JP6610146B2

JP6610146B2 - 内燃機関及びその制御方法

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Publication number: JP6610146B2
Application number: JP2015199183A
Authority: JP
Inventors: 隆幸田中
Original assignee: Isuzu Motors Ltd
Current assignee: Isuzu Motors Ltd
Priority date: 2015-10-07
Filing date: 2015-10-07
Publication date: 2019-11-27
Anticipated expiration: 2035-10-07
Also published as: JP2017072061A

Description

本発明は、内燃機関及びその制御方法に関し、より詳細には、コンプレッサにより吸入空気を限界まで過給して内燃機関の出力を向上する内燃機関及びその制御方法に関する。

エンジンの吸入空気を過給するコンプレッサには、このコンプレッサが熱により変形、損傷しない限界の温度として耐熱温度が設定されている。そこで、コンプレッサで過給された吸入空気の温度がこの耐熱温度を超えないように、耐熱温度に対してある程度の余裕がある温度になるまで吸入空気が過給されていた。この余裕がある温度としては、耐熱温度から２０℃程度低い温度を例示できる。

これに関して、コンプレッサとインタークーラーとの間に、あるいはコンプレッサの出口近傍に温度センサを備えた装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。この装置は、コンプレッサから吐出された吸入空気の温度をセンシング可能になるという利点がある。

一方で、この装置は、温度センサの検出値がターボチャージャにコーキングが発生する温度よりも低い温度に設定された目標値を超えたときに、タービンの回転速度を下げてコンプレッサによる過給圧を下げてしまう。そのため、吸入空気の過給圧を限界まで上昇できないので、エンジンの出力が高くならないという問題があった。

近年のエンジンにおいては、省燃費が課題となっており、省燃費を目的としたダウンサイジングに伴って低下するエンジンの出力を、ターボチャージャの過給圧を上昇させることにより補っている。

そのターボチャージャによる過給圧を上昇させるには、過給された吸入空気の温度を正確に検出して、その温度がコンプレッサの耐熱温度を超えない限界近傍まで上昇させることが望ましい。

特開２００５−１８０３６２号公報

本発明の目的は、外乱の影響が生じても吸入空気の温度がコンプレッサの耐熱温度を超えることを確実に回避しながら、コンプレッサにより吸入空気を限界まで過給して内燃機関の出力を向上できる内燃機関及びその制御方法を提供することである。

上記の目的を達成する本発明の内燃機関は、気筒から排出された排気ガスによって駆動されるタービン、及び、このタービンに連結されて、前記気筒に吸入される吸入空気を圧縮するコンプレッサを有するターボチャージャと、そのコンプレッサ及び前記気筒の間に介在する吸気管に配置されて、前記コンプレッサから吐出される吸入空気の温度を検出する温度センサと、外気温度を検出する外気温度センサと、を備えた内燃機関において、前記タービンの回転速度を、前記温度センサの検出値と前記外気温度とに基づいて前記検出値が予め設定された上限温度を超えない回転速度に調節する開ループ制御を行う制御装置を備え、前記上限温度が、前記コンプレッサの耐熱温度から前記温度センサの信頼性評価値の絶対値とこの絶対値よりも小さい値に設定された耐熱余裕度との両方を減算した温度に設定されたことを特徴とするものである。

また、上記の目的を達成する本発明の内燃機関の制御方法は、気筒に吸入される吸入空気を圧縮するコンプレッサに連結されたタービンの回転速度を調節する内燃機関の制御方法であって、前記内燃機関の要求出力に基づいて吸入空気の目標過給圧を算出するステップと、算出したその目標過給圧に基づいて前記タービンの目標回転速度を算出するステップと、前記コンプレッサ及び前記気筒との間に介在する温度センサで、前記コンプレッサで過給された吸入空気の温度を検出値として検出するステップと、外気温度を検出するステップと、前記目標回転速度を、検出した前記検出値および前記外気温度に基づいて前記検出値が前記コンプレッサの耐熱温度から前記温度センサの信頼性評価値の絶対値とこの絶対値よりも小さい値に設定された耐熱余裕度との両方を減算して設定された上限温度を超えないように開ループ制御により前記タービンの回転速度を調節するステップと、を含むことを特徴とする方法である。

