(57)【要約】  本発明は、タービン（２）及びコンプレッサ（３）を含む熱機関（４）を過給するターボチャージャ（１）において、タービン（２）の上流の圧力（Ｐｕｔ）を、吸入空気の流量（Ｑｃ）、コンプレッサ（３）の上流の圧力（Ｐｕｃ）、コンプレッサ（３）の上流の温度（Ｔｕｃ）、コンプレッサ（３）の下流の圧力（Ｐｄｃ）、タービン（２）の上流の温度（Ｔｕｔ）、及びタービン（２）の下流の圧力（Ｐｄｔ）に基づいて測定する方法に関するものである。
2012515874.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃焼機関（４）を過給するターボチャージャ（１）であって、前記燃焼機関（４）に、燃焼機関（４）から出る排気ガス（７）で駆動され、且つコンプレッサ（３）と一体になって機械的に回転することにより、燃焼機関（４）に流入する吸入空気（５）を圧縮するタービン（２）が具備されているターボチャージャ（１）のタービン（２）の上流の圧力（Ｐｕｔ）を、コンプレッサ（３）を通過する吸入空気（５）の流量（Ｑｃ）、コンプレッサ（３）の上流の圧力（Ｐｕｃ）、コンプレッサ（３）の上流の温度（Ｔｕｃ）、コンプレッサ（３）の下流の圧力（Ｐｄｃ）、タービン（２）の上流の温度（Ｔｕｔ）、及びタービン（２）の下流の圧力（Ｐｄｔ）の関数として測定する方法であって、
−ターボチャージャ（１）の補正回転速度（Ｎｃｏｒ）を、コンプレッサ（３）の圧縮比（Ｒｃ）、及びコンプレッサ（３）を通過する吸入空気（５）の補正流量（Ｑｃ＿ｃｏｒ）の関数として計算するステップと、
−ターボチャージャ（１）の回転速度（Ｎ）を、ターボチャージャ（１）の補正回転速度（Ｎｃｏｒ）、及びコンプレッサ（３）の上流の温度（Ｔｕｃ）の関数として計算するステップと、
−コンプレッサ（３）の動力（Ｈｃ）を、コンプレッサ（３）を通過する吸入空気（５）の流量（Ｑｃ）、コンプレッサ（３）の効率（ηｃ）、コンプレッサ（３）の上流の温度（Ｔｕｃ）、及びコンプレッサ（３）の圧縮比（Ｒｃ）の関数として計算するステップと、
−タービン（２）の動力（Ｈｔ）を、ターボチャージャ（１）の回転速度（Ｎ）、及びコンプレッサ（３）の動力（Ｈｃ）の関数として計算するステップと、
−タービン（２）の膨張比（Ｒｔ）を計算するステップと、
−タービン（２）の上流の圧力（Ｐｕｔ）を、タービン（２）の下流の圧力（Ｐｄｔ）、及びタービン（２）の膨張比（Ｒｔ）の関数として計算するステップと
を含むことを特徴とする方法。
【請求項２】
コンプレッサ（３）の吸入空気（５）の補正流量（Ｑｃ＿ｃｏｒ）を、次式：
2012515874.tif 000012
（上式中、
Ｑｃ＿ｃｏｒは、コンプレッサ（３）を通過する吸入空気（５）の補正流量であり、
Ｔｕｃは、コンプレッサ（３）の上流の温度であり、
Ｐｕｃは、コンプレッサ（３）の上流の圧力であり、
Ｔｃ＿ｒｅｆは、コンプレッサ（３）の基準温度であり、
Ｐｃ＿ｒｅｆは、コンプレッサ（３）の基準圧力である）
を使用して計算する、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
ターボチャージャ（１）の補正回転速度（Ｎｃｏｒ）を、コンプレッサ（３）の圧縮比（Ｒｃ）、及びコンプレッサ（３）を通過する吸入空気（５）の補正流量（Ｑｃ＿ｃｏｒ）の関数として、コンプレッサ（３）の圧縮比（Ｒｃ）、及びコンプレッサ（３）を通過する吸入空気（５）の補正流量（Ｑｃ＿ｃｏｒ）の関数（ｆ１）を使用して計算し、前記関数（ｆ１）が２次元マップによって定義される、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
ターボチャージャ（１）の回転速度（Ｎ）を、次式：
2012515874.tif 000013
（上式中、
Ｎは、ターボチャージャ（１）の回転速度であり、
Ｎｃｏｒは、ターボチャージャ（１）の補正回転速度であり、
Ｔｕｃは、コンプレッサ（３）の上流の温度であり、
Ｔｃ＿ｒｅｆは、コンプレッサ（３）の基準温度である）
を使用して計算する、請求項１ないし３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
