JP6536420B2

JP6536420B2 - Turbo rotation speed estimation device and turbo rotation speed estimation method

Info

Publication number: JP6536420B2
Application number: JP2016013293A
Authority: JP
Inventors: 裕也成瀬; 松下　智彦; 智彦松下
Original assignee: Toyota Industries Corp
Current assignee: Toyota Industries Corp
Priority date: 2016-01-27
Filing date: 2016-01-27
Publication date: 2019-07-03
Anticipated expiration: 2036-01-27
Also published as: JP2017133407A

Description

この発明は、ターボ回転速度推定装置、およびターボ回転速度推定方法に関する。 The present invention relates to a turbo rotation speed estimation device and a turbo rotation speed estimation method.

車両に搭載されるエンジンに取り付けられるターボチャージャは、エンジンからの排気を動力源として回転する回転体を有している。この回転体の回転により、エンジンの燃焼室に空気が強制的に送り込まれる。 A turbocharger attached to an engine mounted on a vehicle has a rotating body that is rotated by using exhaust gas from the engine as a power source. The rotation of the rotating body forces air into the combustion chamber of the engine.

ターボチャージャの回転体は、高速で回転する。回転体の回転速度（以下、ターボ回転速度という）が上昇しすぎると、回転軸の軸受け等に破損が生じるおそれがある。このため過回転とならないように回転速度を監視することが好ましい。しかし、回転軸に回転速度センサを設けると追加部品が必要となって、部品の設計変更が必要となり、かつ部品追加により製造コストも増加する。 The rotating body of the turbocharger rotates at high speed. If the rotational speed of the rotating body (hereinafter referred to as “turbo rotational speed”) increases too much, the bearing of the rotating shaft may be damaged. For this reason, it is preferable to monitor the rotational speed so as not to overspeed. However, providing a rotational speed sensor on the rotational shaft requires additional parts, requires a change in part design, and increases the manufacturing cost due to the addition of parts.

そこで、従来、回転速度センサを使用せずにターボ回転速度を検出する手法が考案されている。たとえば、特開２０１４−５８１１号公報（特許文献１）および特開２０１１−２４１７３３号公報（特許文献２）には、ターボコンプレッサの入口圧と出口圧の圧力比を算出し、この圧力比に基づいてターボ回転速度を検出する手法が開示されている。 Therefore, conventionally, a method for detecting a turbo rotational speed without using a rotational speed sensor has been devised. For example, in Japanese Patent Application Laid-Open Nos. 2014-5811 (Patent Document 1) and 2011-241733 (Patent Document 2), the pressure ratio between the inlet pressure and the outlet pressure of the turbo compressor is calculated, and the pressure ratio is calculated. A technique is disclosed for detecting the turbo rotational speed.

特開２０１４−５８１１号公報JP, 2014-5811, A 特開２０１１−２４１７３３号公報JP, 2011-241733, A

特開２０１４−５８１１号公報（特許文献１）に開示された手法では、コンプレッサの入口圧の検出には大気圧センサの値を用いており、また、コンプレッサの出口圧の検出には新規に圧力センサをコンプレッサの出口に設置して測定している。したがって、コンプレッサ出口に圧力センサを追加する分だけ製造コストが上昇する。また、コンプレッサの入口圧として大気圧センサの値をそのまま用いているので、大気圧センサとコンプレッサ入口との間に配置されるエアクリーナ等による圧力損失が考慮されていない分だけ、実際のコンプレッサ入口圧よりも圧力が高く見積もられて、検出されるターボ回転数と実際のターボ回転数の間に誤差が生じる虞がある。このため、ターボ回転速度が１０％以上低く検出される可能性がある。内燃機関の性能をなるべく向上させつつターボ回転速度の上限を守るという観点からは、高速域におけるターボ回転速度の検出誤差は、特に小さく抑えることが望ましい。 In the method disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 2014-5811 (Patent Document 1), the value of the atmospheric pressure sensor is used to detect the inlet pressure of the compressor, and a new pressure is used to detect the outlet pressure of the compressor. A sensor is installed at the outlet of the compressor for measurement. Therefore, the manufacturing cost is increased by the addition of a pressure sensor at the compressor outlet. In addition, since the value of the atmospheric pressure sensor is used as the inlet pressure of the compressor as it is, the actual compressor inlet pressure is not taken into account because the pressure loss due to the air cleaner etc. disposed between the atmospheric pressure sensor and the compressor inlet is not taken into consideration. The pressure may be more highly estimated, and an error may occur between the detected turbo speed and the actual turbo speed. Therefore, the turbo rotational speed may be detected as low as 10% or more. From the viewpoint of maintaining the upper limit of the turbo rotational speed while improving the performance of the internal combustion engine as much as possible, it is desirable to particularly suppress the detection error of the turbo rotational speed in the high speed range.

特開２０１１−２４１７３３号公報（特許文献２）に開示された手法では、コンプレッサ出口に圧力センサの追加はないが、コンプレッサ出口の圧力として、インテークマニホールドに設置された過給圧センサの値を利用している。このため、コンプレッサ出口とインテークマニホールドの間に配置されているインタークーラ等による圧力損失が考慮されていない分だけ、実際のコンプレッサ出口圧よりも圧力が低く見積もられて、検出されるターボ回転数と実際のターボ回転数との間の誤差がさらに大きくなる虞がある。 In the method disclosed in JP 2011-241733 A (Patent Document 2), although the pressure sensor is not added at the compressor outlet, the value of the supercharging pressure sensor installed in the intake manifold is used as the pressure at the compressor outlet. doing. Therefore, the pressure is estimated to be lower than the actual compressor outlet pressure by the amount that pressure loss due to the intercooler or the like disposed between the compressor outlet and the intake manifold is not taken into consideration, and the detected turbo rotational speed There is a possibility that the error between the and the actual turbo speed may be further increased.

この発明は、上記のような問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、回転速度センサを追加することなく、ターボ回転速度の推定精度が向上されたターボ回転速度推定装置、およびターボ回転速度推定方法を提供することである。 The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and its object is to provide a turbo rotation speed estimation device with an improved estimation accuracy of turbo rotation speed without adding a rotation speed sensor. , And turbo rotational speed estimation method.

この発明は、要約すると、過給器付の内燃機関のターボ回転速度推定装置である。内燃機関は、エアクリーナ、コンプレッサ、インタークーラ、インテークマニホールドの順に吸気を導く吸気通路と、吸気通路のエアクリーナの上流に配置された大気圧センサと、吸気通路のインタークーラの下流に配置された過給圧センサとを含む。ターボ回転速度推定装置は、過給圧センサの出力に対してインタークーラの圧力損失を考慮した第１補正を行なってコンプレッサの出口圧を推定する出口圧推定手段と、大気圧センサの出力に対してエアクリーナの圧力損失を考慮した第２補正を行なってコンプレッサの入口圧を推定する入口圧推定手段と、出口圧推定手段および入口圧推定手段の推定結果から、コンプレッサの入口圧と出口圧との圧力比を演算する第１演算手段と、第１演算手段で演算された圧力比と吸気通路の空気流量とに基づいてコンプレッサの回転速度を算出する第２演算手段とを備える。入口圧推定手段は、エアクリーナの劣化度に応じて第２補正におけるエアクリーナの圧力損失に対応する補正量を変更し、補正量は劣化度が大きくなると増加するように変更される。 The present invention, in summary, is a turbo rotation speed estimation device for a supercharged internal combustion engine. The internal combustion engine includes an air cleaner, a compressor, an intercooler, an intake manifold, an intake passage for guiding intake air in this order, an atmospheric pressure sensor disposed upstream of the air cleaner in the intake passage, and a supercharger disposed downstream of the intercooler in the intake passage. And a pressure sensor. The turbo rotational speed estimation device performs first correction on the output of the supercharging pressure sensor taking into consideration the pressure loss of the intercooler to estimate the outlet pressure of the compressor, and the output of the atmospheric pressure sensor From the estimation results of the inlet pressure estimating means for estimating the inlet pressure of the compressor by performing the second correction in consideration of the pressure loss of the air cleaner, and the outlet pressure estimating means and the inlet pressure estimating means A first operation unit that calculates a pressure ratio, and a second operation unit that calculates a rotational speed of a compressor based on the pressure ratio calculated by the first operation unit and the air flow rate of the intake passage. The inlet pressure estimation means changes the correction amount corresponding to the pressure loss of the air cleaner in the second correction according to the degree of deterioration of the air cleaner, and the correction amount is changed so as to increase as the degree of deterioration increases.

好ましくは、入口圧推定手段は、車両の走行距離が増加するにしたがってエアクリーナの劣化度が大きくなるように車両の走行距離に応じてエアクリーナの劣化度を推定する。 Preferably, the inlet pressure estimation means estimates the deterioration degree of the air cleaner according to the travel distance of the vehicle such that the deterioration degree of the air cleaner increases as the travel distance of the vehicle increases.

