JP2016089708A - engine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、エンジンに関する。特に、過給機付きエンジンに関する。 The present invention relates to an engine. In particular, it relates to a turbocharged engine.
従来、過給機のコンプレッサまたはタービンの回転速度を検出する過給機回転速度検出装置(過給機回転数センサ)を備えた過給機付きエンジンが知られている。過給機付きエンジンには、燃料噴射量、エンジン回転速度および過給機回転速度との関係を示す適正過給機回転速度マップを有し、検出した過給機回転速度と適正過給機回転速度マップとの対比により燃料噴射量を補正するものがある。例えば特許文献1のごとくである。 2. Description of the Related Art Conventionally, an engine with a supercharger provided with a supercharger rotation speed detection device (supercharger rotation speed sensor) that detects the rotation speed of a compressor or turbine of the supercharger is known. The turbocharged engine has an appropriate turbocharger rotation speed map that shows the relationship between the fuel injection amount, the engine rotation speed, and the turbocharger rotation speed. There is one that corrects the fuel injection amount by comparison with the speed map. For example, as in Patent Document 1.
特許文献1に記載のエンジンは、所定の条件下において運転されているエンジンの測定結果に基づいて作成された適正過給機回転速度マップを基準に燃料噴射量を補正している。しかし、過給機は、同一の燃料噴射量とエンジン回転速度でも大気圧や大気の温度によって過給機回転速度が異なる場合がある。従って、エンジンの運転時における大気圧や温度が適正過給機回転速度マップを作成した際の条件と異なる場合、エンジンは、過給機回転速度が適正過給機回転速度マップに基づいた値になるように燃料噴射量を補正しても適切な運転状態でない可能性があった。 The engine described in Patent Literature 1 corrects the fuel injection amount on the basis of an appropriate supercharger rotation speed map created based on a measurement result of an engine operated under a predetermined condition. However, the turbocharger may have different turbocharger rotation speeds depending on the atmospheric pressure or the atmospheric temperature even with the same fuel injection amount and engine rotation speed. Therefore, if the atmospheric pressure or temperature during operation of the engine is different from the conditions for creating the appropriate turbocharger rotation speed map, the engine will set the turbocharger rotation speed to a value based on the appropriate turbocharger rotation speed map. Even if the fuel injection amount is corrected, there is a possibility that the operation state is not appropriate.
本発明は係る課題を鑑みてなされたものであり、運転環境や運転条件に関わらず適切な過給機回転速度を算出するとともに、他の測定結果と組合せて適切な制御を行うことができるエンジンの提供を目的とする。 The present invention has been made in view of such problems, and can calculate an appropriate turbocharger rotation speed regardless of the operating environment and operating conditions, and can perform appropriate control in combination with other measurement results. The purpose is to provide.
本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。 The problem to be solved by the present invention is as described above. Next, means for solving the problem will be described.
即ち、本発明においては、過給機付エンジンであって、平均吸気流量と平均過給圧と平均過給機回転速度との関係を示す過給機回転速度マップを備え、吸気流量検出センサが検出した平均吸気流量と過給圧検出センサが検出した平均過給圧とに基づいて過給機回転速度マップから算出した推定平均過給機回転速度を外気温と大気圧とによって補正した補正平均過給機回転速度を算出するものである。 That is, in the present invention, the engine is a supercharger equipped with a supercharger rotation speed map showing the relationship between the average intake flow rate, the average supercharging pressure, and the average supercharger rotation speed, and the intake flow rate detection sensor A corrected average in which the estimated average turbocharger speed calculated from the turbocharger speed map based on the detected average intake air flow rate and the average boost pressure detected by the boost pressure sensor is corrected by the outside air temperature and atmospheric pressure The turbocharger rotational speed is calculated.
即ち、本発明においては、前記過給機のコンプレッサまたはタービンのブレードを検出することで過給機回転速度を算出する過給機回転速度検出装置を備え、回転数検出装置が算出する過給機の平均過給機回転速度と前記過給圧の平均値とに基づいて前記過給機回転速度マップから推定平均吸気流量を算出するものである。 That is, in the present invention, a turbocharger rotation speed detection device that calculates a turbocharger rotation speed by detecting a compressor or a turbine blade of the turbocharger, and the turbocharger calculated by the rotation speed detection device is provided. The estimated average intake air flow rate is calculated from the supercharger rotation speed map based on the average supercharger rotation speed and the average value of the supercharging pressure.
即ち、本発明においては、各気筒の吸気行程の間に前記過給機回転速度検出装置が検出する前記過給機のコンプレッサまたはタービンのブレードの検出回数から各気筒の吸気の分配割合を算出するものである。 That is, in the present invention, the distribution ratio of the intake air of each cylinder is calculated from the number of detections of the compressor or turbine blade of the supercharger detected by the supercharger rotation speed detection device during the intake stroke of each cylinder. Is.
即ち、本発明においては、前記平均過給機回転速度と前記補正過給機回転速度との差または比率が閾値を超えた場合、前記過給機回転速度検出装置に異常が発生しているとして、補正過給機回転速度を過給機回転速度とするものである。 That is, in the present invention, when the difference or ratio between the average supercharger rotational speed and the corrected supercharger rotational speed exceeds a threshold, an abnormality has occurred in the supercharger rotational speed detection device. The corrected supercharger rotational speed is set as the supercharger rotational speed.
