JPH04311630A - 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、エンジンの吸気系及び排気系に対
して主及び副の二つの過給機（ターボチャージャ）を並
列に設け、エンジン低吸入空気量域では副ターボチャー
ジャの過給作動を停止させて主ターボチャージャのみで
過給を行わせ、エンジン高吸入空気量域では主・副の両
ターボチャージャを過給作動させるようにした、いわゆ
る「２ステージツインターボシステム」の過給機付エン
ジンが知られている。

【０００３】同エンジンにおいては、通常、主ターボチ
ャージャのみの作動状態と主・副両ターボチャージャの
作動状態とを切替える際の吸入空気量の値（切替点）が
、車両の走行状態にかかわらず一定に設定されている。 このため、例えば前記切替点を平地において最適な値と
なるように設定しておいても、空気密度の低い高地を走
行する場合には次のような問題が生ずる。すなわち、高
地ではターボチャージャの回転数上昇に対する吸入空気
量の増加の度合いが低いので、前記切替点での主ターボ
チャージャの回転数は平地よりも高くなる。これにより
、主ターボチャージャの回転数が許容回転数を越えて（
オーバランして）破損するおそれがある。

【０００４】そこで、例えば特開平２−１１９６２５号
公報には、空気密度が低い高地でのターボチャージャの
切替点を平地の場合の切替点よりも低吸入空気量側へず
らすようにした過給機付エンジンの制御装置が開示され
ている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところが、前記従来の
過給機付エンジンでは、ターボチャージャの作動状態が
切替わる際の切替点を補正しているだけなので、主ター
ボチャージャのみの作動時において、その主ターボチャ
ージャの回転が許容回転数を越えるのを阻止することは
できるものの、例えば主・副両ターボチャージャが作動
する高速高負荷域における主・副両ターボチャージャの
オーバランまでは防止できない。このため、あらゆる運
転状態でターボチャージャのオーバランを防止できる制
御装置が望まれている。

【０００６】本発明は前述した事情に鑑みてなされたも
のであり、その目的はあらゆる運転状態において確実に
過給機のオーバランを防止することが可能な過給機付エ
ンジンの制御装置を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
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
気量を検出する吸入空気量検出手段Ｍ８と、前記吸入空
気量検出手段Ｍ８により検出された吸入空気量が所定値
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の排気系Ｍ３に設けられ、同エンジン
Ｍ１への過給圧を調整する過給圧調整弁Ｍ１０と、前記
エンジンＭ１への過給圧を検出する過給圧検出手段Ｍ１
１と、前記過給圧検出手段Ｍ１１による過給圧に基づき
過給圧調整弁Ｍ１０の開度を制御して、主過給機Ｍ４の
みの作動時の過給圧と、主過給機Ｍ４及び副過給機Ｍ５
の作動時の過給圧とを調整する過給圧制御手段Ｍ１２と
、前記主過給機Ｍ４及び副過給機Ｍ５の実回転数を検出
する回転数検出手段Ｍ１３と、前記回転数検出手段Ｍ１
３による主過給機Ｍ４及び副過給機Ｍ５の実回転数が所
定回転数よりも小さい場合には、前記過給圧制御手段Ｍ
１２による過給圧調整弁Ｍ１０の制御を許容し、前記実
回転数が所定回転数以上の場合には、過給圧調整弁Ｍ１
０を制御して前記実回転数を所定回転数にする回転数調
整手段Ｍ１４とを設けている。

【０００８】

【作用】エンジンＭ１の運転時に吸入空気量が吸入空気
量検出手段Ｍ８によって検出されると、開閉制御手段Ｍ
９は検出された吸入空気量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。また、開閉制御手段Ｍ９は前記吸入
空気量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。

【０００９】さらに、前記エンジンＭ１の運転時には同
エンジンＭ１への過給圧が過給圧検出手段Ｍ１１によっ
て検出されるとともに、前記主過給機Ｍ４及び副過給機
Ｍ５の実回転数が回転数検出手段Ｍ１３によって検出さ
れる。そして、前記回転数検出手段Ｍ１３による主過給
機Ｍ４及び副過給機Ｍ５の回転数が所定回転数よりも小
さいと、過給圧制御手段Ｍ１２は前記過給圧調整弁Ｍ１
０の開度を制御して、前記過給圧検出手段Ｍ１１による
主過給機Ｍ４のみの作動時の過給圧と、主過給機Ｍ４及
び副過給機Ｍ５の作動時の過給圧とを調整する。また、
前記回転数検出手段Ｍ１３による回転数が所定回転数以
上であると、回転数調整手段Ｍ１４は前記過給圧調整弁
Ｍ１０を制御して実回転数を所定回転数にする。

