JP2017002810A - Control unit of engine with turbosupercharger - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To improve the estimation accuracy of a turbine upstream pressure.SOLUTION: ECU50 comprises: a compressor output estimation part 52 for estimating a compressor output on the basis of a compressor upstream pressure, a compressor downstream pressure, and compressor passage airflow; a compressor efficiency estimation part 51 for estimating compressor efficiency on the basis of a compressor upstream pressure, a compressor downstream pressure, and compressor passage airflow; a turbine downstream pressure estimation part 54 for estimating a turbine downstream pressure; and a turbine upstream pressure estimation part 53 for estimating turbine passage airflow and turbine efficiency as well as for estimating a turbine upstream pressure on the basis of a compressor output, compressor efficiency, turbine passage airflow, a turbine downstream pressure, and turbine efficiency, in which the turbine downstream pressure estimation part 54 estimates a turbine downstream pressure on the basis of a turbine downstream side state value.SELECTED DRAWING: Figure 3

Description

ここに開示された技術は、ターボ過給機付きエンジンの制御装置に関するものである。   The technology disclosed herein relates to a control device for an engine with a turbocharger.

この種の技術が、例えば特許文献１に開示されている。特許文献１には、ターボ過給機付きエンジンにおいて、コンプレッサ圧力比及び吸入空気量に基づいてコンプレッサ運転状態を推定し、このコンプレッサ運転状態に基づいてタービン運転状態を推定し、これら推定されたコンプレッサ運転状態及びタービン運転状態に基づいて排気圧力を推定する技術が開示されている。   This type of technology is disclosed in Patent Document 1, for example. In Patent Document 1, in a turbocharged engine, a compressor operating state is estimated based on a compressor pressure ratio and an intake air amount, a turbine operating state is estimated based on the compressor operating state, and the estimated compressor A technique for estimating an exhaust pressure based on an operation state and a turbine operation state is disclosed.

特開２００９−２０３９１８号公報JP 2009-203918 A

ところで、排気通路におけるタービンの上流側の排気の圧力（タービン上流圧力）は、エンジンの制御に用いられる場合がある。タービン上流圧力は、センサで検出できるが、コストやレイアウト上の観点などから、タービン上流圧力を検出するセンサを排気通路に設けていないエンジンもある。そのような場合、タービン上流圧力は、推定により求められる。例えば、タービン下流の排気の圧力（タービン下流圧力）を推定した上で、タービン下流圧力に基づいてタービン上流圧力が推定される。そのため、タービン下流圧力の推定精度を高めることができれば、タービン上流圧力の推定精度を高めることができる。   Incidentally, the pressure of the exhaust gas upstream of the turbine in the exhaust passage (turbine upstream pressure) may be used for engine control. Although the turbine upstream pressure can be detected by a sensor, there is an engine in which a sensor for detecting the turbine upstream pressure is not provided in the exhaust passage from the viewpoint of cost or layout. In such a case, the turbine upstream pressure is determined by estimation. For example, after estimating the pressure of the exhaust gas downstream of the turbine (turbine downstream pressure), the turbine upstream pressure is estimated based on the turbine downstream pressure. Therefore, if the estimation accuracy of the turbine downstream pressure can be increased, the estimation accuracy of the turbine upstream pressure can be increased.

特許文献１に開示された技術は、タービン通過流量及びタービン回転数に基づいて、タービン下流圧力を推定している。しかしながら、タービン下流圧力は、タービン通過流量及びタービン回転数だけでなく、その他のパラメータにも依存している。つまり、タービン下流圧力の推定精度には、さらに向上させる余地がある。   The technique disclosed in Patent Document 1 estimates the turbine downstream pressure based on the turbine passage flow rate and the turbine rotational speed. However, the turbine downstream pressure depends not only on the turbine flow rate and the turbine speed but also on other parameters. That is, there is room for further improvement in the estimation accuracy of the turbine downstream pressure.

ここに開示された技術は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、タービン上流圧力の推定精度を向上させることにある。   The technology disclosed herein has been made in view of such a point, and an object thereof is to improve the estimation accuracy of the turbine upstream pressure.

ここに開示された技術は、排気通路に設けられたタービン及び吸気通路に設けられたコンプレッサを有するターボ過給機を備えたターボ過給機付きエンジンの制御装置を対象とする。この制御装置は、前記コンプレッサの上流側の吸気の圧力であるコンプレッサ上流圧力と、前記コンプレッサの下流側の吸気の圧力であるコンプレッサ下流圧力と、前記コンプレッサを通過する吸気の流量であるコンプレッサ通過流量とに基づいて、前記コンプレッサの出力であるコンプレッサ出力を推定するコンプレッサ出力推定部と、前記コンプレッサ上流圧力と前記コンプレッサ下流圧力と前記コンプレッサ通過流量とに基づいて、前記コンプレッサの効率であるコンプレッサ効率を推定するコンプレッサ効率推定部と、前記タービンを通過する排気の流量であるタービン通過流量を推定するタービン通過流量推定部と、前記タービンの効率であるタービン効率を推定するタービン効率推定部と、前記タービンの下流側の排気の圧力であるタービン下流圧力を推定するタービン下流圧力推定部と、前記コンプレッサ出力、前記コンプレッサ効率、前記タービン通過流量、前記タービン下流圧力及び前記タービン効率に基づいて、前記タービンの上流側の排気の圧力であるタービン上流圧力を推定するタービン上流圧力推定部とを備え、前記タービン下流圧力推定部は、前記タービンの下流側の排気系の状態を示すタービン下流側状態値に基づいて前記タービン下流圧力を推定する。   The technology disclosed herein is directed to a control device for a turbocharged engine including a turbocharger having a turbine provided in an exhaust passage and a compressor provided in an intake passage. The control device includes a compressor upstream pressure that is an intake pressure upstream of the compressor, a compressor downstream pressure that is an intake pressure downstream of the compressor, and a compressor passage flow that is a flow rate of intake air passing through the compressor. A compressor output estimation unit that estimates a compressor output that is an output of the compressor, and a compressor efficiency that is an efficiency of the compressor based on the compressor upstream pressure, the compressor downstream pressure, and the compressor passage flow rate. A compressor efficiency estimating unit for estimating, a turbine passing flow rate estimating unit for estimating a turbine passing flow rate which is a flow rate of exhaust gas passing through the turbine, a turbine efficiency estimating unit for estimating turbine efficiency which is the efficiency of the turbine, and the turbine At the exhaust pressure downstream of A turbine downstream pressure estimator for estimating a turbine downstream pressure, and an exhaust pressure upstream of the turbine based on the compressor output, the compressor efficiency, the turbine passage flow rate, the turbine downstream pressure, and the turbine efficiency. A turbine upstream pressure estimation unit configured to estimate a turbine upstream pressure, and the turbine downstream pressure estimation unit estimates the turbine downstream pressure based on a turbine downstream state value indicating a state of an exhaust system downstream of the turbine. .

この構成によれば、コンプレッサ出力、コンプレッサ効率、タービン通過流量、タービン下流圧力及びタービン効率に基づいてタービン上流圧力が推定される。詳しくは、コンプレッサの仕事は、コンプレッサ出力及びコンプレッサ効率に基づいて求められる。タービンの仕事は、タービン出力及びタービン効率に基づいて求められ、タービン出力は、タービン上流圧力、タービン下流圧力及びタービン通過流量に基づいて求められる。これらコンプレッサの仕事とタービンの仕事とは、釣り合う。そのため、これらの関係を考慮すると、コンプレッサ出力、コンプレッサ効率、タービン通過流量、タービン下流圧力及びタービン効率に基づいてタービン上流圧力が推定される。   According to this configuration, the turbine upstream pressure is estimated based on the compressor output, the compressor efficiency, the turbine passage flow rate, the turbine downstream pressure, and the turbine efficiency. Specifically, compressor work is determined based on compressor output and compressor efficiency. Turbine work is determined based on turbine power and turbine efficiency, and turbine power is determined based on turbine upstream pressure, turbine downstream pressure, and turbine passage flow. These compressor work and turbine work are balanced. Therefore, considering these relationships, the turbine upstream pressure is estimated based on the compressor output, the compressor efficiency, the turbine passage flow rate, the turbine downstream pressure, and the turbine efficiency.

このとき、タービン下流圧力は、タービン下流側状態値に基づいて推定される。タービン下流圧力は、タービン下流の排気系の状態に依存して変化する。そのため、タービン下流側状態値を考慮することによって、タービン下流圧力を精度良く推定することができる。こうして、精度良く推定されたタービン下流圧力に基づいて、前述の如く、タービン上流圧力を推定することによって、タービン上流圧力を精度良く推定することができる。   At this time, the turbine downstream pressure is estimated based on the turbine downstream state value. The turbine downstream pressure varies depending on the state of the exhaust system downstream of the turbine. Therefore, the turbine downstream pressure can be accurately estimated by considering the turbine downstream state value. Thus, the turbine upstream pressure can be estimated with high accuracy by estimating the turbine upstream pressure based on the turbine downstream pressure estimated with high accuracy as described above.

また、前記タービン下流圧力推定部は、大気圧を前記タービン下流側状態値として用い、大気圧が高いほど前記タービン下流圧力が高くなるように前記タービン下流圧力を推定してもよい。   The turbine downstream pressure estimation unit may estimate the turbine downstream pressure so that the turbine downstream pressure becomes higher as the atmospheric pressure is higher, using atmospheric pressure as the turbine downstream state value.

この構成によれば、大気圧が高いほどタービン下流圧力が高くなるという傾向を考慮して推定を行うので、タービン下流圧力の推定精度を向上させることができる。   According to this configuration, since the estimation is performed in consideration of the tendency that the turbine downstream pressure increases as the atmospheric pressure increases, the estimation accuracy of the turbine downstream pressure can be improved.

また、ターボ過給機付きエンジンの制御装置は、前記タービンと前記排気通路において前記タービンの下流側に設けられた排気浄化触媒との間を通過する排気の温度を取得する排気温度取得部をさらに備え、前記タービン下流圧力推定部は、前記排気温度取得部が取得した排気温度を前記タービン下流側状態値として用い、前記排気温度が高いほど前記タービン下流圧力が高くなるように前記タービン下流圧力を推定してもよい。   The turbocharger-equipped engine control device further includes an exhaust temperature acquisition unit that acquires the temperature of exhaust gas passing between the turbine and an exhaust gas purification catalyst provided downstream of the turbine in the exhaust passage. The turbine downstream pressure estimation unit uses the exhaust gas temperature acquired by the exhaust gas temperature acquisition unit as the turbine downstream state value, and sets the turbine downstream pressure so that the turbine downstream pressure increases as the exhaust gas temperature increases. It may be estimated.

この構成によれば、タービンと排気浄化触媒との間を通過する排気の温度が高いほどタービン下流圧力が高くなるという傾向を考慮して推定を行うので、タービン下流圧力の推定精度を向上させることができる。   According to this configuration, since the estimation is performed in consideration of the tendency that the turbine downstream pressure increases as the temperature of the exhaust gas passing between the turbine and the exhaust purification catalyst increases, the estimation accuracy of the turbine downstream pressure can be improved. Can do.