即ち、本発明においては、任意の目標噴射量に基づいて燃料を噴射した際に、前記吸気流量センサが検出した前記吸気流量の変化量または前記推定吸気流量の変化量から燃料噴射量を補正するものである。 That is, in the present invention, when fuel is injected based on an arbitrary target injection amount, the fuel injection amount is corrected from the change amount of the intake flow rate detected by the intake flow rate sensor or the change amount of the estimated intake flow rate. Is.
本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。 As effects of the present invention, the following effects can be obtained.
本発明によれば、所定の条件で測定されたデータを補正することにより運転環境や条件を考慮した平均過給機回転速度が算出される。これにより、運転環境や運転条件に関わらず適切な過給機回転速度を算出するとともに、他の測定結果と組合せて適切な制御を行うことができる。 According to the present invention, the average supercharger rotation speed in consideration of the operating environment and conditions is calculated by correcting data measured under predetermined conditions. Thereby, it is possible to calculate an appropriate supercharger rotation speed regardless of the operating environment and operating conditions, and to perform appropriate control in combination with other measurement results.
本発明によれば、所定の条件で測定されたデータと実測値とから運転環境や条件を考慮した平均吸気流量が算出される。これにより、運転環境や運転条件に関わらず適切な過給機回転速度を算出するとともに、他の測定結果と組合せて適切な制御を行うことができる。 According to the present invention, the average intake flow rate is calculated from the data measured under predetermined conditions and the actual measurement values in consideration of the operating environment and conditions. Thereby, it is possible to calculate an appropriate supercharger rotation speed regardless of the operating environment and operating conditions, and to perform appropriate control in combination with other measurement results.
本発明によれば、異常な測定結果から平均過給機回転速度が算出されることがない。これにより、運転環境や運転条件に関わらず適切な過給機回転速度を算出するとともに、他の測定結果と組合せて適切な制御を行うことができる。 According to the present invention, the average supercharger rotation speed is not calculated from an abnormal measurement result. Thereby, it is possible to calculate an appropriate supercharger rotation speed regardless of the operating environment and operating conditions, and to perform appropriate control in combination with other measurement results.
本発明によれば、慣性が小さく運転条件の変化が現れやすい過給機の吸気流量の変化に基づいてエンジンの制御が行われる。これにより、運転環境や運転条件に関わらず適切な過給機回転速度を算出するとともに、他の測定結果と組合せて適切な制御を行うことができる。 According to the present invention, the engine is controlled based on the change in the intake air flow rate of the supercharger that has a small inertia and easily changes in the operating condition. Thereby, it is possible to calculate an appropriate supercharger rotation speed regardless of the operating environment and operating conditions, and to perform appropriate control in combination with other measurement results.
以下に、図1を用いて、本発明の一実施形態に係る過給機4を備えるエンジン1について説明する。 Below, the engine 1 provided with the supercharger 4 which concerns on one Embodiment of this invention is demonstrated using FIG.
図1に示すように、エンジン1は、ディーゼルエンジン1であり、本実施形態においては、四つの気筒を有する直列四気筒エンジン1である。なお、本実施形態において、一つの過給機4を具備する直列四気筒エンジン1としたがこれに限定されるものではなく、過給機(例えば、二段過給機)を具備するエンジン1であればよい。 As shown in FIG. 1, the engine 1 is a diesel engine 1, and in this embodiment, is an in-line four-cylinder engine 1 having four cylinders. In the present embodiment, the in-line four-cylinder engine 1 having one supercharger 4 is used, but the present invention is not limited to this, and the engine 1 having a supercharger (for example, a two-stage supercharger). If it is.
エンジン1は、外部の空気と燃料噴射弁2から供給される燃料とを各気筒1a・1b・1c・1dの内部において混合して燃焼させることで出力軸を回転駆動させる。エンジン1は、外気を取り入れる吸気装置3と排気を外部に排出する排気装置8とを具備する。また、エンジン1は、エンジン回転速度検出センサ11、燃料噴射弁2の噴射量検出センサ12、クランク角度検出センサ13、吸気流量検出センサ14、過給圧検出センサ15、過給機回転速度検出装置16、外気温センサ17、大気圧センサ18および制御装置であるECU19を具備する。
The engine 1 rotates the output shaft by mixing external air and fuel supplied from the
吸気装置3は、過給機4のコンプレッサ27、給気管5、インタークーラー6、給気マニホールド7、を具備している。
The intake device 3 includes a
過給機4は、排気の排気圧を駆動源として吸気を加圧圧縮するものである。過給機4は、コンプレッサ27とタービン24とを備えている。コンプレッサ27は、吸気を加圧圧縮するものである。コンプレッサ27は、給気管5を介してインタークーラー6が接続されている。
The supercharger 4 compresses and compresses intake air using the exhaust pressure of the exhaust as a drive source. The supercharger 4 includes a
インタークーラー6は、加圧された吸気を冷却するものである。インタークーラー6は、図示しない冷却水ポンプによって供給される冷却水と加圧された吸気(以下、加圧後の吸気を給気と記す)との間で熱交換を行うことで給気を冷却する。インタークーラー6は、給気マニホールド7が接続されている。 The intercooler 6 cools the pressurized intake air. The intercooler 6 cools the supply air by performing heat exchange between cooling water supplied by a cooling water pump (not shown) and pressurized intake air (hereinafter, the pressurized intake air is referred to as supply air). . The intercooler 6 is connected to an air supply manifold 7.
