JPH04311629A - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、エンジンの吸気系及び
排気系に主過給機及び副過給機を並列に配し、同エンジ
ンの運転状態に応じて過給機の作動個数を切替えるよう
にした過給機付エンジンの制御装置に関するものである
。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の技術として、例えば特開
平１−３０００１７号公報には「２ステージツインター
ボシステム」を用いた過給機付エンジンが開示されてい
る。同エンジンでは、図９に示すように、エンジン１０
１の吸気通路１０２及び排気通路１０３に対して主及び
副の二つの過給機（ターボチャージャ）１０４，１０５
が並列に配設されている。主ターボチャージャ１０４は
、エンジン１０１の低吸入空気量域から高吸入空気量域
まで作動される。また、副ターボチャージャ１０５はエ
ンジン１０１の低吸入空気量域で停止され、高吸入空気
量域のみで作動される。

【０００３】双方のターボチャージャ１０４，１０５の
作動・停止を可能にするために、副ターボチャージャ１
０５に接続される吸気通路１０２及び排気通路１０３に
は、吸気切替弁１０６及び排気切替弁１０７が設けられ
ている。また、過給圧を一定にするために、副ターボチ
ャージャ１０５側には排気バイパス弁１０８が設けられ
、主ターボチャージャ１０４側にはウェイストゲート弁
１０９が設けられている。

【０００４】この過給機付エンジンによると、主ターボ
チャージャ１０４のみが作動される「シングル過給ステ
ージ」では排気切替弁１０７及び吸気切替弁１０６がと
もに閉じられる。このとき、主ターボチャージャ１０４
による過給圧が設定圧を越えようとすると排気バイパス
弁１０８が開かれ、排気ガスの一部が副ターボチャージ
ャ１０５へ導かれる。これにより、「シングル過給ステ
ージ」での過給圧が設定圧以上になることが阻止される
。

【０００５】また、「シングル過給ステージ」から主・
副両ターボチャージャ１０４，１０５が作動される「ダ
ブル過給ステージ」へ切替わる場合には、排気切替弁１
０７及び吸気切替弁１０６がともに開かれる。このとき
、主・副両ターボチャージャ１０４，１０５による過給
圧が設定圧を越えようとするとウェイストゲート弁１０
９が開かれ、主ターボチャージャ１０４側へ導かれた排
気ガスがタービン１０４ａの上流から下流へバイパスさ
れる。これにより、「ダブル過給ステージ」での過給圧
が設定圧以上になることが阻止される。

【０００６】このように、前記排気バイパス弁１０８及
びウェイストゲート弁１０９の開閉により、「シングル
過給ステージ」と「ダブル過給ステージ」とが等過給圧
に制御される。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところが、前記従来の
過給機付エンジンにおいては、「シングル過給ステージ
」から「ダブル過給ステージ」へ切替わる際、次のよう
な問題が生ずる。すなわち、「シングル過給ステージ」
では排気切替弁１０７が閉じられるので、エンジン１０
１からの排気ガスは副ターボチャージャ１０５へは流れ
ず、主ターボチャージャ１０４側へ直接、あるいは連通
路１１０を通って主ターボチャージャ１０４側へ流れる
。このとき、主ターボチャージャ１０４が絞りとして作
用するので、主・副両ターボチャージャ１０４，１０５
のタービン１０４ａ，１０５ａ上流の排圧が上昇し、排
気ガスがエンジン１０１外へ排出される際の抵抗が大き
くなる。従って、主ターボチャージャ１０４にてエンジ
ン１０１に空気を過給しようとしても、実際に供給でき
る空気量が制限されるばかりでなく、エンジン１０１に
作用する負荷が大きくなってしまい、その結果、エンジ
ン１０１のトルクが抑えられてしまう。

【０００８】次に、前記状態から「ダブル過給ステージ
」へ切替えるために排気切替弁１０７が開かれると、排
気ガスは主・副両ターボチャージャ１０４，１０５を通
過可能となる。そのため、両タービン１０４ａ，１０５
ａ上流の排圧が急激に低下し、エンジン１０１に作用す
る負荷が小さくなるとともにエンジン１０１を通過する
空気量が増大し、トルクが上昇する。そして、この「シ
ングル過給ステージ」から「ダブル過給ステージ」へ切
替わる際のトルク上昇にともなうトルク差が原因となっ
て、ステージ切替え時のトルクショックを増大させてし
まう。

【０００９】本発明は前述した事情に鑑みてなされたも
のであり、その目的は過給機のステージ切替え時のトル
クショックを小さくすることができる過給機付エンジン
の制御装置を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明においては、図１に示すように、エンジンＭ１
の吸気系Ｍ２及び排気系Ｍ３に並列に設けられた主過給
機Ｍ４及び副過給機Ｍ５と、前記副過給機Ｍ５に対応す
る吸気系Ｍ２及び排気系Ｍ３に設けられた吸気切替弁Ｍ
６及び排気切替弁Ｍ７と、前記エンジンＭ１への吸入空
気量又はエンジンＭ１の回転数を検出するセンサＭ８と
、前記センサＭ８により検出された吸入空気量又は回転
数が所定値以下の場合には、前記吸気切替弁Ｍ６及び前
記排気切替弁Ｍ７をともに閉じて主過給機Ｍ４のみを作
動させ、前記吸入空気量又は回転数が所定値より大きい
場合には、前記吸気切替弁Ｍ６及び前記排気切替弁Ｍ７
をともに開いて前記主過給機Ｍ４及び副過給機Ｍ５を作
動させる開閉制御手段Ｍ９と、前記エンジンＭ１の排気
系Ｍ３に設けられ、前記主過給機Ｍ４及び副過給機Ｍ５
の作動時における過給圧を、前記主過給機Ｍ４のみの作
動時における過給圧と等しくするための過給圧調整手段
Ｍ１０とを備えた過給機付エンジンの制御装置において
、前記エンジンＭ１への過給圧を検出する過給圧センサ
Ｍ１１と、前記開閉制御手段Ｍ９により排気切替弁Ｍ７
が開かれたときに前記過給圧調整手段Ｍ１０を制御し、
過給圧センサＭ１１による過給圧を、開動作直前の過給
圧よりも一定量低下させ徐々に復帰させる過給圧補正手
段Ｍ１２とを設けている。