また、前記タービン下流圧力推定部は、前記排気通路の前記タービンの下流側における圧力損失を前記タービン下流側状態値として用い、前記圧力損失が大きいほど前記タービン下流圧力が高くなるように前記タービン下流圧力を推定してもよい。   Further, the turbine downstream pressure estimation unit uses a pressure loss on the downstream side of the turbine in the exhaust passage as the turbine downstream state value, and the turbine downstream pressure is increased so that the turbine downstream pressure increases as the pressure loss increases. The pressure may be estimated.

この構成によれば、排気通路のタービンの下流側における圧力損失に応じてタービン下流圧力が変化することを考慮して推定を行うので、タービン下流圧力の推定精度を向上させることができる。   According to this configuration, since the estimation is performed in consideration of the fact that the turbine downstream pressure changes according to the pressure loss on the downstream side of the turbine in the exhaust passage, the estimation accuracy of the turbine downstream pressure can be improved.

また、前記タービン下流圧力推定部は、前記排気通路のうち前記タービンの下流側の部分を通過する排気の流量であるタービン下流流量を前記タービン下流側状態値として用い、前記タービン下流流量が多いほど前記タービン下流圧力が高くなるように前記タービン下流圧力を推定してもよい。   Further, the turbine downstream pressure estimation unit uses a turbine downstream flow rate, which is a flow rate of exhaust gas passing through a portion on the downstream side of the turbine in the exhaust passage, as the turbine downstream state value, and as the turbine downstream flow rate increases, You may estimate the said turbine downstream pressure so that the said turbine downstream pressure may become high.

この構成によれば、タービンの下流側の排気通路を通過する排気の流量に応じてタービン下流圧力が変化することを考慮して推定を行うので、タービン下流圧力の推定精度を向上させることができる。   According to this configuration, since the estimation is performed in consideration of the fact that the turbine downstream pressure changes according to the flow rate of the exhaust gas passing through the exhaust passage on the downstream side of the turbine, the estimation accuracy of the turbine downstream pressure can be improved. .

さらに、ターボ過給機付きエンジンの制御装置は、前記排気通路のうち前記タービンの上流側の排気を前記吸気通路に還流させるように構成されたＥＧＲ通路を通過する排気の流量であるＥＧＲ流量を推定するＥＧＲ流量推定部をさらに備え、前記タービン下流圧力推定部は、前記ＥＧＲ流量に基づいて前記タービン下流流量を推定してもよい。   Further, the control device for the turbocharged engine has an EGR flow rate that is a flow rate of exhaust gas passing through an EGR passage configured to recirculate exhaust gas upstream of the turbine in the exhaust passage to the intake passage. An EGR flow rate estimating unit for estimating may further be provided, and the turbine downstream pressure estimating unit may estimate the turbine downstream flow rate based on the EGR flow rate.

この構成によれば、ＥＧＲ通路を有するエンジンに関して、エンジンから排出された排気のうちでタービンに供給されなかった排気の流量を差し引いてタービン下流流量を求めるので、タービン下流流量を精度良く求めることができる。したがって、このタービン下流流量に基づいて推定するタービン上流圧力の推定精度を向上させることができる。   According to this configuration, with respect to an engine having an EGR passage, the turbine downstream flow rate is obtained by subtracting the flow rate of the exhaust gas that has not been supplied to the turbine out of the exhaust gas discharged from the engine. it can. Therefore, the estimation accuracy of the turbine upstream pressure estimated based on this turbine downstream flow rate can be improved.

前記ターボ過給機付きエンジンの制御装置によれば、タービン上流圧力の推定精度を向上させることができる。   According to the control device for the turbocharged engine, it is possible to improve the estimation accuracy of the turbine upstream pressure.

図１は、エンジンシステムの概略構成図である。FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an engine system. 図２は、ＥＣＵの機能構成図である。FIG. 2 is a functional configuration diagram of the ECU. 図３は、タービン上流圧力の推定方法を示すブロック図である。FIG. 3 is a block diagram showing a method for estimating the turbine upstream pressure. 図４は、タービン上流圧力の推定方法で用いるコンプレッサ効率マップである。FIG. 4 is a compressor efficiency map used in the turbine upstream pressure estimation method. 図５は、タービン上流圧力の推定方法で用いるタービン通過流量・効率マップである。FIG. 5 is a turbine passage flow rate / efficiency map used in the turbine upstream pressure estimation method. 図６は、タービン下流圧力の推定方法を示すブロック図である。FIG. 6 is a block diagram illustrating a method for estimating the turbine downstream pressure. 図７は、タービン上流圧力の推定処理のフローチャートである。FIG. 7 is a flowchart of turbine upstream pressure estimation processing. 図８は、その他の実施形態に係るタービン通過流量の推定方法を示すブロック図である。FIG. 8 is a block diagram illustrating a method for estimating a turbine passage flow rate according to another embodiment.

以下、例示的な実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。   Hereinafter, exemplary embodiments will be described in detail with reference to the drawings.

〈エンジンシステムの構成〉
図１は、実施形態によるターボ過給機付エンジンの制御装置が適用されたエンジンシステムの概略構成図である。 <Engine system configuration>
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an engine system to which a control device for an engine with a turbocharger according to an embodiment is applied.

図１に示すように、エンジンシステム１００は、主に、外部から導入された吸気（空気）が通過する吸気通路１０と、この吸気通路１０から供給された吸気と後述する燃料噴射弁２３から供給された燃料との混合気を燃焼させて車両の動力を発生するエンジン２０（例えばガソリンエンジン）と、このエンジン２０内の燃焼により発生した排気を排出する排気通路３０と、エンジンシステム１００全体を制御するＥＣＵ（Electronic Control Unit）５０とを有する。   As shown in FIG. 1, an engine system 100 mainly includes an intake passage 10 through which intake air (air) introduced from the outside passes, intake air supplied from the intake passage 10, and supply from a fuel injection valve 23 described later. The engine 20 (for example, a gasoline engine) that generates power for the vehicle by burning the air-fuel mixture with the generated fuel, the exhaust passage 30 that discharges exhaust generated by the combustion in the engine 20, and the entire engine system 100 are controlled. ECU (Electronic Control Unit) 50 which performs.

吸気通路１０には、上流側から順に、外部から導入された吸気を浄化するエアクリーナ２と、通過する吸気を昇圧させる、ターボ過給機４のコンプレッサ４ａと、通過する吸気を冷却するインタークーラ９と、通過する吸気量を調整するスロットルバルブ１１と、エンジン２０に供給する吸気を一時的に蓄えるサージタンク１３とが設けられている。   In the intake passage 10, in order from the upstream side, an air cleaner 2 that purifies intake air introduced from the outside, a compressor 4 a of the turbocharger 4 that boosts the intake air that passes through, and an intercooler 9 that cools the intake air that passes through. A throttle valve 11 for adjusting the amount of intake air passing therethrough, and a surge tank 13 for temporarily storing intake air supplied to the engine 20.

また、吸気通路１０には、コンプレッサ４１によって過給された吸気の一部を、コンプレッサ４１の上流側に還流するためのエアバイパス通路６が設けられている。具体的には、エアバイパス通路６は、一端がコンプレッサ４ａの下流側で且つスロットルバルブ１１の上流側の吸気通路１０に接続され、他端がコンプレッサ４ａの上流側の吸気通路１０に接続されている。また、このエアバイパス通路６には、エアバイパス通路６を流れる吸気の流量を制御するエアバイパスバルブ７が設けられている。   The intake passage 10 is provided with an air bypass passage 6 for returning a part of the intake air supercharged by the compressor 41 to the upstream side of the compressor 41. Specifically, the air bypass passage 6 has one end connected to the intake passage 10 downstream of the compressor 4a and upstream of the throttle valve 11, and the other end connected to the intake passage 10 upstream of the compressor 4a. Yes. The air bypass passage 6 is provided with an air bypass valve 7 for controlling the flow rate of intake air flowing through the air bypass passage 6.

エンジン２０は、主に、吸気通路１０から供給された吸気を燃焼室２１内に導入する吸気バルブ２２と、燃焼室２１に向けて燃料を噴射する燃料噴射弁２３と、燃焼室２１内に供給された吸気と燃料との混合気に点火する点火プラグ２４と、燃焼室２１内での混合気の燃焼により往復運動するピストン２７と、ピストン２７の往復運動により回転されるクランクシャフト２８と、燃焼室２１内での混合気の燃焼により発生した排気を排気通路３０へ排出する排気バルブ２９とを有する。   The engine 20 mainly supplies an intake valve 22 for introducing the intake air supplied from the intake passage 10 into the combustion chamber 21, a fuel injection valve 23 for injecting fuel toward the combustion chamber 21, and a supply to the combustion chamber 21. Spark plug 24 for igniting the mixture of intake air and fuel, a piston 27 reciprocating by combustion of the air-fuel mixture in the combustion chamber 21, a crankshaft 28 rotated by reciprocating motion of the piston 27, and combustion An exhaust valve 29 that exhausts exhaust gas generated by combustion of the air-fuel mixture in the chamber 21 to the exhaust passage 30 is provided.

排気通路３０には、上流側から順に、通過する排気によって回転させられ、この回転によってコンプレッサ４ａを回転駆動する、ターボ過給機４のタービン４ｂと、例えばＮＯｘ触媒や三元触媒や酸化触媒などの、排気の浄化機能を有する排気浄化触媒３７、３８とが設けられている。   The exhaust passage 30 is rotated by exhaust gas passing through in order from the upstream side, and the turbine 4b of the turbocharger 4 that rotates the compressor 4a by this rotation, for example, a NOx catalyst, a three-way catalyst, an oxidation catalyst, or the like. Exhaust gas purification catalysts 37 and 38 having an exhaust gas purification function are provided.

また、排気通路３０には、排気を吸気通路１０に還流するＥＧＲ（Exhaust Gas Recirculation）通路３２が接続されている。このＥＧＲ通路３２は、一端がタービン４ｂの上流側の排気通路３０に接続され、他端がスロットルバルブ１１の下流側の吸気通路１０に接続されている。加えて、ＥＧＲ通路３２には、還流させる排気を冷却するＥＧＲクーラ３３と、ＥＧＲ通路３２を流れる排気の流量を制御するＥＧＲバルブ３４とが設けられている。   Further, an exhaust gas recirculation (EGR) passage 32 that recirculates exhaust gas to the intake passage 10 is connected to the exhaust passage 30. One end of the EGR passage 32 is connected to the exhaust passage 30 upstream of the turbine 4 b, and the other end is connected to the intake passage 10 downstream of the throttle valve 11. In addition, the EGR passage 32 is provided with an EGR cooler 33 that cools the exhaust gas to be recirculated and an EGR valve 34 that controls the flow rate of the exhaust gas flowing through the EGR passage 32.

