JP2008008246A - Axial run out abnormality detection device for turbocharger - Google Patents

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Naoharu Morita
尚治 森田
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an axial wobbling detection device for a turbocharger avoiding performance degradation of the turbocharger. <P>SOLUTION: This axial wobbling detection device 10 for a turbocharger for detecting axial wobbling of a turbocharger 1 with an electric motor supplying compressed air to an engine with a driving source of exhaust gas pressure of the engine, comprises a gap sensor 12 detecting the distance to the compressor blade of the turbocharger 1 equipped with an electric motor. Whenever the rotational position of the compressor blade comes to a position opposite to the sensor part 13 of the gap sensor 12, the amount of the axial wobbling of the turbocharger 1 equipped with the electric motor is calculated by an axial wobbling amount calculating means 162 based on a variation of the peak value appearing in the output signal of the gap sensor 12, and the axial wobbling amount calculating means 162 judges whether or not the axial wobbling is in an abnormal condition with the axial wobbling amount exceeding a set value. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、ターボチャージャの軸ぶれ異常を検出する、ターボチャージャ用軸ぶれ異常検出装置に関する。   The present invention relates to a turbocharger shaft shake abnormality detecting device that detects a shaft shake abnormality of a turbocharger.

従来、一般的な回転体を対象とした軸ぶれ異常検出装置が特許文献1に記載されている。この特許文献1に記載の軸ぶれ異常検出装置では、ロータリーエンコーダにより軸ぶれ量を検出し、その軸ぶれ量が設定値を超えた場合に軸ぶれ異常状態になっていると判定している。   Conventionally, Patent Document 1 discloses a shaft shake abnormality detection device for a general rotating body. In the shaft shake abnormality detecting device described in Patent Document 1, the amount of shaft shake is detected by a rotary encoder, and when the amount of shaft shake exceeds a set value, it is determined that a shaft shake abnormality state has occurred.

特開平4−161829号公報Japanese Patent Laid-Open No. 4-161829

しかしながら、エンジンの排気圧を駆動源として圧縮空気をエンジンに供給するターボチャージャを対象とした軸ぶれ異常検出装置については、次の理由により実用化されるに至っていない。すなわち、特許文献1記載の軸ぶれ異常検出装置を用いてターボチャージャの軸ぶれ異常を検出しようとすると、上記ロータリーエンコーダを構成する回転スリット板等をターボチャージャの回転体に取り付けなければならなくなる。すると、ターボチャージャは極めて高速で回転する(例えば約17万rpm)ものであるため、このような回転スリットをターボチャージャの回転体に取り付けることは、ターボチャージャの著しい性能悪化を招くため現実的ではない。
そこで、本発明の目的は、ターボチャージャの性能悪化を回避した、ターボチャージャ用軸ぶれ異常検出装置を提供することにある。
However, a shaft shake abnormality detection device for a turbocharger that supplies compressed air to the engine using the exhaust pressure of the engine as a drive source has not been put into practical use for the following reason. That is, when an attempt is made to detect a shaft shake abnormality of a turbocharger using the shaft shake abnormality detection device described in Patent Document 1, the rotary slit plate constituting the rotary encoder must be attached to the rotating body of the turbocharger. Then, since the turbocharger rotates at a very high speed (for example, about 170,000 rpm), it is not realistic to attach such a rotation slit to the rotating body of the turbocharger because it causes a significant deterioration in performance of the turbocharger. Absent.
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a turbocharger shaft shake abnormality detecting device that avoids deterioration in performance of a turbocharger.

請求項1記載の発明によれば、コンプレッサブレードとの距離をギャップセンサで検出する。すると、ターボチャージャの回転にともない変化するギャップセンサの出力信号には、コンプレッサブレードの回転位置がギャップセンサと対向する位置となる毎にピーク値が現れる(例えば図2(b)参照)。そして、図3(a)(b)の点線にて例示される如くターボチャージャに軸ぶれが生じると、前記ピーク値の大きさが変化することとなる(例えば図3(b)および図3(c)参照)。
そして、このピーク値の変化の大きさに基づいて軸ぶれ量演算手段により軸ぶれ量を演算し、軸ぶれ量が設定値を超えて軸ぶれ異常状態になっているか否かを異常判定手段により判定するので、特許文献1に記載の回転スリットをターボチャージャの回転体に取り付けることなく、ギャップセンサを用いて軸ぶれ異常を検出することができる。従って、ターボチャージャの性能悪化を回避した、ターボチャージャ用軸ぶれ異常検出装置を提供することができる。
According to the first aspect of the present invention, the distance from the compressor blade is detected by the gap sensor. Then, a peak value appears in the output signal of the gap sensor that changes with the rotation of the turbocharger every time the rotational position of the compressor blade is opposed to the gap sensor (see, for example, FIG. 2B). When the shaft shake occurs in the turbocharger as exemplified by the dotted lines in FIGS. 3A and 3B, the magnitude of the peak value changes (for example, FIGS. 3B and 3B). c)).
Then, based on the magnitude of the change in the peak value, the shaft shake amount calculation means calculates the shaft shake amount, and the abnormality determination means determines whether or not the shaft shake amount exceeds the set value and the shaft shake is abnormal. Since the determination is made, it is possible to detect the shaft shake abnormality using the gap sensor without attaching the rotating slit described in Patent Document 1 to the rotating body of the turbocharger. Accordingly, it is possible to provide a turbocharger shaft shake abnormality detecting device that avoids deterioration of the performance of the turbocharger.

請求項2記載の発明の如く、所定期間内にて現われる複数のピーク値のうち最大値と最小値の差に基づき軸ぶれ量を演算することが、軸ぶれ量演算手段により軸ぶれ量を演算する好適な一例として挙げられる。   According to the second aspect of the present invention, calculating the shaft shake amount based on the difference between the maximum value and the minimum value among a plurality of peak values appearing within a predetermined period is calculated by the shaft shake amount calculating means. A suitable example is given.

請求項3記載の発明では、軸ぶれ量演算手段は、ピーク値の変動周期を計測し、その計測された変動周期を所定期間とする。従って、複数のピーク値のうちの最大値または最小値が周期的に現われる場合において請求項3記載の発明を適用すれば、軸ぶれ量の演算精度を向上できる。   According to a third aspect of the present invention, the shaft shake amount calculating means measures the fluctuation cycle of the peak value, and sets the measured fluctuation cycle as a predetermined period. Therefore, if the invention according to claim 3 is applied when the maximum value or the minimum value among the plurality of peak values appears periodically, the calculation accuracy of the axial shake amount can be improved.

請求項4記載の発明によれば、コンプレッサブレードとの距離をギャップセンサで検出し、ターボチャージャの回転にともない変化するギャップセンサの出力信号としてのアナログ波形を、パルス変換手段によりパルス波形に変換する(例えば図7参照)。そして、前述の如くターボチャージャに軸ぶれが生じると、パルスの幅が変化することとなる(例えば図8参照)。
そして、このパルスの幅の変化に基づいて軸ぶれ量演算手段により軸ぶれ量を演算し、軸ぶれ量が設定値を超えて軸ぶれ異常状態になっているか否かを異常判定手段により判定するので、特許文献1に記載の回転スリットをターボチャージャの回転体に取り付けることなく、ギャップセンサを用いて軸ぶれ異常を検出することができる。従って、ターボチャージャの性能悪化を回避した、ターボチャージャ用軸ぶれ異常検出装置を提供することができる。
According to the fourth aspect of the present invention, the distance from the compressor blade is detected by the gap sensor, and the analog waveform as the output signal of the gap sensor that changes as the turbocharger rotates is converted into a pulse waveform by the pulse conversion means. (See, for example, FIG. 7). Then, as described above, when the axial fluctuation occurs in the turbocharger, the pulse width changes (for example, see FIG. 8).
Then, based on the change in the pulse width, the shaft shake amount calculating means calculates the shaft shake amount, and the abnormality determining means determines whether or not the shaft shake amount exceeds the set value and the shaft shake is in an abnormal state. Therefore, it is possible to detect the shaft shake abnormality using the gap sensor without attaching the rotating slit described in Patent Document 1 to the rotating body of the turbocharger. Accordingly, it is possible to provide a turbocharger shaft shake abnormality detecting device that avoids deterioration of the performance of the turbocharger.