【００１０】このように、本発明では過給圧の制御に加
え、過給機Ｍ４，Ｍ５の回転数の制御を行うため、主過
給機Ｍ４のみの作動領域においても、主過給機Ｍ４及び
副過給機Ｍ５の作動領域においても、それらの回転数が
所定回転数よりも大きくなることが阻止される。

【００１１】

【実施例】以下、本発明を具体化した一実施例を図２〜
図１０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，
６Ｂ，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，
７Ｃ，７Ｄ，７Ｅ，７Ｆがそれぞれ設けられている。

【００１２】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。

【００１３】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。

【００１４】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。

【００１５】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。

【００１６】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。

【００１７】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
、過給圧調整弁の一部を構成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２
０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１
６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１０
ｂ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。

【００１８】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。

【００１９】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。

【００２０】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。

【００２１】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、前記排気バイパス弁３２ととも
に過給圧調整弁を構成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４
３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１
０ｂ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１
０ｂ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４
３ａ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。

【００２２】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。

【００２３】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。

【００２４】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には過給圧検出手段としての吸気圧セ
ンサ６２が設けられており、同センサ６２は過給圧ＰＭ
として、サージタンク２内の吸気管圧力を検出する。 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を測定するための吸入空気量検出手
段としての可動ベーン式エアフローメータ６３が設けら
れている。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。また
、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。さらに、前記主及び副の
各ターボチャージャ１０，１１には、それらの実回転数
ＮＴＲを検出する回転数検出手段としての第２の回転数
センサ６９が設けられるとともに、エンジン１外には大
気圧Ｐ０　を検出する大気圧センサ７０が設けられてい
る。

【００２５】エンジン１の各気筒＃１〜＃６毎に設けら
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。

【００２６】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を検出する第１の回
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。

【００２７】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、過
給圧制御手段及び回転数調整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（Ｒ
ＡＭ）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。

【００２８】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、第１の回転
数センサ６６、気筒判別センサ６７、車速センサ６８、
第２の回転数センサ６９及び大気圧センサ７０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６１，
６２，６４〜７０からの出力信号を入力値として読み込
む。

【００２９】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。

【００３０】前記ＲＯＭ７３には、車両が平地を走行す
る際に、排気バイパス弁３２及びウェイストゲート弁４
２の開閉によって調整される過給圧が、設定過給圧ＰＭ
ａ　として記憶されている。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、車両が空気密度の低い高地を走行するときに前記設
定過給圧ＰＭａ　を補正するためのものであり、大気圧
Ｐ０　に応じた補正過給圧ＰＭｂ　が規定されている。 なお、本実施例では大気圧Ｐ０　が低くなる（高地にな
る）ほど補正過給圧ＰＭｂ　が直線的に減少するように
設定されている。

【００３１】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６１，６２，６４〜７０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。先ず、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。

【００３２】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。

【００３３】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。

【００３４】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。

【００３５】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。

【００３６】次に、本実施例の作用及び効果について説
明する。図７はＣＰＵ７２によって実行される各種処理
のうち、「シングル過給ステージ」での排気バイパス弁
３２による過給圧制御を示すフローチャートであり、図
８は「ダブル過給ステージ」での主・副両ターボチャー
ジャ１０，１１のガードによる回転数制御を示すフロー
チャートである。

【００３７】図７において、ＣＰＵ７２はまずステップ
１０１で主・副ターボチャージャ１０，１１の作動状態
を判定する。すなわち、ＣＰＵ７２は第１のＶＳＶ２５
がオンされているか否かを判定し、第１のＶＳＶ２５が
オフされていると、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「シン
グル過給ステージ」になっていると、続くステップ１０
２で大気圧センサ７０によるそのときの大気圧Ｐ０　を
取り込んだ後、ステップ１０３へ移行し、図６のマップ
をもとに前記大気圧Ｐ０　に対応する補正過給圧ＰＭｂ
　を求める。このときの補正過給圧ＰＭｂ　は高地ほど
低い値である。次に、ＣＰＵ７２はステップ１０４で吸
気圧センサ６２によるそのときの過給圧ＰＭを取り込む
。

【００３８】そして、ＣＰＵ７２はステップ１０３で算
出した補正過給圧ＰＭｂ　とステップ１０４で取り込ん
だ過給圧ＰＭ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１０５において過給圧ＰＭと
補正過給圧ＰＭｂ　とを比較し、過給圧ＰＭが補正過給
圧ＰＭｂ　より高いとステップ１０６へ移行し、第３の
ＶＳＶ３４のコイルへのデューティ比を大きくする。こ
れによりアクチュエータ３３が作動して排気バイパス弁
３２の開度が大きくなるため、主ターボチャージャ１０
側から副ターボチャージャ１１側へ流れる排気ガスの量
が増加し、その結果、吸気圧センサ６２による過給圧Ｐ
Ｍが低下する。