より好ましくは、入口圧推定手段は、カーナビゲーション装置で検出される車両の走行地域に基づいて、走行距離に応じたエアクリーナの劣化度の増加度合いを変更する。 More preferably, the inlet pressure estimation means changes the degree of increase of the degree of deterioration of the air cleaner according to the travel distance based on the travel area of the vehicle detected by the car navigation device.

好ましくは、入口圧推定手段は、内燃機関のアイドル運転時の吸気通路の空気流量からエアクリーナの劣化度を推定する。 Preferably, the inlet pressure estimating means estimates the degree of deterioration of the air cleaner from the air flow rate in the intake passage during idle operation of the internal combustion engine.

好ましくは、内燃機関は、温度センサをさらに備える。出口圧推定手段は、温度センサの検出温度がしきい値より低い場合には、検出温度がしきい値より高い場合に比べて、第１補正におけるインタークーラの圧力損失に対応する補正量を増加させる。 Preferably, the internal combustion engine further comprises a temperature sensor. The outlet pressure estimating means increases the correction amount corresponding to the pressure loss of the intercooler in the first correction when the detected temperature of the temperature sensor is lower than the threshold compared to when the detected temperature is higher than the threshold Let

この発明は、他の局面では、過給器付の内燃機関のターボ回転速度推定方法である。内燃機関は、エアクリーナ、コンプレッサ、インタークーラ、インテークマニホールドの順に吸気を導く吸気通路と、吸気通路のエアクリーナの上流に配置された大気圧センサと、吸気通路のインタークーラの下流に配置された過給圧センサとを含む。ターボ回転速度推定方法は、過給圧センサの出力に対してインタークーラの圧力損失を考慮した第１補正処理を行なってコンプレッサの出口圧を推定するステップと、大気圧センサの出力に対してエアクリーナの圧力損失を考慮した第２補正処理を行なってコンプレッサの入口圧を推定するステップと、第１補正処理および第２補正処理の推定結果から、コンプレッサの入口圧と出口圧との圧力比を演算するステップと、圧力比と吸気通路の空気流量とに基づいて、コンプレッサの回転速度を算出するステップとを備える。入口圧を推定するステップは、エアクリーナの劣化度に応じて第２補正処理におけるエアクリーナの圧力損失に対応する補正量を変更し、補正量は劣化度が大きくなると増加するように変更される。 In another aspect, the present invention is a method of estimating turbo rotation speed of a supercharged internal combustion engine. The internal combustion engine includes an air cleaner, a compressor, an intercooler, an intake manifold, an intake passage for guiding intake air in this order, an atmospheric pressure sensor disposed upstream of the air cleaner in the intake passage, and a supercharger disposed downstream of the intercooler in the intake passage. And a pressure sensor. The turbo rotational speed estimation method comprises the steps of: performing first correction processing in consideration of the pressure loss of the intercooler on the output of the boost pressure sensor to estimate the outlet pressure of the compressor; and air cleaner on the output of the atmospheric pressure sensor Calculating the pressure ratio between the inlet pressure and the outlet pressure of the compressor from the step of estimating the inlet pressure of the compressor by performing the second correction process in consideration of the pressure loss of the compressor and the estimation result of the first correction process and the second correction process And calculating the rotational speed of the compressor based on the pressure ratio and the air flow rate of the intake passage. In the step of estimating the inlet pressure, the correction amount corresponding to the pressure loss of the air cleaner in the second correction process is changed according to the degree of deterioration of the air cleaner, and the correction amount is changed to increase as the degree of deterioration increases.

本発明によれば、エアクリーナの劣化度合が変化した場合であっても、精度よくターボ回転速度を推定することができる。 According to the present invention, even when the degree of deterioration of the air cleaner changes, the turbo rotation speed can be accurately estimated.

本実施の形態に係る制御装置によって制御される過給機３０を備えるエンジン１の全体構成を示す図である。It is a figure which shows the whole structure of the engine 1 provided with the supercharger 30 controlled by the control apparatus which concerns on this Embodiment. 制御装置４００の機能ブロック図である。FIG. 6 is a functional block diagram of a control device 400. 実施の形態１において制御装置４００が実行するターボ回転速度推定処理を説明するためのフローチャートである。FIG. 7 is a flowchart for illustrating turbo rotation speed estimation processing executed by control device 400 in the first embodiment. FIG. インタークーラの圧力損失（ΔＰｉｃ）と空気流量（Ｆ）との関係を示した図である。It is the figure which showed the relationship between the pressure loss ((DELTA) Pic) of an intercooler, and air flow volume (F). エアクリーナの基本圧力損失（ΔＰａｃ０）と空気流量（Ｆ）との関係を示した図である。It is the figure which showed the relationship between the basic pressure loss ((DELTA) Pac0) of an air cleaner, and an air flow rate (F). エアクリーナの劣化による圧力損失の増加係数（Ｋ）と走行距離（Ｄ）との関係を示した図である。It is the figure which showed the relationship between the increase factor (K) of the pressure loss by degradation of an air cleaner, and a distance (D). エアクリーナの基本圧力損失（ΔＰａｃ０）が増加係数（Ｋ）によって補正される様子を示した図である。It is a figure showing signs that basic pressure loss (deltaPac0) of an air cleaner is corrected by an increase coefficient (K). 空気流量（Ｆ１）および圧力比（Ｒ１）からターボ回転速度を導出するマップの一例を示した図である。It is a figure showing an example of a map which derives turbo revolving speed from air flow rate (F1) and pressure ratio (R1). 圧力損失増加係数を車両の使用地域によって変更する例を示す図である。It is a figure which shows the example which changes a pressure loss increase coefficient with the use area of a vehicle. アイドル状態において空気流量（Ｆ）からエアクリーナの劣化度を決めるマップの一例を示した図である。It is a figure showing an example of a map which determines degradation degree of an air cleaner from air flow rate (F) in an idle state. 劣化度によってエアクリーナの圧力損失を変更することを説明するための図である。It is a figure for demonstrating changing the pressure loss of an air cleaner by degradation degree. 実施の形態４において制御装置４００が実行するターボ回転速度推定処理を説明するためのフローチャートである。FIG. 18 is a flowchart for illustrating a turbo rotational speed estimation process performed by control device 400 in the fourth embodiment. 実施の形態４において用いられるインタークーラの圧力損失（ΔＰｉｃ）と空気流量（Ｆ）との関係を示した図である。FIG. 16 is a diagram showing the relationship between the pressure loss (ΔPic) of the intercooler used in the fourth embodiment and the air flow rate (F).

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the drawings, the same or corresponding portions are denoted by the same reference characters and description thereof will not be repeated.

［実施の形態１］
図１は、本実施の形態に係る制御装置によって制御される過給機３０を備えるエンジン１の全体構成を示す図である。 First Embodiment
FIG. 1 is a view showing an entire configuration of an engine 1 provided with a supercharger 30 controlled by a control device according to the present embodiment.

エンジン１は、エンジン本体１０と、エアクリーナ２０と、インタークーラ２６と、吸気マニホールド２８と、過給機３０と、排気マニホールド５０とを備える。 The engine 1 includes an engine body 10, an air cleaner 20, an intercooler 26, an intake manifold 28, a supercharger 30, and an exhaust manifold 50.

エンジン本体１０は、複数の気筒１２と、コモンレール１４と、複数のインジェクタ１６とを含む。本実施の形態においては、エンジン１は、直列３気筒エンジンを一例として説明するが、その他の気筒レイアウト（たとえば、Ｖ型あるいは水平型）のエンジンであってもよい。 The engine body 10 includes a plurality of cylinders 12, a common rail 14, and a plurality of injectors 16. In the present embodiment, the engine 1 will be described by taking an in-line three-cylinder engine as an example, but may be another cylinder layout (for example, V-type or horizontal) engine.

複数のインジェクタ１６は、複数の気筒１２の各々に設けられ、その各々がコモンレール１４に接続されている。燃料タンク（図示せず）に貯留された燃料は、サプライポンプ（図示せず）によって所定圧まで加圧されてコモンレール１４へ供給される。コモンレール１４に供給された燃料は複数のインジェクタ１６の各々から所定のタイミングで噴射される。 A plurality of injectors 16 are provided in each of the plurality of cylinders 12 and each is connected to the common rail 14. The fuel stored in the fuel tank (not shown) is pressurized to a predetermined pressure by a supply pump (not shown) and supplied to the common rail 14. The fuel supplied to the common rail 14 is injected from each of the plurality of injectors 16 at a predetermined timing.

エアクリーナ２０は、エンジン１の外部から吸入される空気から異物を除去する。エアクリーナ２０は、吸気管２２の一方端に接続される。 The air cleaner 20 removes foreign matter from the air taken in from the outside of the engine 1. The air cleaner 20 is connected to one end of the intake pipe 22.

