JPWO2017042871A1 - 回転数推定装置、多気筒内燃機関及び多気筒内燃機関の制御装置 - Google Patents
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Abstract
Description
<コンプレッサの構成>
図1及び図2を参照して、第1実施形態による回転数推定装置が用いられるコンプレッサ1について説明する。図1は、内燃機関の排気ターボチャージャのコンプレッサ1を概略的に示す断面図である。図2は、図1に示したコンプレッサ1で用いられるコンプレッサホイール(インペラ)2を概略的に示す平面図である。
また、本実施形態では、ハウジング3内の所定の角度位置(所定位置)をブレード22が通過したことを検出する通過検出センサ5がハウジング3に設けられる。すなわち、通過検出センサ5は、通過検出センサ5の検知部の前をブレード22が通過したことを検出する。本実施形態では、通過検出センサ5は、コンプレッサホイール2のブレード22の径方向端面22aに対面するように且つブレード22の径方向端面22aの法線方向と略平行となるように配置される。また、通過検出センサ5は、コンプレッサホイール2の入口側に位置するように、ハウジング3に配置される。図1に示した例では、通過検出センサ5は、コンプレッサホイール2のブレード22の入口側端面22bに隣接してハウジング3に配置される。
Ni=(ωi/2π)×60
=(αi×60)/(2π×Δti) …(2)
図5は、コンプレッサホイール2を一定の回転数で回転させた場合に、上述の推定方法でコンプレッサホイール2の回転数を推定したときの推定結果の一例を示す図である。図5において、横軸がブレードの番号であり、縦軸は対応するブレード番号のブレード通過後の瞬間的なコンプレッサホイール2の回転数を表している。
ブレード22の形状誤差によって生じる推定誤差への対応としては、上述の推定方法のように、通過検出センサ5の前を基準ブレードが通過してから当該基準ブレードの次に通過検出センサ5の前を通過するブレードが通過するまでの時間間隔、すなわち隣り合うブレード間を通過するのに要する時間に基づいてコンプレッサホイール2の回転数を推定するのではなく、通過検出センサ5の前を基準ブレードが通過してから当該基準ブレードが次に通過検出センサ5の前を通過するまでの時間間隔、すなわちコンプレッサホイール2が1回転するのに要する時間に基づいてコンプレッサホイール2の回転数を推定することが考えられる。
コンプレッサホイール2の回転数を推定するには、予め角度間隔が分かっているブレード間の時間間隔Δtをアンプユニット6によって算出する必要がある。例えばコンプレッサホイール2が1回転するのに要する時間に基づいてコンプレッサホイール2の回転数を推定する場合には、通過検出センサ5の前を第iブレードBiが通過してから次に第iブレードBiが通過するまでの時間がブレード間の時間間隔Δtとなる。
サンプリング誤差Eを小さくしてサンプリング誤差Eを所定の許容誤差Eallow(例えば1%)以下にする方法の1つとしては、サンプリング周期tsmpを短くすることが挙げられる。しかしながら、サンプリング周期tsmpを短くするにはアンプユニット6のCPUの演算処理能力を高くする必要があるので、コストが増加する。
以下、この本実施形態によるコンプレッサホイール2の回転数の推定制御について説明する。
次に図9を参照して、第2実施形態による回転数推定装置が用いられる内燃機関100について説明する。第2実施形態による回転数推定装置は、コンプレッサホイール2の回転数をするときに、内燃機関の機関回転数に応じて閾値tthersを可変にする点で第1実施形態と相違する。以下、この相違点を中心に説明する。
ところで、排気ターボチャージャ7内で回転する構成要素としては、上述したコンプレッサホイール2に加えて、排気タービン8のタービンホイール(図示せず)及びこれらコンプレッサホイール2とタービンホイールとを連結するシャフト4が挙げられる。したがって、コンプレッサホイール2、タービンホイール及びシャフト4は、排気ターボチャージャ7の回転体を構成する。
