JPH05163952A

JPH05163952A - 過給機付エンジンの制御装置

Info

Publication number: JPH05163952A
Application number: JP3352986A
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: 1991-12-17
Filing date: 1991-12-17
Publication date: 1993-06-29

Abstract

(57)【要約】【目的】エンジンの回転数が高くかつ吸入空気量が少
ない運転条件からの加速の場合でも、過給圧の低下によ
るトルクショックの発生を防止する。【構成】エンジン回転数検知手段５０からの信号に基
づくエンジン回転数ＮＥの値が所定値よりも高く、かつ
吸入空気量検知手段２４からの信号に基づく吸入空気量
Ｇａの値が所定値以下のときには、主ターボチャージャ
のみによる過給条件が成立している場合であっても、切
替判定手段６１によって２個ターボチャージャへの切替
えを行なう。

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
ボチャージャう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両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】この種の過給機付エンジンの構成は、たと
えば図９に示すようになっている。エンジン本体３９１
に対し、主ターボチャージャ（Ｔ／Ｃ−１）３９２と副
ターボチャージャ（Ｔ／Ｃ−２）３９３が並列に設けら
れている。副ターボチャージャ３９３に接続される吸、
排気系には、それぞれ吸気切替弁３９４、排気切替弁３
９５が設けられ、副ターボチャージャ３９３のコンプレ
ッサをバイパスする吸気バイパス通路３９７には、吸気
バイパス弁３９６が設けられている。低吸入空気量域で
は吸気切替弁３９４、排気切替弁３９５をともに全閉と
することにより、主ターボチャージャ３９２のみを過給
作動させ、高吸入空気量域では両切替弁３９４、３９５
をともに全開とし、吸気バイパス弁３９６を閉じること
により、副ターボチャージャ３９３にも過給作動を行わ
せ、２個ターボチャージャ作動とすることができる。

【０００４】低吸入空気量域から高吸入空気量域に移行
するときには、吸気切替弁３９４および排気切替弁３９
５が閉じられているときに排気バイパス弁３９８を小開
制御し、さらに吸気バイパス弁３９６を閉じることによ
り副ターボチャージャ３９３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に（切替時のショックを
小さく）行うことが可能になっている。

【０００５】図１０は、主ターボチャージャと副ターボ
チャージャとを備えた過給機付エンジンにおけるターボ
チャージャの切替特性を示している。図１０に示すよう
に、加速の場合はアクセルペダルの踏込みによってエン
ジン回転数ＮＥが上昇し、吸入空気量が所定値に達した
時に、１個ターボチャージャから２個ターボチャージャ
への切替が行なわれる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、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、つぎのような問題が存在する。エンジンン回転数が
低くかつ吸入空気量が少ない運転条件から加速を行なう
場合には、図１０の特性に示すように、副ターボチャー
ジャの助走回転を十分に行なうことができ、２個ターボ
チャージャへの切替時の過給圧の著しい低下を抑えるこ
とが可能となるが、エンジン回転数が高くかつ吸入空気
量が少ない運転条件からの加速の場合は、図１１に示す
ように切替時の過給圧の低下が大となり、トルクショッ
クが生じる。

【０００７】エンジン回転数が高く、かつ吸入空気量が
少ない運転条件からの加速の場合に、切替時の過給圧の
低下が大きくなるのは、つぎのような理由による。図１
１の特性に示すように、エンジン回転数が高い状態から
の加速であるため、吸入空気量がすぐに所定値に達し、
副ターボチャージャの助走回転を十分に行なうことがで
きない状態で切替が行なわれるからである。

【０００８】なお、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条件を吸入空気量で判定し、２個
ターボチャージャから１個ターボチャージャへの切替条
件をエンジン回転数で判定することにより、ターボチャ
ージャの切替頻度を減少させるようにした制御が特願平
２−５６４９４号により提案されているが、この場合も
上述と同様な問題が生じる。

【０００９】この制御では、エンジン回転数が高い場合
は、２個ターボチャージャに一度切替った後は２個ター
ボチャージャの状態をホールドするので、ターボチャー
ジャの切替頻度を減らすことが可能となるが、エンジン
回転数が高くかつ吸入空気量が少ない運転条件からの加
速の場合は、少なくとも１度は助走時間の短い状態での
切替えが行なわれることになり、切替時の過給圧の低下
を防止することができない。