コンプレッサ（３）の動力（Ｈｃ）を、次式：
2012515874.tif 000014
（上式中、
Ｈｃは、コンプレッサ（３）の動力であり、
Ｑｃは、コンプレッサ（３）を通過する吸入空気（５）の流量であり、
ηｃは、コンプレッサ（３）の効率であり、
Ｔｕｃは、コンプレッサ（３）の上流の温度であり、
Ｒｃは、コンプレッサ（３）の圧縮比であり、
Ｃｐｃは、吸入空気（５）の第１熱力学定数であり、
γｃは、吸入空気（５）の第２熱力学定数である）
を使用して計算する、請求項１ないし４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
コンプレッサ（３）の効率（ηｃ）を、ターボチャージャ（１）の補正回転速度（Ｎｃｏｒ）、及びコンプレッサ（３）を通過する吸入空気（５）の補正流量（Ｑｃ＿ｃｏｒ）の関数として、ターボチャージャ（１）の補正回転速度（Ｎｃｏｒ）、及びコンプレッサ（３）を通過する吸入空気（５）の補正流量（Ｑｃ＿ｃｏｒ）の関数（ｆ２）を使用して計算し、前記関数（ｆ２）が２次元マップによって定義される、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
吸入空気（５）の第１熱力学定数（Ｃｐｃ）が１００５Ｊ／ｋｇ／Ｋに等しく、吸入空気（５）の第２熱力学定数（γｃ）が１．４に等しい、請求項５又は６に記載の方法。
【請求項８】
タービン（２）の動力（Ｈｔ）を、次式：
2012515874.tif 000015
（上式中、
Ｈｔは、タービン（２）の動力であり、
Ｈｃは、コンプレッサ（３）の動力であり、
Ｎは、ターボチャージャ（１）の回転速度であり、
2012515874.tif 000016
は、時間変数で微分する演算子であり、
Ｊは、ターボチャージャ（１）の慣性モーメントに等しい定数である）
を使用して計算する、請求項１ないし７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項９】
タービン（２）の膨張比（Ｒｔ）を、タービン（２）を通過する排気ガス（７）の補正流量（Ｑｔ＿ｃｏｒ）の関数として、タービン（２）を通過する排気ガス（７）の補正流量（Ｑｔ＿ｃｏｒ）の関数（ｆ４）を使用して計算し、前記関数（ｆ４）が１次元マップによって定義される、請求項１ないし８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１０】
タービン（２）を通過する排気ガス（７）の補正流量（Ｑｃ＿ｃｏｒ）を、次式：
2012515874.tif 000017
（上式中、
Ｑｔ＿ｃｏｒは、タービン（２）を通過する排気ガス（７）の補正流量であり、
Ｑｔは、タービン（２）を通過する排気ガス（７）の流量であり、
Ｔｕｔは、タービン（２）の上流の温度であり、
Ｐｕｔは、タービン（２）の上流の圧力であり、記号（ｎ−１）は、該圧力が直前の時間区間（ｎ−１）で測定されることを意味する）
を使用して計算する、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
タービン（２）を通過する排気ガス（７）の流量（Ｑｃ）を、次式：
2012515874.tif 000018
（上式中、
Ｑｔは、タービン（２）を通過する排気ガス（７）の流量であり、
Ｈｔは、タービン（２）の動力であり、
ηｔは、タービン（２）の効率であり、
Ｔｕｔは、タービン（２）の上流の温度であり、
Ｒｔは、タービン（２）の膨張比であり、記号（ｎ−１）は、該膨張比が直前の時間区間（ｎ−１）で測定されることを意味し、
Ｃｐｔは、排気ガス（７）の第１熱力学定数であり、
γｔは、排気ガス（７）の第２熱力学定数である）
を使用して計算する、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
タービン（２）の膨張比（Ｒｔ）を、タービン（２）の動力（Ｈｔ）、タービン（２）を通過する排気ガス（７）の流量（Ｑｔ）、タービン（２）の効率（ηｔ）、及びタービン（２）の上流の温度（Ｔｕｔ）の関数として、次式：