【００１１】

【作用】エンジンＭ１の運転時に吸入空気量又はエンジ
ン回転数がセンサＭ８によって検出されると、開閉制御
手段Ｍ９は、検出された吸入空気量又は回転数と所定値
とを比較する。検出値が所定値以下であると、開閉制御
手段Ｍ９は吸気切替弁Ｍ６及び排気切替弁Ｍ７をともに
閉じて主過給機Ｍ４のみを作動させる。開閉制御手段Ｍ
９は、前記吸入空気量又は回転数が所定値より大きいと
、前記吸気切替弁Ｍ６及び前記排気切替弁Ｍ７をともに
開いて主過給機Ｍ４及び副過給機Ｍ５を作動させる。

【００１２】また、過給圧調整手段Ｍ１０は、前記主過
給機Ｍ４及び副過給機Ｍ５の作動時における過給圧が、
前記主過給機Ｍ４のみの作動時における過給圧と等しく
なるように調整している。そして、前記のように排気切
替弁Ｍ７が開かれると、過給圧補正手段Ｍ１２は過給圧
調整手段Ｍ１０を制御して、過給圧センサＭ１１による
過給圧を開動作直前の過給圧よりも一定量低下させ、そ
の後徐々に復帰させる。

【００１３】このため、前記排気切替弁Ｍ７の開弁にと
もなって過給機Ｍ４，Ｍ５のタービン上流の排圧が大幅
に低下しても、トルクは急激に増大するのではなくゆる
やかに上昇する。これにより、主過給機Ｍ４のみの作動
から、主・副両過給機Ｍ４，Ｍ５の作動へ切替わる際の
トルクショックが緩和される。

【００１４】

【実施例】以下、本発明を具体化した一実施例を図２〜
図８に従って説明する。図２，４，５は本実施例におけ
る車両に搭載された直列６気筒の過給機付ガソリンエン
ジンシステムを説明する概略構成図である。エンジン１
の吸気系には、吸気脈動或いは吸気干渉を防止するため
のサージタンク２が設けられている。また、サージタン
ク２の上流側には、スロットルボディ３が設けられてい
る。このスロットルボディ３の内部には、図示しないア
クセルペダルの操作に連動して開閉されるスロットル弁
４が設けられている。そして、そのスロットル弁４が開
閉されることにより、サージタンク２への吸気流量が調
節される。さらに、サージタンク２の下流側は、エンジ
ン１の各気筒＃１，＃２，＃３，＃４，＃５，＃６毎へ
分岐された吸気マニホルド５となっている。この吸気マ
ニホルド５には、エンジン１の各気筒＃１〜＃６毎に燃
料を噴射供給する燃料噴射弁（インジェクタ）６Ａ，６
Ｂ，６Ｃ，６Ｄ，６Ｅ，６Ｆがそれぞれ設けられている
。各インジェクタ６Ａ〜６Ｆには図示しない燃料ポンプ
の作動により、フユーエルタンクから所定圧力の燃料が
供給されるようになっている。さらに、エンジン１の各
気筒＃１〜＃６に対応して、点火プラグ７Ａ，７Ｂ，７
Ｃ，７Ｄ，７Ｅ，７Ｆがそれぞれ設けられている。

【００１５】一方、エンジン１の排気系には、排気マニ
ホルド８が設けられている。この排気マニホルド８は排
気干渉を伴わない気筒群＃１〜＃３と、気筒群＃４〜＃
６との２つに集合され、その集合部８ａ，８ｂが連通路
９によって互いに連通されている。エンジン１の吸気系
及び排気系には、主過給機としての主ターボチャージャ
１０及び副過給機としての副ターボチャージャ１１がそ
れぞれ並列に設けられている。すなわち、主・副の各タ
ーボチャージャ１０，１１を構成する各タービン１０ａ
，１１ａは、その上流側が排気マニホルド８の各集合部
８ａ，８ｂにそれぞれ連通されている。つまり、主ター
ボチャージャ１０に対応してエンジン１の気筒群＃１〜
＃３が連通され、副ターボチャージャ１１に対応してエ
ンジン１の気筒群＃４〜＃６が連通されている。また、
各タービン１０ａ，１１ａの下流側は主・副別々の排気
通路１２，１３に連通されている。主・副の各排気通路
１２，１３はその下流側にて合流し、三元触媒を内蔵し
てなる触媒コンバータ１４を介して外部に連通されてい
る。

