorithm, a plurality of update processing options prepared in advance are sequentially tried, and characteristic estimation outputs e1, e2, ... , en adopts the most advanced option. In addition, the algorithm is not limited to the one programmed in advance, It is good also as something updateable by machine learning according to the actual processing result.

계산 모델 갱신 모드 실행부(150)는, 계산 모델 갱신부(140)에 의한 제2 계산 모델의 갱신을 행하기 위한 갱신 모드를 실행한다. 갱신 모드가 실행되고 있지 않은 동안은, 엔진 특성 추정부(130)로부터 트리거 신호 T가 생성되어 있어도 계산 모델 갱신부(140)는 제2 계산 모델의 갱신을 행하지 않는다. 한편, 갱신 모드가 실행되고 있는 동안에, 엔진 특성 추정부(130)로부터 트리거 신호 T가 생성되면, 계산 모델 갱신부(140)는 특성 추정 출력 e1, e2, … , en에 기초하여 제2 계산 모델의 갱신을 행한다. 또한, 갱신 모드는, 유저 조작에 기초하여 실행할 수도 있고, 소정 빈도로 자동적으로 실행할 수도 있다. 이러한 전용의 갱신 모드를 마련함으로써, 계산 모델 갱신 처리의 빈도가 지나치게 높아지는 것을 방지하여, 시스템의 안정성을 향상시킬 수 있다. 한편, 이러한 전용의 갱신 모드를 마련하지 않고, 임의의 시점에 있어서 엔진 특성 추정부(130)로부터의 트리거 신호 T에 기초하여 제2 계산 모델의 갱신 처리가 수시로 행해지는 구성으로 하는 것도 물론 가능하다.The calculation model update mode execution unit 150 executes an update mode for updating the second calculation model by the calculation model update unit 140 . While the update mode is not being executed, even if the trigger signal T is generated from the engine characteristic estimation unit 130 , the calculation model update unit 140 does not update the second calculation model. On the other hand, when the trigger signal T is generated from the engine characteristic estimating unit 130 while the update mode is being executed, the calculation model updating unit 140 generates the characteristic estimation outputs e1, e2, ... , en, the second calculation model is updated. In addition, the update mode may be executed based on a user operation, or may be executed automatically at a predetermined frequency. By providing such a dedicated update mode, it is possible to prevent the frequency of the computational model update process from becoming too high, and to improve the stability of the system. On the other hand, without providing such a dedicated update mode, it is of course also possible to have a configuration in which the update processing of the second calculation model is performed at any time based on the trigger signal T from the engine characteristic estimation unit 130 at any time. .

도 6은 이상의 구성을 갖는 엔진 특성 추정 장치(100)에 의한 엔진 특성 추정의 처리 플로를 나타낸다.6 shows a processing flow of engine characteristic estimation by the engine characteristic estimation apparatus 100 having the above configuration.

스텝 S10에서는, 계산 모델 갱신 모드 실행부(150)에 의해 갱신 모드가 실행되어 있는지 여부가 판정된다.In step S10, it is determined whether the update mode is being executed by the calculation model update mode execution unit 150 or not.

갱신 모드가 실행되어 있는 경우, 스텝 S21에 있어서 시뮬레이터(110)가 제1 엔진 상태 파라미터 X1을 계산하고, 그것과 병행하는 스텝 S22에 있어서 옵서버(120)가 제2 엔진 상태 파라미터 X2를 계산한다.When the update mode is executed, the simulator 110 calculates the first engine state parameter X1 in step S21, and the observer 120 calculates the second engine state parameter X2 in a parallel step S22.

스텝 S30에서는, 엔진 특성 추정부(130)가, 제1 엔진 상태 파라미터 X1과 제2 엔진 상태 파라미터 X2의 각 요소의 차분 e1, e2, … , en(특성 추정 출력)을 연산한다.In step S30, the engine characteristic estimation unit 130 calculates the differences e1, e2, . , en (characteristic estimation output) is computed.

스텝 S40에서는, 엔진 특성 추정부(130)가, 특성 추정 출력 e1, e2, … , en에 기초하여 계산 모델 갱신부(140)에 대한 트리거 신호 T를 생성하였는지 여부가 판정된다.In step S40, the engine characteristic estimation unit 130 generates the characteristic estimation outputs e1, e2, ... It is determined whether a trigger signal T for the calculation model updater 140 is generated based on , en.

트리거 신호 T가 생성된 경우, 스텝 S50에 있어서, 계산 모델 갱신부(140)가, 특성 추정 출력 e1, e2, … , en에 기초하여 옵서버(120)의 제2 계산 모델의 갱신을 행한다.When the trigger signal T is generated, in step S50, the calculation model update unit 140 performs the characteristic estimation outputs e1, e2, ... , and update the second computational model of the observer 120 based on en.

도 7은 이상에서 설명한 엔진 특성 추정 장치(100)에 의한 엔진 특성 추정의 일례를 나타내는 모식도이다. 도 1과 마찬가지로, 엔진(200), 시뮬레이터(110), 옵서버(120)를 엔진(200)의 상태 파라미터를 출력으로 하는 블록으로서 나타내고 있다. 또한, 이하의 설명은, 엔진(200)으로의 외란의 영향이 없는 이상적인 상태를 전제로 하여 행하지만, 본 실시 형태는 외란이 있는 경우에도 마찬가지로 적용 가능하다.7 : is a schematic diagram which shows an example of engine characteristic estimation by the engine characteristic estimation apparatus 100 demonstrated above. 1, the engine 200, the simulator 110, and the observer 120 are shown as a block which uses the state parameter of the engine 200 as an output. In addition, although the following description is made on the premise of the ideal state in which there is no influence of disturbance to the engine 200, this embodiment is similarly applicable even when there is disturbance.

도 7의 (A)는 엔진(200)의 초기 상태를 나타낸다.7A shows the initial state of the engine 200 .