2012515874.tif 000019
（上式中、
Ｒｔは、タービン（２）の膨張比であり、
Ｈｔは、タービン（２）の動力であり、
Ｑｔは、タービン（２）を通過する排気ガス（７）の流量であり、記号（ｎ−１）は、該流量が直前の時間区間（ｎ−１）で測定されることを意味し、
ηｔは、タービン（２）の効率であり、
Ｔｕｔは、タービン（２）の上流の温度であり、
Ｃｐｔは、排気ガス（７）の第１熱力学定数であり、
γｔは、排気ガス（７）の第２熱力学定数である）
を使用して計算する、請求項１ないし８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１３】
タービン（２）を通過する排気ガス（７）の流量（Ｑｔ）を、タービン（２）を通過する排気ガス（７）の補正流量（Ｑｔ＿ｃｏｒ）の関数として、次式：
2012515874.tif 000020
（上式中、
Ｑｔは、タービン（２）を通過する排気ガス（７）の流量であり、記号（ｎ−１）は、該流量が直前の時間区間（ｎ−１）で測定されることを意味し、
Ｑｔ＿ｃｏｒは、タービン（２）を通過する排気ガス（７）の補正流量であり、
Ｐｕｔは、タービン（２）の上流の圧力であり、記号（ｎ−１）は、該圧力が直前の時間区間（ｎ−１）で測定されることを意味し、
Ｔｕｔは、タービン（２）の上流の温度である）
を使用して計算する、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
タービン（２）を通過する排気ガス（７）の補正流量（Ｑｔ＿ｃｏｒ）を、タービン（２）の膨張比（Ｒｔ）の関数として、タービン（２）の膨張比（Ｒｔ）の関数（ｆ５）を使用して計算し、前記関数（ｆ５）が１次元マップによって定義される、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
排気ガス（７）の第１熱力学定数（Ｃｐｔ）が１１３６Ｊ／ｋｇ／Ｋに等しく、排気ガス（７）の第２熱力学定数（γｔ）が１．３４に等しい、請求項１１ないし１４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１６】
タービン（２）の効率（ηｔ）を、ターボチャージャ（１）の補正回転速度（Ｎｃｏｒ）、及び直前の時間区間（ｎ−１）で測定したタービン（２）の膨張比（Ｒｔ（ｎ−１））の関数として、ターボチャージャ（１）の補正回転速度（Ｎｃｏｒ）、及びタービン（２）の膨張比（Ｒｔ）の関数（ｆ３）を使用して計算し、前記関数（ｆ３）が２次元マップによって定義される、請求項１ないし１５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１７】
タービン（２）の上流の圧力（Ｐｕｔ）を、数式：Ｐｕｔ＝ＰｄｔＲｔ（式中、
Ｐｕｔは、タービン（２）の上流の圧力であり、
Ｐｄｔは、タービン（２）の下流の圧力であり、
Ｒｔは、タービン（２）の膨張比である）
を使用して計算する、請求項１ないし１６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１８】
コンプレッサ（３）を通過する吸入空気（５）の流量（Ｑｃ）、コンプレッサ（３）の下流の圧力（Ｐｄｃ）、及びタービン（２）の上流の温度（Ｔｕｔ）をセンサによって測定し、コンプレッサ（３）の上流の圧力（Ｐｕｃ）、コンプレッサ（３）の上流の温度（Ｔｕｃ）、及びタービン（２）の下流の圧力（Ｐｄｔ）を推定器により求める、請求項１ないし１７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１９】
請求項１ないし１８のいずれか一項に記載の方法を実行することができる装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃焼機関を過給するために使用されるターボチャージャのタービンの上流の圧力を測定する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
圧力測定の分野では、例えば圧電型のセンサを使用して、このセンサで圧力の変化を測定することは、公知の方法である。
