KR101199871B1

KR101199871B1 - 과도 엔진 성능 적합화 방법 및 시스템

Info

Publication number: KR101199871B1
Application number: KR1020077014088A
Authority: KR
Inventors: 유타카 나카노; 야스노리 우라노
Original assignee: 히노 지도샤 가부시키가이샤
Priority date: 2004-12-03
Filing date: 2005-12-01
Publication date: 2012-11-09
Also published as: US7672773B2; EP1818663B1; CN101069082A; US20080306671A1; CN100552404C; EP1818663A1; JP4437742B2; JP2006162320A; WO2006059682A1; KR20070090202A; EP1818663A4

Abstract

엔진의 과도 특성을 요구되는 성능 목표에 적합화시키는 방법 및 그를 위한 시스템에 있어서, 복수 개의 규격화된 과도 운전 모드에 대응할 수 있도록 한다. 소정의 규격화된 과도 운전 모드가 복수 개 있을 때에는 이들 복수 개의 과도 운전 모드에 포함되는 제어 인자의 제어값의 변경 패턴을 공통으로 갖는 하나의 과도 운전 모드에 의해 과도 시험을 행하고, 착안할 데이터 영역의 분포 내의 데이터에 한정하여 데이터를 획득하고 과도 엔진 모델을 작성한다.

엔진, 과도 시험, 시뮬레이션, 제어값, 제어 회로

Description

과도 엔진 성능 적합화 방법 및 시스템{TRANSIENT ENGINE PERFORMANCE ADAPTATION METHOD AND SYSTEM}

본 발명은 엔진(내연 기관)의 과도 시험에 사용한다. 본 발명은 특히 디젤 엔진의 과도 특성 성능을 요구되는 성능 목표에 적합화시키기 위한 과도 시험 방법 및 그를 위한 시스템에 관한 것이다. 본 발명은 엔진 과도 성능 목표를 만족시키는 엔진 제어 시스템을 단시간에 구축할 수 있도록 하기 위한 것이다.

엔진의 과도 특성은 회전 수나 토크가 일정 상태인 정상 상태가 아니라 시간에 따라 변화하는 경우의 특성을 말한다. 예를 들어, 가속 중이라거나 감속 중이라거나 회전 수 등이 변화하고 있는 상태에서의 엔진의 특성을 말한다.

종래의 엔진의 과도 상태에서의 엔진의 토크 출력이나 배기 가스 등의 출력 특성 측정은 실제 엔진을 정상 상태로 하여 그 엔진의 출력 상태를 측정하고, 그 정상 상태의 출력 데이터에 어떠한 가중을 하여 과도 상태의 특성으로 치환하여 엔진의 출력을 추정하는 방법으로 수행되었다.

그러나, 정상 상태에서의 엔진 특성의 측정은, 어느 엔진의 제어 인자(예를 들어 연료 분사량, 연료 분사 타이밍 등)의 제어값을 변경하였을 때에는, 정상 상태가 될 때까지 소정 시간(예를 들어 3분) 경과하는 것을 기다렸다가 그 상태의 출 력을 측정하는 것과 같이, 하나의 제어 인자의 제어값을 변경하여 정상 상태가 되고나서 소정 시간 경과 후에 측정하고, 다음에 또 제어 인자의 제어값을 변경하여 측정을 행하는 등 시간이 소요되었다.

한편, 실제의 차량의 주행에서는 엔진은 가속 상태 또는 감속 상태인 시간 쪽이 많고, 정속 상태에서 주행될 수 있는 쪽이 적다. 따라서, 엔진의 과도 상태에서의 특성을 측정하는 것이 중요하다. 또한, 최근 배기 가스 규제 방법이, 지금까지의 엔진의 정상 상태에서의 배기 가스의 값으로 규제하는 것이 아니라, 엔진의 과도 상태에서의 배기 가스의 규제값으로 규제하고자 하는 방향에 있다. 따라서, 엔진에 대하여 어떤 제어 인자를 어떻게 변경하면 어떠한 과도 상태의 배기 가스가 얻어지는가라는 과도 특성의 측정이 중요해졌다.

전술한 바와 같이, 정상 상태의 엔진의 제어 인자의 변경에 대하여 어떠한 출력이 얻어지는가라는 정상 상태의 측정에서도 제어 인자가 많아지고, 특히 ECU에 의한 전자 제어에 의해 엔진 제어에 다수의 제어 인자가 나타나게 되었으므로, 시험 시간이 장시간 소요되게 되었다. 예를 들어, EGR(Exhaust Gas Recirculation) 밸브 제어라든가, VGT(Variable Geometry Turbo) 제어 등 엔진 제어에 관한 다양한 전자 제어의 요소가 부가되게 되었다. 과도 특성 측정에서는 엔진의 회전 수(회전 속도)나 토크 자체가 시계열적으로 변화하는 상태에서 그 출력 데이터도 당연히 시계열적으로 변동하는 데이터로서 나타나므로, 제어 인자의 수가 많아지고, 그들 제어 인자 하나 하나에 대하여 그 제어값을 변경하면서 정상 상태에서 측정하고자 하면 그 시험 시간은 지수 함수적으로 증대한다.

