[go: up one dir, main page]

JP2007321687A - Control device for turbocharged internal combustion engine - Google Patents

Control device for turbocharged internal combustion engine Download PDF

Info

Publication number
JP2007321687A
JP2007321687A JP2006154174A JP2006154174A JP2007321687A JP 2007321687 A JP2007321687 A JP 2007321687A JP 2006154174 A JP2006154174 A JP 2006154174A JP 2006154174 A JP2006154174 A JP 2006154174A JP 2007321687 A JP2007321687 A JP 2007321687A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
pressure
turbocharger
intake
internal combustion
combustion engine
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2006154174A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Nobumasa Isogai
申昌 磯貝
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Denso Corp
Original Assignee
Denso Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Denso Corp filed Critical Denso Corp
Priority to JP2006154174A priority Critical patent/JP2007321687A/en
Priority to DE102007000300A priority patent/DE102007000300A1/en
Publication of JP2007321687A publication Critical patent/JP2007321687A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D23/00Controlling engines characterised by their being supercharged
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B37/00Engines characterised by provision of pumps driven at least for part of the time by exhaust
    • F02B37/04Engines with exhaust drive and other drive of pumps, e.g. with exhaust-driven pump and mechanically-driven second pump
    • F02B37/10Engines with exhaust drive and other drive of pumps, e.g. with exhaust-driven pump and mechanically-driven second pump at least one pump being alternatively or simultaneously driven by exhaust and other drive, e.g. by pressurised fluid from a reservoir or an engine-driven pump
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B39/00Component parts, details, or accessories relating to, driven charging or scavenging pumps, not provided for in groups F02B33/00 - F02B37/00
    • F02B39/02Drives of pumps; Varying pump drive gear ratio
    • F02B39/08Non-mechanical drives, e.g. fluid drives having variable gear ratio
    • F02B39/10Non-mechanical drives, e.g. fluid drives having variable gear ratio electric
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B39/00Component parts, details, or accessories relating to, driven charging or scavenging pumps, not provided for in groups F02B33/00 - F02B37/00
    • F02B39/16Other safety measures for, or other control of, pumps
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/0002Controlling intake air
    • F02D41/0007Controlling intake air for control of turbo-charged or super-charged engines
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/14Introducing closed-loop corrections
    • F02D41/1401Introducing closed-loop corrections characterised by the control or regulation method
    • F02D2041/1433Introducing closed-loop corrections characterised by the control or regulation method using a model or simulation of the system
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D2200/00Input parameters for engine control
    • F02D2200/02Input parameters for engine control the parameters being related to the engine
    • F02D2200/04Engine intake system parameters
    • F02D2200/0406Intake manifold pressure
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D2200/00Input parameters for engine control
    • F02D2200/70Input parameters for engine control said parameters being related to the vehicle exterior
    • F02D2200/703Atmospheric pressure
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Supercharger (AREA)
  • Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a control device capable of acquiring rotation speed of rotary shaft of a turbocharger without providing a rotation speed sensor on the turbocharger in an internal combustion engine provided with the turbocharger supercharging suction air. <P>SOLUTION: A throttle valve 13 is provided in a suction pipe 11 in the engine 10 and a suction pressure sensor 14 detecting suction pressure is provided in a downstream thereof. A atmospheric pressure sensor 16 is provided on the most upstream part of the suction pipe 11, and the turbocharger 20 is provided in a downstream thereof. In this structure, an engine ECU 30 calculates rotation speed of the rotary shaft of the turbocharger 20 based on inlet pressure and outlet pressure of the turbocharger 20. Atmospheric pressure detected by the atmospheric pressure sensor 16 is defined as inlet pressure here. Also, pressure change in the suction pipe 11 in a downstream of the turbocharger 20 is modeled and outlet pressure is calculated from suction pressure detected by the suction pressure sensor 14 by using reverse model thereof. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、ターボチャージャ付き内燃機関の制御装置にかかり、ターボチャージャの回転速度を取得するものに関する。   The present invention relates to a control device for an internal combustion engine with a turbocharger, and relates to an apparatus for acquiring the rotational speed of a turbocharger.

排気動力を用いて吸入空気を過給する過給機としてターボチャージャが一般に知られている。近年では、ターボチャージャの回転軸に電動機を取り付け、内燃機関の運転状態に応じてターボチャージャの動力をアシストする電動ターボチャージャが開発されている。この場合、電動機による動力アシストを実施することで、ターボチャージャの過給が助勢され過給効果が向上する。   A turbocharger is generally known as a supercharger that supercharges intake air using exhaust power. In recent years, an electric turbocharger has been developed that attaches an electric motor to the rotating shaft of a turbocharger and assists the power of the turbocharger according to the operating state of the internal combustion engine. In this case, by performing the power assist by the electric motor, the turbocharger is supercharged and the supercharging effect is improved.

かかる電動ターボチャージャ用の電動機として、誘導電動機を用いたものがある(例えば特許文献1参照)。誘導電動機は、ターボチャージャの回転軸に取り付けられた回転子とその外周側に設けられる固定子とからなり、固定子は複数の励磁コイルから構成されている。そして、回転軸の回転速度に応じて各励磁コイルへの通電を制御することにより、回転軸に回転が助勢される。   As an electric motor for such an electric turbocharger, there is one using an induction motor (see, for example, Patent Document 1). The induction motor includes a rotor attached to a rotating shaft of a turbocharger and a stator provided on the outer peripheral side thereof, and the stator includes a plurality of exciting coils. Then, by controlling the energization to each excitation coil according to the rotation speed of the rotation shaft, the rotation is assisted by the rotation shaft.

前記特許文献1では、ターボチャージャの回転軸の回転速度を知るために、回転軸に回転速度センサを設けている。しかしながら、回転速度センサは、高温の排気熱や吸入空気の圧縮により生じる仕事熱の影響を受けることになるため、耐熱性が求められセンサコストが高くなる。また、誘導電動機の近傍に位置することになるため、誘導電動機の電力供給に伴って生じる電磁ノイズの影響を受けて検出結果の信頼性が低下するおそれがある。
特開2005−42684号公報
In Patent Document 1, a rotation speed sensor is provided on the rotation shaft in order to know the rotation speed of the rotation shaft of the turbocharger. However, since the rotational speed sensor is affected by high-temperature exhaust heat or work heat generated by compression of intake air, heat resistance is required and the sensor cost is increased. Moreover, since it is located in the vicinity of the induction motor, the reliability of the detection result may be reduced due to the influence of electromagnetic noise generated with the power supply of the induction motor.
JP 2005-42684 A

本発明は、吸入空気を過給するターボチャージャを備えた内燃機関において、ターボチャージャに回転速度センサに頼らずともその回転軸の回転速度を得ることのできる制御装置を提供することを主たる目的とする。   A main object of the present invention is to provide a control device capable of obtaining a rotational speed of a rotating shaft of an internal combustion engine having a turbocharger that supercharges intake air without relying on a rotational speed sensor for the turbocharger. To do.

以下、上記課題を解決するための手段及びその作用効果について説明する。   Hereinafter, means for solving the above-described problems and the effects thereof will be described.

請求項1に記載の発明では、排気エネルギにより回転するタービンホイールと同タービンホイールに回転軸を介して連結されたコンプレッサインペラとを有し、同コンプレッサインペラの回転により吸入空気を圧縮して過給を行うターボチャージャを備えた内燃機関に適用されることを前提としている。かかる内燃機関の制御装置は、コンプレッサインペラの入口圧を取得する手段及び同出口圧を取得する手段を備えるとともに、回転軸の回転速度をコンプレッサインペラの入口圧と出口圧との圧力比に対応付けて記憶する記憶手段を備える。そして、取得されたコンプレッサインペラの入口圧及び出口圧並びに記憶手段に記憶した対応関係からターボチャージャの回転軸の回転速度を導出する。   According to the first aspect of the present invention, a turbine wheel that is rotated by exhaust energy and a compressor impeller that is coupled to the turbine wheel via a rotating shaft are provided, and the intake air is compressed by the rotation of the compressor impeller to be supercharged. It is assumed that the present invention is applied to an internal combustion engine equipped with a turbocharger that performs the above. Such a control device for an internal combustion engine includes means for acquiring the inlet pressure of the compressor impeller and means for acquiring the outlet pressure, and associates the rotational speed of the rotating shaft with the pressure ratio between the inlet pressure and the outlet pressure of the compressor impeller. Storage means for storing. Then, the rotational speed of the rotating shaft of the turbocharger is derived from the acquired inlet pressure and outlet pressure of the compressor impeller and the correspondence stored in the storage means.

