JPH0647933B2

JPH0647933B2 - 過給機付エンジンの制御装置

Info

Publication number: JPH0647933B2
Application number: JP63272525A
Authority: JP
Inventors: 雅典柴田; 勝山本; 晴男沖本; 誠司田島
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 1988-10-27
Filing date: 1988-10-27
Publication date: 1994-06-22
Anticipated expiration: 2009-06-22
Also published as: DE3935917C2; DE3935917A1; JPH02119625A; US5035114A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、過給機の作動状態が低流量側運転領域での過
給効率を高める第１の過給状態と高流量側運転領域での
過給効率を高める第２の過給状態とに切替可能とされた
過給機付エンジンの制御装置に関するものである。

〔従来の技術〕

従来、低流量側運転領域と高流量側運転領域とで過給機
の作動状態を切替えてそれぞれの領域での過給効率を高
めるようにした過給機付エンジンは種々知られている。
例えば特開昭５９−１６００２２号公報に示されるエン
ジンでは、複数のターボ過給機を設けてその一部のター
ボ過給機をエンジン高速域でのみ過給を行う高速域専用
ターボ過給機とする一方、他のターボ過給機を少なくと
もエンジン低速域で作動する低速域作動ターボ過給機と
し、高速域専用ターボ過給機に接続される排気通路に排
気カット弁を設け、これを運転状態に応じて開閉作動す
ることにより、低速域では高速域専用ターボ過給機への
排気の供給を遮断して他のターボ過給機に排気を集中的
に送り、高速域では、このターボ過給機に排気を供給す
るようにしている。

また、実開昭６０−１７８３２９号公報に示されたエン
ジンでも、運転状態に応じ、一方のターボ過給機に排気
を集中的に送る状態と各ターボ過給機に排気を分散供給
する状態とに排気系を切替えるようになっている。

これらの装置によると、低流量側の運転領域（低速域）
では、この領域に適するように容量等を設定したターボ
過給機のみを作動させることにより過給効率が高めら
れ、またこのターボ過給機だけでは容量不足等により過
給効率が低下するような高流量側の運転領域（高速域）
になると別のターボ過給機の作動により過給効率が高め
られることとなって、広い運転領域にわたって過給効率
を高めることができる。

〔発明が解決しようとする課題〕

この種の過給機付エンジンにおいては、低流量側運転領
域で過給効率を高める第１の過給状態（例えば低速域用
のターボ過給機のみ作動される状態）と高流量側運転領
域で過給効率を高める第２の過給状態（例えば各ターボ
過給機をそれぞれ作動する状態）とが、運転状態に応じ
て特定の切替点（例えば所定吸気量や所定回転数）を境
に切替えられる。そして従来のエンジンでは、上記切替
点が、車両の走行環境にかかわらず一定に設定されてい
るが、このようにすると次のような問題があった。

すなわち、上記切替点は、上記第１の過給状態の方が過
給効率が高められる運転領域と上記第２の過給状態の方
が過給効率が高められる運転領域との境界に設定してお
くことが過給効率にとって最も望ましい。ところが、後
に実施例中でも説明するように、路面傾斜が変化する
と、それに伴うターボラグ（エンジン回転数上昇に対す
るターボ過給機の回転数上昇の遅れ）の変化により、上
記のような過給効率にとって最も望ましい最適切替点は
変動するので、例えば切替点を平地において最適切替点
となるように設定しておいても、登り坂や下り坂では、
路面傾斜が変化すると現実の切替点が最適切替点からず
れてしまい、過給効率が低下する。

本発明は上記の事情に鑑み、エンジン回転数上昇に対す
る過給機回転数上昇の遅れが登り坂、下り坂等の場合に
応じて変化しても、第１の過給状態と第２の過給状態と
の切替点を適正に調整し、過給効率、信頼性等を良好に
維持することができる過給機付エンジンの制御装置を提
供するものである。

〔課題を解決するための手段〕

上記のような目的を達成するため、第１の発明は、過給
機の作動状態が吸気量の少ない低流量側運転領域での過
給効率を高める第１の過給状態と吸気量の多い高流量側
運転領域での過給効率を高める第２の過給状態とに切替
可能とされた過給機付エンジンにおいて、過給機作動状
態を上記低流量側運転領域では上記第１の過給状態とし
て上記高流量側運転領域では上記第２の過給状態とする
ように所定の切替点を境に切替える過給機制御手段と、
車両の走行路面の傾斜度に関連するパラメータの検出に
基づいて登り坂、下り坂の検出を行う検出手段と、この
検出手段の検出値に応じ、上記切替点を登り坂では低流
量側にずらせ、下り坂では高流量側にずらせるように変
更する変更手段とを備えたものである。

また第２の発明は、過給機の作動状態が吸気量の少ない
低流量側運転領域での過給効率を高める第１の過給状態
と吸気量の多い高流量側運転領域での過給効率を高める
第２の過給状態とに切替可能とされた過給機付エンジン
において、過給機作動状態を上記低流量側運転状態では
上記第１の過給状態として上記高流量側運転領域では上
記第２の過給状態とするように所定の切替点を境に切替
える過給機制御手段と、スロットル弁の開度の変化に対
するエンジン回転数の変化の割合を検出する検出手段
と、上記スロットル弁の開度に対するエンジン回転数の
変化の割合に応じ、これが小さくなると低流量側、大き
くなると高流量側に、上記切替点を変更する変更手段と
を備えたものである。

〔作用〕

上記第１の発明によると、路面傾斜が変更した場合に、
それに伴い、エンジン回転数上昇に対する過給機回転数
上昇の遅れが変化することに対応するように上記切替点
が変更されることにより、登り坂や下り坂でも過給効率
を高く保つように切替点が調整されることとなる。