따라서, 가상적으로 엔진이나 차량의 특성을 모의한 시뮬레이션을 이용하여 엔진 제어 등의 평가를 행하고자 하는 기술이 제안된 바 있다(특허 문헌 1 참조).

이 기술은 시뮬레이터 내에 엔진을 포함하는 가상적인 차량 모델을 차종마다 작성해 두고, 차량 모델에 다양한 제어 입력, 예를 들어 스로틀 개방도라든가 크랭크 각도 등의 제어 인자의 제어값을 입력하고, 그 입력된 제어값에 기초하여 가상적인 차량 모델의 출력으로서 엔진 회전 수라든가 차속이라든가 배기 가스 온도 센서의 값과 같은 것을 추정하고자 하는 것이다.

이와 같이 실제 엔진에서 정상 상태나 과도 상태의 특성을 측정하고자 하면, 최근에는 엔진의 제어 인자의 수가 다수로 되었기 때문에 시험 데이터를 얻으려면 아무래도 장시간이 소요되어 엔진 개발의 걸림돌이 되었다.

또한, 가상 엔진 모델을 포함하는 차량 모델을 시뮬레이터에 전개하고, 그것을 이용하여 엔진의 거동을 관찰하는 방법은 엔진 개발의 시간을 단축시킬 수 있는 점에서 유용하다. 그러나, 특허 문헌 1은 차량 모델의 모의 모델을 작성하는 것을 목적으로 하는 것으로서, 엔진의 과도 상태의 현상에 대한 모의 모델을 작성하여 그에 따라 엔진의 과도 상태에 요구되는 성능을 평가하는 것은 아니었다. 또한, 엔진의 각각의 제어 인자의 제어값을 과도 상태에 대응하여 변경하고 그 결과를 추정하려면 제어값 변경 시의 조작성이 나쁘다는 문제가 있었다.

이 문제를 해결하기 위하여, 본원 출원인은 실제 엔진에서 엔진 회전 속도나 토크 등이 시계열적으로 변동하는 과도 상태인 채로 시험을 행하고, 그 시험 결과인 출력 데이터를 획득하고, 엔진에 부여한 제어 인자의 제어값과의 대응 관계를 취하여 엔진의 입력에 대한 출력의 관계를 기술한 과도 엔진 모델(시뮬레이터)을 생성할 때, 실제 엔진에 의한 과도 시험에서는 엔진의 제어 인자의 하나 또는 두 개의 조합, 또는 그 이상의 복수 개의 제어 인자의 조합의 제어값을 변경하여 엔진의 과도 운전을 행하고, 필요한 데이터를 획득하는 방법을 제안하였다(특허 문헌 2 참조).

특허 문헌 2에 기재된 방법에서는, 작성된 과도 엔진 모델을 이용하여 어느 제어 인자의 제어값을 어떻게 변경하면 목표로 하는 성능을 만족시키는지의 시뮬레이션을 행하고, 성능 목표를 만족시키는 제어값을 취득하고, 이 취득한 제어값을 이용하여 다시 실제 엔진에 의해 과도 시험을 행하고, 목표로 하는 성능을 만족시키는지를 확인하는 시험을 행하고, 목표를 만족시키는 출력 데이터가 얻어지면 과도 엔진 모델의 시뮬레이션에서 사용한 제어값에 의해 엔진 제어 회로(ECU)의 제어 로직을 작성한다.

[특허 문헌 1] 일본특허공개 평11-326135호 공보

[특허 문헌 2] 일본특허공개 2005-090353호 공보

전술한 특허 문헌 2에 있어서, 실제 엔진에 의한 과도 시험을 행할 때에는 소정의 규격화된 과도 운전 모드가 사용된다. 규격화된 과도 운전 모드를 예시하면, JEO5(일본의 새로운 장기 배기 가스 규제의 테스트 모드), FTP(Federal Test Procedure transient cycle: 미 합중국의 테스트 모드), ETC(European Transient Cycle: 유럽의 테스트 모드) 등이 있다.

JEO5는 일본에서의 일반적인 주행 상태를 고려한 표준적인 주행 패턴을 나타내고 있으며, 주행 초기부터 시가지를 가감속하면서 주행하고, 다음으로 고속 도로를 주행하는 상태를 패턴화하고 있다.