本願発明者は、ターボチャージャの回転軸の回転速度は、コンプレッサインペラの入口圧と出口圧との圧力比に相関があることを確認した。詳しくは、回転軸の回転速度が小さい場合には圧力比(出口圧/入口圧)が小さく、回転軸の回転速度が大きくなるほど圧力比が大きくなることを確認した。この関係を記憶しておくことにより、回転速度センサに頼ることなく、回転軸の回転速度を導出することが可能である。   The present inventor has confirmed that the rotational speed of the rotating shaft of the turbocharger has a correlation with the pressure ratio between the inlet pressure and the outlet pressure of the compressor impeller. Specifically, it was confirmed that the pressure ratio (outlet pressure / inlet pressure) was small when the rotation speed of the rotation shaft was small, and the pressure ratio was increased as the rotation speed of the rotation shaft was increased. By storing this relationship, it is possible to derive the rotation speed of the rotation shaft without depending on the rotation speed sensor.

また本願発明者は、回転軸の回転速度は、コンプレッサインペラの入口圧と出口圧との圧力比以外の機関運転状態(タービンホイール側の圧力状態など)の影響を殆ど受けないことを確認した。このため、回転軸の回転速度と圧力比との相関関係を規定するための適合に要するコストが少なくて済む。   The inventors of the present application have also confirmed that the rotational speed of the rotating shaft is hardly affected by engine operating conditions (such as the pressure condition on the turbine wheel side) other than the pressure ratio between the inlet pressure and the outlet pressure of the compressor impeller. For this reason, the cost required for adaptation for defining the correlation between the rotational speed of the rotating shaft and the pressure ratio can be reduced.

請求項2に記載の発明では、大気圧を検出する大気圧センサを備えた内燃機関に適用され、その大気圧センサにより検出される圧力をコンプレッサインペラの入口圧として算出する。   According to the second aspect of the present invention, the present invention is applied to an internal combustion engine having an atmospheric pressure sensor for detecting atmospheric pressure, and the pressure detected by the atmospheric pressure sensor is calculated as the inlet pressure of the compressor impeller.

コンプレッサインペラに導入される吸入空気は殆ど大気そのものであり、コンプレッサインペラの入口圧は大気圧にほぼ等しい。このため、コンプレッサインペラの入口圧として大気圧センサにより検出される圧力を用いることが可能である。   The intake air introduced into the compressor impeller is almost the atmosphere itself, and the inlet pressure of the compressor impeller is almost equal to the atmospheric pressure. For this reason, it is possible to use the pressure detected by the atmospheric pressure sensor as the inlet pressure of the compressor impeller.

一般に、内燃機関の出力制御等においては、制御パラメータとして吸入空気の空気密度が用いられ、その空気密度を求めるために大気圧を知る必要がある。このため、大気圧センサは、通常装備されている。したがって、本発明によれば、圧力センサを追加することなく、既存のセンサを用いてコンプレッサインペラの入口圧を知ることができる。   Generally, in the output control of an internal combustion engine, the air density of intake air is used as a control parameter, and it is necessary to know the atmospheric pressure in order to obtain the air density. For this reason, the atmospheric pressure sensor is usually equipped. Therefore, according to the present invention, it is possible to know the inlet pressure of the compressor impeller using an existing sensor without adding a pressure sensor.

請求項3に記載の発明では、排気エネルギにより回転するタービンホイールと同タービンホイールに回転軸を介して連結されたコンプレッサインペラとを有し、同コンプレッサインペラの回転により吸入空気を圧縮して過給を行うターボチャージャを備えた内燃機関に適用されることを前提としている。かかる内燃機関の制御装置は、コンプレッサインペラの出口圧を取得する手段を備えるとともに、回転軸の回転速度をコンプレッサインペラの出口圧に対応付けて記憶する記憶手段を備える。そして、取得されたコンプレッサインペラの出口圧と記憶手段に記憶した対応関係からターボチャージャの回転軸の回転速度を導出する。   According to a third aspect of the present invention, there is provided a turbine wheel that is rotated by exhaust energy, and a compressor impeller that is coupled to the turbine wheel via a rotating shaft, and the intake air is compressed by the rotation of the compressor impeller to be supercharged. It is assumed that the present invention is applied to an internal combustion engine equipped with a turbocharger that performs the above. Such a control device for an internal combustion engine includes means for acquiring the outlet pressure of the compressor impeller, and storage means for storing the rotational speed of the rotating shaft in association with the outlet pressure of the compressor impeller. Then, the rotational speed of the rotating shaft of the turbocharger is derived from the acquired outlet pressure of the compressor impeller and the correspondence stored in the storage means.

前述したようにコンプレッサインペラの入口圧は大気圧と略等しい。このため、かかる大気圧の変動を無視して、ターボチャージャの回転軸の回転速度をコンプレッサインペラの出口圧のみによって導出することが可能である。   As described above, the inlet pressure of the compressor impeller is substantially equal to the atmospheric pressure. For this reason, it is possible to derive the rotational speed of the rotating shaft of the turbocharger only by the outlet pressure of the compressor impeller, ignoring such fluctuations in atmospheric pressure.

請求項4に記載の発明では、ターボチャージャの回転軸の回転を助勢可能な誘導電動機を有するターボチャージャを備えた内燃機関に適用され、前記導出した回転軸の回転速度を用いて誘導電動機を制御する制御手段を備えたことを特徴とする。   The invention according to claim 4 is applied to an internal combustion engine having a turbocharger having an induction motor capable of assisting the rotation of the rotation shaft of the turbocharger, and controls the induction motor using the derived rotation speed of the rotation shaft. It is characterized by comprising control means for

いわゆる電動ターボチャージャにおいては、電動機によりターボチャージャの回転軸の回転を助勢することにより、過給効果を向上させることができる。ただし、誘導電動機により回転軸の回転を助勢する場合には、誘導電動機にその回転軸の回転速度に応じた電力供給を行う必要がある。この場合、回転軸に回転速度センサを設けると、誘導電動機の駆動により発生する電磁ノイズの影響により回転速度センサの検出結果の信頼性が低下するおそれがある。この点、本発明によれば、シャフト回転速度を導出する手段を有しているため、回転速度センサのように電磁ノイズの影響を受けることなくシャフト回転速度が求められる。そしてその回転速度に応じて誘導電動機を適正に駆動することが可能である。   In a so-called electric turbocharger, the supercharging effect can be improved by assisting the rotation of the rotating shaft of the turbocharger by the electric motor. However, when the rotation of the rotating shaft is assisted by the induction motor, it is necessary to supply power to the induction motor according to the rotation speed of the rotating shaft. In this case, if the rotation speed sensor is provided on the rotation shaft, the reliability of the detection result of the rotation speed sensor may be lowered due to the influence of electromagnetic noise generated by driving the induction motor. In this regard, according to the present invention, since the means for deriving the shaft rotation speed is provided, the shaft rotation speed can be obtained without being affected by electromagnetic noise unlike the rotation speed sensor. And it is possible to drive an induction motor appropriately according to the rotational speed.

請求項5に記載の発明では、内燃機関の吸気通路においてコンプレッサインペラの下流で吸入空気の量を調整可能なスロットルバルブと、同スロットルバルブの下流における吸入空気の圧力を検出可能な吸気圧センサとを備えた内燃機関に適用されることを前提とする。そして、予め規定した吸気通路における圧力変化の関係を用い、吸気圧センサにより検出される吸入空気の圧力からコンプレッサインペラの出口圧を算出する。   In the invention according to claim 5, a throttle valve capable of adjusting the amount of intake air downstream of the compressor impeller in the intake passage of the internal combustion engine, and an intake pressure sensor capable of detecting the pressure of intake air downstream of the throttle valve; It is assumed that the present invention is applied to an internal combustion engine equipped with Then, the outlet pressure of the compressor impeller is calculated from the pressure of the intake air detected by the intake pressure sensor using the relationship of the pressure change in the intake passage defined in advance.

本発明の内燃機関においては、スロットルバルブにより吸入空気量が調整されるとともに、同内燃機関に吸入される吸入空気の圧力が吸気圧センサにより検出されるようになっている。この場合、吸入空気はスロットルバルブによりその流量が絞られるとともに内燃機関に吸入されることから、吸気圧センサにより検出される吸気圧はコンプレッサインペラの出口圧と相違する。そこで、吸気管における圧力変化の関係を予め規定すると良い。この規定した関係を用いることにより、吸気圧センサにより検出されるスロットルバルブの下流の吸気圧からコンプレッサインペラの出口圧を求めることができる。   In the internal combustion engine of the present invention, the intake air amount is adjusted by the throttle valve, and the pressure of the intake air sucked into the internal combustion engine is detected by the intake pressure sensor. In this case, the intake air is throttled by the throttle valve and sucked into the internal combustion engine, so that the intake pressure detected by the intake pressure sensor is different from the outlet pressure of the compressor impeller. Therefore, it is preferable to predetermine the relationship between pressure changes in the intake pipe. By using this defined relationship, the outlet pressure of the compressor impeller can be obtained from the intake pressure downstream of the throttle valve detected by the intake pressure sensor.