【００１０】本発明は、上記の問題に着目し、エンジン
回転数が高くかつ吸入空気量が少ない運転条件からの加
速の場合でも、過給圧の低下によるトルクショックの発
生を防止することが可能な過給機付エンジンの制御装置
を提供することを目的とする。

【００１１】

【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、主ターボチャージ
ャと、副ターボチャージャとを備え、前記副ターボチャ
ージャのコンプレッサ下流に吸気通路を開閉する吸気切
替弁を設けるとともに、副ターボチャージャのタービン
下流または上流に排気通路を開閉する排気切替弁を設
け、低吸入空気量域では前記吸気切替弁と排気切替弁を
共に閉弁させることにより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前記吸気切替弁と排気
切替弁とを共に開弁させることにより両方のターボチャ
ージャを過給作動させ、主ターボチャージャのみの過給
作動から両方のターボチャージャによる過給作動への切
替時に、副ターボチャージャの下流に設けられた排気バ
イパス弁を開弁し副ターボチャージャの助走回転を行な
うようにした過給機付エンジンの過給圧制御装置であっ
て、前記エンジンの回転数を検知するエンジン回転数検
知手段と、前記エンジンへの吸入空気量を検知する吸入
空気量検知手段と、前記主ターボチャージャのみによる
過給条件が成立する場合でも、前記エンジン回転数検知
手段からの信号に基づくエンジン回転数の値が所定値よ
りも高くかつ前記吸入空気量検知手段からの信号に基づ
く吸入空気量の値が所定値以下のときには、主ターボチ
ャージャおよび副ターボチャージャの双方による過給作
動に切替えることを指令する切替判定手段とを備えたも
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、エンジン回転数検知手段からのエンジ
ン回転数の値が所定値よりも高く、しかも吸入空気量検
知手段からの吸入空気量の値が所定値以下のときは、主
ターボチャージャのみによる過給条件が成立している場
合でも、切替判定手段によって２個ターボチャージャへ
の切替が行なわれる。

【００１３】２個ターボチャージャへの切替は、エンジ
ンの高回転時に行なわれるので、ターボラグが小さく、
エンジンに対するもたつき感も生じない。また、低吸入
空気量での運転時にはトルクも小であるので、２個ター
ボチャージャへの切替を行なっても、過給圧の低下によ
るトルクショックはほとんど生じなくなる。

【００１４】

【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。

【００１５】図１ないし図８は、本発明の第一実施例を
示しており、とくに車両に搭載される６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、８ａ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。

【００１６】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き下流に吸気切替弁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。

【００１７】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。

【００１８】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。

【００１９】アクチュエータ９、１０、１１、１６、４
２は、過給圧または負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、正圧タンク５１、コンプレッサ出口側１４か
らの過給圧またはサージタンク２の負圧とエアフローメ
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２、第３、第４、第５、第６の電磁弁２
５、２６、２７、２８、３２、４４が接続されている。
各電磁弁２５、２６、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２の電磁弁２６へ負圧を
導入する通路には、負圧の一方の流れのみを許すチェッ
ク弁４５が介装されている。

【００２０】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３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。

【００２１】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、ウエストゲールバルブ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。

【００２２】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４２ａ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９ａ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４
４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。

【００２３】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。

【００２４】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、切替判定手段６１が形成されて
いる。切替判定手段６１には、エンジン回転数検知手段
としてのエンジン回転数センサ５０からの信号と、吸入
空気量検知手段としてのエアフローメータ２４からの信
号が入力されている。

【００２５】切替判定手段６１は、主ターボチャージャ
７のみによる過給条件が成立する場合でも、エンジン回
転数センサ５０からの信号に基づくエンジン回転数ＮＥ
の値が所定値よりも高く、かつエアフローメータ２４か
らの信号に基づく吸入空気量Ｇａの値が所定値以下のと
きに、主ターボチャージャ７および副ターボチャージャ
８の双方による過給作動に切替えることを指令する機能
を有している。切替判定手段６１は、エンジンコンピュ
ータ２９内に格納されるプログラムから構成されてい
る。

