JP6418882B2

JP6418882B2 - 排気ガス圧力の推定装置

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Publication number: JP6418882B2
Application number: JP2014208432A
Authority: JP
Inventors: 祐輔足立
Original assignee: Hino Motors Ltd
Current assignee: Hino Motors Ltd
Priority date: 2014-10-09
Filing date: 2014-10-09
Publication date: 2018-11-07
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Also published as: JP2016079810A

Description

本発明は、排気ガス圧力の推定装置に関する。

従来、エンジンの排気ガス圧力を推定する排気ガス圧力の推定装置として、例えば特許文献１に記載されたものが知られている。特許文献１に記載された排気ガス圧力の推定装置では、排気多岐管に接続されたタービンと、タービンの上流側から下流側に排気ガスをバイパスさせるバイパス流路上に設けられたバイパス弁とを備えるエンジンにおいて、エンジンの吸入空気量及び燃料供給量等に基づいて、タービン上流側における排気ガス圧力（排気多岐管における排気ガス圧力）が推定される。

特開平０９−０１４０２３号公報

近年、例えばＥＧＲ制御に利用するために、エンジンの排気多岐管における排気ガス圧力（以下、「エキマニ圧力」ともいう）を推定することが望まれる場合がある。しかし、上述したような従来技術では、バイパス弁の開口面積が変化する場合、排気ガス圧力を高精度に推定することが困難であった。

本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、タービンの上流側から下流側に排気ガスをバイパスさせるバイパス流路上にバイパス弁を備えるエンジンにおいて、エキマニ圧力を高精度に推定できる排気ガス圧力の推定装置を提供することを課題とする。

上記課題を解決するため、本発明者らは鋭意検討を重ねた結果、エキマニ圧力の支配因子を実験データに基づき特定することにより、エキマニ圧力は、吸気圧力と、排気ガス流量と、タービン及びバイパス弁の開口面積割合とに基づいて算出されるエキマニ圧力関数との相関が強いという知見を得た。そこで、本発明者らは、これらの支配因子に基づいてエキマニ圧力に相関を有するエキマニ圧力関数を算出し、当該エキマニ圧力関数を変数とする近似式に基づいて推定すると、エキマニ圧力を高精度に推定できるという知見を得、本発明を完成するに至った。

本発明に係る排気ガス圧力の推定装置は、排気多岐管に接続されたタービンと、タービンの上流側から下流側に排気ガスをバイパスさせるバイパス流路上に設けられたバイパス弁と、を備えるエンジンの排気ガス圧力を推定する推定装置であって、エンジンの吸気多岐管における吸気圧力を取得する吸気圧力取得部と、エンジンの排気ガス流量を取得する排気ガス流量取得部と、排気多岐管における排気ガス圧力を推定する推定部と、を備え、推定部は、吸気圧力と、排気ガス流量と、タービン及びバイパス弁の開口面積割合とに基づいて排気多岐管における排気ガス圧力に相関を有するエキマニ圧力関数を算出し、当該エキマニ圧力関数を変数とする近似式に基づいて排気多岐管における排気ガス圧力を推定し、バイパス弁の全開時を１としたときのバイパス弁の開度割合に対するバイパス弁の開口面積割合の関係を模擬するための所定のべき乗数を用いて、エキマニ圧力関数を算出する。

この排気ガス圧力の推定装置では、吸気圧力と、排気ガス流量と、タービン及びバイパス弁の開口面積割合とに基づいて排気多岐管における排気ガス圧力に相関を有するエキマニ圧力関数が算出され、当該エキマニ圧力関数を変数とする近似式に基づいて排気多岐管における排気ガス圧力が推定される。よって、上記知見を利用し、エキマニ圧力を高精度に推定することが可能となる。

上記作用効果を好適に奏する場合として、具体的には、エキマニ圧力関数Ｐｅｍｆは、下式（１）で表されてもよい。
Ｐｅｍｆ＝Ｐａｂｓ×Ｇｇａｓ／Ｒ…（１）
但し、
Ｐａｂｓ：吸気多岐管における吸気圧力の絶対圧
Ｇｇａｓ：エンジンの排気ガス流量
Ｒ：タービン及びバイパス弁の開口面積割合

