JP2005315150A

JP2005315150A - 二次空気供給システムの電動エアポンプ

Info

Publication number: JP2005315150A
Application number: JP2004133330A
Authority: JP
Inventors: Hiroyasu Koyama; 裕靖小山
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2004-04-28
Filing date: 2004-04-28
Publication date: 2005-11-10
Also published as: US20050244285A1; DE102005019585A1; DE102005019585B4; US7568893B2

Abstract

【課題】ブラシ付きモータで駆動される電動エアポンプのブラシ温度を制度よく推定すること。
【解決手段】エアポンプ（１０）が稼動中はＥＣＵ（３０）にエアポンプ吐出圧とブラシ温度に対して記憶されているブラシ温度上昇率TBaddと計算周期時間の積を累積し、エアポンプが停止中はＥＣＵにブラシ温度に対して記憶されているブラシ温度降下TBdecと計算周期時間の積をマップから読みこみ累積し。これをブラシ温度の初期値に加算、および、減算する。
【選択図】図１

Description

本発明は二次空気供給システムの電動エアポンプ、特にはモータブラシを備えた電動エアポンプに関する。

排気ガスの浄化のために二次空気供給システムが使用されている。その場合に、ブラシモータを備えた電動エアポンプを使用することが多い。このようなブラシモータを備えた電動ポンプにおいては、ブラシの温度が高くなり過ぎるとポンプの故障につながるために、ブラシが過熱されないようにすることが必要である。そこで、特許文献１に記載の装置ではブラシに冷却空気を吹き付けるようにすることが開示されている。
ところが、上記特許文献１のような方法では、冷却空気を吹き付けているが、実際にブラシの温度を推定することはできず、許容温度以下になっているか否かもわからない。

特開平５−２０２８８９号公報

本発明は上記問題に鑑み、二次空気供給システムに使用されるブラシモータを備えた電動エアポンプにおいて、ブラシの温度を精度よく推定することを目的とする。

請求項１の発明によれば、二次空気供給システム用の、ブラシ付きのモータで駆動される電動エアポンプであって、
ブラシの温度変化率を記憶する温度変化率記憶手段と、
温度変化率記憶手段が記憶している温度変化率を利用して、ブラシの温度を推定するブラシ温度推定手段を具備し、
温度変化率記憶手段が記憶する温度変化率はモータ稼動時の温度上昇率を含み、温度上昇率がポンプの吐出圧に応じて記憶されている、ことを特徴とする電動エアポンプが提供される。
このように構成される電動エアポンプでは、ブラシ温度が、ポンプの吐出圧に応じて記憶されているモータ稼動時のブラシ温度上昇率にもとづき推定される。

請求項２の発明によれば、請求項１の発明において、温度変化率記憶手段が記憶する温度変化率は、さらに、モータ停止時のモータ温度降下率を含んでいる。

請求項３の発明によれば、請求項２の発明において、ブラシ温度推定手段は、初期ブラシ温度を推定する初期ブラシ温度推定手段を含む、電動エアポンプが提供される。
請求項４の発明によれば、請求項３の発明において、ブラシ温度推定手段は、初期ブラシ温度推定手段の推定した初期ブラシ温度に、ブラシ温度上昇率に時間長さを乗算した値を加算し、および、または、ブラシ温度降下率に時間長さを乗算した値を減算して、ブラシ温度を推定する、ようにされている。

請求項５の発明によれば、請求項４の発明において、ブラシ温度上昇率およびブラシ温度降下率に乗算する時間長さは計算周期であって、加算は累積加算であり、減算は累積減算である、ようにされている。

請求項６の発明によれば、請求項４の発明において、ブラシ温度上昇率に乗算する時間長さはエアポンプ稼動開始後の経過時間であり、ブラシ温度降下率に乗算する時間長さはエアポンプ稼動停止後の経過時間であり、加算は累積加算であり、減算は累積減算である、ようにされている。

