(57)【要約】      （修正有）【課題】運転環境や運転条件に関わらず適切な過給機回転速度Ｔｎを算出するとともに、他の測定結果と組合せて適切な制御を行うことができるエンジンを提供する。【解決手段】過給機４付エンジン１であって、平均吸気流量Ｉｆと平均過給圧Ｉｐと平均過給機回転速度Ｔｎとの関係を示す過給機回転速度マップＭ１を備え、吸気流量検出センサ１４が検出した平均吸気流量Ｉｆと過給圧検出センサ１５が検出した平均過給圧Ｉｐとに基づいて過給機回転速度マップＭ１から算出した推定平均過給機回転速度ＥＴｎを外気温Ｂｔと大気圧Ｂｐとによって補正した補正平均過給機回転速度ＲＴｎを算出する。【選択図】図２
2016089708.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
過給機付エンジンであって、
平均吸気流量と平均過給圧と平均過給機回転速度との関係を示す過給機回転速度マップを備え、吸気流量検出センサが検出した平均吸気流量と過給圧検出センサが検出した平均過給圧とに基づいて過給機回転速度マップから算出した推定平均過給機回転速度を外気温と大気圧とによって補正した補正平均過給機回転速度を算出するエンジン。
【請求項２】
前記過給機のコンプレッサまたはタービンのブレードを検出することで過給機回転速度を算出する過給機回転速度検出装置を備え、回転数検出装置が算出する過給機の平均過給機回転速度と前記過給圧の平均値とに基づいて前記過給機回転速度マップから推定平均吸気流量を算出する請求項１に記載のエンジン。
【請求項３】
各気筒の吸気行程の間に前記過給機回転速度検出装置が検出する前記過給機のコンプレッサまたはタービンのブレードの検出回数から各気筒の吸気の分配割合を算出する請求項２に記載のエンジン。
【請求項４】
前記平均過給機回転速度と前記補正過給機回転速度との差または比率が閾値を超えた場合、前記過給機回転速度検出装置に異常が発生しているとして、補正過給機回転速度を過給機回転速度とする請求項２または請求項３に記載のエンジン。
【請求項５】
任意の目標噴射量に基づいて燃料を噴射した際に、前記吸気流量センサが検出した前記吸気流量の変化量または前記推定吸気流量の変化量から燃料噴射量を補正する請求項２から請求項４のいずれか一項に記載のエンジン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンに関する。特に、過給機付きエンジンに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、過給機のコンプレッサまたはタービンの回転速度を検出する過給機回転速度検出装置（過給機回転数センサ）を備えた過給機付きエンジンが知られている。過給機付きエンジンには、燃料噴射量、エンジン回転速度および過給機回転速度との関係を示す適正過給機回転速度マップを有し、検出した過給機回転速度と適正過給機回転速度マップとの対比により燃料噴射量を補正するものがある。例えば特許文献１のごとくである。
【０００３】
特許文献１に記載のエンジンは、所定の条件下において運転されているエンジンの測定結果に基づいて作成された適正過給機回転速度マップを基準に燃料噴射量を補正している。しかし、過給機は、同一の燃料噴射量とエンジン回転速度でも大気圧や大気の温度によって過給機回転速度が異なる場合がある。従って、エンジンの運転時における大気圧や温度が適正過給機回転速度マップを作成した際の条件と異なる場合、エンジンは、過給機回転速度が適正過給機回転速度マップに基づいた値になるように燃料噴射量を補正しても適切な運転状態でない可能性があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−２２１８８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は係る課題を鑑みてなされたものであり、運転環境や運転条件に関わらず適切な過給機回転速度を算出するとともに、他の測定結果と組合せて適切な制御を行うことができるエンジンの提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。
【０００７】
即ち、本発明においては、過給機付エンジンであって、平均吸気流量と平均過給圧と平均過給機回転速度との関係を示す過給機回転速度マップを備え、吸気流量検出センサが検出した平均吸気流量と過給圧検出センサが検出した平均過給圧とに基づいて過給機回転速度マップから算出した推定平均過給機回転速度を外気温と大気圧とによって補正した補正平均過給機回転速度を算出するものである。
【０００８】
即ち、本発明においては、前記過給機のコンプレッサまたはタービンのブレードを検出することで過給機回転速度を算出する過給機回転速度検出装置を備え、回転数検出装置が算出する過給機の平均過給機回転速度と前記過給圧の平均値とに基づいて前記過給機回転速度マップから推定平均吸気流量を算出するものである。