給気マニホールド7は、給気をエンジン1の各気筒1aに分配するものである。給気マニホールド7は、エンジン1の各気筒1a・1b・1c・1dに接続されている。給気マニホールド7は、エンジン1の各気筒1a・1b・1c・1dにインタークーラー6で冷却された給気が供給可能に構成されている。
The air supply manifold 7 distributes the air supply to each
排気装置8は、排気マニホールド9、排気管10、過給機4のタービン24を具備している。
The exhaust device 8 includes an exhaust manifold 9, an
排気マニホールド9は、各気筒からの排気を集約して排出するための管である。排気マニホールド9は、エンジン1の各気筒1a・1b・1c・1dに接続されている。
The exhaust manifold 9 is a pipe for collecting exhaust from the cylinders and exhausting them. The exhaust manifold 9 is connected to the
過給機4のタービン24は、排気の圧力によって回転動力を発生させるものである。タービン24は、排気管10を介して排気マニホールド9が接続されている。また、タービン24は、外部に連通されている。
The
以上より、吸気装置3は、上流側(外部)から過給機4のコンプレッサ27、給気管5、インタークーラー6、給気マニホールド7が順に接続されている。また、排気装置8は、上流側(エンジン1)から排気マニホールド9、排気管10、過給機4のタービン24が順に接続されている。
As described above, in the intake device 3, the
吸気装置3において、外部の空気(吸気)は、過給機4のコンプレッサ27によって吸入されるとともに加圧圧縮される。この際、吸気は、加圧圧縮されることにより圧縮熱が発生し温度が上昇する。コンプレッサ27で加圧圧縮された吸気は、過給機4から給気として排出される。
In the intake device 3, external air (intake air) is sucked and pressurized and compressed by the
過給機4から排出された給気は、給気管5を介してインタークーラー6に供給される。インタークーラー6に供給された給気は、冷却された後に給気マニホールド7を介してエンジン1に供給される。 The supply air discharged from the supercharger 4 is supplied to the intercooler 6 via the supply pipe 5. The supply air supplied to the intercooler 6 is supplied to the engine 1 via the supply manifold 7 after being cooled.
排気装置8において、エンジン1からの排気は、排気マニホールド9を介して過給機4のタービン24に供給される。タービン24は、排気によって回転される。タービン24の回転動力は、コンプレッサ27に伝達される。タービン24に供給された排気は、排気管10、図示しない浄化装置等を介して外部に排出される。
In the exhaust device 8, the exhaust from the engine 1 is supplied to the
エンジン回転速度検出センサ11は、エンジン1の回転速度であるエンジン回転速度Enを検出するものである。エンジン回転速度検出センサ11は、センサとパルサーとから構成され、エンジン1の出力軸に設けられる。なお、本実施形態において、エンジン回転速度検出センサ11をセンサとパルサーとから構成しているが、エンジン回転速度Enを検出することができるものであればよい。 The engine rotation speed detection sensor 11 detects an engine rotation speed En that is the rotation speed of the engine 1. The engine rotation speed detection sensor 11 includes a sensor and a pulser, and is provided on the output shaft of the engine 1. In the present embodiment, the engine rotation speed detection sensor 11 is composed of a sensor and a pulser, but any sensor that can detect the engine rotation speed En may be used.
噴射量検出センサ12は、燃料噴射弁2から噴射される燃料の噴射量Fを検出するものである。噴射量検出センサ12は、図示しない燃料供給管の途中部に設けられる。噴射量検出センサ12は、流量センサから構成される。なお、本実施形態において、噴射量検出センサ12を流量センサで構成しているがこれに限定するものでなく、燃料の噴射量Fを検出できるものであればよい。
The injection amount detection sensor 12 detects an injection amount F of fuel injected from the
クランク角度検出センサ13は、図示しないクランク角度θを検出するものである。クランク角度検出センサ13は、図示しないクランク軸の近傍に設けられる。 The crank angle detection sensor 13 detects a crank angle θ (not shown). The crank angle detection sensor 13 is provided in the vicinity of a crankshaft (not shown).