【０００３】
しかしながら、このようなセンサは取り付け費用が嵩む。
【０００４】
本発明は、圧力センサの代わりに推定器を用いることを提案する。
【発明の概要】
【０００５】
本発明の１つの課題は、燃焼機関を過給するターボチャージャであって、前記燃焼機関から出る排気ガスで駆動されるタービンを備え、かつコンプレッサと一体になって機械的に回転することにより、燃焼機関に流入する吸入空気を圧縮するターボチャージャの、タービンの上流の圧力を、コンプレッサを通過する吸入空気の流量、コンプレッサの上流の圧力、コンプレッサの上流の温度、コンプレッサの下流の圧力、タービンの上流の温度、及びタービンの下流の圧力の関数として測定する方法である。
【０００６】
本発明の更なる特徴、詳細、及び利点は、例示として、かつ添付図面に関連して後述される詳細な説明から一層明瞭となるであろう。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】図１は、過給ターボチャージャを備える燃焼機関を示している。
【図２】図２は、２つのターボチャージャを備える過給機を搭載した燃焼機関を示している。
【図３】図３は、本方法の入力変数及び出力変数を示す図である。
【図４】図４は、本発明による方法の第１の実施形態のブロック図である。
【図５】図５は、本発明による方法の第２の実施形態のブロック図である。
【図６】図６は、関数ｆ１のマップである。
【図７】図７は、関数ｆ２のマップである。
【図８】図８は、関数ｆ３のマップである。
【図９】図９は、関数ｆ４のマップである。
【図１０】図１０は、関数ｆ５のマップである。
【図１１】図１１は、関数ｆ１を数値的に定義したものである。
【図１２】図１２は、関数ｆ２を数値的に定義したものである。
【図１３】図１３は、関数ｆ３を数値的に定義したものである。
【図１４】図１４は、関数ｆ４を数値的に定義したものである。
【図１５】図１５は、本方法により得られる結果の質を示している。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
詳細な説明、ブロック図、及び数式を具体的にさらに理解し易くするために、以下の表記を使用する。
変数：
Ｎ：速度または回転速度（ターボチャージャの）、
Ｒ：圧力比（コンプレッサの圧縮比、タービンの膨張比）、
Ｑ：流量、
Ｐ：圧力、
Ｈ：動力、
Ｔ：温度、
η：効率
Ｃｐ：熱力学定数−一定圧力での比熱容量
Ｃｖ：熱力学定数−一定容積での比熱容量
γ：熱力学定数−Ｃｐ／Ｃｖに等しい係数
Ｊ：慣性モーメント（ターボチャージャの）。
記号：
ｃ：コンプレッサ、
ｔ：タービン、
ｃｏｒ：補正パラメータ、
ｒｅｆ：基準パラメータ、
ｕ：上流、
ｄ：下流、
ｎ：時間記号、現在の計算ステップ
ｎ−１：直前の計算ステップ
【実施例】
【０００９】
図１は、本発明の構造を示している。燃焼機関４は、従来通りに、吸気通路６を介して空気５を吸入する。エンジン４から排気ガスが放出され、排気ガスは排気通路８を介して排出される。過給ターボチャージャ１によって、燃焼機関４に吸入される空気５の量を増やすことができる。これを実現するために、ターボチャージャ１は、タービン２及びコンプレッサ３を備える。タービン２を排気通路８に流体接続して、燃焼機関４から放出される排気ガス７で駆動する。タービン２は、コンプレッサ３に機械的に固定され、タービン２でコンプレッサ３を回転駆動する。コンプレッサ３を吸気通路６に流体接続して、コンプレッサ３で吸入空気５を、この空気が燃焼機関４に流入する前に圧縮する。タービン２は、バイパスバルブ１１を使用して遮断することができる。コンプレッサは、バイパスバルブ１０を使用して遮断することができる。参照番号９は、吸入空気５の流量センサを指している。
【００１０】
図３は、同じ環境を示し、かつシステム変数を示している。ターボチャージャ１はエンジン４に接続される。タービン２は排気側８に配置される。コンプレッサ３は吸気側６に配置される。
【００１１】
