JPH05288089A

JPH05288089A - 過給機付エンジンの制御装置

Info

Publication number: JPH05288089A
Application number: JP4116671A
Authority: JP
Inventors: Mamoru Yoshioka; 衛吉岡; Kunihiko Nakada; 邦彦中田
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1992-04-10
Filing date: 1992-04-10
Publication date: 1993-11-02

Abstract

(57)【要約】【目的】可変バルブタイミング機構や可変吸気機構を
備えた過給機付エンジンにおいて、運転全域にわたって
出力向上をはかり、かつターボチャージャの切替時のト
ルクショックを低減する。【構成】主ターボチャージャ７のみの過給作動時と
主、副双方のターボチャージャ７、８による過給作動時
とで可変バルブタイミング機構７１によるバルブタイミ
ングを変化させるとともに、主ターボチャージャ７のみ
の過給作動から主、副双方のターボチャージャ７、８に
よる過給作動への切替時に、エンジン出力を高める方向
に可変バルブタイミング機構７１の切替指令を行う第１
の条件切替指令手段７０を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、主ターボチャージャと
副ターボチャージャを有し、低吸入空気量域では主ター
ボチャージャのみで過給し、高吸入空気量域では両ター
ボチャージャを作動させて両ターボチャージャで過給す
る過給機付エンジン、いわゆる２ステージツインターボ
エンジンに関する。

【０００２】

【従来の技術】エンジン本体に対し、主、副二つのター
ボチャージャを並列に配置し、低吸入空気量域では主タ
ーボチャージャのみ作動させて１個ターボチャージャと
し、高吸入空気量域では主、副双方のターボチャージャ
を作動させるようにした、いわゆる２ステージターボシ
ステムを採用した過給機付エンジンが知られている。

【０００３】エンジンの運転状態によりインテークカム
シャフトの位相を切替える可変バルブタイミング機構を
採用し、エンジンの出力性能を向上させる技術は従来か
ら知られている。この可変バルブタイミング機構では、
各センサからの信号に基づいてエンジンコントロールコ
ンピュータが電磁弁をＯＮ、ＯＦＦさせ、インテークカ
ムシャフトプーリに作用する油圧が制御される。これに
より、カムシャフトとプーリの位相が変化し、吸気バル
ブの開閉タイミングが２段階に切替えられる。

【０００４】エンジンのサージタンク内部を２分割して
いる隔壁に吸気制御バルブを設け、この吸気制御バルブ
をエンジン回転数、およびスロットル開度に応じて開閉
することにより、実質的に吸気管長を２段階に制御し、
吸気慣性効果による吸入効率を切替える可変吸気機構が
知られている。この可変吸気機構を備えたエンジンにお
いては、吸気制御バルブを閉じることにより吸気管長が
実質的に長くなり、吸気慣性効果による吸入効率が中低
速域で向上しエンジン出力が高められる。また、吸気制
御バルブが開いた場合は、吸気管長が実質的に短くなっ
て吸入効率のピークが高回転域に移り、高回転域でのエ
ンジン出力の向上がはかれる。

【０００５】可変バルブタイミング機構および可変吸気
機構を備え、可変バルブタイミング機構の低速カム側か
ら高速カム側への切替えに連動して最高過給圧を低圧か
ら高圧に切替えるようにしたシングルターボエンジン
は、特開平３−２３３１６号公報に開示されている。ま
た、可変吸気切替条件とターボチャージャの切替条件を
異ならせることにより、両者が同時に切替わることを解
消し、エンジン出力を向上させるようにした過給機付エ
ンジンは、特開平２−１３６５１４号公報に開示されて
いる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
公報に記載された過給機付エンジンには、つぎのような
問題が存在する。

【０００７】上述の特開平３−２３３１６号公報の過給
機付エンジンは、シングルターボエンジンに適用したも
のであるが、このような装置を２ウェイツインターボエ
ンジンに適用しても、単一の可変バルブタイミング機構
の切替条件では、運転全域にわたってトルクを向上させ
ることはできない。また、特開平２−１３６５１４号公
報の過給機付エンジンは、可変吸気機構の切替点とター
ボチャージャの作動状態の切替点とを相異させることに
よりエンジン出力の向上が図れるが、ターボチャージャ
切替時のトルクショックの発生を低減することはできな
い。

【０００８】本発明は、上記の問題に着目し、可変バル
ブタイミング機構や可変吸気機構を備えた過給機付エン
ジンにおいて、運転全域にわたってエンジン出力の向上
がはかれるとともに、ターボチャージャの切替時のトル
クショックを低減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を目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】この目的に沿う本発明に
係る過給機付エンジンの制御装置は、つぎのように構成
されている。

