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JP2019065713A - State discrimination device for plant - Google Patents

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JP2019065713A JP2017188513A JP2017188513A JP2019065713A JP 2019065713 A JP2019065713 A JP 2019065713A JP 2017188513 A JP2017188513 A JP 2017188513A JP 2017188513 A JP2017188513 A JP 2017188513A JP 2019065713 A JP2019065713 A JP 2019065713A
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敦裕 関川
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拓巳 渡邊
一志 眞田
Kazushi Sanada
一志 眞田
創 梅津
So Umezu
創 梅津
智也 武井
Tomoya Takei
智也 武井
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Abstract

To provide a state discrimination device for a plant capable of accurately discriminating a state of the plant during subsequent operation by efficiently and accurately creating a plant model representing a correlation between an internal state of the plant and output.SOLUTION: In a state discrimination device for a plant, operation parameters (an engine rotation number NE, an intake pressure Pin, a fuel injection quantity Q and an EGR valve opening degree φegr) representing an internal state of an internal combustion engine 3 as the plant are detected. Based on a predetermined number of data items with a greater Mahalanobis distance DMA among data of the operation parameters, a plant model representing a correlation between the operation parameters and an exhaust temperature Tex that is an output parameter of the internal combustion engine 3 is created (Fig 2) and a threshold (a threshold D_ABN or the like ) is set (step 40). The state of the internal combustion engine 3 is discriminated based on a relation between data of any operation parameters that are detected during operation of the plant, and the threshold (steps 53-61 or the like).SELECTED DRAWING: Figure 7

Description

本発明は、プラントの内部状態と出力との相関性を表すプラントモデルを作成するとともに、プラントの状態を判定するプラントの状態判定装置に関する。   The present invention relates to a plant state determination device that creates a plant model that represents the correlation between an internal state of a plant and an output, and determines the state of the plant.

従来、例えば内燃機関の排気温度センサの故障を判定する判定装置として、特許文献1に記載されたものが知られている。この判定装置は、排気温度センサが応答遅れ特性を有することを考慮し、その応答遅れ分を含む排気温度センサの出力値を推定するとともに、この推定出力値を排気温度センサの実際の出力値と比較することによって、排気温度センサの故障を判定するものである。   DESCRIPTION OF RELATED ART Conventionally, what was described in patent document 1 as a determination apparatus which determines the failure of the exhaust gas temperature sensor of an internal combustion engine, for example is known. This determination device takes into consideration that the exhaust temperature sensor has a response delay characteristic, and estimates the output value of the exhaust temperature sensor including the response delay, and also uses this estimated output value as the actual output value of the exhaust temperature sensor. The failure is determined by comparing the exhaust temperature sensor.

上記の推定出力値の算出は、以下のように行われる。
a.まず、吸気酸素濃度と燃料噴射時期と図示熱効率変化量との関係を規定した所定のモデル式(第2モデル式)を用い、検出された吸気酸素濃度及び設定された燃料噴射時期に応じて、図示熱効率変化量を算出する。
b.次に、図示熱効率変化量と排気温度との関係を規定した所定のモデル式(第3モデル式)を用い、aで算出された図示熱効率変化量に応じて、推定排気温度を算出する。
c.さらに、排気温度と排気温度センサの所定の時定数と排気流量と排気温度との関係を規定した所定のモデル式(第1モデル式)を用い、bで算出された推定排気温度、時定数及び排気流量に応じて、排気温度センサの応答遅れを反映させた推定出力値を算出する。
The calculation of the above-mentioned estimated output value is performed as follows.
a. First, according to the detected intake oxygen concentration and the set fuel injection timing, a predetermined model expression (second model expression) defining the relationship between the intake oxygen concentration, the fuel injection timing, and the indicated thermal efficiency change amount is used. The indicated thermal efficiency change amount is calculated.
b. Next, the estimated exhaust temperature is calculated according to the indicated thermal efficiency change amount calculated in a using a predetermined model equation (third model equation) that defines the relationship between the indicated thermal efficiency change amount and the exhaust temperature.
c. Further, the estimated exhaust temperature, time constant, and the like calculated in b using a predetermined model equation (first model equation) defining the relationship between the exhaust temperature, the predetermined time constant of the exhaust temperature sensor, the exhaust flow rate According to the exhaust flow rate, an estimated output value reflecting the response delay of the exhaust temperature sensor is calculated.

算出された推定出力値は、排気温度センサの実出力値と比較され、例えば実出力値と推定出力値との差が所定のしきい値よりも大きくなったときに、排気温度センサが故障していると判定される。   The calculated estimated output value is compared with the actual output value of the exhaust temperature sensor, and for example, when the difference between the actual output value and the estimated output value becomes larger than a predetermined threshold value, the exhaust temperature sensor breaks down. It is determined that

特開2015−31169号公報Unexamined-Japanese-Patent No. 2015-31169

上述したように、この従来の判定装置では、複数のモデル式(第2、第3及び第1モデル式)があらかじめ設定されるとともに、これらのモデル式を順に用いて、排気温度センサの推定出力値が算出される。このため、内燃機関を構成するデバイスの個体間の動作特性のばらつきや、運転パラメータを検出するセンサの故障や劣化などに起因して、運転パラメータ間の実際の相関性がモデル式における相関性から乖離した場合には、排気温度センサの推定出力値を精度良く算出できない。その場合には、推定出力値を用いた排気温度センサの故障判定の精度も低下してしまう。   As described above, in this conventional determination device, a plurality of model equations (second, third and first model equations) are set in advance, and these model equations are sequentially used to estimate output of the exhaust temperature sensor The value is calculated. For this reason, the actual correlation between the operating parameters is based on the correlation in the model expression due to the variation of the operating characteristics between the individual devices of the internal combustion engine and the failure or deterioration of the sensor that detects the operating parameters. In the case of deviation, the estimated output value of the exhaust gas temperature sensor can not be calculated accurately. In that case, the accuracy of the failure determination of the exhaust temperature sensor using the estimated output value also decreases.

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、プラントの内部状態と出力との相関性を表すプラントモデルを効率良く高い精度で作成できるとともに、その後の運転中におけるプラントの状態を精度良く推定することができるプラントの状態判定装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and can efficiently create a plant model representing the correlation between the internal state of the plant and the output with high accuracy, and at the same time, the state of the plant during operation An object of the present invention is to provide a plant state determination device capable of estimating with high accuracy.

この目的を達成するため、請求項1に係る発明は、プラントの状態判定装置であって、プラント(実施形態における(以下、本項において同じ)内燃機関3)の内部状態を表す内部状態パラメータ(エンジン回転数NE、吸気圧Pin、燃料噴射量Q、EGR弁開度φegr)を検出する内部状態パラメータ検出手段(クランク角センサ20、吸気圧センサ23、EGR弁開度センサ25)と、検出された多数の内部状態パラメータのデータのうちの、当該データの分布の中心点からの距離(マハラノビス距離DMA)が大きい方の所定数(M1個)のデータを用いて、内部状態パラメータとプラントの出力を表す出力パラメータ(排気温度Tex)との相関性を表すプラントモデル(参照モデル)を作成するプラントモデル作成手段(モデリング装置50、図2)と、所定数の内部状態パラメータのデータに基づき、プラントの状態を判定するためのしきい値(しきい値D_ABN、しきい値D_DET、しきい値D_OPRN、しきい値D_INI)を設定するしきい値設定手段(ECU2、図6のステップ40、図9のステップ70、図12のステップ90、図14のステップ122)と、プラントモデルが作成された後のプラントの運転中に内部状態パラメータ検出手段によって検出された多数の内部状態パラメータのデータと、設定されたしきい値との関係に基づき、プラントの状態を判定する状態判定手段(ECU2、図7のステップ53〜61、図10のステップ83〜88、図13のステップ103〜105、図15のステップ133〜138)と、を備えることを特徴とする。   In order to achieve this object, the invention according to claim 1 is an apparatus for determining a state of a plant, which is an internal state parameter representing an internal state of a plant (in the embodiment (hereinafter the same in this section) internal combustion engine 3). Internal state parameter detection means (crank angle sensor 20, intake pressure sensor 23, EGR valve opening sensor 25) for detecting the engine speed NE, intake pressure Pin, fuel injection amount Q, EGR valve opening φegr) Of the data of a large number of internal state parameters, using the predetermined number (M1 pieces) of data for which the distance (Mahalanobis distance DMA) from the center point of the distribution of the data is large, the internal state parameters and the output of the plant Plant model creation means (model) for creating a plant model (reference model) representing the correlation with an output parameter (exhaust temperature Tex) representing 2) and the threshold value (threshold D_ABN, threshold D_DET, threshold D_OPRN, threshold) for determining the state of the plant based on data of a predetermined number of internal state parameters and FIG. Threshold setting means (ECU 2, step 40 of FIG. 6, step 70 of FIG. 9, step 90 of FIG. 12, step 122 of FIG. 14) for setting D_INI) and operation of the plant after the plant model is created State determination means for determining the state of the plant based on the relationship between the data of a large number of internal state parameters detected by the internal state parameter detection means and the set threshold value (ECU 2, step 53 to FIG. 7 61, steps 83 to 88 in FIG. 10, steps 103 to 105 in FIG. 13, and steps 133 to 138) in FIG. It features.

このプラントの状態判定装置では、プラントの内部状態を表す内部状態パラメータが内部状態パラメータ検出手段によって検出されるとともに、検出された多数の内部状態パラメータを用いて、内部状態パラメータとプラントの出力を表す出力パラメータとの相関性を表すプラントモデルが作成される。その際、多数の内部状態パラメータのデータのうちの、データの分布の中心点からの距離が大きい方の所定数のデータが選択され、プラントモデルの作成に用いられる。このように選択された所定数のデータは、より少ないデータ数で、プラントの内部状態を網羅するとともに良好に反映する。したがって、中心点からの距離が小さいデータを含むすべてのデータを用いた場合と比較して、データ数が少ない条件下で、モデル化誤差が低減されたプラントモデルを効率良く高い精度で作成することができる。なお、請求項1中の「データの分布の中心点からの距離が大きい方の所定数のデータを用い」るとは、距離の大きさに比例した確率で所定数のデータを用いることや、距離が大きい方から順に所定数のデータを用いることなどを含むものである。   In this plant state determination device, an internal state parameter representing the internal state of the plant is detected by the internal state parameter detecting means, and the detected internal state parameter is used to represent the internal state parameter and the output of the plant. A plant model is created that represents the correlation with the output parameter. At this time, a predetermined number of data having a larger distance from the center point of the data distribution among the data of a large number of internal state parameters is selected and used for creating a plant model. The predetermined number of data thus selected covers the internal state of the plant and well reflects the smaller number of data. Therefore, a plant model with reduced modeling error is efficiently and accurately generated under a condition where the number of data is small compared to the case where all data including data whose distance from the central point is small is used. Can. Note that using “a predetermined number of data whose distance from the center point of the data distribution is larger” in claim 1 means using a predetermined number of data with a probability proportional to the size of the distance, or This includes the use of a predetermined number of data in order from the one with the largest distance.

また、本発明の状態判定装置によれば、プラントモデルの作成に用いられた内部状態パラメータの所定数のデータに基づき、しきい値が設定される。したがって、設定されたしきい値は、プラントモデルの作成時におけるプラントの内部状態を良好に反映する。一方、その後のプラントの運転時に、プラントの状態が変化すると、それに伴い、検出された内部状態パラメータに誤差やずれなどの変化が生じる。したがって、プラントの運転中に検出された内部状態パラメータのデータと、上記のように設定されたしきい値との関係に基づき、プラントの状態を適切に判定することができる。   Further, according to the state determination device of the present invention, the threshold value is set based on the predetermined number of data of the internal state parameter used for creating the plant model. Therefore, the set threshold well reflects the internal state of the plant at the time of creation of the plant model. On the other hand, when the state of the plant changes during the subsequent operation of the plant, a change such as an error or deviation occurs in the detected internal state parameter. Therefore, it is possible to appropriately determine the state of the plant based on the relationship between the data of the internal state parameter detected during operation of the plant and the threshold set as described above.

請求項2に係る発明は、請求項1に記載のプラントの状態判定装置において、データの分布の中心点からの距離は、マハラノビス距離DMAであり、しきい値設定手段は、所定数の内部状態パラメータのデータのマハラノビス距離DMAに基づき、しきい値を設定することを特徴とする。   The invention according to claim 2 is the plant state determination apparatus according to claim 1, wherein the distance from the central point of the distribution of data is the Mahalanobis distance DMA, and the threshold setting means has a predetermined number of internal states. A threshold is set based on the Mahalanobis distance DMA of parameter data.

この構成によれば、多数の内部状態パラメータのデータの分布の中心点からの距離として、データ間の相関性を反映するマハラノビス距離が用いられる。したがって、プラントモデルの作成に用いられた所定数の内部状態パラメータのデータのマハラノビス距離に基づいて、しきい値を設定することにより、内部状態パラメータのデータ間の相関性を反映させながら、しきい値を適切に設定することができ、それにより、しきい値との比較に基づくプラントの状態判定をより精度良く行うことができる。   According to this configuration, the Mahalanobis distance that reflects the correlation between data is used as the distance from the central point of the data distribution of multiple internal state parameters. Therefore, by setting the threshold value based on the Mahalanobis distance of the data of the predetermined number of internal state parameters used to create the plant model, the threshold value is reflected while the correlation between the data of the internal state parameters is reflected. The value can be set appropriately, whereby the state determination of the plant based on the comparison with the threshold can be performed more accurately.