請求項７の発明によれば、請求項１の発明において、ブラシ温度変化率記憶手段が記憶している温度上昇率がポンプ吐出圧が高いほど大きくされている。

請求項８の発明によれば、請求項２の発明において、ブラシ温度上昇率をブラシ温度と雰囲気温度の差が大きいほど小さくなるように補正するブラシ温度上昇率補正手段、或はさらに、ブラシ温度降下率をブラシ温度と雰囲気温度の差が大きいほど小さくなるように補正するブラシ温度降下率補正手段、を有している。

請求項９の発明によれば、請求項８発明において、ブラシ温度上昇率補正手段はブラシ温度上昇率をモータの稼動開始からの経過時間が大きいほどブラシ温度上昇率を減少せしめるものとされ、ブラシ温度降下率補正手段はモータの稼動停止からの経過時間が大きいほどブラシ温度降下率を減少せしめるものとされている。

請求項１０の発明によれば、請求項８の発明において、ブラシの雰囲気温度を推定する雰囲気温度推定手段を有し、雰囲気温度推定手段の推定した雰囲気温度にもとづいて、ブラシ温度上昇率、或はさらに、ブラシ温度降下率を、補正する。

請求項１１の発明によれば、請求項３の発明において、ブラシの雰囲気温度を推定する雰囲気温度推定手段を有し、雰囲気温度推定手段の推定した雰囲気温度にもとづいて、初期ブラシ温度推定手段が稼動開始時ブラシ温度を推定する。

請求項１２の発明によれば、請求項１０または１１の発明において、雰囲気温度推定手段が吸気温度と冷却水温にもとづき雰囲気温度を推定する。

請求項１３の発明によれば、請求項１２の発明において、雰囲気温度推定手段が検出した吸気温度と冷却水温の差が所定値以下の場合に、雰囲気温度が初期ブラシ温度とされる。

請求項１４の発明によれば、請求項２の発明において、エアポンプ出口を締め切った時のエアポンプの吐出圧であるエアポンプ締め切り圧を検出し、検出されたエアポンプ締め切り圧にもとづいて、モータブラシ温度上昇率が補正される。

各請求項に記載の発明によれば、二次空気供給システム用の、ブラシ付きのモータで駆動される電動エアポンプのブラシ温度が、モータ稼動時のブラシ温度上昇率にもとづき推定されるが、温度上昇率をポンプの吐出圧に応じてもとめることができるので精度がよい。
特に請求項２のようにすれば、モータ稼動停止後のブラシ温度降下をモータ温度降下率にもとづきもとめることができるのでモータ稼動停止後でも精度よくブラシ温度をもとめることができる。
特に請求項２のようにすれば、初期ブラシ温度を初期ブラシ温度推定手段を推定でき制度がよい。
特に請求項５のようにすれば、計算周期毎のブラシ温度上昇およびブラシ温度降下が累積されるので精度がよい。
特に請求項８のようにすれば、ブラシ温度上昇率がブラシ温度と雰囲気温度の差が大きいほど小さくなるように補正され、或はさらに、ブラシ温度降下率が雰囲気温度の差が大きいほど小さくなるように補正されるので精度がさらに向上する。
特に請求項１４のようにすればエアポンプ締め切り圧にもとづいてブラシ温度上昇率が補正されるのでエアポンプの状態が反映され精度がよい。

以下、添付の図面を参照して本発明の各実施の形態を説明する。
初めに、図１を参照して、各実施の形態に共通のハード構成について説明する。１は車両用のエンジンを示し、エンジン１は２つのバンクを有するＶ型エンジンである。エンジン１には吸気管３が取付けられ、吸気管３の入口にはエアクリーナ２が配設され、エアクリーナ２の下流側にはスロットル弁３ａが配設されている。
また、吸気管３には吸気温度を検出する吸気温センサ３１が付設され、エンジン１の本体には冷却水温を検出する水温センサ３２が付設されている。

エンジン１の左バンク、右バンクの各気筒のそれぞれが排気マニホールド４を介して排気管７に接続されている。また、排気管７には三元触媒を用いた触媒コンバータ５が介装され、排気中のＨＣ、ＣＯ、ＮＯ_xの浄化をおこなっている。そのために排気ガス中の酸素濃度を検出するＯ₂センサ６が触媒コンバータ５の上流側の排気管７に取付けられている。触媒コンバータ５で浄化された排気ガスはマフラー９を通ってから排出される。