엔진(200)은, 그 초기 상태의 특성을 나타내는 시스템 계수 행렬 A0에 의해 기술되며, 1연소당의 연료 공급량 U의 입력에 대해 상태 파라미터 X0를 출력한다.The engine 200 is described by the system coefficient matrix A0 indicating the characteristics of the initial state, and outputs the state parameter X0 to the input of the fuel supply amount U per combustion.

시뮬레이터(110)는, 초기 상태의 엔진(200)의 특성을 나타내는 제1 계산 모델에 기초하여 1연소당의 연료 공급량 U의 입력으로부터 제1 엔진 상태 파라미터를 계산한다. 시뮬레이터(110)는, 초기 상태의 엔진(200)을 정확하게 재현하는 것이며, 그 출력인 제1 엔진 상태 파라미터는, 상기한 초기 상태에 있어서의 엔진(200)의 상태 파라미터 X0와 일치한다.The simulator 110 calculates the first engine state parameter from the input of the fuel supply amount U per combustion based on the first calculation model indicating the characteristics of the engine 200 in the initial state. The simulator 110 accurately reproduces the engine 200 in the initial state, and the output of the first engine state parameter coincides with the state parameter X0 of the engine 200 in the initial state.

옵서버(120)는, 초기 상태의 엔진(200)과 동일한 시스템 계수 행렬 A0를 포함하는 제2 계산 모델에 기초하여 1연소당의 연료 공급량 U 및 동작 데이터 X0'의 입력으로부터 제2 엔진 상태 파라미터를 계산한다. 여기서, 옵서버(120)는 시스템 계수 행렬 A0에 기초하여 엔진(200)의 초기 상태를 추정하는 것이며, 그 추정 정밀도를 100％로 가정하면, 제2 엔진 상태 파라미터는 상기한 초기 상태에 있어서의 엔진(200)의 상태 파라미터 X0와 일치한다.The observer 120 calculates the second engine state parameter from the input of the fuel supply amount U per combustion and the operation data X0' based on the second calculation model including the system coefficient matrix A0 identical to that of the engine 200 in the initial state. do. Here, the observer 120 estimates the initial state of the engine 200 based on the system coefficient matrix A0, and assuming that the estimation accuracy is 100%, the second engine state parameter is the engine in the initial state described above. (200) coincides with the state parameter X0.

따라서, 도 7의 (A)의 초기 상태에 있어서는, 엔진(200), 시뮬레이터(110), 옵서버(120)의 출력이 일치하고 있다. 그리고 시뮬레이터(110) 및 옵서버(120)의 출력의 차분을 연산하는 차분 연산부(131)의 출력은 제로가 된다.Accordingly, in the initial state of FIG. 7A , the outputs of the engine 200 , the simulator 110 , and the observer 120 coincide. And the output of the difference calculating unit 131 that calculates the difference between the outputs of the simulator 110 and the observer 120 becomes zero.

도 7의 (B)는 초기 상태로부터 시간이 경과하여, 열화에 의해 엔진(200)의 특성이 변화된 상태를 나타낸다.FIG. 7B shows a state in which the characteristics of the engine 200 are changed due to deterioration as time elapses from the initial state.

엔진(200)의 시스템 계수 행렬은, 엔진(200)의 열화로 인해, 초기 상태의 A0로부터 A1로 변화되어 있는 것으로 한다. 또한, 시스템 계수 행렬의 변화에 의해, 그 상태 파라미터도 초기 상태의 X0로부터 X로 변화되어 있다.It is assumed that the system coefficient matrix of the engine 200 is changed from A0 in the initial state to A1 due to deterioration of the engine 200 . In addition, the state parameter also changes from X0 in the initial state to X by the change of the system coefficient matrix.

시뮬레이터(110)의 제1 계산 모델은 초기 상태로부터 바뀌지 않는다. 또한, 시뮬레이터(110)로의 입력인 1연소당의 연료 공급량 U는 엔진(200)의 열화와는 관계없는 구동 입력량이므로, 시뮬레이터(110)의 출력인 제1 엔진 상태 파라미터는, 초기 상태로부터 바뀌지 않고 X0로 나타난다.The first calculation model of the simulator 110 does not change from the initial state. In addition, since the fuel supply amount U per combustion, which is an input to the simulator 110 , is a driving input amount independent of deterioration of the engine 200 , the first engine state parameter that is an output of the simulator 110 does not change from the initial state and is X0 appears as

옵서버(120)의 제2 계산 모델도 초기 상태로부터 바뀌지 않고, 엔진(200)의 초기 상태 시스템 계수 행렬 A0를 포함하고 있다. 한편, 엔진(200)으로부터 옵서버(120)에 입력되는 동작 데이터 X'은 엔진(200)의 열화의 영향을 받고 있으므로, 초기 상태에 있어서의 옵서버(120)로의 입력 X0'으로부터 변화되어 있다. 이 결과, 옵서버(120)의 출력인 제2 엔진 상태 파라미터는, 초기 상태의 X0와는 다른 X2로 변화되어 있다.The second computational model of the observer 120 is also unchanged from the initial state, and includes the initial state machine coefficient matrix A0 of the engine 200 . On the other hand, since the operation data X' input from the engine 200 to the observer 120 is affected by the deterioration of the engine 200, it is changed from the input X0' to the observer 120 in the initial state. As a result, the second engine state parameter that is the output of the observer 120 is changed to X2 different from the initial state X0.

이와 같이, 도 7의 (B)에 나타나는 열화 상태에 있어서는, 제1 엔진 상태 파라미터 X1(X0와 동등함)과 제2 엔진 상태 파라미터 X2(X0와 다름)에 괴리가 발생하여, 차분 연산부(131)의 출력이 제로는 아니게 된다(X2－X0). 이와 같이, 본 실시 형태의 엔진 특성 추정 장치(100)에 의하면, 이 괴리에 기초하여 엔진(200)의 열화, 즉 시스템 계수 행렬의 A0로부터 A1로의 변화를 추정할 수 있다.As described above, in the deterioration state shown in FIG. 7B , a difference occurs between the first engine state parameter X1 (equivalent to X0) and the second engine state parameter X2 (different from X0), and the difference calculating unit 131 ) is not zero (X2-X0). Thus, according to the engine characteristic estimation apparatus 100 of this embodiment, the deterioration of the engine 200, ie, the change from A0 to A1 of the system coefficient matrix, can be estimated based on this deviation.