請求項3に係る発明は、請求項2に記載のプラントの状態判定装置において、プラントの運転中に検出された多数の内部状態パラメータのデータのマハラノビス距離DMAを、運転時マハラノビス距離DMAとして算出する運転時マハラノビス距離算出手段(ECU2、図7のステップ53、図10のステップ83、図13のステップ103、図15のステップ133)をさらに備え、状態判定手段は、算出された運転時マハラノビス距離DMAをしきい値と比較することによって、プラントの状態を判定することを特徴とする。   The invention according to claim 3 calculates the Mahalanobis distance DMA of data of a large number of internal condition parameters detected during operation of the plant in the plant state determination device according to claim 2 as the Mahalanobis distance DMA during operation. The driving state Mahalanobis distance calculation means (ECU 2, step 53 of FIG. 7, step 83 of FIG. 10, step 103 of FIG. 13, step 133 of FIG. 15) is further provided. And the threshold value to determine the state of the plant.

この構成によれば、プラントの運転中に検出された多数の内部状態パラメータのデータのマハラノビス距離を、運転時マハラノビス距離として算出するとともに、運転時マハラノビス距離をしきい値と比較することによって、プラントの状態を判定する。これにより、プラントモデルの作成時からの、データ間の相関性の変化を含む内部状態パラメータの変化に基づいて、プラントの状態判定をさらに適切に行うことができる。   According to this configuration, the Mahalanobis distance of the data of a large number of internal state parameters detected during operation of the plant is calculated as the Mahalanobis distance at the time of operation, and the plant is compared with the threshold at the time of operation. Determine the state of Thereby, based on the change of the internal state parameter including the change of the correlation between data since the time of creation of a plant model, state determination of a plant can be performed more appropriately.

請求項4に係る発明は、請求項3に記載のプラントの状態判定装置において、しきい値設定手段は、しきい値として、異常判定用のしきい値D_ABNを設定し(図6のステップ40)、状態判定手段は、運転時マハラノビス距離DMAが異常判定用のしきい値D_ABNよりも大きいときに、内部状態パラメータ検出手段が異常であると判定すること(図7のステップ55、56、59〜61)を特徴とする。   The invention according to claim 4 is the plant state determination apparatus according to claim 3, wherein the threshold setting means sets a threshold D_ABN for abnormality determination as the threshold (step 40 in FIG. 6). State determination means determines that the internal state parameter detection means is abnormal (steps 55, 56, 59 in FIG. 7) when the Mahalanobis distance DMA at the time of operation is larger than the threshold value D_ABN for abnormality determination. ~ 61).

内部状態パラメータ検出手段に異常が発生すると、検出される内部状態パラメータに誤差が生じ、それらのデータ間の相関性が低下することによって、運転時マハラノビス距離が増加する。したがって、この構成によれば、運転時マハラノビス距離が異常判定用のしきい値よりも大きいときに、内部状態パラメータ検出手段が異常であると適切に判定することができる。   When an abnormality occurs in the internal state parameter detection means, an error occurs in the detected internal state parameter, and the correlation between the data decreases, thereby increasing the at-operation Mahalanobis distance. Therefore, according to this configuration, when the driving Mahalanobis distance is larger than the threshold value for abnormality determination, it can be appropriately determined that the internal state parameter detection means is abnormal.

請求項5に係る発明は、請求項3に記載のプラントの状態判定装置において、しきい値設定手段は、しきい値として、劣化判定用のしきい値D_DETをプラントの運転期間(車両走行距離DV)に応じて設定し(図9のステップ70)、状態判定手段は、運転時マハラノビス距離が劣化判定用のしきい値D_DETよりも大きいときに、内部状態パラメータ検出手段が劣化していると判定すること(図10のステップ86〜88)を特徴とする。   The invention according to claim 5 is the plant state determination apparatus according to claim 3, wherein the threshold value setting means sets the threshold value D_DET for deterioration determination as the threshold value as the plant operation period (vehicle travel distance). It is set according to DV) (step 70 in FIG. 9), and the state determination means determines that the internal state parameter detection means is deteriorated when the Mahalanobis distance during operation is larger than the threshold value D_DET for deterioration judgment. It is characterized by determining (steps 86 to 88 in FIG. 10).

内部状態パラメータ検出手段に経年的な劣化が発生すると、検出される内部状態パラメータの誤差が徐々に増加し、それらのデータ間の相関性が低下することによって、運転時マハラノビス距離が徐々に増加する。したがって、この構成によれば、しきい値として、劣化判定用のしきい値をプラントの運転期間に応じて設定するとともに、運転時マハラノビス距離が劣化判定用のしきい値よりも大きいときに、内部状態パラメータ検出手段が経年的に劣化していると適切に判定することができる。   As the internal state parameter detection means suffers from deterioration over time, the error of the detected internal state parameter gradually increases, and the correlation between those data decreases, whereby the Mahalanobis distance during operation gradually increases. . Therefore, according to this configuration, as the threshold, the threshold for deterioration determination is set according to the operation period of the plant, and when the Mahalanobis distance during operation is larger than the threshold for deterioration determination, It can be appropriately determined that the internal state parameter detection means has deteriorated over time.

請求項6に係る発明は、請求項5に記載のプラントの状態判定装置において、状態判定手段は、内部状態パラメータ検出手段が劣化していると判定されたときに、劣化による内部状態パラメータ検出手段の検出特性のずれを学習すること(図10のステップ89)を特徴とする。   The invention according to claim 6 is the plant state determination apparatus according to claim 5, wherein the state determination means determines the internal state parameter detection means due to deterioration when it is determined that the internal state parameter detection means is deteriorated. It is characterized by learning the deviation of the detection characteristic of (step 89 in FIG. 10).

この構成によれば、内部状態パラメータ検出手段が劣化していると判定されるのに応じて、劣化による検出特性のずれを適切なタイミングで学習することができる。   According to this configuration, it is possible to learn the deviation of the detection characteristic due to the deterioration at an appropriate timing according to the determination that the internal state parameter detection means is deteriorated.

請求項7に係る発明は、請求項3に記載のプラントの状態判定装置において、しきい値設定手段は、しきい値として、運転領域判定用のしきい値D_OPRNを設定し(図12のステップ90)、状態判定手段は、内部状態パラメータのデータの運転時マハラノビス距離DMAが運転領域判定用のしきい値D_OPRNよりも大きいときに、そのデータで表されるプラントの運転領域が、プラントモデルの作成時に学習された運転領域から逸脱していると判定すること(図13のステップ105〜106)を特徴とする。   The invention according to claim 7 is the plant state determination apparatus according to claim 3, wherein the threshold setting means sets a threshold D_OPRN for operating area determination as the threshold (step in FIG. 12). 90) The state determining means determines that the operating range of the plant represented by the data is the plant model when the Mahalanobis distance DMA during operation of the data of the internal state parameter is larger than the threshold D_OPRN for determining the operating range. It is characterized in that it judges that it deviates from the operation field learned at the time of creation (Steps 105 to 106 in FIG. 13).

プラントの運転状態は、プラントの運転者の特徴(くせ)や好みによる運転や、運転環境に応じた又は不注意による通常と異なる運転が行われることによって変化し、それに応じて内部状態パラメータが変化し、データ間の相関性が低下することで、その内部状態パラメータのデータの運転時マハラノビス距離が増加する。この構成によれば、しきい値として、運転領域判定用のしきい値を設定するとともに、内部状態パラメータのデータの運転時マハラノビス距離が運転領域判定用のしきい値よりも大きいときに、そのデータで表されるプラントの運転領域が、プラントモデルの作成時に学習された運転領域(以下「学習領域」という)から逸脱していると判定する。これにより、上述した運転者の特徴的な運転や通常と異なる運転などに起因する、学習領域からのプラントの運転領域の逸脱を適切に判定することができる。   The operating condition of the plant changes due to the characteristics of the operator of the plant, the operation according to preference or the operation different from the normal operation according to the operating environment or due to carelessness, and the internal condition parameter changes accordingly. As the correlation between data decreases, the driving Mahalanobis distance of the data of the internal state parameter increases. According to this configuration, as the threshold value, a threshold value for determining the driving range is set, and when the Mahalanobis distance during driving of the data of the internal state parameter is larger than the threshold value for determining the driving range, It is determined that the operation region of the plant represented by the data deviates from the operation region (hereinafter referred to as a “learning region”) learned when creating the plant model. Thereby, it is possible to appropriately determine the deviation of the operation area of the plant from the learning area, which is caused by the above-described characteristic driving of the driver, an operation different from the normal operation, or the like.

請求項8に係る発明は、請求項3に記載のプラントの状態判定装置において、プラントモデル作成手段は、プラントと同じ構成を有する他の複数のプラント(複数のサンプル用エンジン)に対してプラントモデルを作成し、しきい値設定手段は、複数のプラントのプラントモデルの作成にそれぞれ用いられた所定数の内部状態パラメータのデータのマハラノビス距離(モデル作成時マハラノビス距離DMAM)に基づき、しきい値として、プラントの初期状態判定用のしきい値を設定し(図14のステップ122)、運転時マハラノビス距離算出手段は、プラントの初期運転中に運転時マハラノビス距離DMAを算出し(図15のステップ133)、状態判定手段は、運転時マハラノビス距離が初期状態判定用のしきい値よりも大きいときに、プラントの初期状態において、内部状態パラメータ検出手段の検出特性のずれ及び/又は内部状態に関連するデバイスの動作特性のずれが発生していると判定すること(図15のステップ135〜137)を特徴とする。   The invention according to claim 8 is the plant state determination device according to claim 3, wherein the plant model creating unit is a plant model for a plurality of other plants (plural sample engines) having the same configuration as the plant. Threshold value setting means is set as a threshold value based on the Mahalanobis distance (Mahalanobis distance DMAM at the time of model creation) of data of a predetermined number of internal state parameters used to create a plant model of a plurality of plants. The threshold value for determining the initial state of the plant is set (Step 122 in FIG. 14), and the operating Mahalanobis distance calculation means calculates the operating Mahalanobis distance DMA during the initial operation of the plant (Step 133 in FIG. 15). State determination means, when the driving Mahalanobis distance is greater than the threshold for the initial state determination In the initial state of the plant, it is characterized that the deviation of the detection characteristic of the internal state parameter detection means and / or the deviation of the operation characteristic of the device related to the internal state are occurring (steps 135 to 137 in FIG. 15) I assume.

この構成によれば、判定対象のプラントと同じ構成を有する複数のプラントに対してプラントモデルを作成するとともに、その際にそれぞれ用いられた所定数の内部状態パラメータのデータのマハラノビス距離に基づき、しきい値として、プラントの初期状態判定用のしきい値が設定される。また、当該プラントの初期運転中に運転時マハラノビス距離を算出し、この運転時マハラノビス距離が初期状態判定用のしきい値よりも大きいときに、このプラントの初期状態において、内部状態パラメータ検出手段の検出特性のずれ及び/又は内部状態に関連するデバイスの動作特性のずれが発生していると判定する。   According to this configuration, a plant model is created for a plurality of plants having the same configuration as the plant to be determined, and based on the Mahalanobis distance of the data of the predetermined number of internal state parameters used at that time, As a threshold value, a threshold value for determining the initial state of the plant is set. In addition, when the Mahalanobis distance during operation is calculated during the initial operation of the plant, and when the Mahalanobis distance during operation is larger than the threshold for the initial state determination, the internal state parameter detection means It is determined that a shift in detection characteristics and / or a shift in operation characteristics of a device related to an internal state has occurred.

これにより、出荷工場内での試験運転や出荷直後のならし運転などの初期運転中に、異常や劣化などに起因しない、新品のプラントにおける内部状態パラメータ検出手段の検出特性のずれや内部状態に関連するデバイスの動作特性のずれを、適切に判定することができる。   As a result, during initial operation such as test operation in the shipping factory or break-in operation immediately after shipment, deviations in detection characteristics of the internal state parameter detection means in the new plant and internal states not attributable to abnormality or deterioration. Deviations in the operating characteristics of the associated device can be properly determined.

請求項9に係る発明は、請求項1ないし8のいずれかに記載のプラントの状態判定装置において、プラントは内燃機関3であり、プラントの内部状態パラメータは、内燃機関3の回転数(エンジン回転数NE)、吸気圧Pin、燃料噴射量Q及びEGR弁開度φegrであり、プラントの出力パラメータは、内燃機関3の排気の物理量を表す排気パラメータ(排気温度Tex)であることを特徴とする。   The invention according to claim 9 is the state determination device for a plant according to any one of claims 1 to 8, wherein the plant is the internal combustion engine 3, and the internal state parameter of the plant is the rotational speed of the internal combustion engine 3 (engine rotation speed Number NE), intake pressure Pin, fuel injection amount Q and EGR valve opening degree φegr, and the output parameter of the plant is an exhaust parameter (exhaust temperature Tex) representing the physical quantity of the exhaust of the internal combustion engine 3 .