請求項5記載の発明の如く、所定期間内にて現われる複数のパルスの幅のうち最大幅と最小幅の差に基づき軸ぶれ量を演算することが、軸ぶれ量演算手段により軸ぶれ量を演算する好適な一例として挙げられる。   According to the fifth aspect of the present invention, calculating the amount of shaft shake based on the difference between the maximum width and the minimum width among the widths of a plurality of pulses appearing within a predetermined period is obtained by calculating the amount of shaft shake by the shaft shake amount calculating means. It is mentioned as a suitable example which calculates.

請求項6記載の発明では、軸ぶれ量演算手段は、パルス波形の変動周期を計測し、その計測された変動周期を所定期間とする。従って、複数のパルスの幅のうちの最大値または最小値が周期的に現われる場合において請求項6記載の発明を適用すれば、軸ぶれ量の演算精度を向上できる。   According to the sixth aspect of the present invention, the shaft shake amount calculation means measures the fluctuation period of the pulse waveform, and sets the measured fluctuation period as a predetermined period. Therefore, when the maximum value or the minimum value among the widths of the plurality of pulses appear periodically, the calculation accuracy of the axial shake amount can be improved by applying the invention according to claim 6.

請求項7記載の発明では、予め設定された期間を所定期間とするので、ピーク値の変動周期やパルス波形の変動周期を計測する場合に比べて、軸ぶれ量演算手段の処理負荷を軽減できる。   In the seventh aspect of the invention, since the predetermined period is set as the predetermined period, the processing load of the shaft shake amount calculation means can be reduced as compared with the case where the fluctuation period of the peak value or the fluctuation period of the pulse waveform is measured. .

請求項8記載の発明では、ターボチャージャは、エンジンの排気圧の他に電動機を駆動源とする電動機付ターボチャージャである。このような電動機付ターボチャージャは、電動機を有しないターボチャージャに比べて回転軸を長く設計せざるを得ないため、軸ぶれが大きくなる。従って、このように軸ぶれの問題が顕著となる電動機付ターボチャージャに請求項1から7の軸ぶれ異常検出装置を採用して好適である。   According to an eighth aspect of the present invention, the turbocharger is a turbocharger with an electric motor that uses an electric motor as a drive source in addition to the exhaust pressure of the engine. Such a turbocharger with an electric motor has to be designed to have a longer rotation shaft than a turbocharger without an electric motor, so that the shaft runout becomes large. Therefore, it is preferable to employ the shaft shake abnormality detecting device according to claims 1 to 7 for the turbocharger with an electric motor in which the problem of shaft runout becomes remarkable.

請求項9記載の発明では、ギャップセンサの出力信号に基づいてターボチャージャの回転速度を演算する回転速度演算手段を備える。そのため、ターボチャージャの回転速度演算用のギャップセンサと、軸ぶれ異常検出用のギャップセンサとを兼用できるので、部品点数低減を図ることができる。   According to a ninth aspect of the present invention, there is provided a rotation speed calculation means for calculating the rotation speed of the turbocharger based on the output signal of the gap sensor. Therefore, the gap sensor for calculating the rotational speed of the turbocharger and the gap sensor for detecting the shaft shake abnormality can be used together, so that the number of parts can be reduced.

以下、本発明の複数の実施形態を図面に基づいて説明する。
(第1実施形態)
本発明の第1実施形態によるターボチャージャ用軸ぶれ異常検出装置(以下、単に「軸ぶれ異常検出装置」と呼ぶ)を図1〜図6を用いて説明する。
本実施形態に係る電動機付ターボチャージャ1は、エンジンの排気圧を駆動源として圧縮空気をエンジンに供給するものであり、エンジンの排気圧の他に電動機を駆動源とする電動機付ターボチャージャである。
Hereinafter, a plurality of embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(First embodiment)
A turbocharger shaft shake abnormality detecting device (hereinafter simply referred to as “shaft shake abnormality detecting device”) according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
The turbocharger 1 with an electric motor according to the present embodiment is a turbocharger with an electric motor that supplies compressed air to the engine using the exhaust pressure of the engine as a drive source, and uses an electric motor as a drive source in addition to the exhaust pressure of the engine. .

<電動機付ターボチャージャの構成>
まず、図1を用いて電動機付ターボチャージャ1の構成を説明する。
電動機付ターボチャージャ1は、エンジンの排気ガス流によって回転駆動されるタービン4、そのタービン4の回転により回転駆動されて吸入空気を加圧するコンプレッサ5、タービン4とコンプレッサ5を連結するシャフト6、このシャフト6を電動駆動する誘導電動機7とによって構成される。
<Configuration of turbocharger with electric motor>
First, the configuration of the turbocharger 1 with an electric motor will be described with reference to FIG.
The turbocharger 1 with an electric motor includes a turbine 4 that is rotationally driven by the exhaust gas flow of the engine, a compressor 5 that is rotationally driven by the rotation of the turbine 4 and pressurizes intake air, and a shaft 6 that connects the turbine 4 and the compressor 5. An induction motor 7 that electrically drives the shaft 6 is configured.

また、ハウジング2内には、シャフト6をラジアル方向に回転可能に支持するベアリング3が収容されている。シャフト6とベアリング3間には隙間が形成されており、この隙間はオイルで満たされている。そして、シャフト6はそのオイル内に浮く構造となっている。   Further, the housing 2 accommodates a bearing 3 that supports the shaft 6 so as to be rotatable in the radial direction. A gap is formed between the shaft 6 and the bearing 3, and this gap is filled with oil. The shaft 6 is structured to float in the oil.

タービン4は、複数枚のタービンブレードを有するタービンホイール41と、ハウジング2のうちタービンホイール41を収容する部分であるタービンハウジング42とを備えている。また、コンプレッサ5は、複数枚(例えば5〜12枚)のコンプレッサブレード53(図2(a)参照)を有するコンプレッサホイール51と、ハウジング2のうちコンプレッサホイール51を収容する部分であるコンプレッサハウジング52とを有している。
そして、タービンホイール41が排気ガスにより回転すると、コンプレッサホイール51がシャフト6とともに回転し、コンプレッサハウジング52内の吸気通路に吸入した空気を加圧圧縮し燃焼室に送り込む。
The turbine 4 includes a turbine wheel 41 having a plurality of turbine blades, and a turbine housing 42 that is a portion of the housing 2 that houses the turbine wheel 41. The compressor 5 includes a compressor wheel 51 having a plurality of (for example, 5 to 12) compressor blades 53 (see FIG. 2A), and a compressor housing 52 that is a portion of the housing 2 that houses the compressor wheel 51. And have.
When the turbine wheel 41 is rotated by the exhaust gas, the compressor wheel 51 is rotated together with the shaft 6, and the air taken into the intake passage in the compressor housing 52 is compressed and sent to the combustion chamber.

誘導電動機7は、シャフト6に固定された回転子8と、電動機付ターボチャージャ1のハウジング2に固定された固定子9とからなり、この固定子9にはU、V、W、X、Y、Z相からなる6相の励磁コイル(図示せず)が強固に固定されている。誘導電動機7の励磁コイルは、ECU(電子制御装置)15の電動機駆動部18により通電制御され、これにより、回転子8の回転速度は制御される。すなわち、ECU15は、6相の励磁コイルを通電制御して電動機付ターボチャージャ1の回転をアシスト制御する。   The induction motor 7 includes a rotor 8 fixed to the shaft 6 and a stator 9 fixed to the housing 2 of the turbocharger 1 with electric motor. The stator 9 includes U, V, W, X, Y A six-phase excitation coil (not shown) composed of the Z phase is firmly fixed. The excitation coil of the induction motor 7 is energized and controlled by an electric motor drive unit 18 of an ECU (Electronic Control Unit) 15, whereby the rotational speed of the rotor 8 is controlled. That is, the ECU 15 performs energization control on the six-phase excitation coil to assist control of rotation of the turbocharger 1 with motor.