また、上記作用効果を好適に奏する場合として、具体的には、タービン及びバイパス弁の開口面積割合Ｒは、下式（２）及び下式（３）で表されてもよい。
Ｒ＝１＋Ａ×ｒ…（２）
ｒ＝１−｛（１００−１００×Ｂ）／１００｝ ^Ｃ …（３）
但し、
Ａ：タービンの開口面積に対するバイパス弁の全開時開口面積の比
Ｂ：バイパス弁の全開時を１としたときのバイパス弁の開度割合
Ｃ：所定のべき乗数
ｒ：バイパス弁の開口面積割合

本発明によれば、タービンの上流側から下流側に排気ガスをバイパスさせるバイパス流路上にバイパス弁を備えるエンジンにおいて、エキマニ圧力を高精度に推定することが可能となる。

実施形態に係る排気ガス圧力の推定装置を示す概略構成図である。実施形態に係る排気ガス圧力の推定装置を示すブロック図である。排気ガス圧力の推定装置の動作を説明するためのフローチャートである。（ａ）は、バイパス弁の開度割合Ｂに対するバイパス弁の開口面積割合ｒの関係を示すグラフである。（ｂ）は、エキマニ圧力関数Ｐｅｍｆに対するエキマニ圧力実測値Ｐｅｍの関係を示すグラフである。（ａ）は、実施形態に係る排気ガス圧力の推定装置で推定したエキマニ圧力の推定精度を示すグラフである。（ｂ）は、従来の排気ガス圧力の推定装置で推定したエキマニ圧力の推定精度を示すグラフである。

以下、本発明に係る好適な実施形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、以下の説明において、同一又は相当要素には同一符号を付し、重複する説明を省略する。

図１は、実施形態に係る排気ガス圧力の推定装置を示す概略構成図である。図１に示すように、排気ガス圧力の推定装置１は、エキゾーストマニホールド（排気多岐管）１１に接続された高圧段タービン（タービン）Ｔ１と、高圧段タービンＴ１の上流側から下流側に排気ガスをバイパスさせるバイパス流路２ｅ上に設けられたバイパス弁２０と、を備えるエンジン１００において、エキゾーストマニホールド１１における排気ガス圧力（エキマニ圧力）を推定する。

エンジン１００は、例えばバスやトラック等の車両Ｖの駆動用として用いられる。図示する例では、エンジン１００は、直列に６つのシリンダ（気筒）１０を有する直列６気筒のディーゼルエンジンとされている。エンジン１００では、各シリンダ１０にインジェクタ９がそれぞれ設けられ、これらのインジェクタ９によって各シリンダ１０内に燃料が噴射される。インジェクタ９は、ＥＣＵ３０に電気的に接続されている。

エンジン１００は、各シリンダ１０に空気を分配して供給するインテークマニホールド（吸気多岐管）８と、各シリンダ１０から排気された排気ガスを合流させるエキゾーストマニホールド１１と、を有している。エンジン１００は、高圧段コンプレッサＣ１及び高圧段タービンＴ１を有する高圧段ターボ５０と、低圧段コンプレッサＣ２及び低圧段タービンＴ２を有する低圧段ターボ５１と、を備えている。

高圧段タービンＴ１は、エンジン１００のエキゾーストマニホールド１１に接続されている。高圧段タービンＴ１は、エキゾーストマニホールド１１から導入された排気ガスを排気管２ｆへ導出する。高圧段タービンＴ１は、高圧段コンプレッサＣ１と同軸で回転可能とされており、エキゾーストマニホールド１１から導入された排気ガスにより回転される。

高圧段コンプレッサＣ１は、エンジン１００の吸気側におけるインタークーラ６の下流に配置されている。高圧段コンプレッサＣ１は、高圧段タービンＴ１と同軸で回転されることで空気を圧縮し、圧縮した当該空気をアフタークーラ７へ向けて過給する。

低圧段タービンＴ２は、エンジン１００の排気側における高圧段タービンＴ１の下流に配置されている。低圧段タービンＴ２は、排気管２ｆから導入された排気ガスを排気管２ｇへ導出する。低圧段タービンＴ２は、低圧段コンプレッサＣ２と同軸で回転可能とされており、排気管２ｆから導入された排気ガスにより回転される。