吸気管２２の他方端は、過給機３０のコンプレッサ３２の入口に接続される。コンプレッサ３２の出口は、吸気管２４の一方端に接続される。 The other end of the intake pipe 22 is connected to the inlet of the compressor 32 of the turbocharger 30. The outlet of the compressor 32 is connected to one end of the intake pipe 24.

吸気管２４の他方端は、インタークーラ２６の一方端に接続される。インタークーラ２６は、吸気管２４を流通する空気を冷却する水冷式の熱交換器を含んで構成される。なお、インタークーラ２６は、空冷式の熱交換器を含むものであっても良い。 The other end of the intake pipe 24 is connected to one end of the intercooler 26. The intercooler 26 includes a water-cooled heat exchanger that cools the air flowing through the intake pipe 24. The intercooler 26 may include an air-cooled heat exchanger.

インタークーラ２６の他方端は、吸気管２７の一方端に接続される。吸気管２７の他方端は、吸気マニホールド２８に接続される。吸気マニホールド２８は、エンジン本体１０の複数の気筒１２の各々の吸気ポートに連結される。 The other end of the intercooler 26 is connected to one end of the intake pipe 27. The other end of the intake pipe 27 is connected to the intake manifold 28. The intake manifold 28 is connected to an intake port of each of the plurality of cylinders 12 of the engine body 10.

エンジン１に吸入される空気は、エアクリーナ２０によりろ過される。エアクリーナ２０によりろ過された空気は、コンプレッサ３２によって圧縮され、インタークーラ２６で冷却される。インタークーラ２６で冷却された空気は、エンジン本体１０の各気筒の吸気側に接続された吸気マニホールド２８を通過してエンジン本体１０に吸入される。 Air drawn into the engine 1 is filtered by the air cleaner 20. The air filtered by the air cleaner 20 is compressed by the compressor 32 and cooled by the intercooler 26. The air cooled by the intercooler 26 passes through an intake manifold 28 connected to the intake side of each cylinder of the engine body 10 and is taken into the engine body 10.

排気マニホールド５０は、エンジン本体１０の複数の気筒１２の各々の排気ポートに連結される。排気マニホールド５０は、第１排気管５２の一方端に接続される。第１排気管５２の他方端は、過給機３０のタービン３６に接続される。そのため、各気筒の排気ポートから排出される排気ガスは、排気マニホールド５０に集められた後、第１排気管５２を経由してタービン３６に供給される。 The exhaust manifold 50 is connected to the exhaust port of each of the plurality of cylinders 12 of the engine body 10. The exhaust manifold 50 is connected to one end of the first exhaust pipe 52. The other end of the first exhaust pipe 52 is connected to the turbine 36 of the turbocharger 30. Therefore, the exhaust gas discharged from the exhaust port of each cylinder is collected in the exhaust manifold 50 and then supplied to the turbine 36 via the first exhaust pipe 52.

なお、エンジン１は、ＥＧＲ装置１３０をさらに含む。ＥＧＲ装置１３０は、吸気マニホールド２８と排気マニホールド５０とを接続するＥＧＲ通路１３１と、ＥＧＲ通路の途中に設けられたＥＧＲバルブ１３４およびＥＧＲクーラ１３２とを含む。ＥＧＲ装置１３０は、ＥＧＲバルブ１３４の開度を調整し、吸入空気に排気ガスの一部を導入することによって、燃焼室内の燃焼温度を下げ、ＮＯｘの発生を抑制する装置である。 Engine 1 further includes an EGR device 130. The EGR device 130 includes an EGR passage 131 connecting the intake manifold 28 and the exhaust manifold 50, and an EGR valve 134 and an EGR cooler 132 provided in the middle of the EGR passage. The EGR device 130 is a device that adjusts the opening degree of the EGR valve 134 and introduces a part of the exhaust gas into the intake air, thereby reducing the combustion temperature in the combustion chamber and suppressing the generation of NOx.

過給機３０は、コンプレッサ３２と、タービン３６とを含む。タービン３６は、第２排気管５４の一方端に接続される。タービン３６から排出された排気ガスは第２排気管５４を経由して車外に排出される。コンプレッサ３２のハウジング内にはコンプレッサホイール３４が収納され、タービン３６のハウジング内にはタービンホイール３８が収納される。コンプレッサホイール３４とタービンホイール３８とは、連結軸４２によって連結され、一体的に回転する。そのため、コンプレッサホイール３４は、タービンホイール３８に供給される排気ガスの排気エネルギによって回転駆動される。 The turbocharger 30 includes a compressor 32 and a turbine 36. The turbine 36 is connected to one end of the second exhaust pipe 54. Exhaust gas exhausted from the turbine 36 is exhausted to the outside of the vehicle via the second exhaust pipe 54. A compressor wheel 34 is housed in the housing of the compressor 32, and a turbine wheel 38 is housed in the housing of the turbine 36. The compressor wheel 34 and the turbine wheel 38 are connected by the connecting shaft 42 and integrally rotate. Therefore, the compressor wheel 34 is rotationally driven by the exhaust energy of the exhaust gas supplied to the turbine wheel 38.

コンプレッサ３２は、タービンホイール３８によって回転駆動されることによって、コンプレッサ３２よりも上流側の吸気（以下「過給前吸気」という）を過給して吸気管２４に供給する。これにより、コンプレッサ３２よりも下流側の吸気（以下「過給後吸気」という）の圧力は、過給前吸気の圧力よりも高められる。 The compressor 32 is rotationally driven by the turbine wheel 38 to supercharge intake air on the upstream side of the compressor 32 (hereinafter referred to as “pre-supercharge intake air”) and supply it to the intake pipe 24. As a result, the pressure of the intake air downstream of the compressor 32 (hereinafter referred to as “the post-supercharge intake”) is higher than the pressure of the pre-supercharge intake.

なお、タービン３６に過度の量の排気ガスが流入することを防止する必要がある場合には、排気ガスはウエイストゲートバルブ５８を開くことによって排気バイパス通路５６を通る。排気バイパス通路５６を通ることにより、排気ガスは、タービン３６を迂回して第２排気管５４に導かれる。 When it is necessary to prevent an excessive amount of exhaust gas from flowing into the turbine 36, the exhaust gas passes through the exhaust bypass passage 56 by opening the waste gate valve 58. By passing through the exhaust bypass passage 56, the exhaust gas bypasses the turbine 36 and is guided to the second exhaust pipe 54.

エンジン１は、インタークーラ２６を通過後の吸気の温度Ｔｉｃｏ（T-intercooler-out）を検出するターボ後吸気温度センサ１０２と、エアフローメータ１０４と、過給圧センサ１０７を含む。エアフローメータ１０４は、吸気管２２内の過給前吸気の流量を検出する。過給圧センサ１０７は、吸気マニホールド２８の入口部の過給後吸気の圧力（以下「過給圧Ｐｉｍ」ともいう）を検出する。 Engine 1 includes a post-turbo intake temperature sensor 102 for detecting a temperature Tico (T-intercooler-out) of intake air after passing through intercooler 26, an air flow meter 104, and a supercharging pressure sensor 107. The air flow meter 104 detects the flow rate of pre-supercharged intake air in the intake pipe 22. The supercharging pressure sensor 107 detects the pressure of the post-supercharging intake air at the inlet portion of the intake manifold 28 (hereinafter also referred to as “supercharging pressure Pim”).

エンジン１が搭載される車両は、アクセルペダルポジションセンサ、エンジン回転速度センサなど車両の状態を検出する各種センサと、制御装置４００とを含む。制御装置４００は、図示しないＣＰＵ（Central Processing Unit）およびメモリ４０１を内蔵した電子制御ユニット（ＥＣＵ：Electronic Control Unit）により構成される。制御装置４００は、メモリ４０１に記憶された情報および各センサの検出結果に基づいて、エンジン１のスロットル開度、燃料噴射量、点火時期等を制御するとともに、ＥＧＲバルブ１３４の開度を制御する制御信号Ｃ１とウエイストゲートバルブ５８の開度を制御する制御信号Ｃ２とを出力する。 The vehicle on which the engine 1 is mounted includes various sensors such as an accelerator pedal position sensor, an engine rotational speed sensor, and the like for detecting the state of the vehicle, and a control device 400. The control device 400 is configured of a central processing unit (CPU) (not shown) and an electronic control unit (ECU) incorporating a memory 401. The control device 400 controls the throttle opening degree of the engine 1, the fuel injection amount, the ignition timing and the like based on the information stored in the memory 401 and the detection results of the respective sensors, and controls the opening degree of the EGR valve 134. A control signal C1 and a control signal C2 for controlling the opening degree of the waste gate valve 58 are output.