【０００９】
即ち、本発明においては、各気筒の吸気行程の間に前記過給機回転速度検出装置が検出する前記過給機のコンプレッサまたはタービンのブレードの検出回数から各気筒の吸気の分配割合を算出するものである。
【００１０】
即ち、本発明においては、前記平均過給機回転速度と前記補正過給機回転速度との差または比率が閾値を超えた場合、前記過給機回転速度検出装置に異常が発生しているとして、補正過給機回転速度を過給機回転速度とするものである。
【００１１】
即ち、本発明においては、任意の目標噴射量に基づいて燃料を噴射した際に、前記吸気流量センサが検出した前記吸気流量の変化量または前記推定吸気流量の変化量から燃料噴射量を補正するものである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。
【００１３】
本発明によれば、所定の条件で測定されたデータを補正することにより運転環境や条件を考慮した平均過給機回転速度が算出される。これにより、運転環境や運転条件に関わらず適切な過給機回転速度を算出するとともに、他の測定結果と組合せて適切な制御を行うことができる。
【００１４】
本発明によれば、所定の条件で測定されたデータと実測値とから運転環境や条件を考慮した平均吸気流量が算出される。これにより、運転環境や運転条件に関わらず適切な過給機回転速度を算出するとともに、他の測定結果と組合せて適切な制御を行うことができる。
【００１５】
本発明によれば、異常な測定結果から平均過給機回転速度が算出されることがない。これにより、運転環境や運転条件に関わらず適切な過給機回転速度を算出するとともに、他の測定結果と組合せて適切な制御を行うことができる。
【００１６】
本発明によれば、慣性が小さく運転条件の変化が現れやすい過給機の吸気流量の変化に基づいてエンジンの制御が行われる。これにより、運転環境や運転条件に関わらず適切な過給機回転速度を算出するとともに、他の測定結果と組合せて適切な制御を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の一実施形態に係る過給機付きエンジンの概略を示す構成図。
【図２】本発明の一実施形態に係る過給機の吸気流量と過給圧と回転速度との関係を示すグラフを表す図。
【図３】本発明の一実施形態に係る過給機及び過給機回転速度検出装置の構成を示す断面図。
【図４】本発明の一実施形態に係る過給機回転速度検出装置の検出部とブレードとの位置関係を示す一部断面図。
【図５】（ａ）本発明の一実施形態に係る過給機回転速度検出装置のブレードが検出装置の検出領域に進入した瞬間の状態を表す概略図と波形図を示す図（ｂ）同じくブレードが検出装置の検出領域を抜けた瞬間の状態を表す概略図と波形図を示す図。
【図６】本発明の一実施形態に係る過給機回転速度検出装置のブレード検出波形図と時間を示すグラフを表す図。
【図７】本発明の一実施形態に係る過給機回転速度検出装置におけるコンプレッサまたタービンの状態判定する制御を表すフローチャートを示す図。
【図８】本発明の一実施形態に係るエンジンの各行程における過給機回転速度検出装置のブレード検出波形図を示すグラフを表す図。
【図９】燃料噴射弁の開弁時間と噴射量の関係を表すグラフを示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下に、図１を用いて、本発明の一実施形態に係る過給機４を備えるエンジン１について説明する。
【００１９】
図１に示すように、エンジン１は、ディーゼルエンジン１であり、本実施形態においては、四つの気筒を有する直列四気筒エンジン１である。なお、本実施形態において、一つの過給機４を具備する直列四気筒エンジン１としたがこれに限定されるものではなく、過給機（例えば、二段過給機）を具備するエンジン１であればよい。
【００２０】
エンジン１は、外部の空気と燃料噴射弁２から供給される燃料とを各気筒１ａ・１ｂ・１ｃ・１ｄの内部において混合して燃焼させることで出力軸を回転駆動させる。エンジン１は、外気を取り入れる吸気装置３と排気を外部に排出する排気装置８とを具備する。また、エンジン１は、エンジン回転速度検出センサ１１、燃料噴射弁２の噴射量検出センサ１２、クランク角度検出センサ１３、吸気流量検出センサ１４、過給圧検出センサ１５、過給機回転速度検出装置１６、外気温センサ１７、大気圧センサ１８および制御装置であるＥＣＵ１９を具備する。
【００２１】
吸気装置３は、過給機４のコンプレッサ２７、給気管５、インタークーラー６、給気マニホールド７、を具備している。
【００２２】
過給機４は、排気の排気圧を駆動源として吸気を加圧圧縮するものである。過給機４は、コンプレッサ２７とタービン２４とを備えている。コンプレッサ２７は、吸気を加圧圧縮するものである。コンプレッサ２７は、給気管５を介してインタークーラー６が接続されている。