【００１０】（１）主ターボチャージャと、副ターボチ
ャージャとを備え、低吸入空気量域では主ターボチャー
ジャのみを過給作動させ、高吸入空気量域では主ターボ
チャージャおよび副ターボチャージャの双方を過給作動
させ、エンジンの負荷状態に応じて燃焼室内に臨まされ
るバルブのバルブタイミングを変化させる可変バルブタ
イミング機構を備えた過給機付エンジンの制御装置にお
いて、前記主ターボチャージャのみの過給作動時と主、
副双方のターボチャージャによる過給作動時とで前記可
変バルブタイミング機構による前記バルブタイミングを
変化させるとともに、主ターボチャージャのみの過給作
動から主、副双方のターボチャージャによる過給作動へ
の切替時にエンジン出力を高める方向に前記可変バルブ
タイミング機構の切替指令を行う第１の条件切替指令手
段を設けたものから成る。

【００１１】（２）主ターボチャージャと、副ターボチ
ャージャとを備え、低吸入空気量域では主ターボチャー
ジャのみを過給作動させ、高吸入空気量域では主ターボ
チャージャおよび副ターボチャージャの双方を過給作動
させ、エンジンの運転状態に応じて吸気の吸入効率を変
化させる可変吸気機構を備えた過給機付エンジンの制御
装置において、前記主ターボチャージャのみの過給作動
から主、副双方のターボチャージャによる過給作動への
切替時にエンジン出力を高める方向に前記可変吸気機構
の切替指令を行う第２の条件切替指令手段を設けたもの
から成る。

【００１２】

【作用】このように構成された過給機付エンジンの制御
装置においては、つぎのような効果が得られる。

【００１３】上述の（１）の構成においては、第１の条
件切替指令手段により、可変バルブタイミング機構の切
替条件が、主ターボチャージャのみの過給作動と主、副
双方による過給作動の場合とで変えられる。つまり、エ
ンジン出力が低下する領域を可変バルブタイミング機構
によってカバーすることが可能となる。したがって、運
転全域でエンジン出力を向上させることが可能となる。
また、２個ターボチャージャへの切替時には、第１の条
件切替指令手段により、エンジン出力が高められる方向
に可変バルブタイミング機構が切替えられるので、トル
クの落込みがカバーされ、トルクショックが低減され
る。

【００１４】上述の（２）の構成においては、主ターボ
チャージャのみの過給作動から双方のターボチャージャ
による過給作動への切替時は、第２の条件切替指令手段
により、可変吸気機構はエンジン出力を高める方向に切
替えられる。これにより、ターボチャージャの切替時に
生じる過給圧の低下は、可変吸気機構の切替えによる吸
入効率の上昇によってカバーされ、ターボチャージャ切
替時のトルクショックが低減される。

【００１５】

【実施例】以下に、本発明に係る過給機付エンジンの制
御装置の望ましい実施例を、図面を参照して説明する。

【００１６】第１実施例図１ないし図４は、本発明の第１実施例を示しており、
とくに車両に搭載される４気筒エンジンに適用した場合
を示している。図２において、１はエンジン、２はサー
ジタンク、３は排気マニホールドを示す。排気マニホー
ルド３は排気干渉を伴わない＃１〜＃３気筒群と＃４〜
＃６気筒群の２つに集合され、その集合部が連通路３ａ
によって連通されている。７、８は互いに並列に配置さ
れた主ターボチャージャ、副ターボチャージャである。
ターボチャージャ７、８のそれぞれのタービン７ａ、８
ａは排気マニホールド３の集合部に接続され、それぞれ
のコンプレッサ７ｂ、８ｂは、インタクーラ６、スロッ
トル弁４を介してサージタンク２に接続されている。

【００１７】主ターボチャージャ７は、低吸入空気量域
から高吸入空気量域まで作動され、副ターボチャージャ
８は低吸入空気量域で停止される。双方のターボチャー
ジャ７、８の作動、停止を可能ならしめるために、副タ
ーボチャージャ８のタービン８ａの下流に排気切替弁１
７が、コンプレッサ８ｂの下流に吸気切替弁１８が設け
られる。吸、排気切替弁１８、１７の両方とも開弁のと
きは、両方のターボチャージャ７、８が作動される。副
ターボチャージャ８のタービン８ａの下流と主ターボチ
ャージャ７のタービン７ａの下流とは、排気バイパス通
路４０を介して連通可能となっている。排気バイパス通
路４０には、この排気バイパス通路４０を開閉する排気
バイパス弁４１が設けられている。排気バイパス弁４１
は、ダイヤフラム式アクチュエータ４２によって開閉さ
れるようになっている。