なお、ここでいう温度センサの信頼性評価値とは、温度センサごとの検出値のばらつき、すなわち、誤差、精度、及び不確かさのことである。この信頼性評価値が、例えば、５℃（誤差又は精度が±５℃、あるいは不確かさ５℃）に設定された温度センサの検出値が２００℃の場合には、真値（実際の温度）は１９５℃から２０５℃の間にあることを示す。

また、タービンの回転速度は、内燃機関の燃料噴射量の増減や、タービンが有する可変翼の開度の増減により調節可能である。従って、タービンの目標回転速度は燃料噴射量の目標噴射量や可変翼の目標開度に、タービンの回転速度は燃料噴射量や可変翼の開度に置き換えることも可能である。

本発明の内燃機関及びその制御方法によれば、上限温度をコンプレッサの耐熱温度と温度センサの信頼性評価値とに基づいて設定したことで、温度センサの検出値が耐熱温度の近傍に設定されたその上限温度に達しても、吸入空気の実際の温度である温度センサの真値が、耐熱温度に到達することがない。

これにより、外乱による影響が生じてもコンプレッサから吐出する吸入空気の温度が耐熱温度に達することを確実に回避できる。なお、ここでいう外乱とは、気温などのことである。

また、温度センサの検出値が耐熱温度の近傍に設定されたその上限温度に達するまでは、コンプレッサにより吸入空気を過給することが可能となり、従来技術よりも高い過給圧の吸入空気を気筒に吸入させることができる。これにより、エンジンの出力を向上できる。

特に、本発明は、省燃費を目的としてダウンサイジングされた内燃機関でも、内燃機関の要求出力が高くなったときに、吸入空気の過給圧を限界まで上昇させることで内燃機関の出力を上昇させることができるので、高出力を維持したまま省燃費を図ることができる。

本発明の内燃機関の第一実施形態を例示する構成図である。図１の内燃機関における時間経過と吸入空気の温度の変化との関係を例示した図である。本発明の内燃機関の制御方法を例示するフロー図である。温度差に基づいたタービンの回転速度の増減量が設定されたマップデータである。本発明の内燃機関の制御方法の別形態を例示するフロー図である。図１の内燃機関における時間経過と吸入空気の温度の変化との関係を例示した図である。本発明の内燃機関の第二実施形態を例示する構成図である。

以下、本発明の内燃機関及び内燃機関の制御方法について説明する。図１は、本発明のエンジン１０の第一実施形態の構成を例示している。このエンジン１０は、気筒１３と、気筒１３に吸入される吸入空気Ａ１を圧縮するターボチャージャ１７のコンプレッサ１８との間に介在する温度センサ３３の検出値Ｔｘに基づいて、コンプレッサ１８に連結されたターボチャージャ１７のタービン２４の回転速度を調節するエンジンである。

このエンジン１０においては、運転中に吸気バルブ１１からピストン１２が往復する気筒１３に吸入された吸入空気Ａ１と、燃料噴射弁１４から気筒１３に噴射された燃料とが混合されて燃焼して、排気ガスＧ１となって排気バルブ１５から排気されている。

吸入空気Ａ１は、外部から吸気管１６へ吸入されて、ターボチャージャ１７のコンプレッサ１８により圧縮されて高温になり、インタークーラー１９で冷却されている。その後に、この吸入空気Ａ１は、吸気スロットル２０により流量が調節されて、吸気多岐管２１を経て吸気バルブ１１から気筒１３に吸入されている。

排気ガスＧ１は、気筒１３から排気バルブ１５を経由して排気多岐管２２から排気管２３へ排気されて、ターボチャージャ１７のタービン２４を駆動させている。その後に、この排気ガスＧ１は、タービン２４の下流から順に配置された酸化触媒２５、捕集装置２６、尿素水噴射弁２７、及びＳＣＲ触媒２８で浄化されて大気へと放出されている。また、排気ガスＧ１の一部は、ＥＧＲ通路２９に設けられたＥＧＲクーラー３０で冷却された後に、ＥＧＲバルブ３１によりＥＧＲガスＧ２として吸気管１６に供給されて吸入空気Ａ１に混合されている。