吸気流量検出センサ14は、平均吸気流量Ifを検出するものである。吸気流量検出センサ14は、過給機4の上流側に設けられる。吸気流量検出センサ14は、一般的に流体によって奪われる熱量を計測することで流量を算出する熱式質量流量計が用いられる。なお、本実施形態において、吸気流量検出センサ14を熱式質量流量計で構成しているがこれに限定するものでなく、吸気流量を検出できるものであればよい。
The intake flow
過給圧検出センサ15は、過給機で加圧された吸気の平均過給圧Ipを検出するものである。過給圧検出センサ15は、吸気マニホールドに設けられている。過給圧検出センサ15は、電気式の圧力センサから構成される。
The supercharging
過給機回転速度検出装置16は、平均過給機回転速度Tnを検出するものである。過給機回転速度検出装置16は、過給機のコンプレッサ27またはタービン24に設けられている。過給機回転速度検出装置16は、コンプレッサ27またはタービン24のブレードが検出範囲を通過することで発生する渦電流を検出するものや誘導起電力を検出するものから構成されている。
The supercharger rotational
ECU19は、エンジン1を制御するものである。ECU19には、エンジン1の制御を行うための種々のプログラムやデータが格納される。ECU19は、CPU、ROM、RAM、HDD等がバスで接続される構成であってもよく、あるいはワンチップのLSI等からなる構成であってもよい。
The
ECU19は、エンジン回転速度検出センサ11に接続され、エンジン回転速度検出センサ11が検出するエンジン回転速度Enを取得することが可能である。
The
ECU19は、燃料噴射弁2と接続され、燃料噴射弁2を制御することが可能である。
The
ECU19は、噴射量検出センサ12に接続され、噴射量検出センサ12が検出する噴射量Fを取得することが可能である。
The
ECU19は、クランク角度検出センサ13に接続され、クランク角度検出センサ13が検出するクランク角度θ、すなわち各気筒1a・1b・1c・1dの吸気行程、圧縮行程、燃焼行程および排気行程の時期を取得することが可能である。
The
ECU19は、吸気流量検出センサ14に接続され、吸気流量検出センサ14が検出する時間Ta間における平均吸気流量Ifを取得することが可能である。
The
ECU19は、過給圧検出センサ15に接続され、過給圧検出センサ15が検出する時間Ta間における平均過給圧Ipを取得することが可能である。
The
ECU19は、過給機回転速度検出装置16に接続され、過給機回転速度検出装置16が算出する平均過給機回転速度Tnやブレード検出回数Bnを取得することが可能である。
The
ECU19は、外気温センサ17と大気圧センサ18とに接続され、外気温センサ17と大気圧センサ18とが検出する外気温Btと大気圧Bpとを取得することが可能である。
The
図2に示すように、ECU19には、所定の条件における平均吸気流量Ifと平均過給圧Ipと平均過給機回転速度Tnとの関係を示した過給機回転速度マップM1が格納される。さらに、ECU19には、外気温Btと大気圧Bpとが平均過給機回転速度Tnに与える影響を補正係数Kで示した補正係数マップM2が格納される。ECU19は、取得した平均吸気流量Ifと平均過給圧Ipとに基づいて過給機回転速度マップM1から推定平均過給機回転速度ETnを算出することができる。また、ECU19は、取得した外気温Btと大気圧Bpとに基づいて補正係数マップM2から補正係数Kを算出することができる。そして、ECU19は、算出した推定平均過給機回転速度ETnと補正係数Kとから外気温Btと大気圧Bpとの影響を考慮した補正平均過給機回転速度RTnを算出することができる。
As shown in FIG. 2, the
以下に、図3を用いて本発明の一実施形態に係る過給機4について詳しく説明する。 Below, the supercharger 4 which concerns on one Embodiment of this invention is demonstrated in detail using FIG.
図3に示すように、過給機4は、エンジン1(図1参照)から排出されている排気の排気圧力を駆動源として加圧圧縮した吸気をエンジン1に供給するものである。過給機4は、連結部20、タービン24、コンプレッサ27等から構成されている。
As shown in FIG. 3, the supercharger 4 supplies the engine 1 with intake air that has been compressed and compressed using the exhaust pressure of the exhaust discharged from the engine 1 (see FIG. 1) as a drive source. The supercharger 4 includes a connecting
連結部20は、タービン24とコンプレッサ27とを連結している。連結部20は、センターハウジング21、連結軸22、軸受け23等から構成されている。センターハウジング21は、一側にタービン24が連結され、他側にコンプレッサ27が連結されている。連結軸22は、後述のタービンホイール26と後述のコンプレッサホイール29とを連結する。連結軸22は、軸受け23を介してセンターハウジング21に回転自在に支持されている。
The connecting
タービン24は、エンジン1の排気圧を回転駆動力に変換するものである。タービン24は、タービンケーシング25、タービンホイール26等から構成されている。
The
タービンケーシング25は、有底円筒状に形成されている部材である。タービンケーシング25は、一側(底部側)がセンターハウジング21に接続されている。タービンケーシング25の一側には、外周部に排気が供給されている排気供給路25aが形成されている。タービンケーシング25の他側(反底部側)には、排気の排出口25bが形成されている。タービンケーシング25の底部には、連結軸22が連通されている。タービンケーシング25の排気供給路25aは、タービンケーシング25の内部に連通するように形成されている。
The