도 7의 (C)는, 도 7의 (B)에서 추정된 엔진(200)의 열화를 근거로 하여, 계산 모델 갱신부(140)가 옵서버(120)의 갱신 처리를 행한 상태를 나타낸다. 계산 모델 갱신부(140)는, 열화 상태에서 계산된 상기한 괴리 데이터 X2－X0에 기초하여 엔진(200)의 열화 후의 시스템 계수 행렬 A1을 추정하고, 옵서버(120)의 제2 계산 모델 중의 시스템 계수 행렬을 A0로부터 A1로 갱신한다. 이에 의해 옵서버(120)의 시스템 계수 행렬이, 열화 후의 엔진(200)의 특성을 반영한 것이 되어, 옵서버(120)에 의한 엔진(200)의 추정 정밀도가 향상된다. 여기서, 추정 정밀도가 100％라고 가정하면, 옵서버(120)의 출력은 엔진(200)의 출력 X와 완전히 일치한다.FIG. 7C shows a state in which the calculation model update unit 140 performs the update process of the observer 120 based on the deterioration of the engine 200 estimated in FIG. 7B . The calculation model update unit 140 estimates the system coefficient matrix A1 after degradation of the engine 200 based on the above-described deviation data X2-X0 calculated in the degraded state, and the system in the second calculation model of the observer 120 is Update the coefficient matrix from A0 to A1. Thereby, the system coefficient matrix of the observer 120 reflects the characteristic of the engine 200 after deterioration, and the estimation precision of the engine 200 by the observer 120 improves. Here, assuming that the estimation precision is 100%, the output of the observer 120 completely coincides with the output X of the engine 200 .

이상과 같이, 본 실시 형태의 엔진 특성 추정 장치(100)에 의하면, 엔진(200)의 열화를 추정하고, 그것에 기초하여 옵서버(120)의 갱신 처리를 행함으로써, 엔진(200)의 상태 추정 정밀도를 향상시킬 수 있다.As mentioned above, according to the engine characteristic estimation apparatus 100 of this embodiment, the state estimation precision of the engine 200 is estimated by estimating deterioration of the engine 200, and performing the update process of the observer 120 based on it. can improve

또한, 도 7의 (C)의 갱신 상태에 있어서, 옵서버(120)의 출력 X와 시뮬레이터(110)의 출력 X0 사이에 정상적인 괴리 X－X0가 발생하게 되지만 문제없다. 갱신 상태 후, 괴리가 X－X0에 그쳐 있으면 엔진(200)에 더한층의 열화가 발생되어 있지 않다고 하는 것을 알 수 있으므로, 계산 모델 갱신부(140)에 의한 더한층의 계산 모델 갱신을 행할 필요는 없고, 그 상태에서 정상적으로 시스템을 운용할 수 있다. 한편, 엔진(200)에 더한층의 열화가 발생하여, 괴리가 X－X0로부터 더 변화된 경우는, 계산 모델 갱신부(140)에 의한 더한층의 계산 모델 갱신을 행함으로써, 옵서버(120)의 시스템 계수 행렬이 최신의 엔진(200)의 특성을 반영한 것으로 할 수 있다.Moreover, in the update state of FIG.7(C), although the normal deviation X-X0 arises between the output X of the observer 120 and the output X0 of the simulator 110, there is no problem. After the update state, if the deviation is limited to X-X0, it is understood that further deterioration has not occurred in the engine 200, so there is no need to perform further calculation model update by the calculation model update unit 140. In this state, the system can be operated normally. On the other hand, when further deterioration occurs in the engine 200 and the deviation further changes from X-X0, the system coefficient of the observer 120 by performing further calculation model update by the calculation model update unit 140 It can be assumed that the matrix reflects the characteristics of the latest engine 200 .

또한, 도 7의 (A)에 있어서는, 초기 상태에 있어서 시뮬레이터(110)와 옵서버(120)의 출력이 일치하는 경우를 예로 들어 설명하였지만, 달라도 상관없다. 여기서, 시뮬레이터(110)의 초기 출력을 X0, 옵서버(120)의 초기 출력을 X로 두면, 초기 상태의 괴리는 X－X0로 나타난다. 이것은, 도 7의 (C)에 관하여 설명한 정상적인 괴리 X－X0가 존재하는 상황과 실질적으로 동일하다.In addition, in FIG. 7(A), although the case where the output of the simulator 110 and the observer 120 coincide in an initial state was mentioned as an example and demonstrated, it does not matter if it differs. Here, if the initial output of the simulator 110 is set to X0 and the initial output of the observer 120 is set to X, the difference in the initial state is represented by X-X0. This is substantially the same as the situation in which the normal deviation X-X0 demonstrated with respect to FIG. 7(C) exists.

또한, 상기와 같은 정상적인 괴리를 외관상 없애기 위해, 시뮬레이터(110)의 제1 계산 모델을 갱신하는 것도 가능하다. 즉, 도 7의 (A)의 초기 시점이나, 도 7의 (C)의 갱신 시점 등의 소정의 기준 시점에 있어서, 시뮬레이터(110)의 제1 엔진 상태 파라미터 X1과 옵서버(120)의 제2 엔진 상태 파라미터 X2 사이에 정상적인 괴리 X2－X1이 존재하는 경우, 시뮬레이터(110)의 제1 계산 모델을 갱신함으로써, 시뮬레이터(110)의 출력을 X1로부터 X2로 보정한다. 이에 의해, 시뮬레이터(110) 및 옵서버(120)의 출력이 모두 X2가 되므로, 상기한 정상적인 괴리를 외관상 없앨 수 있다.In addition, it is also possible to update the first calculation model of the simulator 110 in order to apparently remove the normal deviation as described above. That is, the first engine state parameter X1 of the simulator 110 and the second of the observer 120 at a predetermined reference time point, such as the initial time point of FIG. 7A or the update time point of FIG. 7C . When normal deviation X2-X1 exists between engine state parameter X2, the 1st calculation model of the simulator 110 is updated, and the output of the simulator 110 is correct|amended from X1 to X2. Thereby, since both the outputs of the simulator 110 and the observer 120 become X2, the above-described normal deviation can be apparently eliminated.