ここで、電動機付ターボチャージャ1は、エンジンがアイドリングの1万ないし2万rpm付近から、全負荷時の超高速回転(例えば、約20万rpm)までの非常に広い範囲で回転する。そして、エンジンの排気ガス流のみをコンプレッサ5の駆動源とした場合には、電動機付ターボチャージャ1の低回転時(例えば50000rpm以下)にアクセルを踏んでもターボ効果が現われるまで時間を要するといった、所謂ターボラグの問題が生じる。そこで、このような低回転時に誘導電動機7により電動機付ターボチャージャ1の回転をアシストして、ターボラグの抑制を図っている。   Here, the turbocharger 1 with an electric motor rotates in a very wide range from about 10,000 to 20,000 rpm of idling to ultra high speed rotation (for example, about 200,000 rpm) at full load. When only the exhaust gas flow of the engine is used as the drive source of the compressor 5, it takes time until the turbo effect appears even if the accelerator is depressed when the turbocharger 1 with an electric motor is rotating at a low speed (for example, 50000 rpm or less). A turbo lag problem arises. In view of this, the induction motor 7 assists the rotation of the turbocharger 1 with an electric motor during such a low rotation to suppress the turbo lag.

<軸ぶれ異常検出装置>
次に、軸ぶれ異常検出装置10の構成を説明する。
軸ぶれ異常検出装置10は、コンプレッサブレード53との距離を検出するギャップセンサ12および前述のECU15を備えており、軸ぶれ異常を検出するとともに電動機付ターボチャージャ1の回転速度を検出する。すなわち、軸ぶれ異常検出装置10は、電動機付ターボチャージャ1の回転速度検出装置としても機能する。
<Axle shake abnormality detection device>
Next, the configuration of the shaft shake abnormality detection device 10 will be described.
The shaft shake abnormality detection device 10 includes the gap sensor 12 that detects the distance from the compressor blade 53 and the ECU 15 described above, and detects shaft shake abnormality and the rotational speed of the turbocharger 1 with an electric motor. That is, the shaft shake abnormality detection device 10 also functions as a rotation speed detection device of the turbocharger 1 with an electric motor.

ギャップセンサ12は、渦電流式のセンサ部13およびセンサドライバ14を備えている。センサ部13は、磁界発生手段としてのコイル(図示せず)を有しており、コンプレッサブレード53と向き合うようにコンプレッサハウジング52に取り付けられている。センサ部13とコンプレッサブレード53との距離は、センサ部13が十分な感度を得られるように、コンプレッサブレード53の回転が妨げられない範囲で極力近いことが望ましく、例えば、0.5mm〜1mmの範囲に設定される。   The gap sensor 12 includes an eddy current sensor unit 13 and a sensor driver 14. The sensor unit 13 has a coil (not shown) as magnetic field generating means, and is attached to the compressor housing 52 so as to face the compressor blade 53. It is desirable that the distance between the sensor unit 13 and the compressor blade 53 is as close as possible within a range in which the rotation of the compressor blade 53 is not hindered so that the sensor unit 13 can obtain sufficient sensitivity, for example, 0.5 mm to 1 mm. Set to range.

センサドライバ14は、センサ部13のコイルに高周波の交流励磁電流を供給する駆動回路を有している。交流励磁電流の周波数は、コンプレッサブレード53の回転数を元に、センサ部13のコイルの発生する磁界を各ブレード53が通過することを検出できる程度に設定される。交流励磁電流を供給されたコイルは、コンプレッサハウジング52の厚さ方向に磁束を発生し、磁界を形成する。センサドライバ14は、センサ部13のコイルに流れる電流の変化を検出する。なお、センサドライバ14は、センサ部13と一体に構成してもよいし、別体で構成してもよい。また、ECU15にセンサドライバ14を設けるようにしてもよい。   The sensor driver 14 has a drive circuit that supplies a high-frequency alternating current to the coil of the sensor unit 13. The frequency of the AC exciting current is set to such an extent that it can be detected that each blade 53 passes through the magnetic field generated by the coil of the sensor unit 13 based on the rotation speed of the compressor blade 53. The coil supplied with the AC excitation current generates a magnetic flux in the thickness direction of the compressor housing 52 to form a magnetic field. The sensor driver 14 detects a change in the current flowing through the coil of the sensor unit 13. The sensor driver 14 may be configured integrally with the sensor unit 13 or may be configured separately. Further, the sensor driver 14 may be provided in the ECU 15.

次に、異常検出装置10の作動について説明する。
図2(a)に示す如く、以下、コンプレッサホイール51に8枚のコンプレッサブレード53がついている場合を例に説明する。コンプレッサホイール51が回転することによりこのブレード53がセンサ部13と近づいたり離れたりすると、ギャップセンサ12からは図2(b)に示される検出信号が出力される。すなわち、コンプレッサブレード53の回転位置がセンサ部13と対向する位置(センサ部13に最接近した位置)となる毎に、ギャップセンサ12の出力信号(出力電圧)中にピーク値が現われる。
Next, the operation of the abnormality detection device 10 will be described.
Hereinafter, as shown in FIG. 2A, a case where eight compressor blades 53 are attached to the compressor wheel 51 will be described as an example. When the blade 53 approaches or separates from the sensor unit 13 due to the rotation of the compressor wheel 51, the gap sensor 12 outputs a detection signal shown in FIG. That is, every time the rotation position of the compressor blade 53 is opposed to the sensor unit 13 (the position closest to the sensor unit 13), a peak value appears in the output signal (output voltage) of the gap sensor 12.

より詳細に説明すると、タービンホイール41とともにコンプレッサホイール51が回転すると、センサ部13のコイルが発生する磁界を各コンプレッサブレード53が通過する。このとき、各ブレード53には、コイルが発生する磁界を打ち消すように渦電流が発生する。そして、各ブレード53に発生する渦電流により、コイルの発生する磁界の強さが変化すると、センサ部13のコイルに流れる電流値が変化する。ギャップセンサ12は、コイルに流れる電流値が変化することによりブレード53に渦電流が発生したことを検出する。   More specifically, when the compressor wheel 51 rotates together with the turbine wheel 41, each compressor blade 53 passes through the magnetic field generated by the coil of the sensor unit 13. At this time, an eddy current is generated in each blade 53 so as to cancel the magnetic field generated by the coil. When the strength of the magnetic field generated by the coil changes due to the eddy current generated in each blade 53, the value of the current flowing through the coil of the sensor unit 13 changes. The gap sensor 12 detects that an eddy current is generated in the blade 53 due to a change in the value of the current flowing through the coil.

ギャップセンサ12から出力された信号を用いて、ECU15の軸ぶれ量検出部16で軸ぶれ量を演算する。そして、軸ぶれ量検出部16で演算された軸ぶれ量が設定値を超えて軸ぶれ異常状態になっているか否かをECU15の異常判定部17で判定する。そして、異常判定部17により軸ぶれ異常状態と判定された場合には、電動機駆動部18は誘導電動機7の駆動を停止させる。
また、ECU15は、ギャップセンサ12から出力された図2(b)に示される検出信号を用いて、コンプレッサホイール51の回転速度を演算する。当該演算を実行するECU15は、特許請求の範囲に記載の「回転速度演算手段」として機能する。
Using the signal output from the gap sensor 12, the shaft shake amount detection unit 16 of the ECU 15 calculates the shaft shake amount. Then, the abnormality determination unit 17 of the ECU 15 determines whether or not the shaft shake amount calculated by the shaft shake amount detection unit 16 exceeds the set value and is in a shaft shake abnormality state. When the abnormality determining unit 17 determines that the shaft shake is abnormal, the motor driving unit 18 stops driving the induction motor 7.
Further, the ECU 15 calculates the rotation speed of the compressor wheel 51 using the detection signal shown in FIG. 2B output from the gap sensor 12. The ECU 15 that executes the calculation functions as “rotational speed calculation means” recited in the claims.