タービンホイール26は、タービンホイール26の基部であるタービンハブ26aと、タービンハブ26aの外周面26cに周方向に等間隔で配置されている複数のタービンブレード26bとから構成されている。タービンホイール26は、タービンハブ26aが連結軸22に固定されて回転自在に支持されている。タービンハブ26aは、連結軸22の軸心に対して平行な反連結軸22側の外周面26cが連結軸22側に向かって湾曲しながら拡径し、連結軸22側端部に連結軸22の軸心に対して垂直な方向に向かうフランジ26dが形成されている。
The
タービンホイール26は、タービンハブ26aのフランジ26d(拡径側)の外周がタービンケーシング25の排気供給路25aに対向し、タービンハブ26aの縮径側の端部がタービンケーシング25の排出口25bに対向するようにタービンケーシング25の内部に配置されている。つまり、タービンホイール26は、排気の供給側から排出側に向かってタービンハブ26aが縮径するように配置されている。このように構成することで、タービンホイール26は、供給された排気の排気圧によって回転されながら、排気をタービンハブ26aの外周面26cによって回転軸に平行な方向に案内して排出口25bから排出させる。
In the
コンプレッサ27は、エンジン1の給気を加圧圧縮する。コンプレッサ27は、コンプレッサケーシング28、コンプレッサホイール29等から構成されている。
The
コンプレッサケーシング28は、円筒状に形成されている部材である。コンプレッサケーシング28は、一側がセンターハウジング21に接続されて底部が構成されている。センターハウジング21によって構成されている底部には、連結軸22が連通されている。コンプレッサケーシング28の一側(底部側)には、外周部に吸気が排出されている吸気排出路28aが形成されている。コンプレッサケーシング28の他側(反底部側)には、吸気の供給口28bが形成されている。コンプレッサケーシング28の内壁28cは、一側に向かって拡径するように形成されて吸気排出路28aに連通されている。
The
コンプレッサホイール29は、コンプレッサホイール29の基部を構成するコンプレッサハブ29aと、コンプレッサハブ29aの外周面29dに周方向に等間隔で交互に配置されている複数のフルブレード29b(全翼)とスプリッタブレード29c(短翼)とから構成されている。
The
コンプレッサホイール29は、コンプレッサハブ29aが連結軸22に固定されて回転自在に支持されている。つまり、コンプレッサホイール29は、連結軸22を介してタービンホイール26からの回転動力が伝達可能に構成されている。コンプレッサハブ29aは、連結軸22の軸心に対して平行な反連結軸22側の外周面29dが連結軸22側に向かって湾曲しながら拡径し、連結軸22側端部に連結軸22の軸心に対して垂直な方向に向かうフランジ29eが形成されている。フルブレード29b(全翼)とスプリッタブレード29c(短翼)の外縁形状は、微小な隙間を構成するようにコンプレッサケーシング28の内壁28cに沿って形成されている。また、スプリッタブレード29cの縮径側の端部は、フルブレード29bの縮径側の端部よりも拡径側に配置されている。なお、コンプレッサホイール29は、スプリッタブレード29cを有しないものでもよい。
The
コンプレッサホイール29は、コンプレッサハブ29aのフランジ29e(拡径側)の外周がコンプレッサケーシング28の吸気排出路28aに対向し、コンプレッサハブ29aの縮径側の端部がコンプレッサケーシング28の吸気の供給口28bに対向するようにコンプレッサケーシング28の内部に配置されている。つまり、コンプレッサホイール29は、吸気の供給側から排出側に向かってコンプレッサハブ29aが拡径するように配置されている。この際、コンプレッサケーシング28の内壁28cとコンプレッサハブ29aとの間隔は、吸気排出路28aに近接するにつれて狭くなるように構成されている。すなわち、コンプレッサケーシング28内には、コンプレッサケーシング28の内壁28c、フルブレード29b、スプリッタブレード29c、及び外周面29dに囲まれる空間によって吸気圧縮通路29fが構成されている。コンプレッサホイール29は、フルブレード29bまたはスプリッタブレード29cから第1ブレードBl1・第2ブレードBl2・が構成されている。
In the
上述の通り、過給機4は、タービン24に排気が供給されていると排気圧力によってタービンホイール26が回転されている。タービンホイール26と接続されているコンプレッサホイール29は、タービンホイール26の回転駆動力によって回転されている。コンプレッサホイール29は、吸気の供給口28bから吸気を取り込む。取り込まれた吸気は、コンプレッサホイール29によって吸気圧縮通路29fを介して吸気排出路28aに排出されている。この際、吸気は、吸気圧縮通路29fにおいて加圧圧縮され、圧縮熱が発生する。
As described above, in the supercharger 4, when the exhaust gas is supplied to the
次に、図3と図4とを用いて、本発明の一実施形態に係る過給機回転速度検出装置16について詳しく説明する。なお、本実施形態において、過給機回転速度検出装置16はコンプレッサ27の回転速度を検出するものとしたがこれに限定するものではなくタービン24の回転速度を検出するように構成してもよい。
Next, the supercharger rotation
図3と図4とに示すように、過給機回転速度検出装置16は、コンプレッサ27の回転速度を検出する。過給機回転速度検出装置16は、検出部30、アンプ31、コントローラ32等から構成されている。過給機回転速度検出装置16は、検出部30でフルブレード29bとスプリッタブレード29cを検出することでコンプレッサ27の回転速度を検出する。
As shown in FIGS. 3 and 4, the supercharger rotation