参照符号１０で示されるのがブラシを有する電動モータで駆動されるエアポンプである。２つのエアポンプ１０の各吸い込み口（図示せず）が上流空気供給管１１を介してエアクリーナ２の直下流に接続されている。各エアポンプ１０の吐出口（図示せず）がそれぞれ中間空気供給管１２を介して空気制御弁２０の入り口（図示せず）に接続されている。空気制御弁２０の出口（図示せず）が下流空気供給管１３を介して排気マニホールド４に接続されている。
中間空気供給管１２には圧力センサ２１が取付けられていて圧力センサ２１は中間空気供給管１２の圧力に応じた信号を発生する。

図１５は、エアポンプ１０を駆動するモータ１００の概略図である。ポンプ１０が取付けられるモータ軸１０１にコイル（電機子）１０２、整流子１０４が取りつけられている。コイル１０２の周りに磁石（界磁）１０３が離間配置され、整流子１０４に接触可能にブラシ１０５が配置されている。
なお、エアポンプ１０、空気制御弁２０、圧力センサ２１は上流空気供給管１１、中間空気供給管１２、下流空気供給管１３と共に、車両のエンジンルーム（図示しない）内に配設されている。

ＥＣＵ３０はマイクロコンピュータであって、図示しないが、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＣＰＵ、入力インターフェイス、出力インターフェイスを共通のバスで接続して成る。
そして、ＥＣＵ３０には圧力センサ２１の信号が入力される他、スロットルバルブ３ａ、Ｏ₂センサ６、および、その他の図示しない、運転、および、排気ガス制御のための多くのセンサ類からの信号が入力される。またＥＣＵ３０からはエアポンプ１０、空気制御弁２０へ制御信号が送られる他、その他の図示しない機器類へ信号が送られる。

そして、予めさだめた運転条件、例えば始動直後等、において、予め定めた順序で、エアポンプ１０のＯＮ、ＯＦＦ、空気制御弁２０の開、閉をおこなう。しかし、その内容は本発明には関係が無いので詳細な説明は省略する。

以下、上記のようにハード構成される本発明の各実施の形態の制御について説明する。
初めに第１の実施の形態について説明する。図２が第１の実施の形態の考え方を説明する図である。
この図２は、時刻t₀においてエアポンプ１０をＯＮにし、時刻ｔ₇においてエアポンプ１０をＯＦＦにし、時刻ｔ₁₂の温度を求める場合を示している。

ブラシ温度TBは
初期温度をTB_0、
所定時間毎（計算周期）のブラシ温度上昇巾をTBadd_i
所定時間毎（計算周期）のブラシ温度降下巾をTBdec_i
とすると
TB = TB₀ + TBadd₁ + ・・・ + TBadd₇ + TBdec₁ ・・・ + TBadd₅となる。

ここで、ブラシ温度上昇巾をTBadd_i、ブラシ温度降下巾をTBdec_iとしているが、
ブラシ温度上昇巾（ブラシ温度降下巾）はそもそも単位時間当たりのブラシ温度上昇率（ブラシ温度降下率）に上記の所定時間を乗算した値であるが、この実施の形態ではブラシ温度上昇率（ブラシ温度降下率）を単位時間当たりではなく、所定時間当たりの値にしているので、ブラシ温度上昇巾＝ブラシ温度上昇率であり、ブラシ温度降下巾＝ブラシ温度降下率である。

上記にもとづく制御を図３のフローチャートを参照して説明する。
ステップＳ１０１では、エアポンプ１０の吐出圧P、水温Tw、吸気温度Ti等の各検出値を読み込む。ステップＳ１０２では水温Tw、吸気温度Tiaにもとづき図３のマップからブラシの雰囲気温度Tatmを算出する。
ステップＳ１０３では、ブラシ温度TBの初期値入力が未了か、否か、を判定する。ステップＳ１０３で肯定判定された場合、すなわち、初期値入力未了の場合はステップＳ１０４に進む。一方、ステップＳ１０３で否定判定された場合、すなわち、初期値入力が完了している場合、はそのままステップＳ１０７に進む。