また、第２の発明によると、路面傾斜の変化等に起因し
て、スロットル開度の変化に対するエンジン回転数の変
化の割合が変わった場合に、それに伴い、エンジン回転
数上昇に対する過給機回転数上昇の遅れが変化すること
に対応するように、上記切替点が変更されることによ
り、過給効率を高く保つように切替点が調整されること
となる。

〔実施例〕

本発明の実施例を図面に基づいて説明する。第１図は本
発明の一実施例についての過給機付エンジンの全体構造
を示している。この過給機付エンジンは、エンジンＥに
対し、低流量域用の第１ターボ過給機１と高流量域専用
の第２ターボ過給機２とを備え、第１ターボ過給機１の
み作動される第１の過給状態と少なくとも第２ターボ過
給機２が作動される第２の過給状態とに切替可能とさ
れ、図に示す例では、第１ターボ過給機１のみ作動され
る状態と両ターボ過給機１，２が作動される状態とに切
替可能とされている。上記各ターボ過給機１，２はそれ
ぞれ、排気により駆動されるタービン１ａ，２ａと、こ
のタービン１ａ，２ａに連動して回転することにより吸
気を過給するコンプレッサ１ｂ，２ｂとを備えている。

上記第１ターボ過給機１は、比較的低流量側の運転領域
で過給効率が高くなるようにに容量等が設定されてい
る。また、第２ターボ過給機２は高流量側の運転領域で
第１ターボ過給機１の容量不足等による過給効率の低下
を補うように、容量等が設定されている。従って、後に
説明する第６図からも明らかなように、第１ターボ過給
機１のみが作動される第１の過給状態では低流量側運転
領域での過給効率が高められ、両ターボ過給機１，２が
ともに作動される第２の過給状態では高流量側運転領域
での過給効率が高められるようになっている。

エンジンＥの排気通路３は、第１，第２の２つの排気通
路３ａ，３ｂに分けられ、それぞれ各タービン１ａ，２
ａに接続されており、各タービン１ａ，２ａより下流側
で両排気通路３ａ，３ｂが合流している。また、各ター
ビン１ａ，２ａより上流側において上記両排気通路３
ａ，３ｂは連通路４により連通されている。

第２ターボ過給機２のタービン２ａに排気を導く第２排
気通路３ｂには、上記連通路４より下流側において第２
排気通路３ｂを開閉することによりタービン２ａへの排
気の流通、遮断を行なう排気カット弁５が設けられてい
る。従って、排気カット弁５が閉じられたときは、第１
排気通路３ａに排出される排気に加えて第２排気通路３
ｂに排出される排気も第１ターボ過給機１のタービン１
ａに導かれることにより、第１ターボ過給機１のみが作
動され、排気カット弁５が開かれたときは、両排気通路
３ａ，３ｂに排出された排気がそれぞれ各タービン１
ａ，２ａに導かれることにより、両ターボ過給機１，２
が作動されるようになっている。上記排気カット弁５は
ダイヤフラム装置等のアクチュエータ６により開閉作動
される。

また、排気カット弁５が開かれる前に少量の排気を第２
ターボ過給機２のタービン２ａに送って第２ターボ過給
機２を予回転させるため、上記連通路４とタービン２ａ
の入口側との間には、排気カット弁５をバイパスする小
径の排気漏らし通路７が設けられている。この排気漏ら
し通路７には、運転状態に応じてこの通路７を開閉する
排気漏らし弁８が設けられており、この排気漏らし弁８
はダイヤフラム装置等のアクチュエータ９により開閉作
動される。

また、各タービン１ａ，２ａより上流側の部分と下流側
の部分との間には、各タービン１ａ，２ａをバイパスす
るウエストゲート通路１０が設けられ、このウエストゲ
ート通路１０には、過給圧等に応じて働くアクチュエー
タ１２により開閉作動されるウエストゲートバルブ１１
が介設されている。上記ウエストゲート通路１０は、例
えば図示のように上記連通路４の途中と下流側排気通路
集合部との間に設けられる。

一方、エンジンＥの吸気通路１５には、第１ターボ過給
機１のコンプレッサ１ｂが配置された第１吸気通路１５
ａと、第２ターボ過給機２のコンプレッサ２ｂが配置さ
れた第２吸気通路１５ｂとが設けられている。上記第１
吸気通路１５ａと第２吸気通路１５ｂとは、上流側の吸
気通路１５から互いに分岐し、それぞれコンプレッサ１
ｂ，２ｂを経て、各コンプレッサ１ｂ，２ｂより下流側
で合流している。上流側の吸気通路１５には吸気量を検
出するエアフローメータ１６が設けられている。また、
第１，第２吸気通路１５ａ，１５ｂの合流部より下流の
吸気通路１５にはインタクーラ１７、スロットル弁１
８、サージタンク１９、燃料噴射弁２０等が配設されて
いる。

上記第２吸気通路１５ｂには、コンプレッサ２ｂより下
流の、第１吸気通路１５ａとの合流箇所の近傍に、第２
吸気通路１５ｂを遮断する吸気カット弁２１が設けられ
ており、この吸気カット弁２１はアクチュエータ２２に
より開閉作動される。さらに、吸気カット弁２１より上
流でコンプレッサ２ｂの下流の第２吸気通路１５ｂを上
流側の吸気通路１５に連通する吸気リリーフ通路２３が
設けられ、この吸気リリーフ通路２３には、アクチュエ
ータ２５により開閉作動されるリリーフ弁２４が設けら
れている。