この構成によれば、プラントは内燃機関であり、内燃機関の回転数、吸気圧、燃料噴射量及びEGR弁開度を内部状態パラメータとして、これらと排気パラメータとの相関性を表すプラントモデルが効率良く高い精度で作成される。また、内燃機関の運転中に検出された内部状態パラメータのデータと、プラントモデルの作成時に検出された内部状態パラメータのデータに基づいて設定されたしきい値との関係に基づいて、内燃機関の状態を適切に判定することができる。   According to this configuration, the plant is an internal combustion engine, and the plant model representing the correlation between the internal combustion engine and the exhaust parameter with the number of revolutions of the internal combustion engine, intake pressure, fuel injection amount and EGR valve opening as internal state parameters is efficient. Well created with high accuracy. Also, based on the relationship between the data of the internal state parameter detected during operation of the internal combustion engine and the threshold value set based on the data of the internal state parameter detected at the time of creation of the plant model, The state can be properly determined.

本発明を適用した、プラントとしての内燃機関とその状態判定装置の構成を模式的に示す図である。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is a figure which shows typically the structure of the internal combustion engine as a plant and its state determination apparatus to which this invention is applied. 参照モデル作成処理を示すフローチャートである。It is a flow chart which shows reference model creation processing. マハラノビス距離の説明図である。It is explanatory drawing of Mahalanobis distance. マハラノビス距離を用いたサンプリング手法及びランダムサンプリング手法による誤差を比較した図である。It is the figure which compared the error by the sampling method using a Mahalanobis distance, and the random sampling method. 学習モデル作成処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows a learning model creation process. 本発明の第1実施形態によるしきい値設定処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the threshold value setting process by 1st Embodiment of this invention. 第1実施形態によるセンサの異常判定処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the abnormality determination processing of the sensor by 1st Embodiment. モデル作成時マハラノビス距離と図6の処理で設定されるしきい値との関係を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the relationship of the Mahalanobis distance at the time of model preparation, and the threshold value set by the process of FIG. 本発明の第2実施形態によるしきい値設定処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the threshold value setting process by 2nd Embodiment of this invention. 第2実施形態によるセンサの劣化判定処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the deterioration determination processing of the sensor by 2nd Embodiment. 図9の処理で設定されるしきい値マップを示す図である。It is a figure which shows the threshold value map set by the process of FIG. 本発明の第3実施形態によるしきい値設定処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the threshold value setting process by 3rd Embodiment of this invention. 第3実施形態によるエンジンの運転領域判定処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the driving | operation area | region determination processing of the engine by 3rd Embodiment. 本発明の第4実施形態によるしきい値設定処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the threshold value setting process by 4th Embodiment of this invention. 第4実施形態によるエンジンの初期状態判定処理を示すフローチャートである。It is a flow chart which shows initial state judging processing of an engine by a 4th embodiment.

以下、図面を参照しながら、本発明の好ましい実施形態について説明する。本実施形態は、本発明をプラントとしての内燃機関に適用したものである。図1に示すように、状態判定装置1はECU(電子制御ユニット)2を備えており、ECU2によって、後述する各種の制御処理が実行される。また、車両の工場出荷前において、参照用のプラントモデルである参照モデルを作成する場合には、さらにモデリング装置50が用いられる。   Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. The present embodiment is an application of the present invention to an internal combustion engine as a plant. As shown in FIG. 1, the state determination device 1 includes an ECU (Electronic Control Unit) 2, and the ECU 2 executes various control processes described later. In addition, before the factory shipment of the vehicle, when creating a reference model which is a plant model for reference, the modeling device 50 is further used.

内燃機関(以下「エンジン」という)3は、ガソリンを燃料とする多気筒の内燃機関であり、車両(図示せず)に動力源として搭載されている。エンジン3は、気筒ごとに設けられた燃料噴射弁4及び点火プラグ5(いずれも1つのみ図示)と、スロットル弁機構8及びEGR装置9などを備えている。   An internal combustion engine (hereinafter referred to as "engine") 3 is a multi-cylinder internal combustion engine that uses gasoline as a fuel, and is mounted on a vehicle (not shown) as a motive power source. The engine 3 is provided with a fuel injection valve 4 and a spark plug 5 (only one of which is shown) provided for each cylinder, a throttle valve mechanism 8 and an EGR device 9 and the like.

燃料噴射弁4及び点火プラグ5はECU2に電気的に接続されており、ECU2により、エンジン3の運転状態に応じて、燃料噴射弁4による燃料噴射量Q及び燃料噴射時期と、点火プラグ5による混合気の点火時期が制御される。   The fuel injection valve 4 and the ignition plug 5 are electrically connected to the ECU 2, and the ECU 2 causes the fuel injection amount Q and fuel injection timing by the fuel injection valve 4 to correspond to the operation state of the engine 3. The ignition timing of the mixture is controlled.

スロットル弁機構8は、スロットル弁8a及びこれを駆動するTHアクチュエータ8bなどで構成されている。スロットル弁8aは、吸気通路6内に回動自在に設けられている。ECU2からの制御信号によってTHアクチュエータ8bを駆動し、スロットル弁8aの開度を変化させることによって、スロットル弁8aを通過する空気量が制御される。   The throttle valve mechanism 8 includes a throttle valve 8a and a TH actuator 8b for driving the same. The throttle valve 8 a is rotatably provided in the intake passage 6. The TH actuator 8b is driven by a control signal from the ECU 2 to change the opening degree of the throttle valve 8a, whereby the amount of air passing through the throttle valve 8a is controlled.

また、EGR装置9は、エンジン3の気筒から排出された排気の一部を排気通路7から吸気通路6に還流させるものであり、EGR通路9a、EGR弁9b及びEGRクーラ9cなどで構成されている。EGR通路9aの一端部は排気通路7に接続され、他端部は、吸気通路6のスロットル弁8aよりも下流側に接続されている。   Further, the EGR device 9 is configured to recirculate a part of the exhaust gas discharged from the cylinders of the engine 3 from the exhaust passage 7 to the intake passage 6, and is constituted by the EGR passage 9a, the EGR valve 9b, the EGR cooler 9c, and the like. There is. One end of the EGR passage 9 a is connected to the exhaust passage 7, and the other end is connected to the intake passage 6 downstream of the throttle valve 8 a.

EGR弁9bは、バタフライ弁タイプのものであり、EGR弁アクチュエータ(図示せず)に連結されている。ECU2からの制御信号によってEGR弁アクチュエータを駆動し、EGR弁9bの開度を変化させることによって、排気通路7から吸気通路6への還流ガス量(EGR量)が制御される。   The EGR valve 9 b is of a butterfly valve type and is connected to an EGR valve actuator (not shown). The EGR valve actuator is driven by the control signal from the ECU 2 to change the opening degree of the EGR valve 9 b, whereby the amount of recirculated gas (EGR amount) from the exhaust passage 7 to the intake passage 6 is controlled.

また、EGRクーラ9cは、EGR通路9aのEGR弁9bよりも排気通路7側に配置された水冷式のものであり、エンジン冷却水を利用して、EGR通路9aを流れる高温の還流ガスを冷却する。   Further, the EGR cooler 9c is a water-cooling type disposed on the side of the exhaust passage 7 with respect to the EGR valve 9b of the EGR passage 9a, and cools the high temperature reflux gas flowing through the EGR passage 9a using engine cooling water. Do.

ECU2には、クランク角センサ20、水温センサ21、エアフローセンサ22、吸気圧センサ23、EGRセンサ24、EGR弁開度センサ25及びアクセル開度センサ26が電気的に接続されており、それらの検出信号が入力される。 A crank angle sensor 20, a water temperature sensor 21, an air flow sensor 22, an intake pressure sensor 23, an EGR pressure sensor 24, an EGR valve opening degree sensor 25, and an accelerator opening degree sensor 26 are electrically connected to the ECU 2. A detection signal is input.

クランク角センサ20は、クランクシャフト(図示せず)の回転に伴い、パルス信号であるCRK信号を出力する。CRK信号は、所定クランク角(例えば30゜)ごとに出力され、ECU2は、このCRK信号に基づき、エンジン3の回転数(以下「エンジン回転数」という)NEを算出する。   The crank angle sensor 20 outputs a CRK signal, which is a pulse signal, as the crankshaft (not shown) rotates. The CRK signal is output for each predetermined crank angle (for example, 30 °), and the ECU 2 calculates the rotational speed (hereinafter referred to as "the engine rotational speed") NE of the engine 3 based on the CRK signal.

水温センサ21は、エンジン3のシリンダブロック(図示せず)内を循環する冷却水の温度であるエンジン水温TWを、絶対温度として検出する。エアフローセンサ22は、スロットル弁8aを通過する空気量Gthを、質量流量として検出する。吸気圧センサ23は、吸気通路6の吸気マニホールド(図示せず)内の圧力(以下「吸気圧」という)Pinを、絶対圧として検出する。   The water temperature sensor 21 detects an engine water temperature TW, which is the temperature of cooling water circulating in a cylinder block (not shown) of the engine 3, as an absolute temperature. The air flow sensor 22 detects the amount of air Gth passing through the throttle valve 8a as a mass flow rate. The intake pressure sensor 23 detects a pressure (hereinafter referred to as “intake pressure”) Pin in an intake manifold (not shown) of the intake passage 6 as an absolute pressure.

EGR圧センサ24は、EGRクーラ9cからEGR弁9bに流入する還流ガスの圧力(以下「EGR圧」という)Pegrを、絶対圧として検出する。EGR弁開度センサ25は、EGR弁9bの開度(以下「EGR弁開度」という)φegrを検出する。また、アクセル開度センサ26は、車両のアクセルペダル(図示せず)の踏み込み量(アクセル開度)APを検出する。   The EGR pressure sensor 24 detects, as an absolute pressure, a pressure (hereinafter referred to as “EGR pressure”) Pegr of the reflux gas flowing into the EGR valve 9 b from the EGR cooler 9 c. The EGR valve opening degree sensor 25 detects an opening degree of the EGR valve 9 b (hereinafter referred to as “EGR valve opening degree”) φegr. Further, the accelerator opening sensor 26 detects a depression amount (accelerator opening) AP of an accelerator pedal (not shown) of the vehicle.

ECU2は、CPU、RAM、E2PROM、ROM及びI/Oインターフェース(いずれも図示せず)などから成るマイクロコンピュータで構成されており、上述した各種のセンサ20〜26の検出信号などに応じて、後述する各種の制御処理を実行する。なお、本実施形態では、ECU2が、しきい値設定手段、状態判定手段、及び運転時マハラノビス距離算出手段に相当する。   The ECU 2 is configured by a microcomputer including a CPU, a RAM, an E2PROM, a ROM, an I / O interface (all not shown) and the like, and will be described later according to detection signals of the various sensors 20 to 26 described above. Execute various control processes. In the present embodiment, the ECU 2 corresponds to threshold value setting means, state determination means, and driving-time Mahalanobis distance calculation means.

また、モデリング装置50は、CPU、ROM及びRAMなどを有するマイクロコンピュータと、各種の電気回路などで構成されている。本実施形態では、モデリング装置50がプラントモデル作成手段に相当する。前述したように、モデリング装置50は、参照モデルの作成時にのみECU2に接続され、モデリング装置50には排気温センサ51が接続される。   The modeling device 50 is configured of a microcomputer having a CPU, a ROM, a RAM, and the like, and various electric circuits and the like. In the present embodiment, the modeling device 50 corresponds to a plant model creation unit. As described above, the modeling device 50 is connected to the ECU 2 only when creating the reference model, and the exhaust temperature sensor 51 is connected to the modeling device 50.

この排気温センサ51は、排気通路7の排気マニホールド(図示せず)に取り付けられ、排気の温度(以下「排気温度」という)Texを検出し、その検出信号をモデリング装置50に出力する。これらのモデリング装置50及び排気温センサ51は、車両が工場から出荷されるときに、ECU2及びエンジン3からそれぞれ取り外される。   The exhaust temperature sensor 51 is attached to an exhaust manifold (not shown) of the exhaust passage 7, detects an exhaust temperature (hereinafter referred to as "exhaust temperature") Tex, and outputs a detection signal to the modeling device 50. The modeling device 50 and the exhaust temperature sensor 51 are respectively removed from the ECU 2 and the engine 3 when the vehicle is shipped from the factory.

モデリング装置50は、エンジン3がECU2によって様々な運転モードで制御されているときに、ECU2との間で各種の電気信号を授受しながら、図2に示す参照モデル作成処理を実行する。   The modeling device 50 executes the reference model creation process shown in FIG. 2 while exchanging various electrical signals with the ECU 2 when the engine 3 is controlled by the ECU 2 in various operation modes.

この参照モデル作成処理は、エンジン3の運転パラメータ(内部状態パラメータ)である、エンジン回転数NE、吸気圧Pin、燃料噴射量Q及びEGR弁開度φegrを入力変数とし、排気パラメータである排気温度Tex(出力パラメータ)を出力変数とする、参照用のプラントモデルである参照モデルを作成するものであり、所定の周期で実行される。なお、以下の説明において「RAM」は、モデリング装置50のRAMを意味する。   In this reference model creation processing, the engine rotational speed NE, the intake pressure Pin, the fuel injection amount Q, and the EGR valve opening degree φegr, which are operation parameters (internal state parameters) of the engine 3, are input variables, and the exhaust temperature is an exhaust parameter. A reference model, which is a plant model for reference having Tex (output parameter) as an output variable, is created and executed at a predetermined cycle. In the following description, “RAM” means the RAM of the modeling device 50.