ステップＳ１０４では水温Twと吸気温度Tiの差が予め定めた判定値Aatmよりも小さいか、否か、を判定する。エンジン１が停止して長時間放置された場合には水温Twと吸気温度Tiの差が小さくなり、それと共にエアポンプ１０のブラシは充分に冷却され、ブラシ温度TBは雰囲気温度Tatmと等しくなる。したがって、判定値Aatmを適切に選ぶことにより、ステップＳ１０４で肯定判定された場合はブラシが充分に冷却され、ブラシ温度TBは雰囲気温度Tatmと等しいと考えることができる。そこで、ステップＳ１０４で肯定判定された場合はステップＳ１０５に進んで雰囲気温度Tatmをブラシ温度TBとする。これが、図２においては初期温度TB₀として示されている。そして、ステップＳ１０５の処理が終了したらステップＳ１０７に進む。

一方、ステップＳ１０４で否定判定された場合は、エンジン１を一旦停止した後、すぐにまた、再始動をしたような場合であって、この場合はステップＳ１０６において前回実行されたブラシ温度TBの推定における最後の値を初期値としてからステップＳ１０７に進む。

ステップＳ１０７ではエアポンプ１０がＯＮか、否か、を判定する。ステップＳ１０７で肯定判定された場合、すなわちエアポンプ１０がＯＮの場合はステップＳ１０８〜ステップＳ１１１を実行し、ステップＳ１０７で否定判定された場合、すなわちエアポンプ１０がＯＦＦの場合はステップＳ１１２〜ステップＳ１１５を実行する。

ステップＳ１０８に進んだ場合はステップＳ１０８で図５の（Ａ）のマップからその時のエアポンプ１０の吐出圧Pとブラシ温度TBに対応したブラシ温度上昇率TBaddを読み込んでステップＳ１０９に進む。他方、ステップＳ１１２に進んだ場合はステップＳ１１２で図５の（Ａ）のマップからその時のエアポンプ１０のブラシ温度TBに対応したブラシ温度降下率TBdecを読み込んでステップＳ１１３に進む。

ステップＳ１０９ではブラシ温度上昇率TBaddをその時の条件に応じて補正するブラシ温度上昇率補正係数Kaddを算出する。他方ステップＳ１１３ではブラシ温度降下率TBdecをその時の条件に応じて補正するブラシ温度降下率補正係数Kdecを算出する。これらのブラシ温度上昇率補正係数Kadd、ブラシ温度降下率TBdecの算出の詳細については後述する。

ステップＳ１１０ではステップＳ１０９で算出したブラシ温度上昇率補正係数Kaddをブラシ温度上昇率TBaddに乗算してブラシ温度上昇率TBaddを補正する。他方、ステップＳ１１４ではステップＳ１１３で算出したブラシ温度降下率補正係数Kdecをブラシ温度降下率TBdecに乗算してブラシ温度降下率TBdecを補正する。

ステップＳ１１１ではステップＳ１１０で補正されたブラシ温度上昇率TBaddを、最初の計算の場合はステップＳ１０５またはステップＳ１０６のブラシ温度TBに、最初の計算でない場合は前回の計算ルーチン終了時のブラシ温度TBに加算して今回の計算時におけるブラシ温度TBを算出して今回の計算を終了する。

他方、ステップＳ１１５ではステップＳ１１４で補正されたブラシ温度降下率TBdecを、最初の計算の場合はステップＳ１０５またはステップＳ１０６のブラシ温度TBから減算して、最初の計算でない場合は前回の計算ルーチン終了時のブラシ温度TBから減算して、今回の計算時におけるブラシ温度TBを算出して今回の計算を終了する。