【００３９】また、ステップ１０５において、そのとき
の過給圧ＰＭが補正過給圧ＰＭｂ　以下であると、ＣＰ
Ｕ７２はステップ１０７へ移行し、第３のＶＳＶ３４の
コイルへのデューティ比を小さくする。これにより排気
バイパス弁３２の開度が小さくなって過給圧ＰＭが上昇
する。このように排気バイパス弁３２の開度が制御され
ることにより、過給圧ＰＭが補正過給圧ＰＭｂ　となる
ように調整される。

【００４０】従って、図１０のｔ１　〜ｔ２　のタイミ
ングにおける過給圧ＰＭは、図７の制御を行わない場合
（破線の比較例）には平地を基準として規定された設定
過給圧ＰＭａ　となるが、本実施例では実線で示すよう
に設定過給圧ＰＭａ　よりも低い補正過給圧ＰＭｂ　と
なる。また、これにともない第２の回転数センサ６９に
よる主ターボチャージャ１０の実回転数ＮＴＲは、図１
０における破線の状態から実線の状態へ低下する。これ
により、前記実回転数ＮＴＲはガード回転数Ａ以下に規
制され、つまり、主ターボチャージャ１０の許容回転数
を越えることが阻止される。このように、本実施例によ
ると、高地走行時における「シングル過給ステージ」で
の主ターボチャージャ１０のオーバランを防止できる。

【００４１】なお、ＣＰＵ７２は前記ステップ１０１に
おいて第１のＶＳＶ２５がオンされていると、排気切替
弁２３が全開で主・副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」になっていると判断し
、前記ステップ１０２〜１０７の処理を行わずにこのル
ーチンを終了する。次に図８の処理について説明する。 ＣＰＵ７２はまずステップ２０１で主・副ターボチャー
ジャ１０，１１の作動状態を判定する。すなわち、ＣＰ
Ｕ７２は第１のＶＳＶ２５がオンされているか否かを判
定し、第１のＶＳＶ２５がオンされていると、排気切替
弁２３が全開で主・副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」になっていると判断す
る。そして、ＣＰＵ７２は「ダブル過給ステージ」にな
っていると、続くステップ２０２で、第２の回転数セン
サ６９によるそのときの主・副両ターボチャージャ１０
，１１の実回転数ＮＴＲを取り込む。

【００４２】続いて、ＣＰＵ７２は前記実回転数ＮＴＲ
のうち高い方の値がガード回転数Ａを越えないようにす
るための処理を行う。このガード回転数Ａは主・副両タ
ーボチャージャ１０，１１がオーバランするのを阻止す
るために用いられる値であり、前記ＲＯＭ７３に予め記
憶されている。そして、このガード回転数Ａは、主・副
両ターボチャージャ１０，１１が耐え得る許容回転数（
例えば１４万ｒｐｍ）よりも所定回転数低い値（例えば
１３万ｒｐｍ）に設定されている。

【００４３】前記実回転数ＮＴＲの制御のために、ＣＰ
Ｕ７２はステップ２０３においてこの実回転数ＮＴＲと
ガード回転数Ａとを比較する。実回転数ＮＴＲがガード
回転数Ａ未満であると、ＣＰＵ７２はステップ２０４へ
移行し、通常の過給圧ＰＭに応じたデューティ比で第５
のＶＳＶ４４を制御する。また、実回転数ＮＴＲが上昇
し、ステップ２０３においてガード回転数Ａ以上である
と判定されると、ＣＰＵ７２はステップ２０５へ移行し
、第５のＶＳＶ４４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の開度が大き
くなり、ウェイストゲート通路４１を通ってタービン１
０ａの出口側へバイパスする排気ガスの量が増大し、実
回転数ＮＴＲが減少する。

【００４４】従って、図１０のｔ３　タイミング以降に
おける主・副ターボチャージャ１０，１１の回転数は、
図８の制御を行わない場合には図１０の破線の比較例で
示すようにガード回転数Ａ以上になるが、本実施例では
ウェイストゲート弁４２の開度が大きくなることによっ
て同実回転数ＮＴＲにガードがかけられ、ガード回転数
Ａ以上になることが阻止される。このように、本実施例
では、高地走行時における「ダブル過給ステージ」での
主・副両ターボチャージャ１０，１１のオーバランを防
止できる。また、前記のようにｔ３　タイミング以降に
実回転数ＮＴＲにガードがかけられると、吸気圧センサ
６２による過給圧ＰＭは図１０において実線で示すよう
に設定過給圧ＰＭａ　よりも若干低下する。