上述の問題は、タービン２の上流の圧力Ｐｕｔであって、図３に枠で取り囲んで示される圧力Ｐｕｔを推定することが望ましいことを前提としている。次のパラメータ、即ち、コンプレッサ３を通過する吸入空気の流量Ｑｃ（図示せず）、コンプレッサ３の上流の圧力Ｐｕｃ、コンプレッサ３の上流の温度Ｔｕｃ、コンプレッサ３の下流の圧力Ｐｄｃ、タービン２の上流の温度Ｔｕｔ、及びタービン２の下流の圧力Ｐｄｔ。が既知であることが前提である。
【００１２】
タービン２の上流のこの圧力Ｐｕｔが分かることは、前記ターボチャージャ１を微調整してターボチャージャ１へのダメージを阻止し、過渡期間の車両の応答遅れを低減するために極めて重要である。しかしながら、圧力センサを用いる必要がある状況は望ましくない。したがって、本発明の課題は、この圧力を、他の箇所から判明する他の６個のパラメータの関数として推定する方法である。
【００１３】
図２は、１つの特殊使用形態を示している。この場合、第２ターボチャージャ１５が直列に追加されている。この場合、過給は、２段ターボチャージャによって行なわれる。第２ターボチャージャ１５は、吸入空気５の１回目の圧縮を行なう。第２ターボチャージャ１５は、低圧ターボチャージャとしても知られている。次に、第１ターボチャージャ１が、低圧ターボチャージャ１５のコンプレッサから流出する吸入空気５の２回目の圧縮を行なう。第１ターボチャージャ１は、高圧ターボチャージャ１としても知られている。バイパスバルブ１２によって、低圧タービンを遮断することができる。本発明は、具体的には、高圧ターボチャージャ１の事例に適用される。本方法は、一定容量ターボチャージャに特にうまく適合する。
【００１４】
この特定の構成では、本発明による方法の６個の入力パラメータを、有利には、コンプレッサ３を通過する吸入空気の流量Ｑｃ、コンプレッサ３の下流の圧力Ｐｄｃ、及びタービン２の上流の温度Ｔｕｔのセンサを利用して測定するとともに、コンプレッサ３の上流の圧力Ｐｕｃ、コンプレッサ３の上流の温度Ｔｕｃ、及びタービン２の下流の圧力Ｐｄｔを、低圧ターボチャージャ１５のパラメータを測定する推定器によって測定する。
【００１５】
図２に示すように、高圧タービン２の下流の圧力Ｐｄｔは、低圧タービンの上流の圧力に等しい。
【００１６】
吸入空気５は冷却する必要がある。適切であれば、コンプレッサ３の下流に設置される、唯一の熱交換器１３を使用するという選択が行なわれている。したがって、低圧コンプレッサと高圧コンプレッサ３との間の吸気通路６に熱交換器が全く配設されていないことは、高圧コンプレッサ３の上流の温度Ｔｕｃが、低圧コンプレッサの下流の温度に等しいので既知であることを意味する。
【００１７】
本発明による方法の原理を、図４及び５のブロック図により２つの実施形態について示す。
【００１８】
タービン２の上流の圧力Ｐｕｔを測定する方法は、次の６つのステップに任意に細分化することができる。
１）ターボチャージャ１の補正回転速度Ｎｃｏｒを、コンプレッサ３の圧縮比Ｒｃ、及びコンプレッサ３を通過する吸入空気の補正流量Ｑｃ＿ｃｏｒの関数として計算するステップ、
２）ターボチャージャ１の回転速度Ｎを、ターボチャージャ１の補正回転速度Ｎｃｏｒ、及びコンプレッサ３の上流の温度Ｔｕｃの関数として計算するステップ、
３）コンプレッサ３の動力Ｈｃを、コンプレッサ３を通過する吸入空気の流量Ｑｃ、コンプレッサ３の効率ηｃ、コンプレッサ３の上流の温度Ｔｕｃ、及びコンプレッサ３の圧縮比Ｒｃの関数として計算するステップ、
４）タービン２の動力Ｈｔを、ターボチャージャ１の回転速度Ｎ、及びコンプレッサ３の動力Ｈｃの関数として計算するステップ、
５）タービン２の膨張比Ｒｔを計算するステップ、
６）タービン２の上流の圧力Ｐｕｔを、タービン２の下流の圧力Ｐｄｔ、及びタービン２の膨張比Ｒｔの関数として計算するステップ。
【００１９】
ステップ１〜４、及び６は、両方の実施形態において同じであることに留意されたい。ステップ５のみが、これらの実施形態を差異化している。
【００２０】
ステップ１）では、ターボチャージャ１の補正回転速度Ｎｃｏｒを、コンプレッサ３の圧縮比Ｒｃ、及びコンプレッサ３を通過する吸入空気の補正流量Ｑｃ＿ｃｏｒの関数として、関数ｆ１を使用して計算する。コンプレッサ３の圧縮比Ｒｃ、及びコンプレッサ３を通過する吸入空気の補正流量Ｑｃ＿ｃｏｒのこの関数ｆ１は、ブロックｆ１において計算される。この関数ｆ１は、２次元マップによって定義される。