また、このエンジン１０は、温度センサ３３とこの温度センサ３３に接続された制御装置３４とを備えて構成される。

温度センサ３３は、コンプレッサ１８とインタークーラー１９との間に介在し、コンプレッサ１８で過給された後の吸入空気Ａ１の温度を検出するセンサである。この温度センサ３３は、コンプレッサ１８の出口、あるいは出口の近傍の吸気管１６に配置されることが好ましい。このように、可能な限り温度センサ３３の配置される位置をコンプレッサ１８の出口に近づけることで、コンプレッサ１８から吐出された吸入空気Ａ１の温度を精度良く検出することができる。

制御装置３４は、各種処理を行うＣＰＵ、その各種処理を行うために用いられるプログラムが一時的に格納されるＲＯＭ、処理結果を読み書き可能なＲＡＭ、及び各種インターフェースなどから構成される。また、制御装置３４は、信号線を介して温度センサ３３、及び外気温度センサ３５などのセンサと接続される。

この制御装置３４は、複数の実行プログラムがＲＡＭに記憶されており、これらの実行プログラムがＣＰＵによりＲＡＭからＲＯＭに読み出されることで、それぞれ予め指定された処理を行う。この実行プログラムとしては、燃料噴射弁１４の噴射制御、吸気スロットル２０の吸入空気量制御、尿素水噴射弁２７の噴射制御、及びＥＧＲバルブ３１の還流量制御を行うプログラムを例示できる。

また、この制御装置３４は、実行プログラムとして、タービン２４の回転速度Ｎｔを調節して、吸入空気Ａ１の過給圧Ｐｘを、エンジン１０の要求出力に応じた目標過給圧Ｐａにする、あるいは近づける制御である回転速度制御を有して構成される。この回転速度制御としては、燃料噴射弁１４の噴射量の増減により気筒１３から排出される排気ガスの流量を調節する制御や、タービン２４の可変翼２４ａの開度を調節する制御のいずれか、あるいは両方を例示できる。

このようなエンジン１０において、制御装置３４が、回転速度制御におけるタービン２４の回転速度Ｎｔを、温度センサ３３の検出値Ｔｘが予め設定された上限温度Ｔａを超えない回転速度に調節する制御を行うように構成される。そして、その上限温度Ｔａは、コンプレッサ１８の耐熱温度Ｔｃｏｍと温度センサ３３の信頼性評価値ΔＴａとに基づいて設定される。

図２は、エンジン１０における時間経過に伴う吸入空気Ａ１の温度の変化を例示している。図中では、温度センサ３３の検出値Ｔｘを実線、真値Ｔｙを点線、従来技術の耐熱温度Ｔｃｏｍに対して２０℃程度の許容範囲を設けた場合の検出値Ｔｚを一点鎖線で示す。

耐熱温度Ｔｃｏｍは、コンプレッサ１８を構成する部材に基づいており、コンプレッサ１８が熱により変形、損傷しない限界の温度である。この耐熱温度Ｔｃｏｍとしては、２１０℃以下の値が例示できる。

上限温度Ｔａは、耐熱温度Ｔｃｏｍ及び温度センサ３３の信頼性評価値ΔＴａに基づいた温度に設定される。より詳しくは、この上限温度Ｔａは、耐熱温度Ｔｃｏｍから温度センサ３３の信頼性評価値ΔＴａの絶対値を減算した温度未満、かつ、耐熱温度Ｔｃｏｍから信頼性評価値ΔＴａの絶対値の倍の値を減算した温度超に設定される。

温度センサ３３の検出値Ｔｘは真値Ｔｙに対してずれが生じる場合があり、信頼性評価値ΔＴａは、温度センサ３３ごとの検出値Ｔｘのばらつき、すなわち、誤差、精度（許容差）、及び不確かさのいずれかを示している。

この信頼性評価値ΔＴａは、ゼロにすることができない値であり、種類が異なる温度センサ３３であれば異なる値となる。また、この信頼性評価値ΔＴａは、温度センサ３３の分解能以下の値となる。例えば、この信頼性評価値ΔＴａが５℃（誤差又は精度が±５℃、あるいは不確かさ５℃）に設定された温度センサ３３の検出値Ｔｘが２００℃の場合には、真値Ｔｙは１９５℃から２０５℃の間にあることを示す。