【００２３】
インタークーラー６は、加圧された吸気を冷却するものである。インタークーラー６は、図示しない冷却水ポンプによって供給される冷却水と加圧された吸気（以下、加圧後の吸気を給気と記す）との間で熱交換を行うことで給気を冷却する。インタークーラー６は、給気マニホールド７が接続されている。
【００２４】
給気マニホールド７は、給気をエンジン１の各気筒１ａに分配するものである。給気マニホールド７は、エンジン１の各気筒１ａ・１ｂ・１ｃ・１ｄに接続されている。給気マニホールド７は、エンジン１の各気筒１ａ・１ｂ・１ｃ・１ｄにインタークーラー６で冷却された給気が供給可能に構成されている。
【００２５】
排気装置８は、排気マニホールド９、排気管１０、過給機４のタービン２４を具備している。
【００２６】
排気マニホールド９は、各気筒からの排気を集約して排出するための管である。排気マニホールド９は、エンジン１の各気筒１ａ・１ｂ・１ｃ・１ｄに接続されている。
【００２７】
過給機４のタービン２４は、排気の圧力によって回転動力を発生させるものである。タービン２４は、排気管１０を介して排気マニホールド９が接続されている。また、タービン２４は、外部に連通されている。
【００２８】
以上より、吸気装置３は、上流側（外部）から過給機４のコンプレッサ２７、給気管５、インタークーラー６、給気マニホールド７が順に接続されている。また、排気装置８は、上流側（エンジン１）から排気マニホールド９、排気管１０、過給機４のタービン２４が順に接続されている。
【００２９】
吸気装置３において、外部の空気（吸気）は、過給機４のコンプレッサ２７によって吸入されるとともに加圧圧縮される。この際、吸気は、加圧圧縮されることにより圧縮熱が発生し温度が上昇する。コンプレッサ２７で加圧圧縮された吸気は、過給機４から給気として排出される。
【００３０】
過給機４から排出された給気は、給気管５を介してインタークーラー６に供給される。インタークーラー６に供給された給気は、冷却された後に給気マニホールド７を介してエンジン１に供給される。
【００３１】
排気装置８において、エンジン１からの排気は、排気マニホールド９を介して過給機４のタービン２４に供給される。タービン２４は、排気によって回転される。タービン２４の回転動力は、コンプレッサ２７に伝達される。タービン２４に供給された排気は、排気管１０、図示しない浄化装置等を介して外部に排出される。
【００３２】
エンジン回転速度検出センサ１１は、エンジン１の回転速度であるエンジン回転速度Ｅｎを検出するものである。エンジン回転速度検出センサ１１は、センサとパルサーとから構成され、エンジン１の出力軸に設けられる。なお、本実施形態において、エンジン回転速度検出センサ１１をセンサとパルサーとから構成しているが、エンジン回転速度Ｅｎを検出することができるものであればよい。
【００３３】
噴射量検出センサ１２は、燃料噴射弁２から噴射される燃料の噴射量Ｆを検出するものである。噴射量検出センサ１２は、図示しない燃料供給管の途中部に設けられる。噴射量検出センサ１２は、流量センサから構成される。なお、本実施形態において、噴射量検出センサ１２を流量センサで構成しているがこれに限定するものでなく、燃料の噴射量Ｆを検出できるものであればよい。
【００３４】
クランク角度検出センサ１３は、図示しないクランク角度θを検出するものである。クランク角度検出センサ１３は、図示しないクランク軸の近傍に設けられる。
【００３５】
吸気流量検出センサ１４は、平均吸気流量Ｉｆを検出するものである。吸気流量検出センサ１４は、過給機４の上流側に設けられる。吸気流量検出センサ１４は、一般的に流体によって奪われる熱量を計測することで流量を算出する熱式質量流量計が用いられる。なお、本実施形態において、吸気流量検出センサ１４を熱式質量流量計で構成しているがこれに限定するものでなく、吸気流量を検出できるものであればよい。
【００３６】
過給圧検出センサ１５は、過給機で加圧された吸気の平均過給圧Ｉｐを検出するものである。過給圧検出センサ１５は、吸気マニホールドに設けられている。過給圧検出センサ１５は、電気式の圧力センサから構成される。
【００３７】
過給機回転速度検出装置１６は、平均過給機回転速度Ｔｎを検出するものである。過給機回転速度検出装置１６は、過給機のコンプレッサ２７またはタービン２４に設けられている。過給機回転速度検出装置１６は、コンプレッサ２７またはタービン２４のブレードが検出範囲を通過することで発生する渦電流を検出するものや誘導起電力を検出するものから構成されている。
【００３８】