次に、電動機付ターボチャージャ1の軸ぶれとその検出方法について説明する。
上述の如くシャフト6はベアリング3との間に満たされたオイル内に浮く構造となっているため、タービンホイール41、コンプレッサホイール51、回転子8およびシャフト6からなる回転体41、51、8、6の回転バランスが悪いと、図3(a)(b)に示すように、回転体41、51、8、6のハウジング2に対する軸ぶれが発生する。なお、図3(a)(b)中の実線は、軸ぶれしていない場合のコンプレッサホイール51およびシャフト6を示し、図3(a)(b)中の点線は、軸ぶれしている場合のコンプレッサホイール51およびシャフト6を示している。
Next, shaft shake of the turbocharger 1 with an electric motor and a detection method thereof will be described.
As described above, since the shaft 6 has a structure that floats in the oil filled between the bearings 3, the rotating bodies 41, 51, 8 including the turbine wheel 41, the compressor wheel 51, the rotor 8, and the shaft 6. When the rotational balance of 6 is poor, as shown in FIGS. 3A and 3B, the shafts of the rotating bodies 41, 51, 8, and 6 with respect to the housing 2 are generated. 3A and 3B, the solid lines indicate the compressor wheel 51 and the shaft 6 when the shaft is not shaken, and the dotted lines in FIGS. 3A and 3B are when the shaft is shaken. The compressor wheel 51 and the shaft 6 are shown.

そして、このような回転体41、51、8、6の軸ぶれが発生すると、コンプレッサブレード53とセンサ部13間の距離が変化する。このときのギャップセンサ12の出力波形は図3(c)のようにピーク値が周期的に変化する信号となる。そして、更に回転のバランスが崩れて軸ぶれが大きくなると、図3(d)に示す出力波形となり、ベアリング3の故障を引き起こすことが懸念される。   Then, when such a shaft shake of the rotating bodies 41, 51, 8, 6 occurs, the distance between the compressor blade 53 and the sensor unit 13 changes. The output waveform of the gap sensor 12 at this time is a signal whose peak value changes periodically as shown in FIG. If the rotation balance is further lost and the shaft runout becomes larger, the output waveform shown in FIG.

本第1実施形態による軸ぶれ異常検出方法では、軸ぶれ量検出部16は、ピーク検出手段161および軸ぶれ量演算手段162を有する(図4参照)。先ず、ピーク検出手段161により、ギャップセンサ12の出力電圧に現われる複数のピーク値が計測され、記憶される。その後、軸ぶれ量演算手段162により、設定された期間内における複数のピーク値のうち最大ピーク値と最小ピーク値との差を変動値として演算する。例えば、図3(c)においては、所定期間における最大ピーク値P1と最小ピーク値P2との差である変動値はL1であり、図3(d)においては、所定期間における最大ピーク値P3と最小ピーク値P4との差である変動値はL2である。   In the shaft shake abnormality detection method according to the first embodiment, the shaft shake amount detection unit 16 includes a peak detection means 161 and a shaft shake amount calculation means 162 (see FIG. 4). First, the peak detector 161 measures and stores a plurality of peak values appearing in the output voltage of the gap sensor 12. Thereafter, the shaft shake amount calculation means 162 calculates the difference between the maximum peak value and the minimum peak value among the plurality of peak values within the set period as a fluctuation value. For example, in FIG. 3C, the variation value that is the difference between the maximum peak value P1 and the minimum peak value P2 in the predetermined period is L1, and in FIG. 3D, the maximum peak value P3 in the predetermined period is The variation value that is the difference from the minimum peak value P4 is L2.

そして、軸ぶれ量演算手段162は、ピーク値に係る変動値L1、L2に基づいて軸ぶれ量を演算する。なお、本第1実施形態では図5に示す如く、変動値L1、L2と軸ぶれ量とは比例関係にあるとみなして軸ぶれ量を演算している。軸ぶれ量演算手段162は、演算した軸ぶれ量が設定値を超えている場合には軸ぶれ異常状態であると判定し、設定値を超えていない場合には異常状態には至っていないと判定する。   The shaft shake amount calculation means 162 calculates the shaft shake amount based on the fluctuation values L1 and L2 related to the peak value. In the first embodiment, as shown in FIG. 5, the fluctuation values L1 and L2 and the amount of shaft shake are regarded as being in a proportional relationship, and the amount of shaft shake is calculated. The shaft shake amount calculation means 162 determines that the calculated shaft shake amount exceeds the set value, indicating that the shaft shake is in an abnormal state, and determines that the abnormal state has not been reached if it does not exceed the set value. To do.

そして、ECU15は、軸ぶれ量演算手段162により軸ぶれ異常状態であると判定した場合には、誘導電動機7の駆動を停止させるように電動機駆動部18を制御する。なお、軸ぶれ量演算手段162は、特許請求の範囲に記載の「軸ぶれ量演算手段」および「異常判定手段」に相当する。   When the ECU 15 determines that the shaft shake is abnormal by the shaft shake amount calculation unit 162, the ECU 15 controls the motor drive unit 18 to stop driving the induction motor 7. The shaft shake amount calculation means 162 corresponds to “shaft shake amount calculation means” and “abnormality determination means” recited in the claims.

次に、上述如く電動機付ターボチャージャ1の軸ぶれを検出するECU15の動作を、図6のフローチャートに従って説明する。
まず、ステップS10においてギャップセンサ12からの出力電圧を取り込み、ステップS20とステップS30において、前回の電圧が前々回の電圧より高く、今回の電圧が前回の電圧より低いことを判定してピーク値を検出する。
具体的には、前回の出力電圧Vo(n−1)が前々回の出力電圧Vo(n−2)以上であり(S20:Yes)、今回の出力電圧Vo(n)が前回の出力電圧Vo(n−1)より低い(S30:Yes)ことを判定した場合には、ステップS40に進み、前回の出力電圧Vo(n−1)をピーク値としての電圧Vpk(k)として保存する。ステップS20にてNo判定またはステップS30にてNo判定の場合には、処理はステップS10に戻る。
Next, the operation of the ECU 15 that detects shaft shake of the turbocharger 1 with an electric motor as described above will be described with reference to the flowchart of FIG.
First, in step S10, the output voltage from the gap sensor 12 is captured, and in steps S20 and S30, it is determined that the previous voltage is higher than the previous voltage and the current voltage is lower than the previous voltage, and the peak value is detected. To do.
Specifically, the previous output voltage Vo (n−1) is equal to or higher than the previous output voltage Vo (n−2) (S20: Yes), and the current output voltage Vo (n) is the previous output voltage Vo (n). When it is determined that it is lower than (n-1) (S30: Yes), the process proceeds to step S40, and the previous output voltage Vo (n-1) is stored as the voltage Vpk (k) as the peak value. If NO in step S20 or NO in step S30, the process returns to step S10.

次に、ステップS50、S60、S70で最大ピークを検出および保存する。
具体的には、前回保存したピーク電圧Vpk(k−1)が前々回のピーク電圧Vpk(k−2)以上であり(S50:Yes)、今回のピーク電圧Vpk(k)が前回のピーク電圧Vpk(k−1)より低い(S60:Yes)ことを判定した場合には、ステップS70に進み、前回のピーク電圧Vpk(k−1)を最大ピーク値Vpmaxとして保存する。
Next, the maximum peak is detected and stored in steps S50, S60, and S70.
Specifically, the peak voltage Vpk (k-1) stored last time is equal to or higher than the previous peak voltage Vpk (k-2) (S50: Yes), and the current peak voltage Vpk (k) is the previous peak voltage Vpk. If it is determined that the value is lower than (k-1) (S60: Yes), the process proceeds to step S70, and the previous peak voltage Vpk (k-1) is stored as the maximum peak value Vpmax.