【００４５】なお、ＣＰＵ７２は前記ステップ２０１に
おいて第１のＶＳＶ２５がオフされていると、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し、前記
ステップ２０２〜２０５の処理を行なわずにこのルーチ
ンを終了する。このように本実施例によると、「シング
ル過給ステージ」では排気バイパス弁３２の開度を制御
し、過給圧ＰＭをそのときの大気圧Ｐ０　に対応した補
正過給圧ＰＭｂ　にすることにより、主ターボチャージ
ャ１０の回転数を低下させ、また「ダブル過給ステージ
」ではウェイストゲート弁４２の開度を制御し、主・副
両ターボチャージャ１０，１１の実回転数ＮＴＲをガー
ド回転数Ａ以下に規制するようにした。このため、ター
ボチャージャの作動状態の切替点を補正するのみの従来
技術とは異なり、本実施例では大気圧Ｐ０　の高低にか
かわらず「シングル過給ステージ」においても「ダブル
過給ステージ」においても確実に主・副両ターボチャー
ジャ１０，１１のオーバランを防止することができる。

【００４６】ところで、図９はエンジン回転数ＮＥと過
給圧ＰＭとターボチャージャの回転数との関係を示して
いる。この図において、過給圧ＰＭを設定過給圧ＰＭａ
　となるように制御すると、エンジン回転数ＮＥが所定
の回転数ＮＥ１　より低い領域ではターボチャージャ回
転数がガード回転数Ａ以下となるものの、同エンジン回
転数ＮＥが所定の回転数ＮＥ１　よりも高い領域ではタ
ーボチャージャの回転数がガード回転数Ａ（この場合１
３万ｒｐｍ）を越えてしまう。これに対し、本実施例で
は前述のように、「シングル過給ステージ」で主ターボ
チャージャ１０の実回転数ＮＴＲがガード回転数Ａ以上
の場合には排気バイパス弁３２、「ダブル過給ステージ
」で主・副両ターボチャージャ１０，１１の実回転数Ｎ
ＴＲがガード回転数Ａ以上の場合にはウェイストゲート
弁４２の開度が大きくなるように制御して、前記実回転
数ＮＴＲをガード回転数Ａ以下となるようにしたので、
過給圧ＰＭは図９において実線で示す特性線Ｌ以下とな
る。従って、このことからも主・副両ターボチャージャ
１０，１１のオーバランを防止できることがわかる。

【００４７】なお、本発明は前記実施例に限定されるも
のではなく、例えば以下のように発明の趣旨を逸脱しな
い範囲で任意に変更して具体化してもよい。 （１）前記実施例においては、「シングル過給ステージ
」では過給圧ＰＭを設定過給圧ＰＭａ　よりも低い補正
過給圧ＰＭｂに制御し、「ダブル過給ステージ」では主
・副両ターボチャージャ１０，１１の実回転数ＮＴＲに
ガードをかけるようにしたが、この外に、「シングル過
給ステージ」で実回転数ＮＴＲにガードをかけてもよく
、また「ダブル過給ステージ」で過給圧ＰＭを設定過給
圧ＰＭａ　よりも低い値に制御してもよい。

【００４８】例えば、図１１に示すように、「シングル
過給ステージ」及び「ダブル過給ステージ」の両方とも
に、主・副両ターボチャージャ１０，１１の実回転数Ｎ
ＴＲにガード回転数Ａでガードをかけた場合、ｔ２　〜
ｔ３のタイミング及びｔ４　以降のタイミングでは実回
転数ＮＴＲが破線の状態から実線の状態に低下するとと
もに、過給圧ＰＭが破線の状態から実線の状態に低下す
る。この場合、過給圧ＰＭは「シングル過給ステージ」
の後半（ｔ２　〜ｔ３　のタイミング）で低下し、ステ
ージ切替え後再び上昇することとなり、加速フィーリン
グの点で改良の余地がある。