【００１８】低吸入空気量域で停止される副ターボチャ
ージャ８の吸気通路には、１個ターボチャージャから２
個ターボチャージャへの切替を円滑にするために、コン
プレッサ７ｂの上流とコンプレッサ８ｂの下流とを連通
する吸気バイパス通路１３と、吸気バイパス通路１３の
途中に配設される吸気バイパス弁３３が設けられる。吸
気バイパス弁３３はダイヤフラム式のアクチュエータ１
０によって開閉される。吸気切替弁１８の上流と下流と
を連通するバイパス通路には、逆止弁１２が設けられて
おり、吸気切替弁１８の閉時において副ターボチャージ
ャ８側のコンプレッサ出口圧力が主ターボチャージャ７
側より大になったとき、空気が上流側から下流側に流れ
ることができるようにしてある。なお、図中、１４はコ
ンプレッサ出口側の吸気通路、１５はコンプレッサ入口
側の吸気通路を示す。

【００１９】吸気通路１５はエアフローメータ２４を介
してエアクリーナ２３に接続される。排気通路を形成す
るフロントパイプ２０は、排気ガス触媒２１を介して排
気マフラーに接続される。吸気切替弁１８はアクチュエ
ータ１１によって開閉され、排気切替弁１７はダイヤフ
ラム式アクチュエータ１６によって開閉されるようにな
っている。ウエストゲートバルブ３１は、アクチュエー
タ９によって開閉されるようになっている。

【００２０】両ターボチャージャ７、８のコンプレッサ
下流とインタクーラ６との間の吸気通路には、蓄圧タン
ク（正圧タンク）５１が接続されている。蓄圧タンク５
１には、正圧のみを蓄えるためのチェック弁５１ａが設
けられている。蓄圧タンク５１の容積は、たとえば３０
０ｃｃとなっている。

【００２１】アクチュエータ９、１０、１１、１６、４
２は、過給圧の導入によって作動するようになってい
る。各アクチュエータ９、１０、１１、１６、４２に
は、蓄圧タンク５１からの過給圧とたとえばエアフロー
メータ２４の下流からの大気圧とを選択的に切り替える
ために、第１、第３、第４、第５、第６の電磁弁２５、
２６、２７、２８、３２、４４が接続されている。各電
磁弁２５、２７、２８、３２、４４の切替は、エンジン
コントロールコンピュータ２９からの指令に従って行な
われる。なお、第１の電磁弁２５、第３の電磁弁２７、
第４の電磁弁２８の大気側ポートには、エアフィルタ２
６がそれぞれ取付けられている。

【００２２】第１の電磁弁２５のＯＮは、吸気切替弁１
８を全開とするようにアクチュエータ１１を作動させ、
ＯＦＦは吸気切替弁１８を全閉とするようにアクチュエ
ータ１１を作動させる。第４の電磁弁２８のＯＮは、排
気切替弁１７を全開とするようにアクチュエータ１６を
作動させ、ＯＦＦは排気切替弁１７を全閉するようにア
クチュエータ１６を作動させる。第２の電磁弁２７のＯ
Ｎは、吸気バイパス弁３３を全閉するようにアクチュエ
ータ１０を作動させ、ＯＦＦは吸気バイパス弁３３を全
開するようにアクチュエータ１０を作動させる。

【００２３】排気バイパス弁４１を作動させるアクチュ
エータ４２に大気圧を導入する第５の電磁弁３２は、Ｏ
Ｎ、ＯＦＦ制御でなく、デューティ制御される。同様
に、ウエストゲートバルブ３１を作動させるアクチュエ
ータ９に負圧を導く第６の電磁弁４４は、ＯＮ、ＯＦＦ
制御でなく、デューティ制御される。デューティ制御
は、周知の通り、デューティ値により通電時間を制御す
ることであり、デジタル的に通電、非通電の割合を変え
ることにより、アナログ的に平均電流が可変制御され
る。なお、デューティ値は、１サイクルの時間に対する
通電時間の割合であり、１サイクル中の通電時間をＡ、
非通電時間をＢとすると、デューティ値＝Ａ／（Ａ＋
Ｂ）×１００（％）で表わされる。

【００２４】排気バイパス弁４１の開度は、アクチュエ
ータ４２のダイヤフラム室に導入される過給気の大気へ
のブリード量（リーク量）を第５の電磁弁３２のデュー
ティ制御によって可変させることにより可変可能となっ
ている。ウエストゲートバルブ３１の開度は、アクチュ
エータ９のダイヤフラム室に導入される過給気の大気へ
のブリード量（リーク量）を第６の電磁弁４４のデュー
ティ制御によって可変させることにより可変可能となっ
ている。

【００２５】主ターボチャージャ７のコンプレッサ７ｂ
の下流に位置する吸気通路１４ａと、副ターボチャージ
ャ８のコンプレッサ８ｂの下流に位置する吸気通路１４
ｂとが合流する吸気通路１４の合流部の近傍には、コン
プレッサ７ｂ、８ｂ下流の過給気をコンプレッサ７ｂ、
８ｂ上流に導くエアバイパス通路６１が接続されてい
る。エアバイパス通路６１には、開弁時にコンプレッサ
７ｂ、８ｂ下流の過給気をコンプレッサ７ｂ、８ｂ上流
に流すエアバイパス弁６２が設けられている。