さらに、排気通路３０には、排気にターボ過給機４のタービン４ｂを迂回させるタービンバイパス通路３５が設けられている。このタービンバイパス通路３５には、タービンバイパス通路３５を流れる排気の流量を制御するウェイストゲートバルブ（Ｗ／Ｇバルブ）３６が設けられている。   Further, the exhaust passage 30 is provided with a turbine bypass passage 35 for bypassing the turbine 4b of the turbocharger 4 for exhaust. The turbine bypass passage 35 is provided with a waste gate valve (W / G valve) 36 that controls the flow rate of the exhaust gas flowing through the turbine bypass passage 35.

また、図１に示すエンジンシステム１００には、各種のセンサが設けられている。具体的には、エンジンシステム１００の吸気系においては、エアクリーナ２の下流側の吸気通路１０（詳しくはエアクリーナ２とコンプレッサ４ａとの間の吸気通路１０）に、吸入空気量を検出するエアフロメータ６１と吸気温度を検出する温度センサ６２とが設けられ、コンプレッサ４ａとスロットルバルブ１１との間の吸気通路１０に、過給圧を検出する圧力センサ６３が設けられ、スロットルバルブ１１の下流側の吸気通路１０（詳しくはサージタンク１３内）に、インマニ圧を検出する圧力センサ６４が設けられている。   The engine system 100 shown in FIG. 1 is provided with various sensors. Specifically, in the intake system of the engine system 100, an air flow meter 61 that detects the intake air amount in the intake passage 10 on the downstream side of the air cleaner 2 (specifically, the intake passage 10 between the air cleaner 2 and the compressor 4a). And a temperature sensor 62 for detecting the intake air temperature, and a pressure sensor 63 for detecting the supercharging pressure is provided in the intake passage 10 between the compressor 4a and the throttle valve 11, and the intake air on the downstream side of the throttle valve 11 is provided. A pressure sensor 64 for detecting intake manifold pressure is provided in the passage 10 (specifically, in the surge tank 13).

また、エンジンシステム１００の排気系においては、ＥＧＲバルブ３４の開度であるＥＧＲ開度を検出するＥＧＲ開度センサ６５が設けられ、ウェイストゲートバルブ３６の開度であるＷ／Ｇ開度を検出するＷ／Ｇ開度センサ６６が設けられ、タービン４ｂの下流側の排気通路３０（詳しくはタービン４ｂと排気浄化触媒３７との間の排気通路３０）に、排気中の酸素濃度を検出するＯ2センサ６７と排気温度を検出する温度センサ６８とが設けられている。 In the exhaust system of the engine system 100, an EGR opening sensor 65 that detects the EGR opening that is the opening of the EGR valve 34 is provided to detect the W / G opening that is the opening of the waste gate valve 36. A W / G opening sensor 66 for detecting the oxygen concentration in the exhaust gas is provided in the exhaust passage 30 on the downstream side of the turbine 4b (specifically, the exhaust passage 30 between the turbine 4b and the exhaust purification catalyst 37). Two sensors 67 and a temperature sensor 68 for detecting the exhaust temperature are provided.

エアフロメータ６１は、検出した吸入空気量に対応する検出信号Ｓ６１をＥＣＵ５０に供給し、温度センサ６２は、検出した吸気温度に対応する検出信号Ｓ６２をＥＣＵ５０に供給し、圧力センサ６３は、検出した過給圧に対応する検出信号Ｓ６３をＥＣＵ５０に供給し、圧力センサ６４は、検出したインマニ圧に対応する検出信号Ｓ６４をＥＣＵ５０に供給し、ＥＧＲ開度センサ６５は、検出したＥＧＲ開度に対応する検出信号Ｓ６５をＥＣＵ５０に供給し、Ｗ／Ｇ開度センサ６６は、検出したＷ／Ｇ開度に対応する検出信号Ｓ６６をＥＣＵ５０に供給し、Ｏ2センサ６７は、検出した酸素濃度に対応する検出信号Ｓ６７をＥＣＵ５０に供給し、温度センサ６８は、検出した排気温度に対応する検出信号Ｓ６８をＥＣＵ５０に供給する。また、エンジンシステム１００には、大気圧を検出する大気圧センサ６０が設けられており、この大気圧センサ６０は、検出した大気圧に対応する検出信号Ｓ６０をＥＣＵ５０に供給する。 The air flow meter 61 supplies a detection signal S61 corresponding to the detected intake air amount to the ECU 50, the temperature sensor 62 supplies a detection signal S62 corresponding to the detected intake air temperature to the ECU 50, and the pressure sensor 63 detects it. A detection signal S63 corresponding to the supercharging pressure is supplied to the ECU 50, a pressure sensor 64 supplies a detection signal S64 corresponding to the detected intake manifold pressure to the ECU 50, and an EGR opening sensor 65 corresponds to the detected EGR opening. A detection signal S65 is supplied to the ECU 50, the W / G opening sensor 66 supplies a detection signal S66 corresponding to the detected W / G opening to the ECU 50, and an O 2 sensor 67 corresponds to the detected oxygen concentration. The detection signal S67 is supplied to the ECU 50, and the temperature sensor 68 supplies the ECU 50 with a detection signal S68 corresponding to the detected exhaust gas temperature. Further, the engine system 100 is provided with an atmospheric pressure sensor 60 for detecting atmospheric pressure, and the atmospheric pressure sensor 60 supplies a detection signal S60 corresponding to the detected atmospheric pressure to the ECU 50.

ＥＣＵ５０は、ＣＰＵと、ＣＰＵ上で実行される各種のプログラム（ＯＳなどの基本制御プログラムや、ＯＳ上で起動され特定機能を実現するアプリケーションプログラムを含む）や各種のデータを格納するためのＲＯＭやＲＡＭの如き内部メモリとを備えるコンピュータにより構成される。ＥＣＵ５０は、上述した各種センサから供給された検出信号に基づいて、種々の制御や処理を行う。   The ECU 50 includes a CPU, a ROM for storing various programs (including a basic control program such as an OS and an application program that is activated on the OS to realize a specific function), and various types of data. It is comprised by the computer provided with internal memory like RAM. The ECU 50 performs various controls and processes based on the detection signals supplied from the various sensors described above.

図２は、ＥＣＵの機能構成図を示す。図２に示すように、ＥＣＵ５０は、機能的には、コンプレッサ４ａの効率であるコンプレッサ効率を推定するコンプレッサ効率推定部５１と、コンプレッサ４ａの出力であるコンプレッサ出力を推定するコンプレッサ出力推定部５２と、タービン４ｂの上流側の排気の圧力であるタービン上流圧力を推定するタービン上流圧力推定部５３と、タービン４ｂの下流側の排気の圧力（厳密には、タービン４ｂと排気浄化触媒３７との間の排気通路３０を通過する排気の圧力）であるタービン下流圧力を推定するタービン下流圧力推定部５４と、温度センサ６８が検出した排気温度（検出信号Ｓ６８に対応する）を取得する排気温度取得部５５と、エンジン２０から排出される排気の総流量を推定する排気総流量推定部５６と、ＥＧＲ通路３２を通過する排気の流量であるＥＧＲ流量を推定するＥＧＲ流量推定部５７とを有する。尚、ＥＣＵ５０は、「ターボ過給機付エンジンの制御装置」の一例である。   FIG. 2 is a functional configuration diagram of the ECU. As shown in FIG. 2, the ECU 50 functionally includes a compressor efficiency estimation unit 51 that estimates the compressor efficiency that is the efficiency of the compressor 4a, and a compressor output estimation unit 52 that estimates the compressor output that is the output of the compressor 4a. The turbine upstream pressure estimation unit 53 that estimates the turbine upstream pressure, which is the exhaust pressure upstream of the turbine 4b, and the exhaust pressure downstream of the turbine 4b (strictly speaking, between the turbine 4b and the exhaust purification catalyst 37). The turbine downstream pressure estimation unit 54 that estimates the turbine downstream pressure that is the exhaust pressure that passes through the exhaust passage 30 of the engine, and the exhaust temperature acquisition unit that acquires the exhaust temperature (corresponding to the detection signal S68) detected by the temperature sensor 68. 55, an exhaust total flow rate estimation unit 56 for estimating the total flow rate of exhaust exhausted from the engine 20, and the EGR passage 32. And a EGR flow rate estimation unit 57 for estimating the EGR flow is the flow rate of the exhaust gas. The ECU 50 is an example of a “control device for a turbocharged engine”.

ＥＣＵ５０は、タービン上流圧力を推定し、推定したタービン上流圧力を用いて種々の制御を実行する。例えば、ＥＣＵ５０は、タービン上流圧力を用いて、ＥＧＲ流量の制御を行う。具体的には、ＥＣＵ５０は、ＥＧＲ通路３２の上流端と下流端の圧力差及びＥＧＲバルブ３４の開度に基づいてＥＧＲ量を制御する。このとき、ＥＣＵ５０は、推定されたタービン上流圧力をＥＧＲ通路３２の上流端の圧力として用いる。尚、圧力センサ６４によって検出されるインマニ圧がＥＧＲ通路３２の下流端の圧力として用いられる。   The ECU 50 estimates the turbine upstream pressure, and executes various controls using the estimated turbine upstream pressure. For example, the ECU 50 controls the EGR flow rate using the turbine upstream pressure. Specifically, the ECU 50 controls the EGR amount based on the pressure difference between the upstream end and the downstream end of the EGR passage 32 and the opening degree of the EGR valve 34. At this time, the ECU 50 uses the estimated turbine upstream pressure as the pressure at the upstream end of the EGR passage 32. The intake manifold pressure detected by the pressure sensor 64 is used as the pressure at the downstream end of the EGR passage 32.

また、ＥＣＵ５０は、タービン上流圧力を用いて、タービンバイパス流量の制御を行う。具体的には、タービン上流圧力がわかると、タービン４ｂの上流側と下流側との排気圧力の比であるタービン圧力比もわかるので、ＥＣＵ５０は、目標過給圧に必要なタービン仕事量を求めると共に、求めたタービン仕事量に必要なタービン通過流量をタービン圧力比に基づいて求める。そして、ＥＣＵ５０は、必要なタービン通過流量を実現するようにウェイストゲートバルブ３６の開度を調整する。   Further, the ECU 50 controls the turbine bypass flow rate using the turbine upstream pressure. Specifically, when the turbine upstream pressure is known, the turbine pressure ratio, which is the ratio of the exhaust pressure between the upstream side and the downstream side of the turbine 4b, is also known, so the ECU 50 determines the turbine work required for the target supercharging pressure. At the same time, the turbine passage flow rate required for the obtained turbine work amount is obtained based on the turbine pressure ratio. Then, the ECU 50 adjusts the opening degree of the waste gate valve 36 so as to realize a necessary turbine passage flow rate.