低圧段コンプレッサＣ２は、エンジン１００の吸気側におけるエアクリーナ３の下流に配置されている。低圧段コンプレッサＣ２は、低圧段タービンＴ２と同軸で回転されることで空気を圧縮し、圧縮した当該空気をインタークーラ６へ向けて過給する。

また、エンジン１００は、バイパス流路２ｅと、バイパス弁２０と、アクチュエータ２１とを備えている。バイパス流路２ｅは、高圧段タービンＴ１の上流側から下流側に排気ガスをバイパスさせる流路である。ここでのバイパス流路２ｅは、エキゾーストマニホールド１１と排気管２ｆとを接続するように設けられている。

バイパス弁２０は、バイパス流路２ｅ上に設けられている。バイパス弁２０は、アクチュエータ２１により開度（開度割合）を制御され、バイパス流路２ｅを介して排気ガスをバイパスさせることで、高圧段タービンＴ１に流入する排気ガスの流量が任意に調整可能とされる。

アクチュエータ２１は、バイパス弁２０の開度を制御する駆動装置である。アクチュエータ２１は、リンク２１ａと、バイパス弁駆動部２１ｂとを有している。バイパス弁駆動部２１ｂは、リンク２１ａを介してバイパス弁２０を駆動する。バイパス弁駆動部２１ｂは、例えば、モータ及びギアを有しており、ギアを介してモータの回転運動を直線運動に変換することで、リンク２１ａを連続的に直線運動させて、バイパス弁２０を所定の開度に調整する。バイパス弁駆動部２１ｂは、ＥＣＵ３０に電気的に接続されており、その動作をＥＣＵ３０のバイパス弁制御部３５により制御される（図２参照）。

また、エンジン１００は、ＥＧＲシステム１５を備えている。ＥＧＲシステム１５は、エキゾーストマニホールド１１における排気ガスの少なくとも一部を吸気側にＥＧＲガスとして還流させる。ＥＧＲシステム１５は、ＥＧＲバルブ１６と、エキゾーストマニホールド１１とインテークパイプ２ｄとを連絡するＥＧＲパイプ１７と、ＥＧＲクーラ１８とを備えている。ＥＧＲバルブ１６は、例えばＥＧＲパイプ１７における下流側の位置に設けられ、ＥＧＲガスの流量を制御する。ＥＧＲクーラ１８は、例えばＥＧＲパイプ１７におけるＥＧＲバルブ１６の上流側に設けられ、ＥＧＲガスを冷却する。

以上のように構成されたエンジン１００では、その吸気側において、まず空気がエアクリーナ３により清浄化され、インテークパイプ２ａを介して低圧段コンプレッサＣ２に流入され、当該低圧段コンプレッサＣ２で圧縮される。低圧段コンプレッサＣ２で圧縮された空気は、インテークパイプ２ｂを介してインタークーラ６に流入されて冷却された後、高圧段コンプレッサＣ１に流入され、当該高圧段コンプレッサＣ１で更に圧縮される。高圧段コンプレッサＣ１で圧縮された空気は、インテークパイプ２ｃを介してアフタークーラ７に流入されて冷却され、インテークパイプ２ｃ及びインテークマニホールド８を介して各シリンダ１０に適宜吸気される。

一方、エンジン１００の排気側においては、バイパス弁２０が閉じている場合、排気ガスがエキゾーストマニホールド１１から高圧段タービンＴ１に導入された後、排気管２ｆを介して低圧段タービンＴ２に導入される。また、バイパス弁２０が所定の開度割合で開いている場合、排気ガスの少なくとも一部がバイパス弁２０に導入され、エキゾーストマニホールド１１から高圧段タービンＴ１の下流側にバイパスされた後、排気管２ｆを介して低圧段タービンＴ２に導入される。

低圧段タービンＴ２から導出された排気ガスは、排気管２ｇを通って後処理装置１２に導かれる。後処理装置１２では、例えばＤＰＦ触媒により排気ガス中の粒子状物質が除去されて浄化されると共に、例えばＳＣＲ触媒により排気ガス中の窒素酸化物が還元されて浄化される。後処理装置１２から導出された排気ガスは、マフラ（図示せず）により消音されて車外に排気される。