FTP는 미국이라면 고속 도로를 주행하는 경우가 많기 때문에, 고속 구역이 많은 주행 패턴을 기준으로 하고 있다.

ETC는 중속 구역에 큰 편중을 갖는 패턴이다.

이와 같이 복수 개의 규격화된 과도 운전 모드가 있는 경우에는, 이들 모든 규격화된 과도 운전 모드에 대응한 과도 엔진 모델을 작성할 필요가 있다. 예를 들어 국내용, 미국용, 유럽용의 엔진용 ECU를 작성하는 경우라면, JEO5, FTP, ETC의 각 과도 운전 모드를 차례대로 과도 엔진 성능 적합화 장치에 입력하여 과도 엔진 모델을 작성할 필요가 있어 방대한 시간을 요구한다.

또한, 시간을 단축시키기 위해서는 세 대의 과도 엔진 성능 적합화 장치를 준비하고, 이들 장치에 의해 병렬로 3종류의 과도 엔진 모델을 작성시킬 필요가 있어 방대한 비용을 필요로 한다.

본 발명은 이러한 배경에서 이루어진 것으로서, 복수 개의 규격화된 과도 운전 모드에 대응할 수 있는 과도 엔진 성능 적합화 방법 및 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 엔진에 부여할 제어 인자의 제어값을 변경하여 과도 상태에서 운전하고 그 출력을 획득하는 과도 시험을 행하는 단계와, 이 과도 시험에 의한 엔진의 출력 데이터를 획득하고 그 출력 데이터와 해당 엔진에 부여한 제어 인자의 데이터와의 관계에 기초하여 시험을 행한 엔진의 과도 엔진 모델을 작성하는 단계와, 상기 작성된 과도 엔진 모델을 이용하여 해당 엔진에 요구되는 과도 성능 목표를 만족시키는 제어 인자의 제어값을 구하는 단계와, 상기 과도 엔진 모델에 의해 얻어진 제어값을 실제 엔진에 부여하여 과도 시험을 행하여 요구되는 과도 성능 목표가 만족되는지를 확인하는 단계와, 이 확인하는 단계에 의해 요구되는 과도 성능 목표가 만족된 경우, 상기 엔진을 제어하는 제어 회로의 제어 소프트웨어를 작성하는 단계를 실행하는 과도 엔진 성능 적합화 방법이다.

여기서, 본 발명이 특징으로 하는 바는, 상기 과도 성능 목표는 소정의 규격화된 과도 운전 모드에 기초하여 상기 제어 인자의 제어값이 변경됨에 따라 상기 과도 시험을 행하는 단계가 실행되는 것을 조건으로 설정된 목표이고, 상기 소정의 규격화된 과도 운전 모드가 복수 개 있을 때에는, 이들 복수 개의 과도 운전 모드에 포함되는 상기 제어 인자의 제어값의 변경 패턴을 공통으로 갖는 하나의 과도 운전 모드에 의해 상기 과도 시험을 행하는 단계를 실행하는 데 있다.

이에 따라, 소정의 규격화된 과도 운전 모드가 복수 개 있는 경우라도 실제 엔진에 의해 행하는 과도 시험은 하나의 공정으로 완료할 수 있기 때문에 과도 엔진 성능 적합화에 필요한 시간을 대폭 단축시킬 수 있다.

또한, 복수 개의 과도 운전 모드의 각각에 대응하며, 과도 시험에 의한 엔진의 출력 데이터 내에서 착안할 데이터 영역의 분포가 각각 정해지고, 상기 과도 엔진 모델을 작성하는 단계는 착안할 데이터 영역의 분포 내의 데이터에 한정하여 데이터를 획득하는 단계를 실행할 수 있다.

즉, 실제 엔진에 의해 행하는 과도 시험에 있어서는 소정의 규격화된 복수 개의 과도 운전 모드를 모두 포함하는 하나의 과도 운전 모드에 의해 과도 시험이 행해지기 때문에 개개의 소정의 규격이 요구하고 있는 데이터 이외의 데이터까지도 출력된다.

따라서, 과도 엔진 모델을 작성할 때에는 착안할 데이터 영역의 분포 내의 데이터에 한정하여 데이터를 획득함으로써 불필요한 데이터를 획득하지 않고 효율적으로 과도 엔진 모델을 작성할 수 있다.

