JPH02211325A - 過給機付エンジンの制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は複数のターボ過給機を並列に配設した過給機付
エンジンの制御装置に関する。

（従来技術） 従来、実開昭６０−１７８３２９号公報、特開昭６０−
２５９７２２号公報等に記載されているように、エンジ
ンにプライマリとセカンダリの二っのターボ過給機を並
設し、セカンダリ側のター。

ボ過給機のタービン入口側およびブロア出口側に排気カ
ット弁および吸気カット弁をそれぞれ設けて、これらカ
ット弁を開閉することにより、吸入空気量の低流量領域
ではプライマリ側のターボ過給機のみで過給を行い、高
流量領域ではセカンダリ側のターボ過給機を作動させる
ようにしたツインターボ式あるいはシーケンシャルター
ボ式と呼ばれるエンジンが知られている。

身 ところで、シーケンシャルターボの場合、吸入空気量の
低流量領域においては第１のターボ過給機のみにエンジ
ンの排気ガスを送ることによって、過給圧を応答性よく
立ち上げることができるが、この過給圧の立ち上がりが
早いという特性が低負荷領域からの加速に際してはかえ
って不都合に作用することが判明した。すなわち、シー
ケンシャルターボにおいては、通常走行で走行抵抗とエ
ンジン負荷とが釣り合った状態であるロードロードライ
ン（通常走行ライン）付近から加速する場合に、スロッ
トル弁上流の圧力がシングルターボの場合に比べてかな
り高くなるのが普通であって、そのために、アクセルが
踏み込まれることによる吸入空気量の変化率が大きくな
る。そして、エアフローメータの作動遅れ等があって吸
入空気の変化に燃料が追従できないときは、空燃比がリ
ーンとなって、失火とかトルクダウンとかが起こってし
まう。また、空気量の増大に対する燃料補正が行えるよ
う手段を講じると、トルクが急激に増大し、そのために
トルクショックが出やすくなる。

（発明の目的） 本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであって、シ
ーケンシャルターボにおいて、低負荷からの加速に際し
て吸入空気量の変化率が過大となるのを防止することを
目的とする。

（発明の構成） 本発明は、ロードロードライン付近からの加速に際し高
流量側のターボ過給機にもエンジンの排気ガスを流すこ
とで過給能力の急激な立ち上がりを抑えるようにするこ
とで上記目的を達成したものであって、その構成ｉよ、
少なくとも吸入空気量の低流量領域で作動させる第！の
ターボ過給機のブロアおよびタービンと高流量領域で作
動させる第２のターボ過給機のブロアおよびタービンと
を夫々吸気通路および排気通路に並列に配設した過給機
付エンジンにおいて、第２のターボ過給機のタービンが
介設される排気通路を開閉する排気カット弁と、この排
気カット弁を高流量領域で開くとと６にロードロード領
域を含む低負荷領域で開き、この低負荷領域を除く前記
低流量領域で閉じる制御手段とを備えたことを特徴とし
ている。

（作用） 吸入空気量の低流量領域では第１のターボ過給機が作動
し、高流量領域になると排気カット弁が開いて第２のタ
ーボ過給機が作動する。また、低流量領域であっても、
ロードロード領域を含む低負荷領域にあるときは、排気
カット弁が開き、第１のターボ過給機および第２のター
ボ過給機の両タービンへ分散して排気ガスが流される。

したがって、ロードロード領域を含む低負荷領域におい
ては過給能力の立ち上がりがある程度遅くなり、スロッ
トル弁上流の圧力の上昇が抑えられる。よって、スロッ
トルが開かれたときの吸入空気量の変化率が過大となる
のが防止される。

第１図は、本発明に係る装置の作動領域を示す模式図で
ある。この図に示すように、ロードロードラインより若
干高負荷側に設定されるライン（Ｌ。）を基準としてそ
れより高負荷側でかつ等吸入空気量ラインを含む低流量
側の領域（Ｐ）では第１のターボ過給機のみが作動し、
それ以外の領域、つまり、等吸入空気量ラインより高流
量側あるいは上記し０のラインを含む低負荷側の領域（
ｐ＋Ｓ）では第１および第２の両ターボ過給機が作動す
る。