上記のような構成を有するエンジン１において、ターボ回転速度が過剰に高くなると、過給機３０の過熱や振動などによって過給機３０が破損してしまうおそれがある。このような破損を防止するためには、たとえば、エンジン１の運転条件やウエイストゲートバルブ５８の開度などを制御して、ターボ回転速度を予め定めた上限回転速度未満に制限する必要がある。このためには、ターボ回転速度を精度よく推定する必要がある。 In the engine 1 having the above configuration, if the turbo rotation speed becomes excessively high, there is a possibility that the supercharger 30 may be damaged due to overheating, vibration or the like of the supercharger 30. In order to prevent such damage, for example, it is necessary to limit the turbo rotational speed to less than a predetermined upper limit rotational speed by controlling the operating conditions of the engine 1, the opening degree of the waste gate valve 58, and the like. For this purpose, it is necessary to estimate the turbo rotational speed with high accuracy.

ターボ回転速度の推定方法としては、コンプレッサの前段の圧力とコンプレッサの後段の圧力との比を用いる方法が知られているが、特開２０１４−５８１１号公報（特許文献１）のように、新規の圧力センサを追加せずに精度を向上させることが望ましい。 As a method of estimating the turbo rotational speed, there is known a method using the ratio of the pressure in the former stage of the compressor and the pressure in the latter stage of the compressor, but as described in JP-A 2014-5811 (patent document 1) It is desirable to improve the accuracy without adding a pressure sensor.

特に、近年のガソリンエンジンおよびディーゼルエンジンにおいては、排気規制が強化されていることによって、ＥＧＲ装置１３０を備えることが必須となりつつある。この場合、ＥＧＲ装置１３０を精度よく制御するためには、シリンダ筒内に入る直前の吸気圧の検出が必要であるため、過給圧センサ１０７は吸気マニホールド２８に設けられることが多い。したがって、各圧力センサで測定した圧力を補正することによって、過給圧センサ１０７からコンプレッサの後段の圧力を精度良く得るとともに、大気圧センサ１０６からコンプレッサの前段の圧力を精度よく得ることができればよい。 In particular, in recent gasoline engines and diesel engines, it is becoming essential to provide the EGR device 130 due to the strengthening of exhaust gas regulations. In this case, in order to control the EGR device 130 with high accuracy, it is necessary to detect the intake pressure immediately before entering the cylinder cylinder, so the boost pressure sensor 107 is often provided in the intake manifold 28. Therefore, it is only necessary to obtain the pressure at the rear stage of the compressor from the supercharging pressure sensor 107 with high accuracy and correct the pressure at the front stage of the compressor from the atmospheric pressure sensor 106 by correcting the pressure measured by each pressure sensor. .

大気圧センサ１０６が検出する大気圧Ｐ０とコンプレッサ３２の直前の圧力Ｐ１との間には、Ｐ０＞Ｐ１の関係が成立する。Ｐ０とＰ１との差は、吸気管２２の圧力損失およびエアクリーナ２０で生じる圧力損失である。 A relationship of P0> P1 is established between the atmospheric pressure P0 detected by the atmospheric pressure sensor 106 and the pressure P1 immediately before the compressor 32. The difference between P0 and P1 is the pressure loss of the intake pipe 22 and the pressure loss generated by the air cleaner 20.

また、過給圧センサ１０７が検出する過給圧Ｐｉｍとコンプレッサ３２の直後の圧力Ｐ３との間には、Ｐｉｍ＜Ｐ３の関係が成立する。Ｐ３とＰｉｍとの差は、吸気管２４，２７の圧力損失およびインタークーラ２６で生じる圧力損失である。 Further, a relationship of Pim <P3 is established between the supercharging pressure Pim detected by the supercharging pressure sensor 107 and the pressure P3 immediately after the compressor 32. The difference between P3 and Pim is the pressure loss in the intake manifolds 24, 27 and the pressure loss occurring in the intercooler 26.

本実施の形態では、制御装置４００が大気圧Ｐ０と過給圧Ｐｉｍの各々について圧力損失分の圧力を補正して、コンプレッサの入口の圧力Ｐ１と出口の圧力Ｐ３とを得て、圧力比Ｐ３／Ｐ１を算出し、この圧力比からターボ回転速度Ｎｔを得るようにしている。このため、補正せずに大気圧Ｐ０と過給圧Ｐｉｍを圧力Ｐ３，Ｐ４として使用するよりも推定精度が向上している。以下、制御装置４００が実行している推定処理について説明する。 In the present embodiment, the controller 400 corrects the pressure loss for each of the atmospheric pressure P0 and the supercharging pressure Pim to obtain the pressure P1 at the inlet of the compressor and the pressure P3 at the outlet, and the pressure ratio P3. The turbo rotation speed Nt is obtained from this pressure ratio by calculating / P1. Therefore, the estimation accuracy is improved as compared to using the atmospheric pressure P0 and the supercharging pressure Pim as the pressures P3 and P4 without correction. Hereinafter, the estimation process performed by the control device 400 will be described.

図２は、制御装置４００の機能ブロック図である。図１および図２を参照して、エンジン１は、エアクリーナ２０、コンプレッサ３２、インタークーラ２６、吸気マニホールド２８の順に吸気を導く吸気通路と、吸気通路のエアクリーナ２０の上流に配置された大気圧センサ１０６と、吸気通路のインタークーラ２６の下流に配置された過給圧センサ１０７とを含む。このような構成を備える車両において、制御装置４００は、過給器付の内燃機関のターボ回転速度推定装置として動作する。 FIG. 2 is a functional block diagram of control device 400. Referring to FIGS. 1 and 2, engine 1 includes an air cleaner 20, a compressor 32, an intercooler 26, and an air intake manifold 28 in the order of an intake passage guiding intake air and an atmospheric pressure sensor disposed upstream of air cleaner 20 in the intake passage. And a supercharging pressure sensor 107 disposed downstream of the intercooler 26 in the intake passage. In a vehicle having such a configuration, control device 400 operates as a turbo rotation speed estimation device for a supercharger-equipped internal combustion engine.

制御装置４００は、第１補正処理部４１２と、第２補正処理部４１４と、圧力比演算部４１６と、回転速度演算部４１８とを備える。 The control device 400 includes a first correction processing unit 412, a second correction processing unit 414, a pressure ratio calculation unit 416, and a rotational speed calculation unit 418.

第１補正処理部４１２は、過給圧センサ１０７の出力する過給圧Ｐｉｍに対してインタークーラ２６の圧力損失を考慮した補正を行なうとともに、吸気管２４，２７の圧力損失分の補正を行なって圧力Ｐ３を算出する。第２補正処理部４１４は、大気圧センサ１０６の出力に対してエアクリーナ２０の圧力損失を考慮した補正と吸気管２２の圧力損失分の補正とを行なって圧力Ｐ１を算出する。なお、第１補正処理部４１２は、コンプレッサの出口圧を推定する「出口圧推定手段」に相当する。また、第２補正処理部４１４は、コンプレッサの入口圧を推定する「入口圧推定手段」に相当する。この場合、第１補正処理部４１２は、インタークーラ２６の圧力損失を考慮した補正を行なっておれば吸気管２４，２７の圧力損失分の補正を省略しても良く、第２補正処理部４１４は、エアクリーナ２０の圧力損失を考慮した補正を行なっておれば吸気管２２の圧力損失分の補正を省略しても良い。 The first correction processing unit 412 corrects the supercharging pressure Pim output from the supercharging pressure sensor 107 in consideration of the pressure loss of the intercooler 26, and corrects the pressure loss of the intake pipes 24, 27. Pressure P3 is calculated. The second correction processing unit 414 performs correction on the output of the atmospheric pressure sensor 106 in consideration of the pressure loss of the air cleaner 20 and correction on the pressure loss of the intake pipe 22 to calculate the pressure P1. The first correction processing unit 412 corresponds to "outlet pressure estimation means" for estimating the outlet pressure of the compressor. Further, the second correction processing unit 414 corresponds to “inlet pressure estimating means” that estimates the inlet pressure of the compressor. In this case, the first correction processing unit 412 may omit the correction for the pressure loss of the intake pipes 24 and 27 as long as the correction taking into consideration the pressure loss of the intercooler 26 is performed. If the pressure loss of the air cleaner 20 is taken into consideration, the correction for the pressure loss of the intake pipe 22 may be omitted.

圧力比演算部４１６は、第１補正処理部４１２および第２補正処理部４１４の推定結果（圧力Ｐ１，Ｐ３）から、コンプレッサ３２の入口圧と出口圧の圧力比（Ｐ３／Ｐ１）を演算する。回転速度演算部４１８は、圧力比演算部４１６で演算された圧力比（Ｐ３／Ｐ１）と、吸気通路の空気流量Ｆとに基づいてコンプレッサ３２の回転速度Ｎｔを算出する。 The pressure ratio calculation unit 416 calculates the pressure ratio (P3 / P1) of the inlet pressure and the outlet pressure of the compressor 32 from the estimation results (pressures P1 and P3) of the first correction processing unit 412 and the second correction processing unit 414. . The rotational speed calculator 418 calculates the rotational speed Nt of the compressor 32 based on the pressure ratio (P3 / P1) calculated by the pressure ratio calculator 416 and the air flow rate F of the intake passage.