【００２６】エアバイパス弁６２のダイヤフラム室内
は、センシング通路６３を介してスロットル弁４の下流
と連通されている。エンジンの軽負荷域では、センシン
グ通路６３を介してエアバイパス弁６２のダイヤフラム
室内に吸気管負圧が導かれ、エアバイパス弁６２が開弁
するようになっている。エンジンの高負荷域では、セン
シング通路６３を介してエアバイパス弁６２のダイヤフ
ラム室内に過給圧が導かれ、エアバイパス弁６２が閉弁
するようになっている。

【００２７】図３は、エンジン１に設けられる可変バル
ブタイミング機構を示している。図３に示すように、可
変バルブタイミング機構７１は、インテークカムシャフ
ト６５に取付けられている。可変バルブタイミング機構
７１は、カムシャフトタイミングプーリ７２を、ベルト
で駆動されるベルト駆動部７２ａとカムシャフト７０に
固定される固定部７２ｂとに分割し、その間に設けられ
たヘリカルスプライン７３を持つピストン７４を油圧に
よって軸方向に移動させることにより、ベルト駆動部７
２ａと固定部７２ｂとの位相をずらし、吸気弁（図示
略）の開閉タイミングを切替えるようになっている。

【００２８】可変バルブタイミング機構７１の切替動作
を行う油圧は、シリンダヘッド（図示略）に取付けられ
た第７の電磁弁７５を介して供給されるようになってい
る。第７の電磁弁７５は、後述する第１の条件切替指令
手段７０からの指令によって開閉するようになってい
る。

【００２９】エンジンコントロールコンピュータ２９
は、エンジンの各種運転条件検出センサと電気的に接続
され、各種センサからの信号が入力される。エンジン運
転条件検出センサには、吸気管圧力センサ３０、スロッ
トル開度センサ５、吸入空気量測定センサとしてのエア
フローメータ２４、エンジン回転数センサ５０、および
酸素センサ１９が含まれる。エンジンコントロールコン
ピュータ２９は、演算をするためのセントラルプロセッ
サユニット（ＣＰＵ）、読み出し専用のメモリであるリ
ードオンリメモリ（ＲＯＭ）、一時記憶用のランダムア
クセスメモリ（ＲＡＭ）、入出力インターフェイス（Ｉ
／Ｏインターフェイス）、各種センサからのアナログ信
号をディジタル量に変換するＡ／Ｄコンバータを備えて
いる。

【００３０】エンジンコントロールコンピュータ２９に
は、図１に示すように、第１の条件切替指令手段７０が
形成されている。第１の条件切替指令手段７０には、吸
入空気量を検知するエアフローメータ２４からの信号
と、エンジン回転数を検知するエンジン回転数センサ５
０からの信号が入力されている。第１の条件切替指令手
段７０は、エンジンコントロールコンピュータ２９に格
納されるプログラムから構成されている。

【００３１】第１の条件切替指令手段７０は、主ターボ
チャージャ７のみの過給作動時と主、副双方のターボチ
ャージャ７、８による過給作動時とで可変バルブタイミ
ング機構７１による吸気弁（図示略）の開閉時期を変化
させるとともに、主ターボチャージャ７のみの過給作動
から主、副双方のターボチャージャ７、８による過給作
動への切替時に、エンジン出力を高める方向に可変バル
ブタイミング機構７１の切替指令を行う機能を有してい
る。

【００３２】つぎに、第１実施例における作用について
説明する。高吸入空気量域では、吸気切替弁１８と排気
切替弁１７がともに開かれ、吸気バイパス弁１０が閉じ
られる。これによって２個ターボチャージャ７、８が駆
動され、十分な過給空気量が得られ、出力が向上され
る。低速域でかつ高負荷時には、吸気切替弁１８と排気
切替弁１７がともに閉じられ、吸気バイパス弁３３が開
かれる。これによって主ターボチャージャ７のみが駆動
される。低吸入空気量域で１個ターボチャージャとする
理由は、低吸入空気量域では１個ターボチャージャ過給
特性が２個ターボチャージャ過給特性より優れているか
らである。１個ターボチャージャとすることにより、過
給圧、トルクの立上りが早くなり、レスポンスが迅速と
なる。

【００３３】低吸入空気量域から高吸入空気量域に移行
するとき、つまり１個ターボチャージャから２個ターボ
チャージャ作動へ切り替えるときには、吸気切替弁１８
および排気切替弁１７が閉じられているときに排気バイ
パス弁４１をデューティ制御により小開制御し、さらに
吸気バイパス弁３３を閉じることにより副ターボチャー
ジャ８の助走回転数を高め、ターボチャージャの切替を
より円滑（切替時のショックを小さく）に行うことが可
能になる。