ＥＣＵ１９は、エンジン１を制御するものである。ＥＣＵ１９には、エンジン１の制御を行うための種々のプログラムやデータが格納される。ＥＣＵ１９は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＨＤＤ等がバスで接続される構成であってもよく、あるいはワンチップのＬＳＩ等からなる構成であってもよい。
【００３９】
ＥＣＵ１９は、エンジン回転速度検出センサ１１に接続され、エンジン回転速度検出センサ１１が検出するエンジン回転速度Ｅｎを取得することが可能である。
【００４０】
ＥＣＵ１９は、燃料噴射弁２と接続され、燃料噴射弁２を制御することが可能である。
【００４１】
ＥＣＵ１９は、噴射量検出センサ１２に接続され、噴射量検出センサ１２が検出する噴射量Ｆを取得することが可能である。
【００４２】
ＥＣＵ１９は、クランク角度検出センサ１３に接続され、クランク角度検出センサ１３が検出するクランク角度θ、すなわち各気筒１ａ・１ｂ・１ｃ・１ｄの吸気行程、圧縮行程、燃焼行程および排気行程の時期を取得することが可能である。
【００４３】
ＥＣＵ１９は、吸気流量検出センサ１４に接続され、吸気流量検出センサ１４が検出する時間Ｔａ間における平均吸気流量Ｉｆを取得することが可能である。
【００４４】
ＥＣＵ１９は、過給圧検出センサ１５に接続され、過給圧検出センサ１５が検出する時間Ｔａ間における平均過給圧Ｉｐを取得することが可能である。
【００４５】
ＥＣＵ１９は、過給機回転速度検出装置１６に接続され、過給機回転速度検出装置１６が算出する平均過給機回転速度Ｔｎやブレード検出回数Ｂｎを取得することが可能である。
【００４６】
ＥＣＵ１９は、外気温センサ１７と大気圧センサ１８とに接続され、外気温センサ１７と大気圧センサ１８とが検出する外気温Ｂｔと大気圧Ｂｐとを取得することが可能である。
【００４７】
図２に示すように、ＥＣＵ１９には、所定の条件における平均吸気流量Ｉｆと平均過給圧Ｉｐと平均過給機回転速度Ｔｎとの関係を示した過給機回転速度マップＭ１が格納される。さらに、ＥＣＵ１９には、外気温Ｂｔと大気圧Ｂｐとが平均過給機回転速度Ｔｎに与える影響を補正係数Ｋで示した補正係数マップＭ２が格納される。ＥＣＵ１９は、取得した平均吸気流量Ｉｆと平均過給圧Ｉｐとに基づいて過給機回転速度マップＭ１から推定平均過給機回転速度ＥＴｎを算出することができる。また、ＥＣＵ１９は、取得した外気温Ｂｔと大気圧Ｂｐとに基づいて補正係数マップＭ２から補正係数Ｋを算出することができる。そして、ＥＣＵ１９は、算出した推定平均過給機回転速度ＥＴｎと補正係数Ｋとから外気温Ｂｔと大気圧Ｂｐとの影響を考慮した補正平均過給機回転速度ＲＴｎを算出することができる。
【００４８】
以下に、図３を用いて本発明の一実施形態に係る過給機４について詳しく説明する。
【００４９】
図３に示すように、過給機４は、エンジン１（図１参照）から排出されている排気の排気圧力を駆動源として加圧圧縮した吸気をエンジン１に供給するものである。過給機４は、連結部２０、タービン２４、コンプレッサ２７等から構成されている。
【００５０】
連結部２０は、タービン２４とコンプレッサ２７とを連結している。連結部２０は、センターハウジング２１、連結軸２２、軸受け２３等から構成されている。センターハウジング２１は、一側にタービン２４が連結され、他側にコンプレッサ２７が連結されている。連結軸２２は、後述のタービンホイール２６と後述のコンプレッサホイール２９とを連結する。連結軸２２は、軸受け２３を介してセンターハウジング２１に回転自在に支持されている。
【００５１】
タービン２４は、エンジン１の排気圧を回転駆動力に変換するものである。タービン２４は、タービンケーシング２５、タービンホイール２６等から構成されている。
【００５２】
タービンケーシング２５は、有底円筒状に形成されている部材である。タービンケーシング２５は、一側（底部側）がセンターハウジング２１に接続されている。タービンケーシング２５の一側には、外周部に排気が供給されている排気供給路２５ａが形成されている。タービンケーシング２５の他側（反底部側）には、排気の排出口２５ｂが形成されている。タービンケーシング２５の底部には、連結軸２２が連通されている。タービンケーシング２５の排気供給路２５ａは、タービンケーシング２５の内部に連通するように形成されている。
【００５３】
タービンホイール２６は、タービンホイール２６の基部であるタービンハブ２６ａと、タービンハブ２６ａの外周面２６ｃに周方向に等間隔で配置されている複数のタービンブレード２６ｂとから構成されている。タービンホイール２６は、タービンハブ２６ａが連結軸２２に固定されて回転自在に支持されている。タービンハブ２６ａは、連結軸２２の軸心に対して平行な反連結軸２２側の外周面２６ｃが連結軸２２側に向かって湾曲しながら拡径し、連結軸２２側端部に連結軸２２の軸心に対して垂直な方向に向かうフランジ２６ｄが形成されている。
【００５４】