【００１６】一方、主・副の各ターボチャージャ１０，
１１を構成する各コンプレッサ１０ｂ，１１ｂは、その
上流側が主・副別々の吸気通路１５，１６に連通されて
いる。主・副の各吸気通路１５，１６の上流側は一本の
共通吸気通路１７に合流してエアクリーナ１８を介し外
部に連通されている。また、各コンプレッサ１０ｂ，１
１ｂの下流側は主・副別々の吸気通路１９，２０に連通
されている。主・副の各吸気通路１９，２０の下流側は
一本の共通吸気通路２１に合流して連通され、吸気冷却
用のインタークーラ２２、さらにはスロットルボディ３
を介してサージタンク２に連通されている。

【００１７】本実施例において、主ターボチャージャ１
０はエンジン１の低吸入空気量域から高吸入空気量域ま
で作動されるものであり、副ターボチャージャ１１はエ
ンジン１の低吸入空気量域で停止され、高吸入空気量域
のみで作動されるものであり、主・副の両ターボチャー
ジャ１０，１１により、いわゆる「２ステージツインタ
ーボシステム」が構成されている。

【００１８】主・副の両ターボチャージャ１０，１１の
作動・停止を可能にするために、副ターボチャージャ１
１のタービン１１ａに連通する副排気通路１３の途中に
は、排気切替弁２３が設けられている。また、副ターボ
チャージャ１１のコンプレッサ１１ｂに連通する副吸気
通路２０の途中には、吸気切替弁２４が設けられている
。これら排気切替弁２３及び吸気切替弁２４は、それぞ
れ三方式の第１及び第２のバキュームスイッチングバル
ブ（以下単に「ＶＳＶ」という）２５，２６の開閉切替
えによって駆動されるダイヤフラム式のアクチュエータ
２７，２８によってそれぞれ開閉されるようになってい
る。第１及び第２のＶＳＶ２５，２６の大気ポートには
エアフィルタ２９を介して大気が導入され、圧力ポート
にはプレッシャータンク３０から所要の高圧空気が導入
されるようになっている。

【００１９】従って、第１及び第２のＶＳＶ２５，２６
の開閉切替えにより、各アクチュエータ２７，２８のダ
イヤフラム室２７ａ，２８ａへの空気圧導入が調節され
ることにより、各アクチュエータ２７，２８が作動して
排気切替弁２３及び吸気切替弁２４がそれぞれ開閉され
る。すなわち、第１のＶＳＶ２５はオンされることによ
り、排気切替弁２３を全開とするようにアクチュエータ
２７を作動させ、オフされることにより、排気切替弁２
３を全閉とするようにアクチュエータ２７を作動させる
。また、第２のＶＳＶ２６はオンされることにより、吸
気切替弁２４を全開とするようにアクチュエータ２８を
作動させ、オフされることにより、吸気切替弁２４を全
閉とするようにアクチュエータ２８を作動させる。そし
て、排気切替弁２３及び吸気切替弁２４の両方が全開の
ときには、主・副の両ターボチャージャ１０，１１が作
動する「ダブル過給ステージ」となり、両切替弁２３，
２４の両方が全閉のときには、主ターボチャージャ１０
のみが作動する「シングル過給ステージ」となる。

【００２０】副ターボチャージャ１１のタービン１１ａ
に連通する副排気通路１３には、排気切替弁２３を迂回
して主排気通路１２に連通する排気バイパス通路３１が
設けられている。また、この排気バイパス通路３１には
、同通路３１を開閉する排気バイパス弁３２が設けられ
ている。この排気バイパス弁３２は、ダイヤフラム式の
アクチュエータ３３によって開閉されるようになってい
る。このアクチュエータ３３のダイヤフラム室３３ａは
、吸気切替弁２４よりも下流側の副吸気通路２０に連通
されるとともに、二方式の第３のＶＳＶ３４を介してコ
ンプレッサ１０ｂよりも上流側の副吸気通路１６に連通
されている。そして、この第３のＶＳＶ３４の開閉によ
り、ダイヤフラム室３３ａにコンプレッサ１０ｂによる
過給圧の導入が調節されることにより、アクチュエータ
３３が作動されて排気バイパス弁３２が開閉されるよう
になっている。すなわち、第３のＶＳＶ３４はデューテ
ィ制御されることにより、主ターボチャージャ１０のコ
ンプレッサ１０ｂによる過給圧の大気へのブリード量を
調整し、ダイヤフラム室３３ａへの作動圧を調整して排
気バイパス弁３２の開度（開口量）が可変とされる。

【００２１】さらに、吸気切替弁２４よりも上流側の副
吸気通路２０と、主ターボチャージャ１０のコンプレッ
サ１０ｂよりも上流側の主吸気通路１５との間には、両
通路２０，１５を連通する第１の吸気バイパス通路３５
が設けられている。また、第１の吸気バイパス通路３５
の一端側には、同通路３５を開閉するために、ダイヤフ
ラム式のアクチュエータ３６によって駆動される第１の
吸気バイパス弁３７が設けられている。このアクチュエ
ータ３６は三方式の第４のＶＳＶ３８の開閉切替えによ
って駆動される。この第４のＶＳＶ３８の大気ポートに
はエアフィルタ２９を介して大気が導入され、圧力ポー
トにはプレッシャータンク３０から所要の高圧空気が導
入されるようになっている。