ここで、第２補正処理部４１４は、エアクリーナ２０の劣化度に応じてエアクリーナの圧力損失に対応する補正量を変更する。この補正量は、劣化度が大きくなると増加するように変更される。たとえば、エアクリーナ２０の劣化度が初期状態（エアクリーナが新品の状態）に比較して大きくなると、エアクリーナ２０の圧力損失に対する補正量も初期状態よりも増加する。なお、劣化度が前回補正量算出時に比較して増加すれば、補正量も増加させるようにしても良い。 Here, the second correction processing unit 414 changes the correction amount corresponding to the pressure loss of the air cleaner according to the degree of deterioration of the air cleaner 20. The correction amount is changed to increase as the degree of deterioration increases. For example, when the degree of deterioration of the air cleaner 20 is larger than that in the initial state (the state of the air cleaner is new), the correction amount for the pressure loss of the air cleaner 20 also increases than in the initial state. If the degree of deterioration is increased compared to the previous correction amount calculation time, the correction amount may also be increased.

好ましくは、第２補正処理部４１４は、車両の走行距離が増加するにしたがってエアクリーナ２０の劣化度が大きくなるように、車両の走行距離に応じてエアクリーナの劣化度を推定する。 Preferably, the second correction processing unit 414 estimates the deterioration degree of the air cleaner according to the traveling distance of the vehicle so that the deterioration degree of the air cleaner 20 increases as the traveling distance of the vehicle increases.

図３は、実施の形態１において制御装置４００が実行するターボ回転速度推定処理を説明するためのフローチャートである。このフローチャートの処理は、一定時間ごとまたは所定の条件が成立するごとにメインルーチンから呼び出されて実行される。このフローチャートの処理が開始されると、ステップＳ１において、制御装置４００は、インタークーラ２６を通過後の吸気の温度Ｔｉｃｏが０℃より高いか否かを判断する。なお、Ｔｉｃｏが低い場合、インタークーラ２６の気道内にある水冷式熱交換器の表面に霜が付き圧力損失が変化するので、精度良く圧力Ｐ３を推定することができなくなる場合がある。このため、Ｔｉｃｏが０℃以下であれば（Ｓ１でＮＯ）、ターボ回転速度の算出を行なわずステップＳ８に処理が進められ、制御はメインルーチンに移される。 FIG. 3 is a flowchart for illustrating the turbo rotational speed estimation process executed by control device 400 in the first embodiment. The processing of this flowchart is called from the main routine and executed at fixed time intervals or whenever a predetermined condition is satisfied. When the process of this flowchart is started, in step S1, the control device 400 determines whether the temperature Tico of the intake air after passing through the intercooler 26 is higher than 0 ° C. When Tico is low, the surface of the water-cooled heat exchanger in the airway of the intercooler 26 is frosted and the pressure loss changes, which may make it impossible to accurately estimate the pressure P3. Therefore, if Tico is 0 ° C. or lower (NO in S1), the process proceeds to step S8 without calculating the turbo rotational speed, and the control is transferred to the main routine.

一方、Ｔｉｃｏが０℃より高い場合（Ｓ１でＹＥＳ）、制御装置４００は、ステップＳ２において過給圧センサ１０７から過給圧Ｐｉｍを取得し、ステップＳ３において、過給圧Ｐｉｍを用いてコンプレッサ３２直後の圧力Ｐ３を算出する。具体的には、圧力Ｐ３は次式（１）によって算出される。 On the other hand, when Tico is higher than 0 ° C. (YES in S1), the controller 400 acquires the supercharging pressure Pim from the supercharging pressure sensor 107 in step S2, and uses the supercharging pressure Pim in step S3 to generate the compressor 32. The pressure P3 immediately after is calculated. Specifically, the pressure P3 is calculated by the following equation (1).

Ｐ３＝Ｐｉｍ＋ΔＰｐｉｐｅ１＋ΔＰｐｉｐｅ２＋ΔＰｉｃ …（１）
ここで、Ｐｉｍは過給圧センサ１０７で測定された過給圧を示し、ΔＰｐｉｐｅ１は、吸気管２７の圧力損失を示し、ΔＰｐｉｐｅ２は、吸気管２４の圧力損失を示し、ΔＰｉｃはインタークーラ２６の圧力損失を示す。これらの圧力損失は、予めメモリ等に記憶されている、吸気管を流れる空気流量に対するテーブルを参照して得ることができる。 P3 = Pim + ΔPpipe1 + ΔPpipe2 + ΔPic (1)
Here, Pim represents the supercharging pressure measured by the supercharging pressure sensor 107, ΔPpipe1 represents the pressure loss of the intake pipe 27, ΔPpipe2 represents the pressure loss of the intake pipe 24, and ΔPic represents the pressure of the intercooler 26. Indicates pressure loss. These pressure losses can be obtained by referring to a table for the flow rate of air flowing through the intake pipe, which is stored in advance in a memory or the like.

図４は、インタークーラの圧力損失（ΔＰｉｃ）と空気流量（Ｆ）との関係を示した図である。図４の横軸には、エアフローメータ１０４で検出された空気流量Ｆが示され、縦軸にはインタークーラの圧力損失ΔＰｉｃが示される。空気流量Ｆが増加すると圧力損失ΔＰｉｃは二次関数的に増加する。圧力損失ΔＰｐｉｐｅ１、ΔＰｐｉｐｅ２についても図４と同様な関係があり、予め用意したテーブルを参照して空気流量Ｆから求めることができる。 FIG. 4 is a diagram showing the relationship between the pressure loss (ΔPic) of the intercooler and the air flow rate (F). The air flow rate F detected by the air flow meter 104 is shown on the horizontal axis of FIG. 4, and the pressure loss ΔPic of the intercooler is shown on the vertical axis. As the air flow rate F increases, the pressure drop ΔPic increases quadratically. The pressure loss ΔPpipe1 and ΔPpipe2 also have the same relationship as in FIG. 4 and can be determined from the air flow rate F with reference to a table prepared in advance.

なお、各テーブルは、予め圧力損失の変化を実験的に計測して作成しても良いし、吸気管やインタークーラの形状から計算によって作成してもよい。各部分の圧力損失は、配管長、径、絞り、曲がりによって変化するが、設計図面があれば計算式で算出できる。 Each table may be created by experimentally measuring changes in pressure loss in advance, or may be created by calculation from the shapes of the intake pipe and the intercooler. The pressure loss of each portion changes depending on the pipe length, diameter, throttling, and bending, but can be calculated by a formula if there is a design drawing.

ステップＳ３において、過給圧Ｐｉｍは、圧力損失分が加算されることによって補正される。 In step S3, the supercharging pressure Pim is corrected by adding the pressure loss.

ステップＳ３に続き、ステップＳ４において大気圧センサ１０６から大気圧Ｐ０を取得し、ステップＳ５において、大気圧Ｐ０を用いてコンプレッサ３２直前の圧力Ｐ１を算出する。具体的には、圧力Ｐ１は次式（２）によって算出される。 Following step S3, in step S4, the atmospheric pressure P0 is acquired from the atmospheric pressure sensor 106, and in step S5, the pressure P1 immediately before the compressor 32 is calculated using the atmospheric pressure P0. Specifically, the pressure P1 is calculated by the following equation (2).

Ｐ１＝Ｐ０−ΔＰａｃ−ΔＰｐｉｐｅ３ …（２）
式（２）において、Ｐ０は大気圧センサ１０６で測定された大気圧を示し、ΔＰｐｉｐｅ３は、吸気管２２の圧力損失を示し、ΔＰａｃはエアクリーナ２０の圧力損失を示す。なお、式（１）では、圧力損失を補正する符号は（＋）であったが、式（２）では補正する符号は（−）になっている。これは、式（１）では、圧力がより低くなるコンプレッサの下流側に圧力測定点があるのに対して、式（２）では、圧力がより高くなるコンプレッサの上流側に圧力測定点があるからである。圧力損失ΔＰｐｉｐｅ３については、図４と同様に、予めメモリ等に記憶されている、吸気管を流れる空気流量に対するテーブルを参照して得ることができる。 P1 = P0-ΔPac-ΔPpipe3 (2)
In equation (2), P0 represents the atmospheric pressure measured by the atmospheric pressure sensor 106, ΔPpipe3 represents the pressure loss of the intake pipe 22, and ΔPac represents the pressure loss of the air cleaner 20. In addition, although the code | symbol which correct | amends pressure loss was (+) in Formula (1), the code | symbol which correct | amends in Formula (2) is (-). This is because in equation (1) there is a pressure measurement point downstream of the compressor where the pressure is lower, in equation (2) there is a pressure measurement point upstream of the compressor where the pressure is higher It is from. The pressure loss ΔPpipe 3 can be obtained by referring to a table for the air flow rate flowing through the intake pipe, which is stored in advance in a memory or the like, as in FIG.