このエンジン１０においては、この温度センサ３３の信頼性評価値ΔＴａの絶対値は、ゼロ℃超、１０℃未満が好ましく、ゼロ℃超、５℃以下がより好ましい。信頼性評価値ΔＴａがよりゼロ℃に近い温度センサ３３を用いることで、上限温度Ｔａをより耐熱温度Ｔｃｏｍに近づけることができるので、コンプレッサ１８による吸入空気Ａ１の過給圧の上昇に有利になる。

前述した通り、信頼性評価値ΔＴａは、真値Ｔｙに対してのばらつきである。従って、上限温度Ｔａが耐熱温度Ｔｃｏｍから信頼性評価値ΔＴａの絶対値を減算した温度以上に設定されると、温度センサ３３によっては検出値Ｔｘが上限温度Ｔａを示したときに、真値Ｔｙが耐熱温度Ｔｃｏｍに達してしまうおそれがある。一方で、上限温度Ｔａが耐熱温度Ｔｃｏｍから信頼性評価値ΔＴａの絶対値の倍の値を減算した温度以下に設定されると、吸入空気Ａ１の過給圧を限界まで上昇できない。

そこで、上限温度Ｔａにおいては、耐熱温度Ｔｃｏｍから温度センサ３３の信頼性評価値ΔＴａの絶対値を減算した温度未満、かつ、耐熱温度Ｔｃｏｍから信頼性評価値ΔＴａの絶対値の倍の値を減算した温度超に設定されることが好ましい。さらに、上限温度Ｔａは、耐熱温度Ｔｃｏｍから温度センサ３３の信頼性評価値ΔＴａの絶対値を減算した温度から、予め設定された耐熱余裕度ΔＴ２を減算した温度に設定されることがより好ましい。

このように、上限温度Ｔａが耐熱温度Ｔｃｏｍから信頼性評価値ΔＴａの絶対値を減算した温度から、さらに、耐熱余裕度ΔＴ２を減算した温度に設定すると、真値Ｔｙが耐熱温度Ｔｃｏｍに達することを確実に回避できるので、耐久性の向上に有利になる。

なお、耐熱余裕度ΔＴ２は、信頼性評価値ΔＴａの絶対値よりも小さい値に設定されており、ゼロ℃超、５℃未満が好ましく、ゼロ℃超、３℃以下がより好ましい。この耐熱余裕度ΔＴ２が、信頼性評価値ΔＴａ以上の値に設定されると、吸入空気を限界まで過給することができなくなり、エンジン１０の出力の向上に不利になる。

従来技術の検出値Ｔｚは、耐熱温度Ｔｃｏｍに対して２０℃程度の許容範囲を有している。この検出値Ｔｚと検出値Ｔｘとを比較すると、検出値Ｔｘの方がより高い温度になる。つまり、従来技術に対して、このエンジン１０は、より過給圧が上昇していることが分かる。

以下、このエンジン１０の制御方法を、図３のフロー図を参照しながら制御装置３４の機能として以下に説明する。この制御方法は、運転者により図示しないアクセルペダルが操作され、そのアクセルペダルの開度が変更された、あるいは制御装置３４によりエンジン１０の運転状態が変更されたときに行われる方法である。

まず、ステップＳ１０では、制御装置３４が、エンジン１０の要求出力に基づいて吸入空気の目標過給圧Ｐａを算出する。このステップＳ１０としては、予めＲＡＭに記憶されたエンジン回転数及び要求出力に基づいた目標過給圧Ｐａが設定されたマップデータを参照して、要求出力に基づいた目標過給圧Ｐａを算出するステップを例示できる。

次いで、ステップＳ２０では、制御装置３４が、その目標過給圧Ｐａに基づいてタービン２４の目標回転速度Ｎａを算出する。このステップＳ２０としては、予めＲＡＭに記憶された目標過給圧Ｐａに基づいた目標回転速度Ｎａが設定されたマップデータを参照して、目標回転速度Ｎａを算出するステップを例示できる。

次いで、ステップＳ３０では、温度センサ３３がコンプレッサ１８で過給された吸入空気Ａ１の温度を検出値Ｔｘとして検出する。なお、この検出された検出値Ｔｘは、制御装置３４のＲＡＭに記憶される。