これらの制御を行う上でタービン上流圧力が必要であり、ＥＣＵ５０は、タービン上流圧力の推定を行っている。尚、以上のタービン上流圧力を用いた制御は、一例であり、ＥＣＵ５０は、タービン上流圧力を別の制御に用いてもよい。   The turbine upstream pressure is required to perform these controls, and the ECU 50 estimates the turbine upstream pressure. The control using the turbine upstream pressure described above is an example, and the ECU 50 may use the turbine upstream pressure for another control.

〈タービン上流圧力の推定〉
図３乃至図５を参照して、タービン上流圧力の推定方法について詳細に説明する。 <Estimation of turbine upstream pressure>
The method for estimating the turbine upstream pressure will be described in detail with reference to FIGS.

図３は、タービン上流圧力の推定方法を示すブロック図であり、図４は、タービン上流圧力の推定方法で用いるコンプレッサ効率マップであり、図５は、タービン上流圧力の推定方法で用いるタービン通過流量・効率マップである。   FIG. 3 is a block diagram showing a method for estimating the turbine upstream pressure, FIG. 4 is a compressor efficiency map used in the method for estimating the turbine upstream pressure, and FIG. 5 is a turbine passage flow rate used in the method for estimating the turbine upstream pressure.・ It is an efficiency map.

図３に示すように、まず、ＥＣＵ５０のコンプレッサ効率推定部５１が、エアフロメータ６１が検出した吸入空気量を、所定の標準状態（所定の温度や圧力などにより規定された状態に相当する。以下同様とする。）での吸入空気量へと補正する処理を行う。具体的には、コンプレッサ効率推定部５１は、実際の大気圧及び吸気温度（それぞれ大気圧センサ６０及び温度センサ６２によって検出される）に基づいて、エアフロメータ６１が検出した吸入空気量を標準状態での吸入空気量へと補正する処理、即ち、標準状態での吸入空気量に換算する処理を行う。尚、吸入空気量は、一義的にコンプレッサ通過流量となるため、この吸入空気量のことを適宜「コンプレッサ通過流量」と言い換える。   As shown in FIG. 3, first, the compressor efficiency estimation unit 51 of the ECU 50 corresponds to the intake air amount detected by the air flow meter 61 in a predetermined standard state (a state defined by a predetermined temperature, pressure, etc.). The same applies to the intake air amount in step 4). Specifically, the compressor efficiency estimation unit 51 uses the actual atmospheric pressure and the intake air temperature (detected by the atmospheric pressure sensor 60 and the temperature sensor 62, respectively) based on the intake air amount detected by the air flow meter 61 in the standard state. The process of correcting to the intake air amount at, that is, the process of converting to the intake air amount in the standard state is performed. Since the intake air amount is uniquely the compressor passage flow rate, this intake air amount is appropriately referred to as “compressor passage flow rate”.

以下では、実際に得られた任意の状態値（ガス量や回転数など）を、標準状態での状態値へと補正する処理を適宜「標準状態換算処理」と呼ぶ。また、標準状態換算処理を行った状態値を、「標準」という接頭語を付して称する。例えば、標準状態換算処理をされたコンプレッサ通過流量を「標準コンプレッサ通過流量」と称する。一方、実際の状態に対応する状態値を、「実」という接頭語を付して称する。例えば、実際の状態におけるコンプレッサ回転数を「実コンプレッサ回転数」と称する。   Hereinafter, the process of correcting any actually obtained state value (gas amount, rotation speed, etc.) to the state value in the standard state will be appropriately referred to as “standard state conversion process”. Further, the state value that has been subjected to the standard state conversion process is referred to with the prefix “standard”. For example, the compressor passage flow rate subjected to the standard state conversion process is referred to as “standard compressor passage flow rate”. On the other hand, the state value corresponding to the actual state is referred to with the prefix “real”. For example, the compressor speed in the actual state is referred to as “actual compressor speed”.

このような標準状態換算処理を行うのは、後述するコンプレッサ効率マップ（図４参照）が標準状態での状態値によって規定されたものであるからである。つまり、コンプレッサ効率マップに基づいて状態値を求めるためには、マップを参照する際に用いる状態値を実際の状態値から標準状態での状態値へと変換する必要がある。したがって、ここでの標準状態は、コンプレッサ効率マップを作成した際の、温度や圧力などにより規定される状態である。ただし、ＥＣＵ５０は、コンプレッサ効率マップ以外のマップを用いる場合もあり、その場合には、使用するマップに対応する標準状態に応じた標準状態換算処理を行う。   The reason why such a standard state conversion process is performed is that a compressor efficiency map (see FIG. 4), which will be described later, is defined by state values in the standard state. That is, in order to obtain the state value based on the compressor efficiency map, it is necessary to convert the state value used when referring to the map from the actual state value to the state value in the standard state. Therefore, the standard state here is a state defined by temperature, pressure, etc. when the compressor efficiency map is created. However, the ECU 50 may use a map other than the compressor efficiency map. In this case, the ECU 50 performs standard state conversion processing according to the standard state corresponding to the map to be used.

さらに、コンプレッサ効率推定部５１は、大気圧センサ６０が検出した大気圧と圧力センサ６３が検出した過給圧とに基づいて、コンプレッサ４ａの上流側と下流側との吸気圧力の比であるコンプレッサ圧力比（過給圧／大気圧）を求める。そして、コンプレッサ効率推定部５１は、図４に示すようなコンプレッサ効率マップを参照して、前述のようにして得られた標準コンプレッサ通過流量及びコンプレッサ圧力比に対応するコンプレッサ効率ηｃを決定する。こうして決定されるコンプレッサ効率ηｃは、標準状態での効率であり、前述したように「標準コンプレッサ効率」と称される。   Further, the compressor efficiency estimation unit 51 is a compressor that is the ratio of the intake pressure between the upstream side and the downstream side of the compressor 4a based on the atmospheric pressure detected by the atmospheric pressure sensor 60 and the boost pressure detected by the pressure sensor 63. Find the pressure ratio (supercharging pressure / atmospheric pressure). Then, the compressor efficiency estimation unit 51 refers to the compressor efficiency map as shown in FIG. 4 and determines the compressor efficiency ηc corresponding to the standard compressor passage flow rate and the compressor pressure ratio obtained as described above. The compressor efficiency ηc determined in this way is the efficiency in the standard state, and is referred to as “standard compressor efficiency” as described above.

ここで、図４を参照すると、コンプレッサ効率マップでは、横軸に示すコンプレッサ通過流量（標準コンプレッサ通過流量に対応する）と、縦軸に示すコンプレッサ圧力比とに応じたコンプレッサ効率が規定されている。コンプレッサ効率推定部５１は、このようなコンプレッサ効率マップを参照して、標準コンプレッサ通過流量及びコンプレッサ圧力比に対応するコンプレッサ効率ηｃを決定する。なお、コンプレッサ効率マップは、予め作成されて、ＥＣＵ５０内のメモリなどに記憶されている。   Here, referring to FIG. 4, the compressor efficiency map defines the compressor efficiency in accordance with the compressor passage flow rate (corresponding to the standard compressor passage flow rate) shown on the horizontal axis and the compressor pressure ratio shown on the vertical axis. . The compressor efficiency estimation unit 51 refers to such a compressor efficiency map to determine the compressor efficiency ηc corresponding to the standard compressor passage flow rate and the compressor pressure ratio. The compressor efficiency map is created in advance and stored in a memory or the like in the ECU 50.

次いで、ＥＣＵ５０のコンプレッサ出力推定部５２は、コンプレッサ出力を推定する。具体的には、コンプレッサ出力推定部５２は、吸気のガス定数と吸気の比熱比と吸気温度と吸入空気量と大気圧と過給圧とを用いて、以下の式（１）によりコンプレッサ出力Ｌｃｄを演算する。吸気温度は、温度センサ６２によって検出され、吸入空気量は、エアフロメータ６１によって検出され、過給圧は、圧力センサ６３によって検出され、大気圧は大気圧センサ６０によって検出される。 Next, the compressor output estimation unit 52 of the ECU 50 estimates the compressor output. Specifically, the compressor output estimation unit 52 uses the following equation (1) to calculate the compressor output L using the intake gas constant, the specific heat ratio of the intake air, the intake air temperature, the intake air amount, the atmospheric pressure, and the supercharging pressure. Calculate cd . The intake air temperature is detected by the temperature sensor 62, the intake air amount is detected by the air flow meter 61, the supercharging pressure is detected by the pressure sensor 63, and the atmospheric pressure is detected by the atmospheric pressure sensor 60.

Figure 2017002810
Figure 2017002810

ここで、Ｒａ：吸気のガス定数（空気のガス定数）、κａ：吸気の比熱比（空気の比熱比）、Ｔ１：コンプレッサ上流温度（吸気温度）、Ｇａ：コンプレッサ通過流量（吸入空気量）、Ｐ１：コンプレッサ下流圧力（過給圧）、Ｐ２：コンプレッサ上流圧力（大気圧）である。こうして算出されるコンプレッサ出力Ｌｃｄは、標準状態での出力であり、前述したように「標準コンプレッサ出力」と称される。 Here, Ra: intake air gas constant (air gas constant), κa: intake air specific heat ratio (air specific heat ratio), T1: compressor upstream temperature (intake air temperature), Ga: compressor passage flow rate (intake air amount), P1: Compressor downstream pressure (supercharging pressure), P2: Compressor upstream pressure (atmospheric pressure). The compressor output L cd calculated in this way is an output in a standard state, and is referred to as “standard compressor output” as described above.

続いて、ＥＣＵ５０のタービン上流圧力推定部５３は、タービン上流圧力を推定すると共に、タービン４ｂを通過する排気の流量であるタービン通過流量及びタービン４ｂの効率であるタービン効率を推定する。詳しくは、タービン出力Ｌｔｄは、以下の式（２）で表される。 Subsequently, the turbine upstream pressure estimation unit 53 of the ECU 50 estimates the turbine upstream pressure, and estimates the turbine passage flow that is the flow rate of the exhaust gas that passes through the turbine 4b and the turbine efficiency that is the efficiency of the turbine 4b. Specifically, the turbine output L td is expressed by the following formula (2).

Figure 2017002810
Figure 2017002810

ここで、Ｒｇ：排気のガス定数、κｇ：排気の比熱比、Ｔ２：タービン４ｂの上流側の排気温度（以下、「タービン上流温度」と称する）、Ｇｇ：タービン通過流量、Ｐ３：タービン下流圧力、Ｐ４：タービン上流圧力である。   Here, Rg: gas constant of exhaust, κg: specific heat ratio of exhaust, T2: exhaust temperature upstream of turbine 4b (hereinafter referred to as “turbine upstream temperature”), Gg: turbine passage flow rate, P3: turbine downstream pressure , P4: Turbine upstream pressure.

また、タービン４ｂの仕事とコンプレッサ４ａの仕事は釣り合うので、以下の式（３）が成り立つ。   Further, since the work of the turbine 4b and the work of the compressor 4a are balanced, the following expression (3) is established.

Figure 2017002810
Figure 2017002810

ここで、ηｔ：タービン効率であり、タービン４ｂの回転がシャフトを介してコンプレッサ４ａに伝達される際の機械損失等も含むものである。   Here, ηt is turbine efficiency, and includes the mechanical loss and the like when the rotation of the turbine 4b is transmitted to the compressor 4a via the shaft.