ただし、インタークーラや配管は吸気抵抗を変化させるような劣化は生じないので、圧力損失に劣化は考慮しなくてよいが、エアクリーナ２０の圧力損失ΔＰａｃは、エアクリーナ２０の経年劣化によって増加する。エアクリーナ２０では、吸入した空気をフィルタでろ過する。フィルタは、次第にごみが詰まって目詰まりを起こす。したがって、走行距離や年数によってエアクリーナ２０の圧力損失は変化する。このため、圧力Ｐ１を精度良く推定するには、エアクリーナ２０の劣化度合いを考慮する必要がある。 However, since the intercooler and the pipe do not deteriorate so as to change the intake resistance, the pressure loss does not have to be considered, but the pressure loss ΔPac of the air cleaner 20 increases due to the aging of the air cleaner 20. The air cleaner 20 filters the sucked air with a filter. The filter gradually becomes clogged with dust. Therefore, the pressure loss of the air cleaner 20 changes with the travel distance and the age. Therefore, in order to estimate the pressure P1 accurately, it is necessary to consider the degree of deterioration of the air cleaner 20.

そこで、本実施の形態では、エアクリーナ２０の基本圧力損失ΔＰａｃ０に対して、劣化度を反映させてエアクリーナ２０の圧力損失ΔＰａｃを求める。 Therefore, in the present embodiment, the pressure loss ΔPac of the air cleaner 20 is obtained by reflecting the degree of deterioration with respect to the basic pressure loss ΔPac0 of the air cleaner 20.

図５は、エアクリーナの基本圧力損失（ΔＰａｃ０）と空気流量（Ｆ）との関係を示した図である。図５に示した図は、劣化していない新しい状態のエアクリーナ２０の特性を示し、図４と同様にして得ることができる。 FIG. 5 is a diagram showing the relationship between the basic pressure loss (ΔPac0) of the air cleaner and the air flow rate (F). The diagram shown in FIG. 5 shows the characteristics of the air cleaner 20 in a new condition without deterioration, and can be obtained in the same manner as FIG.

図６は、エアクリーナの劣化による圧力損失の増加係数（Ｋ）と走行距離（Ｄ）との関係を示した図である。図６の横軸には、走行距離Ｄが示され、縦軸には増加係数Ｋが示される。増加係数Ｋは、圧力損失ΔＰａｃ０に掛けることによって劣化による圧力損失の増加を補正するための係数であり、１以上の数である。増加係数Ｋは、走行距離Ｄが増加するほど増加する。図６を参照することによって、たとえば、走行距離Ｄ＝１０００ｋｍである場合、増加係数Ｋ＝１．１を得ることができる。なお、数値は一例であり、他の数値をとることもある。 FIG. 6 is a diagram showing the relationship between the increase factor (K) of the pressure loss due to the deterioration of the air cleaner and the travel distance (D). The travel distance D is shown on the horizontal axis of FIG. 6, and the increase coefficient K is shown on the vertical axis. The increase coefficient K is a coefficient for correcting an increase in pressure loss due to deterioration by multiplying the pressure loss ΔPac0, and is a number of 1 or more. The increase coefficient K increases as the travel distance D increases. By referring to FIG. 6, for example, when the travel distance D = 1000 km, an increase factor K = 1.1 can be obtained. In addition, a numerical value is an example and may take other numerical values.

図７は、エアクリーナの基本圧力損失（ΔＰａｃ０）が増加係数（Ｋ）によって補正される様子を示した図である。走行距離Ｄに応じて決定された増加係数Ｋを基本圧力損失ΔＰａｃ０に掛け算すると、補正されたエアクリーナの圧力損失ΔＰａｃは図７の実線に示すようになる。 FIG. 7 is a diagram showing how the basic pressure loss (ΔPac0) of the air cleaner is corrected by the increase coefficient (K). When the basic pressure loss ΔPac0 is multiplied by the increase coefficient K determined according to the travel distance D, the corrected pressure loss ΔPac of the air cleaner is as shown by the solid line in FIG.

したがって、図３のステップＳ５では、制御装置４００は、図５からエアフローメータ１０４で検出した空気流量Ｆに対応する基本圧力損失ΔＰａｃ０を求め、これに図６を参照して得た走行距離Ｄに対応する増加係数Ｋを掛け算することによって圧力損失ΔＰａｃを算出する。そして、制御装置４００は、算出した圧力損失ΔＰａｃを上記の式（２）に代入し、圧力Ｐ１を算出する。 Therefore, in step S5 of FIG. 3, the control device 400 determines the basic pressure loss ΔPac0 corresponding to the air flow rate F detected by the air flow meter 104 from FIG. The pressure drop ΔPac is calculated by multiplying the corresponding increase factor K. Then, the control device 400 substitutes the calculated pressure loss ΔPac into the above equation (2) to calculate the pressure P1.

続いて、ステップＳ６において、ステップＳ３で算出した圧力Ｐ３とステップＳ５で算出した圧力Ｐ１から、制御装置４００は、コンプレッサ３２の入口圧と出口圧との圧力比Ｒ１（＝Ｐ３／Ｐ１）を算出する。次にステップＳ７において、制御装置４００は、圧力比Ｒ１とエアフローメータ１０４で計測した空気流量Ｆとを用いてマップを参照してターボ回転速度Ｎｔを求める。 Subsequently, in step S6, the control device 400 calculates a pressure ratio R1 (= P3 / P1) between the inlet pressure and the outlet pressure of the compressor 32 from the pressure P3 calculated in step S3 and the pressure P1 calculated in step S5. Do. Next, in step S7, the control device 400 uses the pressure ratio R1 and the air flow rate F measured by the air flow meter 104 to find the turbo rotation speed Nt with reference to the map.

図８は、空気流量（Ｆ１）および圧力比（Ｒ１）からターボ回転速度を導出するマップの一例を示した図である。図８に示すマップは、予め実験的に求められ、メモリに記憶されている。図８において、例えば、エアフローメータ１０４で測定された空気流量Ｆ１と図３のステップＳ６で算出された圧力比Ｒ１が与えられると、ターボ回転速度Ｎｔ＝１００ｋｒｐｍが得られる。 FIG. 8 is a diagram showing an example of a map for deriving the turbo rotational speed from the air flow rate (F1) and the pressure ratio (R1). The map shown in FIG. 8 is experimentally obtained in advance and stored in the memory. In FIG. 8, for example, given the air flow rate F1 measured by the air flow meter 104 and the pressure ratio R1 calculated in step S6 of FIG. 3, the turbo rotation speed Nt = 100 krpm is obtained.

ステップＳ７において、ターボ回転速度Ｎｔが算出されると、ステップＳ８に処理が進められ制御はメインルーチンに戻される。 When the turbo rotation speed Nt is calculated in step S7, the process proceeds to step S8, and the control is returned to the main routine.

以上説明したように、実施の形態１では、エアクリーナ２０の経年劣化をエアクリーナの圧力損失ΔＰａｃに反映させている。このため、ターボ回転速度Ｎｔの推定精度が向上する。なお、図６では、走行距離Ｄに基づいて増加係数Ｋを決定したが、走行距離Ｄに代えて使用年数に基づいて増加係数Ｋを決定しても良い。また、エアクリーナ２０をメンテナンスによって新品に交換した場合には、走行距離Ｄまたは使用年数を初期値ゼロにクリアすることが好ましい。 As described above, in the first embodiment, the aged deterioration of the air cleaner 20 is reflected in the pressure loss ΔPac of the air cleaner. Therefore, the estimation accuracy of the turbo rotation speed Nt is improved. Although the increase coefficient K is determined based on the travel distance D in FIG. 6, the increase coefficient K may be determined based on years of use instead of the travel distance D. Moreover, when the air cleaner 20 is replaced with a new one by maintenance, it is preferable to clear the travel distance D or the age of service to the initial value zero.

［実施の形態２］
エアクリーナ２０は、空気のきれいな地域の舗装道路を走行するときよりも、砂漠やオフロードを走行する方が目詰まりを起こしやすい。このため、走行する地域によって、適用する圧力損失の増加係数を変えるとさらに精度が向上する。 Second Embodiment
The air cleaner 20 is more likely to be clogged when traveling in the desert or off road than when traveling on a paved road in a clean air area. For this reason, the accuracy can be further improved by changing the applied pressure loss increase coefficient depending on the traveling area.