タービンホイール２６は、タービンハブ２６ａのフランジ２６ｄ（拡径側）の外周がタービンケーシング２５の排気供給路２５ａに対向し、タービンハブ２６ａの縮径側の端部がタービンケーシング２５の排出口２５ｂに対向するようにタービンケーシング２５の内部に配置されている。つまり、タービンホイール２６は、排気の供給側から排出側に向かってタービンハブ２６ａが縮径するように配置されている。このように構成することで、タービンホイール２６は、供給された排気の排気圧によって回転されながら、排気をタービンハブ２６ａの外周面２６ｃによって回転軸に平行な方向に案内して排出口２５ｂから排出させる。
【００５５】
コンプレッサ２７は、エンジン１の給気を加圧圧縮する。コンプレッサ２７は、コンプレッサケーシング２８、コンプレッサホイール２９等から構成されている。
【００５６】
コンプレッサケーシング２８は、円筒状に形成されている部材である。コンプレッサケーシング２８は、一側がセンターハウジング２１に接続されて底部が構成されている。センターハウジング２１によって構成されている底部には、連結軸２２が連通されている。コンプレッサケーシング２８の一側（底部側）には、外周部に吸気が排出されている吸気排出路２８ａが形成されている。コンプレッサケーシング２８の他側（反底部側）には、吸気の供給口２８ｂが形成されている。コンプレッサケーシング２８の内壁２８ｃは、一側に向かって拡径するように形成されて吸気排出路２８ａに連通されている。
【００５７】
コンプレッサホイール２９は、コンプレッサホイール２９の基部を構成するコンプレッサハブ２９ａと、コンプレッサハブ２９ａの外周面２９ｄに周方向に等間隔で交互に配置されている複数のフルブレード２９ｂ（全翼）とスプリッタブレード２９ｃ（短翼）とから構成されている。
【００５８】
コンプレッサホイール２９は、コンプレッサハブ２９ａが連結軸２２に固定されて回転自在に支持されている。つまり、コンプレッサホイール２９は、連結軸２２を介してタービンホイール２６からの回転動力が伝達可能に構成されている。コンプレッサハブ２９ａは、連結軸２２の軸心に対して平行な反連結軸２２側の外周面２９ｄが連結軸２２側に向かって湾曲しながら拡径し、連結軸２２側端部に連結軸２２の軸心に対して垂直な方向に向かうフランジ２９ｅが形成されている。フルブレード２９ｂ（全翼）とスプリッタブレード２９ｃ（短翼）の外縁形状は、微小な隙間を構成するようにコンプレッサケーシング２８の内壁２８ｃに沿って形成されている。また、スプリッタブレード２９ｃの縮径側の端部は、フルブレード２９ｂの縮径側の端部よりも拡径側に配置されている。なお、コンプレッサホイール２９は、スプリッタブレード２９ｃを有しないものでもよい。
【００５９】
コンプレッサホイール２９は、コンプレッサハブ２９ａのフランジ２９ｅ（拡径側）の外周がコンプレッサケーシング２８の吸気排出路２８ａに対向し、コンプレッサハブ２９ａの縮径側の端部がコンプレッサケーシング２８の吸気の供給口２８ｂに対向するようにコンプレッサケーシング２８の内部に配置されている。つまり、コンプレッサホイール２９は、吸気の供給側から排出側に向かってコンプレッサハブ２９ａが拡径するように配置されている。この際、コンプレッサケーシング２８の内壁２８ｃとコンプレッサハブ２９ａとの間隔は、吸気排出路２８ａに近接するにつれて狭くなるように構成されている。すなわち、コンプレッサケーシング２８内には、コンプレッサケーシング２８の内壁２８ｃ、フルブレード２９ｂ、スプリッタブレード２９ｃ、及び外周面２９ｄに囲まれる空間によって吸気圧縮通路２９ｆが構成されている。コンプレッサホイール２９は、フルブレード２９ｂまたはスプリッタブレード２９ｃから第１ブレードＢｌ１・第２ブレードＢｌ２・が構成されている。
【００６０】
上述の通り、過給機４は、タービン２４に排気が供給されていると排気圧力によってタービンホイール２６が回転されている。タービンホイール２６と接続されているコンプレッサホイール２９は、タービンホイール２６の回転駆動力によって回転されている。コンプレッサホイール２９は、吸気の供給口２８ｂから吸気を取り込む。取り込まれた吸気は、コンプレッサホイール２９によって吸気圧縮通路２９ｆを介して吸気排出路２８ａに排出されている。この際、吸気は、吸気圧縮通路２９ｆにおいて加圧圧縮され、圧縮熱が発生する。
【００６１】
次に、図３と図４とを用いて、本発明の一実施形態に係る過給機回転速度検出装置１６について詳しく説明する。なお、本実施形態において、過給機回転速度検出装置１６はコンプレッサ２７の回転速度を検出するものとしたがこれに限定するものではなくタービン２４の回転速度を検出するように構成してもよい。
【００６２】
図３と図４とに示すように、過給機回転速度検出装置１６は、コンプレッサ２７の回転速度を検出する。過給機回転速度検出装置１６は、検出部３０、アンプ３１、コントローラ３２等から構成されている。過給機回転速度検出装置１６は、検出部３０でフルブレード２９ｂとスプリッタブレード２９ｃを検出することでコンプレッサ２７の回転速度を検出する。
