JP3320765B2 - シーケンシャルターボエンジンの空燃比制御方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、車両用エンジンとし
て、複数のターボ過給機を備えてシーケンシャルターボ
式に作動するシーケンシャルターボエンジンにおいて、
シングルターボモードとツインターボモードの各モード
毎に最適に空燃比制御を行うシーケンシャルターボエン
ジンの空燃比制御方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、車両用の過給機付エンジンとし
て、多気筒の排気系にプライマリとセカンダリのターボ
過給機を並列的に装備して、このターボ過給機をシーケ
ンシャルターボ式に作動するものが提案されている。こ
のシーケンシャルターボエンジンでは、プライマリター
ボ過給機が常に過給することが可能に構成され、セカン
ダリターボ過給機側には排気制御弁、吸気制御弁、過給
圧リリーフ弁等が設けられる。そして例えば低速域のシ
ングルターボモードでプライマリターボ過給機のみを作
動し、高速域のツインターボモードになると、先ずセカ
ンダリターボ過給機を予備回転し、次いで両ターボ過給
機を作動して走行状態に応じた最適なエンジン出力特性
を得ることを図っている。

【０００３】ところでこの種のシーケンシャルターボエ
ンジンにおいては、同一負荷の運転状態であっても、シ
ングルターボモードではセカンダリターボ過給機の不作
動により排気抵抗が増す。そこでエンジン背圧が高くな
って充填効率が低下し、燃焼が遅くなって排気温度の上
昇を招く。このため一般には、燃料の補正係数（例えば
フル増量係数）を大きめに設定し、濃混合気により燃料
冷却して排気温度を低下するように空燃比制御される。
これに対してツインターボモードでは両ターボ過給機の
作動で排気抵抗が減少するので、逆にエンジン背圧が低
下して充填効率が高くなり、燃焼が良好になる。従っ
て、このツインターボモードでもシングルターボモード
と同一の補正係数により空燃比制御すると、オーバリッ
チになって失火、走行性不良、排気温度の上昇等の不具
合を生じる。これは故障診断等のフェイルセーフによ
り、全域シングルターボモードまたはツインターボモー
ドで制御される場合に、特に顕著になる。従ってこの種
のエンジンの空燃比制御では、シングルターボモードと
ツインターボモード毎に適正な補正係数を設定すること
が要求される。

【０００４】従来、上記シーケンシャルターボエンジン
に関しては、例えば特開平３−８８９１７号公報の先行
技術がある。ここで、排気洩らし弁を開いてセカンダリ
ターボ過給機に少量の排気を導入して予回転し、次いで
排気カット弁を開いてセカンダリターボ過給機も作動
し、このとき過給圧制御するウエイストゲート弁を閉じ
てセカンダリターボ過給機に供給される排気の圧力を高
め、その回転数を応答良く上昇することが示されてい
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記先行技
術のものにあっては、シングルターボモードからツイン
ターボモードに移行する際の弁開閉制御であるから、こ
れらの各モードでの空燃比制御に対処することはできな
い。

【０００６】本発明は、この点に鑑みてなされたもの
で、シングルターボモードとツインターボモードでの排
気抵抗、吸気、燃焼特性等に対応して、各モード毎に適
正に補正係数を設定して最適に空燃比制御することを目
的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は、吸、排気系に並列に配置されるプライマ
リターボ過給機とセカンダリターボ過給機を、シングル
ターボモードではプライマリターボ過給機のみを作動
し、ツインターボモードではプライマリターボ過給機と
セカンダリターボ過給機を共に作動するよう制御し、且
つ各モードでの燃料噴射量を基本噴射量、高負荷時のフ
ル増量係数により算出して空燃比制御するシーケンシャ
ルターボエンジンにおいて、シングルターボモードとツ
インターボモードの高負荷側にフル増領域を設定し、シ
ングルターボモードのフル増領域のシングル用フル増量
係数をツインターボモードのフル増領域のツイン用フル
増量係数に対して大きく定め、ツインターボモードのフ
ル増領域のツイン用フル増量係数をシングルターボモー
ドのフル増領域のシングル用フル増量係数に対して小さ
く定めるものである。

【０００８】

【作用】上記空燃比制御方法により、エンジン運転時の
例えば低中速域ではシングルターボモードを判定してプ
ライマリターボ過給機のみが作動するよう制御され、こ
のとき高負荷側のフル増領域になると、ツインターボモ
ードのフル増領域のツイン用フル増量係数に対して大き
く定められるシングル用フル増量係数によりリッチに空
燃比制御されて、排気温度を低減する。また高速域でツ
インターボモードを判定すると、両ターボ過給機を作動
するように制御され、このとき高負荷側のフル増領域に
なるとシングルターボモード時のシングル用フル増量係
数に対し小さいツイン用フル増量係数により、この場合
の良好な吸気、燃焼特性に対して最適な空燃比に制御さ
れるようになる。