吸気圧センサは内燃機関の吸入空気量などを知るために通常装備されるものであるから、本発明によれば、既存のセンサを用いてコンプレッサインペラの出口圧を知ることができる。   Since the intake pressure sensor is usually installed to know the intake air amount of the internal combustion engine, etc., according to the present invention, the outlet pressure of the compressor impeller can be known using the existing sensor.

請求項6に記載の発明では、吸気圧センサにより検出されるスロットルバルブの下流における吸入空気の圧力、内燃機関の吸入空気量、及び吸入空気の温度に基づいてスロットルバルブ部を通過するスロットル通過空気流量を算出する。そして、そのスロットル通過空気流量、スロットルバルブの開口面積、吸気圧センサにより検出されるスロットルバルブの下流における吸入空気の圧力、及び吸入空気の温度とに基づいてコンプレッサインペラの出口圧を算出する。   According to the sixth aspect of the present invention, the throttle passing air that passes through the throttle valve section based on the pressure of the intake air downstream of the throttle valve detected by the intake pressure sensor, the intake air amount of the internal combustion engine, and the temperature of the intake air. Calculate the flow rate. Then, the compressor impeller outlet pressure is calculated based on the throttle passing air flow rate, the throttle valve opening area, the intake air pressure downstream of the throttle valve detected by the intake pressure sensor, and the intake air temperature.

前述した吸気通路における圧力変化は、要するに、吸入空気がスロットルバルブにより絞られるとともに、内燃機関に吸入されることによって生じるものである。したがって、既知であるパラメータ(内燃機関の吸入空気量)及び各種センサにより検出可能なパラメータ(スロットルバルブの下流における吸入空気の圧力,吸入空気の温度)を用い、吸気通路における圧力変化の態様を演算することにより、コンプレッサインペラの出口圧を求めることができる。   In short, the pressure change in the intake passage described above is caused by intake air being throttled by the throttle valve and sucked into the internal combustion engine. Therefore, using the known parameters (intake air amount of the internal combustion engine) and parameters detectable by various sensors (intake air pressure and intake air temperature downstream of the throttle valve), the mode of pressure change in the intake passage is calculated. By doing so, the outlet pressure of the compressor impeller can be obtained.

以下、本発明を具体化した一実施の形態を図面に従って説明する。本実施の形態は、車載多気筒ディーゼルエンジンを対象にエンジン制御システムを構築するものであり、当該制御システムのエンジンには誘導電動機付きターボチャージャが設けられている。先ずは、図1を用いてエンジン制御システムの全体概略構成を説明する。   DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, an embodiment of the invention will be described with reference to the drawings. In the present embodiment, an engine control system is constructed for an in-vehicle multi-cylinder diesel engine, and the engine of the control system is provided with a turbocharger with an induction motor. First, the overall schematic configuration of the engine control system will be described with reference to FIG.

図1に示すエンジン10において、吸気管11には、DCモータ等のスロットルアクチュエータ12によって開度調節されるスロットルバルブ13が設けられている。スロットルアクチュエータ12には、スロットル開度を検出するためのスロットル開度センサが内蔵されている。スロットルバルブ13の下流側にはスロットル下流側の吸気圧を検出する吸気圧センサ14及び吸入空気の温度を検出するための吸気温センサ15が設けられている。吸気管11はスロットルバルブ13の下流にて分岐され、エンジン10の各気筒の吸気ポートに接続されている。吸気管11の最上流部には大気圧を検出する大気圧センサ16が設けられるとともに、その下流にエアクリーナ17が設けられている。吸気圧センサ14や大気圧センサ16は、エンジン10の吸入空気量や吸入空気の密度などを得るために一般的に装備されるものである。   In the engine 10 shown in FIG. 1, the intake pipe 11 is provided with a throttle valve 13 whose opening degree is adjusted by a throttle actuator 12 such as a DC motor. The throttle actuator 12 incorporates a throttle opening sensor for detecting the throttle opening. An intake pressure sensor 14 for detecting the intake pressure on the downstream side of the throttle and an intake air temperature sensor 15 for detecting the temperature of the intake air are provided on the downstream side of the throttle valve 13. The intake pipe 11 is branched downstream of the throttle valve 13 and connected to the intake port of each cylinder of the engine 10. An atmospheric pressure sensor 16 for detecting atmospheric pressure is provided at the most upstream portion of the intake pipe 11 and an air cleaner 17 is provided downstream thereof. The intake pressure sensor 14 and the atmospheric pressure sensor 16 are generally equipped to obtain the intake air amount and intake air density of the engine 10.

吸気管11においてエアクリーナ17の下流には、電動ターボチャージャ20が設けられている。ここで、その電動ターボチャージャ20の構成について図2を用いて説明する。図2に示されるように、電動ターボチャージャ20は、吸気管11に設けられるコンプレッサインペラ21と、図示しない排気管に設けられるタービンホイール22とを有している。そして、それらがシャフト23により連結されて、ハウジング24に収容されている。かかる構成により、排気管を流れる排気によってタービンホイール22が回転し、その回転力がシャフト23を介してコンプレッサインペラ21に伝達される。これにより、コンプレッサインペラ21が回転し、吸気管11内を流れる吸入空気が圧縮されて過給が行われる。   An electric turbocharger 20 is provided downstream of the air cleaner 17 in the intake pipe 11. Here, the configuration of the electric turbocharger 20 will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 2, the electric turbocharger 20 includes a compressor impeller 21 provided in the intake pipe 11 and a turbine wheel 22 provided in an exhaust pipe (not shown). These are connected by a shaft 23 and accommodated in a housing 24. With this configuration, the turbine wheel 22 is rotated by the exhaust gas flowing through the exhaust pipe, and the rotational force is transmitted to the compressor impeller 21 via the shaft 23. As a result, the compressor impeller 21 rotates and the intake air flowing through the intake pipe 11 is compressed to perform supercharging.

また、電動ターボチャージャ20には、シャフト23の回転を助勢する誘導電動機25が設けられている。詳しくは、シャフト23にロータ(回転子)26が設けられ、ロータ26の外周側のハウジング24に多相の励磁コイルからなるステータ(固定子)27が設けられている。かかる構成においてステータ27の励磁コイルに通電することにより、シャフト23に回転力が付勢され、電動ターボチャージャ20の過給効果が増大する。   The electric turbocharger 20 is provided with an induction motor 25 that assists the rotation of the shaft 23. Specifically, a rotor (rotor) 26 is provided on the shaft 23, and a stator (stator) 27 including a multiphase excitation coil is provided on a housing 24 on the outer peripheral side of the rotor 26. In such a configuration, by energizing the exciting coil of the stator 27, a rotational force is applied to the shaft 23, and the supercharging effect of the electric turbocharger 20 is increased.

図1の説明に戻ると、エンジンECU30は、CPU、ROM、RAM等からなるマイクロコンピュータを主体として構成されるものである。エンジンECU30には、前述した吸気圧センサ14、吸気温センサ15及び大気圧センサ16の他、エンジン回転速度やアクセル操作量を検出する各種センサから検出信号が逐次入力される。そして、エンジンECU30は、それら入力したエンジン運転情報に基づいてスロットルアクチュエータ12などを適宜制御する。   Returning to the description of FIG. 1, the engine ECU 30 is configured mainly by a microcomputer including a CPU, a ROM, a RAM, and the like. In addition to the intake pressure sensor 14, the intake air temperature sensor 15, and the atmospheric pressure sensor 16 described above, detection signals are sequentially input to the engine ECU 30 from various sensors that detect engine rotation speed and accelerator operation amount. Then, the engine ECU 30 appropriately controls the throttle actuator 12 and the like based on the input engine operation information.

また、エンジンECU30は、車両加速時において所望の過給圧をいち早く得るべく、誘導電動機25による動力アシスト制御を実施する。詳しくは、目標とする過給圧及び吸入空気量に基づいて目標とするアシスト動力や動力アシストタイミングなどを演算し、それら演算結果をモータECU40に出力する。モータECU40は、エンジンECU30からの信号を入力し、モータ効率等を考慮して誘導電動機25への電力供給を制御する。具体的には、モータECU40は、バッテリ41と接続されており、そのバッテリ41からステータ27の各励磁コイルへの通電をシャフト23の回転速度(以下、シャフト回転速度という)に応じて行う。   In addition, the engine ECU 30 performs power assist control by the induction motor 25 so as to quickly obtain a desired supercharging pressure during vehicle acceleration. Specifically, the target assist power and power assist timing are calculated based on the target boost pressure and intake air amount, and the calculation results are output to the motor ECU 40. The motor ECU 40 receives a signal from the engine ECU 30 and controls power supply to the induction motor 25 in consideration of motor efficiency and the like. Specifically, the motor ECU 40 is connected to a battery 41, and energizes each excitation coil of the stator 27 from the battery 41 according to the rotation speed of the shaft 23 (hereinafter referred to as the shaft rotation speed).