【００３４】図４は、第１実施例におけるターボチャー
ジャ切替時のトルクの変化を示している。４気筒過給機
付エンジンでは、低速域と高速域で２つのトルク特性の
山ができるのが普通である。また、可変バルブタイミン
グ機構７１を吸気弁の閉じ時期を早くする低速カム側か
ら吸気弁の閉じ時期を遅くする高速カム側に切替えるこ
とにより、そのトルク特性の山が高回転側にずれる。す
なわち、トルク特性はＴ₁からＴ₂に移行する。したが
って、可変バルブタイミング機構７１の低速カム側から
高速カム側への切替条件に基づいて、１個ターボチャー
ジャから２個ターボチャージャへの切替Ｃ₁、Ｃ₂を行
っていたのでは、図４の特性Ｔ₁、Ｔ₂に示すように、
運転全域でトルクを高めることができない。

【００３５】本実施例では、第１の条件切替指令手段７
０による制御によってこれを解決している。図４の特性
Ｓ₁に示すように、１個ターボチャージャから２個ター
ボチャージャへの切替直前では、可変バルブタイミング
機構７１が低速カム側から高速カム側へ切替えられ、吸
入効率が高められる。その後、特性Ｃ₃に示すように１
個ターボチャージャから２個ターボチャージャへの切替
えが行なわれるが、この状態では可変バルブタイミング
機構７１の切替によって過給圧が高められているので、
過給圧の低下によるトルクの著しい低下は解消される。

【００３６】２個ターボチャージャに切替えられると、
可変バルブタイミング機構７１が低速カム側に切替えら
れる。すなわち、トルク特性が低回転側にずらされ、こ
れによりトルク特性の谷となる部分がカバーされる。し
たがって、結果的には図４のトルク特性Ｔ₃が得られ、
運転全域でのエンジン出力の向上がはかれる。

【００３７】第２実施例図５ないし図１４は、本発明の第２実施例を示してい
る。第２実施例が第１実施例と異なるところは、エンジ
ンの気筒数と可変吸気機構の有無のみであり、その他の
部分は第１実施例と準じるので、準じる部分に第１実施
例と同一の符号を付すことにより準じる部分の説明を省
略し、異なる部分についてのみ説明する。

【００３８】第１実施例は４気筒エンジンに適用した場
合を示したが、本実施例では６気筒エンジンに適用した
場合を示している。図６に示すように、エンジン１に
は、エンジンの運転状態に応じて吸気の吸入効率を変化
させる可変吸気機構８１が設けられている。可変吸気機
構８１は、図７に示すように、吸気制御バルブ８２、ア
クチュエータ８３、第８の電磁弁８４、バキュームタン
ク８５から構成されている。

【００３９】吸気制御バルブ８２は、サージタンク２内
部を２分割している隔壁に設けられている。吸気制御バ
ルブ８２は、アクチュエータ８３と連結されている。ア
クチュエータ８３のダイヤフラム室には、第８の電磁弁
８４を介してバキュームタンク８５からの負圧が導かれ
るようになっている。第８の電磁弁８４は、エンジンコ
ントロールコンピュータ２９からの信号によってＯＮと
なり、この状態ではアクチュエータ８３のダイヤフラム
室に負圧が導かれ、吸気制御バルブ８２が全閉とされ
る。８の電磁弁８４にエンジンコントロールコンピュー
タ２９からの信号が出力されない場合は、アクチュエー
タ８３のダイヤフラム室に大気が導かれ、吸気制御バル
ブ８２が全開とされる。

【００４０】図８は吸気制御バルブ８２の全閉状態にお
ける有効吸気管長を示しており、図９は吸気制御バルブ
８２の全開状態における有効吸気管長を示している。図
８に示すように、吸気制御バルブ８２を閉じることによ
り吸気管長が実質的に長くなり、吸気慣性効果による吸
入効率が中低速で向上し、出力が高められるようになっ
ている。図９に示すように、吸気制御バルブ８２を開く
ことにより吸気管長が実質的に短くなり、吸入効率のピ
ークが高回転域に移ることにより、高回転域での出力向
上がはかれる。

【００４１】エンジンコントロールコンピュータ２９に
は、図５に示すように、第２の条件切替指令手段８０が
形成されている。第２の条件切替指令手段８０は、エン
ジンコントロールコンピュータ２９に格納されるプログ
ラムから構成されている。第２の条件切替指令手段８０
は、主ターボチャージャ７のみの過給作動から双方のタ
ーボチャージャ７、８による過給作動への切替時に、エ
ンジン出力を高める方向に可変吸気機構８１の切替指令
を行う機能を有している。