【００６３】
検出部３０は、フルブレード２９ｂとスプリッタブレード２９ｃとを検出する。検出部３０は、コンプレッサケーシング２８の吸気の供給口２８ｂ側に形成されている挿入孔１０ｄに挿入して取り付けられている。この際、検出部３０は、その先端がコンプレッサケーシング２８の内壁２８ｃから突出しないように配置されている。検出部３０は、略円筒状の筐体の内部に磁界を発生する図示しないコイルを有する。コイルから発生した磁界中をフルブレード２９ｂ若しくはスプリッタブレード２９ｃが通過することでフルブレード２９ｂ若しくはスプリッタブレード２９ｃを磁束が貫通して渦電流が発生する。検出部３０は、渦電流によって変化するコイルのインピーダンスを検出して検出信号を出力する。これにより、検出部３０は、フルブレード２９ｂ若しくはスプリッタブレード２９ｃが検出部３０の近傍を通過したと判断する。
【００６４】
検出部３０は、形状が異なるフルブレード２９ｂとスプリッタブレード２９ｃとを検出するために、フルブレード２９ｂとスプリッタブレード２９ｃとが共に磁界を通過するように配置しなければならない。従って、図４に示すように、検出部３０は、フルブレード２９ｂとスプリッタブレード２９ｃとが共にコンプレッサケーシング２８に近接している範囲である領域Ａが磁界の範囲に含まれるように配置する必要がある。なお、本実施形態において、過給機回転速度検出装置１６は、渦電流を検出するものとしたがこれに限定されるものではなく、誘導起電力を検出するものでもよい。
【００６５】
アンプ３１は、検出部３０からの信号を増幅するものである。アンプ３１は、検出部３０と接続され、検出部３０からの信号を取得する。アンプ３１は、検出部３０からの信号を増幅してコントローラ３２に送信する。
【００６６】
コントローラ３２は、コンプレッサ２７の回転速度を算出するものである。コントローラ３２は、アンプ３１からの増幅信号の処理を行うための種々のプログラムやデータが格納されている。具体的には、過給機回転速度検出装置１６は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＨＤＤ等がバスで接続されている構成であってもよく、あるいはワンチップのＬＳＩ等からなる構成であってもよい。
【００６７】
コントローラ３２は、検出可能な渦流電流が発生する程度にコイルからの磁束密度が高い範囲を検出部３０の検出領域Ｂとして、その直径Ｄについてのデータが格納されている。また、コントローラ３２は、コンプレッサ２７ブレードのブレード間隔Ｓについてのデータが格納されている。コントローラ３２は、アンプ３１と接続され、アンプ３１からの増幅信号を取得することが可能である。コントローラ３２は、アンプ３１からの増幅信号を用いてコンプレッサ２７の回転数を算出する。コントローラ３２は、エンジン１の制御装置であるＥＣＵ１９に接続され、所定の処理を施したアンプ３１からの増幅信号をＥＣＵ１９に送信することが可能である（図１参照）。
【００６８】
次に、図５を用いて、過給機回転速度検出装置１６の検出部３０において、フルブレード２９ｂまたはスプリッタブレード２９ｃからなる第１ブレードＢｌ１の検出の態様および平均過給機回転速度Ｔｎを算出する態様を具体的に説明する。図５において、二点鎖線で示す範囲は、検出部３０の検出領域Ｂを示す。過給機回転速度検出装置１６は、フルブレード２９ｂまたはスプリッタブレード２９ｃが検査部１３の検出領域Ｂの中心からの距離が所定値である半径Ｄ／２以下のときにフルブレード２９ｂまたはスプリッタブレード２９ｃに発生する渦流電流を検出する。
【００６９】
図５（ａ）に示すように、検出部３０において、第１ブレードＢｌ１が検出領域Ｂの反回転方向側から進入した場合、その瞬間に第１ブレードＢｌ１には、磁束が貫通して渦電流が発生する。従って、検出部３０は、渦電流の影響によって生じるコイルのインピーダンスの変化を検出する。これにより、検出部３０は、第１ブレードＢｌ１の回転方向側の側面が検出部３０の近傍に到達したとして時間Ｔ１１に検出信号を出力する。
【００７０】
図５（ｂ）に示すように、検出部３０において、第１ブレードＢｌ１のうち検出領域Ｂに最後に検出領域Ｂに進入した部分が検出領域Ｂの回転方向側から抜けた場合、第１ブレードＢｌ１には、磁束が貫通していないので渦電流が発生しない。従って、検出部３０は、渦電流の影響によって生じるコイルのインピーダンスの変化を検出しない。これにより、検出部３０は、第１ブレードＢｌ１の反回転方向側の側面が検出部３０の近傍を通過したとして検出信号の出力を停止する。
【００７１】