【０００９】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。図１において、水平対向式エンジンにシーケンシ
ャルターボ式過給機を装着した場合の全体の構成につい
て説明する。符号１は水平対向式エンジンのエンジン本
体であり、クランクケース２の左右のバンク３，４に、
燃焼室５、吸気ポート６、排気ポート７、点火プラグ
８、動弁機構９等が設けられている。またこのエンジン
短縮形状により左右バンク３，４の直後に、プライマリ
ターボ過給機４０とセカンダリターボ過給機５０がそれ
ぞれ配設されている。排気系として、左右バンク３，４
からの共通の排気管１０が両ターボ過給機４０，５０の
タービン４０ａ，５０ａに連通され、タービン４０ａ，
５０ａからの排気管１１が１つの排気管１２に合流して
触媒コンバータ１３、マフラ１４に連通される。

【００１０】吸気系として、エアクリーナ１５から２つ
に分岐した吸気管１６，１７はそれぞれ両ターボ過給機
４０，５０のブロワ４０ｂ，５０ｂに連通され、このブ
ロワ４０ｂ，５０ｂからの吸気管１８，１９がインター
クーラ２０に連通される。そしてインタークーラ２０か
らスロットル弁２１を有するスロットルボデー２７を介
してチャンバ２２に連通され、チャンバ２２から吸気マ
ニホールド２３を介して左右バンク３，４の各気筒に連
通されている。またアイドル制御系として、エアクリー
ナ１５の直下流と吸気マニホールド２３の間のバイパス
通路２４に、アイドル制御弁２５、負圧で開く逆止弁２
６が設けられ、アイドル時や減速時に吸入空気量を制御
するようになっている。

【００１１】燃料系として、吸気マニホールド２３のポ
ート近傍にインジェクタ３０が配設され、燃料ポンプ３
１を有する燃料タンク３２からの燃料通路３３が、フィ
ルタ３４、燃圧レギュレータ３５を備えてインジェクタ
３０に連通される。燃圧レギュレータ３５は、吸気圧力
に応じて調整作用するものであって、これによりインジ
ェクタ３０に供給する燃料圧力を吸気圧力に対して常に
一定の高さに保ち、噴射信号のパルス幅により燃料噴射
制御することが可能になっている。点火系として、点火
プラグ８にイグナイタ３６からの点火信号が入力するよ
うに接続されている。

【００１２】プライマリターボ過給機４０の作動系につ
いて説明する。プライマリターボ過給機４０は、タービ
ン４０ａに導入する排気のエネルギによりブロワ４０ｂ
を回転駆動し、空気を吸入、加圧して常に過給するよう
に作動する。タービン側にはダイアフラム式アクチュエ
ータ４２を備えたウエイストゲート弁４１が設けられ
る。またブロワ４０ｂの上、下流との間からアクチュエ
ータ４２の圧力室に、デューティソレノイド弁４３を有
する制御圧通路４４が設けられ、デューティソレノイド
弁４３で過給圧をリークすることで制御圧を生じてアク
チュエータ４２に作用し、ウエイストゲート弁４１の開
度を変化して過給圧を制御する。ここで例えばデューテ
ィ比が大きい場合は、リーク量の増大により制御圧を低
下し、ウエイストゲート弁４１の開度を減じて過給圧を
上昇する。逆にデューティ比が小さくなると、高い制御
圧で開度を増して過給圧を低下する。

【００１３】一方、スロットル弁急閉時のブロワ回転の
低下や吸気騒音の発生を防止するため、ブロワ４０ｂの
上、下流の間にバイパス通路４６が連通される。そして
このバイパス通路４６にエアバイパス弁４５が、スロッ
トル弁急閉時にマニホールド負圧により開いて、ブロワ
下流に封じ込められる加圧空気を迅速にリークするよう
に設けられる。

【００１４】セカンダリターボ過給機５０の作動系につ
いて説明する。セカンダリターボ過給機５０は同様に排
気によりタービン５０ａとブロワ５０ｂが回転駆動して
過給する。タービン側にウエイストゲート弁５１が各別
に設けられ、アクチュエータ５２、デューティソレノイ
ド弁５３を有する制御圧通路５４により過給圧制御す
る。一方タービン５０ａの上流の排気管１０には、ダイ
アフラム式アクチュエータ５６を備えた排気制御弁５５
が設けられ、ブロワ５０ｂの下流には同様のアクチュエ
ータ５７を備えた吸気制御弁５８が設けられ、ブロワ５
０ｂの上、下流の間に過給圧リリーフ弁６０を備えたリ
リーフ通路５９が連通されている。

【００１５】これらの各弁の圧力動作系について説明す
ると、吸気マニホールド２３からの通路６１がチェック
弁６２を有してサージタンク６３に連通されて、スロッ
トル弁全閉時に負圧を貯え且つ脈動圧を緩衝するように
なっている。過給圧リリーフ弁６０の一方のスプリング
室には、サージタンク６３からの負圧通路６４と吸気制
御弁５８の下流の過給圧による正圧通路６５が、切換用
ソレノイド弁７０と通路６６を介して連通され、電気信
号により負圧を作用して開き、正圧を作用して閉じる。