이와 같이 시뮬레이터(110)의 제1 계산 모델의 갱신을 행하는 경우라도, 초기 상태에 대응하는 제1 계산 모델은 계속 유지하는 것이 바람직하다. 초기 상태는 엔진(200)의 특성 추정이나 제어를 행함에 있어서의 절대적인 기준이 되는 상태이므로, 항상 참조할 수 있도록 해 두면 된다. 예를 들어, 도 7의 (C)의 갱신 상태에 있어서, 시뮬레이터(110)의 제1 계산 모델의 갱신을 행하는 경우, 초기 상태에 대응한 제1 계산 모델은 그대로 유지하고, 갱신 상태에 대응한 새로운 제1 계산 모델을 추가할 수 있다. 이 경우, 시뮬레이터(110)는 초기 상태에 대응한 제1 엔진 상태 파라미터와, 갱신 상태에 대응한 제1 엔진 상태 파라미터를 각각 계산한다. 그리고 차분 연산부(131)에 있어서, 각각의 제1 엔진 상태 파라미터와, 제2 엔진 상태 파라미터의 차분을 연산함으로써, 엔진(200)의 초기 상태로부터의 열화와, 갱신 상태로부터의 열화를 각각 추정할 수 있다.Even when the first calculation model of the simulator 110 is updated in this way, it is preferable to keep the first calculation model corresponding to the initial state. Since the initial state is a state serving as an absolute standard for estimating and controlling the characteristics of the engine 200, it is sufficient to always refer to it. For example, in the update state of FIG. 7C , when the first computation model of the simulator 110 is updated, the first computation model corresponding to the initial state is maintained as it is, and A new first computational model may be added. In this case, the simulator 110 calculates the first engine state parameter corresponding to the initial state and the first engine state parameter corresponding to the updated state, respectively. And in the difference calculating unit 131, by calculating the difference between each of the first engine state parameter and the second engine state parameter, the deterioration from the initial state and the deterioration from the updated state of the engine 200 can be estimated, respectively. can

이상에서 설명한 내용 외에도, 본 실시 형태는 예를 들어 이하의 작용이나 효과를 발휘한다.In addition to the contents described above, the present embodiment exhibits, for example, the following actions and effects.

시뮬레이터(110)의 계산에서 사용되는 1연소당의 연료 공급량 U는, 경년 열화나 흡기 온도 등의 외부 환경의 변화에 의한 엔진(200)의 특성 변화의 영향을 받지 않는 데이터이므로, 그 계산 결과인 제1 엔진 상태 파라미터 X1은 엔진(200)의 특성 변화의 영향을 받지 않는다. 이에 비해, 옵서버(120)의 계산에서 사용되는 엔진(200)의 동작 데이터는, 엔진(200)의 특성 변화의 영향을 받는 데이터이므로, 그 계산 결과인 제2 엔진 상태 파라미터 X2는 엔진(200)의 특성 변화의 영향을 받는다. 이와 같이 엔진 특성 변화의 영향이 다른 2종류의 엔진 상태 파라미터 X1, X2의 차분인 특성 추정 출력을 사용함으로써, 엔진 특성 추정부(130)는 엔진(200)의 특성 변화(시스템 계수 행렬의 A0로부터 A1로의 변화)를 고정밀도로 추정할 수 있다. 또한, 엔진(200)의 특성 변화가 없는 경우라도, 계산 모델이 다른 2개의 계산부를 병용함으로써, 엔진(200)의 상태를 고정밀도로 추정할 수 있다.Since the fuel supply amount U per combustion used in the calculation of the simulator 110 is data that is not affected by changes in the characteristics of the engine 200 due to changes in the external environment such as aged deterioration or intake air temperature, the calculation result of the first 1 The engine state parameter X1 is not affected by the characteristic change of the engine 200 . In contrast, since the operation data of the engine 200 used in the calculation of the observer 120 is data that is affected by the change in the characteristics of the engine 200 , the second engine state parameter X2 that is the result of the calculation is the engine 200 . is affected by changes in the characteristics of As described above, by using the characteristic estimation output that is the difference between the two types of engine state parameters X1 and X2 having different influences of the engine characteristic change, the engine characteristic estimation unit 130 calculates the characteristic change (from A0 of the system coefficient matrix) of the engine 200 . change to A1) can be estimated with high precision. In addition, even when there is no change in the characteristics of the engine 200 , the state of the engine 200 can be estimated with high accuracy by using two calculation units having different calculation models together.

시뮬레이터(110)의 제1 계산 모델 및 옵서버(120)의 제2 계산 모델로서, 엔진(200)의 초기 상태 특성을 나타내는 것을 사용함으로써, 엔진(200)의 초기 상태로부터의 특성 변화를 효과적으로 추정할 수 있다.By using as the first computational model of the simulator 110 and the second computational model of the observer 120 , the one representing the initial state characteristic of the engine 200 , it is possible to effectively estimate the characteristic change from the initial state of the engine 200 . can

엔진 특성 추정부(130)에서 추정된 엔진(200)의 특성에 기초하여 옵서버(120)의 제2 계산 모델을 갱신하는 계산 모델 갱신부(140)를 마련함으로써, 엔진(200)이 열화된 경우라도, 옵서버(120)에 의한 엔진(200)의 상태 추정의 정밀도를 높게 유지할 수 있다.When the engine 200 deteriorates by providing the calculation model update unit 140 that updates the second calculation model of the observer 120 based on the characteristics of the engine 200 estimated by the engine characteristic estimation unit 130 . Even so, the precision of the state estimation of the engine 200 by the observer 120 can be maintained high.