（実施例） 以下、実施例を図面に基づいて説明する。

第２図は本発明の一実施例の全体システム図である。

この実施例において、エンジン１０１はレシプロの２気
筒エンジンであって、排気通路１０２゜１０３は各気筒
に対応して互いに独立して設けられている。そして、そ
れら二つの排気通路１０２゜１０３の一方にはプライマ
リターボ過給機１０４のタービン１０５が、また、他方
にはセカンダリターボ過給機１０６のタービン１０７が
それぞれ配設されている。二つの排気通路１０２，１０
３は、両タービン１０５，１０７の下流において一本に
合流し、図示しないサイレンザに接続される。

また、吸気通路１０９は図示しないエアクリーナの下流
で二つに分かれ、その第１の分岐通路ｌ！Ｏの途中には
プライマリターボ過給機１０４のブロア１１１が、また
、第２の分岐通路１１２の途中にはセカンダリターボ過
給機１０６のブロアｌ１３が配設されている。これら分
岐通路１１０゜１１２は、分岐部において互いに対向し
、両側に略−直線に延びるよう形成されている。また、
二つの分岐通路１１０，１１２は各ブロアＩＩＩ。

１１３の下流で再び合流する。そして、再び一本になっ
た吸気通路１０９にはインタークーラ１１４が配設され
、その下流にはサージタンク１１５が、また、インター
クーラ１１４とサージタンク＋１５の間に位置してスロ
ットル弁＋１６が配設されている。また、吸気通路１０
９の下流端は分岐してエンジン１０１の各気筒に対応し
た二つの独立吸気通路１１７，１１８となり、図示しな
い各吸気ボートに接続されている。そして、これら各独
立吸気通路１１７，１１８にはそれぞれ燃料噴射弁１１
９，１２０が配設されている。

吸気通路１０９の上流側には、上記第１および第２の分
岐通路１１０，１１２の分岐部上流に位置して、吸入空
気量を検出するエアフローメータ１２＋が設けられてい
る。

二つの排気通路１０２，１０３は、プライマリおよびセ
カンダリの両ターボ過給機１０４，１０５の上流におい
て、比較的小径の連通路１２２によって互いに連通され
ている。そして、セカンダリ側のタービン１０７が配設
された排気通路Ｉ０３には、上記連通路１２２の開口位
置直下流に排気カット弁１２３が設けられている。また
、上記連通路＋２２の途中から延びてタービン１０５゜
１０７下流の合流排気通路１２４に連通ずるバイパス通
路１２５が形成され、該バイパス通路１２５には、ダイ
アフラム式のアクチュエータ１２６にリンク結合された
ウェストゲート弁１２７１？（配設されている。そして
、上記バイパス通路１２５のウェストゲート弁１２７上
流部分とセカンダリ側タービン＋０７につながる排気通
路！０３の排気カット弁１２３下流とを連通させる洩ら
し通路１２８が形成され、該洩らし通路１２８には、ダ
イアフラム式のアクチュエータ１２９にリンク連結され
た排気洩らし弁１３０が設けられている。

排気カット弁１２３はダイアフラム式のアクチュエータ
１３１にリンク連結されている。一方、セカンダリター
ボ過給機１０６のブロア１１３が配設された分岐通路１
１２には、ブロア１１３下流に吸気カット弁＋３２が配
設されている。この吸気カット弁！３２はバタフライ弁
で摺成され、やはりダイアフラム式のアクチュエータ！
３３にリンク結合されている。また、同セカンダリ側の
分岐通路＋３２には、ブロア１１３をバイパスするよう
にリリーフ通路１３４が形成され、該リリーフ通路１３
４にはダイアフラム式の吸気リリーフ弁１３５が配設さ
れている。

排気洩らし弁１３０を操作する前記アクチュエータ１２
９の圧力室は、導管１３６を介して、プライマリターボ
過給機１０４のブロア夏１１が配設された分岐通路＋１
０のブロア１１３流側に連通されている。このブロア１
１３流の圧力が所定値以上となったとき、アクチュエー
タ１２９が作動して排気洩らし弁１３０が開き、それに
よって、排気カット弁１２３が閉じているときに少量の
排気ガスがバイパス通路１２８を流れてセカンダリ側の
タービン１０７に供給される。したがって、セカンダリ
ターボ過給機！０６は、排気カット弁１２３が開く前に
予め回転を開始する。この間、後述のように吸気リリー
フ弁１３５が開かれていることにより、セカンダリター
ボ過給機Ｉ０６の回転は上がり、排気カット弁が開いた
ときの過渡応答性が向上し、トルクショックが緩和され
る。