【００１６】吸気制御弁５８のアクチュエータ５７は、
一方の室に正圧通路６７により常に正圧が作用し、スプ
リング室に上記正圧通路６５と負圧通路６４が、切換用
ソレノイド弁７１と通路６８を介して連通される。そし
て電気信号によりスプリング室に負圧を作用して吸気制
御弁５８を閉じ、両室を正圧にした際のスプリング力に
より吸気制御弁５８を開く。排気制御弁５５のアクチュ
エータ５６は、一方の室に大気圧と負圧を切換える第２
の切換用ソレノイド弁７４が通路６９を介して連通さ
れ、他方の室に正圧と負圧を切換える第１の切換用ソレ
ノイド弁７３が通路７５を介して連通される。そして電
気信号により一方の室に大気圧を他方の室に負圧を作用
して排気制御弁５５を閉じ、一方の室に負圧を他方の室
に正圧を作用して排気制御弁５５を開くように構成され
る。

【００１７】各種のセンサについて説明すると、差圧セ
ンサ８０が吸気制御弁５８の上、下流の差圧を検出する
ように設けられ、絶対圧センサ８１が切換用ソレノイド
弁７６により吸気管圧力と大気圧を選択して検出するよ
うに設けられる。また、エンジン本体１にクランク角セ
ンサ８２、ノックセンサ８３、水温センサ８４が設けら
れ、動弁機構９のカムシャフトに連設した図示しないカ
ムロータに対向してカム角センサ８５が設けられ、排気
管１０にＯ2 センサ８６が設けられ、スロットル弁２１
にスロットル開度センサ８７が設けられ、エアクリーナ
１５の直下流に吸入空気量センサ８８が設けられてい
る。

【００１８】図２において電子制御系の全体の構成につ
いて説明する。先ず、マイクロコンピュータ等からなる
制御ユニット１００は、Ｉ／Ｏ１０１、ＣＰＵ１０２、
ＲＡＭ１０３、バックアップＲＡＭ１０４、ＲＯＭ１０
５、定電圧回路１０６を備えている。またイグニッショ
ンスイッチ９０をＯＮすると、リレー９１をＯＮしバッ
テリ９２から定電圧回路１０６に電力を供給して、制御
ユニット１００の各種制御を実行し、駆動回路１０７に
よりリレー９３をＯＮし燃料ポンプ３１を通電して駆動
する。ＣＰＵ１０２はＲＯＭ１０５に格納されている演
算プログラムに基づいて、Ｉ／Ｏ１０１から各種センサ
８０〜８８の信号を入力し、ＲＡＭ１０３に記憶されて
いるデータ，及びＲＯＭ１０５に格納されているマップ
等の固定データに基づき演算処理する。そして駆動回路
１０７から各種切換用ソレノイド弁７０，７１，７３，
７４，７６に切換信号を、デューティソレノイド弁４
３，５３にデューティ信号を出力してシーケンシャルタ
ーボ制御し、インジェクタ３０に噴射信号を出力して燃
料噴射制御する。またイグナイタ３６に点火信号を出力
して点火時期制御し、アイドル制御弁２５に制御信号を
出力してアイドル制御するように構成されている。

【００１９】次に、図３ないし図６のフローチャートを
用いて制御ユニット１００によるシーケンシャルターボ
制御について説明する。図３のメインルーチンは所定時
間毎に実行される。先ずステップＳ１でセカンダリター
ボ過給機作動時に１にセットされるセカンダリターボ過
給機作動判別フラグＦ１の値を参照し、Ｆ１＝０の不作
動の場合はステップＳ２〜Ｓ４に進み、図７（ａ）のタ
ーボモード判定マップに基づいて判定する。

【００２０】このターボモード判定マップは、エンジン
負荷を示す一例としての基本噴射量Ｔｐとエンジン回転
数Ｎに対するセカンダリターボ過給機作動開始の設定値
Ｔｐｓ，Ｎｂ，Ｎｃにより、予めシングルとツインの各
ターボモードが与えられている。即ちＴｐ≦Ｔｐｓ、Ｎ
＜Ｎｃの低負荷低中速、またはＴｐ＞Ｔｐｓ、Ｎ＜Ｎｂ
の高負荷低速の条件では、シングルターボモードに設定
される。またこれ以外のＴｐ≦Ｔｐｓ、Ｎ≧Ｎｃの低負
荷高速、またはＴｐ＞Ｔｐｓ、Ｎ≧Ｎｂの高負荷中高速
の条件では、ツインターボモードに設定される。尚、セ
カンダリターボ過給機の作動、停止のハンチングを防止
するため、作動停止設定値Ｎａにヒステリシスを設けて
いる。