このようにして、過給機回転速度検出装置１６は、第１ブレードＢｌ１の回転方向側の側面が検出領域Ｂの反回転方向側に進入した時間Ｔ１１から、第１ブレードＢｌ１の反回転方向側の側面が検出領域Ｂの回転方向側から抜けるまでの間、検出信号を出力する。
同様にして、過給機回転速度検出装置１６は、フルブレード２９ｂまたはスプリッタブレード２９ｃから構成されているコンプレッサホイール２９の第２ブレードＢｌ２・第３ブレードＢｌ３・第４ブレードＢｌ４・・についてそれぞれ検出を行う。
【００７２】
また、図６に示すように、過給機回転速度検出装置１６は、第１ブレードＢｌ１の回転方向側の側面を検出した時間Ｔ１１から所定の検出回数Ｎａ（本実施形態では１１回）だけブレードを検出するまでの時間Ｔａを算出する。そして、過給機回転速度検出装置１６は、検出回数Ｎａ、ブレード間隔Ｓおよび時間Ｔａから平均過給機回転速度Ｔｎを算出する。
【００７３】
次に、本発明に係るエンジン１における過給機回転速度検出装置１６の異常判定について説明する。
【００７４】
ＥＣＵ１９は、時間Ｔａの間における平均吸気流量Ｉｆと平均過給圧Ｉｐとに基づいて過給機回転速度マップＭ１から推定平均過給機回転速度ＥＴｎを算出する。加えて、ＥＣＵ１９は、取得した外気温Ｂｔと大気圧Ｂｐとに基づいて補正係数マップＭ２から補正係数Ｋを算出する。そして、ＥＣＵ１９は、算出した推定平均過給機回転速度ＥＴｎと補正係数Ｋとから外気温Ｂｔと大気圧Ｂｐとの影響を考慮した補正平均過給機回転速度ＲＴｎを算出する。同時に、ＥＣＵ１９は、過給機回転速度検出装置１６がブレードを検出回数Ｎａだけ検出する時間Ｔａ、ブレード間隔Ｓおよび検出回数Ｎａから算出した平均過給機回転速度Ｔｎを取得する。
【００７５】
ＥＣＵ１９は、算出した補正平均過給機回転速度ＲＴｎと平均過給機回転速度Ｔｎとの差が閾値δを超えていると判断した場合、過給機回転速度検出装置１６に異常が発生しているとして、外気温Ｂｔと大気圧Ｂｐとの影響を考慮して算出した補正平均過給機回転速度ＲＴｎを平均過給機回転速度Ｔｎとする。
【００７６】
次に、図７を用いて、本発明に係るエンジン１における過給機回転速度検出装置１６の異常判定について具体的に説明する。
【００７７】
図７に示すように、ステップＳ１１０において、ＥＣＵ１９は、外気温センサ１７から外気温Ｂｔを取得し、大気圧センサ１８から大気圧Ｂｐを取得し、ステップをステップＳ１２０に移行させる。
【００７８】
ステップＳ１２０において、ＥＣＵ１９は、吸気流量検出センサ１４から時間Ｔａ間における平均吸気流量Ｉｆを取得し、過給圧検出センサ１５から時間Ｔａ間における平均過給圧Ｉｐを取得し、ステップをステップＳ１３０に移行させる。
【００７９】
ステップＳ１３０において、ＥＣＵ１９は、取得した平均吸気流量Ｉｆと平均過給圧Ｉｐとに基づいて過給機回転速度マップＭ１から推定平均過給機回転速度ＥＴｎを算出し、ステップをステップＳ１４０に移行させる。
【００８０】
ステップＳ１４０において、ＥＣＵ１９は、取得した外気温Ｂｔと大気圧Ｂｐとに基づいて補正係数マップＭ２から補正係数Ｋを算出し、ステップをステップＳ１５０に移行させる。
【００８１】
ステップＳ１５０において、ＥＣＵ１９は、算出した推定平均過給機回転速度ＥＴｎと補正係数Ｋとから補正平均過給機回転速度ＲＴｎを算出し、ステップをステップＳ１６０に移行させる。
【００８２】
ステップＳ１６０において、ＥＣＵ１９は、過給機回転速度検出装置１６が検出回数Ｎａだけブレード検出する時間Ｔａとブレード間隔Ｓと検出回数Ｎａとから算出した平均過給機回転速度Ｔｎを取得し、ステップをステップＳ１７０に移行させる。
【００８３】
ステップＳ１７０において、ＥＣＵ１９は、算出した補正平均過給機回転速度ＲＴｎと平均過給機回転速度Ｔｎとの差の絶対値が閾値δ未満か否か判断する。
その結果、算出した補正平均過給機回転速度ＲＴｎと平均過給機回転速度Ｔｎとの差の絶対値が閾値δ未満であると判定した場合、ＥＣＵ１９はステップをステップＳ１８０に移行させる。
一方、算出した補正平均過給機回転速度ＲＴｎと平均過給機回転速度Ｔｎとの差の絶対値が閾値δ未満でないと判定した場合、ＥＣＵ１９はステップをステップＳ２８０に移行させる。なお、本実施形態において、補正平均過給機回転速度ＲＴｎと平均過給機回転速度Ｔｎとの差の絶対値を用いて判定しているがこれに限定されるものではなく補正平均過給機回転速度ＲＴｎと平均過給機回転速度Ｔｎとの比でもよい。
【００８４】
ステップＳ１８０において、ＥＣＵ１９は、過給機が過給機回転速度検出装置１６から取得した平均過給機回転速度Ｔｎを出力し、ステップをステップ１１０に移行させる。
【００８５】
ステップＳ２８０において、ＥＣＵ１９は、過給機回転速度検出装置１６に異常が発生していると判定し、過給機が過給機回転速度マップＭ１と補正係数マップＭ２とから算出した補正平均過給機回転速度ＲＴｎを出力し、ステップをステップ１１０に移行させる。
【００８６】