【００２２】従って、第４のＶＳＶ３８の開閉切替えに
基づき、アクチュエータ３６のダイヤフラム室３６ａへ
の空気圧の導入が調節されることにより、アクチュエー
タ３６が作動して第１の吸気バイパス弁３７が開閉され
る。すなわち、第４のＶＳＶ３８はオンされることによ
り、第１の吸気バイパス弁３７を全閉とするようにアク
チュエータ３６を作動させ、オフされることにより、第
１の吸気バイパス弁３７を全開とするようにアクチュエ
ータ３６を作動させる。この第１の吸気バイパス通路３
５は主ターボチャージャ１０のみの作動から、主・副の
両ターボチャージャ１０，１１の作動への切替えをスム
ーズにするために開かれる通路である。

【００２３】なお、プレッシャータンク３０の圧力ポー
トはインタークーラ２２よりも上流側の共通吸気通路２
１に連通されており、同プレッシャータンク３０に対し
て主ターボチャージャ１０による過給圧が供給されるよ
うになっている。また、副吸気通路２０において吸気切
替弁２４の上流側と下流側とを連通させるバイパス通路
３９には、リード弁４０が設けられている。そして、副
ターボチャージャ１１のコンプレッサ１１ｂの出口圧力
が主ターボチャージャ１０のそれよりも大きくなったと
き、そのバイパス通路３９及びリード弁４０を介して吸
気切替弁２４の上流側から下流側へと空気がバイパスさ
れるようになっている。

【００２４】一方、主ターボチャージャ１０において、
タービン１０ａの上流側と下流側との間にはウェイスト
ゲート通路４１が設けられている。また、このウェイス
トゲート通路４１には、同通路４１を開閉するウェイス
トゲート弁４２が設けられている。このウェイストゲー
ト弁４２は、主ターボチャージャ１０による過給圧が予
め設定された圧力を越えることを防止するために、その
タービン１０ａへの流入排気ガスを、出口側へバイパス
してタービン１０ａの出力を調節し、主ターボチャージ
ャ１０による過給圧をコントロールするためのものであ
る。そして、ウェイストゲート弁４２はダイヤフラム式
のアクチュエータ４３によって開閉されるようになって
いる。このアクチュエータ４３のダイヤフラム室４３ａ
は、コンプレッサ１０ｂよりも下流側の主吸気通路１９
に連通されるとともに、二方式の第５のＶＳＶ４４を介
してコンプレッサ１０ｂよりも上流側の主吸気通路１５
に連通されている。そして、その第５のＶＳＶ４４の開
閉により、ダイヤフラム室４３ａにコンプレッサ１０ｂ
による過給圧の導入が調節されることにより、アクチュ
エータ４３が作動してウェイストゲート弁４２が開閉さ
れる。すなわち、第５のＶＳＶ４４はデューティ制御さ
れることにより、過給圧の大気へのブリード量を調整し
、ダイヤフラム室４３ａの作動圧を調整してウェイスト
ゲート弁４２の開度（開口量）が可変とされる。なお、
本実施例では前記ウェイストゲート弁４２、アクチュエ
ータ４３等によって過給圧調整手段が構成されている。

【００２５】また、主ターボチャージャ１０に関わり、
そのコンプレッサ１０ｂよりも上流側の主吸気通路１５
と同コンプレッサ１０ｂよりも下流側の共通吸気通路２
１との間には、第２の吸気バイパス通路４５が設けられ
ている。この第２の吸気バイパス通路４５の一端側には
、同通路４５を開閉するために、ダイヤフラム式のアク
チュエータ４６によって駆動される第２の吸気バイパス
弁４７が設けられている。このアクチュエータ４６のダ
イヤフラム室４６ａはサージタンク２に連通されている
。従って、サージタンク２内が負圧になったときのみ、
第２の吸気バイパス弁４７が開かれるようにアクチュエ
ータ４６が作動され、それ以外のときには第２の吸気バ
イパス弁４７が閉じられるようにアクチュエータ４６が
作動されるようになっている。

【００２６】そして、エンジン１はエアクリーナ１８を
通じて導入される外気を、共通吸気通路１７、主・副の
各吸気通路１５，１６、主・副の各ターボチャージャ１
０，１１のコンプレッサ１０ｂ，１１ｂ、インタークー
ラ２２、サージタンク２及び吸気マニホルド５等を通じ
て取り込む。また、その外気の取り込みと同時に、エン
ジン１は各インジェクタ６Ａ〜６Ｆから噴射される燃料
を取り込む。さらに、エンジン１はその取り込んだ燃料
と外気との混合気を各気筒＃１〜＃６の燃焼室にて爆発
・燃焼させて駆動力を得た後、その排気ガスを排気マニ
ホルド８、主・副の各ターボチャージャ１０，１１のタ
ービン１０ａ，１１ａ、主・副の各排気通路１２，１３
及び触媒コンバータ１４を介して外部へ排出させる。

【００２７】エンジン１の運転状態を検出する運転状態
検出手段を構成する各センサとしては、スロットルボデ
ィ３においてスロットル弁４の開度（スロットル開度）
を検出するスロットル開度センサ６１が設けられている
。サージタンク２には、同タンク２内における吸気管圧
力ＰＭを検出する過給圧センサとしての吸気圧センサ６
２が設けられている。エアクリーナ１８の下流側には、
共通吸気通路１７を通過する吸入空気量Ｑを測定する周
知の可動ベーン式エアフローメータ６３が設けられてい
る。また、エンジン１には、その冷却水の温度（冷却水
温）を検出する水温センサ６４が設けられている。 さらに、主・副の両排気通路１２，１３の合流部近傍に
は、排気中の酸素濃度を検出する酸素センサ６５が設け
られている。この酸素センサ６５は主排気通路１２にオ
フセットした位置に配置されている。