同図に示すように、本処理では、まずステップ1(「S1」と図示。以下同じ)において、5つのパラメータ(NE,Pin,Q,φegr,Tex)のデータをサンプリングし、これらのデータにおける4つの入力変数(NE,Pin,Q,φegr)と1つの出力変数(Tex)を、これらの対応関係を保持した状態、すなわち5要素から成る1行5列の行列データの状態でRAMに記憶する。   As shown in the figure, in this process, first, data of five parameters (NE, Pin, Q, φegr, Tex) are sampled in step 1 (shown as “S1”. The same applies to the following.) The four input variables (NE, Pin, Q, φegr) and one output variable (Tex) are stored in RAM in the state of maintaining their correspondence, that is, in the state of 1-row 5-column matrix data consisting of 5 elements. Do.

次いで、ステップ2に進み、第1サンプリング回数N1をインクリメントする。この第1サンプリング回数N1は、ステップ1におけるサンプリングの実行回数を表すものであり、その初期値は0に設定される。   Next, the process proceeds to step 2 and the first sampling number N1 is incremented. The first number of times of sampling N1 represents the number of times of execution of sampling in step 1, and its initial value is set to zero.

次に、ステップ3において、第1サンプリング回数N1が所定値K1(例えば4桁の整数)以上になったか否かを判別する。この判別結果がNOのときには、そのまま本処理を終了する。一方、ステップ3の判別結果がYESで、ステップ1でのサンプリング回数が所定値K1に達したときには、ステップ4に進み、第1サンプリング回数N1をリセットする。   Next, in step 3, it is determined whether or not the first number of times of sampling N1 has become equal to or greater than a predetermined value K1 (for example, a 4-digit integer). When the result of this determination is NO, this processing ends. On the other hand, if the determination result in step 3 is YES, and the number of samplings in step 1 reaches the predetermined value K1, the process proceeds to step 4 to reset the first number of samplings N1.

次いで、ステップ5に進み、モデルデータのサンプリングを実行する。具体的には、RAMに記憶されているK1組のデータ(K1行5列の行列データ)における4つの入力変数(NE,Pin,Q,φegr)に対し、次式(1)〜(3)により、各データについてマハラノビス距離DMAを算出する。

Figure 2019065713
Figure 2019065713
Figure 2019065713
Then, the process proceeds to step 5 to perform sampling of model data. Specifically, for four input variables (NE, Pin, Q, φegr) in K1 data sets (K1 rows and 5 columns of matrix data) stored in the RAM, the following equations (1) to (3) Then, the Mahalanobis distance DMA is calculated for each data.
Figure 2019065713
Figure 2019065713
Figure 2019065713

式(1)のxは、式(2)で定義される入力変数の行列であり、この行列xの4つの要素x1〜x4はそれぞれ、NE,Pin,Q,φegrに相当する。また、式(1)のx_aveは、式(3)で定義される入力変数の平均値の行列であり、この行列x_aveの4つの要素x1_ave〜x4_aveはそれぞれ、NE,Pin,Q,φegrのサンプリングデータの平均値に相当する。 X of formula (1) is a matrix of the input variable defined by equation (2), each of the four elements x 1 ~x 4 of the matrix x, NE, Pin, Q, corresponds to Faiegr. Further, X_ave of formula (1) is a matrix of the mean value of the input variable defined by the equation (3), each of the four elements x 1 _ave~x 4 _ave of this matrix X_ave is NE, Pin, Q , Φ egr corresponds to the average value of the sampling data.

以上のようにK1個のマハラノビス距離DMAを算出した後、K1組のデータから、マハラノビス距離DMAに比例した確率で、M1(例えば2桁の整数)個の入力変数データ及びこれに対応する出力変数のデータを要素とする行列データを、モデルデータとしてサンプリングし、RAMに記憶する。その結果、合計M1個の5要素の1行行列データ(M1行5列の行列データ)がRAMに記憶される。このサンプリング処理は、図3に示すように、中心点のデータD1に対して、マハラノビス距離DMAが大きいデータD2〜D4を重点的にサンプリングすることに相当する。   After the K1 Mahalanobis distances DMA are calculated as described above, M1 (for example, 2-digit integer) input variable data and the corresponding output variables are calculated from the K1 data with a probability proportional to the Mahalanobis distances DMA. The matrix data whose elements are data is sampled as model data and stored in the RAM. As a result, a total of M1 five-element one-row matrix data (M1 × 5 matrix data) is stored in the RAM. As shown in FIG. 3, this sampling process corresponds to intensively sampling data D2 to D4 having a large Mahalanobis distance DMA with respect to data D1 of the central point.

上記のようにマハラノビス距離DMAを用いてサンプリングを実行する理由は、以下による。すなわち、図4に示すように、マハラノビス距離DMAを用いた場合、通常のランダムサンプリング手法を用いた場合と比較して、データサンプル数が少ない条件下で、誤差V_RMSEを小さくし、サンプリング精度を向上させることができるためである。なお、この誤差V_RMSEは、交差検定における2乗平均平方根誤差である。   The reason for performing sampling using the Mahalanobis distance DMA as described above is as follows. That is, as shown in FIG. 4, when the Mahalanobis distance DMA is used, the error V_RMSE is reduced and the sampling accuracy is improved under the condition that the number of data samples is small compared to the case where the normal random sampling method is used. It is because it can be done. Note that this error V_RMSE is the root mean square error in cross validation.

以上のように、ステップ5でモデルデータのサンプリングを実行した後、ステップ6に進み、第2サンプリング回数N2をインクリメントする。この第2サンプリング回数N2は、上記ステップ5におけるサンプリングの実行回数を表すものであり、その初期値は0に設定される。   As described above, after the model data sampling is performed in step 5, the process proceeds to step 6, and the second sampling number N2 is incremented. The second sampling number N2 represents the number of executions of sampling in step 5 above, and its initial value is set to zero.

次に、ステップ7において、第2サンプリング回数N2が所定値K2(例えば3桁の整数)以上になったか否かを判別する。この判別結果がNOのときには、そのまま本処理を終了する。一方、ステップ7の判別結果がYESで、ステップ5でのサンプリング回数が所定値K2に達し、合計K2×M1個の5要素から成る1行行列データ(K2×M1行5列の行列データ)のサンプリングが完了したときには、ステップ8に進み、2つのモデルパラメータλ,σを決定し、本処理を終了する。   Next, in step 7, it is determined whether or not the second sampling number N2 has become equal to or more than a predetermined value K2 (for example, a 3-digit integer). When the result of this determination is NO, this processing ends. On the other hand, if the determination result in step 7 is YES, the number of samplings in step 5 reaches a predetermined value K2, and a total of K2 × M1 five-row one-row matrix data (matrix data of K2 × M1 × 5) When the sampling is completed, the process proceeds to step 8, where two model parameters λ and σ are determined, and the process ends.

これらのモデルパラメータλ,σは、後述する排気温度の推定値Tex_est算出用の回帰モデル式(4)(5)におけるモデルパラメータであり、以下の手法によって決定される。まず、上記のようにサンプリングされた4つの入力変数及び1つの出力変数を要素とする行列データにおける誤差V_RMSEを算出するとともに、この誤差V_RMSEを出力とし、パラメータλ,σを入力とする関数を定義する。そして、Nelder−Mead法(滑降シンプレックス法)を用いて、この関数の最小値を探索することによって、2つのモデルパラメータλ,σが決定される。   These model parameters λ and σ are model parameters in regression model equations (4) and (5) for calculating the estimated value Tex_est of exhaust gas described later, and are determined by the following method. First, while calculating the error V_RMSE in matrix data having four input variables and one output variable sampled as described above as elements, this error V_RMSE is used as an output, and a function using parameters λ and σ as an input is defined. Do. Then, two model parameters λ and σ are determined by searching for the minimum value of this function using the Nelder-Mead method (the downhill simplex method).

以上の処理により、4つの入力変数(NE,Pin,Q,φegr)と1つの出力変数(Tex)との相関性を表すプラントモデルが作成される。作成されたプラントモデルは、参照モデルとして、ECU2のROMに書き込まれるとともに、後述するように、車両の工場出荷後、ECU2によって学習モデルを作成する際に参照される。   By the above-described process, a plant model representing the correlation between four input variables (NE, Pin, Q, φegr) and one output variable (Tex) is created. The created plant model is written in the ROM of the ECU 2 as a reference model, and is referred to when the ECU 2 creates a learning model after factory shipment of the vehicle as described later.

次に、図5を参照しながら、ECU2によって実行される学習モデル作成処理について説明する。この処理は、車両の工場出荷後、運転者による車両の運転中において、所定の周期(例えば数十msec)で実行される。   Next, the learning model creation processing executed by the ECU 2 will be described with reference to FIG. This process is performed in a predetermined cycle (for example, several tens of msec) while the driver drives the vehicle after the vehicle is shipped from the factory.

本処理では、まずステップ20において、4つの入力変数(NE,Pin,Q,φegr)のデータをサンプリングし、RAMに記憶する。次に、ステップ21に進み、第3サンプリング回数N3をインクリメントする。この第3サンプリング回数N3は、ステップ20におけるサンプリングの実行回数を表すものであり、その初期値は0に設定される。   In this process, first, at step 20, data of four input variables (NE, Pin, Q, φegr) are sampled and stored in the RAM. Next, the process proceeds to step 21 and the third sampling number N3 is incremented. The third sampling number N3 represents the number of executions of sampling in step 20, and its initial value is set to zero.

次に、ステップ22において、第3サンプリング回数N3が所定値K3(例えば3桁の整数)以上になったか否かを判別する。この判別結果がNOのときには、そのまま本処理を終了する。一方、ステップ22の判別結果がYESで、ステップ20でのサンプリング回数が所定値K3に達したときには、ステップ23に進み、第3サンプリング回数N3をリセットする。   Next, in step 22, it is determined whether the third sampling number N3 has become equal to or greater than a predetermined value K3 (for example, a 3-digit integer). When the result of this determination is NO, this processing ends. On the other hand, if the determination result in step 22 is YES, and the number of samplings in step 20 reaches the predetermined value K3, the process proceeds to step 23, and the third number of samplings N3 is reset.

次いで、ステップ24に進み、学習データのサンプリングを実行する。具体的には、RAMに記憶されている4つの入力変数(NE,Pin,Q,φegr)から成るK3組のデータ(K3行4列の行列データ)に対し、前記式(1)〜(3)により、K3個のマハラノビス距離DMAを算出した後、K3組のデータから、マハラノビス距離DMAに比例した確率で、M2(例えば2桁の整数)個の4つの入力変数データを要素とする行列データ(M2行4列の行列データ)を、学習データとしてサンプリングする。   Next, the process proceeds to step 24, where sampling of learning data is performed. Specifically, for the K3 sets of data (matrix data of K3 rows and 4 columns) consisting of four input variables (NE, Pin, Q, φegr) stored in the RAM, the above formulas (1) to (3) Matrix data with M2 (for example, 2-digit integer) four input variable data as elements from K3 sets of data after calculating K3 Mahalanobis distances DMA by (M2 × 4 matrix data) is sampled as learning data.

次に、ステップ25において、学習モデルのデータを算出する。具体的には、ステップ24でサンプリングしたM2組の行列データの各組の行列に対し、ROM内の参照モデルを参照することによって、排気温度の学習値Tex_lrnを算出する。この場合、補間演算手法が用いられる。これにより、5つのパラメータ(NE,Pin,Q,φegr,Tex_lrn)を要素とするM2組の1行行列データ(M2行5列の行列データ)が、学習モデルのデータとして算出される。   Next, in step 25, data of the learning model is calculated. Specifically, for each set of matrixes of the M2 sets of matrix data sampled in step 24, a learning value Tex_lrn of the exhaust temperature is calculated by referring to a reference model in the ROM. In this case, an interpolation operation method is used. As a result, M2 sets of one-row matrix data (matrix data of M2 rows and 5 columns) having five parameters (NE, Pin, Q, φegr, Tex_lrn) as elements are calculated as data of a learning model.

次いで、ステップ26に進み、以上のように算出したM2組のデータを、学習モデルの一部のデータとして、E2PROM内に書き込んだ後、本処理を終了する。この場合、M2組のデータは、M2組分の最も古い学習モデルのデータに上書きされる。このように学習モデルのデータが更新された場合、更新されたデータに基づき、前述した2つのモデルパラメータλ,σが再度、算出される。   Next, the process proceeds to a step 26, wherein the M2 sets of data calculated as described above are written in the E2PROM as part of data of a learning model, followed by terminating the present process. In this case, M2 sets of data are overwritten on data of the oldest learning model of M2 sets. When the data of the learning model is updated as described above, the two model parameters λ and σ described above are calculated again based on the updated data.