【００４２】つぎに、第２実施例における作用について
図１０ないし図１２のフローチャートを参照しつつ、説
明する。図１０のステップ１０１において、制御ルーチ
ンが開始され、ステップ１０２に進んでエンジン回転数
ＮＥが３０００ｒｐｍを超えているか否かが判断され
る。ここで、エンジン回転数ＮＥが３０００ｒｐｍを超
えていると判断された場合は、ステップ１０３に進み、
第４の電磁弁２８がＯＮである旨のフラグＸＶＳＶ４＝
１が立てられているか否かが判断される。すなわち、こ
こでは２個ターボチャージャ状態であるか否かが判断さ
れる。ステップ１０３において、フラグＸＶＳＶ４＝１
が立てられていると判断された場合は、ステップ１０４
に進む。

【００４３】ステップ１０４では、可変バルブタイミン
グ機構７１が高速カム側に切替えられた旨のフラグＸＶ
ＶＴ２＝１が立てられているか否かの判断が行なわれ
る。ここで、フラグＸＶＶＴ２＝１が立てられていると
判断された場合は、ステップ１０５に進み、エンジン回
転数ＮＥが４７００ｒｐｍを超えているか否かが判断さ
れる。ステップ１０５において、エンジン回転数ＮＥが
４７００ｒｐｍを超えていると判断された場合は、ステ
ップ１３３に進み、リターンされる。

【００４４】ステップ１０４において、フラグＸＶＶＴ
２＝１が立てられていないと判断された場合は、ステッ
プ１０６に進み、エンジン回転数ＮＥが５０００ｒｐｍ
を超えているか否かが判断される。ステップ１０６にお
いて、エンジン回転数ＮＥが５０００ｒｐｍを超えてい
ると判断された場合は、ステップ１０７に進み、高速カ
ム側に切替えられている旨のフラグＸＶＶＴ２＝１が立
てられる。ステップ１０７の処理が終了すると、ステッ
プ１０８に進み、第７の電磁弁７５がＯＦＦとされ、そ
の後、ステップ１３３に進んでリターンされる。また、
ステップ１０６において、エンジン回転数ＮＥが５００
０ｒｐｍを超えていないと判断された場合は、ステップ
１３３に進んでリターンされる。

【００４５】ステップ１０５において、エンジン回転数
ＮＥが４７００ｒｐｍを超えていないと判断された場合
は、ステップ１０９に進み、可変バルブタイミング機構
７１が低速カム側に切替えられている旨のフラグＸＶＶ
Ｔ２＝０が立てられる。ステップ１０９の処理が終了す
ると、ステップ１１０に進み、第７の電磁弁７５がＯＮ
とされる。この処理が終了すると、ステップ１３３に進
み、リターンされる。

【００４６】ステップ１０２においてエンジン回転数Ｎ
Ｅが３０００ｒｐｍを超えていないと判断された場合、
またはステップ１０３においてフラグＸＶＳＶ４＝１が
立てられていないと判断された場合は、ステップ１１１
に進み、スロットル開度ＴＡが３０°を超えているか否
かが判断される。ここで、スロットル開度ＴＡが３０°
を超えていると判断された場合は、ステップ１１２に進
み、吸入空気量Ｇａが１３０ｇ／ｓｅｃを超えているか
否かが判断される。ステップ１１２で吸入空気量Ｇａが
１３０ｇ／ｓｅｃを超えていると判断された場合は、ス
テップ１１３に進む。

【００４７】ステップ１１３では、エンジン回転数ＮＥ
が３５００ｒｐｍを超えているか否かが判断される。こ
こで、エンジン回転数ＮＥが３５００ｒｐｍを超えてい
ると判断された場合は、ステップ１２２に進み、第４の
電磁弁２８がＯＮとする旨のフラグＸＶＳＶ４＝１が立
てられる。つぎに、ステップ１２３に進み、第４の電磁
弁２８がＯＮとされ、排気切替弁１７が開とされる。

【００４８】ステップ１２３の処理が終了すると、ステ
ップ１２４に進み、可変吸気機構８１の第８の電磁弁８
４がＯＦＦとされる。これにより、可変吸気機構８１の
吸気制御バルブ８２が開弁される。つぎに、ステップ１
２５に進み、可変バルブタイミング機構７１の第７の電
磁弁７５がＯＮとされ、可変バルブタイミング機構７１
は、低速カム側に切替えられる。その後、ステップ１２
６に進み、第１の電磁弁２５がＯＮとされ、吸気切替弁
１８の開弁が行われる。ステップ１２６の処理が終了す
ると、ステップ１３３に進み、リターンされる。

【００４９】ステップ１１１において、スロットル開度
ＴＡが３０°を超えていないと判断された場合、または
ステップ１１２において吸入空気量Ｇａが１３０ｇ／ｓ
ｅｃを超えていないと判断された場合は、ステップ１１
４に進む。ステップ１１３においてエンジン回転数ＮＥ
が３５００ｒｐｍを超えていないと判断された場合も、
同様にステップ１１４に進む。