【００２８】エンジン１の各気筒毎＃１〜＃６に設けら
れた各点火プラグ７Ａ〜７Ｆには、ディストリビュータ
４８にて分配された点火信号が印加される。ディストリ
ビュータ４８はイグナイタ４９から出力される高電圧を
エンジン１のクランク角に同期して各点火プラグ７Ａ〜
７Ｆに分配するためのものである。そして、各点火プラ
グ７Ａ〜７Ｆの点火タイミングは、イグナイタ４９から
の高電圧出力タイミングにより決定される。

【００２９】ディストリビュータ４８にはエンジン１の
回転に連動して回転される図示しないロータが内蔵され
ている。そして、このディストリビュータ４８には、ロ
ータの回転からエンジン回転数ＮＥを検出する回転数セ
ンサ６６が設けられている。同じくディストリビュータ
４８には、ロータの回転に応じてエンジン１のクランク
角の変化を所定の割合で検出する気筒判別センサ６７が
それぞれ取付けられている。本実施例では、１行程に対
してエンジン１が２回転するものとして、気筒判別セン
サ６７は３６０°ＣＡの割合でクランク角を検出するよ
うになっている。また、エンジン１に駆動連結された図
示しないトランスミッションには、車速を検出するため
の車速センサ６８が設けられている。

【００３０】そして、各インジェクタ６Ａ〜６Ｆ、イグ
ナイタ４９及び第１〜第５のＶＳＶ２５，２６，３４，
３８，４４は、電子制御装置（以下単に「ＥＣＵ」とい
う）７１に電気的に接続され、同ＥＣＵ７１の作動によ
ってそれらの駆動タイミングが制御されるようになって
いる。次に、ＥＣＵ７１の構成について図３のブロック
図に従って説明する。ＥＣＵ７１は開閉制御手段及び過
給圧補正手段を構成する中央処理装置（ＣＰＵ）７２、
所定の制御プログラム等を予め記憶した読み出し専用メ
モリ（ＲＯＭ）７３、ＣＰＵ７２の演算結果等を一時記
憶するランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）７４、予め記
憶されたデータを保存するバックアップＲＡＭ７５等と
、これら各部と外部入力回路７６、外部出力回路７７等
とをバス７８によって接続した論理演算回路として構成
されている。

【００３１】外部入力回路７６には、前述したスロット
ル開度センサ６１、吸気圧センサ６２、エアフローメー
タ６３、水温センサ６４、酸素センサ６５、回転数セン
サ６６、気筒判別センサ６７及び車速センサ６８等がそ
れぞれ接続されている。そして、ＣＰＵ７２は外部入力
回路７６を介してエアフローメータ６３及び各センサ６
１，６２，６４〜６８からの出力信号を入力値として読
み込む。

【００３２】そして、ＣＰＵ７２は、これらの入力値に
基づいて、外部出力回路７７に接続された各インジェク
タ６Ａ〜６Ｆ、イグナイタ４９及び第１〜第５のＶＳＶ
２５，２６，３４，３８，４４等を好適に制御する。な
お、燃料噴射は各気筒＃１〜＃６毎の独立噴射となって
おり、各インジェクタ６Ａ〜６Ｆは各気筒＃１〜＃６の
噴射タイミングが到来した時に個々に駆動制御されるよ
うになっている。本実施例のエンジン１においては、各
気筒＃１〜＃６の燃料噴射が気筒＃１、気筒＃５、気筒
＃３、気筒＃６、気筒＃２及び気筒＃４の順序で行われ
るようになっている。

【００３３】また、ＲＯＭ７３には図６に示すようなマ
ップが予め記憶されている。このマップは「シングル過
給ステージ」から「ダブル過給ステージ」に切替わった
ときに、過給圧を一定量低下させ徐々に復帰させるため
のものであり、「ダブル過給ステージ」に切替わってか
らの経過時間に対する過給圧低下率Ｂが規定されている
。この過給圧低下率Ｂは、「シングル過給ステージ」か
ら「ダブル過給ステージ」に切替わった直後では所定値
（０．９）であり、時間が経過するに従い増加し、所定
時間経過した後（後記カウンタのカウント値ＡがＦＦと
なったとき）には一定値（１．０）となるように設定さ
れている。

【００３４】上記のように構成された過給機付ガソリン
エンジンシステムにおいて、ＣＰＵ７２はエアフローメ
ータ６３及び各センサ６１，６２，６４〜６８からの入
力値に基づきその時々の運転状態を判断し、その運転状
態に応じて主ターボチャージャ１０及び副ターボチャー
ジャ１１の作動を次のように制御する。まず、エンジン
１の運転状態が低速域で、かつ高負荷域である場合には
、ＣＰＵ７２は排気切替弁２３及び吸気切替弁２４がと
もに閉じるように、第１及び第２のＶＳＶ２５，２６を
切替え制御する。これによって、主ターボチャージャ１
０のみが作動される「シングル過給ステージ」となる。 この「シングル過給ステージ」において、エンジン１か
らの排気ガスは、図４に矢印で示すように、主ターボチ
ャージャ１０のみを流れ、そのタービン１０ａを回転駆
動させる。さらに、そのタービン１０ａを通過した排気
ガスは、図４に矢印で示すように、主排気通路１２を経
て主・副の両排気通路１２，１３の合流部に至り、さら
に下流の触媒コンバータ１４を通過して外部へと排出さ
れる。このように、低吸入空気量域で「シングル過給ス
テージ」とする理由は、低速域では主ターボチャージャ
１０のみによる過給特性の方が主・副の両ターボチャー
ジャ１０，１１による過給特性よりも優れているからで
ある。そして、このような「シングル過給ステージ」に
することより、エンジン１のトルクの立ち上がりが速く
なり、低速域のレスポンスを大幅に良くすることができ
る。