次に、ステップＳ１０９におけるブラシ温度上昇率補正係数Kaddの算出、および、ステップＳ１１３におけるブラシ温度降下率補正係数Kdecについて説明する。
図６の（Ａ）が、ブラシ温度上昇率補正係数Kaddの第１の算出方法のサブルーチンである。ステップＳ１０９Ａ１では雰囲気温度Tatmからブラシ温度TBを減算して、雰囲気温度Tatmとブラシ温度TBの温度差Tdifを算出する。ステップＳ１０９Ａ２では図７の（Ａ）のマップから算出した温度差Tdifに対応するブラシ温度上昇率補正係数Kadd1を読み込む。ステップＳ１０９Ａ３ではステップＳ１０９Ａ２で読み込んだブラシ温度上昇率補正係数Kadd1をブラシ温度上昇率補正係数Kaddとして終了する。

図５の（Ａ）に示されているようにブラシ温度上昇率TBaddはブラシ温度TBが高いほど、冷却されやすいので、小さくなるように設定されている、しかし、これも雰囲気温度Tatmとの差が大きいほど小さくなる。そこで図７の（Ａ）においては前記の温度差Tdifが大きくなるほどブラシ温度上昇率補正係数Kadd1は小さくなるように設定されている。

図６の（Ｂ）が、ブラシ温度降下率補正係数Kdecの第１の算出方法のサブルーチンである。ステップＳ１１３Ａ１では、上述のステップＳ１０９Ａ１と同様に、雰囲気温度Tatmからブラシ温度TBを減算して、雰囲気温度Tatmとブラシ温度TBの温度差Tdifを算出する。ステップＳ１１３Ａ２では図７の（Ｂ）のマップから算出した温度差Tdifに対応するブラシ温度降下率補正係数Kdec1を読み込む。ステップＳ１１３Ａ３ではステップＳ１１３Ａ２で読み込んだブラシ温度降下率補正係数Kdec1をブラシ温度降下率補正係数Kdecとして終了する。

図５の（Ｂ）に示されているようにブラシ温度降下TBdecはブラシ温度TBが高いほど、冷却されやすいので、大きくなるように設定されている、しかし、これも雰囲気温度Tatmとの差が大きいほど大きくなる。そこで図７の（Ｂ）においては前記の温度差Tdifが大きくなるほどブラシ温度降下率補正係数Kdec1は大きくなるように設定されている。

図８の（Ａ）は、ブラシ温度上昇率補正係数Kaddの第２の算出方法のサブルーチンである。ステップＳ１０９Ｂ１ではエアポンプ１０の稼動開始後の経過時間taddを検出して読み込む。ステップＳ１０９Ｂ２では図９の（Ａ）のマップから経過時間taddに対応するブラシ温度上昇率補正係数Kadd2を読み込む。ステップＳ１０９Ｂ３ではステップＳ１０９Ｂで読み込んだブラシ温度上昇率補正係数Kadd2をブラシ温度上昇率補正係数Kaddとして終了する。

図５の（Ａ）に示されているようにブラシ温度上昇率TBaddはブラシ温度TBが高いほど、冷却されやすいので、小さくなるように設定されている、しかし、これも雰囲気温度Tatmとの差が大きいほど小さくなる。そしてエアポンプ１０の稼動開始後の経過時間taddが増大するほど雰囲気温度Tatmとの差が大きくなる。そこで図９の（Ａ）においては前記のエアポンプ１０の稼動開始後の経過時間taddが増大するほどブラシ温度上昇率補正係数Kadd2は小さくなるように設定されている。

図８の（Ｂ）は、ブラシ温度降下率補正係数Kdecの第２の算出方法のサブルーチンである。ステップＳ１１３Ｂ１ではエアポンプ１０の稼動停止後の経過時間tdecを検出して読み込む。ステップＳ１１３Ｂ２では図９の（Ａ）のマップから経過時間tdecに対応するブラシ温度降下率補正係数Kdec2を読み込む。ステップＳ１１３Ｂ３ではステップＳ１１３Ｂ２で読み込んだブラシ温度降下率補正係数Kdec2をブラシ温度降下率補正係数Kdecとして終了する。