【００２６】つぎに、本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。

【００２７】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。

【００２８】図３ないし図７は、エンジンコントロール
コンピュータ２９内における過給圧制御の処理手順を示
している。図３のステップ９１において、過給圧制御の
ルーチンが開始され、ステップ９２に進んでイグニッシ
ョンスイッチ（図示略）がＯＮであるか否かの判断が行
なわれる。ここで、イグニッションスイッチがＯＮであ
ると判断された場合は、すなわち、エンジン１が始動さ
れたと判断された場合は、ステップ９３に進み、エンジ
ン回転数ＮＥが３０００ｒｐｍよりも高回転であるか否
かが判断される。

【００２９】ステップ９２において、イグニッションス
イッチがＯＮでないと判断された場合は、ステップ９５
に進み、ＸＰＭのリセットが行なわれる。すなわち、ス
テップ９５では、正圧タンク５１内に各アクチュエータ
を作動させるための正圧が蓄えられている旨を確認する
ためのフラグＸＰＭのリセットが行なわれる。この処理
が終了すると、ステップ９３に進み、上述したように、
エンジン回転数ＮＥが３０００ｒｐｍよりも高いか否か
の判断が行なわれる。

【００３０】ステップ９３において、エンジン回転数Ｎ
Ｅが３０００ｒｐｍよりも高いと判断された場合は、ス
テップ９４に進む。ステップ９４においては、排気切替
弁１７を駆動する第４の電磁弁（ＶＳＶ４）２８をＯＮ
とする旨のフラグが立てられているか否かが判断され
る。ここで、フラグに基づいて第４の電磁弁２８がＯＮ
であると判断された場合は、図７のステップ１４３に進
み、リターンする。

【００３１】ステップ９３において、エンジン回転数Ｎ
Ｅが３０００ｒｐｍよりも低回転であると判断された場
合は、後述するステップ１０４に進む。ステップ９４に
おいて、第４の電磁弁２８をＯＮとするフラグが立って
いないと判断された場合は、ステップ９６に進み、フラ
グＸＰＭがセットされているか否かが判断される。すな
わち、ステップ９６では正圧タンク５１に所定の正圧が
蓄えられているか否かが判断される。

【００３２】ステップ９６において、フラグＸＰＭがセ
ットされていると判断されると、ステップ９７に進み、
吸入空気量が３０ｇ／ｓｅｃよりも少ないか否かが判断
される。ここで、吸入空気量が３０ｇ／ｓｅｃよりも少
ないと判断された場合は、ステップ９８に進み、フラグ
ＸＰＭのリセットが行なわれる。ステップ９８における
処理が完了すると、後述するステップ１０６に進む。

【００３３】ステップ９６において、フラグＸＰＭがセ
ットされていないと判断された場合、またはステップ９
７で吸入空気量が３０ｇ／ｓｅｃを超えているとと判断
された場合は、図４のステップ１０４に進む。ステップ
１０４では、吸入空気量Ｇａが１３０ｇ／ｓｅｃよりも
多いか否かが判断される。ここで、吸入空気量Ｇａが１
３０ｇ／ｓｅｃよりも多い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３５００ｒｐｍ
よりも高回転であるか否かが判断される。

【００３４】ステップ１０５において、エンジン回転数
ＮＥが３５００ｒｐｍよりも高回転であると判断された
場合は、図７のステップ１０６に進み、第４の電磁弁２
８がＯＮとされる。これにより、排気切替弁１７が開弁
される。つぎに、ステップ１０７に進み、第１の電磁弁
（ＶＳＶ１）２５がＯＮとされ、吸気切替弁１８が開弁
される。ステップ１０７の処理が終了すると、ステップ
１０８に進み第４の電磁弁２８がＯＮである旨のフラグ
を立て、ステップ１０９に進む。

【００３５】ステップ１０９では、排気バイパス弁４２
を駆動する第５の電磁弁３２の作動時間をカウントする
エンジンコントロールコンピュータ２９のカウンタがリ
セットされる。つぎに、ステップ１１０に進み、第５の
電磁弁３２のデューティ比がゼロにリセットされ、ステ
ップ１４３に進んでリターンする。これにより、第５の
電磁弁３２を介してアクチュエータ４２のダイヤフラム
室４２ａに大気が導入され、排気バイパス弁４２は閉弁
される。