以上のように作成及び学習されたプラントモデルを用い、次式(4)及び(5)によって、排気温度の推定値Tex_estが算出される。

Figure 2019065713
Figure 2019065713
The estimated value Tex_est of the exhaust gas temperature is calculated by the following equations (4) and (5) using the plant model created and learned as described above.
Figure 2019065713
Figure 2019065713

式(4)は、カーネル関数としてガウスカーネル関数を用いたカーネルリッジ回帰手法から導出した回帰モデル式であり、右辺のxは、今回の制御タイミングで実際にサンプリングした4つの入力変数(NE,Pin,Q,φegr)のデータを要素とする1行行列であり、右辺のx(j)は、前述した学習モデルにおける、今回の制御タイミングでサンプリングしたxに最も近い入力変数のデータを要素とする行列である。   Equation (4) is a regression model equation derived from a kernel ridge regression method using a Gaussian kernel function as a kernel function, and x on the right side represents four input variables (NE, Pin) actually sampled at this control timing. , Q, φegr), and x (j) on the right-hand side is data of the input variable closest to x sampled at this control timing in the learning model described above. It is a matrix.

さらに、式(4)のαは、式(5)で定義される係数ベクトルであり、残差平方和が最小になるように導出される。式(5)のKは、Kij=k(x(j),x(i))を(i,j)成分とする行列であり、各サンプリングデータ間の類似性を表す。また、式(5)のInは、n次の単位行列であり、yは、x(j)に対応する排気温度の学習値Tex_lrnである。 Furthermore, α in equation (4) is a coefficient vector defined by equation (5), and is derived such that the residual sum of squares is minimized. In the equation (5), K is a matrix having K ij = k (x (j), x (i)) as the (i, j) component, and represents the similarity between the sampling data. Also, I n of formula (5) is an n-order unit matrix, y is the learning value Tex_lrn exhaust temperature corresponding to x (j).

以上のように算出された排気温度の推定値Tex_estは、エンジン3の制御に用いられ、例えばEGR制御において、EGR弁開度φegrの目標値である目標EGR弁開度を算出するのに用いられる。   The estimated value Tex_est of the exhaust temperature calculated as described above is used for control of the engine 3, and is used, for example, to calculate a target EGR valve opening that is a target value of the EGR valve opening φegr in EGR control. .

以上のように、本実施形態によれば、エンジン3の内部状態を表す4つの運転パラメータ(NE,Pin,Q,φegr)が検出されるとともに、検出された多数の運転パラメータを用いて、これらの運転パラメータとエンジン3の出力である排気温度Texとの相関性を表すプラントモデル(参照モデル)が作成される。その際、K1個の運転パラメータのデータの各々についてマハラノビス距離DMAを算出するとともに、算出したマハラノビス距離DMAが大きい方のM1個のデータが選択され、プラントモデルの作成に用いられる。これにより、中心点からの距離が小さいデータを含むすべてのデータを用いた場合と比較して、データ数が少ない条件下で、モデル化誤差が低減されたプラントモデルを効率良く高い精度で作成することができる。   As described above, according to the present embodiment, four operation parameters (NE, Pin, Q, φegr) representing the internal state of the engine 3 are detected, and using a large number of detected operation parameters, A plant model (reference model) is created that represents the correlation between the operating parameters of and the exhaust temperature Tex that is the output of the engine 3. At this time, the Mahalanobis distance DMA is calculated for each of the K1 operation parameter data, and the M1 data of the larger one of the calculated Mahalanobis distance DMA is selected and used to create a plant model. As a result, a plant model with reduced modeling error is efficiently created with high accuracy under a condition where the number of data is small compared to the case where all data including data whose distance from the central point is small is used. be able to.

次に、エンジン3の状態を判定する各種の判定処理について説明する。この状態判定は、前述した排気温度の推定値Tex_estを算出するための参照モデルの入力変数である運転パラメータに誤差やずれが生じると、運転パラメータ間の相関性が低下し、それに伴ってマハラノビス距離DMAが増加することに着目したものである。具体的には、参照モデルの作成時に入力変数として用いられた4つの運転パラメータ(NE,Pin,Q,φegr)について算出された多数のマハラノビス距離(以下「モデル作成時マハラノビス距離DMAM」という)(図8参照)を基準とし、これに基づいてしきい値を設定するとともに、その後のエンジン3の運転中に得られた運転パラメータのマハラノビス距離(以下「運転時マハラノビス距離」という)DMAを、しきい値と比較することによって、入力変数の誤差やずれの原因になるような、センサの異常や劣化などを含むエンジン3の状態を判定するものである。   Next, various determination processes for determining the state of the engine 3 will be described. In this state determination, when an error or deviation occurs in the operation parameter which is an input variable of the reference model for calculating the estimated value Tex_est of the exhaust temperature described above, the correlation between the operation parameter decreases, and the Mahalanobis distance is accompanied accordingly It focuses on the increase of DMA. Specifically, a number of Mahalanobis distances (hereinafter referred to as "Mahalanobis distance DMAM at model creation") calculated for four operation parameters (NE, Pin, Q, φegr) used as input variables at the time of creation of the reference model With reference to FIG. 8), the threshold value is set based on this, and the driving parameter Mahalanobis distance (hereinafter referred to as “driving Mahalanobis distance”) DMA obtained during operation of the engine 3 is By comparing with the threshold value, the state of the engine 3 including abnormality or deterioration of the sensor that causes an error or deviation of the input variable is determined.

これらの判定処理のうち、図6及び図7は、第1実施形態によるセンサの異常判定処理を示す。この判定処理は、前述した4つの運転パラメータ(NE,Pin,Q,φegr)の検出系を構成するセンサの異常を判定するものである。   Among these determination processes, FIG. 6 and FIG. 7 show the abnormality determination process of the sensor according to the first embodiment. This determination processing is to determine an abnormality of a sensor that constitutes a detection system of the four operation parameters (NE, Pin, Q, φegr) described above.

まず、図6のしきい値設定処理では、異常判定用のしきい値D_ABNを設定する(ステップ40)。この処理は、図2の処理による参照モデルの作成が完了した後に1回、実行される。このしきい値D_ABNは、上述したモデル作成時マハラノビス距離DMAMに対して、異常とみなされるマハラノビス距離DMAの下限を規定するものであり、モデル作成時マハラノビス距離DMAMの最大値D_MAXを基準とし、それよりも大きな値に設定される。   First, in the threshold setting process of FIG. 6, a threshold D_ABN for abnormality determination is set (step 40). This process is performed once after the creation of the reference model by the process of FIG. 2 is completed. The threshold D_ABN defines the lower limit of the Mahalanobis distance DMA considered to be abnormal with respect to the above-mentioned Mahalanobis distance DMAM at model creation, and is based on the maximum value D_MAX of the Mahalanobis distance DMAM at model creation. It is set to a larger value.

このようなしきい値D_ABNの設定は、図8に示すように、最大値D_MAXを通る等マハラノビス距離線の外側に、しきい値D_ABNを通る等マハラノビス距離線(以下「しきい値線」という)Xを設定することに相当し、しきい値D_ABNの値が小さいほど、異常判定としてより厳しいことを意味する。また、しきい値D_ABNは、排ガス特性(エミッション)に対する法規制や車両の使用環境なども加味して設定され、例えば法規制の強化に対応する場合には、より小さな値に設定される。   Such setting of the threshold D_ABN is, as shown in FIG. 8, an equal Mahalanobis distance line passing the threshold D_ABN (hereinafter referred to as "threshold line") outside the equal Mahalanobis distance line passing the maximum value D_MAX. It corresponds to setting X, and the smaller the value of the threshold D_ABN, the more severe the abnormality determination. In addition, the threshold D_ABN is set in consideration of legal restrictions on exhaust gas characteristics (emissions), the use environment of the vehicle, and the like, and is set to a smaller value, for example, in response to intensification of legal restrictions.

図7の異常判定処理は、エンジン3の通常の運転中に実行される。本処理では、まずステップ50において、参照モデル作成時の入力変数と同じ4つの運転パラメータ(NE,Pin,Q,φegr)のデータをサンプリングし、1行4列の行列データの状態で、ECU2のRAMに記憶する。   The abnormality determination process of FIG. 7 is performed during normal operation of the engine 3. In this process, first, in step 50, data of the same four operation parameters (NE, Pin, Q, φegr) as the input variables at the time of reference model creation are sampled, and in the state of matrix data of 1 row 4 columns Store in RAM.

次に、ステップ51に進み、そのサンプリング回数N4をインクリメントした後、ステップ52において、サンプリング回数N4が所定値K4(例えば2桁の整数)に達したか否かを判別する。この判別結果がNOのときには、ステップ50及び51に戻り、データのサンプリングとサンプリング回数N4のインクリメントを繰り返す。   Next, at step 51, the number of samplings N4 is incremented, and at step 52, it is determined whether or not the number of samplings N4 has reached a predetermined value K4 (for example, a two digit integer). If the answer to this question is negative (NO), the processing returns to steps 50 and 51 to repeat the sampling of data and the increment of the number N4 of times of sampling.

サンプリング回数N4が所定値K4に達した場合には(ステップ52:YES)、ステップ53に進み、RAMに記憶された4つの運転パラメータを要素とするK4組のデータ(K4行4列の行列データ)に対し、前記式(1)〜(3)により、各データの運転時マハラノビス距離DMA(1)〜DMA(K4)を算出する。   If the number of times of sampling N4 reaches the predetermined value K4 (step 52: YES), the process proceeds to step 53, and K4 sets of data (K4 rows and 4 columns of matrix data having four operation parameters stored in the RAM as elements) Mahalanobis distances DMA (1) to DMA (K4) during operation of each data are calculated according to the equations (1) to (3).

次に、ステップ54において、運転時マハラノビス距離DMAを指示するインデックス番号iを1に設定した後、ステップ55に進み、運転時マハラノビス距離DMA(i)が、しきい値D_ABNよりも大きいか否かを判別する。この判別結果がYESで、運転時マハラノビス距離DMA(i)がしきい値D_ABNよりも大きいとき(図8において点Aのようにしきい値線Xの外側に位置するとき)には、そのデータが異常であると判定し、ステップ56において、その異常データ数N_ABNをインクリメントした後、ステップ57に進む。一方、前記ステップ55の判別結果がNOのときには直接、ステップ57に進む。   Next, in step 54, after setting the index number i instructing the driving Mahalanobis distance DMA to 1, the process proceeds to step 55, and it is determined whether the driving Mahalanobis distance DMA (i) is larger than the threshold D_ABN. To determine If the result of this determination is YES, and the driving Mahalanobis distance DMA (i) is larger than the threshold D_ABN (when located outside the threshold line X as in point A in FIG. 8), the data is In step 56, after the number of abnormal data N_ABN is incremented, the process proceeds to step 57. On the other hand, when the result of the determination in step 55 is NO, the process directly proceeds to step 57.

このステップ57では、インデックス番号iが所定値K4に達したか否かを判別し、その判別結果がNOのときには、ステップ58において、インデックス番号iをインクリメントした後、前記ステップ55及び56に戻り、運転時マハラノビス距離DMA(i)としきい値D_ABNの比較、及びその比較結果に応じた異常データ数N_ABNのインクリメントを繰り返す。   In step 57, it is determined whether the index number i has reached the predetermined value K4. If the determination result is NO, the index number i is incremented in step 58, and then the process returns to the steps 55 and 56, The comparison between the driving Mahalanobis distance DMA (i) and the threshold value D_ABN and the incrementing of the number of abnormal data N_ABN according to the comparison result are repeated.

K4個のすべての運転時マハラノビス距離DMAについてしきい値D_ABNとの比較が完了した場合には(ステップ57:YES)、ステップ59に進み、異常データ数N_ABNが所定値NREF1以上であるか否かを判別する。   If the comparison with the threshold value D_ABN is completed for all the K4 operating Mahalanobis distances DMA (step 57: YES), the process proceeds to step 59 and it is determined whether the number of abnormal data N_ABN is equal to or greater than a predetermined value NREF1. To determine

このステップ59の判別結果がYESのときには、運転時マハラノビス距離DMAがしきい値D_ABNを超える異常データ数が多く、その原因が、上記4つの運転パラメータ(NE,Pin,Q,φegr)の検出系を構成するセンサ(クランク角センサ20、吸気圧センサ23、EGR弁開度センサ25)の異常によるものと判定し、ステップ60において異常フラグF_ABNを「1」にセットした後、本処理を終了する。一方、ステップ59の判別結果がNOのときには、上記のセンサに異常が発生していないと判定し、ステップ61において異常フラグF_ABNを「0」にセットした後、本処理を終了する。   When the determination result in step 59 is YES, the number of abnormal data for which the Mahalanobis distance DMA exceeds the threshold D_ABN is large during operation, and the cause is the detection system of the above four operation parameters (NE, Pin, Q, φegr) Is determined to be due to an abnormality in the sensors (crank angle sensor 20, intake pressure sensor 23, EGR valve opening degree sensor 25) constituting the sensor, and after the abnormality flag F_ABN is set to "1" in step 60, this processing is ended. . On the other hand, when the determination result in step 59 is NO, it is determined that no abnormality occurs in the above-described sensor, and the abnormality flag F_ABN is set to “0” in step 61, followed by terminating the present process.