次いで、ステップＳ４０では、制御装置３４が、検出値Ｔｘが上限温度Ｔａ未満か否かを判定する。このステップＳ４０で検出値Ｔｘが上限温度Ｔａ未満と判定した場合は、ステップＳ６０へ進む。一方、検出値Ｔｘが上限温度Ｔａ以上と判定した場合は、ステップＳ５０へ進む。

次いで、ステップＳ５０では、制御装置３４が、目標回転速度Ｎａを補正する。このステップＳ５０では、目標回転速度Ｎａを、検出値Ｔｘが上限温度Ｔａ未満になるような値に補正する。このステップＳ４０としては、検出値Ｔｘと上限温度Ｔａとの温度差ΔＴｘに基づいた回転速度の減速量ΔＮｘが設定されたマップデータを参照して、目標回転速度Ｎａを補正するステップを例示できる。

次いで、ステップＳ６０では、制御装置３４が、タービン２４の回転速度Ｎｔを目標回転速度Ｎａになるように調節してスタートへ戻る。

なお、以上の制御方法では、エンジン１０の燃料噴射量を増減して、タービン２４の回転速度Ｎｔを調節する場合には、目標回転速度Ｎａは燃料噴射弁１４の噴射量の目標噴射量に、減速量ΔＮｘは燃料噴射弁１４の絞り量に置き換えられる。また、タービン２４の可変翼２４ａの開度を増減して、タービン２４の回転速度Ｎｔを調節する場合には、目標回転速度Ｎａは可変翼２４ａの目標開度に、減速量ΔＮｘは開き量に置き換えられる。さらに、エンジン１０の燃料噴射量と可変翼２４ａの開度の両方を増減する場合には、燃料噴射量及び可変翼２４ａの開度との関係に基づいたタービン２４の回転速度が設定されたマップデータを用いてもよい。このようなマップデータを用いると、例えば、燃料噴射量を変えずに、過給圧を増加する場合には可変翼２４ａの開度を小さくすることが可能となる。

上限温度Ｔａがコンプレッサ１８の耐熱温度Ｔｃｏｍと温度センサ３３の信頼性評価値ΔＴａとに基づいて設定され、かつ、上記のような制御を行うようにしたことで、温度センサ３３の検出値Ｔｘが耐熱温度Ｔｃｏｍの近傍に設定された上限温度Ｔａに達しても、吸入空気Ａ１の実際の温度である温度センサ３３の真値Ｔｙが、耐熱温度Ｔｃｏｍに到達することがない。

これにより、コンプレッサ１８により吸入空気Ａ１を限界まで過給した場合に、外乱による影響が生じても温度センサ３３の真値Ｔｙが耐熱温度Ｔｃｏｍに達することを確実に回避できる。なお、外乱としては外気温度を例示できる。つまり、気候の異なる地域で使用してもコンプレッサ１８から吐出する吸入空気Ａ１の温度が耐熱温度Ｔｃｏｍに達することを確実に回避できる。

また、温度センサ３３の検出値Ｔｘが耐熱温度Ｔｃｏｍの近傍に設定された上限温度Ｔａに達するまでは、コンプレッサ１８により吸入空気Ａ１を過給することが可能となり、従来技術よりも高い過給圧の吸入空気Ａ１を気筒１３に吸入させることができる。これにより、エンジン１０の出力を向上できる。

特に、ダウンサイジングされたエンジン１０でも、エンジン１０の出力が必要なときには、吸入空気Ａ１の過給圧を限界まで上昇させることでその出力を上昇させることができるので、省燃費に有利になる。

なお、この実施形態では、検出値Ｔｘに基づいた閉ループ制御（フィードバック制御）でタービン２４の回転速度Ｎｔを調節する方法を例に説明した。一方で、上記のステップＳ４０、Ｓ５０に代えて、開ループ制御で回転速度Ｎｔを調節するようにすることが望ましい。

そこで、このエンジン１０において、制御装置３４が、タービン２４の回転速度Ｎｔを調節する制御を行うときに、吸入空気Ａ１の目標過給圧Ｐａに基づいたタービン２４の目標回転速度Ｎａを、温度センサ３３の検出値Ｔｘと外気温度センサ３５の検出値である外気温度Ｔｏｕｔとに基づいて補正する制御を行うように構成される。