ここで、図２に例示するように、本実施形態の排気ガス圧力の推定装置１は、上記エンジン１００におけるエキマニ圧力を推定すべく、空気量センサ４０、インマニ圧力センサ（吸気圧力取得部）４１、及びＥＣＵ（Electronic Control Unit）３０を備えている。

空気量センサ４０は、エアクリーナ３の下流に設けられており、エアクリーナ３を介して吸い込まれる空気の質量流量（以下、「空気量Ｇａ」という）を検出する。インマニ圧力センサ４１は、インテークマニホールド８に設けられており、インテークマニホールド８における吸気圧力（インマニ圧力）Ｐｉｍを取得する。空気量センサ４０及びインマニ圧力センサ４１は、ＥＣＵ３０に電気的に接続されており、空気量Ｇａ及びインマニ圧力Ｐｉｍの検出値がＥＣＵ３０に出力される。

ＥＣＵ３０は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）を含む電子制御ユニットである。ＥＣＵ３０は、その機能的構成として、燃料噴射量算出部３１と、排気ガス流量取得部３２と、開口面積割合算出部３３と、推定部３４とを含んでいる。

燃料噴射量算出部３１は、例えばエンジン１００の運転状況等に基づいて、インジェクタ９で噴射される燃料量（以下、「燃料噴射量Ｇｆ」という）を算出する。燃料噴射量算出部３１では、指令値としての燃料噴射量Ｇｆが実際にインジェクタ９で噴射される燃料量と略等しくなるように、例えばインジェクタ９における燃料の輸送遅れ等を考慮して燃料噴射量Ｇｆを算出する。燃料噴射量算出部３１は、算出した燃料噴射量Ｇｆを排気ガス流量取得部３２に出力する。

排気ガス流量取得部３２は、エンジン１００の排気ガス流量を取得する。ここでの排気ガス流量取得部３２は、例えば、空気量Ｇａの検出値及び燃料噴射量Ｇｆの加算値により排気ガス流量Ｇｇａｓを算出する。排気ガス流量取得部３２は、算出した排気ガス流量Ｇｇａｓを推定部３４に出力する。

開口面積割合算出部３３は、高圧段タービンＴ１及びバイパス弁２０の開口面積割合Ｒを算出する。ここでの開口面積とは、高圧段タービンＴ１及びバイパス弁２０がエキゾーストマニホールド１１に接続されている箇所における開口部の面積を意味する。開口面積割合算出部３３は、算出した開口面積割合Ｒを推定部３４に出力する。

開口面積割合算出部３３は、下式（ａ）及び下式（ｂ）に従って高圧段タービンＴ１及びバイパス弁２０の開口面積割合Ｒを算出する。ここで、「ｒ」はバイパス弁２０の開口面積割合である。
Ｒ＝１＋Ａ×ｒ…（ａ）
ｒ＝１−｛（１００−１００×Ｂ）／１００｝^Ｃ…（ｂ）
上式（ａ）において、「Ａ」は、高圧段タービンＴ１の開口面積に対するバイパス弁２０の全開時開口面積の比である。開口面積比Ａとしては、高圧段タービンＴ１の開口面積を１としたときに、例えば０．２程度が採用される。「Ｂ」は、バイパス弁２０の全開時を１としたときのバイパス弁の開度割合である。バイパス弁の開度割合Ｂとしては、例えば、バイパス弁制御部３５がバイパス弁駆動部２１ｂに出力する指令値としての開度割合が用いられる。当該指令値としての開度割合は、バイパス弁制御部３５から開口面積割合算出部３３へ出力されるものである。

「Ｃ」は、バイパス弁２０の開度割合Ｂに対するバイパス弁２０の開口面積割合ｒの関係を模擬するための、所定のべき乗数である。べき乗数Ｃの値は、図４（ａ）に例示するように、バイパス弁２０の開度割合Ｂに対するバイパス弁２０の開口面積割合ｒの関係を変化させる。べき乗数Ｃとしては、バイパス弁２０の開度割合Ｂに対する流量変化（バイパス流路２ｅの有効開口面積の変化）が一般的に非線形で変化することを考慮して、例えば３程度が採用される。