上記排気カット弁５、排気漏らし弁８、ウエストゲート
バルブ１１、吸気カット弁２１およびリリーフ弁２４の
各アクチュエータ６，９，１２，２２，２５に対する駆
動、制御系統は次のようになっている。

排気カット弁５のアクチュエータ６は、通路３１を介し
て三方電磁弁３２に接続されている。この三方電磁弁３
２は、コントロールユニット５０からの信号に応じ、上
記アクチュエータ６を大気側に連通する状態と負圧通路
３３に連通する状態とに切替わる。そして、このような
連通状態の切替わりに応じた上記アクチュエータ６の作
動により、排気カット弁５が閉状態と開状態とに切替え
られる。なお、上記負圧通路３３はバキュームタンク３
４に通じており、このバキュームタンク３４にはスロッ
トル弁１８下流の吸気通路１５からチェックバルブ３５
を介して導かれた負圧が蓄えられている。

排気漏らし弁８のアクチュエータ９は、コンプレッサ１
ｂの下流の第１吸気通路１５ａに通じる過給圧通路３６
に接続されている。そして、この通路３６からアクチュ
エータ９に導かれる過給圧が所定値以上となったときに
排気漏らし弁８が開かれる。

ウエストゲートバルブ１１のアクチュエータ１２も上記
過給圧通路３６に接続されている。そして、上記アクチ
ュエータ１２に導入される過給圧が所定の許容最高過給
圧となったときにウエストゲートバルブ１１が開かれ
る。

吸気カット弁２１のアクチュエータ２２は、通路３７を
介して切替弁３８に接続されている。この切替弁３８
は、吸気カット弁２１附近における第１吸気通路１５ａ
と第２吸気通路１５ｂとからそれぞれ通路３９，４０を
介して導かれる各圧力の圧力バランスに応じて作動する
もので、上記両圧力の差圧が所定値以上のときはアクチ
ュエータ２２を大気側に連通させて吸気カツト弁２１を
閉状態とし、上記差圧が所定値より小さくなったときは
アクチュエータ２２を負圧通路４１に連通させて吸気カ
ット弁２１を開作動させるようになっている。従って、
排気カット弁５が開かれて第２ターボ過給機２の作動に
より第２吸気通路１５ｂ内の圧力が第１吸気通路１５ａ
内の圧力に充分近付く程度まで上昇したときに、吸気カ
ット弁２１が開かれて第２吸気通路１５ｂからの過給気
がエンジンＥに送られるようになっている。上記負圧通
路４１はバキュームタンク３４に通じている。

リリーフ弁２４のアクチュエータ２５は、通路４２を介
して三方電磁弁４３に接続されている。この三方電磁弁
４３は、コントロールユニット５０からの信号に応じ、
上記アクチュエータ２５を負圧通路４４に連通する状態
と大気側に連通する状態とに切替わる。そして、このよ
うな連通状態の切替わりに応じた上記アクチュエータ２
５の作動により、リリーフ弁２４が開状態と閉状態とに
切替えられる。上記負圧通路４４はバキュームタンク３
４に通じている。

上記コントロールユニット５０は、所定の切替点を境に
低流量側の運転状態では第１ターボ過給機１のみ作動さ
せ、高流量側の運転状態では両ターボ過給機１，２を作
動させるように過給機作動状態を制御する制御手段５１
と、車両の走行路面の傾斜度に関連するパラメータの検
出に基づいて登り坂、下り坂の検出を行う検出手段５２
と、この検出手段５２の検出値に応じて上記切替点を変
更する変更手段５３とを含んでいる。上記制御手段５１
は、例えばエアフローメータ１６からの吸気量検出信号
と回転数センサ５４からのエンジン回転数検出信号とに
応じ、後述の第２図中に示すラインＬ４またはＬ３を境
として排気カット弁５を開閉し、かつ、これと一定の関
係でリリーフ弁２４を開閉させるように、三方電磁弁３
２，４３を制御している。また、当実施例において上記
検出手段５２は、傾斜センサ５５からの検出信号により
走行路面の傾斜度を検出するようにしており、上記変更
手段５３は、路面傾斜度に応じて上記切替点を、登り坂
では低流量側にずらせ、下り坂では高流量側にずらせる
ようにしている。

第２図は、横軸にエンジン回転数、縦軸にエンジン負荷
をとって、排気カット弁５、排気漏らし弁８、ウエスト
ゲートバルブ１１およびリリーフ弁２４の各開閉の切替
の特性を示している。図中のＬ１は第１設定吸気量Ｑ１
と第１設定回転数Ｒ１とで特定されるリリーフ弁開ライ
ン、Ｌ２は第２設定吸気量Ｑ２と第２設定回転数Ｒ２と
で特定されるリリーフ弁閉ライン、Ｌ３は第３設定吸気
量Ｑ３と第３設定回転数Ｒ３とで設定される排気カット
弁閉ライン、Ｌ４は第４設定吸気量Ｑ４と第４設定回転
数Ｒ４とで特定される排気カット弁開ラインである。

この図に基づいて上記各弁の作動の設定を説明すると、
排気カット弁５は、低流量（低回転）側から高流量（高
回転）側への運転状態移行時には、排気カット弁開ライ
ンＬ４に達するまでは閉じられてこのラインＬ４を越え
たときに開状態に切替えられ、高流量側から低流量側へ
の移行時には、排気カット弁開ラインＬ４に対して適度
のヒステリシスをもたせた排気カット弁閉ラインＬ３を
境に開状態から閉状態へ切替えられる。従って、上記ラ
インＬ４またはＬ３より低流量低回転側の領域が実質的
に第１ターボ過給機１のみ作動される第１の過給状態の
領域（以下、Ｐ領域という）、上記ラインＬ４またはＬ
３より高流量高回転側の領域が実質的に両ターボ過給機
１，２が作動される第２の過給状態の領域（以下、Ｐ＋
Ｓ領域という）となる。