すなわち、動力アシスト制御において誘導電動機25を駆動させるためにはシャフト回転速度を知る必要がある。この方法として例えば、シャフト23に回転速度センサを設けて、その検出結果を用いることが考えられる。しかしながら、その場合には、回転速度センサは吸入空気の圧縮により生じる仕事熱や高温の排気熱に耐えなければならず、その分センサコストが高くなる。また、誘導電動機25の近傍に設けられることになるため、その駆動に際して発生する電磁ノイズの影響を受け易く、検出結果の信頼性が低くなってしまう。   That is, in order to drive the induction motor 25 in the power assist control, it is necessary to know the shaft rotation speed. As this method, for example, it is conceivable to provide a rotational speed sensor on the shaft 23 and use the detection result. However, in that case, the rotational speed sensor must withstand the work heat generated by the compression of the intake air and the high-temperature exhaust heat, and the sensor cost increases accordingly. Further, since it is provided in the vicinity of the induction motor 25, it is easily affected by electromagnetic noise generated during its driving, and the reliability of the detection result is lowered.

この問題を解決するために、本願発明者は回転速度センサを用いることなくシャフト回転速度を取得することを考えた。そして、コンプレッサインペラ21の入口における吸気圧(以下、コンプレッサ入口圧という)と同下流側における吸気圧(以下、コンプレッサ出口圧という)との圧力比がシャフト回転速度と相関関係を有していることを確認した。図3は、かかる圧力比(コンプレッサ出口圧/コンプレッサ入口圧)とシャフト回転速度との関係を示す図である。図3に示すように、圧力比が大きくなるほどシャフト回転速度は大きくなる。本願発明者は、その相関関係がコンプレッサ入口圧及び出口圧以外のエンジン運転状態やターボチャージャ20の排気系の影響をほとんど受けないことを確認している。そこで、本実施の形態では、かかる関係に着目し、回転速度センサを用いることなくシャフト回転速度を取得する。   In order to solve this problem, the present inventor considered obtaining the shaft rotation speed without using the rotation speed sensor. The pressure ratio between the intake pressure at the inlet of the compressor impeller 21 (hereinafter referred to as compressor inlet pressure) and the intake pressure at the downstream side (hereinafter referred to as compressor outlet pressure) has a correlation with the shaft rotational speed. It was confirmed. FIG. 3 is a graph showing the relationship between the pressure ratio (compressor outlet pressure / compressor inlet pressure) and the shaft rotation speed. As shown in FIG. 3, the shaft rotation speed increases as the pressure ratio increases. The inventor of the present application has confirmed that the correlation is hardly affected by the engine operating state other than the compressor inlet pressure and the outlet pressure and the exhaust system of the turbocharger 20. Therefore, in the present embodiment, paying attention to such a relationship, the shaft rotation speed is acquired without using the rotation speed sensor.

以下、コンプレッサ入口圧P1c及びコンプレッサ出口圧P2cの算出方法について説明する。   Hereinafter, a method for calculating the compressor inlet pressure P1c and the compressor outlet pressure P2c will be described.

先ずコンプレッサ入口圧P1cの算出方法について説明する。本実施の形態では、コンプレッサ入口圧P1cとして、大気圧センサ16により検出される大気圧Patmに着目する。要するに、大気圧センサ16とターボチャージャ20との間にはエアクリーナ17が設けられているものの、エアクリーナ17による圧力損失は小さく殆ど無視できる。このため、本実施の形態では、大気圧Patmをコンプレッサ入口圧P1cとする。   First, a method for calculating the compressor inlet pressure P1c will be described. In the present embodiment, attention is paid to the atmospheric pressure Patm detected by the atmospheric pressure sensor 16 as the compressor inlet pressure P1c. In short, although the air cleaner 17 is provided between the atmospheric pressure sensor 16 and the turbocharger 20, the pressure loss due to the air cleaner 17 is small and almost negligible. Therefore, in the present embodiment, the atmospheric pressure Patm is set as the compressor inlet pressure P1c.

次にコンプレッサ出口圧P2cの算出方法について説明する。本実施の形態では、吸気管11における吸入空気の流量や圧力の変化をモデル化し、そのモデルを用いることにより吸気圧センサ14により検出される吸気圧Pimからコンプレッサ出口圧P2cを算出する。   Next, a method for calculating the compressor outlet pressure P2c will be described. In the present embodiment, changes in the flow rate and pressure of intake air in the intake pipe 11 are modeled, and the compressor outlet pressure P2c is calculated from the intake pressure Pim detected by the intake pressure sensor 14 by using the model.

吸気管11においてスロットルバルブ13部を通過する単位時間あたりの空気流量d(m_thr)/dtは、その上流側の吸気圧であるコンプレッサ出口圧P2cと、同下流側の吸気圧である吸気圧Pimとを用いて次式で表される。   The air flow rate d (m_thr) / dt per unit time passing through the throttle valve 13 in the intake pipe 11 is the compressor outlet pressure P2c that is the upstream intake pressure and the intake pressure Pim that is the downstream intake pressure. And is expressed by the following equation.

Figure 2007321687
ここで、A_thrはスロットル有効断面積(スロットルバルブ13部の開口面積)であり、Rは気体定数、Tは吸気温、κは比熱比である。
Figure 2007321687
Here, A_thr is a throttle effective sectional area (opening area of the throttle valve 13 portion), R is a gas constant, T is an intake air temperature, and κ is a specific heat ratio.

また、吸気圧Pimの微小変化量dPimは、(1)式で求められる単位時間あたりのスロットル通過空気流量d(m_thr)/dtと、エンジン回転速度、吸気圧Pim及び充填効率から求められるエンジン吸入空気量m_eの時間微分値d(m_e)/dtとを用いて次式で表される。   Further, the minute change amount dPim of the intake pressure Pim is the engine intake obtained from the throttle passage air flow rate d (m_thr) / dt obtained by the equation (1), the engine speed, the intake pressure Pim, and the charging efficiency. It is expressed by the following expression using the time differential value d (m_e) / dt of the air amount m_e.

Figure 2007321687
ここでVintakeはスロットルバルブ13とエンジン10との間の吸気管11の内容積であり、Rは気体定数、Tは吸気温である。
Figure 2007321687
Here, Vintake is the internal volume of the intake pipe 11 between the throttle valve 13 and the engine 10, R is a gas constant, and T is the intake air temperature.

図4は、(1)式によりスロットルバルブ13部を通過する単位時間あたりの空気流量d(m_thr)/dtを求めるスロットルモデルと、(2)式を積分して吸気圧Pim求める吸気管モデルとを用いて、コンプレッサ出口圧P2cから吸気圧Pimを求める演算ブロックを示す図である。図4に示されるように、コンプレッサ出口圧P2cは、スロットル有効断面積A_thr、吸気温T、エンジン吸入空気量m_e、スロットルモデル及び吸気管モデルを用いて吸気圧Pimと関連付けられる。   FIG. 4 shows a throttle model that obtains an air flow rate d (m_thr) / dt per unit time that passes through the throttle valve 13 by equation (1), and an intake pipe model that obtains intake pressure Pim by integrating equation (2). Is a diagram showing a calculation block for obtaining the intake pressure Pim from the compressor outlet pressure P2c. As shown in FIG. 4, the compressor outlet pressure P2c is related to the intake pressure Pim using the throttle effective sectional area A_thr, the intake air temperature T, the engine intake air amount m_e, the throttle model, and the intake pipe model.