吸気カット弁１３２を操作する面記アクチュエータ１３
３の圧力室は、導管１３７により電磁ソレノイド式三方
弁１３８の出カポニドに接続されている。また、ｖｌ：
気カット弁１２３を操作する前記アクチュエータ１３１
は、導管１３９により電磁ソレノイド式の別の三方弁１
４０の出力ボートに接続されている。さらに、吸気リリ
ーフ弁！３５を操作するアクチュエータ１４１の圧力室
は、導管１４２によりｆ［１ｆｆｌ’ソレノイド式の別
の三方弁１４３の出力ボートに接続されている。吸気リ
リーフ弁１３５は、後述のように、排気カット弁！２３
および吸気カット弁１３２が開く前の所定の時期までリ
リーフ通路１３４を開いておく。そして、それにより、
洩らし通路１２８を流れる排気ガスによってセカンダリ
ターボ過給機１０６が予回転する際に、吸気カット弁１
３２上流の圧力が上昇してザージング領域に入るのを抑
え、また、ブロア１１３の回転を上げさせる。

ウェストゲート弁１２７を操作する前記アクチュエータ
１２６は、導管１４４により電磁ソレノイド式の別の三
方弁１４５の出力ポートに接続されている。

上記４個の電磁ソレノイド式三方弁１３８，１４０．１
４３，１４５は、マイクロコンピュータを利用して構成
されたコントロールユニット１４６によって制御される
。コントロールユニット１４６にはエンジン回転数Ｒ８
吸入空気ｆｌｌＱのほか、スロットル開度ＴＶＯ，プラ
イマリ側ブロア１１１下流の過給圧Ｐｌ等が入力され、
それらに基づいて後述のような制御が行われる。

吸気カット弁１３２制御用の上記電磁ソレノイド式三方
弁１３８の一方の人力ボートは、導管１４７を介して負
圧タンク１４Ｂに接続され、他方の入力ポートは導管１
４９を介して後述の差圧検出弁１５０の出力ポート１７
０に接続されている。

負圧タンク１４８には、スロットル弁１１６下流の吸気
負圧がチエツク弁１５１を介して導入されている。また
、排気カット弁制御用の前記三方弁１４０の一方の入力
ポートは大気に解放されており、他方の人力ボートは、
導管１５２を介して、前記負圧タンク１４８に接続され
た前記導管Ｉ４７に接続されている。一方、吸気リリー
フ弁！３５制御用の三方弁１４３の一方の入力ポートは
前記負圧タンク１４８に接続され、他方の入力ポートは
大気に解放されている。また、ウェストゲート弁１２７
制御用の三方弁１４５の一方の入力ポートは大気に解放
されており、他方の入力ポートは、導管１５４によって
、プライマリ側のブロアＩｌｌ下流側に連通ずる前記導
管１３６に接続されている。

第３図に示すように、上記差圧検出弁１５０は、そのケ
ーシング１６１内が第１および第２の二つのダイアフラ
ム１６２，１６３によって三つの室１６４．１６５，１
６６に区画されている。そして、その一端側の第１の室
１６４には、第１の入力ポート１６７が開口され、また
、ケーシング１６！端部内面と第１のダイアフラム１６
２との間に圧縮スプリング１６８が配設されている。ま
た、真中の第２の室１６５には第２の入力ポート１６９
が開口され、他端側の第３の室１６６には、ケーシング
！６１端壁部中央に出力ポート１７０が、また、側壁部
に大気解放ボート１７１が開口されている。そして、第
１のダイアフラム１６２には、第２のダイアフラム１６
３を貫通し第３の室１６６の上記出力ポート１７０に向
けて延びる弁体１７２が固設されている。