検出部30は、フルブレード29bとスプリッタブレード29cとを検出する。検出部30は、コンプレッサケーシング28の吸気の供給口28b側に形成されている挿入孔10dに挿入して取り付けられている。この際、検出部30は、その先端がコンプレッサケーシング28の内壁28cから突出しないように配置されている。検出部30は、略円筒状の筐体の内部に磁界を発生する図示しないコイルを有する。コイルから発生した磁界中をフルブレード29b若しくはスプリッタブレード29cが通過することでフルブレード29b若しくはスプリッタブレード29cを磁束が貫通して渦電流が発生する。検出部30は、渦電流によって変化するコイルのインピーダンスを検出して検出信号を出力する。これにより、検出部30は、フルブレード29b若しくはスプリッタブレード29cが検出部30の近傍を通過したと判断する。
The
検出部30は、形状が異なるフルブレード29bとスプリッタブレード29cとを検出するために、フルブレード29bとスプリッタブレード29cとが共に磁界を通過するように配置しなければならない。従って、図4に示すように、検出部30は、フルブレード29bとスプリッタブレード29cとが共にコンプレッサケーシング28に近接している範囲である領域Aが磁界の範囲に含まれるように配置する必要がある。なお、本実施形態において、過給機回転速度検出装置16は、渦電流を検出するものとしたがこれに限定されるものではなく、誘導起電力を検出するものでもよい。
In order to detect the
アンプ31は、検出部30からの信号を増幅するものである。アンプ31は、検出部30と接続され、検出部30からの信号を取得する。アンプ31は、検出部30からの信号を増幅してコントローラ32に送信する。
The
コントローラ32は、コンプレッサ27の回転速度を算出するものである。コントローラ32は、アンプ31からの増幅信号の処理を行うための種々のプログラムやデータが格納されている。具体的には、過給機回転速度検出装置16は、CPU、ROM、RAM、HDD等がバスで接続されている構成であってもよく、あるいはワンチップのLSI等からなる構成であってもよい。
The
コントローラ32は、検出可能な渦流電流が発生する程度にコイルからの磁束密度が高い範囲を検出部30の検出領域Bとして、その直径Dについてのデータが格納されている。また、コントローラ32は、コンプレッサ27ブレードのブレード間隔Sについてのデータが格納されている。コントローラ32は、アンプ31と接続され、アンプ31からの増幅信号を取得することが可能である。コントローラ32は、アンプ31からの増幅信号を用いてコンプレッサ27の回転数を算出する。コントローラ32は、エンジン1の制御装置であるECU19に接続され、所定の処理を施したアンプ31からの増幅信号をECU19に送信することが可能である(図1参照)。
The
次に、図5を用いて、過給機回転速度検出装置16の検出部30において、フルブレード29bまたはスプリッタブレード29cからなる第1ブレードBl1の検出の態様および平均過給機回転速度Tnを算出する態様を具体的に説明する。図5において、二点鎖線で示す範囲は、検出部30の検出領域Bを示す。過給機回転速度検出装置16は、フルブレード29bまたはスプリッタブレード29cが検査部13の検出領域Bの中心からの距離が所定値である半径D/2以下のときにフルブレード29bまたはスプリッタブレード29cに発生する渦流電流を検出する。
Next, using FIG. 5, the
図5(a)に示すように、検出部30において、第1ブレードBl1が検出領域Bの反回転方向側から進入した場合、その瞬間に第1ブレードBl1には、磁束が貫通して渦電流が発生する。従って、検出部30は、渦電流の影響によって生じるコイルのインピーダンスの変化を検出する。これにより、検出部30は、第1ブレードBl1の回転方向側の側面が検出部30の近傍に到達したとして時間T11に検出信号を出力する。
As shown in FIG. 5A, in the
図5(b)に示すように、検出部30において、第1ブレードBl1のうち検出領域Bに最後に検出領域Bに進入した部分が検出領域Bの回転方向側から抜けた場合、第1ブレードBl1には、磁束が貫通していないので渦電流が発生しない。従って、検出部30は、渦電流の影響によって生じるコイルのインピーダンスの変化を検出しない。これにより、検出部30は、第1ブレードBl1の反回転方向側の側面が検出部30の近傍を通過したとして検出信号の出力を停止する。
As shown in FIG. 5B, in the
このようにして、過給機回転速度検出装置16は、第1ブレードBl1の回転方向側の側面が検出領域Bの反回転方向側に進入した時間T11から、第1ブレードBl1の反回転方向側の側面が検出領域Bの回転方向側から抜けるまでの間、検出信号を出力する。
同様にして、過給機回転速度検出装置16は、フルブレード29bまたはスプリッタブレード29cから構成されているコンプレッサホイール29の第2ブレードBl2・第3ブレードBl3・第4ブレードBl4・・についてそれぞれ検出を行う。
In this way, the supercharger rotational
Similarly, the supercharger rotation
また、図6に示すように、過給機回転速度検出装置16は、第1ブレードBl1の回転方向側の側面を検出した時間T11から所定の検出回数Na(本実施形態では11回)だけブレードを検出するまでの時間Taを算出する。そして、過給機回転速度検出装置16は、検出回数Na、ブレード間隔Sおよび時間Taから平均過給機回転速度Tnを算出する。
Further, as shown in FIG. 6, the supercharger rotational
次に、本発明に係るエンジン1における過給機回転速度検出装置16の異常判定について説明する。
Next, abnormality determination of the supercharger rotation
ECU19は、時間Taの間における平均吸気流量Ifと平均過給圧Ipとに基づいて過給機回転速度マップM1から推定平均過給機回転速度ETnを算出する。加えて、ECU19は、取得した外気温Btと大気圧Bpとに基づいて補正係数マップM2から補正係数Kを算出する。そして、ECU19は、算出した推定平均過給機回転速度ETnと補正係数Kとから外気温Btと大気圧Bpとの影響を考慮した補正平均過給機回転速度RTnを算出する。同時に、ECU19は、過給機回転速度検出装置16がブレードを検出回数Naだけ検出する時間Ta、ブレード間隔Sおよび検出回数Naから算出した平均過給機回転速度Tnを取得する。
The