そこで本実施の形態では、図4に示したコンプレッサ出口圧P2cから吸気圧Pimを求める演算ブロックを逆演算することにより、吸気圧Pimからコンプレッサ出口圧P2cを算出する。図5は、スロットルモデル及び吸気管モデルのそれぞれの逆モデルを用い、吸気圧Pimからコンプレッサ出口圧P2cを求める演算ブロック図を示している。すなわち、本実施の形態では、吸気圧Pim、エンジン吸入空気量m_e、吸気温T、スロットル有効断面積A_thr、吸気管逆モデル及びスロットル逆モデルを用いてコンプレッサ出口圧P2cを算出する。この場合、吸気管逆モデルは(2)式の単位時間あたりのスロットル通過空気量d(m_thr)/dtについての逆関数であり、スロットル逆モデルは(1)式のコンプレッサ出口圧P2cについての逆関数である。   Therefore, in the present embodiment, the compressor outlet pressure P2c is calculated from the intake pressure Pim by reversely calculating the calculation block for obtaining the intake pressure Pim from the compressor outlet pressure P2c shown in FIG. FIG. 5 shows a calculation block diagram for obtaining the compressor outlet pressure P2c from the intake pressure Pim using the inverse models of the throttle model and the intake pipe model. That is, in the present embodiment, the compressor outlet pressure P2c is calculated using the intake pressure Pim, the engine intake air amount m_e, the intake air temperature T, the throttle effective sectional area A_thr, the intake pipe inverse model, and the throttle inverse model. In this case, the intake pipe inverse model is an inverse function of the throttle passage air amount d (m_thr) / dt per unit time of the equation (2), and the throttle inverse model is an inverse function of the compressor outlet pressure P2c of the equation (1). It is a function.

以上のようにして、吸気圧センサ14により検出される吸気圧Pimからコンプレッサ出口圧P2cを求めることができる。そこで、エンジンECU30は、(1)式及び(2)式の逆関数を記憶しておき、それら逆関数を用い、コンプレッサ出口圧P2cを演算により求める。   As described above, the compressor outlet pressure P2c can be obtained from the intake pressure Pim detected by the intake pressure sensor 14. Therefore, the engine ECU 30 stores the inverse functions of the expressions (1) and (2), and calculates the compressor outlet pressure P2c by calculation using these inverse functions.

以下、シャフト回転速度を算出する処理の流れを図6のフローチャートに基づいて説明する。本シャフト回転速度算出処理は、エンジンECU30により所定周期毎(例えば4ミリ秒毎)に実行される。なお、同シャフト回転速度算出処理は、基本的に前記図5の演算ブロックに準ずるものである。   Hereinafter, the flow of processing for calculating the shaft rotation speed will be described with reference to the flowchart of FIG. The shaft rotation speed calculation process is executed by the engine ECU 30 every predetermined cycle (for example, every 4 milliseconds). The shaft rotation speed calculation process basically conforms to the calculation block of FIG.

先ずステップS101では、吸気圧センサ14により検出した吸気圧Pim及び吸気温センサ15により検出した吸気温Tを読み込むとともに、大気圧センサ16により検出した大気圧Patmを読み込む。ステップS102では、エンジン回転速度、吸気圧Pim及び予め記憶した充填効率に基づいて単位時間あたりのエンジン吸入空気量d(m_e)/dtを算出する。   First, in step S101, the intake pressure Pim detected by the intake pressure sensor 14 and the intake air temperature T detected by the intake air temperature sensor 15 are read, and the atmospheric pressure Patm detected by the atmospheric pressure sensor 16 is read. In step S102, an engine intake air amount d (m_e) / dt per unit time is calculated based on the engine rotation speed, the intake pressure Pim, and the previously stored charging efficiency.

ステップS103では、ステップS101で読み込んだ吸気圧Pim及び吸気温Tと、ステップS102で算出した単位時間あたりのエンジン吸入空気量d(m_e)/dtとに基づき、(2)式の逆関数を用いて単位時間あたりのスロットル通過空気量d(m_thr)/dtを算出する。ステップS104では、現在のスロットルバルブ13の開度からスロットル有効断面積A_thrを算出する。   In step S103, based on the intake pressure Pim and the intake air temperature T read in step S101 and the engine intake air amount d (m_e) / dt calculated in step S102, the inverse function of equation (2) is used. Then, the throttle passage air amount d (m_thr) / dt per unit time is calculated. In step S104, the effective throttle area A_thr is calculated from the current opening of the throttle valve 13.

また、ステップS105では、単位時間あたりのエンジン吸入空気量d(m_e)/dt及び単位時間あたりのスロットル通過空気量d(m_thr)/dtと、ステップS101で読み込んだ吸気圧Pim及び吸気温Tとに基づき、(1)式の逆関数を用いてコンプレッサ出口圧P2cを算出する。   In step S105, the engine intake air amount d (m_e) / dt per unit time and the throttle passage air amount d (m_thr) / dt per unit time, the intake pressure Pim and the intake air temperature T read in step S101, and Based on the above, the compressor outlet pressure P2c is calculated using the inverse function of equation (1).

ステップS106では、コンプレッサ入口圧P1cとコンプレッサ出口圧P2cとの圧力比を算出する。ここでは、ステップS101で読み込んだ大気圧Patmをコンプレッサ入口圧P1cとしている。そして、ステップS107において、圧力比(P2c/P1c)に基づいてシャフト回転速度を算出する。本実施の形態では、エンジンECU30は、図3に示したような圧力比とシャフト回転速度との関係をマップとして予め記憶しており、かかるマップを用いてシャフト回転速度を算出する。   In step S106, a pressure ratio between the compressor inlet pressure P1c and the compressor outlet pressure P2c is calculated. Here, the atmospheric pressure Patm read in step S101 is set as the compressor inlet pressure P1c. In step S107, the shaft rotation speed is calculated based on the pressure ratio (P2c / P1c). In the present embodiment, the engine ECU 30 stores in advance a relationship between the pressure ratio and the shaft rotation speed as shown in FIG. 3 as a map, and calculates the shaft rotation speed using this map.

図7は、動力アシスト制御の処理の流れを示すフローチャートである。本動力アシスト制御処理は、エンジンECU30により所定周期毎(例えば4ミリ秒)に実行される。   FIG. 7 is a flowchart showing the flow of power assist control processing. The power assist control process is executed by the engine ECU 30 every predetermined period (for example, 4 milliseconds).

先ずステップS201では、エンジン運転状態に基づいてターボチャージャ20の目標動力を算出し、ステップS202では同ターボチャージャ20の実動力を算出する。ステップS203では、それら目標動力と実動力の差からアシスト動力を算出する。   First, in step S201, the target power of the turbocharger 20 is calculated based on the engine operating state, and in step S202, the actual power of the turbocharger 20 is calculated. In step S203, the assist power is calculated from the difference between the target power and the actual power.

続く、ステップS204では、図6のシャフト回転速度算出処理にて算出したシャフト回転速度を読み込む。   In step S204, the shaft rotation speed calculated in the shaft rotation speed calculation process in FIG. 6 is read.

ステップS205では、アシスト動力とシャフト回転速度とを含む制御信号をモータECU40に出力する。この場合、モータECU40は、制御信号を入力すると、シャフト回転速度及びアシスト動力に基づいて必要なすべりを算出するとともに、モータ効率等を反映して通電波形の周波数及び電圧を決定する。そしてその周波数及び電圧に従って、ステータ27の各励磁コイルに順に通電する。   In step S205, a control signal including the assist power and the shaft rotation speed is output to the motor ECU 40. In this case, when the control signal is input, the motor ECU 40 calculates a necessary slip based on the shaft rotation speed and the assist power, and determines the frequency and voltage of the energization waveform reflecting the motor efficiency and the like. And according to the frequency and voltage, it supplies with electricity to each excitation coil of the stator 27 in order.

以上、詳述した実施の形態によれば、以下の優れた効果が得られる。   As described above, according to the embodiment described in detail, the following excellent effects can be obtained.

コンプレッサ入口圧P1cとコンプレッサ出口圧P2cとの圧力比(P2c/P1c)に基づきシャフト回転速度を算出するようにした。本願発明者によって圧力比とシャフト回転速度とには相関関係があることが確認されており、その相関関係を用いることで、回転速度センサに頼ることなくシャフト回転速度を得ることができる。   The shaft rotation speed is calculated based on the pressure ratio (P2c / P1c) between the compressor inlet pressure P1c and the compressor outlet pressure P2c. The inventor of the present application has confirmed that there is a correlation between the pressure ratio and the shaft rotation speed. By using the correlation, the shaft rotation speed can be obtained without depending on the rotation speed sensor.

圧力比とシャフト回転速度との相関関係から算出したシャフト回転速度に基づいて誘導電動機25を駆動させるようにした。これにより、回転速度センサに頼ることなく、シャフト回転速度に基づいて誘導電動機25が適正に駆動される。   The induction motor 25 is driven based on the shaft rotation speed calculated from the correlation between the pressure ratio and the shaft rotation speed. Thereby, the induction motor 25 is appropriately driven based on the shaft rotation speed without depending on the rotation speed sensor.