본 발명의 두 번째 관점은, 엔진의 제어 인자의 제어값을 변경하여 과도 시험을 실행하는 실제 엔진 과도 시험 실행 수단과, 상기 과도 시험에 의한 엔진의 출력 데이터를 획득하고, 해당 출력 데이터와 상기 실제 엔진 과도 시험 실행 수단이 해당 엔진에 부여한 제어값에 기초하여 상기 엔진의 제어 입력과 출력 데이터와의 관계를 기술한 과도 엔진 모델을 생성하는 과도 엔진 모델 생성 수단과, 상기 과도 엔진 모델 생성 수단이 생성한 과도 엔진 모델을 이용하여, 상기 과도 엔진 모델이 상기 엔진의 과도 시험에 요구되는 과도 성능 목표를 만족시키는 제어 인자의 제어값을 구하는 과도 엔진 모델 시뮬레이션 수단과, 이 시뮬레이션 수단을 이용한 시뮬레이션을 실행하여 얻어진 과도 성능 목표를 만족시키는 엔진의 제어값을 상기 실제 엔진 과도 시험 실행 수단에 부여하는 수단을 구비한 과도 엔진 성능 적합화 시스템이다.

여기서, 본 발명이 특징으로 하는 바는, 상기 과도 성능 목표는 소정의 규격화된 과도 운전 모드에 기초하여 상기 제어 인자의 제어값이 변경됨에 따라 상기 실제 엔진 과도 시험 실행 수단이 과도 시험을 실행하는 것을 조건으로 설정된 목표이고, 상기 실제 엔진 과도 시험 실행 수단은 상기 소정의 규격화된 과도 운전 모드가 복수 개 있을 때에는, 이들 복수 개의 과도 운전 모드에 포함되는 상기 제어 인자의 제어값의 변경 패턴을 공통으로 갖는 하나의 과도 운전 모드에 의해 상기 과도 시험을 행하는 수단을 구비한 데 있다.

또한, 복수 개의 과도 운전 모드의 각각에 대응하며, 과도 시험에 의한 엔진의 출력 데이터 내에서 착안할 데이터 영역의 분포가 각각 정해지고, 상기 과도 엔진 모델 작성 수단은 착안할 데이터 영역의 분포 내의 데이터에 한정하여 데이터를 획득하는 수단을 구비할 수 있다.

본 발명에 따르면, 복수 개의 규격화된 과도 운전 모드에 대응할 수 있는 과도 엔진 성능 적합화 방법 및 시스템을 실현할 수 있다.

도 1은 본 실시예의 시스템 구성을 도시한 도면.

도 2는 본 실시예의 과도 엔진 모델 작성부의 블록 구성도.

도 3은 본 실시예의 동작을 보인 흐름도.

도 4는 본 실시예의 소정의 규격에 기초한 데이터 처리 수단을 도시한 흐름도.

도 5는 유니버셜 과도 운전 모드를 설명하기 위한 도면.

도 6은 본 실시예의 실제 엔진 과도 시험의 실측값을 보인 도면.

도 7은 본 실시예의 가상 실측값과 목표값을 보인 도면.

도 8은 본 실시예의 현재의 제어값과 목표 제어값을 보인 도면.

<부호의 설명>

1 : 가상 엔진 시험 장치 2 : 과도 엔진 모델 작성부

3 : 가상 ECU 유지부 4 : 제어값 수정부

5 : 과도 엔진 모델 유지부 6 : 오퍼레이터 단말기

10 : 차량 과도 시험 장치 11 : ECU

12 : 엔진 13 : 회전 검출기

14 : 계측부

15 : 유니버셜 과도 운전 모드 제어값 입력부

20 : 필터부 21 : 데이터 취득부

22 : 모델 작성부 23 : 데이터 분포 정보 유지부

본 발명 실시예의 과도 엔진 성능 적합화 시스템의 구성을 도 1 및 도 2를 참조하여 설명한다.

본 실시예는, 도 1에 도시한 바와 같이, 엔진(12)을 제어하는 ECU(11)의 제어 인자의 제어값을 변경하여 과도 시험을 실행하는 차량 과도 시험 장치(10)와, 상기 과도 시험에 의한 엔진(12)의 출력 데이터를 획득하고, 해당 출력 데이터와 차량 과도 시험 장치(10)가 해당 엔진(12)의 ECU(11)에 부여한 제어값에 기초하여 엔진(12)의 제어 입력과 출력 데이터와의 관계를 기술한 과도 엔진 모델을 생성하는 과도 엔진 모델 생성부(2)와, 과도 엔진 모델 생성부(2)가 생성한 과도 엔진 모 델을 이용하여, 이 과도 엔진 모델이 엔진(12)의 과도 시험에 요구되는 과도 성능 목표를 만족시키는 제어 인자의 제어값을 구하는 과도 엔진 모델 시뮬레이션 수단으로서의 가상 ECU 유지부(3), 제어값 수정부(4), 과도 엔진 모델 유지부(5), 오퍼레이터 단말기(6)와, 이 시뮬레이션 수단을 이용한 시뮬레이션을 실행하여 얻어진 과도 성능 목표를 만족시키는 엔진의 제어값을 차량 과도 시험 장치(10)에 부여하는 수단을 구비한 과도 엔진 성능 적합화 시스템이다.