排気漏らし弁８は、排気カット弁開ラインＬ４および排
気カット弁閉ラインＬ３よりもある程度低流量側で閉状
態から開状態に切替わるように、その開閉切替えライン
がアクチュエータ９のスプリング荷重により設定されて
いる。このようにしているのは、排気カット弁５が開状
態に切替えられるまえに少量の排気を第２ターボ過給機
２のタービン２ａに送って第２ターボ過給機２を予回転
させることにより、Ｐ＋Ｓ領域へ移行したときの第２タ
ーボ過給機２の作動の応答性を高めるためである。

リリーフ弁２４は、低流量（低回転）側から高流量（高
回転）側への運転状態移行時には、排気漏らし弁開閉ラ
インよりも高流量側で排気カット弁開ラインＬ４よりも
低流量低回転側に設定されたリリーフ弁閉ラインＬ２を
境として、このラインＬ２に達するまでは開かれてこの
ラインＬ２を越えたときに閉状態に切替えられ、高流量
側から低流量側への移行時には、リリーフ弁閉ラインＬ
２に対して適度のヒステリシスをもたせたリリーフ弁開
ラインＬ１を境に閉状態から開状態へ切替えられる。こ
のようにしているのは、Ｐ＋Ｓ領域にある程度近付くま
での第２ターボ過給機２の予回転中等には、第２吸気通
路１５ｂ内の空気をリリーフすることにより、通路内の
圧力上昇に伴う温度上昇を避け、一方、Ｐ＋Ｓ領域にあ
る程度近付いたときには、リリーフを停止することによ
り、第２吸気通路１５ｂ内の圧力を上昇させるととも
に、第２ターボ過給機２の回転数上昇を促進するためで
ある。つまり、予回転中にリリーフ弁２４が閉じられ、
かつ吸気カット弁２１も閉じられているときには、第２
吸気通路１５ｂが行き止まり状態となって、コンプレッ
サ２ｂが回転しても空気が送給されないので第２ターボ
過給機２の負荷が低下し、これによって第２ターボ過給
機２の回転数上昇を促進する作用が得られる。なお、Ｐ
＋Ｓ領域への移行後は、第１吸気通路１５ａと第２吸気
通路１５ｂとの差圧が小さくなることに伴って吸気カッ
ト弁２１が開かれることにより、第２吸気通路１５ｂか
らの過給気もエンジンに送られるが、リリーフ弁２４は
閉状態に保たれる。

また、ウエストゲートバルブ１１は、許容最高過給圧に
達する状態となったときに開かれるように、その開閉切
替えラインがアクチュエータ１２のスプリング荷重によ
り設定されている。

この第２図中のラインＬ１〜Ｌ４を定める第１〜第４設
定吸気量Ｑ１〜Ｑ４および第１〜第４設定回転数Ｒ１〜
Ｒ４は、第１図中のコントロールユニット５０において
設定される。すなわち、上記排気カット弁開ラインＬ４
は、吸気量（回転数）が漸増する加速時等に過給効率に
とって最も有利な過給機作動状態の切替え点が得られる
ように設定され、排気カット弁閉ラインＬ３はラインＬ
４に対して適度のヒステリシスをもたせるように設定さ
れるものである。また、前記のようなリリーフ弁２４の
機能が有効に発揮されるように、リリーフ弁閉ラインＬ
２およびリリーフ弁開ラインＬ１は、ラインＬ４および
Ｌ３に対して適度の吸気量差および回転数差をもって設
定されるものである。これらのラインＬ１〜Ｌ４は、エ
ンジンの回転数および負荷に関係する吸気量を主たるパ
ラメータとして設定されるが、当実施例では、あまり高
回転側で排出カット弁５等が切替えることは好ましくな
いことから、エンジン回転数もパラメータとしている。
そして、これのラインＬ１〜Ｌ４を定める設定吸気量Ｑ
１〜Ｑ４および設定回転数Ｒ１〜Ｒ４につき、平地での
最適値が予め基本値０１_０〜Ｑ４_４，Ｒ１_０〜Ｒ４_０と
してコントロールユニット５０内のメモリ（図示せず）
に記憶されるとともに、これらの値が、コントロールユ
ニット５０内に含まれる変更手段５３により、路面傾斜
に応じて補正されるようになっている。

第３図は上記コントロールユニットに５０による排気カ
ット弁５およびリリーフ弁２４の制御をフローチャート
で示している。このフローでは、スタートすると、先ず
ステップＳ_１でシステムのイニシャライズを行ない、次
にステップＳ_２で吸気量Ｑおよびエンジン回転数Ｒの各
検出値をエアフローメータ１６および回転数センサ５４
からそれぞれ入力する。続いてステップＳ_３で、排気カ
ット弁５およびリリーフ弁２４の開閉切替点（第２図中
のラインＬ_１〜Ｌ_４）である第１〜第４設定吸入空気量
の基本値Ｑ１_０〜Ｑ４_０および第１〜第４制定回転数の
基本値Ｒ１_０〜Ｒ４_０をメモリから読出す。さらに、第
１図中の検出手段５２に相当する処理として、ステップ
Ｓ_４で傾斜センサ５５からの信号に基づいて路面傾斜を
検出する。そして、第１図中の変更手段５３に相当する
処理として、ステップＳ_５で上記路面傾斜に応じて設定
吸気量の補正量ΔＱおよび設定回転数の補正量ΔＲを算
出し、ステップＳ_６で上記基本値Ｑ１_０〜Ｑ４_０，Ｒ１
_０〜Ｒ４_０に上記補正量ΔＱ，ΔＲを加える補正を行な
うことにより最終的な第１〜第４設定吸気量Ｑ１〜Ｑ４
および第１〜第４設定回転数Ｒ１〜Ｒ４を求める。