一方、前回保存したピーク電圧Vpk(k−1)が前々回のピーク電圧Vpk(k−2)より低い場合(S50:No)には、ステップS50、S80、S90で最小ピークを検出および保存する。
具体的には、今回のピーク電圧Vpk(k)が前回のピーク電圧Vpk(k−1)以下である(S80:Yes)と判定した場合には、ステップS90に進み、前回のピーク電圧Vpk(k−1)を最小ピーク値Vpminとして保存する。
なお、ステップS60にてNo判定またはステップS80にてNo判定の場合には、処理はステップS10に戻る。
On the other hand, when the previously stored peak voltage Vpk (k-1) is lower than the previous peak voltage Vpk (k-2) (S50: No), the minimum peak is detected and stored in steps S50, S80, and S90.
Specifically, when it is determined that the current peak voltage Vpk (k) is equal to or lower than the previous peak voltage Vpk (k−1) (S80: Yes), the process proceeds to step S90, and the previous peak voltage Vpk (k) k-1) is stored as the minimum peak value Vpmin.
Note that if the determination in step S60 is No or the determination in step S80 is No, the process returns to step S10.

次に、ステップS100において、最大ピーク値Vpmaxと最小ピーク値Vpminの差が設定値Vthを超えたか否かを判定する。設定値Vthを超えたと判定した場合(S100:Yes)には、軸ぶれ異常状態であるとみなし、ステップS110において誘導電動機7の駆動を停止させるように電動機駆動部18を制御する。設定値Vthを超えていないと判定した場合(S100:No)には、処理はステップS10に戻る。   Next, in step S100, it is determined whether or not the difference between the maximum peak value Vpmax and the minimum peak value Vpmin exceeds the set value Vth. If it is determined that the set value Vth has been exceeded (S100: Yes), it is considered that the shaft shake is in an abnormal state, and the motor drive unit 18 is controlled to stop driving the induction motor 7 in step S110. If it is determined that the set value Vth is not exceeded (S100: No), the process returns to step S10.

以上により、本第1実施形態によれば、コンプレッサブレード53との距離をギャップセンサ12で検出する。すると、電動機付ターボチャージャ1の回転にともない変化するギャップセンサ12の出力信号には、コンプレッサブレード53の回転位置がセンサ部13と対向する位置となる毎にピーク値が現れる(図2(b)参照)。そして、電動機付ターボチャージャ1の回転体41、51、8、6に軸ぶれが生じると、前記ピーク値の大きさが図3(b)(c)に示すように変化することとなる。そして、軸ぶれ量演算手段162は、このピーク値の変化の大きさに基づいて軸ぶれ量を演算し、軸ぶれ量が設定値を超えて軸ぶれ異常状態になっているか否かを判定する。
従って、特許文献1に記載の回転スリットを回転体41、51、8、6に取り付けることなく、ギャップセンサ12を用いて軸ぶれ異常を検出することができるので、電動機付ターボチャージャ1の性能悪化を回避しつつ、電動機付ターボチャージャ1の軸ぶれ異常を検出することができる。
As described above, according to the first embodiment, the distance from the compressor blade 53 is detected by the gap sensor 12. Then, the output value of the gap sensor 12 that changes with the rotation of the turbocharger 1 with an electric motor has a peak value every time the rotational position of the compressor blade 53 faces the sensor unit 13 (FIG. 2B). reference). Then, when shaft shake occurs in the rotating bodies 41, 51, 8, and 6 of the turbocharger 1 with electric motor, the magnitude of the peak value changes as shown in FIGS. The shaft shake amount calculation means 162 calculates the shaft shake amount based on the magnitude of the change in the peak value, and determines whether or not the shaft shake amount exceeds the set value and the shaft shake is in an abnormal state. .
Accordingly, the shaft shake abnormality can be detected using the gap sensor 12 without attaching the rotating slits described in Patent Document 1 to the rotating bodies 41, 51, 8, and 6. Therefore, the performance of the turbocharger 1 with a motor is deteriorated. The shaft shake abnormality of the turbocharger 1 with an electric motor can be detected while avoiding the above.

(第2実施形態)
本発明の第2実施形態を図7〜図9に示す。なお、第1実施形態と実質的に同一構成部分には同一符号を付す。
(Second Embodiment)
A second embodiment of the present invention is shown in FIGS. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the substantially same component as 1st Embodiment.

上記第1実施形態による軸ぶれ量検出部16では、ギャップセンサの出力信号中に現われるピーク値の変化に基づいて軸ぶれ量を演算しているのに対し、本第2実施形態では、ギャップセンサ12の出力信号としてのアナログ波形を、閾電圧によりパルス波形に変換し、そのパルス波形中に現われるパルスの幅の変化に基づいて軸ぶれ量検出部16は軸ぶれ量を演算する。   In the shaft shake amount detection unit 16 according to the first embodiment, the shaft shake amount is calculated based on the change in the peak value appearing in the output signal of the gap sensor, whereas in the second embodiment, the gap sensor is used. The analog waveform as the 12 output signals is converted into a pulse waveform by the threshold voltage, and the shaft shake amount detector 16 calculates the shaft shake amount based on the change in the width of the pulse appearing in the pulse waveform.

より具体的に説明すると、本第2実施形態による軸ぶれ量検出部16は、パルス変換手段163、パルス幅検出手段164および軸ぶれ量演算手段165を有する(図7参照)。パルス変換手段163は、ギャップセンサ12の出力電圧値としてのアナログ波形を、閾電圧によりパルス波形に変換する。すなわち、ギャップセンサ12の出力電圧値のうち閾電圧より大きい部分がパルス発生部(凸部)に相当し、閾電圧より小さい部分がパルス非発生部に相当するよう、パルス波形を生成する。従って、コンプレッサブレード53の回転位置がセンサ部13と対向する位置(センサ部13に最接近した位置)となる毎にパルスが現われる形状のパルス波形となる。   More specifically, the shaft shake amount detection unit 16 according to the second embodiment includes a pulse conversion unit 163, a pulse width detection unit 164, and a shaft shake amount calculation unit 165 (see FIG. 7). The pulse conversion means 163 converts an analog waveform as an output voltage value of the gap sensor 12 into a pulse waveform using a threshold voltage. That is, the pulse waveform is generated so that the portion of the output voltage value of the gap sensor 12 that is larger than the threshold voltage corresponds to the pulse generating portion (convex portion), and the portion that is smaller than the threshold voltage corresponds to the non-pulse generating portion. Therefore, the pulse waveform has a shape in which a pulse appears every time the rotation position of the compressor blade 53 is opposed to the sensor unit 13 (the position closest to the sensor unit 13).

その後、パルス幅検出手段164により、生成されたパルス波形のうち発生したパルスの幅を算出するとともに、設定された期間内における複数のパルス幅のうち最大パルス幅と最小パルス幅との差を変動値として演算する。例えば、図8(a)においては、所定期間における最小ピーク値P5に対応する最小パルス幅W1と最大ピーク値P6に対応する最大パルス幅W2との差である変動値はW2−W1であり、図8(b)においては、所定期間における最小ピーク値P7に対応する最小パルス幅W3と最大ピーク値P8に対応する最大パルス幅W4との差である変動値はW4−W3である。   After that, the pulse width detection means 164 calculates the width of the generated pulse in the generated pulse waveform, and varies the difference between the maximum pulse width and the minimum pulse width among a plurality of pulse widths within the set period. Calculate as a value. For example, in FIG. 8A, the fluctuation value that is the difference between the minimum pulse width W1 corresponding to the minimum peak value P5 and the maximum pulse width W2 corresponding to the maximum peak value P6 in a predetermined period is W2-W1. In FIG. 8B, the variation value which is the difference between the minimum pulse width W3 corresponding to the minimum peak value P7 and the maximum pulse width W4 corresponding to the maximum peak value P8 in a predetermined period is W4-W3.