【００２１】そこでＳ２で基本噴射量Ｔｐと設定値Ｔｐ
ｓを比較して、Ｔｐ≦Ｔｐｓの場合にはステップＳ３へ
進み、エンジン回転数Ｎと設定値Ｎｃとを比較し、Ｎ＜
Ｎｃの場合にシングルターボモードと判断してステップ
５へ進む。またステップＳ２でＴｐ＞Ｔｐｓの場合には
ステップＳ４へ進み、エンジン回転数Ｎと設定値Ｎｂと
を比較して、Ｎ＜Ｎｂの場合に同様にシングルターボモ
ードと判断する。

【００２２】このシングルターボ制御ルーチンでは、ス
テップＳ５で切換用ソレノイド弁７０の出力信号Ｇ１を
０にして過給圧リリーフ弁６０を開く。またステップＳ
６で切換用ソレノイド弁７１の出力信号Ｇ２を０にして
吸気制御弁５８を閉じ、ステップＳ７，Ｓ８で切換用ソ
レノイド弁７３，７４の出力信号Ｇ３，Ｇ４を０にして
排気制御弁５５を閉じ、ステップＳ９でセカンダリ側デ
ューティソレノイド弁５３のデューティ比ＤｓｅをＦＦ
Ｈ（１００％）にしてウエイストゲート弁５１を全閉す
る。その後、ステップＳ１０でエンジン回転数Ｎとスロ
ットル開度Ｔｈとに基づき、予め実験等により得られた
シングルターボモード時の最適値がストアされているＲ
ＯＭ１０５に格納されたシングルターボモード目標過給
圧マップを補間計算付きで参照して目標過給圧Ｐｔを設
定し、ステップＳ１１でセカンダリターボ過給機作動判
別フラグＦ１をクリアする。またステップＳ１２でディ
レー時間のカウント値Ｃをクリアする。

【００２３】次いで図５，図６の過給圧制御ルーチンで
は、先ずステップＳ１３で目標過給圧Ｐｔと実過給圧Ｐ
ｂの偏差Δｐを算出して、ステップＳ１４でその偏差の
絶対値｜Δｐ｜を設定値Δｐｓと比較して小さい場合
は、実過給圧Ｐｂが目標過給圧Ｐｔの許容範囲に収束し
ていると判断してステップＳ１５で積分分制御量Ｄｉを
零にし、ステップＳ１６で比例分制御量Ｄｐも零にす
る。そしてステップＳ１７でデューティ比Ｄを、前回の
値Ｄｏに積分分及び比例分の制御量Ｄｐ，Ｄｉを加算し
て求めるのであり、この場合は前回の値Ｄｏと同一にな
る。その後ステップＳ１８でフラグＦ１の値を参照し、
既に０になっているので、ステップＳ１９で上記デュー
ティ比Ｄをプライマリ側デューティソレノイド弁４３の
デューティ比Ｄｐｒとして出力し、ステップＳ２０でこ
のデューティ比Ｄを前回の値Ｄｏとしてストアする。

【００２４】このモードにおいて、目標過給圧Ｐｔと実
過給圧Ｐｂの偏差の絶対値｜Δｐ｜が設定値Δｐｓより
大きくなると、ステップＳ１４からステップＳ２１に進
んで実過給圧Ｐｂの目標過給圧Ｐｔに対する大小関係を
チェックする。そこで、図８のｔ１のように実過給圧Ｐ
ｂが低下した条件では、ステップＳ２２でデューティ比
Ｄのダウン補正時に１にセットされるＰＩ制御判別フラ
グＦ２の値を参照し、Ｆ２＝１でありデューティ比Ｄの
アップが初回の場合は、ステップＳ２３で積分分制御量
Ｄｉを零にする。そしてステップＳ２４でフラグＦ１の
値を参照してステップＳ２５に進み、偏差Δｐに応じた
比例分アップ量Ｐｕｐ１を設定する。

【００２５】ここでシングルターボモードでは、比例分
制御量Ｄｐが図７（ｃ）の比例分補正量マップの実線の
ように、積分分制御量Ｄｉが（ｄ）の積分分補正量マッ
プの実線のように制御量の大きいステップ状に設定され
ている。また、ツインターボモードでは、偏差Δｐに対
する比例分制御量Ｄｐと積分分制御量Ｄｉが、両ターボ
過給機４０，５０の作動配分に基づいて設定される。そ
こで、例えば両ターボ過給機４０，５０の作動配分を等
分に設定する場合は、比例分と積分分の制御量Ｄｐ，Ｄ
ｉが１種類で済むことになり、このため図７（ｃ），
（ｄ）の破線のように１つの制御量に設定される。

【００２６】このためＳ２５では上記マップにより偏差
Δｐに応じた比例分アップ量Ｐｕｐ１を大き目に設定
し、ステップＳ２６でこれを比例分制御量Ｄｐに定め、
ステップＳ２７でＰＩ制御判別フラグＦ２をクリアして
ステップＳ１７以降に進む。従って、プライマリ側デュ
ーティソレノイド弁４３のデューティ比Ｄｐｒが比例分
制御量Ｄｐだけ増大し、ウエイストゲート弁４１の開度
が減じて実過給圧Ｐｂが図８のように比較的大きく上昇
される。