上記ステップＳ_５で算出される補正量ΔＱ，ΔＲは路面
傾斜に対して第４図のように定められる。つまり、上記
補正量ΔＱ，ΔＲは、路面傾斜が小さい平地では０とさ
れ、路面傾斜が大きくなると、登り坂では負の値、下り
坂では正の値とされる。従ってステップＳ_６で求められ
る最終的な設定吸気量Ｑ１〜Ｑ４および設定回転数Ｒ１
〜Ｒ４は、平地では基本値Ｑ１_０〜Ｑ４_０，Ｒ１_０〜Ｒ
４_０に等しい値、登り坂では基本値Ｑ１_０〜Ｑ４_０，Ｒ
１_０〜Ｒ４_０より小さい値、下り坂では基本値Ｑ１_０〜
Ｑ４_０，Ｒ１_０〜Ｒ４_０より大きい値となる。上記の路
面傾斜に応じた補正量ΔＱ，ΔＲは、予めメモリにマッ
プとして記憶され、このマップから、そのときの路面傾
斜に応じて算出される。

ステップＳ_６に続いては、ステップＳ_７以降で第１図中
の制御手段５１としての処理を行なう。この処理として
は、先ずフラグＦが１か否かの判定（ステップＳ_７）
と、その判定がＮＯの場合のフラグＦが２ｍ（ｍは整
数）か否かの判定（ステップＳ_８）と、その判定がＹＥ
Ｓの場合のフラグＦが２か否かの判定（ステップＳ_９）
とにより、上記フラグＦの値を調べる。

なお、上記フラグＦは、吸入空気量Ｑとエンジン回転数
Ｒとで調べられる運転状態が第２図中のどのような領域
に属しているかを区別するもので、１〜４のいずれかの
値をとる。Ｆ＝１であれば、排気弁５が閉のＰ領域のう
ちでリリーフ弁２４が開となるリリーフ弁開領域、つま
りラインＬ２（加速時）またはラインＬ１（減速時）よ
りも低流量低回転側の領域にあることを示す。Ｆ＝２も
しくはＦ＝３であれば、排気カット弁５が閉のＰ領域の
うちでリリーフ弁２４が閉となるリリーフ弁閉領域を示
すのであって、リリーフ弁開領域からこの領域へ移行し
た場合はＦ＝２となり、Ｐ＋Ｓ領からこの領域へ移行し
た場合はＦ＝３となる。このＰ領域内のリリーフ弁開閉
領域と上記リリーフ弁開領域との境界は、リリーフ弁開
領域からの移行の場合はラインＬ_２、リリーフ弁開領域
への移行の場合はラインＬ_１となり、またこのＰ領域内
のリリーフ弁閉領域とＰ＋Ｓ領域との境界は、Ｐ＋Ｓ領
域からの移行の場合はラインＬ_３、Ｐ＋Ｓ領域への移行
の場合はラインＬ_４となる。また、Ｆ＝４であれば、排
気カット弁５が開のＰ＋Ｓ領域、つまりラインＬ４（加
速時）またはラインＬ３（減速時）よりも高流量高回転
側の領域にあることを示す。

上記ステップＳ_７の判定がＹＥＳ（Ｆ＝１）であれば、
前回の運転状態が上記のＰ領域のうちの吸気リリーフ弁
開領域にあったことを意味する。この場合は吸気量Ｑが
第２設定吸気量Ｑ２より大か否かの判定（ステップ
Ｓ₁₀）およびエンジン回転数Ｒが第２設定回転数Ｒ２よ
り大か否かの判定（ステップＳ₁₁）に基づいて次のよう
な処理を行なう。すなわち、ステップＳ₁₀，Ｓ₁₁の判定
がともにＮＯであれば、運転状態がリリーフ弁開領域に
維持されているので、そのままステップＳ_２に戻ること
により、排気カット弁５を閉、リリーフ弁２４を開の状
態に保つ。ステップＳ₁₀，Ｓ₁₁のいずれかで判定がＹＥ
Ｓとなれば、運転状態が第２図中のラインＬ_２を越えて
リリーフ弁閉領域に移行したので、ステップＳ₁₂でＦ＝
２とするとともに、ステップＳ₁₃でリリーフ弁２４を閉
作動してから、ステップＳ_２に戻る。