なお、開口面積比Ａ及びべき乗数Ｃは、例えば、エキマニ圧力実測値Ｐｅｍとエキマニ圧力推定値Ｆ（Ｐｅｍｆ）との相関（後述、図５（ａ）参照）における決定係数（相関係数Ｒ２乗）を最大とするように決定される。

推定部３４は、インマニ圧力Ｐｉｍと、排気ガス流量Ｇｇａｓと、高圧段タービンＴ１及びバイパス弁２０の開口面積割合Ｒとに基づいてエキマニ圧力に相関を有するエキマニ圧力関数Ｐｅｍｆを算出する。推定部３４は、下式（ｃ）に従ってエキマニ圧力関数Ｐｅｍｆを算出する。
Ｐｅｍｆ＝Ｐａｂｓ×Ｇｇａｓ／Ｒ…（ｃ）
上式（ｃ）において、「Ｐａｂｓ」は、インテークマニホールド８におけるインマニ圧力の絶対圧である。推定部３４は、例えば、インマニ圧力Ｐｉｍと、図示しない大気圧センサで検出した大気圧Ｐａｔｍとを加算して、インマニ圧力の絶対圧Ｐａｂｓを算出する。

推定部３４は、このエキマニ圧力関数Ｐｅｍｆを変数とする近似式Ｆに基づいてエキマニ圧力を推定し、エキマニ圧力推定値Ｆ（Ｐｅｍｆ）を算出する。近似式Ｆは、図４（ｂ）に例示するように、横軸座標値をＰｅｍｆをとし、縦軸座標値をエキマニ圧力実測値Ｐｅｍとしたプロット点群に基づく近似式である。近似式Ｆとしては、例えばＰｅｍｆを変数とする３次関数とすることができる。近似式Ｆは、例えば、エキマニ圧力実測値Ｐｅｍを計測可能な試験設備等を用いて予め実験的に導出され、推定部３４に記憶される。そして、推定部３４は、記憶されている近似式Ｆにエキマニ圧力関数Ｐｅｍｆを代入することで、エキマニ圧力推定値Ｆ（Ｐｅｍｆ）を算出する。

次に、上記排気ガス圧力の推定装置１により実施されるエキマニ圧力推定値Ｆ（Ｐｅｍｆ）を算出について、図３のフローチャートを参照しつつ説明する。

まず、空気量センサ４０により空気量Ｇａが検出され（Ｓ１）、図示しない大気圧センサにより大気圧Ｐａｔｍが検出される（Ｓ２）。インマニ圧力センサ４１によりインマニ圧力Ｐｉｍが検出され（Ｓ３）、バイパス弁制御部３５から開口面積割合算出部３３へ出力された指令値としての開度割合に基づいて、バイパス弁２０の開度割合Ｂが検出される（Ｓ４）。

続いて、推定部３４によりインマニ圧力Ｐｉｍと大気圧Ｐａｔｍとが加算され、インマニ圧力の絶対圧Ｐａｂｓが算出される（Ｓ５）。燃料噴射量算出部３１により燃料噴射量Ｇｆが算出され（Ｓ６）、排気ガス流量取得部３２により空気量Ｇａと燃料噴射量Ｇｆとが加算されて排気ガス流量Ｇｇａｓが算出される（Ｓ７）。

開口面積割合算出部３３により、上式（ａ）及び上式（ｂ）に従って高圧段タービンＴ１及びバイパス弁２０の開口面積割合Ｒが算出される（Ｓ８）。そして、推定部３４により、上式（ｃ）に従ってエキマニ圧力関数Ｐｅｍｆが算出される（Ｓ１０）。推定部３４により、エキマニ圧力関数Ｐｅｍｆが近似式Ｆに代入されてエキマニ圧力推定値Ｆ（Ｐｅｍｆ）が算出される（Ｓ１０）。