なお、回転体41、51、8、6の軸ぶれが発生すると、コンプレッサブレード53とセンサ部13間の距離が変化するため、ギャップセンサ12のアナログ出力波形はピーク値が周期的に変化する信号となり、その結果、生成されたパルスの幅も周期的に変化することとなる(図8(a)(b)参照)。そして、最大ピーク値P6、P8と最小ピーク値P5、P7との差である変動値が大きい場合には、最大パルス幅と最小パルス幅との差としての変動値(W2−W1)、(W4−W3)も大きくなることが、図8(a)(b)から分かる。   When the shafts of the rotating bodies 41, 51, 8, and 6 occur, the distance between the compressor blade 53 and the sensor unit 13 changes, and therefore the analog output waveform of the gap sensor 12 is a signal whose peak value changes periodically. As a result, the width of the generated pulse also periodically changes (see FIGS. 8A and 8B). When the fluctuation value that is the difference between the maximum peak values P6, P8 and the minimum peak values P5, P7 is large, the fluctuation values (W2-W1), (W4) as the difference between the maximum pulse width and the minimum pulse width. It can be seen from FIGS. 8A and 8B that −W3) also increases.

そして、軸ぶれ量演算手段165は、ピーク値に係る変動値(W2−W1)、(W4−W3)に基づいて軸ぶれ量を演算し、演算した軸ぶれ量が設定値を超えている場合には軸ぶれ異常状態であると判定し、設定値を超えていない場合には異常状態には至っていないと判定する。
そして、ECU15は、軸ぶれ量演算手段165により軸ぶれ異常状態であると判定した場合には、誘導電動機7の駆動を停止させるように電動機駆動部18を制御する。なお、軸ぶれ量演算手段165は、特許請求の範囲に記載の「軸ぶれ量演算手段」および「異常判定手段」に相当する。
The shaft shake amount calculation means 165 calculates the shaft shake amount based on the fluctuation values (W2-W1) and (W4-W3) related to the peak value, and the calculated shaft shake amount exceeds the set value. Is determined to be in an abnormal state of shaft shake, and if the set value is not exceeded, it is determined that the abnormal state has not been reached.
When the ECU 15 determines that the shaft shake is abnormal by the shaft shake amount calculation means 165, the ECU 15 controls the motor drive unit 18 to stop the drive of the induction motor 7. The shaft shake amount calculation means 165 corresponds to “shaft shake amount calculation means” and “abnormality determination means” recited in the claims.

次に、上述如く電動機付ターボチャージャ1の軸ぶれを検出するECU15の動作を、図9のフローチャートに従って説明する。
まず、ステップS200〜S240で、パルス生成手段163より出力されたパルス信号の立ち上がりエッジとたち下がりエッジを検出し、そのパルス幅を検出する。
具体的には、パルスの立ち上がりエッジであると判定(S200:Yes)された場合には、ステップS210に進み、その立ち上がりエッジを検出した時刻T1を保存する。また、パルスの立ち上がりエッジではないと判定(S200:No)された場合には、ステップS200の処理を繰り返す。
Next, the operation of the ECU 15 that detects shaft shake of the turbocharger 1 with an electric motor as described above will be described with reference to the flowchart of FIG.
First, in steps S200 to S240, the rising edge and the falling edge of the pulse signal output from the pulse generation means 163 are detected, and the pulse width is detected.
Specifically, if it is determined that the pulse is a rising edge (S200: Yes), the process proceeds to step S210, and the time T1 at which the rising edge is detected is stored. If it is determined that the pulse is not a rising edge (S200: No), the process of step S200 is repeated.

次に、ステップS220に進み、パルスの立ち下がりエッジであると判定(S220:Yes)された場合には、ステップS230に進み、その立ち下がりエッジを検出した時刻T2を保存する。また、パルスの立ち下がりエッジではないと判定(S220:No)された場合には、ステップS220の処理を繰り返す。
そして、ステップS240において、前述の時刻T2と時刻T1との差を演算し、その演算した値(T2−T1)をパルス幅を示す時間T(k)として保存する。
Next, the process proceeds to step S220, and if it is determined that the pulse is a falling edge (S220: Yes), the process proceeds to step S230, and the time T2 at which the falling edge is detected is stored. If it is determined that the pulse is not a falling edge (S220: No), the process of step S220 is repeated.
In step S240, the difference between the above-described time T2 and time T1 is calculated, and the calculated value (T2-T1) is stored as time T (k) indicating the pulse width.

次に、ステップS250、S260、S270で最大パルス幅を検出および保存する。
具体的には、前回保存したパルス幅T(k−1)が前々回のパルス幅T(k−2)以上であり(S250:Yes)、今回のパルス幅T(k)が前回のパルス幅T(k−1)より小さい(S260:Yes)ことを判定した場合には、ステップS270に進み、前回のパルス幅T(k−1)を最大パルス幅Tmaxとして保存する。
Next, the maximum pulse width is detected and stored in steps S250, S260, and S270.
Specifically, the previously stored pulse width T (k−1) is equal to or greater than the pulse width T (k−2) of the previous time (S250: Yes), and the current pulse width T (k) is the previous pulse width T. If it is determined that the value is smaller than (k-1) (S260: Yes), the process proceeds to step S270, and the previous pulse width T (k-1) is stored as the maximum pulse width Tmax.

一方、前回保存したパルス幅T(k−1)が前々回のパルス幅T(k−2)より小さい場合(S250:No)には、ステップS250、S280、S290で最小パルス幅を検出および保存する。
具体的には、今回のパルス幅T(k)が前回のパルス幅T(k−1)以下である(S280:Yes)と判定した場合には、ステップS290に進み、前回のパルス幅T(k−1)を最小パルス幅Tminとして保存する。
なお、ステップS260にてNo判定またはステップS280にてNo判定の場合には、処理はステップS200に戻る。
On the other hand, if the previously stored pulse width T (k-1) is smaller than the last pulse width T (k-2) (S250: No), the minimum pulse width is detected and stored in steps S250, S280, and S290. .
Specifically, if it is determined that the current pulse width T (k) is equal to or smaller than the previous pulse width T (k−1) (S280: Yes), the process proceeds to step S290, where the previous pulse width T ( k-1) is stored as the minimum pulse width Tmin.
Note that if the determination in step S260 is No or the determination in step S280 is No, the process returns to step S200.

次に、ステップS300において、最大パルス幅Tmaxと最小パルス幅Tminの差が設定値Tthを超えたか否かを判定する。設定値Tthを超えたと判定した場合(S300:Yes)には、軸ぶれ異常状態であるとみなし、ステップS310において誘導電動機7の駆動を停止させるように電動機駆動部18を制御する。設定値Tthを超えていないと判定した場合(S300:No)には、処理はステップS200に戻る。   Next, in step S300, it is determined whether or not the difference between the maximum pulse width Tmax and the minimum pulse width Tmin exceeds a set value Tth. If it is determined that the set value Tth has been exceeded (S300: Yes), it is considered that the shaft shake is in an abnormal state, and the motor drive unit 18 is controlled to stop driving the induction motor 7 in step S310. If it is determined that the set value Tth has not been exceeded (S300: No), the process returns to step S200.

以上により、本第2実施形態によれば、コンプレッサブレード53との距離をギャップセンサ12で検出する。すると、電動機付ターボチャージャ1の回転にともない変化するパルス波形には、コンプレッサブレード53の回転位置がセンサ部13と対向する位置となる毎にパルスが現れる(図8参照)。そして、電動機付ターボチャージャ1の回転体41、51、8、6に軸ぶれが生じると、前記パルスの幅の大きさが図8(a)(b)に示すように変化することとなる。そして、軸ぶれ量演算手段165は、このパルス幅の変化の大きさに基づいて軸ぶれ量を演算し、軸ぶれ量が設定値を超えて軸ぶれ異常状態になっているか否かを判定する。
従って、特許文献1に記載の回転スリットを回転体41、51、8、6に取り付けることなく、ギャップセンサ12を用いて軸ぶれ異常を検出することができるので、電動機付ターボチャージャ1の性能悪化を回避しつつ、電動機付ターボチャージャ1の軸ぶれ異常を検出することができる。
As described above, according to the second embodiment, the gap sensor 12 detects the distance from the compressor blade 53. Then, a pulse appears in the pulse waveform that changes with the rotation of the turbocharger 1 with electric motor every time the rotational position of the compressor blade 53 is opposed to the sensor unit 13 (see FIG. 8). And when the shaft blur occurs in the rotating bodies 41, 51, 8, and 6 of the turbocharger 1 with electric motor, the magnitude of the pulse width changes as shown in FIGS. 8 (a) and 8 (b). Then, the shaft shake amount calculation means 165 calculates the shaft shake amount based on the magnitude of the change in the pulse width, and determines whether or not the shaft shake amount exceeds the set value and the shaft shake is in an abnormal state. .
Accordingly, the shaft shake abnormality can be detected using the gap sensor 12 without attaching the rotating slits described in Patent Document 1 to the rotating bodies 41, 51, 8, and 6. Therefore, the performance of the turbocharger 1 with a motor is deteriorated. The shaft shake abnormality of the turbocharger 1 with an electric motor can be detected while avoiding the above.