実施の形態２においては、図２の第２補正処理部４１４は、カーナビゲーション装置４０２で検出される車両の走行地域に基づいて、走行距離に応じたエアクリーナ２０の劣化度の増加度合いを変更する。この劣化度の増加度合いは、たとえば、圧力損失増加係数の走行距離に対する傾きで示される。 In the second embodiment, second correction processing unit 414 in FIG. 2 changes the degree of increase in the degree of deterioration of air cleaner 20 according to the traveling distance, based on the traveling area of the vehicle detected by car navigation device 402. . The degree of increase of the degree of deterioration is indicated, for example, by the slope of the pressure loss increase coefficient with respect to the travel distance.

図９は、圧力損失増加係数を車両の使用地域によって変更する例を示す図である。図９のグラフは、図６に対応しているものであり、圧力損失増加係数Ｋ１〜Ｋ３が定義されている。第２補正処理部４１４は、カーナビゲーション装置４０２で検出される車両の走行地域が、たとえば舗装道路の多い都市部であれば、圧力損失増加係数Ｋ１を選択し、舗装道路の少ないオフロード地域であれば圧力損失増加係数Ｋ２を選択し、砂漠地帯であれば圧力損失増加係数Ｋ３を選択する。また、粉じんの多い工業地帯の場合にも圧力損失増加係数が大きいＫ３を選択する。なお、実施の形態２では、ステップＳ５の処理において図６に代えて図９の圧力損失増加係数を使用するが、他の処理については、実施の形態１と同様であるので、説明は繰り返さない。 FIG. 9 is a diagram showing an example in which the pressure loss increase coefficient is changed according to the use area of the vehicle. The graph of FIG. 9 corresponds to FIG. 6, and pressure loss increase coefficients K1 to K3 are defined. If the travel area of the vehicle detected by the car navigation device 402 is, for example, an urban area with many paved roads, the second correction processing unit 414 selects the pressure loss increase coefficient K1 and selects the off road area with few paved roads. If it exists, the pressure loss increase coefficient K2 is selected, and if it is a desert area, the pressure loss increase coefficient K3 is selected. Also, in the case of a dusty industrial area, select K3, which has a large pressure loss increase coefficient. In the second embodiment, the pressure loss increase coefficient of FIG. 9 is used in place of FIG. 6 in the process of step S5, but the other processes are similar to those of the first embodiment, and therefore the description will not be repeated. .

実施の形態２によれば、実施の形態１よりもさらにターボ回転速度Ｎｔの推定精度を向上させることができる。なお、走行地域の情報は、カーナビゲーション装置４０２以外から与えられるものであっても良い。たとえば、ユーザやメーカが走行地域に対応する情報（圧力損失増加係数Ｋ１〜Ｋ３を選択するための情報）を車両に入力しても良い。 According to the second embodiment, the estimation accuracy of the turbo rotation speed Nt can be further improved than the first embodiment. The information on the traveling area may be provided from other than the car navigation device 402. For example, the user or the manufacturer may input information (information for selecting the pressure loss increase coefficients K1 to K3) corresponding to the travel area to the vehicle.

［実施の形態３］
実施の形態３においては、図２の第２補正処理部４１４は、エンジン１のアイドル運転時の吸気通路の空気流量からエアクリーナ２０の劣化度を推定し、劣化度が増加するにしたがってエアクリーナ２０の圧力損失分の補正量を増加させる。 Third Embodiment
In the third embodiment, the second correction processing unit 414 in FIG. 2 estimates the degree of deterioration of the air cleaner 20 from the air flow rate in the intake passage during idle operation of the engine 1, and increases the degree of deterioration of the air cleaner 20. Increase the pressure loss correction amount.

図１０は、アイドル状態において空気流量（Ｆ）からエアクリーナの劣化度を決めるマップの一例を示した図である。エアクリーナ２０が目詰まりを起こして劣化すると、エンジン１が同じ状態で運転している場合に、吸気通路を流れる空気流量Ｆは低下する。したがって、実施の形態３では、エンジンがアイドル運転している場合の空気流量Ｆに基づいて、制御装置４００はエアクリーナ２０の劣化度を決定する。 FIG. 10 is a diagram showing an example of a map for determining the degree of deterioration of the air cleaner from the air flow rate (F) in the idle state. When the air cleaner 20 is clogged and deteriorated, the air flow rate F flowing through the intake passage decreases when the engine 1 is operated in the same state. Therefore, in the third embodiment, control device 400 determines the degree of deterioration of air cleaner 20 based on air flow rate F when the engine is in idle operation.

たとえば、図１０に示すように、空気流量Ｆ＞Ｆ４の場合には劣化度を０と決定し、Ｆ３＜Ｆ＜Ｆ４の場合には劣化度を１と決定し、Ｆ２＜Ｆ＜Ｆ３の場合には劣化度を２と決定し、Ｆ＜Ｆ２の場合には劣化度を３と決定する。 For example, as shown in FIG. 10, when air flow rate F> F4, the degree of deterioration is determined to be 0, when F3 <F <F4, the degree of deterioration is determined to be 1, and when F2 <F <F3. In this case, the degree of deterioration is determined to be 2, and in the case of F <F2, the degree of deterioration is determined to be 3.

なお、劣化度を決定するときのエンジン状態は同じ負圧を発生させる運転条件であれば良く、アイドル状態に限られない。 The engine state when determining the degree of deterioration may be any operating condition that generates the same negative pressure, and is not limited to the idle state.

図１１は、劣化度によってエアクリーナの圧力損失を変更することを説明するための図である。図１１において、ΔＰａｃ０は、図５および図７に示したものと同じエアクリーナが新しい場合の基本圧力損失を示す。そして、図１０を参照して決定された劣化度が１，２，３である場合には、それぞれ補正された圧力損失ΔＰａｃ１，ΔＰａｃ２，ΔＰａｃ３が適用される。劣化度が大きいほど、基本圧力損失ΔＰａｃ０からの補正による圧力損失の増加量は増大する。 FIG. 11 is a diagram for describing changing the pressure loss of the air cleaner according to the degree of deterioration. In FIG. 11, ΔPac0 indicates the basic pressure loss when the same air cleaner as shown in FIGS. 5 and 7 is new. Then, when the degree of deterioration determined with reference to FIG. 10 is 1, 2, 3, the corrected pressure loss ΔPac1, ΔPac2, ΔPac3 is applied. As the degree of deterioration increases, the amount of increase in pressure loss due to the correction from the basic pressure loss ΔPac0 increases.

なお、実施の形態３では、ステップＳ５の処理において図７に代えて図１１の補正された圧力損失ΔＰａｃ１〜ΔＰａｃ３を使用するが、他の処理については、実施の形態１と同様であるので、説明は繰り返さない。 In the third embodiment, the corrected pressure losses ΔPac1 to ΔPac3 of FIG. 11 are used in place of FIG. 7 in the process of step S5, but the other processes are the same as those of the first embodiment. The description will not be repeated.

実施の形態３によれば、実施の形態１よりもさらに実際のエアクリーナ２０の劣化度合いが反映された圧力損失を用いてターボ回転速度の推定を行なうので、推定精度の向上が期待できる。 According to the third embodiment, since the turbo rotational speed is estimated using the pressure loss reflecting the actual deterioration degree of the air cleaner 20 more than the first embodiment, the estimation accuracy can be expected to be improved.

［実施の形態４］
実施の形態１では、ターボ回転速度の推定精度の悪化が懸念される低温時には、図３のステップＳ１によって推定処理を行なわないこととしていた。これに対して、実施の形態４では、低温時にインタークーラの圧力損失ΔＰｉｃを安全側にシフトさせて推定処理を行なうこととした。 Fourth Embodiment
In the first embodiment, the estimation process is not performed in step S1 of FIG. 3 at a low temperature where there is a concern that the estimation accuracy of the turbo rotation speed will deteriorate. On the other hand, in the fourth embodiment, the estimation process is performed by shifting the pressure loss ΔPic of the intercooler to the safe side at low temperature.

実施の形態４においては、第１補正処理部４１２は、ターボ後吸気温度センサ１０２の測定した検出温度Ｔｉｃｏがしきい値より低い場合には、検出温度Ｔｉｃｏがしきい値より高い場合に比べて、インタークーラ２６の圧力損失に対応する補正量を増加させる。 In the fourth embodiment, when the detected temperature Tico measured by the post-turbo intake air temperature sensor 102 is lower than the threshold, the first correction processing unit 412 is compared to the case where the detected temperature Tico is higher than the threshold. The correction amount corresponding to the pressure loss of the intercooler 26 is increased.

図１２は、実施の形態４において制御装置４００が実行するターボ回転速度推定処理を説明するためのフローチャートである。 FIG. 12 is a flowchart for illustrating a turbo rotation speed estimation process executed by control device 400 in the fourth embodiment.