제1 엔진 상태 파라미터 X1 및 제2 엔진 상태 파라미터 X2를 구성하는 파라미터 중에는 비선형성을 나타내는 것도 존재하는데, 그 차분을 연산함으로써 비선형성을 저감할 수 있는 경우가 있다. 본 실시 형태에서는, 차분 연산부(131)가, 제1 엔진 상태 파라미터 X1과 제2 엔진 상태 파라미터 X2의 차분을 연산함으로써, 비선형성을 저감한 취급하기 쉬운 형태로 변환하여 엔진(200)의 특성 추정을 행할 수 있다.Some of the parameters constituting the first engine state parameter X1 and the second engine state parameter X2 exhibit nonlinearity, but there are cases in which the nonlinearity can be reduced by calculating the difference. In the present embodiment, the difference calculating unit 131 calculates the difference between the first engine condition parameter X1 and the second engine condition parameter X2 to convert it into an easy-to-handle form with reduced nonlinearity to estimate the characteristics of the engine 200 . can be done

이상, 본 발명을 실시 형태에 기초하여 설명하였다. 실시 형태는 예시이며, 그것들의 각 구성 요소나 각 처리 프로세스의 조합에 다양한 변형예가 가능한 것, 또한 그러한 변형예도 본 발명의 범위에 있는 것은 당업자에게 이해되는 부분이다.As mentioned above, this invention was demonstrated based on embodiment. The embodiment is an illustration, and it is a part understood by those skilled in the art that various modifications are possible for the combination of each component or each processing process, and that such a modification also exists in the scope of the present invention.

실시 형태에서는, 엔진 특성 추정부(130)가, 제1 엔진 상태 파라미터 X1과 제2 엔진 상태 파라미터 X2의 차분을 연산하는 차분 연산부(131)를 구비하고, 당해 차분에 기초하여 엔진(200)의 특성을 추정하는 구성으로 하였지만, 그 이외의 연산에 기초하여 엔진(200)의 특성을 추정하는 구성으로 해도 된다. 예를 들어, 시뮬레이터(110)와 옵서버(120)의 입력 데이터와 계산 모델이 다르다는 점에서, X1과 X2의 단순한 차분을 사용한 것에서는 추정 정밀도를 최대화할 수 없을 가능성도 있다. 그 경우, 양자의 입력 데이터와 계산 모델의 차이를 근거로 하여 엔진 특성 추정부(130)에 있어서 특성 추정의 연산을 행하는 함수를 최적화할 수 있다. 이러한 함수를 일반화하여 f(X1, X2)로 두면, 엔진 특성 추정부(130)는 X1과 X2를 입력으로 하여 특성 추정 출력 f(X1, X2)를 출력하는 연산부로 파악할 수 있다. 실시 형태에서 설명한 차분 연산의 예에 있어서는, f(X1, X2)＝X2－X1이다.In the embodiment, the engine characteristic estimation unit 130 includes a difference calculating unit 131 that calculates a difference between the first engine condition parameter X1 and the second engine condition parameter X2, and based on the difference, Although it was set as the structure which estimates a characteristic, it is good also as a structure which estimates the characteristic of the engine 200 based on other calculations. For example, since the input data and calculation models of the simulator 110 and the observer 120 are different, the estimation precision may not be maximized by using a simple difference between X1 and X2. In this case, the function for calculating the characteristic estimation in the engine characteristic estimation unit 130 may be optimized based on the difference between the input data and the calculation model. If such a function is generalized to f(X1, X2), the engine characteristic estimator 130 can be understood as an operation unit that receives X1 and X2 as inputs and outputs the characteristic estimation output f(X1, X2). In the example of the difference calculation described in the embodiment, f(X1, X2)=X2-X1.

실시 형태에서는, 제1 계산 모델에 의해 제1 엔진 상태 파라미터 X1을 계산하는 제1 계산부로서의 시뮬레이터(110)와, 제2 계산 모델에 의해 제2 엔진 상태 파라미터 X2를 계산하는 제2 계산부로서의 옵서버(120)와, X1 및 X2에 기초하여 엔진(200)의 특성을 추정하는 엔진 특성 추정부(130)를 구비하는 엔진 특성 추정 장치(100)에 대해 설명하였지만, 엔진 특성 추정부(130)를 마련하지 않고, 시뮬레이터(110)와 옵서버(120)에 의해 엔진(200)의 상태를 추정하는 엔진 상태 추정 장치를 구성할 수도 있다. 이 엔진 상태 추정 장치에 의하면, 계산 모델이 다른 2개의 계산부를 병용함으로써, 엔진(200)의 상태를 고정밀도로 추정할 수 있다. 예를 들어, 엔진(200)의 상태 파라미터로서 소기압을 추정하는 경우, 그 추정값이 시뮬레이터(110)로부터의 제1 엔진 상태 파라미터 X1 및 옵서버(120)로부터의 제2 엔진 상태 파라미터 X2의 양자에 포함되어 있으므로, 그 2개의 추정값의 평균값 등을 연산함으로써 소기압을 고정밀도로 추정할 수 있다. 일반화하면, 각 계산 모델의 차이를 근거로 하여 엔진(200)의 상태 추정용에 최적화된 함수 g(X1, X2)를 준비하고, X1과 X2를 입력으로 하여 상태 추정 출력 g(X1, X2)를 출력하는 연산부로서의 엔진 상태 추정부를 구성하면 된다. 상기한 평균값을 연산하는 예에 있어서는, g(X1, X2)＝(X1+X2)/2이다. 또한, 엔진 상태 추정부는 X1과 X2의 순시 데이터뿐만 아니라, 과거의 일정 기간 X1과 X2의 이력 데이터도 포함하여 g(X1, X2)에 의한 연산을 행하는 구성으로 해도 된다.In embodiment, the simulator 110 as a 1st calculation part which calculates the 1st engine state parameter X1 by a 1st calculation model, and as a 2nd calculation part which calculates the 2nd engine state parameter X2 by a 2nd calculation model Although the engine characteristic estimation apparatus 100 including the observer 120 and the engine characteristic estimation unit 130 for estimating the characteristics of the engine 200 based on X1 and X2 has been described, the engine characteristic estimation unit 130 Without providing , an engine state estimating device for estimating the state of the engine 200 by the simulator 110 and the observer 120 may be configured. According to this engine state estimation apparatus, the state of the engine 200 can be estimated with high precision by using together two calculation parts from which a calculation model differs. For example, when estimating the scavenging air pressure as the state parameter of the engine 200 , the estimated value is in both the first engine state parameter X1 from the simulator 110 and the second engine state parameter X2 from the observer 120 . Since it is included, a scavenging-air pressure can be estimated with high precision by calculating the average value etc. of the two estimated values. In general, a function g(X1, X2) optimized for state estimation of the engine 200 is prepared based on the difference of each calculation model, and state estimation output g(X1, X2) is prepared using X1 and X2 as inputs What is necessary is just to configure an engine state estimating unit as a calculating unit that outputs . In the example of calculating the above-described average value, g(X1, X2) = (X1+X2)/2. In addition, it is good also as a structure which performs calculation by g(X1, X2) including not only the instantaneous data of X1 and X2, but also the historical data of X1 and X2 of the past fixed period of an engine state estimation part.