図４は、検出値Ｔｘ及び外気温度Ｔｏｕｔと減速量ΔＮｘとの関係を例示するマップデータＭ１である。このマップデータＭ１においては、検出値Ｔｘと減速量ΔＮｘとが比例の関係にあり、かつ、外気温度Ｔｏｕｔと減速量ΔＮｘとが比例の関係にある。従って、マップデータＭ１の左下の減速量ΔＮ３４（検出値Ｔｍａｘ、外気温度６０℃）が最も大きな値となる。

この減速量ΔＮｘはゼロの値も含み、排気ガス規制値をミートさせなければいけない外気温度では減速量ΔＮｘをゼロにすることが好ましい。この外気温度としては、３５℃未満の値を例示できる。

また、下限温度Ｔｄは、上限温度Ｔａから信頼性評価値ΔＴａの絶対値を減算した温度である。このように下限温度Ｔｄを設定し、検出値Ｔｘが下限温度Ｔｄ以上の場合に、減速量ΔＮｘを所定の値にし、下限温度Ｔｄ未満の場合に減速量ΔＮｘをゼロとすると、検出値Ｔｘが上限温度Ｔａを超えることをより確実に回避することができる。

図５は、図３とは別形態の制御方法を例示するフロー図である。この図５のフロー図に示すように、この制御方法では、ステップＳ３０まで行った後に、ステップＳ４０及びステップＳ５０に代えて、ステップＳ７０及びステップＳ８０を行う。

ステップＳ７０では、外気温度センサ３５が外気温度Ｔｏｕｔを検出する。次いで、ステップＳ８０では、制御装置３４が、検出値Ｔｘ及び外気温度Ｔｏｕｔに基づいてマップデータＭ１を参照して、減速量ΔＮｘを算出する。

そして、ステップＳ６０で、制御装置３４が、タービン２４の回転速度Ｎｔを目標回転速度Ｎａから減速量ΔＮｘを減算した値にするように調節する。

図６は、時間経過に伴う吸入空気Ａ１の温度の変化を例示している。なお、図中のαは、検出値Ｔｘが下限温度Ｔｄ以上、上限温度Ｔａ以下の場合における、検出値Ｔｘの単位時間当たりに上昇する変化量、すなわち傾きを示している。また、βは、検出値Ｔｘが下限温度Ｔｄ未満の場合における、検出値Ｔｘの傾きを示している。

時間ｔ１で検出値Ｔｘが下限温度Ｔｄに達すると、制御装置３４が、タービン２４の回転速度Ｎｔを減速するように調節するので、この下限温度Ｔｄ以上における検出値Ｔｘの単位時間当たりの上昇変化量αが、下限温度Ｔｄ未満における検出値Ｔｘの単位時間当たりの上昇変化量βよりも緩やかになる。

従って、下限温度Ｔｄ以上においては、検出値Ｔｘが急に上昇するような外乱が生じても、下限温度Ｔｄ以上における検出値Ｔｘの単位時間当たりの上昇変化量αが緩やかになる。これにより、検出値Ｔｘが上限温度Ｔａを超えることを確実に回避して、真値Ｔｙが耐熱温度Ｔｃｏｍを超えてしまうことを防止できる。

このように、検出値Ｔｘ及び外気温度Ｔｏｕｔに基づいて開ループ制御で回転速度Ｎｔを調節するようにしたことで、外乱の影響が生じても吸入空気Ａ１の温度がコンプレッサ１８の耐熱温度Ｔｃｏｍを超えることを確実に回避しながら、コンプレッサ１８により吸入空気Ａ１を限界まで過給してエンジン１０の出力を向上できる。

図７は、本発明のエンジン１０の第二実施形態の構成を例示している。この第二実施形態は、第一実施形態の構成に加えて、吸気管１６にラバーホース３２が介在して構成される。

ラバーホース３２は、天然ゴムや合成ゴムで構成されており、インタークーラー１９と吸気多岐管２１との間に介在する。このラバーホース３２は、気筒１３から吸気管１６へ伝達される振動を吸収して、その振動が吸気管に伝達されることを抑制している。