【００３５】また、本実施例において、酸素センサ６５
の取付け位置は、主ターボチャージャ１０のタービン１
０ａに連通する主排気通路１２にオフセットさせている
ことから、主ターボチャージャ１０からの排気ガス流が
酸素センサ６５に効率良く当たってその酸素濃度が検出
される。従って、酸素センサ６５は排気ガス流によって
迅速に温められ、空燃比制御のための安定した出力温度
特性域に早期に達することができる。この「シングル過
給ステージ」においては、排気ガス流の全量が必ず酸素
センサ６５に当たり、後に説明する「ダブル過給ステー
ジ」においても、常時作動する主ターボチャージャ１０
からの排気ガス流が必ず酸素センサ６５に当たることに
なり、その酸素センサ６５により排気ガスの酸素濃度を
精度良く検出することができる。従って、酸素センサ６
５における検出信号をフィードバックすることにより、
常に正確な空燃比制御を行うことが可能となる。

【００３６】さらに、エンジン１の運転状態が低速域で
、かつ低負荷域である場合には、ＣＰＵ７２は排気切替
弁２３が閉じたままで吸気切替弁２４のみが開かれるよ
うに、第１及び第２のＶＳＶ２５，２６を切替え制御す
る。これによって、「シングル過給ステージ」のままで
、主・副の両吸気通路１５，１６がともに開かれ、主タ
ーボチャージャ１０のみの作動による吸気抵抗の増大を
抑えることができる。そして、このようにすることによ
り、低負荷域からの加速初期における過給圧の立ち上が
り特性、運転上のレスポンスを改善することができる。

【００３７】また、エンジン１の運転状態が低吸入空気
量域から高吸入空気量域へ移行する場合、すなわち「シ
ングル過給ステージ」から「ダブル過給ステージ」へ切
替わる場合には、ＣＰＵ７２は排気切替弁２３及び吸気
切替弁２４がともに開かれるように、第１及び第２のＶ
ＳＶ２５，２６を切替え制御する。この際、排気切替弁
２３が閉じられているときに排気バイパス弁３２を開く
ように、ＣＰＵ７２が第３のＶＳＶ３４を切替え制御す
る。すなわち、排気ガスの一部を副ターボチャージャ１
１に流すことにより、副ターボチャージャ１１の助走回
転数を高めて、ステージ切替えをよりスムーズに行うこ
とができる。併せて、第１の吸気バイパス弁３７を開く
ように、ＣＰＵ７２が第４のＶＳＶ３８を切替え制御す
ることにより、ステージ切替えをさらにスムーズに行う
ことができる。

【００３８】一方、エンジン１の運転状態が高吸入空気
量域の場合には、排気切替弁２３と吸気切替弁２４がと
もに開かれたままで、かつ排気バイパス弁３２が閉じら
れるように、ＣＰＵ７２は第１〜第３のＶＳＶ２５，２
６，３４を切替え制御する。これによって、主・副の両
ターボチャージャ１０，１１により過給が行われる「ダ
ブル過給ステージ」の状態が保持される。この「ダブル
過給ステージ」において、エンジン１からの排気ガスは
、図５に矢印で示すように、主・副の両ターボチャージ
ャ１０，１１を流れ、各タービン１０ａ，１１ａを回転
駆動させる。さらに、各タービン１０ａ，１１ａを通過
した排気ガスは、図５に矢印で示すように、主・副の両
排気通路１２，１３を経てそれらの合流部に至り、さら
に下流の触媒コンバータ１４を通過して外部へと流れる
。このように、「ダブル過給ステージ」とすることによ
り、主・副の両ターボチャージャ１０，１１の両コンプ
レッサ１０ｂ，１１ｂによって充分な過給圧が得られ、
高速域におけるエンジン１の出力が向上される。そして
、このときの過給圧が例えば「＋５００ｍｍＨｇ」を越
えないように、ウェイストゲート弁４２を開閉させるよ
うに、ＣＰＵ７２は第５のＶＳＶ４４を駆動制御（デュ
ーティ制御）する。

【００３９】次に、本実施例の作用及び効果について説
明する。図８はＣＰＵ７２によって実行される各種処理
のうち、ウェイストゲート弁４２による過給圧制御を示
すフローチャートである。処理がこのルーチンへ移行す
ると、ＣＰＵ７２はステップ１０１でカウンタのカウン
ト値Ａが「０」であるか否かを判定する。このカウンタ
は、エンジン１が「シングル過給ステージ」から「ダブ
ル過給ステージ」に切替わってからの経過時間を計測す
るためのものである。ここではカウント値Ａが後記ステ
ップ１０５で「０」にセットされているので、ＣＰＵ７
２はステップ１０２へ移行し、吸気圧センサ６２による
吸気管圧力ＰＭを取り込む。そして、ＣＰＵ７２はこの
取り込んだ吸気管圧力ＰＭを、ステージ切替え直前の吸
気管圧力ＰＭＢ０として記憶する。なお、ＣＰＵ７２は
ステップ１０１でカウント値Ａが「０」でないと判定す
ると、既にステージ切替えが行われていると判断し、ス
テップ１０２，１０３の処理は行わずにステップ１０４
へ移行する。