또한, 실시 형태에서 설명한 각 장치의 기능 구성은 하드웨어 자원 또는 소프트웨어 자원에 의해, 혹은 하드웨어 자원과 소프트웨어 자원의 협동에 의해 실현할 수 있다. 하드웨어 자원으로서 프로세서, ROM, RAM, 그 밖의 LSI를 이용할 수 있다. 소프트웨어 자원으로서 오퍼레이팅 시스템, 애플리케이션 등의 프로그램을 이용할 수 있다.In addition, the functional configuration of each device described in the embodiment can be realized by hardware resources or software resources, or by cooperation between hardware resources and software resources. As a hardware resource, a processor, ROM, RAM, or other LSI may be used. As a software resource, programs such as an operating system and an application may be used.

본 명세서에서 개시한 실시 형태 중, 복수의 기능이 분산되어 마련되어 있는 것은, 당해 복수의 기능의 일부 또는 전부를 집약하여 마련해도 되고, 반대로 복수의 기능이 집약되어 마련되어 있는 것을, 당해 복수의 기능의 일부 또는 전부가 분산되도록 마련할 수 있다. 기능이 집약되어 있는지 분산되어 있는지에 관계없이, 발명의 목적을 달성할 수 있도록 구성되어 있으면 된다.Among the embodiments disclosed in this specification, those in which a plurality of functions are provided in a distributed manner may be provided by consolidating some or all of the plurality of functions, and conversely, those in which a plurality of functions are integrated and provided are examples of the plurality of functions. Some or all of it may be provided to be dispersed. Regardless of whether the functions are integrated or dispersed, it is sufficient if it is configured so as to achieve the object of the invention.

100: 엔진 특성 추정 장치
110: 시뮬레이터
120: 옵서버
130: 엔진 특성 추정부
131: 차분 연산부
140: 계산 모델 갱신부
150: 계산 모델 갱신 모드 실행부
200: 엔진
210: 엔진 본체
220: 흡기로
230: 배기로
240: 과급기
X1: 제1 엔진 상태 파라미터
X2: 제2 엔진 상태 파라미터100: engine characteristic estimation device
110: simulator
120: observer
130: engine characteristic estimation unit
131: difference calculating unit
140: calculation model update unit
150: calculation model update mode execution unit
200: engine
210: engine body
220: intake path
230: exhaust path
240: supercharger
X1: first engine condition parameter
X2: second engine condition parameter

Claims

엔진의 특성을 나타내는 제1 계산 모델과, 임의의 시점에 있어서 상기 엔진에 공급되는 연료 공급량에 기초하여 상기 엔진의 상태 변수인 제1 엔진 상태 파라미터를 계산하는 제1 계산부와,
상기 엔진의 특성을 나타내는 상기 제1 계산 모델과 다른 제2 계산 모델과, 상기 임의의 시점에 있어서 구동되고 있는 상기 엔진의 동작에 관한 동작 데이터에 기초하여 상기 엔진의 상태 변수인 제2 엔진 상태 파라미터를 계산하는 제2 계산부와,
상기 제1 엔진 상태 파라미터 및 상기 제2 엔진 상태 파라미터에 기초하여 상기 임의의 시점에 있어서의 상기 엔진의 특성을 추정하는 엔진 특성 추정부를
구비하는, 엔진 특성 추정 장치.a first calculation unit for calculating a first engine condition parameter, which is a condition variable of the engine, based on a first calculation model indicating characteristics of the engine and a fuel supply amount supplied to the engine at an arbitrary time point;
A second engine state parameter which is a state variable of the engine based on a second computation model different from the first computation model representing the characteristics of the engine, and operation data related to the operation of the engine being driven at the arbitrary point in time a second calculation unit to calculate
an engine characteristic estimating unit configured to estimate the characteristics of the engine at the arbitrary point in time based on the first engine condition parameter and the second engine condition parameter
provided, an engine characteristic estimation device.

제1항에 있어서,
상기 제1 계산 모델은, 상기 엔진의 초기 상태의 특성을 나타내는,
엔진 특성 추정 장치.According to claim 1,
wherein the first computational model represents a characteristic of an initial state of the engine;
Engine characteristic estimation device.

제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 엔진 특성 추정부에서 추정된 상기 엔진의 특성에 기초하여 상기 제2 계산 모델을 갱신하는 계산 모델 갱신부를 구비하는,
엔진 특성 추정 장치.3. The method of claim 1 or 2,
a calculation model update unit configured to update the second calculation model based on the engine characteristics estimated by the engine characteristic estimation unit;
Engine characteristic estimation device.