【００５０】ステップ１１４では、第４の電磁弁２８が
ＯＦＦである旨のフラグＸＶＳＶ４＝０が立てられてい
るか否かが判断される。ここで、フラグＸＶＳＶ４＝０
が立てられていると判断された場合は、ステップ１１５
に進み、可変バルブタイミング機構の低速カム側に切替
えられている旨のフラグＸＶＶＴ１＝１が立てられてい
るか否かが判断される。ここで、フラグＸＶＶＴ１＝１
が立てられていると判断された場合は、ステップ１１６
に進み、エンジン回転数ＮＥが２２００ｒｐｍを超えて
いるか否かが判断される。ステップ１１６でエンジン回
転数ＮＥが２２００ｒｐｍを超えていないと判断された
場合は、ステップ１３３に進んで、リターンされる。

【００５１】ステップ１１５において、フラグＸＶＶＴ
１＝１が立てられていないと判断された場合は、ステッ
プ１１７に進み、エンジン回転数ＮＥが２５００ｒｐｍ
を超えているか否かが判断される。ここでエンジン回転
数ＮＥが２５００ｒｐｍを超えていると判断された場合
は、ステップ１１８に進み、フラグＸＶＶＴ１＝１が立
てられる。つぎに、ステップ１１９に進み、可変バルブ
タイミング機構７１の第７の電磁弁７５がＯＦＦとされ
る。ステップ１１９の処理が終了すると、ステップ１３
３に進みリターンされる。

【００５２】ステップ１１６において、エンジン回転数
ＮＥが２２００ｒｐｍを超えていないと判断された場合
は、ステップ１２０に進み、フラグＸＶＶＴ１＝０が立
てられ、ステップ１２１に進んで第７の電磁弁７５がＯ
Ｎとされる。ステップ１２１の処理が終了すると、ステ
ップ１３３に進み、リターンされる。

【００５３】ステップ１１４において、フラグＸＶＳＶ
４＝０が立てられていないと判断された場合は、ステッ
プ１２７に進む。ステップ１２７では、第１の電磁弁２
５がＯＦＦとされ、吸気切替弁１８が閉弁される。つぎ
に、ステップ１２８に進み、第８の電磁弁８４がＯＮと
され、可変吸気機構８１の吸気制御バルブ８２が閉弁さ
れる。この処理が終了すると、ステップ１２９に進み、
フラグＸＶＶＴ＝１が立てられ、ステップ１３０に進
む。

【００５４】ステップ１３０では、第７の電磁弁７５が
ＯＦＦとされ、可変バルブタイミング機構７１が高速カ
ム側に切替えられる。その後、第４の電磁弁２８をＯＦ
Ｆとする旨のフラグＸＶＳＶ４＝０が立てられ、ステッ
プ１３２に進む。ステップ１３２では、第４の電磁弁２
８がＯＦＦとされ、排気切替弁１７が閉弁される。ステ
ップ１３２の処理が完了すると、ステップ１３３に進
み、リターンされる。

【００５５】図１３および図１４は、上述のステップ１
０１ないしステップ１３３の制御処理によるエンジンの
トルク特性を示している。図１３に示すように、トルク
特性Ｔ₅、Ｔ₆は、可変吸気機構８１を備えていない可
変バルブタイミング機構７１のみの場合であり、トルク
特性Ｔ₇は、本実施例のように可変バルブタイミング機
構７１と可変吸気機構８１の双方を備えた場合の特性を
示している。

【００５６】図１３のトルク特性Ｔ₅、Ｔ₆に示すよう
に、６気筒エンジンの場合は４気筒エンジンのように気
筒干渉が大きくしないので、低速側てはトルク特性が山
型とならない。したがって、この場合はＦ点で可変バル
ブタイミング機構７１が高速カム側に切替えればよい。

【００５７】可変吸気機構８１を備えたエンジンでは、
低速域と高速域にトルク特性の山ができ、このトルク特
性の山は可変バルブタイミング機構７１の高速カム側へ
の切替によって高回転側にずれる。本実施例では、１個
ターボチャージャ時は、可変吸気機構８１の吸気制御バ
ルブ８２を閉弁し、かつ可変バルブタイミング機構７１
を高速カム側に切替えており、２個ターボチャージャへ
の切替時に、吸気制御バルブ８２を開弁し、かつ可変バ
ルブタイミング機構７１を低速カム側に切替えている。

【００５８】このように、ターボチャージャ作動個数条
件によって可変バルブタイミング機構７１の切替条件を
変化させているので、トルク特性の谷となる領域がカバ
ーされ、運転全域での出力向上がはかれる。また、１個
ターボチャージャから２個ターボチャージャへの切替え
時には、可変バルブタイミング機構７１が高速側から低
速側に切替えられ、これと同時に可変吸気機構８１の吸
気制御バルブ８２が開弁されるので、切替時のトルクシ
ョックがさらに低減される。