여기서, 본 실시예가 특징으로 하는 바는, 상기 과도 성능 목표는 소정의 규격화된 과도 운전 모드에 기초하여 상기 제어 인자의 제어값이 변경됨에 따라 차량 과도 시험 장치(10)가 과도 시험을 실행하는 것을 조건으로 설정된 목표이고, 차량 과도 시험 장치(10)는 상기 소정의 규격화된 과도 운전 모드가 복수 개 있을 때에는, 이들 복수 개의 과도 운전 모드에 포함되는 상기 제어 인자의 제어값의 변경 패턴을 공통으로 갖는 하나의 유니버셜 과도 운전 모드에 의해 상기 과도 시험을 행하는 유니버셜 과도 운전 모드 제어값 입력부(15)를 구비한 데 있다.

또한, 도 2에 도시한 바와 같이, 복수 개의 과도 운전 모드의 각각에 대응하며, 과도 시험에 의한 엔진의 출력 데이터 내에서 착안할 데이터 영역의 분포가 각각 정해지고, 과도 엔진 모델 작성부(2)는 착안할 데이터 영역의 분포 내의 데이터에 한정하여 데이터를 획득하는 필터부(20) 및 데이터 분포 정보 유지부(23) 및 데이터 취득부(21)를 구비한다.

다음, 본 실시예의 과도 엔진 성능 적합화 방법을 도 3 및 도 4를 참조하여 설명한다.

도 1 및 도 2에 도시한 과도 엔진 성능 적합화 시스템을 이용하여 과도 엔진 성능 적합화 방법을 실행할 수 있다. 즉, 본 실시예는, 도 3에 도시한 바와 같이, 엔진(12)의 ECU(11)에 부여할 제어 인자의 제어값을 변경하여 과도 상태에서 운전하고 그 출력을 획득하는 과도 시험을 행하는 단계(S1)와, 이 과도 시험에 의한 엔진(12)의 출력 데이터를 획득하고 그 출력 데이터와 해당 엔진(12)의 ECU(11)에 부여한 제어 인자의 데이터와의 관계에 기초하여 시험을 행한 엔진(12)의 과도 엔진 모델을 작성하는 단계(S2 내지 S4)와, 상기 작성된 과도 엔진 모델을 이용하여 해당 엔진(12)에 요구되는 과도 성능 목표를 만족시키는 제어 인자의 제어값을 구하는 단계(S5)와, 상기 과도 엔진 모델에 의해 얻어진 제어값을 실제 엔진(12)에 부여하여 과도 시험을 행하여 요구되는 과도 성능 목표가 만족되는지를 확인하는 단계(S6, S7)와, 이 확인하는 단계(S7)에 의해 요구되는 과도 성능 목표가 만족된 경우, 엔진(12)을 제어하는 ECU의 제어 소프트웨어를 작성하는 단계(S8)를 실행하는 과도 엔진 성능 적합화 방법이다.

여기서, 본 실시예가 특징으로 하는 바는, 상기 과도 성능 목표는 소정의 규격화된 과도 운전 모드에 기초하여 상기 제어 인자의 제어값이 변경됨에 따라 상기 과도 시험을 행하는 단계(S1)가 실행되는 것을 조건으로 설정된 목표이고, 상기 소정의 규격화된 과도 운전 모드가 복수 개 있을 때에는, 이들 복수 개의 과도 운전 모드에 포함되는 상기 제어 인자의 제어값의 변경 패턴을 공통으로 갖는 하나의 유니버셜 과도 운전 모드에 의해 상기 과도 시험을 행하는 단계(S1)를 실행하는 데 있다.

또한, 복수 개의 과도 운전 모드의 각각에 대응하며, 과도 시험에 의한 엔진(12)의 출력 데이터 내에서 착안할 데이터 영역의 분포가 각각 정해지고, 도 4에 도시한 바와 같이, 상기 과도 엔진 모델을 작성하는 단계(S2 내지 S4)는 착안할 데이터 영역의 분포 내의 데이터에 한정하여 데이터를 획득하는 단계(S20 내지 S23)를 실행한다.

여기서, 유니버셜 과도 운전 모드를 도 5를 참조하여 설명한다. 도 5는 유니버셜 과도 운전 모드와 소정의 규격화된 과도 운전 모드(A 내지 C)와의 관계를 보인 도면이다. 도 5의 그래프는 각각 가로축에 엔진의 회전 속도(rpm)를 나타내고, 세로축에 토크(Nm)를 나타내었다. 도면에서 ○는 샘플링 점을 나타내며, 각 규격마다의 과도 운전 모드에서 운전되는 엔진의 회전 속도와 토크와의 대응 관계를 나타내고 있다.