제3항에 있어서,
상기 제2 계산 모델은, 상기 제2 계산부의 특성을 나타내는 시스템 계수 행렬을 포함하고,
상기 계산 모델 갱신부는, 상기 시스템 계수 행렬 중의 적어도 하나의 요소를 갱신하는,
엔진 특성 추정 장치.4. The method of claim 3,
The second calculation model includes a system coefficient matrix representing the characteristics of the second calculation unit,
The calculation model update unit updates at least one element of the system coefficient matrix,
Engine characteristic estimation device.

제3항에 있어서,
상기 엔진 특성 추정부는, 상기 제1 엔진 상태 파라미터와 상기 제2 엔진 상태 파라미터의 차분을 연산하는 차분 연산부를 구비하며, 당해 차분에 기초하여 상기 엔진의 특성을 추정하고,
상기 계산 모델 갱신부는, 상기 차분이 소정의 역치를 초과한 경우에 상기 제2 계산 모델을 갱신하는,
엔진 특성 추정 장치.4. The method of claim 3,
The engine characteristic estimation unit includes a difference calculating unit that calculates a difference between the first engine condition parameter and the second engine condition parameter, and estimates the engine characteristics based on the difference;
wherein the calculation model update unit updates the second calculation model when the difference exceeds a predetermined threshold;
Engine characteristic estimation device.

제5항에 있어서,
상기 계산 모델 갱신부는, 상기 차분이 상기 역치를 초과하는 상태가 소정 시간 계속된 경우에 상기 제2 계산 모델을 갱신하는,
엔진 특성 추정 장치.6. The method of claim 5,
wherein the calculation model update unit updates the second calculation model when a state in which the difference exceeds the threshold continues for a predetermined time;
Engine characteristic estimation device.

제3항에 있어서,
상기 계산 모델 갱신부에 의한 상기 제2 계산 모델의 갱신을 행하기 위한 갱신 모드를 실행하는 계산 모델 갱신 모드 실행부를 구비하고,
상기 계산 모델 갱신부는, 상기 갱신 모드 중에 상기 엔진 특성 추정부에서 추정된 상기 엔진의 특성에 기초하여 상기 제2 계산 모델을 갱신하는,
엔진 특성 추정 장치.4. The method of claim 3,
a calculation model update mode execution unit that executes an update mode for updating the second calculation model by the calculation model update unit;
wherein the calculation model update unit updates the second calculation model based on the engine characteristics estimated by the engine characteristic estimation unit during the update mode;
Engine characteristic estimation device.

제1항에 있어서,
상기 엔진 특성 추정부는, 상기 엔진의 특성으로서, 연소 효율, 동력 전달 효율, 동적 특성, 엔진 본체에 유입되는 공기의 압력을 높이는 과급기의 효율, 엔진으로의 외란 영향 중 적어도 하나를 추정하는,
엔진 특성 추정 장치.According to claim 1,
The engine characteristic estimating unit estimating at least one of combustion efficiency, power transmission efficiency, dynamic characteristics, efficiency of a supercharger that increases the pressure of air flowing into the engine body, and disturbance influence on the engine as characteristics of the engine,
Engine characteristic estimation device.

제1항에 있어서,
상기 엔진 특성 추정부는, 상기 제1 엔진 상태 파라미터와 상기 제2 엔진 상태 파라미터의 차분을 연산하는 차분 연산부를 구비하며, 당해 차분에 기초하여 상기 엔진의 특성을 추정하는,
엔진 특성 추정 장치.According to claim 1,
The engine characteristic estimation unit includes a difference calculating unit that calculates a difference between the first engine condition parameter and the second engine condition parameter, and estimates the engine characteristics based on the difference.
Engine characteristic estimation device.

제9항에 있어서,
상기 차분 연산부는, 복수의 차분기를 구비하고,
당해 복수의 차분기는, 상기 제1 엔진 상태 파라미터에 포함되는 복수의 파라미터와, 그것들에 대응하는 상기 제2 엔진 상태 파라미터에 포함되는 복수의 파라미터의 각각의 차분을 연산하는,
엔진 특성 추정 장치.10. The method of claim 9,
The difference calculating unit includes a plurality of differentiators,
the plurality of differentiators calculates respective differences between a plurality of parameters included in the first engine state parameter and a plurality of parameters included in the second engine state parameter corresponding to the plurality of parameters;
Engine characteristic estimation device.

제1항에 있어서,
상기 동작 데이터는, 엔진 본체의 동작에 관한 엔진 본체 데이터와, 상기 엔진 본체에 유입되는 공기의 압력을 높이는 과급기의 동작에 관한 과급기 데이터를 포함하는,
엔진 특성 추정 장치.According to claim 1,
The operation data includes engine body data related to the operation of the engine body and supercharger data related to the operation of the supercharger to increase the pressure of air flowing into the engine body,
Engine characteristic estimation device.

제11항에 있어서,
상기 엔진 본체 데이터는, 상기 엔진 본체의 회전수, 배기온, 배기압, 배기량 중 적어도 하나를 포함하는,
엔진 특성 추정 장치. 12. The method of claim 11,
The engine body data includes at least one of a rotation speed of the engine body, an exhaust temperature, an exhaust pressure, and an exhaust amount,
Engine characteristic estimation device.

제11항 또는 제12항에 있어서,
상기 과급기 데이터는, 상기 과급기의 회전수, 급기온, 급기압, 급기량, 소기온, 소기압, 소기량 중 적어도 하나를 포함하는,
엔진 특성 추정 장치.13. The method of claim 11 or 12,
The supercharger data includes at least one of the number of rotations of the supercharger, supply air temperature, supply air pressure, supply air amount, scavenging air temperature, scavenging air pressure, and scavenging air amount,
Engine characteristic estimation device.

제1항에 있어서,
상기 동작 데이터는, 상기 엔진의 기계적인 동작에 관한 기계적 데이터와, 상기 엔진의 열역학적 상태에 관한 열역학적 데이터를 포함하는,
엔진 특성 추정 장치.According to claim 1,
The operation data includes mechanical data on the mechanical operation of the engine and thermodynamic data on the thermodynamic state of the engine,
Engine characteristic estimation device.