【００２７】また２回目以降はステップＳ２２のフラグ
Ｆ２によりステップＳ２８に進みフラグＦ１の値を参照
して、ステップＳ２９で図７（ｄ）のマップにより偏差
Δｐに応じた積分分アップ量Ｉｕｐ１を検索して、ステ
ップＳ３０でこれを積分分制御量Ｄｉに定め、且つステ
ップＳ３１で比例分制御量Ｄｐを零にする。そこで図８
のｔ２のような２回目以降の場合は積分分制御量Ｄｉに
より実過給圧Ｐｂが徐々に上昇され、これらの補正によ
り実過給圧Ｐｂが目標過給圧Ｐｔに追従する。そしてｔ
３で偏差Δｐが設定値Δｐｓより小さくなって収束する
と、ステップＳ１４からステップＳ１５以降に進んで制
御を中断する。

【００２８】一方、図８のｔ５のように実過給圧Ｐｂの
高い側で偏差Δｐが設定値Δｐｓより大きくなると、ス
テップＳ２１からステップＳ３２に進み、この場合は上
述の制御でフラグＦ２が０になっていることで、このフ
ラグＦ２により初回の場合はステップＳ３３以降に進
む。そこで、ステップＳ３３で積分分制御量Ｄｉを０に
し、ステップＳ３４でフラグＦ１の値を参照してステッ
プＳ３５に進み、同様のマップにより偏差Δｐに応じた
比例分ダウン量Ｐｄｏ１を検索して、ステップＳ３６で
これを比例分制御量Ｄｐに定め、ステップＳ３７でＰＩ
制御判別フラグＦ２を１にしてステップＳ１７以降に進
む。従って、プライマリ側デューティソレノイド弁４３
のデューティ比Ｄｐｒが比例分制御量Ｄｐだけ減少し、
ウエイストゲート弁４１の開度が増して実過給圧Ｐｂが
図８のように比較的大きく低下される。

【００２９】また、２回目以降はステップＳ３２のフラ
グＦ２によりステップＳ３８に進みフラグＦ１の値を参
照して、ステップＳ３９で同様のマップにより偏差Δｐ
に応じた積分分ダウン量Ｉｄｏ１を検索し、ステップＳ
４０でこれを積分分制御量Ｄｉに定め、且つステップＳ
４１で比例分制御量Ｄｐを０にする。そこで、図８のｔ
６のような２回目以降の場合は、積分分制御量Ｄｉによ
り実過給圧Ｐｂが徐々に低下される。こうしてこのシン
グルターボモードでは、セカンダリターボ過給機５０が
不作動でプライマリターボ過給機４０のみが作動し、且
つＰＩ制御制御量によるウエイストゲート弁４１の開度
変化により、この場合の比較的低い目標過給圧Ｐｔに対
して実過給圧Ｐｂが常に応答良く追従するようにフィー
ドバック制御される。

【００３０】次いで、ステップＳ２〜Ｓ４によりＴｐ≦
Ｔｐｓ，Ｎ≧Ｎｃの場合、又はＴｐ＞Ｔｐｓ，Ｎ≧Ｎｂ
の場合でツインターボモードと判断すると、図４の予備
回転制御ルーチンを実行する。

【００３１】ここでこのモード切換時には、セカンダリ
ターボ過給機側に設けられている３種類の弁５５，５
８，６０に着目し、先ず過給圧リリーフ弁６０を閉じ、
次いで排気制御弁５５を開き、その後吸気制御弁５８を
開くように順次開閉制御することで、予備回転制御する
ことができる。またこれらの弁５５，５８，６０を使用
することで弁特性等が同一になり、トルク変動の少ない
状態でツインターボモードに移行することができる。こ
のことから予備回転開始後に過給圧リリーフ弁６０を閉
じる第１のディレー時間Ｔ１、排気制御弁５５を開く第
２のディレー時間Ｔ２、及び吸気制御弁５８を開く第３
のディレー時間Ｔ３がそれぞれ定められ、Ｔ１＜Ｔ２＜
Ｔ３の関係で設定されている。

【００３２】そこで、ステップＳ５０で、図９の予備回
転開始時点ｔｓからの時間のカウント値Ｃを第１のディ
レー時間Ｔ１と比較して、Ｃ＜Ｔ１の場合はステップＳ
５１に進んでカウント値Ｃをインクリメントする。そし
てステップＳ５２でプライマリ側デューティソレノイド
弁４３のデューティ比ＤｐｒをＦＦＨに定めてウエイス
トゲート弁４１を全閉し、プライマリターボ過給機４０
による実過給圧Ｐｂが出力ダウンを生じないように少し
高めに制御される。また、ステップＳ５３でセカンダリ
側デューティソレノイド弁５３もデューティ比Ｄｓｅを
ＦＦＨに定めてウエイストゲート弁５１を全閉し、効率
良く予備回転することが可能に準備される。