규격(A)은 비교적 낮은 회전 속도 구역에서 낮은 토크에서부터 높은 토크까지의 전 구역에 걸쳐 운전됨과 함께, 비교적 높은 회전 속도 구역에서는 낮은 토크에서부터 중간의 토크까지에 걸쳐 운전된다. 이는 JEO5 규격을 모방한 것이며, 주행 초기부터 시가지를 가감속하면서 주행하고, 다음으로 고속 도로를 주행하는 상태를 패턴화하고 있다. 즉, 시가지를 가감속하면서 주행할 때에는 비교적 낮은 회전 속도 구역에서 낮은 토크에서부터 높은 토크까지의 전 구역에 걸쳐 운전된다. 또한, 고속 도로를 주행할 때에는 비교적 높은 회전 속도 구역에서 낮은 토크에서부터 중간의 토크까지에 걸쳐 운전된다.

규격(B)은 주로 높은 회전 속도 구역에서 낮은 토크에서부터 높은 토크까지 에 걸쳐 운전된다. 이는 FTP 규격을 모방한 것이며, 고속 도로를 주행하는 상태를 패턴화하고 있다.

규격(C)은 주로 중간의 회전 속도 구역에서 낮은 토크에서부터 높은 토크까지에 걸쳐 운전된다. 이는 ETC 규격을 모방한 것이다.

유니버셜 과도 운전 모드는 이들 복수 개의 규격(A, B, C)의 과도 운전 모드를 모두 만족시키는 과도 운전 모드이고, 엔진의 가동 범위 내(도 5의 실선은 가동 범위의 상한을 나타냄)에서 낮은 회전 속도 구역에서부터 높은 회전 속도 구역까지에 걸쳐, 또한 낮은 토크에서부터 높은 토크까지에 걸쳐 운전된다.

유니버셜 과도 운전 모드에 의해 행해진 실제 엔진 과도 시험에 따르면, 복수 개의 규격(A, B, C)을 망라하는 출력 데이터를 얻을 수 있다.

그 한편으로, 과도 엔진 모델 작성부(2)에서의 과도 엔진 모델의 작성에 있어서는, 필요 최소의 출력 데이터에 기초하여 과도 엔진 모델을 작성함으로써 모델 작성에 필요한 시간을 가장 짧게 할 수 있다.

즉, 규격(A)라면, 비교적 낮은 회전 속도 구역에 있어서, 낮은 토크에서부터 높은 토크까지의 전 구역에 걸친 출력 데이터 및 비교적 높은 회전 속도 구역에 있어서, 낮은 토크에서부터 중간의 토크까지에 걸친 출력 데이터가 요구된다. 또한, 규격(B)라면, 주로 높은 회전 속도 구역에 있어서, 낮은 토크에서부터 높은 토크까지에 걸친 출력 데이터가 요구된다. 또한, 규격(C)라면, 주로 중간의 회전 속도 구역에 있어서, 낮은 토크에서부터 높은 토크까지에 걸친 출력 데이터가 요구된다.

따라서, 도 2에 도시한 바와 같이, 필터부(20) 및 데이터 분포 정보 유지부 (23)를 설치하고, 각각의 규격(A, B, C)에 상응하여 필요로 하는 출력 데이터와 불필요한 출력 데이터를 분리하고, 필요로 하는 출력 데이터만을 데이터 취득부(21)에 의해 취득하고, 각각의 규격(A, B, C)에 상응하여 필요 최소의 출력 데이터에 의해 모델 작성부(22)는 과도 엔진 모델을 작성한다. 이에 따라, 각각의 규격(A, B, C)에 상응한 과도 엔진 모델의 작성에 필요한 시간을 짧게 할 수 있다.

다음, 도 6 내지 도 8을 참조하여 ECU(11)의 제어값의 결정 순서를 설명한다. 도 6은 차량 과도 시험 장치(10)에서의 엔진(12)의 과도 특성의 측정 결과를 보인 도면이다. 본 실시예에서는, 1시간 당 NOx의 그램 수(g/h) 및 1초 당 연기의 그램 수(g/s)를 각각 세로축에 나타내고, 가로축에는 시간을 나타내었다. 아울러, 이 상태에서의 EGR 제어값 및 VGT 제어값을 각각 세로축에 나타내고, 가로축에는 시간을 나타내었다. 이들 측정은 도 1에 도시한 구성에서는 차량 과도 시험 장치(10)의 계측부(14)에 의해 행해진다. 또한, 도 3에 도시한 흐름도에서는, 유니버셜 과도 운전 모드에 의한 실제 엔진 과도 시험(단계 S1) 및 소정의 규격에 따른 데이터 처리(단계 S2)에 해당한다.