このように、排気ターボチャージャ7の回転体の運動エネルギを正確に算出することができると、算出した運動エネルギに基づいて内燃機関100の気筒間のトルク差など、燃焼に関する気筒間バラツキを算出することができる。以下では、排気ターボチャージャ7の回転体の運動エネルギと気筒間トルク差との関係について説明する。
ここで第1実施形態では、常にサンプリング誤差Eを許容誤差Eallow以下にした状態でコンプレッサホイール2の回転数を推定するために、基準ブレード通過時間tmが閾値tthers以上になったときに、コンプレッサホイール2の回転数を推定するようにしていた。
次に図14を参照して、第3実施形態による回転数推定装置について説明する。第3実施形態による回転数推定装置は、基準ブレードが通過検出センサ5の前を一度通過してからの経過時間teを、各ブレード22が通過検出センサ5の前を所定回数通過するごとに単位ブレード通過時間tm2として算出し、単位ブレード通過時間tm2が閾値tthres以上になったときに、コンプレッサホイール2の回転数を算出する点で、第1実施形態と相違する。以下、この相違点を中心に説明する。
2 コンプレッサホイール(回転体)
22 ブレード
3 ハウジング
5 通過検出センサ(検出器)
6 アンプユニット(回転数推定装置)
100 内燃機関(多気筒内燃機関)
200 電子制御ユニット(制御装置、回転数推定装置)
Claims (5)
- 複数のブレードを有する回転体を収容するハウジング内の所定位置を当該回転体の各ブレードが通過したことを検出する検出器の出力値に基づいて、当該回転体の回転数を推定する回転数推定装置であって、
前記複数のブレードのうちの任意の1つのブレードが前記所定位置を一度通過してからの経過時間を、当該任意の1つのブレードが当該所定位置を所定回数通過するごとに基準ブレード通過時間として算出し、
前記基準ブレード通過時間が閾値以上になったときに、当該基準ブレード通過時間と、当該基準ブレード通過時間の間に前記任意の1つのブレードが前記所定位置を通過した回数と、に基づいて前記回転体の回転数を推定するように構成された、
回転数推定装置。 - 請求項1に記載の回転数推定装置であって、
当該回転数推定装置は、所定のサンプリング周期で前記検出器の出力値を取得するように構成されており、
前記閾値は、サンプリング誤差が所定の許容誤差以下となるように、前記サンプリング周期に基づいて予め設定された固定値である、
回転数推定装置。 - 請求項1に記載の回転数推定装置によって、前記回転体としての排気ターボチャージャのコンプレッサホイールの回転数が推定される多気筒内燃機関であって、
前記回転数推定装置は、当該多気筒内燃機関の機関回転数が高いときほど、前記閾値を小さくするようにさらに構成される、
多気筒内燃機関。 - 請求項3に記載の多気筒内燃機関の制御装置であって、
前記回転数推定装置によって推定した前記コンプレッサホイールの回転数に基づいて、当該コンプレッサホイールを含む前記排気ターボチャージャの回転体の運動エネルギを算出し、
前記運動エネルギに基づいて、気筒間の燃焼バラツキを推定するように構成された、
多気筒内燃機関の制御装置。 - 複数のブレードを有する回転体を収容するハウジング内の所定位置を当該回転体の各ブレードが通過したことを検出する検出器の出力値に基づいて、当該回転体の回転数を推定する回転数推定装置であって、
前記複数のブレードのうちの任意の1つのブレードが前記所定位置を一度通過してからの経過時間を、各ブレードが当該所定位置を所定回数通過するごとに単位ブレード通過時間として算出し、
前記単位ブレード通過時間が閾値以上になったときに、当該単位ブレード通過時間と、当該単位ブレード通過時間の間に各ブレードが前記所定位置を通過した回数と、前記ブレードの総枚数と、に基づいて前記回転体の回転数を推定するように構成された、
回転数推定装置。
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