【００２１】
マップは、関数ｆを定義する公知の手段である。前記関数ｆは、曲線（１次元マップ）または面（２次元マップ）によってグラフとして定義される。公知の従来の方法では、関数ｆ（ｘ）＝ｚ（１次元）またはｆ（ｘ，ｙ）＝ｚ（２次元）の結果ｚは、曲線上の、または面上のデータ点に基づいてグラフから求めることができる。別の構成では、この同じ関数ｆは、等価な方法で、（１次元または２次元）数値テーブルによって定義することができる。
【００２２】
したがって、関数ｆ１は、例えば図６の面によって定義されるか、または等価な方法で、２次元数値テーブルによって定義される。したがって、関数ｆ１は、図１１のテーブルによって完全に定義され、このテーブルでは、ｘは第１列から、ｙは第１行から、結果ｚは、行ｘと列ｙの交差部分から読み取ることができる。公知の方法で、結果は、ｘ値またはｙ値がテーブルに直接含まれていない場合には補間により求めることができる。
【００２３】
したがって、関数ｆ１〜ｆ５の種々のマップは、コンプレッサ３及びタービン２の両方に関して求めることができ、例示として与えられ、図６〜１０にそれぞれ図示される。ここで考察されるタービンまたはコンプレッサとは異なるタービン２またはコンプレッサ３に適用される場合、当業者であれば、関数ｆ１〜ｆ５のマップを直接、またはこれらの回転機械２、３の製造業者によって供給される演算マップを適合させる（スケーリングする、単位を変更するなど）ことにより、求める方法が分かるであろう。
【００２４】
コンプレッサ３の圧縮比Ｒｃは、定義によれば、コンプレッサ３の下流の圧力Ｐｄｃに対するコンプレッサ３の上流の圧力Ｐｕｔの比に等しく、ブロック２０において計算される。
【００２５】
コンプレッサ３に流入する吸入空気の補正流量Ｑｃ＿ｃｏｒは、以下の数式を使用して計算される。
2012515874.tif 000003
上式中、
Ｑｃ＿ｃｏｒは、コンプレッサ３を通過する吸入空気５の補正流量であり、
Ｔｕｃは、コンプレッサ３の上流の温度であり、
Ｐｕｃは、コンプレッサ３の上流の圧力であり、
Ｔｃ＿ｒｅｆは、コンプレッサ３の基準温度であり、
Ｐｃ＿ｒｅｆは、コンプレッサ３の基準圧力である。
【００２６】
この数式はブロック２１において実行される。
【００２７】
基準温度Ｔｃ＿ｒｅｆ、及び基準圧力Ｐｃ＿ｒｅｆは、常に基準条件を参照して単一のマップを各関数ｆ１〜ｆ５に使用できるようにすることにより、種々のマップ関数ｆ１〜ｆ５の計算を簡略化できるように定義される。基準温度及び基準圧力は、本明細書における実施例では、次式で表わされる値に等しい。
Ｔｃ＿ｒｅｆ＝２９８Ｋ、Ｔｔ＿ｒｅｆ＝８７３Ｋ、Ｐｃ＿ｒｅｆ＝Ｐｔ＿ｒｅｆ＝１大気圧
【００２８】
ステップ２）では、ターボチャージャ１の回転速度Ｎを、次式を使用して計算する。
2012515874.tif 000004
上式中、
Ｎは、ターボチャージャ１の回転速度であり、
Ｎｃｏｒは、ターボチャージャ１の補正回転速度であり、
Ｔｕｃは、コンプレッサ３の上流の温度であり、
Ｔｃ＿ｒｅｆは、上述のように、コンプレッサ３の基準温度である。
【００２９】
この数式はブロック２２において実行される。
【００３０】
ステップ３）では、コンプレッサ３の動力Ｈｃを、次式を使用して計算する、
2012515874.tif 000005
上式中、
Ｈｃは、コンプレッサ３の動力であり、
Ｑｃは、コンプレッサ３を通過する吸入空気の流量であり、
ηｃは、コンプレッサ３の効率であり、
Ｔｕｃは、コンプレッサ３の上流の温度であり、
Ｒｃは、コンプレッサ３の圧縮比であり、
Ｃｐｃは、吸入空気の第１熱力学定数であり、
γｃは、吸入空気の第２熱力学定数である。
【００３１】
この数式はブロック２３において実行される。
【００３２】