ECU19は、算出した補正平均過給機回転速度RTnと平均過給機回転速度Tnとの差が閾値δを超えていると判断した場合、過給機回転速度検出装置16に異常が発生しているとして、外気温Btと大気圧Bpとの影響を考慮して算出した補正平均過給機回転速度RTnを平均過給機回転速度Tnとする。
If the
次に、図7を用いて、本発明に係るエンジン1における過給機回転速度検出装置16の異常判定について具体的に説明する。
Next, abnormality determination of the supercharger rotation
図7に示すように、ステップS110において、ECU19は、外気温センサ17から外気温Btを取得し、大気圧センサ18から大気圧Bpを取得し、ステップをステップS120に移行させる。
As shown in FIG. 7, in step S110, the
ステップS120において、ECU19は、吸気流量検出センサ14から時間Ta間における平均吸気流量Ifを取得し、過給圧検出センサ15から時間Ta間における平均過給圧Ipを取得し、ステップをステップS130に移行させる。
In step S120, the
ステップS130において、ECU19は、取得した平均吸気流量Ifと平均過給圧Ipとに基づいて過給機回転速度マップM1から推定平均過給機回転速度ETnを算出し、ステップをステップS140に移行させる。
In step S130, the
ステップS140において、ECU19は、取得した外気温Btと大気圧Bpとに基づいて補正係数マップM2から補正係数Kを算出し、ステップをステップS150に移行させる。
In step S140, the
ステップS150において、ECU19は、算出した推定平均過給機回転速度ETnと補正係数Kとから補正平均過給機回転速度RTnを算出し、ステップをステップS160に移行させる。
In step S150, the
ステップS160において、ECU19は、過給機回転速度検出装置16が検出回数Naだけブレード検出する時間Taとブレード間隔Sと検出回数Naとから算出した平均過給機回転速度Tnを取得し、ステップをステップS170に移行させる。
In step S160, the
ステップS170において、ECU19は、算出した補正平均過給機回転速度RTnと平均過給機回転速度Tnとの差の絶対値が閾値δ未満か否か判断する。
その結果、算出した補正平均過給機回転速度RTnと平均過給機回転速度Tnとの差の絶対値が閾値δ未満であると判定した場合、ECU19はステップをステップS180に移行させる。
一方、算出した補正平均過給機回転速度RTnと平均過給機回転速度Tnとの差の絶対値が閾値δ未満でないと判定した場合、ECU19はステップをステップS280に移行させる。なお、本実施形態において、補正平均過給機回転速度RTnと平均過給機回転速度Tnとの差の絶対値を用いて判定しているがこれに限定されるものではなく補正平均過給機回転速度RTnと平均過給機回転速度Tnとの比でもよい。
In step S170, the
As a result, when it is determined that the absolute value of the difference between the calculated corrected average supercharger rotation speed RTn and the average supercharger rotation speed Tn is less than the threshold δ, the
On the other hand, when it is determined that the absolute value of the difference between the calculated corrected average supercharger rotational speed RTn and the average supercharger rotational speed Tn is not less than the threshold δ, the
ステップS180において、ECU19は、過給機が過給機回転速度検出装置16から取得した平均過給機回転速度Tnを出力し、ステップをステップ110に移行させる。
In step S180, the
ステップS280において、ECU19は、過給機回転速度検出装置16に異常が発生していると判定し、過給機が過給機回転速度マップM1と補正係数マップM2とから算出した補正平均過給機回転速度RTnを出力し、ステップをステップ110に移行させる。
In step S280, the
以上の如く構成することで、エンジン1は、ECU19において平均吸気流量Ifと平均過給圧Ipとに基づいて過給機回転速度マップM1から算出した推定平均過給機回転数を外気温Btと大気圧Bpとで補正することでエンジン1の運転環境を考慮した補正平均過給機回転速度RTnを算出する。また、エンジン1は、ECU19において過給機回転速度検出装置16が異常であると判定した場合、過給機が補正平均過給機回転速度RTnで回転しているとして各種制御を行う。これにより、運転環境や運転条件に関わらず適切な過給機回転速度を算出するとともに、他の測定結果と組合せて適切な制御を行うことができる。
By configuring as described above, the engine 1 uses the estimated average supercharger rotation speed calculated from the supercharger rotation speed map M1 based on the average intake air flow If and the average supercharging pressure Ip in the
次に、図6と図8とを用いて、本発明に係るエンジン1における平均吸気流量の算出について説明する。 Next, calculation of the average intake flow rate in the engine 1 according to the present invention will be described with reference to FIGS. 6 and 8.