계속하여, 모델 작성을 행한다. 도 1에 도시한 구성에서는 가상 엔진 시험 장치(1)의 과도 엔진 모델 작성부(2)에 의해 행해진다. 도 3에 도시한 흐름도에서는 모델 작성(단계 S4)에 해당한다. 모델 작성의 초기 단계에서는, 실제 엔진의 실측 결과를 그대로 과도 엔진 모델로 치환하게 되므로, 도 6에 도시한 과도 특성의 측정 결과에 기초하여 과도 엔진 모델이 작성된다. 이 과도 엔진 모델은 과도 엔진 모델 유지부(5)에 유지된다. 또한, 이 과도 엔진 모델을 제어하기 위한 가상 ECU가 작성되어 가상 ECU 유지부(3)에 유지된다.

계속하여, 모델에 대한 제어값의 작성이 행해진다. 도 1에 도시한 구성에서는, 가상 엔진 시험 장치(1)의 제어값 수정부(4)에 의해 행해진다. 또한, 도 3에 도시한 흐름도에서는, 시뮬레이션으로 가상 ECU 제어값을 구하고(단계 S5), 가상 ECU에 부여하고(단계 S6), 평가하는(단계 S7) 것에 해당한다. 도 7에 NOx 및 연기의 가상 실측값(실선)에 대한 목표값(파선)을 각각 나타내었다. 도 7에서는 가상 실측값과 목표값과의 차가 허용 범위 내가 아니므로, 평가(단계 S7)의 결과는 NG가 된다.

계속하여, 가상 실측값이 목표값에 근접하도록 제어값의 수정이 행해진다. 도 1에 도시한 구성에서는, 가상 엔진 시험 장치(1)의 제어값 수정부(4)에 의해 행해진다. 또한, 도 3에 도시한 흐름도에서는 시뮬레이션으로 가상 ECU 제어값을 구하는(단계 S5) 것에 해당한다. 도 8에 제어값의 수정 전(실선)과 수정 후(파선)를 나타내었다. 이 수정은 오퍼레이터에 의해 행해진다.

본 실시예에서는 제어값의 수정은 두 가지 방법을 이용한다. 첫 번째는 오퍼레이터 단말기(6)에 의해 제어값 자체를 변경하는 방법이다. 두 번째는 도 8에 도시한 바와 같은 과도 엔진 모델에 부여할 제어값을 시계열의 데이터로서 오퍼레이터 단말기(6)에 표시하여 그 표시한 시계열인 채의 제어값을 수정하여 과도 엔진 모델에 부여하는 방법이다. 즉, 오퍼레이터 단말기(6)의 표시 장치에 표시된 도 8에 도시한 바와 같은 그래프에 대하여 오퍼레이터는 마우스 등을 사용하여 직접 제어값의 증감을 지시한다. 이에 따라, 오퍼레이터는 시각적으로 그래프 형상의 변 화(예를 들어 도 8의 파선)를 확인하면서 제어값을 변경할 수 있다.

이와 같이 하여 변경된 제어값은 다시 가상 ECU 유지부(3)에 유지된 가상 ECU에 부여되고(S6) 평가(S7)가 행해진다. 그 결과, 가상 실측값과 목표값과의 차가 허용 범위 내에 들어갔을 때에는 수정된 제어값이 차량 과도 시험 장치(10)의 ECU(11)에 입력된다. 이에 따라, 실제 엔진(12)은 수정된 제어값에 의해 제어된다.

그리고, 도 3에 도시한 흐름도의 단계(S1, S2, S3)가 다시 실행된다. 그 결과, 실측값과 목표값이 허용 범위 내에 들어갈 때까지 단계(S1 내지 S7)는 계속 실행된다. 단계 S3에서의 평가에 의해 실측값과 목표값이 허용 범위 내에 들어간 시점에서 실제 엔진 ECU 소프트웨어가 작성된다. 도 1에 도시한 구성에서는 가상 엔진 시험 장치(1)의 제어값 수정부(4)에 의해 행해진다. 또한, 도 3에 도시한 흐름도에서는 실제 엔진 ECU 제어 소프트웨어 작성(단계 S8)에 해당한다.

이에 따라, 실측값과 목표값이 허용 범위 내에 들어가는 제어값을 단시간에 작성할 수 있다.

본 발명에서는, 정상 상태의 시험 데이터를 치환하지 않고 과도 상태인 채 과도 시험을 행할 수 있어, 단시간에 성능 목표를 만족시키는 엔진의 제어값을 취득할 수 있다. 또한, 성능 목표를 만족시키는 엔진의 제어 소프트웨어의 작성 공정 수를 적게 할 수 있어 엔진 제어 회로의 제어 소프트웨어의 작성을 용이하게 할 수 있다. 본 발명에 의해 엔진 개발의 시간을 짧게 할 수 있고, 제품 개발의 시기 를 짧게 할 수 있다.