前記ステップ３）における入力項目であるコンプレッサ３の効率ηｃは、ターボチャージャ１の補正回転速度Ｎｃｏｒ、及びコンプレッサ３を通過する吸入空気の補正流量Ｑｃ＿ｃｏｒの関数として、ターボチャージャ１の補正回転速度Ｎｃｏｒ、及びコンプレッサ３を通過する吸入空気の補正流量Ｑｃ＿ｃｏｒの関数ｆ２を使用して計算され、この関数は、ブロックｆ２において実行される。前記関数ｆ２は、２次元マップによって定義される。図７は、関数ｆ２のマップを示している。関数ｆ２は更に、図１２のテーブルによって定義される。
【００３３】
前の数式では、吸入空気５の第１熱力学定数Ｃｐｃは、一定圧力における吸入空気５の比熱容量であり、１００５Ｊ／ｋｇ／Ｋに等しく、吸入空気５の第２熱力学定数γｃは、一定圧力及び一定容積のそれぞれにおける吸入空気５の比熱容量の比を表わす係数Ｃｐｃ／Ｃｖｃであり、１．４に等しい。
【００３４】
次に、ステップ４）において、タービン２の動力Ｈｔを次式を使用して計算する。
2012515874.tif 000006
上式中、
Ｈｔは、タービン２の動力であり、
Ｈｃは、コンプレッサ３の動力であり、
Ｎは、ターボチャージャ１の回転速度であり、
2012515874.tif 000007
は、時間変数で微分する演算子であり、
Ｊは、ターボチャージャ１の慣性モーメントに等しい定数である。
【００３５】
流体力学の基本方程式から導出されるこの数式は、ブロック２４において実行される。
【００３６】
ステップ５）は、タービン２の膨張比Ｒｔを計算することを目的としている。この場合、このステップ５）を実行する２つの方法が提案され、これらはそれぞれ、図４及び５のブロック図に示される。
【００３７】
図４のブロック図に示される第１の実施形態によれば、タービン２の膨張比Ｒｔは、タービン２を通過する排気ガス７の補正流量Ｑｔ＿ｃｏｒの関数として、タービン２を通過する排気ガス７の補正流量Ｑｔ＿ｃｏｒの関数ｆ４を使用して計算され、この関数ｆ４は、ブロックｆ４において実行される。この関数ｆ４は、１次元マップによって定義される。図９は、関数ｆ４のマップを示している。関数ｆ４は更に、図１４のテーブルによって定義される。
【００３８】
タービン２を通過する排気ガス７のこの補正流量Ｑｔ＿ｃｏｒを、次式を使用して計算する。
2012515874.tif 000008
上式中、
Ｑｔ＿ｃｏｒは、タービン２を通過する排気ガス７の補正流量であり、
Ｑｔは、タービン２を通過する排気ガス７の流量であり、
Ｔｕｔは、タービン２の上流の温度であり、
Ｐｕｔは、タービン２の上流の圧力であり、記号ｎ−１はこの場合、この圧力が、現在の時間区間ｎの直前の時間区間ｎ−１で測定されることを意味している。
【００３９】
この数式はブロック２６において実行される。
【００４０】
タービン２を通過する排気ガス７の流量Ｑｔを、次式を使用して計算する。
2012515874.tif 000009
上式中、
Ｑｔは、タービン２を通過する排気ガス７の流量であり、
Ｈｔは、タービン２の動力であり、
ηｔは、タービン２の効率であり、
Ｔｕｔは、タービン２の上流の温度であり、
Ｒｔは、タービン２の膨張比であり、記号ｎ−１はこの場合、この膨張比が、直前の時間区間ｎ−１で測定されることを意味し、
Ｃｐｔは、排気ガス７の第１熱力学定数であり、
γｔは、排気ガス７の第２熱力学定数である。
【００４１】
ブロック２８は、直前の時間区間ｎ−１のパラメータＰｕｔの値Ｐｕｔ（ｎ−１）を保存することができる１／ｚ遅延ブロックである。
【００４２】
ブロック２９は、Ｐｕｔ（ｎ−１）にＰｄｔを乗算することによりＲｔ（ｎ−１）を計算することができる乗算ブロックである。
【００４３】
図５のブロック図に示す第２の実施形態によれば、タービン２の膨張比Ｒｔは、タービン２の動力Ｈｔ、タービン２を通過する排気ガス７の流量Ｑｔ、タービン２の効率ηｔ、タービン２の上流の温度Ｔｕｔの関数として、次式を使用して計算される。
2012515874.tif 000010
上式中、
Ｒｔは、タービン２の膨張比であり、
Ｈｔは、タービン２の動力であり、
Ｑｔは、タービン２を通過する排気ガス７の流量であり、記号ｎ−１は、この場合、この流量が直前の時間区間ｎ−１で測定されることを意味し、
ηｔは、タービン２の効率であり、
Ｔｕｔは、タービン２の上流の温度であり、
Ｃｐｔは、排気ガス７の第１熱力学定数であり、
γｔは、排気ガス７の第２熱力学定数である。