図１２のフローチャートは、図３のフローチャートに対してステップＳ２Ａ，Ｓ３Ａの処理が追加されたものである。ステップＳ２Ａ，Ｓ３Ａの処理は、ステップＳ１において温度Ｔｉｃｏが０℃以下である場合（Ｓ１でＮＯ）に実行される。 The flowchart of FIG. 12 is obtained by adding the processing of steps S2A and S3A to the flowchart of FIG. The processes in steps S2A and S3A are executed when the temperature Tico is 0 ° C. or less in step S1 (NO in S1).

ステップＳ２Ａでは、ステップＳ２と同様に過給圧Ｐｉｍが過給圧センサ１０７から取得され、ステップＳ３Ａでは、コンプレッサ後圧力Ｐ３が算出される。ステップＳ３Ａでは、インタークーラの圧力損失ΔＰｉｃを増大させる方向の補正が適用される。 In step S2A, the supercharging pressure Pim is acquired from the supercharging pressure sensor 107 as in step S2, and in step S3A, the after-compressor pressure P3 is calculated. In step S3A, correction in the direction of increasing the pressure loss ΔPic of the intercooler is applied.

図１３は、実施の形態４において用いられるインタークーラの圧力損失（ΔＰｉｃ）と空気流量（Ｆ）との関係を示した図である。図１２のステップＳ３で適用されるテーブルが図１３のΔＰｉｃ０とすると、ステップＳ３Ａで適用されるテーブルは、図１３のΔＰｉｃ１で表される。これにより、式（１）で算出される圧力Ｐ３はステップＳ３ＡではステップＳ３よりも高めに算出される。その結果、圧力比Ｒ（＝Ｐ３／Ｐ１）も高めに算出されるので、図８で求められるターボ回転速度の推定値も高めに算出される。 FIG. 13 is a diagram showing the relationship between the pressure loss (ΔPic) of the intercooler used in the fourth embodiment and the air flow rate (F). Assuming that the table applied in step S3 in FIG. 12 is ΔPic0 in FIG. 13, the table applied in step S3A is represented by ΔPic1 in FIG. Thereby, the pressure P3 calculated by Formula (1) is calculated higher than step S3 in step S3A. As a result, since the pressure ratio R (= P3 / P1) is also calculated higher, the estimated value of the turbo rotational speed obtained in FIG. 8 is also calculated higher.

したがって、上限値に対して安全側にターボ回転速度の推定値が算出され、ターボチャージャの破損を防ぐように制御することが可能となる。 Therefore, the estimated value of the turbo rotational speed can be calculated on the safe side with respect to the upper limit value, and control can be performed to prevent damage to the turbocharger.

なお実施の形態４は、実施の形態２，３のいずれとも組み合わせて用いることもできる。また、実施の形態１および４は、ステップＳ１の判断の処理にターボ後吸気温度センサ１０２で検出した温度を使用したが、他の部分の温度を使用しても良い。たとえば、気温センサやインタークーラの冷却水の温度を直接測定するセンサの出力を用いても良い。 The fourth embodiment can be used in combination with any of the second and third embodiments. Further, in the first and fourth embodiments, the temperature detected by the post-turbo intake air temperature sensor 102 is used in the process of determination in step S1, but the temperature of another portion may be used. For example, an output of a temperature sensor or a sensor that directly measures the temperature of the cooling water of the intercooler may be used.

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した説明ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。 It should be understood that the embodiments disclosed herein are illustrative and non-restrictive in every respect. The scope of the present invention is indicated not by the above description but by the claims, and is intended to include all modifications within the meaning and scope equivalent to the claims.

１エンジン、１０エンジン本体、１２気筒、１４コモンレール、１６インジェクタ、２０エアクリーナ、２２，２４，２７吸気管、２６インタークーラ、２８吸気マニホールド、３０過給機、３２コンプレッサ、３４コンプレッサホイール、３６タービン、３８タービンホイール、４２連結軸、５０排気マニホールド、５２第１排気管、５４第２排気管、５６排気バイパス通路、５８ウエイストゲートバルブ、１０２ターボ後吸気温度センサ、１０４エアフローメータ、１０６大気圧センサ、１０７過給圧センサ、１３０ＥＧＲ装置、１３１ＥＧＲ通路、１３２ＥＧＲクーラ、１３４ＥＧＲバルブ、４００制御装置、４０１メモリ、４０２カーナビゲーション装置、４１２第１補正処理部、４１４第２補正処理部、４１６圧力比演算部、４１８回転速度演算部。 Reference Signs List 1 engine, 10 engine body, 12 cylinders, 14 common rails, 16 injectors, 20 air cleaners, 22, 24, 27 intake pipes, 26 intercoolers, 28 intake manifolds, 30 superchargers, 32 compressors, 34 compressor wheels, 36 turbines, 38 turbine wheel, 42 connection shaft, 50 exhaust manifold, 52 first exhaust pipe, 54 second exhaust pipe, 56 exhaust bypass passage, 58 waste gate valve, 102 post turbo air temperature sensor, 104 air flow meter, 106 atmospheric pressure sensor, 107 supercharging pressure sensor, 130 EGR device, 131 EGR passage, 132 EGR cooler, 134 EGR valve, 400 controller, 401 memory, 402 car navigation device, 412 first correction processing unit, 41 4 Second correction processing unit, 416 Pressure ratio calculation unit, 418 Rotational speed calculation unit.

Claims

A turbo rotational speed estimation device for an internal combustion engine with a supercharger, comprising:
The internal combustion engine includes an air cleaner, a compressor, an intercooler, an intake manifold, an intake passage which guides intake air in this order, an atmospheric pressure sensor disposed upstream of the air cleaner in the intake passage, and a downstream of the intercooler in the intake passage. Including a boost pressure sensor disposed,
The turbo rotational speed estimation device
And an outlet pressure estimation means for estimating the outlet pressure of the compressor by performing a first correction in consideration of the pressure loss of the intercooler with respect to the output of the supercharging pressure sensor.
Inlet pressure estimating means for estimating the inlet pressure of the compressor by performing a second correction taking into account the pressure loss of the air cleaner to the output of the atmospheric pressure sensor;
First computing means for computing a pressure ratio between the inlet pressure of the compressor and the outlet pressure from the estimation results of the outlet pressure estimating means and the inlet pressure estimating means;
And second computing means for computing the rotational speed of the compressor based on the pressure ratio computed by the first computing means and the air flow rate of the intake passage.
The inlet pressure estimation means changes the correction amount corresponding to the pressure loss of the air cleaner in the second correction according to the deterioration degree of the air cleaner, and the correction amount is changed so as to increase as the deterioration degree increases. ,
The turbo rotation speed estimating device, wherein the inlet pressure estimating means estimates the deterioration degree of the air cleaner according to the traveling distance of the vehicle such that the deterioration degree of the air cleaner increases as the traveling distance of the vehicle increases. .

The turbo rotation speed according to claim 1 , wherein the inlet pressure estimation means changes the degree of increase of the deterioration degree of the air cleaner according to the traveling distance based on a traveling area of a vehicle detected by a car navigation device. Estimator.

The turbo rotation speed estimation device according to claim 1, wherein the inlet pressure estimation means estimates the deterioration degree of the air cleaner from an air flow rate of the intake passage at the time of an idle operation of the internal combustion engine.

The internal combustion engine further comprises a temperature sensor,
When the temperature detected by the temperature sensor is lower than a threshold value, the outlet pressure estimation means may reduce the pressure loss of the intercooler in the first correction as compared to when the detected temperature is higher than the threshold value. The turbo rotation speed estimation device according to any one of claims 1 to 3 , which increases the corresponding correction amount.

A turbo rotation speed estimation method for an internal combustion engine with a supercharger, comprising:
The internal combustion engine includes an air cleaner, a compressor, an intercooler, an intake manifold, an intake passage which guides intake air in this order, an atmospheric pressure sensor disposed upstream of the air cleaner in the intake passage, and a downstream of the intercooler in the intake passage. Including a boost pressure sensor disposed,
The turbo rotational speed estimation method is
Performing a first correction process in consideration of the pressure loss of the intercooler with respect to the output of the supercharging pressure sensor to estimate the outlet pressure of the compressor;
Performing a second correction process taking into account the pressure loss of the air cleaner to the output of the atmospheric pressure sensor to estimate the inlet pressure of the compressor;
Calculating a pressure ratio between the inlet pressure and the outlet pressure of the compressor from the estimation results of the first correction process and the second correction process;
Calculating the rotational speed of the compressor based on the pressure ratio and the air flow rate of the intake passage.
The step of estimating the inlet pressure changes the correction amount corresponding to the pressure loss of the air cleaner in the second correction process according to the deterioration degree of the air cleaner, and the correction amount increases as the deterioration degree increases. Changed to
The step of estimating the inlet pressure estimates the deterioration degree of the air cleaner according to the traveling distance of the vehicle such that the deterioration degree of the air cleaner increases as the traveling distance of the vehicle increases. Estimation method.