第１の入力ポート１６７は、導管１．７３によって、第
２図に示すように吸気カット弁１３２の下流側に接続さ
れ、プライマリ側ブロアＩＩＩ下流側の過給圧Ｐｌを上
記第１の室１６４に導入する。

また、第２の入力ポート！６９は、導管１７４によって
吸気カット弁１３２上流に接続され、したがって、吸気
カット弁１３２が閉じているときの吸気カット弁１３２
上流側の圧力Ｐ２を導入するようになっている。この両
人力ボート１６７．１６９から導入される圧力ＰＩ、Ｐ
２の差が所定値以上のときは、弁体１７２が出力ポート
夏７０を開く。この出力ポート１７０は、導管１４９を
介して、吸気カット弁１３２制御用の三方弁１３８の人
力ボートの一つに接続されている。したがって、該三方
弁１３８が吸気カット弁１３２操作用のアクチュエータ
１３３の圧力室につながる導管１３７を差圧検出弁１５
０の出力ポートにつながる上記導管１４９に連通させて
いる状態で、差圧Ｐ２−ＰＩが所定値よりも太き（なる
と、該アクチュエータ１３３には大気が導入され、吸気
カット弁１３２が開かれる。また、三方弁１３８がアク
チュエータ１３３側の前記導管１３７を負圧タンク１４
８につながる導管１４７に連通させたときには、該アク
チュエータ１３３に負圧が供給され、吸気カット弁１３
２が閉じられる。

一方、排気カット弁１２３は、排気カット弁１２３制御
用の三方弁１４０が排気カット弁１２３操作用アクチュ
エータ１３１の圧力室につながる導管１３９を負圧タン
ク１４８側の前記導管１５２に連通させたとき、該アク
チュエータに負圧が供給されることによって閉じられる
。また、三方弁１４０が出力側の前記導管１３９を大気
に解放すると、排気カット弁１２３は開かれ、セカンダ
リターボ過給機１０６による過給が行われる。

第４図は、吸気カット弁１３２．排気カット弁１２３、
吸気リリーフ弁１３５およびウェストゲート弁１２７の
開閉状態を、排気洩らし弁１３０の開閉状態とと６に示
す制御マツプである。このマツプはコントロールユニッ
ト１４６内に格納されており、これをベースに上記４個
の電磁ソレノイド式三方弁１３８，１４０，１４３，１
４５の制御が行われる。

エンジン負荷がロードロードラインより若干高いところ
に設定されたし。のラインより上で、吸入空気ｆｆ１Ｑ
が少ない領域においては、吸気リリーフ弁１３５は開か
れており、排気洩らし弁１３０が開くことによってセカ
ンダリターボ過給機１０６の予回転が行われる。そして
、吸入空気ｍ　ｈ＜　０２のラインに達すると、吸気リ
リーフ弁１３５は閉じられ、その後、排気カット弁１２
３が開くまでの間、セカンダリ側ブロア１１３下流の圧
力か上昇する。そして、Ｑ４のラインに達すると排気カ
ット弁１２３が開き、次いで、Ｑ６のラインに達して吸
気カット弁１３２が開くことによりセカンダリターボ過
給機１０６による過給が始まり、このＱ６のラインを境
にプライマリとセカンダリの両過給機１０４，１０６に
よる過給領域に入る。

また、エンジン負荷がり。のラインを含んでそれより下
のときは、吸気リリーフ弁１３５は閉じられ、排気カッ
ト弁１２３および吸気カット弁１３２は開かれて、両過
給機１０４，１０６が作動する。

Ｌｏのラインより上の領域で、吸気カット弁１３２、排
気カット弁＋２３および吸気リリーフ弁１３５は、高流
量側から低流量側へは若干のヒステリシスをもって、す
なわち、第４図に破線で示すＱ５．Ｑ３．Ｑｌの各ライ
ンで切り換わる。

ウェストゲート弁１２７は、エンジン回転数Ｒおよびス
ロットル開度ＴＶＯが所定値以上でかつプライマリ側ブ
ロア下流の過給圧ＰＩが所定値以上となったとき開かれ
る。

第５図および第６図は、この実施例における吸気カット
弁１２３．排気カット弁１３２および吸気リリーフ弁１
３５の上記制御を実行するフローチャートである。なお
、Ｓは各ステップを示す。