上記のように異常フラグF_ABNが「1」にセットされると、例えば、センサの異常を知らせる警告灯が点灯され、異常なセンサの特定や交換などが促される。   As described above, when the abnormality flag F_ABN is set to “1”, for example, a warning light notifying that the sensor is abnormal is turned on to prompt identification or replacement of the abnormal sensor.

あるいは、本処理において、異常なセンサの特定を行うようにしてもよい。例えば、上述した処理により、異常を示した複数のデータがすでに把握されているので、それらの各データの4つの運転パラメータを、参照モデルの作成に用いられた4つの運転パラメータ(入力変数)と比較する。その結果、異常な値を示す運転パラメータが特定されれば、その運転パラメータを検出するセンサが異常であると判定することができる。   Alternatively, in this process, an abnormal sensor may be identified. For example, since a plurality of data indicating an abnormality are already grasped by the above-described process, four operation parameters of each data are compared with four operation parameters (input variables) used for creating the reference model. Compare. As a result, if an operating parameter indicating an abnormal value is specified, it can be determined that the sensor that detects the operating parameter is abnormal.

以上のように、本実施形態によれば、異常判定用のしきい値D_ABNを、モデル作成時マハラノビス距離DMAMの最大値D_MAXよりも大きな値に設定するとともに、エンジン3の運転中に検出された4つの運転パラメータから成るK4組のデータに対し、各データの運転時マハラノビス距離DMA(1)〜DMA(K4)を算出する。そして、算出された各運転時マハラノビス距離DMA(i)がしきい値D_ABNを上回った異常データ数N_ABNが所定値NREF1以上のときに、運転パラメータの検出系を構成するセンサに異常が発生していると判定するので、センサの異常判定を適切に行うことができる。   As described above, according to the present embodiment, the threshold value D_ABN for abnormality determination is set to a value larger than the maximum value D_MAX of the Mahalanobis distance DMAM at the time of model creation, and is detected during operation of the engine 3 Mahalanobis distances DMA (1) to DMA (K4) during operation of each data are calculated for K4 sets of data consisting of four operation parameters. Then, when the calculated number of abnormal data N_ABN for which each driving Mahalanobis distance DMA (i) exceeds the threshold value D_ABN is equal to or more than a predetermined value NREF1, an error occurs in the sensors constituting the detection system of the operating parameter. Since it is determined that there is an abnormality, it is possible to appropriately determine the abnormality of the sensor.

図9及び図10は、本発明の第2実施形態によるセンサの劣化判定処理を示す。この判定処理は、上記の運転パラメータの検出系を構成するセンサの経年的な劣化を判定するものである。   9 and 10 show a sensor deterioration determination process according to the second embodiment of the present invention. This determination process is for determining the deterioration over time of the sensor that constitutes the above-described operating parameter detection system.

まず、図9のしきい値設定処理では、劣化判定用のしきい値D_DETを設定する(ステップ70)。この処理は、参照モデルの作成が完了した後に1回、実行される。この場合のしきい値D_DETは、センサの経年的な劣化による検出値のずれに伴って増加する運転時マハラノビス距離DMAの上限を規定するものであり、図11に示すように、車両の走行距離DVをパラメータとするしきい値マップの形態で設定される。より具体的には、しきい値D_DETは、車両走行距離DV=0のときの初期値D_INIがモデル作成時マハラノビス距離DMAMの平均値に設定されるとともに、実験結果などに基づき、車両走行距離DVが増加するにつれて次第に増加するように設定される。   First, in the threshold setting process of FIG. 9, a threshold D_DET for deterioration determination is set (step 70). This process is performed once after the creation of the reference model is completed. The threshold value D_DET in this case defines the upper limit of the driving Mahalanobis distance DMA, which increases with the deviation of the detection value due to the secular deterioration of the sensor, and as shown in FIG. It is set in the form of a threshold map using DV as a parameter. More specifically, the threshold value D_DET is set to the average value of the Mahalanobis distance DMAM at the time of model creation, with the initial value D_INI when the vehicle travel distance DV = 0, and based on the experimental results etc. Is set to gradually increase as

図10の劣化判定処理は、エンジン3の通常の運転中に実行される。本処理のステップ80〜82は、図7のステップ50〜52と基本的に同じであり、ステップ80では、上記4つの運転パラメータ(NE,Pin,Q,φegr)のデータをサンプリングし、ECU2のRAMに記憶する。このデータサンプリングを、サンプリング回数N5が所定値K5(例えば2桁の整数)に達するまで繰り返す(ステップ81、82)。   The deterioration determination process of FIG. 10 is performed during normal operation of the engine 3. Steps 80 to 82 of this process are basically the same as steps 50 to 52 in FIG. 7. In step 80, data of the above four operation parameters (NE, Pin, Q, .phi. Egr) are sampled, and the ECU 2 Store in RAM. This data sampling is repeated until the number of times of sampling N5 reaches a predetermined value K5 (for example, a two-digit integer) (steps 81 and 82).

次に、ステップ83に進み、RAMに記憶された4つの運転パラメータを要素とするK5組のデータ(K5行4列の行列データ)に対し、前記式(1)〜(3)により、各データの運転時マハラノビス距離DMA(1)〜DMA(K5)を算出するとともに、ステップ84において、その平均値DMA_AVEを算出する。また、ステップ85において、そのときの車両走行距離DVに応じ、図11のしきい値マップを検索することによって、しきい値D_DETを算出する。   Next, the process proceeds to step 83, and for each of the K5 sets of data (matrix data of K5 rows and 4 columns) having four operation parameters stored in the RAM, each data according to the equations (1) to (3). The driving Mahalanobis distances DMA (1) to DMA (K5) are calculated, and at step 84, the average value DMA_AVE is calculated. Further, in step 85, the threshold value D_DET is calculated by searching the threshold value map of FIG. 11 according to the vehicle travel distance DV at that time.

次に、ステップ86において、平均値DMA_AVEがしきい値D_DETよりも大きいか否かを判別する。この判別結果がYESで、運転時マハラノビス距離の平均値DMA_AVEがしきい値D_DETよりも大きいときには(例えば図11の点B)、4つの運転パラメータ(NE,Pin,Q,φegr)の検出系を構成するセンサ(クランク角センサ20、吸気圧センサ23、EGR弁開度センサ25)に、過大な劣化が発生していると判定し、ステップ87において、劣化フラグF_DETを「1」にセットする。次に、後述するステップ89において、劣化によるセンサ検出値のずれ量を学習し、本処理を終了する。   Next, at step 86, it is judged if the average value DMA_AVE is larger than the threshold value D_DET. If the result of this determination is YES, and the average value DMA_AVE of the Mahalanobis distance during operation is larger than the threshold D_DET (for example, point B in FIG. 11), the detection system of four operation parameters (NE, Pin, Q, φegr) It is determined that excessive deterioration is occurring in the sensors (crank angle sensor 20, intake pressure sensor 23, EGR valve opening sensor 25) to be configured, and in step 87, the deterioration flag F_DET is set to "1". Next, in step 89 described later, the amount of deviation of the sensor detection value due to deterioration is learned, and the present process is ended.

一方、ステップ86の判別結果がNOのときには、上記のセンサに過大な劣化は発生していないと判定し、ステップ88において、劣化フラグF_DETを「0」にセットし、本処理を終了する。   On the other hand, when the determination result in step 86 is NO, it is determined that the above sensor does not have excessive deterioration, and in step 88, the deterioration flag F_DET is set to “0”, and the present process is ended.

上記ステップ89におけるセンサの検出値のずれ量の算出は、例えば次のようにして行われる。例えばEGR弁開度センサ25の場合には、EGR弁9bを強制的に全閉開度に制御し、その状態においてEGR弁開度センサ25で検出された検出値が、開度=0からの検出値のずれ量として学習される(0点学習)。あるいは、吸気圧センサ23の場合には、大気圧センサが併用されることを前提とし、吸気圧が大気圧と等しいと想定される条件、例えば車両及びエンジン3が停止している条件において検出された大気圧センサと吸気圧センサ23との検出値の差が、吸気圧センサ23の検出値のずれ量として学習される。   The calculation of the amount of deviation of the detection value of the sensor in step 89 is performed as follows, for example. For example, in the case of the EGR valve opening degree sensor 25, the EGR valve 9b is forcibly controlled to the fully closed opening degree, and in that state, the detection value detected by the EGR valve opening degree sensor 25 is It is learned as the amount of deviation of the detected value (0 point learning). Alternatively, in the case of the intake pressure sensor 23, it is assumed that the atmospheric pressure sensor is used in combination, and it is detected under conditions where the intake pressure is assumed to be equal to the atmospheric pressure, for example, under conditions where the vehicle and the engine 3 are stopped. The difference between the detected values of the atmospheric pressure sensor and the intake pressure sensor 23 is learned as the amount of deviation of the detected value of the intake pressure sensor 23.

以上のように、本実施形態によれば、劣化判定用のしきい値D_DETを、モデル作成時マハラノビス距離DMAMの平均値及び車両走行距離DVに基づいて設定するとともに、運転時マハラノビス距離DMAの平均値DMA_AVEがしきい値D_DETを上回ったときに、運転パラメータを検出するセンサに過大な劣化が発生していると判定する。これにより、センサの劣化判定を適切に行うことができる。また、過大な劣化が発生していると判定されたときに、劣化によるセンサ検出値のずれ量を適切なタイミングで学習することができる。   As described above, according to the present embodiment, the threshold value D_DET for deterioration determination is set based on the average value of the Mahalanobis distance DMAM at the time of model creation and the vehicle travel distance DV, and the average of the Mahalanobis distance DMA during driving When the value DMA_AVE exceeds the threshold value D_DET, it is determined that the sensor that detects the operation parameter is experiencing excessive deterioration. Thereby, the deterioration determination of the sensor can be appropriately performed. In addition, when it is determined that excessive deterioration has occurred, the amount of deviation of the sensor detection value due to the deterioration can be learned at an appropriate timing.

なお、上記の例では、センサ検出値のずれ量の学習を、過大な劣化が発生していると判定されることを条件として実行しているが、その条件の成否にかかわらず、実行してもよい。   In the above example, learning of the deviation of the sensor detection value is performed on the condition that it is determined that excessive deterioration is occurring, but it is performed regardless of the success or failure of the condition. It is also good.

図12及び図13は、本発明の第3実施形態によるエンジン3の運転領域判定処理を示す。この判定処理は、エンジン3の運転領域が、参照モデルの作成時に得られた運転パラメータで表される運転領域(以下「学習領域」という)から逸脱しているか否かを判定するものである。まず、図12のしきい値設定処理では、領域判定用のしきい値D_OPRNを設定する(ステップ90)。この処理は、例えば参照モデルの作成が完了した後に1回、実行される。このしきい値D_OPRNは、参照モデルの作成時の学習領域の外縁を規定するものであり、例えばモデル作成時マハラノビス距離DMAMの最大値D_MAXに設定される。   12 and 13 show an operation area determination process of the engine 3 according to the third embodiment of the present invention. This determination process is for determining whether or not the operating area of the engine 3 deviates from the operating area (hereinafter referred to as a “learning area”) represented by the operating parameters obtained at the time of creation of the reference model. First, in the threshold setting process of FIG. 12, a threshold D_OPRN for area determination is set (step 90). This process is performed, for example, once after creation of the reference model is completed. The threshold D_OPRN defines the outer edge of the learning region at the time of creation of the reference model, and is set to, for example, the maximum value D_MAX of the Mahalanobis distance DMAM at the time of model creation.

図13の運転領域判定処理は、エンジン3の通常の運転中に実行される。本処理のステップ100〜102は、図7のステップ50〜〜52と基本的に同じであり、ステップ100において、上記4つの運転パラメータ(NE,Pin,Q,φegr)のデータをサンプリングし、ECU2のRAMに記憶する。このデータサンプリングを、サンプリング回数N6が所定値K6(例えば2桁の整数)に達するまで繰り返す(ステップ101、102)。   The operating range determination process of FIG. 13 is performed during normal operation of the engine 3. Steps 100 to 102 of the present process are basically the same as steps 50 to 52 in FIG. 7. In step 100, data of the four operation parameters (NE, Pin, Q, φegr) are sampled, and the ECU 2 is executed. Store in the RAM of. This data sampling is repeated until the number of times of sampling N6 reaches a predetermined value K6 (for example, a two-digit integer) (steps 101 and 102).

次に、ステップ103に進み、RAMに記憶された4つの運転パラメータを要素とするK6組のデータ(K6行4列の行列データ)に対し、前記式(1)〜(3)により、各データの運転時マハラノビス距離DMA(1)〜DMA(K6)を算出する。   Next, the process proceeds to step 103, and for each of the K6 sets of data (K6 rows and 4 columns of matrix data) having four operation parameters stored in the RAM, each data is calculated according to the above equations (1) to (3). Mahalanobis distances DMA (1) to DMA (K6) are calculated during driving.