【００３６】ステップ１０４において、吸入空気量Ｇａ
が１３０ｇ／ｓｅｃよりも少ないと判断された場合は、
ステップ１１１に進む。同様に、ステップ１０５でエン
ジン回転数ＮＥが３５００ｒｐｍよりも低回転であると
判断された場合は、ステップ１１１に進む。ステップ１
１１では、排気切替弁１７を駆動する第４の電磁弁２８
をＯＦＦとする旨のフラグが立てられていないか否かが
判断される。つまり、ステップ１１１では２個ターボチ
ャージャから１個ターボチャージャへ切替った初期状態
におけるフラグの判定が行なわれる。ステップ１１１に
おいて、第４の電磁弁２８をＯＦＦとするフラグが立て
られていないと判断された場合は、ステップ１１２に進
む。

【００３７】ステップ１１２では、過給圧ＰＭが１２５
０ｍｍＨｇａｂｓよりも高くなっているか否かが判断さ
れる。ここで、過給圧ＰＭが１２５０ｍｍＨｇａｂｓよ
りも高いと判断された場合は、ステップ１００に進んで
フラグＸＰＭのセットが行なわれる。この処理が終了す
ると、ステップ１１３に進み、目標過給圧を下げるため
に、排気バイパス弁４１を駆動する第５の電磁弁３２の
デューティ比が小とされ、アクチュエータ４２に供給さ
れる過給気のブリード量が減少される。つぎに、図５の
ステップ１１４に進んで、第５の電磁弁３２のデューテ
ィ比がゼロよりも小であるか否かが判断される。

【００３８】ステップ１１４において、第５の電磁弁３
２のデューティ比がゼロよりも小であると判断された場
合は、ステップ１１５に進んで、デューティ比はゼロに
リセットされる。つまり、デューティ比は０％以下はな
いので、ステップ１１３のデューティ比の減算によって
デューティ比が０％以下となった場合は、ステップ１１
４およびステップ１１５でデューティ比の補正が行なわ
れる。なお、ステップ１１４で第５の電磁弁３２のデュ
ーティ比がゼロよりも大であると判断された場合は、ス
テップ１１５を超えて図６のステップ１１６に進む。

【００３９】ステップ１１６では、吸気バイパス弁１８
を駆動する第３の電磁弁（ＶＳＶ３）２７がＯＮとさ
れ、これによって吸気バイパス弁１８は閉弁される。ス
テップ１１６の処理が終了すると、ステップ１１７に進
み、排気バイパス弁４１を駆動する第５の電磁弁３２が
フィードバック制御されている時間のカウントが開始さ
れる。すなわち、ここでは、副ターボチャージャ８が排
気バイパス弁４１の開弁により助走回転する際の時間
が、コンピュータ２９内のカウンタによって計測され
る。この時間を計測することにより、副ターボチャージ
ャ８のコンプレッサ８ｂの加熱度が計測可能となる。こ
の助走時間は、エンジン起動後からエンジン停止に至る
まで累積される。

【００４０】図６のステップ１３２では、排気バイパス
弁４１を駆動する第５の電磁弁３２の閉弁時、すなわち
第５の電磁弁３２がフィードバック制御されていない時
間のカウントが開始される。この時間をコンピュータ２
９内のカウンタによって計測することにより、副ターボ
チャージャ８のコンプレッサ８ｂの冷却の度合が計測可
能となる。この冷却時間は、副ターボチャージャ８の最
初の加熱後からエンジン停止に至るまで累積される。エ
ンジンコントロールコンピュータ２９内では、助走時間
の累計時間から冷却時間の累計時間が減算される。これ
によって、副ターボチャージャ８のコンプレッサ８ｂの
昇温に有効な昇温累計時間が算出される。

【００４１】昇温累計時間が算出されると、図６のステ
ップ１１８に進み、算出された昇温累計時間と予め設定
された設定時間とが比較される。ここで、昇温累計時間
が設定時間に達していると判断された場合はステップ１
１９へ進む。ステップ１１９では、昇温累計時間が設定
時間に置換されステップ１２０に進む。ステップ１２０
では、吸入空気量Ｇａが１００ｇ／ｓｅｃよりも多いか
否かが判断される。ステップ１２０で吸入空気量Ｇａが
１００ｇ／ｓｅｃよりも多いと判断された場合は、ステ
ップ１０６に進み、上述したように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が開始される。ス
テップ１１８で昇温累積時間が設定時間に達していない
と判断された場合は、ステップ１４３に進み、リターン
される。