ステップＳ_９での判定がＹＥＳ（Ｆ＝２）であれば、前
回の運転状態がＰ領域内のリリーフ弁閉領域にあって、
かつリリーフ弁開領域から移行した後の状態であること
を意味する。この場合は吸気量Ｑが第４設定吸気量Ｑ４
より大か否かの判定（ステップＳ₁₄）と、その判定がＮ
Ｏの場合のエンジン回転数Ｒが第４設定回転数Ｒ４より
大か否かの判定（ステップＳ₁₅）と、その判定がＮＯの
場合の吸気量Ｑが第１設定吸気量Ｑ１より小か否かの判
定（ステップＳ₁₆）と、その判定がＹＥＳの場合のエン
ジン回転数Ｒが第１設定回転数Ｒ１より小か否かの判定
（ステップＳ₁₇）とに基づき、次のような処理を行な
う。すなわち、ステップＳ₁₄，Ｓ₁₅の判定がともにＮＯ
であって、かつステップＳ₁₆，Ｓ₁₇のいずれかの判定が
ＮＯであれば、運転状態がラインＬ１，Ｌ４間の領域に
維持されているので、そのままステップＳ_２に戻ること
により、排気カット弁５を閉、リリーフ弁２４を閉の状
態に保つ。ステップＳ₁₄，Ｓ₁₅のいずれかで判定がＹＥ
Ｓとなれば、運転状態が第２図中のラインＬ_４を越えて
Ｐ＋Ｓ領域に移行したので、ステップＳ₁₈でＦ＝４とす
るとともに、ステップＳ₁₉で排気カット弁５を開作動し
てから、ステップＳ_２に戻る。ステップＳ₁₆，Ｓ₁₇の判
定がともにＹＥＳとなれば、運転状態が第２図中のライ
ンＬ_１より低流量低回転側のリリーフ弁開領域へ移行し
たので、ステップＳ₂₀でＦ＝１とするとともに、ステッ
プＳ₂₁でリリーフ弁２４を開作動してから、ステップＳ
_２に戻る。

ステップＳ_８での判定がＮＯであれば、Ｆ＝３であり、
前回の運転状態がＰ領域内のリリーフ弁閉領域にあっ
て、かつＰ＋Ｓ領域から移行した後の状態であることを
意味する。この場合は吸気量Ｑが第１設定吸気量Ｑ１よ
り小か否かの判定（ステップＳ₂₂）と、その判定がＹＥ
Ｓの場合のエンジン回転数Ｒが第１制定回転数Ｒ１より
小か否かの判定（ステップＳ₂₃）と、ステップＳ₂₂，Ｓ
₂₃の判定のいずれかがＮＯの場合の吸気量Ｑが第４設定
吸気量Ｑ４より大か否かの判定（ステップＳ₂₄）と、そ
の判定がＮＯの場合のエンジン回転数Ｒが第４設定回転
数Ｒ４より大か否かの判定（ステップＳ₂₅）とに基づ
き、次のような処理を行なう。すなわち、ステップ
Ｓ₂₂，Ｓ₂₃のいずれかの判定がＮＯであって、かつステ
ップＳ₂₄，Ｓ₂₅の判定がともＮＯであれば、運転状態が
ラインＬ１，Ｌ４間の領域に維持されているので、その
ままステップＳ_２に戻ることにより、排気カット弁５を
閉、リリーフ弁２４を閉の状態に保つ。ステップＳ₂₂，
Ｓ₂₃の判定がともにＹＥＳとなれば、運転状態が第２図
中のラインＬ_１より低流量低回転側のリリーフ弁開領域
へ移行したので、ステップＳ₂₆でＦ＝１とするととも
に、ステップＳ₂₇でリリーフ弁２４を開作動してから、
ステップＳ_２に戻る。ステップＳ₂₄，Ｓ₂₅のいずれかで
判定がＹＥＳとなれば、運転状態が第２図中のラインＬ
_４を越えてＰ＋Ｓ領域に移行したので、ステップＳ₂₈で
Ｆ＝４とするとともに、ステップＳ₂₉で排気カット弁５
を開作動してから、ステップＳ_２に戻る。

ステツプＳ_９の判定がＮＯであれば、Ｆ＝４であり、前
回の運転状態が上記のＰ＋Ｓ領域にあったことを意味す
る。この場合は吸気量Ｑが第３設定吸気量Ｑ３より小か
否かの判定（ステップＳ₃₀）およびエンジン回転数Ｒが
第３設定回転数Ｒ３より小か否かの判定（ステップ
Ｓ₃₁）に基づいて次のような処理を行なう。すなわち、
ステップＳ₃₀，Ｓ₃₁のいずれかの判定がＮＯであれば、
運転状態がＰ＋Ｓ領域に維持されているので、そのまま
ステップＳ_２に戻ることにより、排気カット弁５を開、
リリーフ弁２４を閉の状態に保つ。ステップＳ₃₀，Ｓ₃₁
の判定がともにＹＥＳとなれば、運転状態が第２図中の
ラインＬ_３より低流量低回転側のＰ領域に移行したの
で、ステップＳ₃₂でＦ＝３とするとともに、ステップＳ
₃₃で排気カット弁５を閉作動してから、ステップＳ_２に
戻る。

以上のような当実施例の制御装置によると、ステップＳ
_７〜Ｓ₃₃の制御手段５１としての処理により、低流量低
回転側の領域では排気カット弁５が閉じられて、実質的
に第１ターボ過給機１のみが作動され、低流量域での過
給効率が高められる。そして、低流量側から高流量側へ
の運転状態移行時には、先ず排気漏らし弁開閉ラインを
越えると排気漏らし弁７が閉から開に切替えられて少量
の排気が第２ターボ過給機２のタービン２ａに送られる
ことにより過給機２が予回転され、さらにラインＬ_２を
越えるとリリーフ弁２４が開から閉に切替えられて、第
２吸気通路１５ｂ内の圧力が高められるとともに、第２
ターボ過給機２の回転数上昇が促進される。そして、過
給機作動状態の切替え点であるラインＬ_４を越えると、
上記排気カット弁５が閉から開に切替えられて、第２タ
ーボ過給機２のタービン２ａに充分に排気が供給される
ことにより、第１ターボ過給機１に加えて第２ターボ過
給機２も実質的に作動され、高流量域での過給効率が高
められる。