図５の（Ｂ）に示されているようにブラシ温度降下率TBdecはブラシ温度TBが低いほど、冷却されにくいので、小さくなるように設定されている、しかし、これも雰囲気温度Tatmとの差が小さいほど小さくなる。そしてエアポンプ１０の稼動停止後の経過時間tdecが増大するほど雰囲気温度Tatmとの差が小さくなる。そこで図９の（Ｂ）においては前記のエアポンプ１０の稼動停止後の経過時間tdecが増大するほどブラシ温度降下率補正係数Kdec2は小さくなるように設定されている。

図１０は、ブラシ温度上昇率補正係数Kaddの第３の算出方法のサブルーチンである。
この第３の方法はエアポンプ１０が、例えば、磨耗等によって出力が低下した場合に対処するものである。出力が低下するとエアポンプ１０の吐出圧力Pは低下し、一方発熱量も低下する。そこで、エアポンプ１０の吐出圧力Pが低くなった場合にはブラシ温度上昇率Kaddを減少させるように補正するのがこの第３の方法によりもとめるブラシ温度上昇率補正係数Kaddである。

図１０においてステップＳ１０９Ｃ１では制御弁２０を閉じエアポンプ１０を作動させる。ステップＳ１０９Ｃ２ではエアポンプ１０の吐出圧Pを検出して読み込む。ステップＳ１０９Ｃ３では図１１のマップから吐出圧Pに対するブラシ温度上昇率補正係数Kadd3をもとめる。ステップＳ１０９Ｃ４ではKadd3をKaddに入力して終了する。
この第３の方法による補正は、第２の方法、あるいは、第３の方法による補正と共におこなうことができる。

図１２は上記のような第１の実施の形態でもとめたエアポンプ１０作動時のブラシ温度TBの推定値を実測値と比較して示したものである。図示されるように推定値は実測値によく一致している。

次に第２の実施の形態について説明する。この第２の実施の形態は、エアポンプ１０の稼動開始後の経過時間taddに単位時間当たりの平均ブラシ温度上昇率MTBaddを乗算してブラシ温度TBの稼動中の全上昇巾WTBaddをもとめ、エアポンプ１０の稼動停止後の経過時間tdecに単位時間当たりの平均ブラシ温度降下率MTBdecを乗算してブラシ温度TBの稼動中の全降下巾WTBdecをもとめ、これらをブラシ温度TBの初期値に加算、減算してブラシ温度TBをもとめるものである。図１０がこの第２の実施の形態の考え方を示す図である。

図１１が上記の第２の実施の形態のフローチャートである。
ステップＳ２０１〜ステップＳ２０４、ステップＳ２０７は第１の実施の形態のステップＳ１０１〜ステップＳ１０４、ステップＳ１０７と同じである。しかし、ステップＳ２０５、ステップＳ２０６では、それぞれ、一連の計算中は更新されない初期値TBiniに雰囲気Tatm、前回のブラシ温度TBを入力する点が異なる。

ステップＳ２０８では平均ブラシ温度上昇率MTBaddを算出する。これは各計算周期毎に図５の（Ａ）のマップからブラシ温度上昇率TBaddをもとめこれを適切な平均化方法で平均して求めてもよいし、あるいは、逆に、各計算周期毎のエアポンプ１０の吐出圧Pとブラシ温度TBの平均値をそれぞれもとめて、その値に対応するブラシ温度上昇率TBaddを図５の（Ａ）のマップからもとめてもよい。

ステップＳ２１２では平均ブラシ温度降下率MTBdecを算出する。同様に、これは各計算周期毎に図５の（Ｂ）のマップからブラシ温度降下率TBdecをもとめこれを適切な平均化方法で平均して求めてもよいし、あるいは、逆に、各計算周期毎のエアポンプ１０の吐出圧Pとブラシ温度TBの平均値をそれぞれもとめて、その値に対応するブラシ温度降下率TBdecを図５の（Ｂ）のマップからもとめてもよい。