(第3実施形態)
上記第1および第2実施形態では、複数枚のコンプレッサブレード53の全てがギャップセンサ12により検出され、回転体41、51、8、6が1回転する毎にコンプレッサブレード53の枚数分だけピーク値が現われている。これに対し、本第3実施形態では、回転体41、51、8、6が1回転する毎にコンプレッサブレード53の1枚分だけピーク値が現われるようにギャップセンサ12が検出するようにしている(図10の実線参照)。
(Third embodiment)
In the first and second embodiments, all of the plurality of compressor blades 53 are detected by the gap sensor 12, and the peak value is equal to the number of compressor blades 53 each time the rotating bodies 41, 51, 8, and 6 make one rotation. Appears. On the other hand, in the third embodiment, the gap sensor 12 detects the peak value of one compressor blade 53 every time the rotating bodies 41, 51, 8, and 6 make one rotation. (See the solid line in FIG. 10).

コンプレッサブレード53が6枚の場合を例に、図10を用いてより具体的に説明すると、第1および第2実施形態では、図10中の点線に示す如く回転体41、51、8、6が1回転する毎にピーク値が6回現われるのに対し、本第3実施形態では、回転体41、51、8、6が1回転する毎にピーク値が1回だけ現われる。   More specifically, referring to FIG. 10, the case where there are six compressor blades 53 will be described. In the first and second embodiments, as shown by the dotted lines in FIG. 10, the rotating bodies 41, 51, 8, 6 In the third embodiment, the peak value appears only once every time the rotating bodies 41, 51, 8, and 6 make one revolution.

第1および第2実施形態の場合には検出にかかる時間は短縮できるが、それぞれのコンプレッサブレード53に物理的なばらつきがあると検出精度が低下してしまう。この問題に対し、本第3実施形態によれば、図10に示すように、おなじコンプレッサブレード53の情報を用いて軸ぶれ量を検出することとなるため、検出精度を向上させることができる。   In the case of the first and second embodiments, the time required for detection can be shortened, but if there is a physical variation between the compressor blades 53, the detection accuracy is lowered. With respect to this problem, according to the third embodiment, as shown in FIG. 10, since the amount of shaft shake is detected using the same information of the compressor blade 53, the detection accuracy can be improved.

(他の実施形態)
上記第1実施形態では、所定期間における最大ピーク値と最小ピーク値との差である変動値を算出するにあたり、予め設定された期間を前記所定期間としているが、第1実施形態の変形例として、軸ぶれ量演算手段162は、ピーク値の変動周期を計測し、その計測された変動周期を前記所定期間とするようにしてもよい。
(Other embodiments)
In the first embodiment, a predetermined period is set as the predetermined period in calculating a variation value that is a difference between the maximum peak value and the minimum peak value in a predetermined period. However, as a modification of the first embodiment, The shaft shake amount calculating means 162 may measure the fluctuation cycle of the peak value and set the measured fluctuation cycle as the predetermined period.

上記第2実施形態では、所定期間における最大パルス幅と最小パルス幅との差である変動値を算出するにあたり、予め設定された期間を前記所定期間としているが、軸ぶれ量演算手段165は、パルス波形の変動周期を計測し、その計測された変動周期を前記所定期間とするようにしてもよい。   In the second embodiment, when calculating a variation value that is a difference between the maximum pulse width and the minimum pulse width in a predetermined period, a predetermined period is set as the predetermined period. The fluctuation period of the pulse waveform may be measured, and the measured fluctuation period may be set as the predetermined period.

上記各実施形態では、ステップS100、S300において軸ぶれ異常状態であると判定した場合には、ステップS110、S310において誘導電動機7の駆動を停止させるように制御しているが、本発明の実施にあたり、軸ぶれ異常状態であると判定した場合に、誘導電動機7のアシスト量を低減することで軸ぶれ量を低くする縮退運転を行うようにしてもよい。なお、この縮退運転を行う場合や誘導電動機7を駆動停止させる場合には、軸ぶれ異常状態である旨を表示または音声等により運転者に報知するようにして好適である。   In each of the above embodiments, when it is determined in steps S100 and S300 that the shaft shake is abnormal, control is performed so that the drive of the induction motor 7 is stopped in steps S110 and S310. When it is determined that the shaft shake is in an abnormal state, the degenerate operation for reducing the shaft shake amount by reducing the assist amount of the induction motor 7 may be performed. Note that when performing the degenerate operation or when stopping the induction motor 7, it is preferable to notify the driver by display or voice or the like that the shaft shake is abnormal.

上記の各実施形態では、誘導電動機7によって電動機付ターボチャージャ1をアシストする例のみを開示したが、例えば、目標回転速度が実回転速度より下回る場合には、誘導電動機7を発電機として活用しても良い。
また、上記の各実施形態では、電動機付ターボチャージャ1のハウジング2内に誘導電動機7を搭載する例を示したが、電動機付ターボチャージャ1のシャフト6をハウジング2の外部へ延ばし、ハウジング2の外部に搭載した誘導電動機7でターボチャージャ1のシャフト6を駆動するように設けても良い。
また、本発明は、電動機付電動機付ターボチャージャ1への適用に限らず、誘導電動機7を備えていない電動機付ターボチャージャ1にも適用できる。
このように、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の実施形態に適用可能である。
In each of the above-described embodiments, only the example in which the turbocharger 1 with an electric motor is assisted by the induction motor 7 is disclosed. However, for example, when the target rotation speed is lower than the actual rotation speed, the induction motor 7 is used as a generator. May be.
In each of the above embodiments, an example in which the induction motor 7 is mounted in the housing 2 of the turbocharger 1 with electric motor has been described. However, the shaft 6 of the turbocharger 1 with electric motor is extended to the outside of the housing 2, and You may provide so that the shaft 6 of the turbocharger 1 may be driven with the induction motor 7 mounted outside.
Further, the present invention is not limited to the application to the turbocharger 1 with an electric motor, but can also be applied to the turbocharger 1 with an electric motor that does not include the induction motor 7.
As described above, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be applied to various embodiments without departing from the gist thereof.