この場合に、ステップＳ_２〜Ｓ_８の検出手段５２および
変更手段５３としての処理により、上記切替点が路面傾
斜に応じて変更されるので、路面傾斜が変化しても上記
切替え点が適正に調整される。この作用を第５図および
第６図によって説明する。

第５図はスロットル開度とエンジン回転数との関係を平
地、登り坂、下り板の各場合について示し、平地では実
線のようになるのに対し、登り坂では一点鎖線のように
スロットル開度の増大に対するエンジン回転数上昇の割
合いが小さく、逆に下り坂では破線のようにスロットル
開度の増大に対するエンジン回転数上昇の割合いが大き
くなる。

第６図は特定負荷（例えば全負荷）でのエンジン回転数
に対するトルクの特性を示し、線Ａ_０，Ａ_１，Ａ_２は第
１ターボ過給機１のみ作動された場合の平地、登り坂、
下り坂での各特性、線Ｂは両ターボ過給機１，２が作動
されたときの特性を示す。この図のように、第１ターボ
過給機１のみ作動した場合の特性は、平地と比べて登り
坂ではピークが低回転側にずれ、下り坂ではピークが高
回転側にずれる。これは、上記のようなエンジン回転数
上昇の割合いの違いにより、平地と比べて登り坂ではタ
ーボラグが小さくなり、下り坂ではターボラグが大きく
なるからである。

ところで、過給効率の面から最も好ましい過給作動状態
の切替点は、第６図のトルク特性によれば第１ターボ過
給機１のみ作動された場合の特性と両ターボ過給機１，
２が作動されたときの特性との交叉点であって、平地で
は線Ａ_０と線Ｂの交叉点ａ_０であり、この回転数および
負荷に対応する吸気量を設定吸気量として過給機作動状
態を切換えればよい。しかし、上記のようなトルク特性
の変化により、最適切替点も登り坂では低回転側（低流
量側）の点ａ_１、下り坂では高回転側（高流両側）の点
ａ_２にずれる。

そこで当実施例では、平地での過給効率に最も有利なよ
うに設定吸気量Ｑ４（およびＱ３）、設定回転数Ｒ４
（およびＲ３）の各基本値Ｑ４_０（およびＱ３_０）、Ｒ
４_０（およびＲ３_０）を定めておくとともに、ステップ
Ｓ_１〜Ｓ_６の処理により、これらの値を登り坂では小さ
くし、下り坂では大きくしている。従って、第２図中の
ラインＬ４（およびＬ３）が登り坂では低流量低回転
側、下り坂では高流量高回転側にずらされて、これらの
場合もそれぞれの最適切替点ａ_１，ａ_２に対応するよう
に排気カット弁５の開閉の切替え、つまり過給機作動状
態の切替えが行なわれ、過給効率が高められることとな
る。

さらに当実施例では、リリーフ弁２４の開閉切替点（Ｑ
１，Ｑ２，Ｒ１，Ｒ２）も排気カット弁５の開閉切替点
に対応させて変更することにより、Ｐ領域中のリリーフ
弁閉領域を一定に確保している。ただし、リリーフ弁２
４の開閉の切替点（Ｑ１，Ｑ２，Ｒ１，Ｒ２）は路面傾
斜にかかわらず固定しておいて、排気カット弁５の開閉
切替点（Ｑ３，Ｑ４，Ｒ３，Ｒ４）のみ路面傾斜に応じ
て変更しておいてもよい。このようにすると、排気カッ
ト弁５の開閉切替点の変更に応じてＰ領域中のリリーフ
弁閉領域の大きさが変化するので、ターボラグが大きい
ときの第２吸気通路１５ｂ内の温度上昇の抑制等に有利
となる場合がある。

なお、当実施例において検出手段５２による路面傾斜の
検出は、傾斜センサ５５からの信号の代りに、特定ギヤ
毎にスロットル開度変化に対するエンジン回転数（もし
くは車速）の変化を、平地での特性と比較することによ
り行なうこともできる。つまり、図示しないスロットル
開度センサとエンジン回転数センサとからの信号を調べ
ることによりスロットル弁の開度の変化に対するエンジ
ン回転数の変化の割合を検出する検出手段と、上記スロ
ットル開度に対するエンジン回転数の変化の割合に応
じ、これが小さくなると低流量側、大きくなると高流量
側に、上記切替点を変更する変更手段とがコントロール
ユニットに含まれるようにすればよい。変更手段５３に
よる路面傾斜に応じた過給機作動状態切替点の変更は、
基本値を補正量ΔＱ，ΔＲで補正する代りに、Ｑ１〜Ｑ
４，Ｒ１〜Ｒ４の値を路面傾斜毎にマップとして記憶さ
せておき、このマップからそのときの路面傾斜に応じた
値を読出すようにしてもよい。

また、上記のような路面傾斜度の検出値に応じた上記切
替点の変更、もしくはスロットル開度に対するエンジン
回転数の変化の割合に応じた上記切替点の変更に加え、
例えば吸気の湿度、あるいは吸気密度に応じて次のよう
に過給機作動状態の切替点を変更してもよい。

つまり、吸気が乾燥しているときはノッキングにとって
厳しい環境にある。そこで、、吸気の湿度に応じた制御
としては、吸気の湿度が低いときに過給機作動状態の切
替点を通常の切替点よりも低流量側にずらすようにす
る。例えば、第７図に示すように設定吸気量（設定回転
数）の補正量ΔＱ（ΔＲ）を吸気の湿度が低いときには
小さくするように設定しておき、湿度センサからの信号
に基づき吸気の湿度を検出し、それに応じた補正量ΔＱ
を第７図から求めるようにする。このようにすると、吸
気が乾燥しているときに、低回転側でのエンジン出力が
ある程度抑えられることにより、ノッキングが防止され
ることとなる。