【００４０】ＣＰＵ７２はステップ１０４で第１のＶＳ
Ｖ２５がオンされているか否かを判定する。ここで、第
１のＶＳＶ２５がオフされていると、ＣＰＵ７２は排気
切替弁２３が全閉で、主ターボチャージャ１０のみが作
動する「シングル過給ステージ」になっていると判断す
る。そして、ＣＰＵ７２は続くステップ１０５で排気バ
イパス弁３２の開閉制御を実行する。すなわち、ＣＰＵ
７２は第３のＶＳＶ３４をデューティ制御することによ
り、主ターボチャージャ１０のコンプレッサ１０ｂによ
る過給圧の大気へのブリード量を調整し、アクチュエー
タ３３のダイヤフラム室３３ａへの作動圧を調整して排
気バイパス弁３２の開度を制御する。これにより、「シ
ングル過給ステージ」における過給圧が設定圧を越えな
いように調整される。また、ＣＰＵ７２はこのステップ
でカウンタのカウント値Ａを「０」にセットする。

【００４１】前記第１のＶＳＶ２５がオンされると、Ｃ
ＰＵ７２はステップ１０４からステップ１０６へ移行す
る。つまり、「シングル過給ステージ」の状態から排気
切替弁２３が開かれて「ダブル過給ステージ」に切替わ
ると、ＣＰＵ７２はステップ１０６で「ダブル過給ステ
ージ」になってからの経過時間を計測するためのカウン
ト値Ａを「１」インクリメントする。すなわち、Ａ＝０
となっている状態からＡ＝１にする。

【００４２】次に、ＣＰＵ７２はステップ１０７で前記
カウント値ＡとＦＦ（１６進法）とを比較する。カウン
ト値ＡがＦＦ未満であれば、ＣＰＵ７２はステップ１０
８で図６のマップを参照し、前記カウント値Ａによる経
過時間に対応する過給圧低下率Ｂを求める。このとき、
シングル過給ステージからダブル過給ステージに切替わ
った直後なので、Ｂ＝０．９となる。そして、ステップ
１０９において、ステップ１０３での吸気管圧力ＰＭＢ
０にステップ１０８での過給圧低下率Ｂを乗算して、ウ
ェイストゲート弁４２による目標過給圧ＰＭＷを算出す
る。

【００４３】次に、ＣＰＵ７２は吸気圧センサ６２によ
るそのときの吸気管圧力ＰＭと、ステップ１０９で算出
した目標過給圧ＰＭＷ　とを一致させるための処理を行
う。すなわち、ＣＰＵ７２はステップ１１０でそのとき
の吸気管圧力ＰＭと目標過給圧ＰＭＷ　とを比較し、吸
気管圧力ＰＭが目標過給圧ＰＭＷ　より高いとステップ
１１１へ移行し、第５のＶＳＶ４４のコイルへのデュー
ティ比を小さくする。これによりウェイストゲート弁４
２の開度が大きくなる。また、ステップ１１０において
、吸気管圧力ＰＭが目標過給圧ＰＭＷ　以下であると、
ＣＰＵ７２はステップ１１２へ移行し、第５のＶＳＶ４
４のコイルへのデューティ比を大きくする。これにより
ウェイストゲート弁４２の開度が小さくなる。このよう
に、前記ウェイストゲート弁４２の開度が制御されるこ
とにより、ステージ切替え直後の過給圧が、ステージ切
替え直前の過給圧よりも低い目標過給圧ＰＭＷ　に調整
される。

【００４４】「ダブル過給ステージ」が持続してステッ
プ１０６〜１１２の処理が繰り返し実行されると、ステ
ップ１０６でカウント値Ａが「１」ずつ増加して、つま
り、時間が経過するに従って、ステップ１０８において
図６のマップを用いて求められる過給圧低下率Ｂは徐々
に増加する。これにともないステップ１０９で求められ
る目標過給圧ＰＭＷ　は徐々に増加する。

【００４５】そして、前記のようにカウント値Ａが増加
し、ステップ１０７において同カウント値ＡがＦＦにな
ったと判定されると、ＣＰＵ７２はステップ１１３へ移
行してＦＦをカウント値Ａとして記憶する。これにより
、過給圧低下率Ｂが１．０に保持され、ステップ１０９
で求められる目標過給圧ＰＭＷ　はステップ１０３で求
めたステージ切替え直前の吸気管圧力ＰＭＢ０と同一に
なる。

【００４６】このように、本実施例では、「シングル過
給ステージ」から「ダブル過給ステージ」への切替えの
ために排気切替弁２３が開かれると、ウェイストゲート
弁４２を制御し、吸気圧センサ６２による過給圧を、排
気切替弁２３の開動作直前の吸気管圧力ＰＭＢ０よりも
一定量低下させ徐々に復帰させるようにした。このため
、図７に示すように、ステージ切替え時には主・副両タ
ーボチャージャ１０，１１のタービン１０ａ，１１ａ上
流の排圧（入口圧）が急激に低下し、エンジン１に作用
する負荷が小さくなるとともに同エンジン１を通過する
空気量が増大し、トルクが急増しようとする（破線の比
較例参照）が、前記ウェイストゲート弁４２の過給圧制
御により、実線で示すように同トルクを徐々に増加させ
ることが可能となる。従って、ステージ切替え前後のト
ルク差そのものは従来と変わらないが、トルク上昇の程
度がゆるやかになり、同トルク差に基づくトルクショッ
クを小さくすることができ、ドライバビリティが向上す
る。