【００３３】カウント値Ｃが第１のディレー時間Ｔ１に
達すると、ステップＳ５０からステップＳ５４に進み、
切換用ソレノイド弁７０に対する出力状態をチェック
し、開信号（Ｇ１＝０）の場合はステップＳ５５で切換
用ソレノイド弁７０の出力信号Ｇ１を１にして、図９の
ように過給圧リリーフ弁６０を閉じる。そこでこれ以降
は、ステップＳ５４からステップＳ５６に進み、カウン
ト値Ｃを第２のディレー時間Ｔ２と比較して、その時間
に達しない場合は上述と同様にカウント値Ｃをインクリ
メントする。そして第２のディレー時間Ｔ２に達する
と、ステップＳ５７で切換用ソレノイド弁７３に対する
出力状態をチェックし、閉信号（Ｇ３＝０）の場合はス
テップＳ５８で第１の切換用ソレノイド弁７３の出力信
号Ｇ３を１にして、アクチュエータ５６の一方の室に正
圧を供給する。またステップＳ５９で切換用ソレノイド
弁７４に対する出力状態をチェックし、閉信号（Ｇ４＝
０）ではステップＳ６０で第２の切換用ソレノイド弁７
４の出力信号Ｇ４を１にして、アクチュエータ５６の他
方の室に負圧を供給するのであり、こうして図９のよう
に排気制御弁５５を開く。これにより排気の一部がセカ
ンダリターボ過給機５０のタービン５０ａに導入して予
備回転される。

【００３４】その後ステップＳ６１でカウント値Ｃを第
３のディレー時間Ｔ３と比較し、その時間Ｔ３に達する
と、ステップＳ６２で差圧センサ８０の出力電圧Ｅを設
定値Ｅｓと比較する。そして差圧が略零になると、ステ
ップＳ６３で切換用ソレノイド弁７１に対する出力状態
をチェックし、閉信号（Ｇ２＝０）の場合はステップＳ
６４で切換用ソレノイド弁７１の出力信号Ｇ２を１にし
て、図９のように吸気制御弁５８を開き、ステップＳ６
５でセカンダリターボ過給機作動判別フラグＦ１を１に
する。このため吸気制御弁５８が開いた時点ｔｇで、セ
カンダリターボ過給機５０が予備回転を終了して実質的
に作動し、トルク変動の少ない状態で自動的にツインタ
ーボモードに移行するようになる。

【００３５】このツインターボ制御ルーチンでは、図３
のステップＳ１からステップＳ７０に進みエンジン回転
数Ｎをセカンダリターボ過給機作動停止の設定値Ｎａに
対してチェックする。そしてＮ≧Ｎａの場合には、ステ
ップＳ７１〜７４で各弁の切換用ソレノイド弁に対する
出力信号Ｇ１〜Ｇ４を上述の状態に保持する。またステ
ップＳ７５でエンジン回転数Ｎとスロットル開度Ｔｈと
に基づき、ツインターボモード目標過給圧マップを補間
計算付きで参照して、このモードの目標過給圧Ｐｔを、
図７（ｂ）に示すように高か目に設定し、ステップＳ１
３，Ｓ１４，Ｓ２１で実過給圧Ｐｂの目標過給圧Ｐｔに
対する追従状態を判断する。ところでこのモードの初期
においては、上述の予備回転時のようにプライマリとセ
カンダリのターボ過給機４０，５０のウエイストゲート
弁４１，５１が共に全閉してフル作動の状態にあり、こ
のため一般的には実過給圧Ｐｂが上昇して、図８のｔ５
のようにその高い側で偏差Δｐが大きくなる。

【００３６】そこでこの場合の過給圧制御ルーチンで
は、初回の場合にステップＳ２１からステップＳ３２，
Ｓ３３，Ｓ３４を介してステップＳ７６に進み、図７
（ｃ）のマップの破線を用いて偏差Δｐに応じた比例分
ダウン量Ｐｄｏ２を検索し、ステップＳ７７でこれを比
例分制御量Ｄｐとしてデューティ比Ｄを算出する。また
ステップＳ１８からＳ７８，Ｓ７９に進み、プライマリ
とセカンダリのデューティソレノイド弁４３，５３のデ
ューティ比Ｄｐｒ，Ｄｓｅが等しく上記デューティ比Ｄ
にセットされ、両ウエイストゲート弁４１，５１の開度
を等しく増して実過給圧Ｐｂが低下される。そして、２
回目以降では、ステップＳ３２からステップＳ３８を介
してステップＳ８０に進み、図７（ｄ）のマップの破線
を用いて積分分ダウン量Ｉｄｏ２を検索し、ステップＳ
８１でこれを積分分制御量Ｄｉにすることで、実過給圧
Ｐｂが徐々に低下されて目標過給圧Ｐｔに近ずく。