제14항에 있어서,
상기 기계적 데이터는, 엔진 본체의 회전수, 상기 엔진 본체에 유입되는 공기의 압력을 높이는 과급기의 회전수 중 적어도 하나를 포함하는,
엔진 특성 추정 장치.15. The method of claim 14,
The mechanical data includes at least one of the number of revolutions of the engine body and the number of revolutions of the supercharger that increases the pressure of air flowing into the engine body,
Engine characteristic estimation device.

제14항 또는 제15항에 있어서,
상기 열역학적 데이터는, 배기온, 배기압, 배기량, 급기온, 급기압, 급기량, 소기온, 소기압, 소기량 중 적어도 하나를 포함하는,
엔진 특성 추정 장치.16. The method of claim 14 or 15,
The thermodynamic data includes at least one of exhaust temperature, exhaust pressure, exhaust amount, supply temperature, supply air pressure, supply air amount, scavenging air temperature, scavenging air pressure, and scavenging air amount,
Engine characteristic estimation device.

제1항에 있어서,
상기 제2 계산부는, 상기 동작 데이터에 추가해서 상기 연료 공급량에 기초하여 상기 제2 엔진 상태 파라미터를 계산하는,
엔진 특성 추정 장치.According to claim 1,
wherein the second calculation unit calculates the second engine state parameter based on the fuel supply amount in addition to the operation data,
Engine characteristic estimation device.

제1항에 있어서,
상기 엔진은, 정격 회전수가 매분 1000회전 이하인 선박용 엔진인,
엔진 특성 추정 장치.According to claim 1,
The engine is a marine engine having a rated rotation speed of 1000 rotations per minute or less,
Engine characteristic estimation device.

엔진의 특성을 나타내는 제1 계산 모델과, 임의의 시점에 있어서 상기 엔진에 공급되는 연료 공급량에 기초하여 상기 엔진의 상태 변수인 제1 엔진 상태 파라미터를 계산하는 제1 계산 스텝과,
상기 엔진의 특성을 나타내는 상기 제1 계산 모델과 다른 제2 계산 모델과, 상기 임의의 시점에 있어서 구동되고 있는 상기 엔진의 동작에 관한 동작 데이터에 기초하여 상기 엔진의 상태 변수인 제2 엔진 상태 파라미터를 계산하는 제2 계산 스텝과,
상기 제1 엔진 상태 파라미터 및 상기 제2 엔진 상태 파라미터에 기초하여 상기 임의의 시점에 있어서의 상기 엔진의 특성을 추정하는 엔진 특성 추정 스텝을
갖는, 엔진 특성 추정 방법.a first calculation step of calculating a first engine state parameter, which is a state variable of the engine, based on a first calculation model indicating the characteristics of the engine and a fuel supply amount supplied to the engine at an arbitrary point in time;
A second engine state parameter which is a state variable of the engine based on a second computation model different from the first computation model representing the characteristics of the engine, and operation data related to the operation of the engine being driven at the arbitrary point in time a second calculation step of calculating
an engine characteristic estimation step of estimating the characteristic of the engine at the arbitrary point in time based on the first engine state parameter and the second engine state parameter;
A method for estimating engine characteristics.

엔진의 특성을 나타내는 제1 계산 모델과, 임의의 시점에 있어서 상기 엔진에 공급되는 연료 공급량에 기초하여 상기 엔진의 상태 변수인 제1 엔진 상태 파라미터를 계산하는 제1 계산 스텝과,
상기 엔진의 특성을 나타내는 상기 제1 계산 모델과 다른 제2 계산 모델과, 상기 임의의 시점에 있어서 구동되고 있는 상기 엔진의 동작에 관한 동작 데이터에 기초하여 상기 엔진의 상태 변수인 제2 엔진 상태 파라미터를 계산하는 제2 계산 스텝과,
상기 제1 엔진 상태 파라미터 및 상기 제2 엔진 상태 파라미터에 기초하여 상기 임의의 시점에 있어서의 상기 엔진의 특성을 추정하는 엔진 특성 추정 스텝을
컴퓨터에 실행시키는, 엔진 특성 추정 프로그램.a first calculation step of calculating a first engine state parameter, which is a state variable of the engine, based on a first calculation model indicating the characteristics of the engine and a fuel supply amount supplied to the engine at an arbitrary point in time;
A second engine state parameter which is a state variable of the engine based on a second computation model different from the first computation model representing the characteristics of the engine, and operation data related to the operation of the engine being driven at the arbitrary point in time a second calculation step of calculating
an engine characteristic estimation step of estimating the characteristic of the engine at the arbitrary point in time based on the first engine state parameter and the second engine state parameter;
A program for estimating engine characteristics that is run on a computer.

엔진의 특성을 나타내는 제1 계산 모델과, 임의의 시점에 있어서 상기 엔진에 공급되는 연료 공급량에 기초하여 상기 엔진의 상태 변수인 제1 엔진 상태 파라미터를 계산하는 제1 계산부와,
상기 엔진의 특성을 나타내는 상기 제1 계산 모델과 다른 제2 계산 모델과, 상기 임의의 시점에 있어서 구동되고 있는 상기 엔진의 동작에 관한 동작 데이터에 기초하여 상기 엔진의 상태 변수인 제2 엔진 상태 파라미터를 계산하는 제2 계산부와,
상기 제1 엔진 상태 파라미터 및 상기 제2 엔진 상태 파라미터에 기초하여 상기 임의의 시점에 있어서의 상기 엔진의 상태를 추정하는 엔진 상태 추정부를
구비하는, 엔진 상태 추정 장치.A first calculation unit that calculates a first engine condition parameter, which is a state variable of the engine, based on a first calculation model indicating characteristics of the engine and a fuel supply amount supplied to the engine at an arbitrary point in time;
A second engine state parameter, which is a state variable of the engine, based on a second computation model different from the first computation model representing the characteristics of the engine, and operation data regarding the operation of the engine being driven at the arbitrary point in time a second calculation unit to calculate
an engine state estimating unit for estimating the state of the engine at the arbitrary point in time based on the first engine state parameter and the second engine state parameter
provided, an engine state estimating device.