タービン上流圧力推定部５３は、タービン４ｂの上流側と下流側との排気圧力の比（タービン上流の排気圧力／タービン下流の排気圧力）であるタービン圧力比Ｐ４／Ｐ３として任意の値を暫定的に設定し、設定したタービン圧力比Ｐ４／Ｐ３を図５に示すようなタービン通過流量・効率マップに照らし合わせて、タービン通過流量Ｇｇ及びタービン効率ηｔを決定する。タービン通過流量・効率マップでは、横軸に示すタービン圧力比Ｐ４／Ｐ３が規定され、一方の縦軸にタービン通過流量Ｇｇが規定され、他方の縦軸にタービン効率ηｔが規定されている。タービン通過流量・効率マップには、タービン圧力比Ｐ４／Ｐ３に対するタービン通過流量Ｇｇの関係、及び、タービン圧力比Ｐ４／Ｐ３に対するタービン効率ηｔの関係がタービン回転数ごとに規定されている。図５では、６つのタービン回転数に対応するタービン圧力比Ｐ４／Ｐ３に対するタービン通過流量Ｇｇの関係を示す曲線、及び、６つのタービン回転数に対応するタービン圧力比Ｐ４／Ｐ３に対するタービン効率ηｔの関係を示す曲線が示されている。つまり、タービン上流圧力推定部５３は、タービン回転数に対応する曲線を決定し、設定したタービン圧力比Ｐ４／Ｐ３の値を該曲線に照らし合わせて、対応するタービン通過流量Ｇｇ及びタービン効率ηｔを決定する。タービン通過流量・効率マップは、予め作成されて、ＥＣＵ５０内のメモリなどに記憶されている。   The turbine upstream pressure estimation unit 53 provisionally sets an arbitrary value as the turbine pressure ratio P4 / P3, which is the ratio of the exhaust pressure upstream and downstream of the turbine 4b (exhaust pressure upstream of the turbine / exhaust pressure downstream of the turbine). The turbine pressure ratio P4 / P3 is set to a turbine passage flow rate / efficiency map as shown in FIG. 5 to determine the turbine passage flow rate Gg and the turbine efficiency ηt. In the turbine flow rate / efficiency map, the turbine pressure ratio P4 / P3 shown on the horizontal axis is defined, the turbine flow rate Gg is defined on one vertical axis, and the turbine efficiency ηt is defined on the other vertical axis. In the turbine flow rate / efficiency map, the relationship of the turbine flow rate Gg to the turbine pressure ratio P4 / P3 and the relationship of the turbine efficiency ηt to the turbine pressure ratio P4 / P3 are defined for each turbine speed. In FIG. 5, a curve showing the relationship of the turbine passing flow rate Gg with respect to the turbine pressure ratio P4 / P3 corresponding to six turbine rotational speeds, and the turbine efficiency ηt with respect to the turbine pressure ratio P4 / P3 corresponding to six turbine rotational speeds A curve showing the relationship is shown. That is, the turbine upstream pressure estimation unit 53 determines a curve corresponding to the turbine speed, compares the set turbine pressure ratio P4 / P3 with the curve, and sets the corresponding turbine passage flow rate Gg and turbine efficiency ηt. decide. The turbine passage flow rate / efficiency map is created in advance and stored in a memory or the like in the ECU 50.

尚、タービン上流圧力推定部５３は、前述の演算を行うにあたり、タービン上流温度及びタービン回転数を推定する。例えば、タービン上流圧力推定部５３は、予めメモリに記憶され、エンジン回転数やエンジン負荷などにより規定された温度マップに基づいてタービン上流温度を決定する。また、タービン上流圧力推定部５３は、前述の標準コンプレッサ通過流量及びコンプレッサ圧力比を、予めメモリに記憶されたタービン回転数マップに照らし合わせて実コンプレッサ回転数を求め、実コンプレッサ回転数、タービン上流温度、排気の比熱比及び空気の比熱比に基づいて標準タービン回転数を求める。   Note that the turbine upstream pressure estimation unit 53 estimates the turbine upstream temperature and the turbine rotational speed when performing the above-described calculation. For example, the turbine upstream pressure estimation unit 53 determines the turbine upstream temperature based on a temperature map that is stored in advance in the memory and defined by the engine speed, the engine load, and the like. Further, the turbine upstream pressure estimation unit 53 obtains the actual compressor rotational speed by comparing the standard compressor passage flow rate and the compressor pressure ratio with the turbine rotational speed map stored in advance in the memory, and obtains the actual compressor rotational speed and the turbine upstream speed. The standard turbine speed is determined based on the temperature, the specific heat ratio of the exhaust, and the specific heat ratio of the air.

タービン上流圧力推定部５３は、こうして決定したタービン圧力比Ｐ４／Ｐ３及びタービン通過流量Ｇｇを式（２）に代入して、タービン出力Ｌｔｄを算出し、算出したタービン出力Ｌｔｄとタービン通過流量・効率マップから決定したタービン効率ηｔとを式（３）の右辺に代入し、式（３）の右辺の値を算出する。一方、タービン上流圧力推定部５３は、前述のように推定した標準コンプレッサ効率ηｃと標準コンプレッサ出力Ｌｃｄとを式（３）の左辺に代入し、式（３）の左辺の値を算出する。タービン上流圧力推定部５３は、こうして算出した式（３）の右辺の値と式（３）の左辺の値とを比較する。タービン上流圧力推定部５３は、式（３）の右辺の値が式（３）の左辺の値に収束するまで、タービン圧力比Ｐ４／Ｐ３の値を変更し、タービン通過流量Ｇｇ及びタービン効率ηｔの決定並びに式（３）の右辺の演算を繰り返す。タービン上流圧力推定部５３は、式（３）の右辺の値が式（３）の左辺の値に収束したと判定したときのタービン圧力比Ｐ４／Ｐ３の値を最終的なタービン圧力比Ｐ４／Ｐ３として推定する。 The turbine upstream pressure estimation unit 53 calculates the turbine output L td by substituting the turbine pressure ratio P4 / P3 and the turbine passage flow rate Gg thus determined into the equation (2), and calculates the turbine output L td and the turbine passage flow rate. The turbine efficiency ηt determined from the efficiency map is substituted into the right side of Equation (3), and the value on the right side of Equation (3) is calculated. On the other hand, the turbine upstream pressure estimation unit 53 substitutes the standard compressor efficiency ηc and the standard compressor output L cd estimated as described above into the left side of Expression (3), and calculates the value on the left side of Expression (3). The turbine upstream pressure estimation unit 53 compares the value on the right side of Equation (3) thus calculated with the value on the left side of Equation (3). The turbine upstream pressure estimation unit 53 changes the value of the turbine pressure ratio P4 / P3 until the value on the right side of the equation (3) converges to the value on the left side of the equation (3), and the turbine flow rate Gg and the turbine efficiency ηt. And the calculation on the right side of Equation (3) is repeated. The turbine upstream pressure estimation unit 53 determines the value of the turbine pressure ratio P4 / P3 when it is determined that the value on the right side of Equation (3) has converged to the value on the left side of Equation (3) as the final turbine pressure ratio P4 / Estimated as P3.

尚、以上の説明からわかるように、タービン上流圧力推定部５３は、タービン圧力比Ｐ４／Ｐ３を推定すると同時に、タービン通過流量Ｇｇ及びタービン効率ηｔも推定している。すなわち、タービン上流圧力推定部５３は、タービン４ｂを通過する排気の流量であるタービン通過流量を推定するタービン通過流量推定部、及び、タービン４ｂのタービン効率を推定するタービン効率推定部としても機能する。   As can be seen from the above description, the turbine upstream pressure estimation unit 53 estimates the turbine pressure ratio P4 / P3 and also estimates the turbine passage flow rate Gg and the turbine efficiency ηt. That is, the turbine upstream pressure estimation unit 53 also functions as a turbine passage flow rate estimation unit that estimates a turbine passage flow rate that is a flow rate of exhaust gas that passes through the turbine 4b, and a turbine efficiency estimation unit that estimates the turbine efficiency of the turbine 4b. .

タービン上流圧力推定部５３は、こうして推定したタービン圧力比Ｐ４／Ｐ３とタービン下流圧力推定部５４が推定するタービン下流圧力とに基づいてタービン上流圧力を求める。   The turbine upstream pressure estimation unit 53 obtains the turbine upstream pressure based on the turbine pressure ratio P4 / P3 thus estimated and the turbine downstream pressure estimated by the turbine downstream pressure estimation unit 54.

〈タービン下流圧力の推定〉
次に、タービン下流圧力の推定方法について説明する。前述したように、最終的に求めるべきタービン上流圧力を得るに当たってタービン下流圧力が必要となる（図３参照）。タービン下流圧力を精度良く推定することができれば、タービン上流圧力を精度良く推定することができる。 <Estimation of turbine downstream pressure>
Next, a method for estimating the turbine downstream pressure will be described. As described above, in order to obtain the turbine upstream pressure to be finally obtained, the turbine downstream pressure is required (see FIG. 3). If the turbine downstream pressure can be accurately estimated, the turbine upstream pressure can be accurately estimated.

ＥＣＵ５０のタービン下流圧力推定部５４は、タービン４ｂの下流側の排気系の状態を示すタービン下流側状態値に基づいてタービン下流圧力を推定することによって、タービン下流圧力の推定精度を向上させている。つまり、タービン下流圧力推定部５４は、タービン４ｂの下流側の排気系の状態を考慮してタービン下流圧力を推定する。   The turbine downstream pressure estimation unit 54 of the ECU 50 improves the estimation accuracy of the turbine downstream pressure by estimating the turbine downstream pressure based on the turbine downstream side state value indicating the state of the exhaust system downstream of the turbine 4b. . That is, the turbine downstream pressure estimation unit 54 estimates the turbine downstream pressure in consideration of the state of the exhaust system on the downstream side of the turbine 4b.

具体的には、タービン下流圧力推定部５４は、タービン下流側状態値として、タービン４ｂの下流側にあるテールパイプ部の排気圧力に相当する大気圧と、タービン４ｂと排気浄化触媒３７との間を通過する排気の温度（以下では適宜「タービン下流温度」と呼ぶ。）と、タービン４ｂの下流側の排気通路３０における圧力損失（以下では適宜「タービン下流圧力損失」と呼ぶ。）と、タービン４ｂの下流側の排気通路３０を通過する排気の流量であるタービン下流流量とを用いて、タービン下流圧力を推定する。   Specifically, the turbine downstream pressure estimation unit 54 determines the atmospheric pressure corresponding to the exhaust pressure of the tail pipe portion on the downstream side of the turbine 4b as the turbine downstream state value, and between the turbine 4b and the exhaust purification catalyst 37. Of the exhaust gas passing through the turbine (hereinafter referred to as “turbine downstream temperature” as appropriate), a pressure loss in the exhaust passage 30 on the downstream side of the turbine 4b (hereinafter referred to as “turbine downstream pressure loss” as appropriate), and the turbine. The turbine downstream pressure is estimated using the turbine downstream flow rate that is the flow rate of the exhaust gas passing through the exhaust passage 30 on the downstream side of 4b.