【００３７】また図８のｔ１のように実過給圧Ｐｂの低
い側で偏差Δｐが大きくなると、初回の場合は、ステッ
プＳ２１からＳ２２，Ｓ２３，Ｓ２４を介してステップ
Ｓ８２，Ｓ８３に進み、同様にして偏差Δｐに応じた比
例分アップ量Ｐｕｐ２で比例分制御量Ｄｐを定める。２
回目以降では、ステップＳ２２からＳ２８を介してステ
ップＳ８４，Ｓ８５に進み、同様にして偏差Δｐに応じ
た積分分アップ量Ｉｕｐ２で積分分制御量Ｄｉを定めて
デューティ比Ｄを算出する。そして、プライマリとセカ
ンダリのデューティソレノイド弁４３，５３のデューテ
ィ比Ｄｐｒ，Ｄｓｅが等しく上記デューティ比Ｄにセッ
トされ、両ウエイストゲート弁４１，５１の開度が等し
く減じて実過給圧Ｐｂが上昇され、実過給圧Ｐｂが目標
過給圧Ｐｔに追従するようになる。こうして、このツイ
ンターボモードでは、プライマリとセカンダリのターボ
過給機４０，５０がそれらのウエイストゲート弁４１，
５１により常に等分に作動し、この両ターボ過給機４
０，５０の共動により実過給圧Ｐｂが適正な高いレベル
に制御される。

【００３８】次いで、減速時にはステップＳ７０でエン
ジン回転数Ｎがチェックされ、セカンダリターボ過給機
作動停止設定値Ｎａより低下すると、ステップＳ７０か
らステップＳ５以降に進む。そして各切換用ソレノイド
弁に対する出力信号Ｇ１〜Ｇ４を反転して、過給圧リリ
ーフ弁６０を開き、吸気制御弁５８と排気制御弁５５を
閉じてシングルターボモードに戻る。以上、シングルタ
ーボモードとツインターボモードの制御の状態、出力特
性をまとめて示すと、図１０のようになる。

【００３９】更に、図１１のフローチャートを用いて空
燃比制御として、燃料噴射制御について説明する。この
燃料噴射制御ルーチンは所定時間毎に実行され、ステッ
プＳ９０で吸入空気量Ｑ、エンジン回転数Ｎ及びインジ
ェクタ特性定数Ｋにより基本噴射量Ｔｐを、Ｔｐ←Ｋ・
Ｑ／Ｎにより算出する。その後ステップＳ９１でフィー
ドバック補正係数α、空燃比学習補正係数Ｋｂ、各種増
量補正係数ＣＯＥＦ、電圧補正値Ｔｓを設定し、ステッ
プＳ９２でエンジン回転数及びエンジン負荷の一例とし
ての基本燃料噴射量Ｔｐに基づきエンジン運転状態がフ
ル増量域Ｄにあるかチェックする。

【００４０】ここでフル増量域Ｄが、図１２（ａ）のフ
ル増量判定マップのように基本噴射量Ｔｐとエンジン回
転数Ｎの関係で、シングルターボモードとツインターボ
モードの高負荷側に設定されている。そこで低、中負荷
の運転条件でフル増量域Ｄでない場合は、ステップＳ９
３に進んでフル増量係数Ｋｆを１．０に設定する。そし
てステップＳ９４でこれらの基本噴射量Ｔｐ、フィード
バック補正係数α、空燃比学習補正係数Ｋｂ、各種増量
補正係数ＣＯＥＦ、フル増量係数Ｋｆ及び電圧補正値Ｔ
ｓにより燃料噴射量Ｔｉを、 Ｔｉ←Ｔｐ・α・Ｋｂ・ＣＯＥＦ・Ｋｆ＋Ｔｓ により算出し、ステップＳ９５でこの燃料噴射量Ｔｉを
セットして、インジェクタ３０の燃料噴射量を制御す
る。そこでエンジン負荷が比較的小さくて最大限過給さ
れないこの運転条件では、いずれのモードでも最適な理
論空燃比付近に空燃比制御される。

【００４１】一方、高負荷側の運転条件では、フル増量
域ＤになってステップＳ９２からステップＳ９６に進
み、セカンダリターボ過給機作動判別フラグＦ１をチェ
ックする。そこでシングルターボモードの場合は、ステ
ップＳ９７に進んでエンジン回転数に基づきマップ参照
によりシングル用フル増量係数Ｋ１を求め、これをフル
増量係数Ｋｆとして設定する。一方、ツインターボモー
ドの場合は、ステップＳ９８に進んで同様にエンジン回
転数に基づきマップ参照によりツイン用フル増量係数Ｋ
２を設定する。ここで図１２（ｂ）のように、シングル
用フル増量係数Ｋ１はエンジン回転数Ｎに対して大きい
増大関数で設定され、ツイン用フル増量係数Ｋ２はエン
ジン回転数Ｎに対して小さい増大関数で設定されてい
る。