また、高地等のように吸気密度が低いときはエンジン回
転数や負荷の上昇によって吸気量が増加しにくくなるこ
とから、通常の切替点ではＰ＋Ｓ領域に達するまえに第
１ターボ過給機がオーバ回転して信頼性の低下や過給効
率の低下を生じ易くなる。そこで、吸気密度に応じた制
御としては、吸気密度が低いときに過給機作動状態の切
替点を通常の切替点よりも低流量側にずらすようにす
る。例えば、第８図に示すように設定吸気量（設定回転
数）の補正量ΔＱ（ΔＲ）を吸気密度が低いときには小
さくするように設定しておき、吸気密度を検出し、それ
に応じた補正量ΔＱ（ΔＲ）を第８図から求めるように
する。このようにすると、高地でも過給効率および信頼
性を良好に保つことができる。

また、本発明が適用される過給機付エンジンとしては、
第１図に示すような第１ターボ過給機１と第２ターボ過
給機２とを備えたものに限らず、例えばエンジン出力軸
に連動するエンジン駆動の過給機（スーパチャージャ）
とターボ過給機とを用いて、低流量領域ではスーパチャ
ージャのみ作動させ、高流量領域でターボ過給機を作動
させるものでもよい。あるいは、１つのターボ過給機に
対してこれに排気を導く通路を２分し、その一方から排
気を導く状態と双方から排気を導く状態とに切替えるよ
うなものでもよく、要は、低流量運転領域での過給効率
を高める過給状態と高流量側運転領域での過給効率を高
める過給状態とに切替可能なものであればよい。

〔発明の効果〕

以上のように本発明は、過給機の作動状態を、低流量側
運転領域での過給効率を高める第１の過給状態と高流量
側運転領域での過給効率を高める第２の過給状態とに、
所定の切替点を境に切替えるようにするとともに、登り
坂、下り坂の検出に基づき、上記切替点を登り坂では低
流量側にずらせ、下り坂では交流量側にずらせるように
変更している（請求項１）ため、エンジン回転数上昇に
対する過給機回転数上昇の遅れが登り坂や下り坂で変化
しても、それに対応して上記切替点が適切に調整され、
過給効率を向上することができる。

また、スロットル弁の開度に対するエンジン回転数の変
化の割合に応じ、これが小さくなると低流量側、大きく
なると高流量側に、上記切替点を変更するようにしてお
くと（請求項２）、路面傾斜の変化等に起因して、スロ
ットル開度の変化に対するエンジン回転数の変化の割合
が変わっても、それに伴い、エンジン回転数上昇に対す
る過給機回転数上昇の遅れが変化することに対応するよ
うに、上記切替点が変更されることにより、過給効率を
向上することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す過給機付エンジンの全
体構造概略図、第２図は上記排気系および吸気系に配設
される各弁の作動特性を示す特性図、第３図はコントロ
ールユニットによる制御のフローチャート、第４図は路
面傾斜に応じた切替点変更のための補正量を示す図、第
５図は平地と登り坂および下り坂におけるスロットル開
度とエンジン回転数との関係を示す図、第６図は平地と
登り坂および下り坂におけるエンジン回転数とトルクと
の関係を示す図、第７図は吸気の湿度に応じた切替点変
更のための補正量を示す図、第８図は吸気密度に応じた
切替点変更のための補正量を示す図である。Ｅ……エンジン、１……第１ターボ過給機、２……第２
ターボ過給機、５……排気カット弁、５０……コントロ
ールユニット、５１……制御手段、５２……検出手段、
５３……変更手段。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者田島誠司広島県安芸郡府中町新地３番１号マツダ株式会社内 (56)参考文献特開昭60−173311（ＪＰ，Ａ) 実開昭63−60023（ＪＰ，Ｕ) 実開昭58−46829（ＪＰ，Ｕ) 実公平５−7465（ＪＰ，Ｙ２)

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】過給機の作動状態が吸気量の少ない低流量
側運転領域での過給効率を高める第１の過給状態と吸気
量の多い高流量側運転領域での過給効率を高める第２の
過給状態とに切替可能とされた過給機付エンジンにおい
て、過給機作動状態を上記低流量側運転状態では上記第
１の過給状態として上記高流量側運転領域では上記第２
の過給状態とするように所定の切替点を境に切替える過
給機制御手段と、車両の走行路面の傾斜度に関連するパ
ラメータの検出に基づいて登り坂、下り坂の検出を行う
検出手段と、この検出手段の検出値に応じ、上記切替点
を登り坂では低流量側にずらせ、下り坂では高流量側に
ずらせるように変更する変更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。
【請求項２】過給機の作動状態が吸気量の少ない低流量
側運転領域での過給効率を高める第１の過給状態と吸気
量の多い高流量側運転領域での過給効率を高める第２の
過給状態とに切替可能とされた過給機付エンジンにおい
て、過給機作動状態を上記低流量側運転状態では上記第
１の過給状態として上記高流量側運転領域では上記第２
の過給状態とするように所定の切替点を境に切替える過
給機制御手段と、スロットル弁の開度の変化に対するエ
ンジン回転数の変化の割合を検出する検出手段と、上記
スロットル弁の開度に対するエンジン回転数の変化の割
合に応じ、これが小さくなると低流量側、大きくなると
高流量側に、上記切替点を変更する変更手段とを備えた
ことを特徴とする過給機付エンジンの制御装置。