より詳しくは、タービン下流圧力推定部５４は、大気圧が高い場合や、タービン下流温度が高い場合や、タービン下流圧力損失が大きい場合や、タービン下流流量が多い場合には、タービン下流圧力が高くなるようにタービン下流圧力を推定する。こうするのは、大気圧が高い場合や、タービン下流温度が高い場合や、タービン下流圧力損失が大きい場合や、タービン下流流量が多い場合には、タービン４ｂの下流側の排気通路３０に排気が流れにくくなり、タービン下流圧力が上昇する傾向にあるからである。   More specifically, the turbine downstream pressure estimation unit 54 increases the turbine downstream pressure when the atmospheric pressure is high, when the turbine downstream temperature is high, when the turbine downstream pressure loss is large, or when the turbine downstream flow rate is large. The turbine downstream pressure is estimated as follows. This is because when the atmospheric pressure is high, when the turbine downstream temperature is high, when the turbine downstream pressure loss is large, or when the turbine downstream flow rate is large, the exhaust gas is exhausted into the exhaust passage 30 on the downstream side of the turbine 4b. This is because it becomes difficult to flow and the turbine downstream pressure tends to increase.

尚、タービン下流温度は、タービン４ｂと排気浄化触媒３７との間の排気通路３０上に設けられた温度センサ６８によって検出される排気温度であり、ＥＣＵ５０の排気温度取得部５５によって取得される。タービン下流温度の取得は、温度センサ６８による検出に限られない。排気通路３０に温度センサ６８を設けず、エンジンシステム１００の運転状態に基づいてタービン下流温度を推定してもよい。   The turbine downstream temperature is an exhaust temperature detected by a temperature sensor 68 provided on the exhaust passage 30 between the turbine 4b and the exhaust purification catalyst 37, and is acquired by the exhaust temperature acquisition unit 55 of the ECU 50. Acquisition of the turbine downstream temperature is not limited to detection by the temperature sensor 68. The temperature downstream of the turbine may be estimated based on the operating state of the engine system 100 without providing the temperature sensor 68 in the exhaust passage 30.

また、タービン下流圧力損失は、タービン４ｂの下流側の排気通路３０における管路摩擦係数（タービン４ｂから排気通路３０の終端部（外部に排気が排出される箇所）までの配管による圧力損失や、排気浄化触媒３７、３８による圧力損失などを含む。）によって規定される定数である。このタービン下流圧力損失は、予めに求められて、ＥＣＵ５０内のメモリなどに記憶される。   Further, the turbine downstream pressure loss is the pressure loss due to the pipe friction coefficient in the exhaust passage 30 on the downstream side of the turbine 4b (from the turbine 4b to the terminal end of the exhaust passage 30 (where exhaust is discharged outside), Including a pressure loss caused by the exhaust purification catalysts 37 and 38). This turbine downstream pressure loss is obtained in advance and stored in a memory or the like in the ECU 50.

また、タービン下流流量は、厳密には、排気通路３０のうち、タービン４ｂの下流側であってタービンバイパス通路３５が接続された部分よりも下流側を流れる排気の流量である。したがって、このタービン下流流量には、タービン４ｂを通過した排気の流量（タービン通過流量）だけでなく、タービン４ｂを迂回した排気の流量、即ち、タービンバイパス流量も含まれる。   Strictly speaking, the turbine downstream flow rate is the flow rate of the exhaust gas flowing in the downstream side of the portion of the exhaust passage 30 downstream of the turbine 4b and connected to the turbine bypass passage 35. Accordingly, the downstream flow rate of the turbine includes not only the flow rate of the exhaust gas passing through the turbine 4b (turbine flow rate) but also the flow rate of the exhaust gas bypassing the turbine 4b, that is, the turbine bypass flow rate.

次に、図６を参照して、タービン下流圧力の推定方法について具体的に説明する。図６は、タービン下流圧力の推定方法を示すブロック図である。   Next, a method for estimating the turbine downstream pressure will be specifically described with reference to FIG. FIG. 6 is a block diagram illustrating a method for estimating the turbine downstream pressure.

図６に示すように、タービン下流圧力推定部５４は、ＥＧＲ流量を排気総流量から減算することによってタービン下流流量を求める。具体的には、排気総流量推定部５６は、吸入空気量及び燃焼Ａ／Ｆ（空燃比）に基づいて、エンジン２０から排出された排気総流量を求める。吸入空気量は、エアフロメータ６１によって検出され、燃焼Ａ／Ｆは、Ｏ2センサ６７によって検出された酸素濃度に基づいて求められる。 As shown in FIG. 6, the turbine downstream pressure estimation unit 54 obtains the turbine downstream flow rate by subtracting the EGR flow rate from the exhaust total flow rate. Specifically, the exhaust total flow rate estimation unit 56 obtains the total exhaust flow rate discharged from the engine 20 based on the intake air amount and the combustion A / F (air-fuel ratio). The intake air amount is detected by the air flow meter 61, and the combustion A / F is obtained based on the oxygen concentration detected by the O 2 sensor 67.

ＥＧＲ流量は、ＥＣＵ５０のＥＧＲ流量推定部５７によって求められる。ＥＧＲ流量推定部５７は、ＥＧＲ開度センサ６５が検出したＥＧＲ開度と、圧力センサ６４が検出したインマニ圧と、タービン上流圧力とに基づいてＥＧＲ流量を求める。尚、ＥＧＲ流量推定部５７が用いるタービン上流圧力には、例えば、前述の推定方法により前回求められた値が適用される。   The EGR flow rate is obtained by the EGR flow rate estimation unit 57 of the ECU 50. The EGR flow rate estimation unit 57 obtains the EGR flow rate based on the EGR opening degree detected by the EGR opening degree sensor 65, the intake manifold pressure detected by the pressure sensor 64, and the turbine upstream pressure. In addition, the value calculated | required last time by the above-mentioned estimation method is applied to the turbine upstream pressure which the EGR flow volume estimation part 57 uses, for example.

タービン下流圧力推定部５４は、排気総流量推定部５６が求めた排気総流量からＥＧＲ流量推定部５７が求めたＥＧＲ流量を減算することによってタービン下流流量を求める。   The turbine downstream pressure estimation unit 54 obtains the turbine downstream flow rate by subtracting the EGR flow rate obtained by the EGR flow rate estimation unit 57 from the exhaust total flow rate obtained by the exhaust total flow rate estimation unit 56.

尚、タービン下流圧力推定部５４は、タービン下流流量を以下のように推定してもよい。例えば、タービン下流圧力推定部５４は、Ｗ／Ｇ開度センサ６６が検出したＷ／Ｇ開度と、タービン上流温度と、タービン上流圧力と、タービン下流圧力とを用いて、ベルヌーイの定理に基づいて、タービンバイパス流量を求める。尚、タービン上流温度、タービン上流圧力及びタービン下流圧力には、例えば、前述の推定方法により前回求められた値が適用される。そして、タービン下流圧力推定部５４は、求めたタービンバイパス流量を前述の推定方法により求められたタービン通過流量Ｇｇに加算することによってタービン下流流量を求める。   The turbine downstream pressure estimation unit 54 may estimate the turbine downstream flow rate as follows. For example, the turbine downstream pressure estimation unit 54 is based on Bernoulli's theorem using the W / G opening detected by the W / G opening sensor 66, the turbine upstream temperature, the turbine upstream pressure, and the turbine downstream pressure. To obtain the turbine bypass flow rate. For the turbine upstream temperature, turbine upstream pressure, and turbine downstream pressure, for example, values previously obtained by the above-described estimation method are applied. And the turbine downstream pressure estimation part 54 calculates | requires a turbine downstream flow volume by adding the calculated | required turbine bypass flow volume to the turbine passage flow volume Gg calculated | required by the above-mentioned estimation method.

続いて、タービン下流圧力推定部５４は、このタービン下流流量と、大気圧センサ６０が検出した大気圧と、温度センサ６８が検出したタービン下流温度と、ＥＣＵ５０内のメモリなどに記憶されたタービン下流圧力損失とを用いて、ベルヌーイの定理に基づいてタービン下流圧力を求める。   Subsequently, the turbine downstream pressure estimation unit 54 reads the turbine downstream flow rate, the atmospheric pressure detected by the atmospheric pressure sensor 60, the turbine downstream temperature detected by the temperature sensor 68, and the turbine downstream stored in the memory in the ECU 50. Using the pressure loss, the downstream pressure of the turbine is obtained based on Bernoulli's theorem.

尚、タービン下流圧力推定部５４は、このようなタービン下流圧力の推定処理を前述のタービン上流圧力の推定処理と並行して実行してもよい。   The turbine downstream pressure estimation unit 54 may execute such a turbine downstream pressure estimation process in parallel with the above-described turbine upstream pressure estimation process.

以上、説明してきたタービン上流圧力の推定処理をフローチャートに表すと図７のようになる。この処理は、ＥＣＵ５０によって所定の周期で繰り返し実行される。   FIG. 7 is a flowchart showing the turbine upstream pressure estimation process described above. This process is repeatedly executed by the ECU 50 at a predetermined cycle.

まず、ステップＳ１において、コンプレッサ効率推定部５１がコンプレッサ効率を推定する。具体的には、コンプレッサ効率推定部５１は、標準コンプレッサ通過流量とコンプレッサ圧力比とを求め、コンプレッサ効率マップを参照してコンプレッサ効率ηｃを推定する。   First, in step S1, the compressor efficiency estimation unit 51 estimates the compressor efficiency. Specifically, the compressor efficiency estimation unit 51 obtains the standard compressor passage flow rate and the compressor pressure ratio, and estimates the compressor efficiency ηc with reference to the compressor efficiency map.

ステップＳ２において、コンプレッサ出力推定部５２がコンプレッサ出力を推定する。具体的には、コンプレッサ出力推定部５２は、吸入空気量等を用い、式（１）に基づいてコンプレッサ出力Ｌｃｄを演算する。 In step S2, the compressor output estimation unit 52 estimates the compressor output. Specifically, the compressor output estimation unit 52 calculates the compressor output L cd based on Expression (1) using the intake air amount and the like.

ステップＳ３において、タービン上流圧力推定部５３がタービン圧力比を推定する。具体的には、タービン上流圧力推定部５３は、ステップＳ１で推定したコンプレッサ効率ηｃ及びステップＳ２で推定したコンプレッサ出力Ｌｃｄ等を用いて式（３）に基づいてタービン圧力比Ｐ４／Ｐ３の収束計算を実行し、タービン圧力比Ｐ４／Ｐ３を推定する。このとき、タービン上流圧力推定部５３は、タービン通過流量Ｇｇ及びタービン効率ηｔも同時に推定する。 In step S3, the turbine upstream pressure estimation unit 53 estimates the turbine pressure ratio. Specifically, the turbine upstream pressure estimation unit 53 uses the compressor efficiency ηc estimated in step S1, the compressor output L cd estimated in step S2, and the like to converge the turbine pressure ratio P4 / P3 based on equation (3). Calculation is performed to estimate the turbine pressure ratio P4 / P3. At this time, the turbine upstream pressure estimation unit 53 also estimates the turbine passage flow rate Gg and the turbine efficiency ηt at the same time.