このように、吸気管１６にラバーホース３２が介在する場合には、上限温度Ｔａが、コンプレッサ１８の耐熱温度Ｔｃｏｍに代えて、ラバーホース３２の耐熱温度Ｔｈｏｓと信頼性評価値ΔＴａとに基づいて設定されることが望ましい。このラバーホース３２の耐熱温度Ｔｈｏｓは、コンプレッサ１８の耐熱温度Ｔｃｏｍよりも低い温度に設定される。

この構成によれば、吸気管１６にラバーホース３２が介在する場合に、ラバーホース３２の耐熱温度Ｔｈｏｓに基づいて上限温度Ｔａを設定するようにしたことで、ラバーホース３２が過給された吸入空気Ａ１の温度で劣化することを回避できる。

なお、上記の実施形態では、閉ループ制御と、開ループ制御とを別々の形態として説明したが、開ループ制御を行った後に、閉ループ制御を行うようにしてもよい。このように閉ループ制御と開ループ制御とを組み合わせることで、より高精度に過給することができる。

１０エンジン
１３気筒
１６吸気管
１７ターボチャージャ
１８コンプレッサ
２４タービン
３３温度センサ
３４制御装置
Ａ１吸入空気
Ｎｔ回転速度
Ｔａ上限温度
Ｔｃｏｍ耐熱温度
Ｔｘ検出値

Claims

気筒から排出された排気ガスによって駆動されるタービン、及び、このタービンに連結されて、前記気筒に吸入される吸入空気を圧縮するコンプレッサを有するターボチャージャと、そのコンプレッサ及び前記気筒の間に介在する吸気管に配置されて、前記コンプレッサから吐出される吸入空気の温度を検出する温度センサと、外気温度を検出する外気温度センサと、を備えた内燃機関において、
前記タービンの回転速度を、前記温度センサの検出値と前記外気温度とに基づいて前記検出値が予め設定された上限温度を超えない回転速度に調節する開ループ制御を行う制御装置を備え、
前記上限温度が、前記コンプレッサの耐熱温度から前記温度センサの信頼性評価値の絶対値とこの絶対値よりも小さい値に設定された耐熱余裕度との両方を減算した温度に設定されたことを特徴とする内燃機関。
前記開ループ制御は、前記制御装置が前記検出値と前記外気温度とに基づいた開ループ制御用減速量を算出し、前記タービンの回転速度を吸入空気の目標過給圧に基づいた前記タービンの目標回転速度から算出したその開ループ制御用減速量を減算した値に調節する制御である請求項１に記載の内燃機関。
前記開ループ制御用減速量が、前記検出値が前記上限温度から前記絶対値を減算した下限温度未満の場合にゼロであり、前記下限温度以上の場合にゼロより大きい値である請求項２に記載の内燃機関。
前記制御装置が、前記検出値が前記上限温度以上の場合に、前記検出値と前記検出値および前記上限温度の温度差とに基づいた閉ループ制御用減速量を算出し、前記タービンの回転速度を吸入空気の目標過給圧に基づいた前記タービンの目標回転速度から算出したその閉ループ制御用減速量を減算した値に調節する閉ループ制御を行うように構成された請求項１〜３のいずれか１項に記載の内燃機関。
前記吸気管の一部がラバーホースで構成されており、
前記上限温度が、前記コンプレッサの耐熱温度に代えて、前記ラバーホースの耐熱温度と前記信頼性評価値とに基づいて設定された請求項１〜４のいずれか１項に記載の内燃機関。
気筒に吸入される吸入空気を圧縮するコンプレッサに連結されたタービンの回転速度を調節する内燃機関の制御方法であって、
前記内燃機関の要求出力に基づいて吸入空気の目標過給圧を算出するステップと、
算出したその目標過給圧に基づいて前記タービンの目標回転速度を算出するステップと、
前記コンプレッサ及び前記気筒との間に介在する温度センサで、前記コンプレッサで過給された吸入空気の温度を検出値として検出するステップと、
外気温度を検出するステップと、
前記目標回転速度を、検出した前記検出値および前記外気温度に基づいて前記検出値が前記コンプレッサの耐熱温度から前記温度センサの信頼性評価値の絶対値とこの絶対値よりも小さい値に設定された耐熱余裕度との両方を減算して設定された上限温度を超えないように開ループ制御により前記タービンの回転速度を調節するステップと、を含むことを特徴とする内燃機関の制御方法。