以上の如く構成することで、エンジン１は、ＥＣＵ１９において平均吸気流量Ｉｆと平均過給圧Ｉｐとに基づいて過給機回転速度マップＭ１から算出した推定平均過給機回転数を外気温Ｂｔと大気圧Ｂｐとで補正することでエンジン１の運転環境を考慮した補正平均過給機回転速度ＲＴｎを算出する。また、エンジン１は、ＥＣＵ１９において過給機回転速度検出装置１６が異常であると判定した場合、過給機が補正平均過給機回転速度ＲＴｎで回転しているとして各種制御を行う。これにより、運転環境や運転条件に関わらず適切な過給機回転速度を算出するとともに、他の測定結果と組合せて適切な制御を行うことができる。
【００８７】
次に、図６と図８とを用いて、本発明に係るエンジン１における平均吸気流量の算出について説明する。
【００８８】
図６に示すように、ＥＣＵ１９は、過給機回転速度検出装置１６がブレードを検出回数Ｎａだけ検出する時間Ｔａ、ブレード間隔Ｓおよび時間Ｔａから平均過給機回転速度Ｔｎを算出する。（図５参照）。そして、ＥＣＵ１９は、時間Ｔａの間における取得した平均過給圧Ｉｐと平均過給機回転速度Ｔｎとに基づいて過給機回転速度マップＭ１から推定平均吸気流量ＥＩｆを算出する。
【００８９】
また、図８に示すように、ＥＣＵ１９は、クランク角検出センサから取得したクランク角より、各気筒の吸気行程の期間を取得する。ＥＣＵ１９は、第１気筒１ａの吸気行程の期間Ｔｉ１において過給機回転速度検出装置１６が検出したブレードの検出回数Ｎｂ１を取得する。同様に、ＥＣＵ１９は、第２気筒１ｂの吸気行程の期間Ｔｉ２において過給機回転速度検出装置１６が検出したブレードの検出回数Ｎｂ１、第３気筒１ｃの吸気行程の期間Ｔｉ３において過給機回転速度検出装置１６が検出したブレードの検出回数Ｎｂ３、第４気筒１ｄの吸気行程の期間Ｔｉ４において過給機回転速度検出装置１６が検出したブレードの検出回数Ｎｂ４を取得する。ＥＣＵ１９は、取得した検出回数Ｎｂ１、検出回数Ｎｂ２、検出回数Ｎｂ３および検出回数Ｎｂ４の比率から第１気筒において吸気される吸気の分配割合Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３およびＲ４を算出する。
【００９０】
以上の如く構成することで、エンジン１は、過給機回転速度検出装置１６から取得した平均過給機回転速度Ｔｎと過給機回転速度マップＭ１から吸気流量を算出することでエンジン１の運転環境や条件に応じた推定平均吸気流量ＥＩｆを推定する。また、エンジン１は、ＥＣＵ１９において算出した分配割合Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３およびＲ４を用いて、流量検出センサ１４が検出した平均吸気流量Ｉｆまたは推定平均吸気流量ＥＩｆから算出された各気筒１ａ・１ｂ・１ｃ・１ｄの吸気量に基づいて燃料噴射量の補正等を気筒毎に行う。これにより、運転環境や運転条件に関わらず適切な過給機回転速度を算出するとともに、他の測定結果と組合せて適切な制御を行うことができる。
【００９１】
さらに、エンジン１の質量に比べて十分に小さい質量のコンプレッサ２７の回転速度は、燃料噴射量Ｆが変動した際にエンジン１のエンジン回転速度Ｅｎよりも感度よく変動する。従って、エンジン１は、燃料の微小噴射により変動した平均過給機回転速度Ｔｎから燃料噴射量Ｆを補正する噴射量補正を実施することができる。具体的には、図９に示すように、ＥＣＵ１９は、過給機回転速度検出装置１６から取得した平均過給機回転速度Ｔｎから目標開弁時間ＴＱｔでの実燃料噴射量Ｑ１を算出する。そして、ＥＣＵ１９は、実燃料噴射量Ｑ１（図９における二点鎖線）が目標噴射量Ｑｔ（図９における実線）になるように燃料噴射弁２の開弁時間ＴＱを開弁時間ＴＱｒに補正する。これにより、質量が大きい大型のエンジン１においても、平均過給機回転速度Ｔｎを利用することで微小噴射による噴射量補正をより正確に行うことができる。
【符号の説明】
【００９２】
１    エンジン
４    過給機
１４    吸気流量検出センサ
１５    過給圧検出センサ
Ｉｆ    平均吸気流量
Ｉｐ    平均過給圧
Ｍ１    過給機回転速度マップ
Ｔｎ    平均過給機回転速度
ＥＴｎ  推定平均過給機回転速度
ＲＴｎ  補正平均過給機回転速度
Ｂｔ    外気温
Ｂｐ    大気圧
【図１】
2016089708.tif 000003
【図２】
2016089708.tif 000004
【図３】
2016089708.tif 000005
【図４】
2016089708.tif 000006
【図５】
2016089708.tif 000007
【図６】
2016089708.tif 000008
【図７】
2016089708.tif 000009
【図８】
2016089708.tif 000010
【図９】
2016089708.tif 000011