次のステップ104〜108もまた、図7のステップ54〜〜58と基本的に同じであり、ステップ104において、インデックス番号iを1に設定した後、ステップ105に進み、各運転時マハラノビス距離DMA(i)が、しきい値D_OPRNよりも大きいか否かを判別する。この判別結果がYESで、運転時マハラノビス距離DMA(i)がしきい値D_OPRNよりも大きいときには、そのデータで表されるエンジン3の運転領域が学習領域から逸脱していると判定し、ステップ106において、その領域外データ数N_OPRNをインクリメントした後、ステップ107に進む。一方、前記ステップ105の判別結果がNOのときには直接、ステップ107に進む。   The next steps 104 to 108 are also basically the same as steps 54 to 58 in FIG. 7, and after setting the index number i to 1 in step 104, the process proceeds to step 105 and the Mahalanobis distance DMA at each operation It is determined whether (i) is larger than the threshold D_OPRN. If the result of this determination is YES, and the driving Mahalanobis distance DMA (i) is larger than the threshold D_OPRN, it is determined that the operating region of the engine 3 represented by the data deviates from the learning region, and step 106 After incrementing the out-of-area data number N_OPRN, the process proceeds to step 107. On the other hand, when the result of the determination in step 105 is NO, the process directly proceeds to step 107.

このステップ107では、インデックス番号iが所定値K6に達したか否かを判別し、その判別結果がNOのときには、ステップ108において、インデックス番号iをインクリメントした後、前記ステップ105及び106において、運転時マハラノビス距離DMA(i)としきい値D_OPRNの比較、及びその比較結果に応じた領域外データ数N_OPRNのインクリメントを繰り返す。   In this step 107, it is determined whether or not the index number i has reached the predetermined value K6. If the determination result is NO, the index number i is incremented in step 108, and then the driving is performed in the steps 105 and 106. When the Mahalanobis distance DMA (i) and the threshold value D_OPRN are compared, and the out-of-area data number N_OPRN is incremented according to the comparison result.

K6個のすべての運転時マハラノビス距離DMAについてしきい値D_OPRNとの比較が完了した場合には(ステップ107:YES)、ステップ109において、学習領域外と判定された運転パラメータについて、エンジン3の運転状態を学習し、本処理を終了する。この運転状態の学習は、例えば、領域外データ数N_OPRNを考慮するとともに、学習領域外と判定されたデータ(以下「領域外データ」という)を分析することによって行われる。より具体的には、複数の領域外データの中から、互いに同じ又は近似した運転パラメータを示すデータをピックアップするとともに、その運転パラメータを参照モデルの作成時に得られた運転パラメータと比較し、その特異性を把握することによって、エンジン3の運転状態が学習される。このような学習により、例えば運転者の特徴的な運転パターンや運転環境に応じた又は不注意による通常と異なる運転状態などを把握することが可能である。   When the comparison with the threshold value D_OPRN is completed for all the K6 at-operation Mahalanobis distance DMAs (step 107: YES), the operation of the engine 3 is performed for the operation parameters determined to be out of the learning region at step 109. The state is learned, and this processing ends. The learning of the driving state is performed by, for example, considering the number N_OPRN of out-of-region data and analyzing data determined to be out of the learning region (hereinafter referred to as “out-of-region data”). More specifically, while picking up data indicating the same or similar operation parameters from among the plurality of out-of-region data, the operation parameters are compared with the operation parameters obtained at the time of creation of the reference model, and the singular By grasping the nature, the operating state of the engine 3 is learned. By such learning, it is possible to grasp, for example, a driving condition different from a normal or careless driving condition according to the driver's characteristic driving pattern or driving environment.

以上のように、本実施形態によれば、運転領域判定用のしきい値D_OPRNを、モデル作成時マハラノビス距離DMAMの最大値D_MAXに設定するとともに、運転時マハラノビス距離DMA(i)がしきい値D_OPRNよりも大きいときに、そのデータで表されるエンジン3の運転領域が学習領域から逸脱していると判定する。これにより、学習領域からのエンジン3の運転領域の逸脱の有無を適切に判定することができる。また、領域外データを分析することによって、学習領域を逸脱したエンジン3の運転状態を学習することができる。   As described above, according to the present embodiment, the threshold value D_OPRN for operating region determination is set to the maximum value D_MAX of the Mahalanobis distance DMAM at the time of model creation, and the Mahalanobis distance DMA (i) at the time of operation is the threshold value. When it is larger than D_OPRN, it is determined that the operating region of the engine 3 represented by the data deviates from the learning region. Thereby, the presence or absence of the deviation of the driving | operation area | region of the engine 3 from a learning area | region can be determined appropriately. Also, by analyzing the out-of-region data, it is possible to learn the operating state of the engine 3 that has deviated from the learning region.

図14及び図15は、本発明の第4実施形態によるエンジン3の初期状態判定処理を示す。この判定処理は、エンジン3の通常の運転中に実行される第1〜第3実施形態の判定処理と異なり、工場出荷前やその直後において、新品のエンジン3を対象とし、センサの検出特性やデバイスの動作特性のずれの有無を判定するものである。   14 and 15 show an initial state determination process of the engine 3 according to the fourth embodiment of the present invention. This determination process is different from the determination processes of the first to third embodiments which are executed during the normal operation of the engine 3, and for the new engine 3 before or after the factory shipment, the detection characteristics of the sensor It is determined whether or not there is a shift in the operating characteristics of the device.

図14のしきい値設定処理では、まずステップ120において、エンジン3と同じ構成のN個のサンプル用エンジンのそれぞれについて、モデリング装置50を接続した状態で、図2の処理によって参照モデルを作成し、その際に算出された多数のモデル作成時マハラノビス距離DMAMを平均した平均値DMAM_AVEを得ることによって、N個の平均値DMAM_AVE(1)〜DMAM_AVE(N)を算出する。次に、これらの平均値DMAM_AVE(1)〜(N)をさらに平均することによって、全体平均値DMAM_AVE2を算出する(ステップ121)とともに、初期状態判定用のしきい値D_INIとして設定し(ステップ122)、本処理を終了する。   In the threshold setting process of FIG. 14, first, in step 120, with respect to each of N sample engines having the same configuration as the engine 3, the reference model is created by the process of FIG. Then, N average values DMAM_AVE (1) to DMAM_AVE (N) are calculated by obtaining an average value DMAM_AVE obtained by averaging the multiple Mahalanobis distances DMAM calculated at the time of model creation. Next, overall average value DMAM_AVE2 is calculated by further averaging these average values DMAM_AVE (1) to (N) (step 121), and set as threshold value D_INI for initial state determination (step 122). ), End this processing.

図15の初期状態判定処理は、図14の処理の後、出荷前の工場内での試験運転又は出荷直後のならし運転などのエンジン3の初期運転中に実行される。そのステップ130〜132は、図7のステップ50〜52と基本的に同じであり、ステップ130では、上記4つの運転パラメータ(NE,Pin,Q,φegr)のデータをサンプリングし、ECU2のRAMに記憶する。このデータサンプリングを、サンプリング回数N7が所定値K7(例えば2桁の整数)に達するまで繰り返す(ステップ131、132)。   The initial state determination process of FIG. 15 is performed during an initial operation of the engine 3 such as a test operation in a factory before shipment or a break-in operation immediately after shipment after the process of FIG. The steps 130 to 132 are basically the same as the steps 50 to 52 in FIG. 7. In the step 130, data of the four operation parameters (NE, Pin, Q, φegr) are sampled and stored in the RAM of the ECU 2. Remember. This data sampling is repeated until the number of times of sampling N7 reaches a predetermined value K7 (for example, a two-digit integer) (steps 131 and 132).

次に、ステップ133に進み、RAMに記憶された上記4つの運転パラメータから成るK7組のデータ(K7行4列の行列データ)に対し、前記式(1)〜(3)により、各データの運転時マハラノビス距離DMA(1)〜DMA(K7)を算出するとともに、ステップ134において、その平均値DMA_AVEを算出する。   Next, the process proceeds to step 133, and the K7 sets of data (the K7 rows and 4 columns of matrix data) stored in the RAM are stored in accordance with the equations (1) to (3). The at-operation Mahalanobis distances DMA (1) to DMA (K7) are calculated, and at step 134, the average value DMA_AVE is calculated.

次に、ステップ135において、運転時マハラノビス距離の平均値DMA_AVEがしきい値D_INIよりも大きいか否かを判別する。この判別結果がYESで、平均値DMA_AVEがしきい値D_INIよりも大きいときには、上記4つの運転パラメータ(NE,Pin,Q,φegr)の検出系を構成するセンサ(クランク角センサ20、吸気圧センサ23、EGR弁開度センサ25)の検出特性、又は4つの運転パラメータに関連するデバイス(例えばスロットル弁機構8、燃料噴射弁4、EGR装置9)の動作特性が、しきい値D_INIで表される中央品の特性に対してずれていると判定し、ステップ136において、初期ずれフラグF_INIを「1」にセットし、本処理を終了する。   Next, at step 135, it is judged if the average value DMA_AVE of the driving Mahalanobis distance is larger than the threshold value D_INI. When the determination result is YES and the average value DMA_AVE is larger than the threshold value D_INI, the sensors (crank angle sensor 20, intake pressure sensor) constituting the detection system of the four operation parameters (NE, Pin, Q, φegr) 23, detection characteristics of the EGR valve opening degree sensor 25) or operation characteristics of devices related to four operation parameters (for example, the throttle valve mechanism 8, the fuel injection valve 4, the EGR device 9) are represented by the threshold value D_INI. In step 136, the initial shift flag F_INI is set to "1", and the process ends.

一方、ステップ135の判別結果がNOのときには、上記のセンサの検出特性のずれやデバイスの動作特性のずれが発生していないと判定し、ステップ137において、初期ずれフラグF_INIを「0」にセットし、本処理を終了する。   On the other hand, when the determination result in step 135 is NO, it is determined that the deviation of the detection characteristic of the sensor or the deviation of the operation characteristic of the device does not occur, and the initial deviation flag F_INI is set to "0" in step 137. And the process ends.

なお、上記のように初期ずれフラグF_INIが「1」にセットされると、例えば、初期ずれを知らせる表示が行われ、それに応じてセンサやデバイスの交換などが適宜、行われる。あるいは、センサの検出値やデバイスの動作量のずれを学習し、その学習値を用いて検出値や動作量を補正するようにしてもよい。   When the initial deviation flag F_INI is set to “1” as described above, for example, a display indicating the initial deviation is displayed, and accordingly, replacement of the sensor or the device is appropriately performed. Alternatively, the detected value of the sensor or the deviation of the operation amount of the device may be learned, and the detected value or the operation amount may be corrected using the learned value.

以上のように、本実施形態によれば、エンジン3と同じ構成を有する他の複数のサンプル用エンジンを対象として、参照モデルを作成し、その際に算出された多数のモデル作成時マハラノビス距離DMAMを全体として平均した全体平均値DMAM_AVE2を、初期状態判定用のしきい値D_INIとして設定する。そして、エンジン3の初期運転中に算出された運転時マハラノビス距離DMAの平均値DMA_AVEがしきい値D_INIよりも大きいときに、運転パラメータの検出系を構成するセンサの検出特性、及び/又は運転パラメータに関連するデバイスの動作特性が、中央品の特性からずれていると判定する。これにより、新品のエンジン3におけるセンサの検出特性やデバイスの動作特性のずれの有無を適切に判定することができる。   As described above, according to the present embodiment, reference models are created for a plurality of other sample engines having the same configuration as the engine 3, and a number of models calculated at that time are used to create the Mahalanobis distance DMAM. Is set as an overall average value DMAM_AVE2 is set as a threshold D_INI for initial state determination. And, when the average value DMA_AVE of the driving Mahalanobis distance DMA calculated during the initial operation of the engine 3 is larger than the threshold D_INI, the detection characteristic of the sensor constituting the detection system of the driving parameter, and / or the driving parameter It is determined that the operation characteristic of the device related to is deviated from the characteristic of the central product. As a result, it is possible to appropriately determine the presence or absence of the deviation of the detection characteristic of the sensor in the brand-new engine 3 and the operation characteristic of the device.

なお、本発明は、説明した実施形態に限定されることなく、種々の態様で実施することができる。例えば、実施形態では、運転パラメータ(内部状態パラメータ)のデータの分布の中心点からの距離として、マハラノビス距離DMAを用いているが、これに限らず、ユークリッド距離などの、中心点からの距離を表すものであればよい。   In addition, this invention can be implemented in various aspects, without being limited to the described embodiment. For example, in the embodiment, the Mahalanobis distance DMA is used as the distance from the central point of the distribution of the operating parameter (internal state parameter), but not limited to this, the distance from the central point such as Euclidean distance What is necessary is just to represent.

また、実施形態では、図2のステップ5におけるモデルデータのサンプリング、及び図5のステップ24における学習データのサンプリングを、マハラノビス距離DMAに比例した確率で行っているが、これに限らず、マハラノビス距離DMAが大きい方から順にサンプリングを行ってもよい。   In the embodiment, sampling of model data in step 5 of FIG. 2 and sampling of learning data in step 24 of FIG. 5 are performed with a probability proportional to the Mahalanobis distance DMA, but the invention is not limited to this. The sampling may be performed in order from the one with the largest DMA.