【００４４】
この数式はブロック３０において実行される。
【００４５】
タービン２を通過する排気ガス７の流量Ｑｔは、タービン２を通過する排気ガス７の補正流量Ｑｔ＿ｃｏｒの関数として、次式を使用して計算される。
2012515874.tif 000011
上式中、
Ｑｔは、タービン２を通過する排気ガス７の流量であり、記号ｎ−１は、この場合、この流量が直前の時間区間ｎ−１で測定されることを意味し、
Ｑｔ＿ｃｏｒは、タービン２を通過する排気ガス７の補正流量であり、
Ｐｕｔは、タービン２の上流の圧力であり、記号ｎ−１は、この場合、この圧力が直前の時間区間ｎ−１で測定されることを意味し、
Ｔｕｔは、タービン２の上流の温度である。
【００４６】
この数式はブロック３１において実行される。
【００４７】
タービン２を通過する排気ガス７の補正流量Ｑｔ＿ｃｏｒは、タービン２の膨張比Ｒｔの関数として、タービン２の膨張比Ｒｔの関数ｆ５を利用して計算される。この関数は、ブロックｆ５において実行される。前記関数ｆ５は、１次元マップによって定義される。図１０は、関数ｆ５のマップを示している。関数ｆ５は、関数ｆ４の逆関数である。関数ｆ５は更に、図１４のテーブルによって定義される。
【００４８】
ブロック２５及び３１における前出の数式では、排気ガス７の第１熱力学定数Ｃｐｔは、一定圧力における排気ガス７の比熱容量であり、１１３６Ｊ／ｋｇ／Ｋに等しく、排気ガス７の第２熱力学定数γｔは、一定圧力及び一定容積のそれぞれにおける排気ガス７の比熱容量の比である係数Ｃｐｔ／Ｃｖｔであり、１．３４に等しい。
【００４９】
これら２つの実施形態によるステップ５）の２つの別の形態では、タービン２の効率ηｔを導出する必要がある。この効率は、ターボチャージャ１の補正回転速度Ｎｃｏｒ、及び直前の時間区間ｎ−１で測定されたタービン２の膨張比Ｒｔ（ｎ−１）の関数として、ターボチャージャ１の補正回転速度Ｎｃｏｒ、及びタービン２の膨張比Ｒｔの関数ｆ３を使用して計算され、この関数ｆ３はブロックｆ３において実行される。前記関数ｆ３は、２次元マップによって定義される。図８は、関数ｆ３のマップを示している。関数ｆ３は更に、図１３のテーブルによって定義される。
【００５０】
最終ステップ６）では、結果、すなわちタービン２の上流の圧力Ｐｕｔが、Ｒｔの定義に基づいて導出される数式：Ｐｕｔ＝ＰｄｔＲｔを使用して計算される。
この式中、
Ｐｕｔは、タービン２の上流の圧力であり、
Ｐｄｔは、タービン２の下流の圧力であり、
Ｒｔは、ステップ５）で測定済みのタービン２の膨張比である。
【００５１】
この数式は乗算ブロック２７において実行される。
【００５２】
本発明は更に、論理装置、機械装置、電子装置、または油圧装置を使用して、または別の構成として、コントローラと、上述の実施形態のうちの１つによる方法を実行できるこのコントローラのソフトウェアプログラムとを使用して構成される推定器に関するものである。
【００５３】
図１５は、比較のために、本発明による方法または推定器により得られる結果を示している。タービン２の上流の圧力Ｐｕｔが、時間の関数として、同一のイベント（２０００ｒｐｍでの過渡）について単一座標系で描かれている。曲線１６は、第１の実施形態に関して得られる結果を示している。曲線１７は、第２の実施形態に関して得られる結果を示している。結果は、基準曲線１８と比較した場合に非常に満足できるものとなっている。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2012515874.tif 000025
【図６】
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【図７】
2012515874.tif 000027
【図８】
2012515874.tif 000028
【図９】
2012515874.tif 000029
【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【国際調査報告】
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