コンプレッサ入口圧P1cを既存の大気圧センサ16により検出される大気圧Patmとした。これにより、コンプレッサ入口圧P1cを取得するために新たなセンサを設ける必要がない。この場合、大気圧センサ16とターボチャージャ20との間にエアクリーナ17が設けられているが、このエアクリーナ17による圧力損失は小さく殆ど無視することができるため、コンプレッサ入口圧P1cの取得誤差は小さい。   The compressor inlet pressure P1c was set to the atmospheric pressure Patm detected by the existing atmospheric pressure sensor 16. Thereby, it is not necessary to provide a new sensor for acquiring the compressor inlet pressure P1c. In this case, an air cleaner 17 is provided between the atmospheric pressure sensor 16 and the turbocharger 20. However, since the pressure loss due to the air cleaner 17 is small and can be almost ignored, an acquisition error of the compressor inlet pressure P1c is small.

また、吸気管11における吸入空気の流量や圧力の変化をモデル化し、そのモデルを用いて既存の吸気圧センサ14により検出される吸気圧からコンプレッサ出口圧P2cを算出するようにした。これにより、コンプレッサ出口圧P2cを取得するために新たなセンサを設ける必要がない。   Further, a change in the flow rate and pressure of the intake air in the intake pipe 11 is modeled, and the compressor outlet pressure P2c is calculated from the intake pressure detected by the existing intake pressure sensor 14 using the model. Thereby, it is not necessary to provide a new sensor for acquiring the compressor outlet pressure P2c.

本願発明者によれば、シャフト回転速度は、コンプレッサ入口圧P1cとコンプレッサ出口圧P2cとの圧力比によって決まるものであり、排気系の変化やエンジンの暖機状態などにほとんど依存しないことが確認されている。このため、スロットルモデルや吸気管モデルを作成する際の適合に要する手間が少なくて済む。   According to the inventor of the present application, the shaft rotation speed is determined by the pressure ratio between the compressor inlet pressure P1c and the compressor outlet pressure P2c, and it is confirmed that the shaft rotation speed hardly depends on the change in the exhaust system or the warm-up state of the engine. ing. For this reason, it is possible to reduce the effort required for adaptation when creating a throttle model or an intake pipe model.

なお、本発明は以上説明した実施の形態に限定されるものではなく、以下の(1)〜(5)のように実施しても良い。   In addition, this invention is not limited to embodiment described above, You may implement like (1)-(5) below.

(1)上記実施の形態では、スロットルモデル及び吸気管モデルの逆モデルを用い、吸気圧センサ14により検出される吸気圧Pimからコンプレッサ出口圧P2cを算出したが、これに限らない。   (1) In the above embodiment, the compressor outlet pressure P2c is calculated from the intake pressure Pim detected by the intake pressure sensor 14 using the inverse model of the throttle model and the intake pipe model. However, the present invention is not limited to this.

スロットルモデル及び吸気管モデルに相当する多次元マップとしてスロットルマップ及び吸気管マップを規定する。この場合、それら各マップを用いることにより、図4に示した演算ブロックと同様に、コンプレッサ出口圧P2cとスロットルバルブ13の下流の吸気圧Pimとが関連付けられる。このため、上記実施の形態と同様にその逆計算を行うことにより、吸気圧センサ14により検出される吸気圧Pimからコンプレッサ出口圧P2cを求めることができる。かかる多次元マップを用いてコンプレッサ出口圧P2cを算出する場合には、スロットルモデル及び吸気管モデルを用いる場合に比べてエンジンECU30による演算負荷が抑えられる。また、前述したように、シャフト回転速度は、コンプレッサ入口圧P1cとコンプレッサ出口圧P2cとの圧力比のみによって決まるものであり、排気系の変化やエンジンの暖機状態などにほとんど依存しないため、マップを規定する際に必要な手間が少なくて済む。   A throttle map and an intake pipe map are defined as a multidimensional map corresponding to the throttle model and the intake pipe model. In this case, by using these maps, the compressor outlet pressure P2c and the intake pressure Pim downstream of the throttle valve 13 are associated with each other as in the calculation block shown in FIG. For this reason, the compressor outlet pressure P2c can be obtained from the intake pressure Pim detected by the intake pressure sensor 14 by performing the inverse calculation in the same manner as in the above embodiment. When the compressor outlet pressure P2c is calculated using such a multidimensional map, the calculation load by the engine ECU 30 is suppressed as compared with the case where the throttle model and the intake pipe model are used. Further, as described above, the shaft rotation speed is determined only by the pressure ratio between the compressor inlet pressure P1c and the compressor outlet pressure P2c, and is almost independent of changes in the exhaust system and the warm-up state of the engine. The amount of time required to specify

この他、吸気管11において電動ターボチャージャ20の下流側に圧力センサ(過給圧センサ)を設け、かかる圧力センサを用いてコンプレッサ出口圧P2cを直接検出する構成としても良い。   In addition, a pressure sensor (supercharging pressure sensor) may be provided in the intake pipe 11 on the downstream side of the electric turbocharger 20, and the compressor outlet pressure P2c may be directly detected using the pressure sensor.

(2)上記実施の形態では、コンプレッサ入口圧P1cとして大気圧センサ16により検出される大気圧Patmを用いたが、これに限らない。シャフト回転速度の精度をそれほど必要としない場合には、標準大気圧(1013hPa)などの一定値を用いても良い。この場合、大気圧センサを備えないエンジン制御システムにおいても、シャフト回転速度を算出することが可能である。   (2) In the above embodiment, the atmospheric pressure Patm detected by the atmospheric pressure sensor 16 is used as the compressor inlet pressure P1c. However, the present invention is not limited to this. When the accuracy of the shaft rotation speed is not so required, a constant value such as standard atmospheric pressure (1013 hPa) may be used. In this case, even in an engine control system that does not include an atmospheric pressure sensor, the shaft rotation speed can be calculated.

一方で、精度良くシャフト回転速度を求めるために、エアクリーナ17による圧力損失を考慮しても良い。すなわち、大気圧センサ16により検出される大気圧Patmをエアクリーナ17による圧力損失分だけ補正し、その補正結果をコンプレッサ入口圧P1cとしても良い。   On the other hand, pressure loss due to the air cleaner 17 may be considered in order to obtain the shaft rotation speed with high accuracy. That is, the atmospheric pressure Patm detected by the atmospheric pressure sensor 16 may be corrected by the pressure loss by the air cleaner 17, and the correction result may be the compressor inlet pressure P1c.

この他、吸気管11において電動ターボチャージャ20の上流側に圧力センサを設け、かかる圧力センサを用いてコンプレッサ入口圧P1cを直接検出する構成としても良い。   In addition, a pressure sensor may be provided in the intake pipe 11 on the upstream side of the electric turbocharger 20, and the compressor inlet pressure P1c may be directly detected using the pressure sensor.

(3)電動ターボチャージャ20により過給された吸入空気は、その温度が上昇することにより膨張して空気密度が低下するため、充填効率が低下する原因となる。このため、吸入空気を冷却するインタークーラが設けられるエンジン制御システムがある。この場合、インタークーラによる冷却効果が得られる一方で圧力損失が生じる。このため、かかるインタークーラをモデル化したインタークーラモデルを用意し、スロットルモデル及び吸気管モデルに加えてインタークーラモデルを用いてコンプレッサ出口温度を算出すると良い。これにより、インタークーラを備えた構成において、そのインタークーラによる冷却効果及び圧力損失の影響を反映してコンプレッサ出口圧P2cを求めることができる。   (3) The intake air supercharged by the electric turbocharger 20 expands as the temperature rises and the air density decreases, which causes a decrease in charging efficiency. For this reason, there is an engine control system provided with an intercooler for cooling the intake air. In this case, the cooling effect by the intercooler is obtained, but pressure loss occurs. Therefore, it is preferable to prepare an intercooler model that models such an intercooler, and calculate the compressor outlet temperature using the intercooler model in addition to the throttle model and the intake pipe model. Thereby, in the structure provided with the intercooler, it is possible to obtain the compressor outlet pressure P2c reflecting the cooling effect and pressure loss due to the intercooler.

もちろん、インタークーラによる冷却効果及び圧力損失をマップとして予め規定し、スロットルマップ及び吸気管マップと組み合わせてコンプレッサ出口圧P2cを算出する構成としても良い。   Of course, the cooling effect and pressure loss by the intercooler may be defined in advance as a map, and the compressor outlet pressure P2c may be calculated in combination with the throttle map and the intake pipe map.