このようにして推定されたエキマニ圧力推定値Ｆ（Ｐｅｍｆ）の推定精度を、図５（ａ）及び図５（ｂ）に例示する。図５（ａ）は、実施形態に係る排気ガス圧力の推定装置で推定したエキマニ圧力の推定精度を示すグラフである。図５（ｂ）は、従来の排気ガス圧力の推定装置で推定したエキマニ圧力の推定精度を示すグラフである。なお、図５（ａ）及び図５（ｂ）において、直線Ｌは、エキマニ圧力推定値Ｆ（Ｐｅｍｆ）とエキマニ圧力実測値Ｐｅｍとが等しい点の集合を示す直線である。各図中では、エキマニ圧力推定値Ｆ（Ｐｅｍｆ）のプロット点が直線Ｌに近いほど、エキマニ圧力推定値Ｆ（Ｐｅｍｆ）の推定精度が高いと言うことができる。

図５（ｂ）に示すように、従来の排気ガス圧力の推定装置では、特にバイパス弁が開口される領域（例えば約２５０ｋＰａの領域）において、エキマニ圧力推定値の推定精度が低いことが読み取れる。この理由としては、下記のような事情が影響しているものと推認される。

すなわち、ＥＧＲシステムの制御精度の向上のため、エキマニ圧力を利用するモデルベース制御が適用されるところ、タービンに流入する排気ガスの流量がバイパス弁の開口面積の変化の影響を受けないという仮定の下でエキマニ圧力が推定されることが一般的であった。

一方で、エンジンの燃費向上を目的としてコンベンショナルターボを採用する場合においては、例えば燃費が重視される低中速中負荷時に最適となるようにタービン容量等を選定すると、高速高負荷域においてポンピングロスの増加及びタービン回転超過を招くことがあるため、タービンに流入する排気ガスの流量が任意に調整可能なバイパス弁が設けられる。しかし、この場合、バイパス弁の開口面積の変化の影響が無視できなくなることから、上記仮定の下でのエキマニ圧力の推定では、エキマニ圧力を高精度に推定することが困難であった。

この点、本発明者らは鋭意検討を重ねた結果、エキマニ圧力の支配因子を実験データに基づき特定することにより、エキマニ圧力は、インマニ圧力Ｐｉｍ（インマニ圧力の絶対圧Ｐａｂｓ）と、排気ガス流量Ｇｇａｓと、高圧段タービンＴ１及びバイパス弁２０の開口面積割合Ｒとに基づいて算出されるエキマニ圧力関数Ｐｅｍｆとの相関が強いという知見を得た。そこで、本発明者らは、これらの支配因子に基づいてエキマニ圧力に相関を有するエキマニ圧力関数Ｐｅｍｆを算出し、当該エキマニ圧力関数Ｐｅｍｆを変数とする近似式Ｆに基づいて推定すると、エキマニ圧力を高精度に推定することができるという知見を得た。その結果、図５（ａ）に示すように、本実施形態に係る排気ガス圧力の推定装置１では、図５（ｂ）の例と比べてエキマニ圧力推定値Ｆ（Ｐｅｍｆ）の推定精度が高くなったことが読み取れる。

以上、本実施形態に係る排気ガス圧力の推定装置１では、上記知見から、エンジン１００のエキゾーストマニホールド１１における排気ガス圧力（エキマニ圧力）との相関が強いエキマニ圧力関数Ｐｅｍｆが算出され、当該エキマニ圧力関数Ｐｅｍｆを変数とする近似式Ｆを利用してエキマニ圧力推定値Ｆ（Ｐｅｍｆ）が算出されることによって、バイパス弁２０の開口面積割合ｒが変化する場合におけるエキマニ圧力推定値Ｆ（Ｐｅｍｆ）の精度悪化が抑制される。その結果、高圧段タービンＴ１の上流側から下流側に排気ガスをバイパスさせるバイパス流路２ｅ上にバイパス弁２０を備えるエンジン１００において、エキマニ圧力を高精度に推定することが可能となる。