【００５９】図１４は、図１３における１個ターボチャ
ージャから２個ターボチャージャへの切替時の特性の詳
細を示している。図１４に示すように、１個ターボチャ
ージャから２個ターボチャージャへの切替時には、副タ
ーボチャージャ８が助走するまでの間は過給圧が低下す
るが、上述したように、この条件で可変吸気機構８１の
吸気制御バルブ８２を開弁し、かつ可変バルブタイミン
グ機構７１を低速カム側に切替えることにより、その
分、トルクを上昇させることが可能となる。すなわち、
このトルク上昇分Ｔ₈が２個ターボチャージャへの切替
時の過給圧低下によるトルクの低下をカバーするので、
切替時のトルク低下が抑制される。

【００６０】

【発明の効果】本発明によれば、つぎのような効果が得
られる。

【００６１】（１）請求項１の過給機付エンジンの制御
装置においては、第１の条件切替指令手段によって、主
ターボチャージャのみの過給作動時と双方のターボチャ
ージャによる過給作動時とで可変バルブタイミング機構
によるバルブタイミングを変化させるとともに、主ター
ボチャージャのみの過給作動から双方のターボチャージ
ャによる過給作動への切替時に、エンジン出力を高める
方向に可変バルブタイミング機構の切替指令を行うよう
にしたので、運転全域にわたって出力向上がはかれると
ともに、ターボチャージャの切替時のトルクショックを
低減することができる。

【００６２】請求項２の過給機付エンジンの制御装置に
おいては、主ターボチャージャのみの過給作動から主、
副双方のターボチャージャによる過給作動への切替時
に、エンジン出力を高める方向に可変吸気機構の切替指
令を第２の条件切替指令手段によって行うようにしたの
で、運転全域にわたって出力向上がはかれるとともに、
ターボチャージャの切替時のトルクショックを低減する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例に係る過給機付エンジンの
制御装置のブロック図である。

【図２】図１の装置を備えた過給機付エンジンの制御系
統図である。

【図３】図２における可変バルブタイミング機構の断面
図である。

【図４】図２の過給機付エンジンにおける出力トルクの
変化を示す特性図である。

【図５】本発明の第２実施例に係る過給機付エンジンの
制御装置のブロック図である。

【図６】図５の装置を備えた過給機付エンジンの制御系
統図である。

【図７】図６における可変吸気機構の縦断面図である。

【図８】図７の吸気制御バルブ開弁時の横断面図であ
る。

【図９】図７の吸気制御バルブ閉弁時の横断面図であ
る。

【図１０】図５の過給機付エンジンにおける制御処理手
順の一部を示すフローチャートである。

【図１１】図１０に続くフローチャートである。

【図１２】図１１に続くフローチャートである。

【図１３】図６の過給機付エンジンにおける出力トルク
の変化を示す特性図である。

【図１４】図１３の一部分を拡大した特性図である。

【符号の説明】

１エンジン７主ターボチャージャ８副ターボチャージャ１７排気切替弁１８吸気切替弁２９エンジンコントロールコンピュータ７０第１の条件切替判定手段７１可変バルブタイミング機構８０第２の条件切替判定手段８１可変吸気機構

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】主ターボチャージャと、副ターボチャー
ジャとを備え、低吸入空気量域では主ターボチャージャ
のみを過給作動させ、高吸入空気量域では主ターボチャ
ージャおよび副ターボチャージャの双方を過給作動さ
せ、エンジンの負荷状態に応じて燃焼室内に臨まされる
バルブのバルブタイミングを変化させる可変バルブタイ
ミング機構を備えた過給機付エンジンの制御装置におい
て、前記主ターボチャージャのみの過給作動時と主、副双方
のターボチャージャによる過給作動時とで前記可変バル
ブタイミング機構による前記バルブタイミングを変化さ
せるとともに、主ターボチャージャのみの過給作動から
主、副双方のターボチャージャによる過給作動への切替
時にエンジン出力を高める方向に前記可変バルブタイミ
ング機構の切替指令を行う第１の条件切替指令手段を設
けたことを特徴とする過給機付エンジンの制御装置。
【請求項２】主ターボチャージャと、副ターボチャー
ジャとを備え、低吸入空気量域では主ターボチャージャ
のみを過給作動させ、高吸入空気量域では主ターボチャ
ージャおよび副ターボチャージャの双方を過給作動さ
せ、エンジンの運転状態に応じて吸気の吸入効率を変化
させる可変吸気機構を備えた過給機付エンジンの制御装
置において、前記主ターボチャージャのみの過給作動から主、副双方
のターボチャージャによる過給作動への切替時にエンジ
ン出力を高める方向に前記可変吸気機構の切替指令を行
う第２の条件切替指令手段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。