특히 본 발명에 따르면, 복수 개의 규격화된 과도 운전 모드에 대응할 수 있기 때문에 과도 엔진 모델 작성에 필요한 시간을 짧게 할 수 있다.

Claims

엔진에 부여할 제어 인자의 제어값을 변경하여 과도 상태에서 운전하고 그 출력을 획득하는 과도 시험을 행하는 단계와,

이 과도 시험에 의한 엔진의 출력 데이터를 획득하고, 그 출력 데이터와 해당 엔진에 부여한 제어 인자의 데이터와의 관계에 기초하여 시험을 행한 엔진의 과도 엔진 모델을 작성하는 단계와,

상기 작성된 과도 엔진 모델을 이용하여 해당 엔진에 요구되는 과도 성능 목표를 만족시키는 제어 인자의 제어값을 구하는 단계와,

상기 과도 엔진 모델에 의해 얻어진 제어값을 실제 엔진에 부여하여 과도 시험을 행하여 요구되는 과도 성능 목표가 만족되는지를 확인하는 단계와,

이 확인하는 단계에 의해 요구되는 과도 성능 목표가 만족된 경우, 상기 엔진을 제어하는 제어 회로의 제어 소프트웨어를 작성하는 단계를 실행하는 과도 엔진 성능 적합화 방법에 있어서,

상기 과도 성능 목표는 복수 개의 규격화된 과도 운전 모드 중의 소정의 과도 운전 모드에 기초하여 상기 제어 인자의 제어값이 변경됨에 따라 상기 과도 시험을 행하는 단계가 실행되는 것을 조건으로 설정된 목표이고,

상기 복수 개의 규격화된 과도 운전 모드에 포함되는 상기 제어 인자의 제어값의 변경 패턴을 공통으로 갖는 하나의 유니버설 과도 운전 모드에 의해 상기 과도 시험을 행하는 단계를 실행하는 것을 특징으로 하는 과도 엔진 성능 적합화 방법.
제 1 항에 있어서, 복수 개의 과도 운전 모드의 각각에 대응하며, 과도 시험에 의한 엔진의 출력 데이터 내에서 착안할 데이터 영역의 분포가 각각 정해지고,

상기 과도 엔진 모델을 작성하는 단계는 착안할 데이터 영역의 분포 내의 데이터에 한정하여 데이터를 획득하는 단계를 실행하는 것을 특징으로 하는 과도 엔진 성능 적합화 방법.
엔진의 제어 인자의 제어값을 변경하여 과도 시험을 실행하는 실제 엔진 과도 시험 실행 수단과,

상기 과도 시험에 의한 엔진의 출력 데이터를 획득하고, 해당 출력 데이터와 실제 엔진 과도 시험 실행 수단이 해당 엔진에 부여한 제어값에 기초하여 상기 엔진의 제어 입력과 출력 데이터와의 관계를 기술한 과도 엔진 모델을 생성하는 과도 엔진 모델 생성 수단과,

상기 과도 엔진 모델 생성 수단이 생성한 과도 엔진 모델을 이용하여 상기 과도 엔진 모델이 상기 엔진의 과도 시험에 요구되는 과도 성능 목표를 만족시키는 제어 인자의 제어값을 구하는 과도 엔진 모델 시뮬레이션 수단과,

이 시뮬레이션 수단을 이용한 시뮬레이션을 실행하여 얻어진 과도 성능 목표를 만족시키는 엔진의 제어값을 실제 엔진 과도 시험 실행 수단에 부여하는 수단을 구비한 과도 엔진 성능 적합화 시스템에 있어서,

상기 과도 성능 목표는, 복수 개의 규격화된 과도 운전 모드 중의 소정의 과도 운전 모드에 기초하여 상기 제어 인자의 제어값이 변경됨으로써 상기 실제 엔진 과도 시험 실행 수단이 과도 시험을 실행하는 것을 조건으로 설정된 목표이고,

상기 실제 엔진 과도 시험 실행 수단은 상기 복수 개의 규격화된 과도 운전 모드에 포함되는 상기 제어 인자의 제어값의 변경 패턴을 공통으로 갖는 하나의 유니버설 과도 운전 모드에 의해 상기 과도 시험을 행하는 수단을 구비한 것을 특징으로 하는 과도 엔진 성능 적합화 시스템.
제 3 항에 있어서, 복수 개의 과도 운전 모드의 각각에 대응하며, 과도 시험에 의한 엔진의 출력 데이터 내에서 착안할 데이터 영역의 분포가 각각 정해지고,

상기 과도 엔진 모델 작성 수단은 착안할 데이터 영역의 분포 내의 데이터에 한정하여 데이터를 획득하는 수단을 구비한 것을 특징으로 하는 과도 엔진 성능 적합화 시스템.