ステップＳ２０９ではエアポンプ１０の稼動開始後の経過時間taddを読み込み、ステップＳ２１３ではエアポンプ１０の稼動停止後の経過時間tdecを読み込む。
ステップＳ２１０ではエアポンプ１０の稼動開始後の経過時間taddに平均ブラシ温度上昇率MTBaddを乗算してブラシ温度TBの稼動中の全上昇巾WTBaddをもとめる。ステップＳ２１４ではエアポンプ１０の稼動停止後の経過時間tdecに単位時間当たりの平均ブラシ温度降下率MTBdecを乗算してブラシ温度TBの稼動中の全降下巾WTBdecをもとめる。
ステップＳ２１１ではブラシ温度初期値TBiniに全上昇巾WTBaddを加算してブラシ温度TBを算出する。ステップＳ２１５ではブラシ温度初期値TBiniから全降下巾WTBdecを減算ｎしてブラシ温度TBを算出する。

第２の実施の形態は上記のようにしてブラシ温度TBをもとめるので第１の実施の形態よりも精度は落ちるが計算負荷が小さい。
なお、ステップＳ２０８、ステップＳ２１２でもとめた平均ブラシ温度上昇率MTBadd、平均ブラシ温度降下率MTBdecを第１の実施の形態のフローチャートのステップＳ１０９、ステップＳ１１３のような補正係数Kadd、Kdecで補正してもよい。

上記のように本発明の２つの実施の形態を説明したが、各実施の形態では最終的にブラシ温度TBが推定されており、これにもとづき、例えば、許容値を越えた場合にはエアポンプ１０の作動を停止せしめるようにすることができる。

本発明はブラシ付きのモータで駆動される電動エアポンプに適用することができるが、同じような構成を有し、同じように作用し、同じように使用される、他の機器にも応用することが可能である。

本発明の実施の形態のハード構成を示す図である。第１の実施の形態の考え方を説明する図である。第１の実施の形態の制御のフローチャートである。吸気温度Tiaと冷却水温Twと雰囲気温度Tatmの関係を示すマップである。（Ａ）エアポンプの吐出圧Pとブラシ温度TBとブラシ温度上昇率TBaddの関係を示すマップである。（Ｂ）ブラシ温度TBとブラシ温度降下率TBdecの関係を示すマップである。（Ａ）ブラシ温度上昇率TBaddの補正係数Kaddを算出する第１の方法のサブルーチンである。（Ｂ）ブラシ温度降下率TBdecの補正係数Kdecを算出する第１の方法のサブルーチンである。（Ａ）ブラシ温度TBと雰囲気温度Tatmの温度差Tdifとブラシ温度上昇率TBaddの第１の方法による補正係数Kadd１の関係を示すマップである。（Ｂ）ブラシ温度TBと雰囲気温度Tatmの温度差Tdifとブラシ温度降下率TBdecの第２の方法による補正係数Kadd2の関係を示すマップである。（Ａ）ブラシ温度上昇率TBaddの補正係数Kaddを算出する第２の方法のサブルーチンである。（Ｂ）ブラシ温度降下率TBdecの補正係数Kdecを算出する第２の方法のサブルーチンである。（Ａ）エアポンプ稼動開始後の経過時間taddとブラシ温度上昇率TBaddの第２の方法による補正係数Kadd2の関係を示すマップである。（Ｂ）エアポンプ稼動開始後の経過時間taddとブラシ温度降下率TBdecの第２の方法による補正係数Kdec2の関係を示すマップである。ブラシ温度上昇率TBaddの補正係数Kaddを算出する第２の方法のサブルーチンである。エアポンプの吐出圧Pとブラシ温度上昇率TBaddの第３の方法による補正係数Kadd3の関係を示すマップである。第１の実施の形態によるブラシ温度TBの推定値を実測値と比較して示す図である。第２の実施の形態の考え方を説明する図である。第２の実施の形態のフローチャートである。エアポンプを駆動するモータの概略図である。

符号の説明

１…内燃機関
４…排気マニホールド
７…排気パイプ
８…二次空気供給口
１０…エアポンプ
１１…上流空気供給管
１２…中間空気供給管
１３…下流空気供給管
２０…制御弁
２１…圧力センサ
３０…ＥＣＵ
３１…吸気温センサ
３２…水温センサ
１００…モータ
１０５…ブラシ