(4)上記実施の形態では、シャフト23の回転速度を求めるために、コンプレッサ入口圧P1cとコンプレッサ出口圧P2cとの圧力比(P2c/P1c)を求めるとともに、予め規定した圧力比とシャフト回転速度との関係を用いたが、これに限らない。コンプレッサ入口圧P1c及びコンプレッサ出口圧P2cをパラメータとしてシャフト回転速度と対応付けた二次元マップを予め規定しておき、かかる二次元マップを用いても良い。この場合においても、シャフト回転速度はコンプレッサ入口圧P1cとコンプレッサ出口圧P2cとの圧力比に実質的に対応付けられている。   (4) In the above embodiment, in order to obtain the rotational speed of the shaft 23, the pressure ratio (P2c / P1c) between the compressor inlet pressure P1c and the compressor outlet pressure P2c is obtained, and the pre-defined pressure ratio and the shaft rotational speed are obtained. However, the present invention is not limited to this. A two-dimensional map associated with the shaft rotation speed using the compressor inlet pressure P1c and the compressor outlet pressure P2c as parameters may be defined in advance, and the two-dimensional map may be used. Also in this case, the shaft rotation speed is substantially associated with the pressure ratio between the compressor inlet pressure P1c and the compressor outlet pressure P2c.

(5)上記実施の形態では、誘導電動機25を駆動させるためにシャフト回転速度を算出したが、これに限らない。   (5) In the above embodiment, the shaft rotation speed is calculated to drive the induction motor 25, but the present invention is not limited to this.

ターボチャージャ20が故障した場合、シャフト23の回転が異常状態(静止又は異常高速回転など)になることが考えられる。このため、ターボチャージャ20に異常が生じているか否かを判定するために算出したシャフト回転速度を用いても良い。   If the turbocharger 20 breaks down, the rotation of the shaft 23 may be in an abnormal state (stationary or abnormal high-speed rotation, etc.). For this reason, you may use the shaft rotational speed calculated in order to determine whether abnormality has arisen in the turbocharger 20. FIG.

また、タービンホイール22を迂回するようにバイパス路と、同バイパス路を開閉可能なバイパス弁(いわゆるウエストゲートバルブ)とを備えた構成において、次のように用いても良い。かかる構成においては、排気動力の増大に伴いターボチャージャ20による過給が過剰に行われることを回避するため、通常、吸気圧センサ14により検出される吸気圧が所定以上になるとバイパス弁が開かれ、排気動力が逃がされることによってターボチャージャ20による過給が抑制される。ここで、ターボチャージャ20による過給効果はシャフト回転速度にも依存するため、バイパス弁を開く条件としてシャフト回転速度を用いても良い。   Moreover, in the structure provided with the bypass path and the bypass valve (what is called a wastegate valve) which can open and close the bypass path so that the turbine wheel 22 may be bypassed, you may use as follows. In such a configuration, in order to avoid excessive supercharging by the turbocharger 20 as the exhaust power increases, the bypass valve is normally opened when the intake pressure detected by the intake pressure sensor 14 exceeds a predetermined value. The supercharging by the turbocharger 20 is suppressed by releasing the exhaust power. Here, since the supercharging effect by the turbocharger 20 also depends on the shaft rotation speed, the shaft rotation speed may be used as a condition for opening the bypass valve.

この他、高回転域や車両の減速時など排気動力が余剰である場合に、誘導電動機25により回生発電を行うことが考えられる。このとき、誘導電動機25により発電可能な最大電力はシャフト回転速度によって決まるため、目標とする発電量を決定する場合にシャフト回転速度を用いてもよい。   In addition, it is conceivable that regenerative power generation is performed by the induction motor 25 when the exhaust power is excessive, such as during a high rotation speed range or during deceleration of the vehicle. At this time, since the maximum power that can be generated by the induction motor 25 is determined by the shaft rotation speed, the shaft rotation speed may be used when determining the target power generation amount.

発明の実施の形態におけるエンジン制御システムの概略を示す構成図である。It is a block diagram which shows the outline of the engine control system in embodiment of invention. 電動ターボチャージャの概略を示す構成図である。It is a block diagram which shows the outline of an electric turbocharger. コンプレッサ圧力比とシャフト回転速度との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between a compressor pressure ratio and a shaft rotational speed. コンプレッサ出口圧からスロットルバルブの下流における吸気圧を求めるための演算ブロック図である。It is a calculation block diagram for calculating | requiring the intake pressure in the downstream of a throttle valve from a compressor outlet pressure. スロットルバルブの下流における吸気圧からコンプレッサ出口圧を求めるための演算ブロック図である。FIG. 5 is a calculation block diagram for obtaining a compressor outlet pressure from an intake pressure downstream of a throttle valve. シャフト回転速度算出処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows a shaft rotational speed calculation process. 動力アシスト制御処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows a power assist control process.

符号の説明Explanation of symbols

10…エンジン、12…スロットルバルブ、14…吸気圧センサ、17…大気圧センサ、20…電動ターボチャージャ、25…誘導電動機、30…エンジンECU、40…モータECU。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Engine, 12 ... Throttle valve, 14 ... Intake pressure sensor, 17 ... Atmospheric pressure sensor, 20 ... Electric turbocharger, 25 ... Induction motor, 30 ... Engine ECU, 40 ... Motor ECU

Claims (6)

排気エネルギにより回転するタービンホイールと同タービンホイールに回転軸を介して連結されたコンプレッサインペラとを有し、同コンプレッサインペラの回転により吸入空気を圧縮して過給を行うターボチャージャを備えた内燃機関に適用され、
前記コンプレッサインペラの入口圧を取得する入口圧取得手段と、
前記コンプレッサインペラの出口圧を取得する出口圧取得手段と、
前記回転軸の回転速度を前記入口圧と前記出口圧との圧力比に対応付けて記憶する記憶手段と、
前記両取得手段によって取得された入口圧及び出口圧並びに前記記憶手段に記憶した対応関係から前記回転速度を導出する回転速度導出手段と、
を備えたことを特徴とするターボチャージャ付き内燃機関の制御装置。
An internal combustion engine having a turbine wheel rotated by exhaust energy and a compressor impeller connected to the turbine wheel via a rotating shaft, and having a turbocharger that compresses intake air by the rotation of the compressor impeller and performs supercharging Applies to
Inlet pressure acquisition means for acquiring the inlet pressure of the compressor impeller;
Outlet pressure acquisition means for acquiring the outlet pressure of the compressor impeller;
Storage means for storing the rotational speed of the rotating shaft in association with the pressure ratio between the inlet pressure and the outlet pressure;
A rotational speed deriving means for deriving the rotational speed from the inlet pressure and the outlet pressure acquired by the two acquiring means and the correspondence stored in the storage means;
A control device for an internal combustion engine with a turbocharger, comprising:
大気圧を検出可能な大気圧センサを備えた内燃機関に適用され、前記入口圧取得手段は、前記大気圧センサにより検出される圧力を前記コンプレッサインペラの入口圧とすることを特徴とする請求項1に記載のターボチャージャ付き内燃機関の制御装置。   The pressure sensor is applied to an internal combustion engine including an atmospheric pressure sensor capable of detecting atmospheric pressure, and the inlet pressure acquisition means uses the pressure detected by the atmospheric pressure sensor as an inlet pressure of the compressor impeller. A control device for an internal combustion engine with a turbocharger according to claim 1. 排気エネルギにより回転するタービンホイールと同タービンホイールに回転軸を介して連結されたコンプレッサインペラとを有し、同コンプレッサインペラの回転により吸入空気を圧縮して過給を行うターボチャージャを備えた内燃機関に適用され、
前記コンプレッサインペラの出口圧を取得する出口圧取得手段と、
前記回転軸の回転速度を前記出口圧に対応付けて記憶する記憶手段と、
前記出口圧取得手段によって取得した前記出口圧及び前記記憶手段に記憶した対応関係から前記回転速度を導出する回転速度導出手段と、
を備えたことを特徴とするターボチャージャ付き内燃機関の制御装置。
An internal combustion engine having a turbine wheel rotated by exhaust energy and a compressor impeller connected to the turbine wheel via a rotating shaft, and having a turbocharger that compresses intake air by the rotation of the compressor impeller and performs supercharging Applies to
Outlet pressure acquisition means for acquiring the outlet pressure of the compressor impeller;
Storage means for storing the rotational speed of the rotary shaft in association with the outlet pressure;
A rotational speed deriving unit for deriving the rotational speed from the outlet pressure acquired by the outlet pressure acquiring unit and the correspondence stored in the storage unit;
A control device for an internal combustion engine with a turbocharger, comprising:
前記ターボチャージャの回転軸の回転を助勢可能な誘導電動機を有するターボチャージャを備えた内燃機関に適用され、
前記回転速度取得手段により算出した前記回転軸の回転速度を用いて前記誘導電動機を制御する制御手段を備えたことを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載のターボチャージャ付き内燃機関の制御装置。
Applied to an internal combustion engine having a turbocharger having an induction motor capable of assisting rotation of a rotation shaft of the turbocharger;
4. The turbocharged internal combustion engine according to claim 1, further comprising a control unit that controls the induction motor using a rotation speed of the rotation shaft calculated by the rotation speed acquisition unit. 5. Control device.
前記内燃機関の吸気通路において前記コンプレッサインペラの下流で吸入空気の量を調整可能なスロットルバルブと、同スロットルバルブの下流における吸入空気の圧力を検出可能な吸気圧センサとを備えた内燃機関に適用され、
前記出口圧取得手段は、予め規定した前記吸気通路における圧力変化の関係を用い、前記吸気圧センサにより検出される前記スロットルバルブの下流における吸入空気の圧力から前記出口圧を算出することを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載のターボチャージャ付き内燃機関の制御装置。
Applied to an internal combustion engine having a throttle valve capable of adjusting the amount of intake air downstream of the compressor impeller in the intake passage of the internal combustion engine and an intake pressure sensor capable of detecting the pressure of intake air downstream of the throttle valve And
The outlet pressure acquisition means calculates the outlet pressure from the pressure of intake air downstream of the throttle valve detected by the intake pressure sensor, using a predetermined pressure change relationship in the intake passage. The control device for an internal combustion engine with a turbocharger according to any one of claims 1 to 4.
前記出口圧取得手段は、
前記吸気圧センサにより検出される前記スロットルバルブの下流における吸入空気の圧力、内燃機関の吸入空気量、及び吸入空気の温度に基づいて、前記スロットルバルブ部を通過するスロットル通過空気流量を算出する手段と、
同スロットル通過空気流量、前記スロットルバルブの開口面積、前記吸気圧センサにより検出される前記スロットルバルブの下流における吸入空気の圧力、及び吸入空気の温度に基づいて、前記出口圧を算出する手段と、
を有することを特徴とする請求項5に記載のターボチャージャ付き内燃機関の制御装置。
The outlet pressure acquisition means
Means for calculating the flow rate of air passing through the throttle valve based on the pressure of the intake air downstream of the throttle valve detected by the intake pressure sensor, the intake air amount of the internal combustion engine, and the temperature of the intake air When,
Means for calculating the outlet pressure based on the flow rate of air passing through the throttle, the opening area of the throttle valve, the pressure of the intake air downstream of the throttle valve detected by the intake pressure sensor, and the temperature of the intake air;
The control apparatus for an internal combustion engine with a turbocharger according to claim 5, wherein
JP2006154174A 2006-06-02 2006-06-02 Control device for turbocharged internal combustion engine Pending JP2007321687A (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2006154174A JP2007321687A (en) 2006-06-02 2006-06-02 Control device for turbocharged internal combustion engine
DE102007000300A DE102007000300A1 (en) 2006-06-02 2007-05-31 Control device for an internal combustion engine having a turbocharger