本発明の第1実施形態による電動機付ターボチャージャおよび軸ぶれ異常検出装置の構成を示す模式図。The schematic diagram which shows the structure of the turbocharger with an electric motor and shaft shake abnormality detection apparatus by 1st Embodiment of this invention. (a)は図1に示すコンプレッサとセンサ部との位置関係を示す模式図、(b)は(a)の状態におけるギャップセンサの出力電圧の時間変化を示す図。(A) is a schematic diagram which shows the positional relationship of the compressor shown in FIG. 1, and a sensor part, (b) is a figure which shows the time change of the output voltage of a gap sensor in the state of (a). (a)は軸ぶれを説明する図、(b)は(a)のb矢視図、(c)は第1実施形態において軸ぶれが小さい状態におけるギャップセンサの出力電圧の時間変化を示す図、(d)は軸ぶれが大きい状態におけるギャップセンサの出力電圧の時間変化を示す図。(A) is a diagram for explaining shaft shake, (b) is a view taken in the direction of arrow b in (a), and (c) is a diagram showing a time change of output voltage of the gap sensor in a state where shaft shake is small in the first embodiment. (D) is a figure which shows the time change of the output voltage of a gap sensor in a state with a large axial blur. 図1に示す軸ぶれ量検出部の詳細を示すブロック図。FIG. 2 is a block diagram showing details of a shaft shake amount detection unit shown in FIG. 1. 図1に示すECUにて実行される異常判定を説明する図。The figure explaining the abnormality determination performed by ECU shown in FIG. 図1に示すECUによる軸ぶれを検出する際の動作を説明するフローチャート。The flowchart explaining the operation | movement at the time of detecting the shaft shake by ECU shown in FIG. 本発明の第2実施形態による軸ぶれ量検出部の詳細を示すブロック図。The block diagram which shows the detail of the axial shake amount detection part by 2nd Embodiment of this invention. (a)は第2実施形態において軸ぶれが小さい状態におけるギャップセンサの出力電圧の時間変化を示す図、(b)は軸ぶれが大きい状態におけるギャップセンサの出力電圧の時間変化を示す図。(A) is a figure which shows the time change of the output voltage of a gap sensor in a state with a small axial fluctuation in 2nd Embodiment, (b) is a figure which shows the time change of the output voltage of a gap sensor in a state with a large axial fluctuation. 第2実施形態に係るECUによる軸ぶれを検出する際の動作を説明するフローチャート。The flowchart explaining the operation | movement at the time of detecting the shaft shake by ECU which concerns on 2nd Embodiment. 本発明の第3実施形態において、ギャップセンサの出力電圧の時間変化を示す図。The figure which shows the time change of the output voltage of a gap sensor in 3rd Embodiment of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1:電動機付ターボチャージャ、4:タービン、5:コンプレッサ、7:誘導電動機、10:異常検出装置、12:ギャップセンサ、15:ECU(回転速度演算手段)、53:コンプレッサブレード、162、165:軸ぶれ量演算手段(軸ぶれ量演算手段および異常判定手段)。   1: turbocharger with electric motor, 4: turbine, 5: compressor, 7: induction motor, 10: abnormality detection device, 12: gap sensor, 15: ECU (rotational speed calculation means), 53: compressor blade, 162, 165: Shaft shake amount calculation means (shaft shake amount calculation means and abnormality determination means).

Claims (9)

エンジンの排気圧を駆動源として圧縮空気をエンジンに供給するターボチャージャの軸ぶれ異常を検出する、ターボチャージャ用軸ぶれ異常検出装置であって、
前記ターボチャージャのコンプレッサブレードとの距離を検出するギャップセンサと、
前記コンプレッサブレードの回転位置が前記ギャップセンサと対向する位置となる毎に前記ギャップセンサの出力信号中に現われるピーク値の変化に基づいて、前記ターボチャージャの軸ぶれ量を演算する軸ぶれ量演算手段と、
前記軸ぶれ量が設定値を超えて軸ぶれ異常状態になっているか否かを判定する異常判定手段と、
を備えるターボチャージャ用軸ぶれ異常検出装置。
A turbocharger shaft shake abnormality detecting device for detecting a shaft shake abnormality of a turbocharger that supplies compressed air to the engine using an engine exhaust pressure as a drive source,
A gap sensor for detecting a distance from the compressor blade of the turbocharger;
Shaft amount calculation means for calculating the amount of shaft shake of the turbocharger based on the change in peak value that appears in the output signal of the gap sensor every time the rotation position of the compressor blade is opposed to the gap sensor. When,
An abnormality determining means for determining whether or not the amount of shaft shake exceeds a set value and is in an abnormal state of shaft shake;
A shaft shake abnormality detection device for a turbocharger comprising:
前記軸ぶれ量演算手段は、所定期間内にて現われる複数の前記ピーク値のうち最大値と最小値の差に基づき前記軸ぶれ量を演算する請求項1記載のターボチャージャ用軸ぶれ異常検出装置。   2. The turbo shaker shaft shake abnormality detecting device according to claim 1, wherein the shaft shake amount calculating means calculates the shaft shake amount based on a difference between a maximum value and a minimum value among the plurality of peak values appearing within a predetermined period. . 前記軸ぶれ量演算手段は、前記ピーク値の変動周期を計測し、その計測された変動周期を前記所定期間とする請求項2記載のターボチャージャ用軸ぶれ異常検出装置。   3. The turbocharger shaft shake abnormality detection device according to claim 2, wherein the shaft shake amount calculation means measures a fluctuation cycle of the peak value and sets the measured fluctuation cycle as the predetermined period. エンジンの排気圧を駆動源として圧縮空気をエンジンに供給するターボチャージャの軸ぶれ異常を検出する、ターボチャージャ用軸ぶれ異常検出装置であって、
前記ターボチャージャのコンプレッサブレードとの距離を検出するギャップセンサと、
前記ターボチャージャの回転にともない変化する前記ギャップセンサの出力信号としてのアナログ波形を、閾電圧によりパルス波形に変換するパルス変換手段と、
前記コンプレッサブレードの回転位置が前記ギャップセンサと対向する位置となる毎に前記パルス波形中に現われるパルスの幅の変化に基づいて、前記ターボチャージャの軸ぶれ量を演算する軸ぶれ量演算手段と、
前記軸ぶれ量が設定値を超えて軸ぶれ異常状態になっているか否かを判定する異常判定手段と、
を備えるターボチャージャ用軸ぶれ異常検出装置。
A turbocharger shaft shake abnormality detecting device for detecting a shaft shake abnormality of a turbocharger that supplies compressed air to the engine using an engine exhaust pressure as a drive source,
A gap sensor for detecting a distance from the compressor blade of the turbocharger;
Pulse conversion means for converting an analog waveform as an output signal of the gap sensor that changes with rotation of the turbocharger into a pulse waveform by a threshold voltage;
Shaft amount calculation means for calculating the amount of shaft shake of the turbocharger based on a change in the width of a pulse appearing in the pulse waveform every time the rotation position of the compressor blade is opposed to the gap sensor;
An abnormality determining means for determining whether or not the amount of shaft shake exceeds a set value and is in an abnormal state of shaft shake;
A shaft shake abnormality detection device for a turbocharger comprising:
前記軸ぶれ量演算手段は、所定期間内にて現われる複数の前記パルスの幅のうち最大幅と最小幅の差に基づき前記軸ぶれ量を演算する請求項4記載のターボチャージャ用軸ぶれ異常検出装置。   5. The turbocharger shaft shake abnormality detection according to claim 4, wherein the shaft shake amount calculation means calculates the shaft shake amount based on a difference between a maximum width and a minimum width among a plurality of widths of the pulses appearing within a predetermined period. apparatus. 前記軸ぶれ量演算手段は、前記パルス波形の変動周期を計測し、その計測された変動周期を前記所定期間とする請求項5記載のターボチャージャ用軸ぶれ異常検出装置。   6. The turbocharger shaft shake abnormality detection device according to claim 5, wherein the shaft shake amount calculation means measures a fluctuation period of the pulse waveform and sets the measured fluctuation period as the predetermined period. 前記軸ぶれ量演算手段は、予め設定された期間を前記所定期間とする請求項2または5記載のターボチャージャ用軸ぶれ異常検出装置。   6. The turbocharger shaft shake abnormality detecting device according to claim 2, wherein the shaft shake amount calculating means sets a predetermined period as the predetermined period. 前記ターボチャージャは、エンジンの排気圧の他に電動機を駆動源とする電動機付ターボチャージャである請求項1から7のいずれか一項記載のターボチャージャ用軸ぶれ異常検出装置。   The turbocharger shaft shake abnormality detection device according to any one of claims 1 to 7, wherein the turbocharger is a turbocharger with an electric motor that uses an electric motor as a drive source in addition to the exhaust pressure of the engine. 前記ギャップセンサの出力信号に基づいて前記ターボチャージャの回転速度を演算する回転速度演算手段を備える請求項1から8のいずれか一項記載のターボチャージャ用軸ぶれ異常検出装置。
The turbocharger shaft shake abnormality detection device according to any one of claims 1 to 8, further comprising a rotation speed calculation unit that calculates a rotation speed of the turbocharger based on an output signal of the gap sensor.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016194450A (en) * 2015-03-31 2016-11-17 株式会社電子応用 Compressor inspection device

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