また、Ｆはフラグであって、このフラグの状態（Ｆ＝ｔ
〜６）が意味するところは、第４図に示すとおりであり
、それぞれ、前回の移行が、それぞれ、Ｑｌラインの高
流量側から低流量側への移行である（Ｆ＝１）、Ｑ２ラ
インの低流ｍ側から高原ｍ側への移行である（Ｆ＝２）
、Ｑ３ラインの高流量側から低流量側への移行である（
Ｆ＝３）、Ｑ４ラインの低流爪側から高流量側への移行
である（Ｆ＝４）、Ｑ５ラインの高流量側から低流量側
への移行である（Ｆ’＝５）、Ｑ６ラインの低流量側か
ら高流量側への移行である（Ｆ＝６）、という各状態に
対応する。以下、ステップを追って説明する。

まず、第５図において、スタートし、Ｓｔでイニシャラ
イズ（初期化）を行う。このとき、フラグはｌとする。

つぎに、Ｓ２で吸入空気ｆｆ１Ｑとスロットル開度１１
１とエンジン回転数Ｒを入力し、Ｓ３でスロットル開度
Ｔとエンジン回転数Ｒから第４図上の負荷位置りを求め
る。そして、Ｓ４でマツプ値Ｑｌ〜Ｑ６とＬｏを読み出
す。

つぎに、Ｓ５で１７がり。より上（高負荷側）であるか
どうかを見て、ＹＥＳであればＳ６へ行く。

Ｓ６では、フラグＦが１であるかどうか、つまり、前回
の移行がＱ１ラインの高流量側から低流量側への移行で
あったかどうかを見る。なお、当初はＰ＝１であり、し
たがって、この判定はＹＥＳとなる。

そして、Ｆ＝１であれば、つぎに、Ｓ７へ行って、今回
ＱがＱ２より大きいかどうかを判定し、ＹＥＳであれば
、Ｓ８へ行ってフラグＦを２にセットし、Ｓ９で吸気リ
リーフ弁を閉じる制御をする（アクチュエータに大気圧
を導入する）。また、Ｓ７の判定がＮｏであれば、その
ままリターンする。

Ｓ６での判定がＮＯであるときは、ＳｌＯへ行って、フ
ラグＦが偶数であるかどうか、つまり、前回の移行が低
流量側から高流量側へのいずれかのラインでの移行があ
ったかどうかを見る。

そして、ＳｔＯでＹＥＳのときは、Ｓ１１へ行き、Ｆ＝
２かどうか、つまり、前回の移行がＱ２ラインの低流量
側から高流量側への移行であったかどうかを判定し、Ｆ
＝２であれば、ＳＩ２へ行く。

９１２では、今回Ｑ／）（Ｑ４より大きいかどうかを判
定し、ＹＥＳであるときは、Ｓ、　１３へ行ってフラグ
Ｆを４に設定し、Ｓ１４で排気カット弁を開く制御を行
う（アクチュエータに負圧を導入する）。

また、Ｓ１２の判定がＮｏであるときは、Ｓ１５へ行っ
て、今回ＱがＱｌより小さいかどうかを見る。

Ｓ１５でＹＥＳであれば、Ｓ１６へ行ってフラグＦを１
に設定し、Ｓ１７で吸気リリーフ弁を開く制御をする（
アクチュエータに負圧を導入する）。また、ＳＩ５の判
定がＮＯであるときは、そのままリターンする。

Ｓｌｌの判定がＮＯのときは、ＳｌＢへ行って、フラグ
Ｆが４であるかどうか、つまり、前回の移行がＱ４ライ
ンの低流量側から高原ｍ側への移行であったかどうかを
判定する。

８１８でＹＥＳであれば、Ｓ１９で今回ＱがＱ６より大
きいかどうかを見て、ＹＥＳであれば、Ｓ２０へ行って
フラグＦを６にセットし、Ｓ２１で吸気カット弁を開く
制御をする（アクチュエータを差圧検出弁側に連通させ
る）。