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2006154174A JP2007321687A (en) 2006-06-02 2006-06-02 Control device for turbocharged internal combustion engine

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2007321687A true JP2007321687A (en) 2007-12-13

Family

ID=38650643

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2006154174A Pending JP2007321687A (en) 2006-06-02 2006-06-02 Control device for turbocharged internal combustion engine

Country Status (2)

Country Link
JP (1) JP2007321687A (en)
DE (1) DE102007000300A1 (en)

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010121622A (en) * 2008-11-21 2010-06-03 Robert Bosch Gmbh Method and device for providing characteristic variable for state of pneumatic system for supercharging type internal combustion engine
JP2011185263A (en) * 2010-02-09 2011-09-22 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Control device of engine with turbocharger
WO2012070100A1 (en) * 2010-11-22 2012-05-31 トヨタ自動車株式会社 Air-quantity estimation device for internal combustion engine with supercharger
WO2013031919A1 (en) * 2011-09-02 2013-03-07 ダイムラー・アクチェンゲゼルシャフト Supercharger control device
JP2013194611A (en) * 2012-03-20 2013-09-30 Denso Corp Engine control device
JP2014032091A (en) * 2012-08-02 2014-02-20 Yanmar Co Ltd Rotation velocity detection device
JP2016191344A (en) * 2015-03-31 2016-11-10 三菱自動車工業株式会社 Control device of internal combustion engine with supercharger
JP2017133407A (en) * 2016-01-27 2017-08-03 株式会社豊田自動織機 Turbo rotational speed estimation device and turbo rotational speed estimation method
JP2018131988A (en) * 2017-02-16 2018-08-23 日野自動車株式会社 State quantity estimation device
KR20210150201A (en) * 2020-06-03 2021-12-10 주식회사 경동나비엔 Flow formation apparatus and recirculation system including same

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104763520B (en) * 2015-02-12 2017-06-16 河北华北柴油机有限责任公司 Engine booster method
DE102020106531A1 (en) 2020-03-10 2021-09-16 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Intake air duct with intake air pressure determination and procedure for intake air pressure determination

Cited By (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010121622A (en) * 2008-11-21 2010-06-03 Robert Bosch Gmbh Method and device for providing characteristic variable for state of pneumatic system for supercharging type internal combustion engine
JP2011185263A (en) * 2010-02-09 2011-09-22 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Control device of engine with turbocharger
WO2012070100A1 (en) * 2010-11-22 2012-05-31 トヨタ自動車株式会社 Air-quantity estimation device for internal combustion engine with supercharger
JP5273318B2 (en) * 2010-11-22 2013-08-28 トヨタ自動車株式会社 Air quantity estimation device for an internal combustion engine with a supercharger
WO2013031919A1 (en) * 2011-09-02 2013-03-07 ダイムラー・アクチェンゲゼルシャフト Supercharger control device
JP2013194611A (en) * 2012-03-20 2013-09-30 Denso Corp Engine control device
JP2014032091A (en) * 2012-08-02 2014-02-20 Yanmar Co Ltd Rotation velocity detection device
JP2016191344A (en) * 2015-03-31 2016-11-10 三菱自動車工業株式会社 Control device of internal combustion engine with supercharger
JP2017133407A (en) * 2016-01-27 2017-08-03 株式会社豊田自動織機 Turbo rotational speed estimation device and turbo rotational speed estimation method
JP2018131988A (en) * 2017-02-16 2018-08-23 日野自動車株式会社 State quantity estimation device
WO2018151201A1 (en) * 2017-02-16 2018-08-23 日野自動車 株式会社 State quantity estimating device
CN110036206A (en) * 2017-02-16 2019-07-19 日野自动车株式会社 Quantity of state estimation device
KR20210150201A (en) * 2020-06-03 2021-12-10 주식회사 경동나비엔 Flow formation apparatus and recirculation system including same
KR102839776B1 (en) * 2020-06-03 2025-07-29 주식회사 경동나비엔 Flow formation apparatus and recirculation system including same

Also Published As

Publication number Publication date
DE102007000300A1 (en) 2007-12-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN106321230B (en) The control device of internal combustion engine
JP4306703B2 (en) Control device for an internal combustion engine with a supercharger
WO2008018380A1 (en) Control device for internal combustion engine with supercharger
JP2005220888A (en) Supercharging pressure presuming device of internal combustion engine with supercharger
CN104863699A (en) Control Device For Internal Combustion Engine Having Turbocharger
JP2007321687A (en) Control device for turbocharged internal combustion engine
US8577580B2 (en) Control device for internal combustion engine
JP5719257B2 (en) Supercharger control device
CN109072772B (en) Physics-Based Vehicle Turbocharger Control Technology
JP4375369B2 (en) Control device for an internal combustion engine with a supercharger
JP5842795B2 (en) Control device for an internal combustion engine with a supercharger
JP3846462B2 (en) Bypass valve control device for electric supercharging mechanism
JP2006057526A (en) Failure diagnosis device for internal combustion engine
JP4542489B2 (en) Exhaust manifold internal temperature estimation device for internal combustion engine
JP6134307B2 (en) Negative pressure actuator failure determination device
JP2001193573A (en) Control device for internal combustion engine
JPWO2009113146A1 (en) Supercharger for internal combustion engine with exhaust gas recirculation device and driving method thereof
JP4518045B2 (en) Control device for an internal combustion engine with a supercharger
JP2010048133A (en) Malfunction detecting device for air flow meter
JP2005120929A (en) Control device for diesel engine
JP5911272B2 (en) Control device for internal combustion engine
JP4797808B2 (en) Power generation control device for supercharger driven generator
JP2008175170A (en) Supercharger for internal-combustion engine with exhaust gas recirculating device and driving method of supercharger
JP2007205298A (en) Failure detector for air flow detector
JP2008255921A (en) Supercharging system

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20080630

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20090915

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20090917

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20100209