【００４９】そのため、図１２に示すように、「シング
ル過給ステージ」での過給圧ＰＭを設定過給圧ＰＭａ　
から補正過給圧ＰＭｂ　まで低下させ、さらには、ステ
ージ切替え後（ｔ３　タイミング以降）に急激に過給圧
ＰＭが上昇するのを防止するために、図１２においてＢ
部で示すように過給圧ＰＭの立上がりを滑らかにする。 この場合の「ダブル過給ステージ」での過給圧ＰＭの制
御はマップを用いて行えばよい。 （２）前記実施例においては、「シングル過給ステージ
」での過給圧ＰＭを設定過給圧ＰＭａ　よりも低い補正
過給圧ＰＭｂに制御することにより、主ターボチャージ
ャ１０のオーバランを防止するようにしたが、図１３に
おいて実線で示すように、同ステージでのｔ１　〜ｔ２
　タイミングにおける過給圧ＰＭが補正過給圧ＰＭｂと
なるように、実回転数ＮＴＲをマップを用いて制御して
もよい。 （３）前記実施例では「シングル過給ステージ」におい
てのみ、過給圧ＰＭを設定過給圧ＰＭａ　よりも低い補
正過給圧ＰＭｂに制御したが、この制御を図１４に示す
ように、シングル及びダブルの両ステージにわたって実
行してもよい。 （４）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ができる。

【００５０】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
過給圧調整弁の開度を制御することにより、主過給機の
みの作動時の過給圧と主過給機及び副過給機の作動時の
過給圧とを調整する過給圧制御手段を設けるとともに、
主過給機及び副過給機の実回転数が所定回転数よりも小
さい場合には、前記過給圧制御手段による過給圧調整弁
の制御を許容し、前記実回転数が所定回転数以上の場合
には、過給圧調整弁を制御して前記実回転数を所定回転
数にする回転数調整手段を設けたので、あらゆる運転状
態において確実に主過給機及び副過給機のオーバランを
防止することができるという優れた効果を奏する。

【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、大気圧に対する補正過給圧
が定められたマップを示す図である。

【図７】一実施例において、ＣＰＵによって実行される
「シングル過給ステージ」での過給圧制御を示すフロー
チャートである。

【図８】一実施例において、ＣＰＵによって実行される
「ダブル過給ステージ」でのガードによる回転数制御を
示すフローチャートである。

【図９】一実施例において、エンジン回転数、ターボチ
ャージャ回転数及び過給圧の関係を示す図である。

【図１０】一実施例において、時間に対するターボチャ
ージャ回転数及び過給圧の関係を示す図である。

【図１１】「シングル過給ステージ」及び「ダブル過給
ステージ」において、ターボチャージャの回転数にガー
ドをかけた別例のターボチャージャ回転数及び過給圧の
特性を示す図である。

【図１２】図１１の状態から、「シングル過給ステージ
」での設定過給圧を補正過給圧まで低下させ、さらにス
テージ切替え後の過給圧の立上がりを滑らかにした別例
のターボチャージャ回転数及び過給圧の特性を示す図で
ある。

【図１３】「シングル過給ステージ」でのターボチャー
ジャ回転数をマップを用いて制御した別例のターボチャ
ージャ回転数及び過給圧の特性を示す図である。

【図１４】「シングル過給ステージ」及び「ダブル過給
ステージ」の両ステージにわたって設定過給圧を補正過
給圧まで低下させた別例の過給圧の特性を示す図である
。

【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、３２…過給圧調整弁の一部を構成する排気バイパス
弁、４２…過給圧調整弁の一部を構成するウェイストゲ
ート弁、６２…過給圧検出手段としての吸気圧センサ、
６３…吸入空気量検出手段としてのエアフローメータ、
６９…回転数検出手段としての第２の回転数センサ、７
２…開閉制御手段、過給圧制御手段及び回転数調整手段
を構成するＣＰＵ、ＮＴＲ…ターボチャージャの実回転
数、ＰＭ…過給圧、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を検出する吸
   入空気量検出手段と、前記吸入空気量検出手段により検
   出された吸入空気量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
   を備えた過給機付エンジンの制御装置において、前記エ
   ンジンの排気系に設けられ、同エンジンへの過給圧を調
   整する過給圧調整弁と、前記エンジンへの過給圧を検出
   する過給圧検出手段と、前記過給圧検出手段による過給
   圧に基づき過給圧調整弁の開度を制御して、主過給機の
   みの作動時の過給圧と、主過給機及び副過給機の作動時
   の過給圧とを調整する過給圧制御手段と、前記主過給機
   及び副過給機の実回転数を検出する回転数検出手段と、
   前記回転数検出手段による主過給機及び副過給機の実回
   転数が所定回転数よりも小さい場合には、前記過給圧制
   御手段による過給圧調整弁の制御を許容し、前記実回転
   数が所定回転数以上の場合には、過給圧調整弁を制御し
   て前記実回転数を所定回転数にする回転数調整手段とを
   設けたことを特徴とする過給機付エンジンの制御装置。