【００４２】このためシングルターボモードの高負荷運
転では、ステップＳ９７でフル増量係数Ｋｆとしてシン
グル用フル増量係数Ｋ１が大き目に設定され、ステップ
９４以降で燃料を多く増量補正してリッチに空燃比制御
される。そこでこの場合の濃混合気で燃料冷却され、排
気抵抗の増大で排気温度を上昇することが抑制される。
またツインターボモードの高負荷運転では、ステップＳ
９８に進んでフル増量係数Ｋｆとしてツイン用フル増量
係数Ｋ２がシングルターボモード時よりも小さく設定さ
れ、ステップＳ９４以降でこのモードでの排気抵抗の減
少による良好な吸気、燃焼特性に対応して燃料がシング
ルターボモード時よりも少な目に増量補正される。そこ
で最適な空燃比に制御されて、オーバリッチ化が防止さ
れる。

【００４３】以上、本発明の実施例について説明した
が、水平対向式以外のエンジンにも適用できることは勿
論である。またシーケンシャルターボ制御の異なるもの
にも同様に適用できる。

【００４４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
シーケンシャルターボエンジンにおいて、高負荷側のフ
ル増領域ではシングルターボモードとツインターボモー
ドでそれぞれ各別のフル増量係数を用いて空燃比制御さ
れるので、各モード毎に最適に空燃比を制御することが
できる。シングルターボモード時のシングル用フル増量
係数はツインターボモード時のツイン用フル増量係数に
対して大きく設定されているので、この場合の排気抵抗
の増大に伴う排気温度の上昇をリッチな空燃比により有
効に低減することができる。また、ツインターボモード
時のツイン用フル増量係数はシングルターボモード時の
シングル用フル増量係数に対して小さく設定されている
ので、この場合の良好な吸気、燃焼特性に対応して最適
な空燃比に制御することができ、オーバリッチ及びそれ
に伴う不具合を確実に防止することが可能になる。フル
増量係数はエンジン回転数との関係により、適正に設定
される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るシーケンシャルターボエンジンの
空燃比制御方法に適した実施例を示す全体の構成図であ
る。

【図２】制御系の全体の回路図である。

【図３】シーケンシャルターボ制御のメインルーチンを
示すフローチャートである。

【図４】予備回転制御ルーチンを示すフローチャートで
ある。

【図５】過給圧制御ルーチンの低下補正等を示すフロー
チャートである。

【図６】過給圧制御ルーチンの上昇補正等を示すフロー
チャートである。

【図７】種々のマップを示す図である。

【図８】過給圧制御の状態を示すタイムチャートであ
る。

【図９】予備回転モードの各弁の開閉状態、過給圧の状
態を示すタイムチャートである。

【図１０】シングルターボモードとツインターボモード
の制御と出力特性を示す図である。

【図１１】燃料噴射制御のルーチンを示すフローチャー
トである。

【図１２】燃料噴射制御の種々のマップを示す図であ
る。

【符号の説明】

１ エンジン本体 １０，１１，１２ 排気管 １６，１７，１８，１９ 吸気管 ４０ プライマリターボ過給機 ５０ セカンダリターボ過給機 ５５ 排気制御弁 ５８ 吸気制御弁 ６０ 過給圧リリーフ弁 １００ 制御ユニット

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 吸、排気系に並列に配置されるプライマ
   リターボ過給機とセカンダリターボ過給機を、シングル
   ターボモードではプライマリターボ過給機のみを作動
   し、ツインターボモードではプライマリターボ過給機と
   セカンダリターボ過給機を共に作動するよう制御し、且
   つ各モードでの燃料噴射量を基本噴射量、高負荷時のフ
   ル増量係数により算出して空燃比制御するシーケンシャ
   ルターボエンジンにおいて、 シングルターボモードとツインターボモードの高負荷側
   にフル増領域を設定し、シングルターボモードのフル増
   領域のシングル用フル増量係数をツインターボモードの
   フル増領域のツイン用フル増量係数に対して大きく定
   め、ツインターボモードのフル増領域のツイン用フル増
   量係数をシングルターボモードのフル増領域のシングル
   用フル増量係数に対して小さく定めることを特徴とする
   シーケンシャルターボエンジンの空燃比制御方法。
2. 【請求項２】 上記シングル用フル増量係数とツイン用
   フル増量係数は、エンジン回転数に対して増大関数で設
   定されることを特徴とする請求項１記載のシーケンシャ
   ルターボエンジンの空燃比制御方法。
3. 【請求項３】 上記エンジンではシーケンシャルターボ
   制御ルーチンと、空燃比制御ルーチンを有し、空燃比制
   御ルーチンはフル増量域を判断する手順と、セカンダリ
   ターボ過給機作動を判断する手順と、フル増量域でない
   場合、シングルターボモードとツインターボモードのフ
   ル増量域の場合にそれぞれフル増量係数を定める手順
   と、フル増量係数等により燃料噴射量を算出する手順と
   を備えることを特徴とする請求項１記載のシーケンシャ
   ルターボエンジンの空燃比制御方法。