【００４７】なお、本発明は前記実施例に限定されるも
のではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲において、構
成の一部を適宜に変更して実施することもできる。例え
ば、前記実施例では本発明を直列６気筒の過給機付ガソ
リンエンジンシステムに具体化したが、直列式のエンジ
ンではなくてＶ型のエンジンに具体化したり、６気筒の
エンジンではなくて４気筒や８気筒等のエンジンに具体
化したりすることもできる。

【００４８】また、前記実施例では「シングル過給ステ
ージ」と「ダブル過給ステージ」との間でのステージ切
替えを吸入空気量Ｑで判定したが、このステージ切替え
をエンジン回転数ＮＥで判定したり、あるいは吸入空気
量Ｑ及びエンジン回転数ＮＥの両方で行ったり（例えば
「シングル過給ステージ」から「ダブル過給ステージ」
へのステージ切替えは吸入空気量Ｑで判定し、「ダブル
過給ステージ」から「シングル過給ステージ」へのステ
ージ切替えはエンジン回転数ＮＥで判定する）してもよ
い。

【００４９】

【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、主
過給機のみの作動時における過給圧と、主過給機及び副
過給機の作動時における過給圧とを等しくするようにし
た過給機付エンジンにおいて、排気切替弁が開かれたと
きに過給圧調整手段を制御し、過給圧センサによる過給
圧を排気切替弁の開動作直前の過給圧よりも一定量低下
させ徐々に復帰させるようにしたので、主過給機のみの
作動から主過給気及び副過給機の作動への切替え時に生
ずるトルクショックを軽減することができ、ドライバビ
リティの向上を図ることが可能になるという優れた効果
を発揮する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の基本的構成を示す図である。

【図２】本発明を具体化した一実施例における過給機付
ガソリンエンジンシステムを示す概略構成図である。

【図３】一実施例におけるＥＣＵの構成を示すブロック
図である。

【図４】一実施例の過給機付ガソリンエンジンシステム
の「シングル過給ステージ」における過給作動を説明す
る概略構成図である。

【図５】一実施例の過給機付ガソリンエンジンシステム
の「ダブル過給ステージ」における過給作動を説明する
概略構成図である。

【図６】一実施例において、「シングル過給ステージ」
から「ダブル過給ステージ」に切替わってからの経過時
間に対する過給圧低下率が定められたマップを示す図で
ある。

【図７】一実施例におけるトルク、過給圧及びタービン
上流の排圧の特性を示す図である。

【図８】一実施例において、ＣＰＵによって実行される
過給圧制御のための処理ルーチンを説明するフローチャ
ートである。

【図９】従来の過給機付エンジンの概略構成図である。

【符号の説明】

１…エンジン、１０…主過給機としての主ターボチャー
ジャ、１１…副過給機としての副ターボチャージャ、１
２…排気系の一部を構成する主排気通路、１３…排気系
の一部を構成する副排気通路、１５，１９…吸気系の一
部を構成する主吸気通路、１６，２０…吸気系の一部を
構成する副吸気通路、１７，２１…吸気系の一部を構成
する共通吸気通路、２３…排気切替弁、２４…吸気切替
弁、４２…過給圧調整手段の一部を構成するウェイスト
ゲート弁、４３…過給圧調整手段の一部を構成するアク
チュエータ、６２…過給圧センサとしての吸気圧センサ
、６３…エアフローメータ、６６…回転数センサ、７２
…開閉制御手段及び過給圧補正手段を構成するＣＰＵ、
ＮＥ…エンジン回転数、ＰＭ…過給圧センサによる過給
圧としての吸気管圧力、ＰＭＢ０…排気切替弁の開動作
直前の過給圧としての吸気管圧力、Ｑ…吸入空気量。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　エンジンの吸気系及び排気系に並列に
   設けられた主過給機及び副過給機と、前記副過給機に対
   応する吸気系及び排気系に設けられた吸気切替弁及び排
   気切替弁と、前記エンジンへの吸入空気量又はエンジン
   の回転数を検出するセンサと、前記センサにより検出さ
   れた吸入空気量又は回転数が所定値以下の場合には、前
   記吸気切替弁及び前記排気切替弁をともに閉じて主過給
   機のみを作動させ、前記吸入空気量又は回転数が所定値
   より大きい場合には、前記吸気切替弁及び前記排気切替
   弁をともに開いて前記主過給機及び副過給機を作動させ
   る開閉制御手段と、前記エンジンの排気系に設けられ、
   前記主過給機及び副過給機の作動時における過給圧を、
   前記主過給機のみの作動時における過給圧と等しくする
   ための過給圧調整手段とを備えた過給機付エンジンの制
   御装置において、前記エンジンへの過給圧を検出する過
   給圧センサと、前記開閉制御手段により排気切替弁が開
   かれたときに前記過給圧調整手段を制御し、過給圧セン
   サによる過給圧を、開動作直前の過給圧よりも一定量低
   下させ徐々に復帰させる過給圧補正手段とを設けたこと
   を特徴とする過給機付エンジンの制御装置。