図6に示すように、ECU19は、過給機回転速度検出装置16がブレードを検出回数Naだけ検出する時間Ta、ブレード間隔Sおよび時間Taから平均過給機回転速度Tnを算出する。(図5参照)。そして、ECU19は、時間Taの間における取得した平均過給圧Ipと平均過給機回転速度Tnとに基づいて過給機回転速度マップM1から推定平均吸気流量EIfを算出する。
As shown in FIG. 6, the
また、図8に示すように、ECU19は、クランク角検出センサから取得したクランク角より、各気筒の吸気行程の期間を取得する。ECU19は、第1気筒1aの吸気行程の期間Ti1において過給機回転速度検出装置16が検出したブレードの検出回数Nb1を取得する。同様に、ECU19は、第2気筒1bの吸気行程の期間Ti2において過給機回転速度検出装置16が検出したブレードの検出回数Nb1、第3気筒1cの吸気行程の期間Ti3において過給機回転速度検出装置16が検出したブレードの検出回数Nb3、第4気筒1dの吸気行程の期間Ti4において過給機回転速度検出装置16が検出したブレードの検出回数Nb4を取得する。ECU19は、取得した検出回数Nb1、検出回数Nb2、検出回数Nb3および検出回数Nb4の比率から第1気筒において吸気される吸気の分配割合R1、R2、R3およびR4を算出する。
Further, as shown in FIG. 8, the
以上の如く構成することで、エンジン1は、過給機回転速度検出装置16から取得した平均過給機回転速度Tnと過給機回転速度マップM1から吸気流量を算出することでエンジン1の運転環境や条件に応じた推定平均吸気流量EIfを推定する。また、エンジン1は、ECU19において算出した分配割合R1、R2、R3およびR4を用いて、流量検出センサ14が検出した平均吸気流量Ifまたは推定平均吸気流量EIfから算出された各気筒1a・1b・1c・1dの吸気量に基づいて燃料噴射量の補正等を気筒毎に行う。これにより、運転環境や運転条件に関わらず適切な過給機回転速度を算出するとともに、他の測定結果と組合せて適切な制御を行うことができる。
With the configuration as described above, the engine 1 operates the engine 1 by calculating the intake air flow rate from the average turbocharger rotational speed Tn acquired from the supercharger rotational
さらに、エンジン1の質量に比べて十分に小さい質量のコンプレッサ27の回転速度は、燃料噴射量Fが変動した際にエンジン1のエンジン回転速度Enよりも感度よく変動する。従って、エンジン1は、燃料の微小噴射により変動した平均過給機回転速度Tnから燃料噴射量Fを補正する噴射量補正を実施することができる。具体的には、図9に示すように、ECU19は、過給機回転速度検出装置16から取得した平均過給機回転速度Tnから目標開弁時間TQtでの実燃料噴射量Q1を算出する。そして、ECU19は、実燃料噴射量Q1(図9における二点鎖線)が目標噴射量Qt(図9における実線)になるように燃料噴射弁2の開弁時間TQを開弁時間TQrに補正する。これにより、質量が大きい大型のエンジン1においても、平均過給機回転速度Tnを利用することで微小噴射による噴射量補正をより正確に行うことができる。
Further, the rotational speed of the
1 エンジン
4 過給機
14 吸気流量検出センサ
15 過給圧検出センサ
If 平均吸気流量
Ip 平均過給圧
M1 過給機回転速度マップ
Tn 平均過給機回転速度
ETn 推定平均過給機回転速度
RTn 補正平均過給機回転速度
Bt 外気温
Bp 大気圧
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Engine 4
Claims (5)
平均吸気流量と平均過給圧と平均過給機回転速度との関係を示す過給機回転速度マップを備え、吸気流量検出センサが検出した平均吸気流量と過給圧検出センサが検出した平均過給圧とに基づいて過給機回転速度マップから算出した推定平均過給機回転速度を外気温と大気圧とによって補正した補正平均過給機回転速度を算出するエンジン。 A turbocharged engine,
A turbocharger rotation speed map showing the relationship between the average intake flow rate, average boost pressure, and average turbocharger rotation speed is provided, and the average intake flow rate detected by the intake flow rate detection sensor and the average excess pressure detected by the boost pressure detection sensor are provided. An engine that calculates a corrected average supercharger rotation speed obtained by correcting an estimated average supercharger rotation speed calculated from a supercharger rotation speed map based on a supply pressure with an outside air temperature and an atmospheric pressure.
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