Claims

二次空気供給システム用の、ブラシ付きのモータで駆動される電動エアポンプであって、
ブラシの温度変化率を記憶する温度変化率記憶手段と、
温度変化率記憶手段が記憶している温度変化率を利用して、ブラシの温度を推定するブラシ温度推定手段を具備し、
温度変化率記憶手段が記憶する温度変化率はモータ稼動開始後の温度上昇率を含み、温度上昇率がポンプの吐出圧に応じて記憶されている、
ことを特徴とする電動エアポンプ。
温度変化率記憶手段が記憶する温度変化率は、さらに、モータ稼動停止後のモータ温度降下率を含んでいる、ことを特徴とする請求項１に記載の電動エアポンプ。
ブラシ温度推定手段は、初期ブラシ温度を推定する初期ブラシ温度推定手段を含む、ことを特徴とする請求項２に記載の電動エアポンプ。
ブラシ温度推定手段は、初期ブラシ温度推定手段の推定した初期ブラシ温度に、ブラシ温度上昇率に時間長さを乗算した値を加算し、および、または、ブラシ温度降下率に時間長さを乗算した値を減算して、ブラシ温度を推定する、ことを特徴とする請求項３に記載の電動エアポンプ。
ブラシ温度上昇率およびブラシ温度降下率に乗算する時間長さは計算周期であって、加算は累積加算であり、減算は累積減算である、ことを特徴とする、請求項４に記載の電動エアポンプ。
ブラシ温度上昇率に乗算する時間長さはエアポンプ稼動開始後の経過時間であり、ブラシ温度降下率に乗算する時間長さはエアポンプ稼動停止後の経過時間であり、加算は累積加算であり、減算は累積減算である、ことを特徴とする、請求項４に記載の電動エアポンプ。
ブラシ温度変化率記憶手段が記憶している温度上昇率がポンプ吐出圧が高いほど大きくされている、ことを特徴とする請求項１に記載の電動エアポンプ。
ブラシ温度上昇率をブラシ温度と雰囲気温度の差が大きいほど小さくなるように補正するブラシ温度上昇率補正手段、或はさらに、ブラシ温度降下率をブラシ温度と雰囲気温度の差が大きいほど小さくなるように補正するブラシ温度降下率補正手段、を有する、ことを特徴とする請求項２に記載の電動エアポンプ。
ブラシ温度上昇率補正手段はブラシ温度上昇率をモータの稼動開始からの経過時間が大きいほどブラシ温度上昇率を減少せしめるものであり、ブラシ温度降下率補正手段はモータの稼動停止からの経過時間が大きいほどブラシ温度降下率を減少せしめるものである、ことを特徴とする請求項８に記載の電動エアポンプ。
ブラシの雰囲気温度を推定する雰囲気温度推定手段を有し、雰囲気温度推定手段の推定した雰囲気温度にもとづいて、ブラシ温度上昇率、或はさらに、ブラシ温度降下率を、補正する、ことを特徴とする請求項８に記載の電動エアポンプ。
ブラシの雰囲気温度を推定する雰囲気温度推定手段を有し、雰囲気温度推定手段の推定した雰囲気温度にもとづいて、初期ブラシ温度推定手段が稼動開始時ブラシ温度を推定する、ことを特徴とする請求項３に記載の電動エアポンプ。
雰囲気温度推定手段が吸気温度と冷却水温にもとづき雰囲気温度を推定する、ことを特徴とする請求項１０または１１に記載の電動エアポンプ。
雰囲気温度推定手段が検出した吸気温度と冷却水温の差が所定値以下の場合には、雰囲気温度を初期ブラシ温度とする、ことを特徴とする請求項１２に記載の電動エアポンプ。
エアポンプ出口を締め切った時のエアポンプの吐出圧であるエアポンプ締め切り圧を検出し、検出されたエアポンプ締め切り圧にもとづいて、ブラシ温度上昇率を補正することを特徴とする請求項２に記載の電動エアポンプ。