また、第1〜第4実施形態ではそれぞれ、エンジン3の状態として、センサの異常、センサの劣化、エンジン3の運転領域及びエンジン3の初期状態を判定しているが、これに限らず、エンジン3の運転パラメータ(内部状態パラメータ)のデータの相関性に影響を及ぼすものである限り、エンジン3の他の状態を対象として、その判定を行ってもよい。   Further, in the first to fourth embodiments, as the state of the engine 3, the abnormality of the sensor, the deterioration of the sensor, the operating region of the engine 3 and the initial state of the engine 3 are determined. The determination may be performed on other states of the engine 3 as long as the correlation of the data of the three operation parameters (internal state parameters) is affected.

さらに、第1〜第4実施形態でそれぞれ示したしきい値の設定方法や、しきい値と比較される運転時マハラノビス距離DMAの算出方法は、あくまでも例示であり、その細部の構成を変更することが可能である。   Furthermore, the setting method of the threshold shown in each of the first to fourth embodiments and the calculation method of the driving Mahalanobis distance DMA compared with the threshold are merely examples, and the configuration of the details thereof is changed. It is possible.

また、実施形態では、エンジン3の内部状態パラメータとして、前記4つの運転パラメータ(NE,Pin,Q,φegr)を用い、出力パラメータとして排気温度Texを用いている。これに限らず、運転パラメータについては、排気温度Texとの相関性を有する限り、他の適当なパラメータ、例えば点火時期IG、エンジン水温TWやスロットル弁8aの開度などをさらに用いてもよい。また、排気温度Texに代えて、排気の物理量を表す他の排気パラメータ、例えば排気圧力又は排気還流量を用いてもよい。   In the embodiment, the four operating parameters (NE, Pin, Q, φegr) are used as the internal state parameters of the engine 3, and the exhaust temperature Tex is used as the output parameter. The operation parameter is not limited to this, and other appropriate parameters such as the ignition timing IG, the engine coolant temperature TW, the opening degree of the throttle valve 8a, and the like may be further used as long as they have correlation with the exhaust temperature Tex. Also, instead of the exhaust temperature Tex, other exhaust parameters representing the physical quantity of the exhaust, such as the exhaust pressure or the exhaust recirculation amount may be used.

さらに、本発明は、実施形態のような排気パラメータを出力パラメータとする入出力系に限らず、他の入出力系に適用することが可能である。例えば、エンジン3の吸気の物理量を表す吸気パラメータ(例えば気筒吸気量や過給圧)を出力パラメータとし、吸気パラメータとの相関性を有する複数の運転パラメータを内部状態パラメータとする入出力系に、本発明を適用してもよい。あるいは、例えば車両の自動運転装置では通常、多数のセンサで検出された検出値を入力変数として用い、外界認識などの出力を得るように構成されるので、本発明は、そのような自動運転装置の入出力系に有効に用いることができる。   Furthermore, the present invention is not limited to the input / output system using the exhaust parameter as the output parameter as in the embodiment, but can be applied to other input / output systems. For example, in an input / output system in which an intake parameter (for example, a cylinder intake quantity and a boost pressure) representing a physical quantity of intake of the engine 3 is used as an output parameter, and a plurality of operation parameters having correlation with the intake parameter are used as internal condition parameters, The present invention may be applied. Alternatively, for example, in an automatic driving apparatus for a vehicle, since the detection values detected by a large number of sensors are generally used as input variables to obtain an output such as external world recognition, the present invention relates to such an automatic driving apparatus Can be effectively used in the input / output system of

また、実施形態は、プラントとして車両用の内燃機関を用い、本発明を適用した例であるが、本発明は、これに限らず、船舶用の内燃機関や、他の産業機器を含むプラントに広く適用することが可能である。   The embodiment is an example in which the present invention is applied using an internal combustion engine for a vehicle as a plant, but the present invention is not limited to this, and is a plant including an internal combustion engine for ships and other industrial equipment. It is possible to apply widely.

1 状態判定装置
2 ECU(しきい値設定手段、状態判定手段、運転時マハラノビス距離算出手段)
3 内燃機関(プラント)
4 燃料噴射弁(デバイス)
8 スロットル弁機構(デバイス)
9 EGR装置(デバイス)
20 クランク角センサ(内部状態パラメータ検出手段)
23 吸気圧センサ(内部状態パラメータ検出手段)
25 EGR弁開度センサ(内部状態パラメータ検出手段)
50 モデリング装置(プラントモデル作成手段)
NE エンジン回転数(内部状態パラメータ)
Pin 吸気圧(内部状態パラメータ)
Q 燃料噴射量(内部状態パラメータ)
φegr EGR弁開度(内部状態パラメータ)
DMA マハラノビス距離(運転時マハラノビス距離)
DMAM モデル作成時マハラノビス距離
Tex 排気温度(出力パラメータ、排気パラメータ)
D_ABN センサの異常判定用のしきい値
D_DET センサの劣化判定用のしきい値
DV 車両走行距離(プラントの運転期間)
D_OPRN 運転領域判定用のしきい値
D_INI 初期状態判定用のしきい値
1 State determination device 2 ECU (Threshold setting means, State determination means, Mahalanobis distance calculation means during driving)
3 Internal combustion engine (plant)
4 Fuel injection valve (device)
8 Throttle valve mechanism (device)
9 EGR device (device)
20 Crank angle sensor (internal condition parameter detection means)
23 Intake pressure sensor (internal condition parameter detection means)
25 EGR valve opening sensor (internal condition parameter detection means)
50 Modeling device (plant model creation means)
NE engine speed (internal condition parameter)
Pin Intake pressure (internal condition parameter)
Q Fuel injection amount (internal condition parameter)
φegr EGR valve opening (internal condition parameter)
DMA Mahalanobis Distance (During Mahalanobis Distance)
Mahalanobis distance at the time of DMAM model creation Tex exhaust temperature (output parameter, exhaust parameter)
Threshold for abnormality determination of D_ABN sensor Threshold for deterioration determination of D_DET sensor
DV Vehicle travel distance (plant operation period)
D_OPRN Threshold value for driving range judgment D_INI Threshold value for initial state judgment

Claims (9)

プラントの内部状態を表す内部状態パラメータを検出する内部状態パラメータ検出手段と、
当該検出された多数の内部状態パラメータのデータのうちの、当該データの分布の中心点からの距離が大きい方の所定数のデータを用いて、前記内部状態パラメータと前記プラントの出力を表す出力パラメータとの相関性を表すプラントモデルを作成するプラントモデル作成手段と、
前記所定数の内部状態パラメータのデータに基づき、前記プラントの状態を判定するためのしきい値を設定するしきい値設定手段と、
前記プラントモデルが作成された後の前記プラントの運転中に前記内部状態パラメータ検出手段によって検出された多数の前記内部状態パラメータのデータと、前記設定されたしきい値との関係に基づき、前記プラントの状態を判定する状態判定手段と、
を備えることを特徴とするプラントの状態判定装置。
Internal condition parameter detection means for detecting an internal condition parameter representing an internal condition of a plant;
An output parameter representing the internal condition parameter and the output of the plant using a predetermined number of data with a larger distance from the center point of the distribution of the data among the data of the detected multiple internal condition parameters Plant model creation means for creating a plant model representing the correlation with
Threshold setting means for setting a threshold for determining the state of the plant based on the data of the predetermined number of internal state parameters;
The plant based on the relationship between data of a large number of the internal state parameters detected by the internal state parameter detection means during operation of the plant after the plant model is created, and the set threshold value. State determination means for determining the state of
A plant state determination apparatus comprising:
前記データの分布の中心点からの距離は、マハラノビス距離であり、前記しきい値設定手段は、前記所定数の内部状態パラメータのデータのマハラノビス距離に基づいて、前記しきい値を設定することを特徴とする、請求項1に記載のプラントの状態判定装置。   The distance from the central point of the distribution of the data is a Mahalanobis distance, and the threshold setting means sets the threshold based on the Mahalanobis distance of the data of the predetermined number of internal state parameters. The plant state determination device according to claim 1, characterized in that 前記プラントの運転中に検出された多数の内部状態パラメータのデータのマハラノビス距離を、運転時マハラノビス距離として算出する運転時マハラノビス距離算出手段をさらに備え、
前記状態判定手段は、前記算出された運転時マハラノビス距離を前記しきい値と比較することによって、前記プラントの状態を判定することを特徴とする、請求項2に記載のプラントの状態判定装置。
The system further comprises an operating Mahalanobis distance calculation means for calculating the Mahalanobis distance of data of a number of internal state parameters detected during operation of the plant as the operating Mahalanobis distance,
The plant state determination device according to claim 2, wherein the state determination unit determines the state of the plant by comparing the calculated Mahalanobis distance at the time of operation with the threshold value.
前記しきい値設定手段は、前記しきい値として、異常判定用のしきい値を設定し、
前記状態判定手段は、前記運転時マハラノビス距離が前記異常判定用のしきい値よりも大きいときに、前記内部状態パラメータ検出手段が異常であると判定することを特徴とする、請求項3に記載のプラントの状態判定装置。
The threshold setting means sets a threshold for abnormality determination as the threshold.
4. The apparatus according to claim 3, wherein the state determination means determines that the internal state parameter detection means is abnormal when the driving Mahalanobis distance is larger than the threshold value for abnormality determination. Plant status determination device.
前記しきい値設定手段は、前記しきい値として、劣化判定用のしきい値を前記プラントの運転期間に応じて設定し、
前記状態判定手段は、前記運転時マハラノビス距離が前記劣化判定用のしきい値よりも大きいときに、前記内部状態パラメータ検出手段が劣化していると判定することを特徴とする、請求項3に記載のプラントの状態判定装置。
The threshold setting means sets a threshold for deterioration determination as the threshold according to the operation period of the plant,
4. The apparatus according to claim 3, wherein said state determination means determines that said internal state parameter detection means is deteriorated when said driving Mahalanobis distance is larger than said threshold value for deterioration judgment. The state determination apparatus of the described plant.
前記状態判定手段は、前記内部状態パラメータ検出手段が劣化していると判定されたときに、当該劣化による内部状態パラメータ検出手段の検出特性のずれを学習することを特徴とする、請求項5に記載のプラントの状態判定装置。   6. The apparatus according to claim 5, wherein, when it is determined that the internal state parameter detection means is deteriorated, the state determination means learns a deviation of detection characteristics of the internal state parameter detection means due to the deterioration. The state determination apparatus of the described plant. 前記しきい値設定手段は、前記しきい値として、運転領域判定用のしきい値を設定し、
前記状態判定手段は、前記内部状態パラメータのデータの前記運転時マハラノビス距離が前記運転領域判定用のしきい値よりも大きいときに、そのデータで表される前記プラントの運転領域が、前記プラントモデルの作成時に学習された運転領域から逸脱していると判定することを特徴とする、請求項3に記載のプラントの状態判定装置。
The threshold setting means sets a threshold for operating region determination as the threshold.
The state determination means, when the operating Mahalanobis distance of the data of the internal state parameter is larger than the threshold value for the operating region determination, the operating region of the plant represented by the data is the plant model 4. The plant state determination device according to claim 3, wherein it is determined that the vehicle deviates from the operation region learned at the time of creation of.
前記プラントモデル作成手段は、前記プラントと同じ構成を有する他の複数のプラントに対して前記プラントモデルを作成し、
前記しきい値設定手段は、前記複数のプラントのプラントモデルの作成にそれぞれ用いられた前記所定数の内部状態パラメータのデータのマハラノビス距離に基づき、前記しきい値として、前記プラントの初期状態判定用のしきい値を設定し、
前記運転時マハラノビス距離算出手段は、前記プラントの初期運転中に前記運転時マハラノビス距離を算出し、
前記状態判定手段は、前記運転時マハラノビス距離が前記初期状態判定用のしきい値よりも大きいときに、前記プラントの初期状態において、前記内部状態パラメータ検出手段の検出特性のずれ又は前記内部状態に関連するデバイスの動作特性のずれが発生していると判定することを特徴とする、請求項3に記載のプラントの状態判定装置。
The plant model creation means creates the plant model for a plurality of other plants having the same configuration as the plant,
The threshold setting unit is configured to determine an initial state of the plant as the threshold based on a Mahalanobis distance of data of the predetermined number of internal state parameters used to create a plant model of the plurality of plants. Set the threshold of
The at-operation Mahalanobis distance calculation means calculates the at-operation Mahalanobis distance during initial operation of the plant;
When the operating Mahalanobis distance is greater than the threshold value for determining the initial state, the state determining means may detect the deviation of the detection characteristic of the internal state parameter detecting means or the internal state in the initial state of the plant. The plant state determination apparatus according to claim 3, characterized in that it is determined that a deviation of operation characteristics of a related device has occurred.
前記プラントは内燃機関であり、
前記プラントの前記内部状態パラメータは、前記内燃機関の回転数、吸気圧、燃料噴射量及びEGR弁開度であり、
前記プラントの前記出力パラメータは、前記内燃機関の排気の物理量を表す排気パラメータであることを特徴とする、請求項1ないし8のいずれかに記載のプラントの状態判定装置。
The plant is an internal combustion engine,
The internal state parameters of the plant are the number of revolutions of the internal combustion engine, the intake pressure, the fuel injection amount, and the EGR valve opening degree.
The plant state determination device according to any one of claims 1 to 8, wherein the output parameter of the plant is an exhaust parameter representing a physical quantity of exhaust of the internal combustion engine.
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