なお、バイパス弁２０の開度割合Ｂに対する流量変化としては、例えばバイパス弁２０をノズルと仮定し、ノズル式を適用した計算式により推定された値を用いることも考えられる。しかし、バイパス弁２０が設けられているバイパス流路２ｅでは、エキゾーストマニホールド１１における排気ガスの温度等の状態変化が大きいことから、ノズル式を適用した計算式によりバイパス弁２０の開度割合Ｂに対する流量変化を高精度に推定することは困難である。この点、本実施形態では、上述のようにべき乗数Ｃを用いて、バイパス弁２０の開度割合Ｂに対するバイパス弁２０の開口面積割合ｒの関係が模擬される。これにより、エキゾーストマニホールド１１における排気ガスの温度等の状態変化の影響を受けることなく、エキマニ圧力を高精度に推定することが可能となる。

以上、本発明に係る好適な実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限られるものではなく、各請求項に記載した要旨を変更しない範囲で変形し、又は他のものに適用してもよい。

例えば、上記実施形態における上式（ｂ）において、バイパス弁２０の開度割合Ｂ（バイパス弁２０の全開時を１としたときのバイパス弁の開度割合）としては、バイパス弁制御部３５がバイパス弁駆動部２１ｂに出力する指令値としての開度割合を用いたが、バイパス弁２０の実際の開度に基づく開度割合を用いてもよい。

例えば、上記実施形態では、バイパス流路２ｅは、エキゾーストマニホールド１１と排気管２ｆとを接続するように設けられていたが、例えば高圧段ターボ５０のハウジング内に設けられていてもよい。

１…排気ガス圧力の推定装置、１００…エンジン、８…インテークマニホールド（吸気多岐管）、１１…エキゾーストマニホールド（排気多岐管）、Ｔ１…高圧段タービン（タービン）、２ｅ…バイパス流路、２０…バイパス弁、３２…排気ガス流量取得部、３４…推定部、４１…インマニ圧力センサ（吸気圧力取得部）、Ｐｅｍｆ…エキマニ圧力関数、Ｐａｂｓ…インマニ圧力の絶対圧、Ｇｇａｓ…排気ガス流量、Ｒ…高圧段タービンＴ１及びバイパス弁２０の開口面積割合。

Claims

排気多岐管に接続されたタービンと、前記タービンの上流側から下流側に排気ガスをバイパスさせるバイパス流路上に設けられたバイパス弁と、を備えるエンジンの排気ガス圧力を推定する推定装置であって、
前記エンジンの吸気多岐管における吸気圧力を取得する吸気圧力取得部と、
前記エンジンの排気ガス流量を取得する排気ガス流量取得部と、
前記排気多岐管における排気ガス圧力を推定する推定部と、を備え、
前記推定部は、
前記吸気圧力と、前記排気ガス流量と、前記タービン及び前記バイパス弁の開口面積割合とに基づいて前記排気多岐管における排気ガス圧力に相関を有するエキマニ圧力関数を算出し、当該エキマニ圧力関数を変数とする近似式に基づいて前記排気多岐管における排気ガス圧力を推定し、
前記バイパス弁の全開時を１としたときの前記バイパス弁の開度割合に対する前記バイパス弁の開口面積割合の関係を模擬するための所定のべき乗数を用いて、前記エキマニ圧力関数を算出する、排気ガス圧力の推定装置。
前記エキマニ圧力関数Ｐｅｍｆは、下式（１）で表される、請求項１に記載の排気ガス圧力の推定装置。
Ｐｅｍｆ＝Ｐａｂｓ×Ｇｇａｓ／Ｒ…（１）
但し、
Ｐａｂｓ：前記吸気多岐管における吸気圧力の絶対圧
Ｇｇａｓ：前記エンジンの排気ガス流量
Ｒ：前記タービン及び前記バイパス弁の開口面積割合
前記タービン及び前記バイパス弁の開口面積割合Ｒは、下式（２）及び下式（３）で表される、請求項１又は２に記載の排気ガス圧力の推定装置。
Ｒ＝１＋Ａ×ｒ…（２）
ｒ＝１−｛（１００−１００×Ｂ）／１００｝ ^Ｃ …（３）
但し、
Ａ：前記タービンの開口面積に対する前記バイパス弁の全開時開口面積の比
Ｂ：前記バイパス弁の全開時を１としたときの前記バイパス弁の開度割合
Ｃ：前記所定のべき乗数
ｒ：前記バイパス弁の開口面積割合