ステップＳ４において、タービン下流圧力推定部５４がタービン下流圧力を推定する。具体的には、タービン下流圧力推定部５４は、タービン下流温度等のタービン下流側状態値に基づいてタービン下流圧力Ｐ３を推定する。   In step S4, the turbine downstream pressure estimation unit 54 estimates the turbine downstream pressure. Specifically, the turbine downstream pressure estimation unit 54 estimates the turbine downstream pressure P3 based on the turbine downstream side state value such as the turbine downstream temperature.

ステップＳ５において、タービン上流圧力推定部５３がタービン上流圧力を推定する。具体的には、タービン上流圧力推定部５３は、ステップＳ３で推定したタービン圧力比Ｐ４／Ｐ３及びステップＳ４で推定したタービン下流圧力Ｐ３に基づいてタービン上流圧力Ｐ４を推定する。   In step S5, the turbine upstream pressure estimation unit 53 estimates the turbine upstream pressure. Specifically, the turbine upstream pressure estimation unit 53 estimates the turbine upstream pressure P4 based on the turbine pressure ratio P4 / P3 estimated in step S3 and the turbine downstream pressure P3 estimated in step S4.

尚、これらのステップの順番は一例であり、各値の推定を実現できる限りは、ステップの順番を適宜入れ替えたり、複数のステップを並行して処理したりしてもよい。例えば、ステップＳ１とステップＳ２の順番を入れ替えたり、ステップＳ１とステップＳ２とを並行に処理したりしてもよい。   Note that the order of these steps is an example, and as long as the estimation of each value can be realized, the order of the steps may be appropriately changed or a plurality of steps may be processed in parallel. For example, the order of step S1 and step S2 may be interchanged, or step S1 and step S2 may be processed in parallel.

以上のように、ＥＣＵ５０は、コンプレッサ上流圧力とコンプレッサ下流圧力とコンプレッサ通過流量とに基づいてコンプレッサ出力を推定するコンプレッサ出力推定部５２と、コンプレッサ上流圧力とコンプレッサ下流圧力とコンプレッサ通過流量とに基づいてコンプレッサ効率を推定するコンプレッサ効率推定部５１と、タービン下流圧力を推定するタービン下流圧力推定部５４と、タービン通過流量及びタービン効率を推定すると共に、コンプレッサ出力、コンプレッサ効率、タービン通過流量、タービン下流圧力及びタービン効率に基づいてタービン上流圧力を推定するタービン上流圧力推定部５３とを備え、タービン下流圧力推定部５４は、タービン下流側状態値に基づいてタービン下流圧力を推定する。   As described above, the ECU 50 estimates the compressor output based on the compressor upstream pressure, the compressor downstream pressure, and the compressor passage flow rate, and based on the compressor upstream pressure, the compressor downstream pressure, and the compressor passage flow rate. Compressor efficiency estimation unit 51 for estimating compressor efficiency, turbine downstream pressure estimation unit 54 for estimating turbine downstream pressure, turbine passage flow rate and turbine efficiency, compressor output, compressor efficiency, turbine passage flow rate, turbine downstream pressure And a turbine upstream pressure estimation unit 53 that estimates the turbine upstream pressure based on the turbine efficiency, and the turbine downstream pressure estimation unit 54 estimates the turbine downstream pressure based on the turbine downstream side state value.

具体的には、タービン上流圧力推定部５３は、タービン４ｂの仕事とコンプレッサ４ａの仕事とが釣り合う関係に基づいてタービン上流圧力を推定する（前述の説明では、タービン上流圧力に対するタービン下流圧力の比の形でタービン上流圧力が推定される）。その際に、タービン上流圧力推定部５３は、タービン４ｂの仕事とコンプレッサ４ａの仕事とが釣り合う関係に基づいてタービン効率も推定する。さらに、タービン上流圧力推定部５３は、タービン４ｂの仕事とコンプレッサ４ａの仕事とが釣り合う関係に基づいてタービン通過流量も推定する。   Specifically, the turbine upstream pressure estimation unit 53 estimates the turbine upstream pressure on the basis of the relationship between the work of the turbine 4b and the work of the compressor 4a (in the above description, the ratio of the turbine downstream pressure to the turbine upstream pressure). The turbine upstream pressure is estimated in the form of At that time, the turbine upstream pressure estimation unit 53 also estimates the turbine efficiency based on the relationship between the work of the turbine 4b and the work of the compressor 4a. Further, the turbine upstream pressure estimation unit 53 also estimates the turbine passage flow rate based on the relationship in which the work of the turbine 4b and the work of the compressor 4a are balanced.

つまり、この構成によれば、タービン４ｂの仕事とコンプレッサ４ａの仕事とが釣り合う関係に基づいてタービン上流圧力を推定することができる。その際には、タービン下流圧力が必要であり、ＥＣＵ５０は、タービン下流側状態値に基づいてタービン下流圧力を推定している。ＥＣＵ５０は、タービン下流側状態値を考慮することによって、タービン下流圧力を精度良く推定することができる。その結果、タービン上流圧力も精度良く推定される。   That is, according to this configuration, the turbine upstream pressure can be estimated based on a relationship in which the work of the turbine 4b and the work of the compressor 4a are balanced. In that case, the turbine downstream pressure is required, and the ECU 50 estimates the turbine downstream pressure based on the turbine downstream side state value. The ECU 50 can accurately estimate the turbine downstream pressure by considering the turbine downstream side state value. As a result, the turbine upstream pressure is also accurately estimated.

具体的には、ＥＣＵ５０は、排気通路３０の下流端部（テールパイプ部）の排気圧力である大気圧、タービン下流温度、タービン下流圧力損失及びタービン下流流量の少なくとも１つをタービン下流側状態値として用いてタービン下流圧力を推定している。これら大気圧、タービン下流温度、タービン下流圧力損失及びタービン下流流量は、タービン下流圧力に影響を与えうるパラメータであるので、これらの少なくとも１つを考慮することによって、タービン下流圧力の推定精度を向上させることができる。   Specifically, the ECU 50 determines at least one of the atmospheric pressure, the turbine downstream temperature, the turbine downstream pressure loss, and the turbine downstream flow rate, which is the exhaust pressure at the downstream end (tail pipe portion) of the exhaust passage 30, as the turbine downstream state value. Is used to estimate the turbine downstream pressure. Since these atmospheric pressure, turbine downstream temperature, turbine downstream pressure loss, and turbine downstream flow rate are parameters that can affect the turbine downstream pressure, the accuracy of estimation of the turbine downstream pressure is improved by considering at least one of these parameters. Can be made.

《その他の実施形態》
以上のように、本出願において開示する技術の例示として、前記実施形態を説明した。しかしながら、本開示における技術は、これに限定されず、適宜、変更、置き換え、付加、省略などを行った実施の形態にも適用可能である。また、前記実施形態で説明した各構成要素を組み合わせて、新たな実施の形態とすることも可能である。また、添付図面および詳細な説明に記載された構成要素の中には、課題解決のために必須な構成要素だけでなく、前記技術を例示するために、課題解決のためには必須でない構成要素も含まれ得る。そのため、それらの必須ではない構成要素が添付図面や詳細な説明に記載されていることをもって、直ちに、それらの必須ではない構成要素が必須であるとの認定をするべきではない。 << Other Embodiments >>
As described above, the embodiment has been described as an example of the technique disclosed in the present application. However, the technology in the present disclosure is not limited to this, and can also be applied to an embodiment in which changes, replacements, additions, omissions, and the like are appropriately performed. Moreover, it is also possible to combine each component demonstrated by the said embodiment and it can also be set as a new embodiment. In addition, among the components described in the attached drawings and detailed description, not only the components essential for solving the problem, but also the components not essential for solving the problem in order to illustrate the technology. May also be included. Therefore, it should not be immediately recognized that these non-essential components are essential as those non-essential components are described in the accompanying drawings and detailed description.

前記実施形態について、以下のような構成としてもよい。   About the said embodiment, it is good also as following structures.

エンジンシステム１００の構成は、一例であり、この構成に限られるものではない。   The configuration of the engine system 100 is an example, and is not limited to this configuration.

また、タービン上流圧力推定部５３は、式（３）の右辺の値が式（３）の左辺の値に収束するように、タービン圧力比Ｐ４／Ｐ３を求めているが、タービン圧力比Ｐ４／Ｐ３を求める際に用いる式は式（３）に限られるものではない。式（３）は、一例に過ぎず、コンプレッサ仕事とタービン仕事とが釣り合う関係に基づいて規定された式であれば、タービン圧力比Ｐ４／Ｐ３を求めることができる。例えば、式（３）を変形した式を用いて、タービン圧力比Ｐ４／Ｐ３の収束計算を実行してもよい。また、タービン上流圧力推定部５３は、タービン圧力比Ｐ４／Ｐ３の収束計算を実行しているが、タービン下流圧力Ｐ４が推定されているので、タービン上流圧力Ｐ３を求めるように収束計算を実行してもよい。   Further, the turbine upstream pressure estimation unit 53 obtains the turbine pressure ratio P4 / P3 so that the value on the right side of Equation (3) converges to the value on the left side of Equation (3). The formula used to determine P3 is not limited to formula (3). The expression (3) is merely an example, and the turbine pressure ratio P4 / P3 can be obtained as long as the expression is defined based on a relationship in which the compressor work and the turbine work are balanced. For example, the convergence calculation of the turbine pressure ratio P4 / P3 may be executed using an equation obtained by modifying the equation (3). Further, the turbine upstream pressure estimation unit 53 executes convergence calculation of the turbine pressure ratio P4 / P3. However, since the turbine downstream pressure P4 is estimated, the turbine upstream pressure estimation unit 53 executes convergence calculation so as to obtain the turbine upstream pressure P3. May be.

また、タービン上流圧力推定部５３は、タービン圧力比Ｐ４／Ｐ３の収束計算を実行する際に、タービン通過流量Ｇｇをタービン通過流量・効率マップに基づいて決定し、タービン通過流量Ｇｇの収束計算も同時に行っているが、これに限られるものではない。例えば、図８に示す推定方法によってタービン通過流量Ｇｇを推定してもよい。   Further, the turbine upstream pressure estimation unit 53 determines the turbine passage flow rate Gg based on the turbine passage flow rate / efficiency map when executing the convergence calculation of the turbine pressure ratio P4 / P3, and the convergence calculation of the turbine passage flow rate Gg is also performed. It is done at the same time, but is not limited to this. For example, the turbine passage flow rate Gg may be estimated by the estimation method shown in FIG.