また、Ｓ１９でＮＯであれば、Ｓ２２へ行き、Ｑｈ（Ｑ
３より小さいかどうかを判定し、ＹＥＳであれば、Ｓ２
３へ行ってフラグＦを３にセットし、Ｓ２４で排気カッ
ト弁を閉じる制御をする（アクチュエータに大気を導入
する）。

Ｓ１８の判定でＮＯのときは、Ｆ’＝６、つまり前回の
移行がＱ６ラインの低流量側から高流量側への移行であ
るということであって、このときは、Ｓ２５へ行って今
回ＱがＱ５より小さいかどうかを判定し、ＹＥＳであれ
ば、８２６へ行って、フラグＦを５に設定し、Ｓ２７で
吸気カット弁を閉じる制御をする（アクチュエータに負
圧を導入する）。また、Ｓ２５でＮＯのときは、そのま
まリターンする。

また、Ｓ５の判定がＮｏのときは、Ｓ２８．Ｓ２９、Ｓ
３０で、排気カット弁を開き、吸気カット弁を開き、吸
気リリーフ弁を閉じる制御を夫々行う。

つぎに、ＳＩＯの判定でＮｏのときのフローを第６図で
説明する。

ＳＩＯでＮｏのときは、Ｓ４１へ行ってフラグＦが３か
どうか、つまり、前回の移行がＱ３ラインの高流量側か
ら低流量側への移行であったかどうかを判定する。そし
て、ＹＥＳであれば、ついで、Ｓ４２で今回ＱがＱｌよ
り小さいかどうかを判定し、ＹＥＳであれば、Ｓ４３へ
行ってフラグＦを１に設定し、ついで、Ｓ４４で吸気リ
リーフ弁を開く制御をする。

Ｓ４２でＮＯであれば、Ｓ４５へ行き、Ｑ　ｈ＜　Ｑ４
より大きいかどうかを見て、ＹＥＳであれば、Ｓ４６に
行ってフラグＦを４に設定し、ついで、Ｓ４７で排気カ
ット弁を開く制御をする。また、Ｓ４８でＮＯであれば
そのままリターンする。

Ｓ４１でＮｏのときは、Ｆ’＝５ということであって、
このときはＳ４８へ行ってＱＭＱ３より小さいかどうか
を判定し、ＹＥＳであれば、Ｓ４９でフラグＦを３に設
定し、ついで、Ｓ５０で排気カット弁を閉じる制御をす
る。

Ｓ４８でＮｏであれば、Ｓ５１へ行ってＱがＱ６より大
きいかどうかを判定し、ＹＥＳであれば、Ｓ５２へ行っ
てフラグＦを６に設定し、ついで、Ｓ５３で吸気カット
弁を開く制御をする。

また、Ｓ５１でＮｏのときはそのままリターンする。

（発明の効果） 本発明は以上のように構成されているので、シーケンシ
ャルターボにおいて、低負荷からの加速に際しての吸入
空気量の変化率が過大となるのが防止され、トルクショ
ック等を生じないためのアクセルコントロールが容易と
なる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る装置の作動領域を示す模式図、第
２図は本発明の一実施例の全体システム図、第３図は同
実施例における差圧検出弁の断面図、第４図は同実施例
の制御特性図、第５図および第６図は同実施例の制御を
実行するフローヂャートである。 １０Ｉ：エンジン、１０４ニブライマリターボ過給機、
１０６：セカンダリターボ過給機、！２３：排気カット
弁、１４６：コントロールユニット。 代理人　弁理士　進　藤　純　− Ｘ０とＬ÷誕慨 第３図 秋へ′、＼へσ頃（べ０しさＦ懐）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）少なくとも吸入空気量の低流量領域で作動させる
   第１のターボ過給機のブロアおよびタービンと高流量領
   域で作動させる第２のターボ過給機のブロアおよびター
   ビンとを夫々吸気通路および排気通路に並列に配設した
   過給機付エンジンにおいて、前記第２のターボ過給機の
   タービンが介設される排気通路を開閉する排気カット弁
   と、該排気カット弁を前記高流量領域で開くとともにロ
   ードロード領域を含む低負荷領域で開き、該低負荷領域
   を除く前記低流量領域で閉じる制御手段とを備えたこと
   を特徴とする過給機付エンジンの制御装置。