詳しくは、タービン上流圧力推定部５３は、まず、吸入空気量及び燃焼Ａ／Ｆ（空燃比）に基づいて、エンジン２０から排出された排気総流量を求める。次いで、タービン上流圧力推定部５３は、このようにして得られた排気総流量から、当該排気総流量のうちでタービン４ｂに流れなかった排気流量を減算することで、タービン通過流量を求める。具体的には、タービン上流圧力推定部５３は、排気総流量からＥＧＲ流量及びタービンバイパス流量を減算することで、タービン通過流量を求める。ＥＧＲ流量は、ＥＧＲ流量推定部５７が推定したものを用いる。タービンバイパス流量は、前記タービン下流流量の推定方法の説明で言及したように、Ｗ／Ｇ開度とタービン上流温度とタービン上流圧力とタービン下流圧力とを用いて、ベルヌーイの定理に基づいて求めることができる。次いで、タービン上流圧力推定部５３は、得られたタービン通過流量を、タービン上流温度と排気の比熱比と空気の比熱比とタービン上流圧力とに基づいて、標準タービン通過流量へと換算する処理を行う。タービン上流圧力推定部５３は、こうして推定した標準タービン通過流量を用いて、タービン圧力比Ｐ４／Ｐ３の収束計算を実行してもよい。   Specifically, the turbine upstream pressure estimation unit 53 first obtains the total exhaust flow rate discharged from the engine 20 based on the intake air amount and the combustion A / F (air-fuel ratio). Next, the turbine upstream pressure estimation unit 53 obtains the turbine passage flow rate by subtracting the exhaust gas flow rate that has not flowed to the turbine 4b from the exhaust gas total flow rate thus obtained. Specifically, the turbine upstream pressure estimation unit 53 obtains the turbine passage flow rate by subtracting the EGR flow rate and the turbine bypass flow rate from the exhaust total flow rate. The EGR flow rate estimated by the EGR flow rate estimation unit 57 is used. The turbine bypass flow rate is obtained based on Bernoulli's theorem using W / G opening, turbine upstream temperature, turbine upstream pressure, and turbine downstream pressure, as mentioned in the description of the method for estimating the turbine downstream flow rate. Can do. Next, the turbine upstream pressure estimation unit 53 converts the obtained turbine passage flow rate into a standard turbine passage flow rate based on the turbine upstream temperature, the specific heat ratio of exhaust, the specific heat ratio of air, and the turbine upstream pressure. Do. The turbine upstream pressure estimation unit 53 may perform convergence calculation of the turbine pressure ratio P4 / P3 using the standard turbine passage flow rate thus estimated.

以上説明したように、ここに開示された技術は、ターボ過給機付きエンジンの制御装置について有用である。   As described above, the technology disclosed herein is useful for a control device for a turbocharged engine.

１００ エンジンシステム
１０ 吸気通路
２０ エンジン
３０ 排気通路
３２ ＥＧＲ通路
３７ 排気浄化触媒
３８ 排気浄化触媒
４ ターボ過給機
４ａ コンプレッサ
４ｂ タービン
５０ ＥＣＵ（制御装置）
５１ コンプレッサ効率推定部
５２ コンプレッサ出力推定部
５３ タービン上流圧力推定部（タービン通過流量推定部、タービン効率推定部）
５４ タービン下流圧力推定部
５５ 排気温度取得部
５７ ＥＧＲ流量推定部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 Engine system 10 Intake passage 20 Engine 30 Exhaust passage 32 EGR passage 37 Exhaust purification catalyst 38 Exhaust purification catalyst 4 Turbocharger 4a Compressor 4b Turbine 50 ECU (control device)
51 Compressor efficiency estimation unit 52 Compressor output estimation unit 53 Turbine upstream pressure estimation unit (turbine passage flow rate estimation unit, turbine efficiency estimation unit)
54 Turbine downstream pressure estimation unit 55 Exhaust temperature acquisition unit 57 EGR flow rate estimation unit

Claims (6)

排気通路に設けられたタービン及び吸気通路に設けられたコンプレッサを有するターボ過給機を備えたターボ過給機付きエンジンの制御装置であって、
前記コンプレッサの上流側の吸気の圧力であるコンプレッサ上流圧力と、前記コンプレッサの下流側の吸気の圧力であるコンプレッサ下流圧力と、前記コンプレッサを通過する吸気の流量であるコンプレッサ通過流量とに基づいて、前記コンプレッサの出力であるコンプレッサ出力を推定するコンプレッサ出力推定部と、
前記コンプレッサ上流圧力と前記コンプレッサ下流圧力と前記コンプレッサ通過流量とに基づいて、前記コンプレッサの効率であるコンプレッサ効率を推定するコンプレッサ効率推定部と、
前記タービンを通過する排気の流量であるタービン通過流量を推定するタービン通過流量推定部と、
前記タービンの効率であるタービン効率を推定するタービン効率推定部と、
前記タービンの下流側の排気の圧力であるタービン下流圧力を推定するタービン下流圧力推定部と、
前記コンプレッサ出力、前記コンプレッサ効率、前記タービン通過流量、前記タービン下流圧力及び前記タービン効率に基づいて、前記タービンの上流側の排気の圧力であるタービン上流圧力を推定するタービン上流圧力推定部とを備え、
前記タービン下流圧力推定部は、前記タービンの下流側の排気系の状態を示すタービン下流側状態値に基づいて前記タービン下流圧力を推定することを特徴とするターボ過給機付きエンジンの制御装置。 A control device for an engine with a turbocharger comprising a turbocharger having a turbine provided in an exhaust passage and a compressor provided in an intake passage,
Based on the compressor upstream pressure that is the pressure of the intake air upstream of the compressor, the compressor downstream pressure that is the pressure of intake air downstream of the compressor, and the compressor passage flow that is the flow rate of intake air that passes through the compressor, A compressor output estimating unit for estimating a compressor output which is an output of the compressor;
A compressor efficiency estimation unit that estimates compressor efficiency, which is efficiency of the compressor, based on the compressor upstream pressure, the compressor downstream pressure, and the compressor passage flow rate;
A turbine passage flow rate estimating unit that estimates a turbine passage flow rate that is a flow rate of exhaust gas passing through the turbine;
A turbine efficiency estimator for estimating turbine efficiency, which is the efficiency of the turbine;
A turbine downstream pressure estimator that estimates a turbine downstream pressure that is a pressure of exhaust gas downstream of the turbine;
A turbine upstream pressure estimation unit that estimates a turbine upstream pressure that is an exhaust pressure upstream of the turbine based on the compressor output, the compressor efficiency, the turbine passage flow rate, the turbine downstream pressure, and the turbine efficiency. ,
The control device for an engine with a turbocharger, wherein the turbine downstream pressure estimation unit estimates the turbine downstream pressure based on a turbine downstream state value indicating a state of an exhaust system downstream of the turbine. 請求項１に記載のターボ過給機付きエンジンの制御装置において、
前記タービン下流圧力推定部は、大気圧を前記タービン下流側状態値として用い、大気圧が高いほど前記タービン下流圧力が高くなるように前記タービン下流圧力を推定することを特徴とするターボ過給機付きエンジンの制御装置。 The control device for an engine with a turbocharger according to claim 1,
The turbo downstream pressure estimation unit uses the atmospheric pressure as the turbine downstream state value, and estimates the turbine downstream pressure so that the turbine downstream pressure increases as the atmospheric pressure increases. Engine control unit. 請求項１又は２に記載のターボ過給機付きエンジンの制御装置において、
前記タービンと前記排気通路において前記タービンの下流側に設けられた排気浄化触媒との間を通過する排気の温度を取得する排気温度取得部をさらに備え、
前記タービン下流圧力推定部は、前記排気温度取得部が取得した排気温度を前記タービン下流側状態値として用い、前記排気温度が高いほど前記タービン下流圧力が高くなるように前記タービン下流圧力を推定することを特徴とするターボ過給機付きエンジンの制御装置。 In the control device for an engine with a turbocharger according to claim 1 or 2,
An exhaust temperature acquisition unit that acquires the temperature of the exhaust gas that passes between the turbine and the exhaust gas purification catalyst provided on the downstream side of the turbine in the exhaust passage;
The turbine downstream pressure estimation unit uses the exhaust temperature acquired by the exhaust temperature acquisition unit as the turbine downstream side state value, and estimates the turbine downstream pressure so that the turbine downstream pressure increases as the exhaust temperature increases. A control device for an engine with a turbocharger. 請求項１乃至３の何れか１項に記載のターボ過給機付きエンジンの制御装置において、
前記タービン下流圧力推定部は、前記排気通路の前記タービンの下流側における圧力損失を前記タービン下流側状態値として用い、前記圧力損失が大きいほど前記タービン下流圧力が高くなるように前記タービン下流圧力を推定することを特徴とするターボ過給機付きエンジンの制御装置。 The control device for an engine with a turbocharger according to any one of claims 1 to 3,
The turbine downstream pressure estimation unit uses a pressure loss on the downstream side of the turbine in the exhaust passage as the turbine downstream state value, and sets the turbine downstream pressure so that the turbine downstream pressure increases as the pressure loss increases. A turbocharged engine control device characterized by estimating. 請求項１乃至４の何れか１項に記載のターボ過給機付きエンジンの制御装置において、
前記タービン下流圧力推定部は、前記排気通路のうち前記タービンの下流側の部分を通過する排気の流量であるタービン下流流量を前記タービン下流側状態値として用い、前記タービン下流流量が多いほど前記タービン下流圧力が高くなるように前記タービン下流圧力を推定することを特徴とするターボ過給機付きエンジンの制御装置。 In the control apparatus of the engine with a turbocharger according to any one of claims 1 to 4,
The turbine downstream pressure estimation unit uses a turbine downstream flow rate that is a flow rate of exhaust gas that passes through a portion of the exhaust passage downstream of the turbine as the turbine downstream state value, and the turbine downstream flow rate increases as the turbine downstream flow rate increases. A control device for an engine with a turbocharger, wherein the turbine downstream pressure is estimated so that the downstream pressure becomes higher. 請求項５に記載のターボ過給機付きエンジンの制御装置において、
前記排気通路のうち前記タービンの上流側の排気を前記吸気通路に還流させるように構成されたＥＧＲ通路を通過する排気の流量であるＥＧＲ流量を推定するＥＧＲ流量推定部をさらに備え、
前記タービン下流圧力推定部は、前記ＥＧＲ流量に基づいて前記タービン下流流量を推定することを特徴とするターボ過給機付きエンジンの制御装置。 The engine control device with a turbocharger according to claim 5,
An EGR flow rate estimating unit that estimates an EGR flow rate that is a flow rate of exhaust gas that passes through an EGR passage configured to recirculate exhaust gas upstream of the turbine to the intake passage of the exhaust passage;
The turbine downstream pressure estimation unit estimates the turbine downstream flow rate based on the EGR flow rate, and controls the engine with a turbocharger.
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