【００４２】図４のステップ１１２において、過給圧が
１２５０ｍｍＨｇａｂｓよりも低いと判断された場合
は、ステップ１２１に進み、スロットル開度ＴＡが６０
ｄｅｇ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６０ｄｅｇを超えていると判断された
場合は、ステップ１２２に進み、過給圧ＰＭが１１００
ｍｍＨｇａｂｓよりも高いか否かが判断される。ステッ
プ１２２で過給圧ＰＭの判定を行なうのは、ターボラグ
により過給圧が上昇するのが遅れるからであり、過給圧
ＰＭが所定値以上になっていると判断された際に、図５
のステップ１２３へ進む。

【００４３】ステップ１２３では、排気バイパス弁４１
を駆動する第５の電磁弁３２のデューティ制御が初めて
行なわれるか否かが判断される。ここで、排気バイパス
弁４１のデューティ制御が初めて行なわれる場合は、ス
テップ１２４に進み、スキップ制御が行なわれる。スキ
ップ制御は、排気バイパス弁４１における開弁開始時の
駆動力と開弁終了時の駆動力に差があるために必要な制
御である。すなわち、排気バイパス弁４１の駆動力には
ヒステリシスが存在し、これに対応するためにデューテ
ィ比を積分定数値によって補正するスキップ制御が行な
われる。

【００４４】ステップ１２４の処理が終了すると、ステ
ップ１２５に進み、第５の電磁弁３２のデューティ制御
の初期スキップが完了した旨のフラグが立てられ、ステ
ップ１２６に進む。ステップ１２３において、第５の電
磁弁３２のデューティ制御が初めて行なわれるのではな
いと判断された場合は、ステップ１２８に進んでデュー
ティ比２％が付加され、その後、ステップ１２６に進
む。

【００４５】ステップ１２６においては、第５の電磁弁
３２のデューティ比が１００％（実際には制御性の関係
から８０％）に達しているか否かが判断される。ここ
で、第５の電磁弁３２のデューティ比が１００％に達し
ていると判断された場合は、ステップ１２７に進み、第
５の電磁弁３２のデューティ比を１００％とし、図６の
ステップ１１６に進む。ステップ１１６では、上述した
ように、吸気バイパス弁３３を駆動する第３の電磁弁２
７がＯＮとされ、ステップ１１７に進んで排気バイパス
弁４１を駆動する第５の電磁弁３２のフィードバック制
御による開弁時間のカウントが行われる。

【００４６】図４のステップ１２１でスロットル開度Ｔ
Ａが６０ｄｅｇよりも小さいと判断された場合は、図６
のステップ１３０に進む。図４のステップ１２２で過給
圧ＰＭが１１００ｍｍＨｇａｂｓよりも低いと判断され
た場合は、同様にステップ１３０に進む。ステップ１３
０においては、第５の電磁弁３２のデューティ比が０％
にリセットされる。この処理が終了すると、ステップ１
３１に進み、第５の電磁弁３２のデューティ比が０％と
された旨のフラグが立てられる。すなわち、この状態で
は排気バイパス弁４１を駆動するアクチュエータ４２に
供給される正圧はすべてブリードされ、排気バイパス弁
４１は閉弁される。

【００４７】ステップ１３１の処理が終了すると、ステ
ップ１３２に進み、排気バイパス弁４１を駆動する第５
の電磁弁３２の閉弁時間のカウントが開始される。ここ
では、排気バイパス弁４１の閉弁の際に副ターボチャー
ジャ８が放熱によって冷却される時間がコンピュータ２
９内のカウンタによって計測される。ここでは、前述し
た昇温累計時間から冷却時間が減算される。ステップ１
３３では、算出された昇温累計時間の比較が行われ、昇
温累計時間がゼロよりも小さいか否かが判断される。こ
こで、算出された昇温累計時間がゼロよりも小さい場合
は、ステップ１３４に進み、昇温累計時間がゼロに置換
される。

【００４８】ステップ１３４で昇温累計時間がゼロに置
換されると、ステップ１３５に進み、排気切替弁１７を
駆動する第４の電磁弁２８をＯＮとした旨のフラグが立
てられているか否かが判断される。すなわち、排気切替
弁１７が全開であるか否かが判断される。ここで、排気
切替弁１７が全開であると判断された場合は、図７のス
テップ１３６に進み、吸気切替弁１８を駆動する第１の
電磁弁２５がＯＦＦとされ、吸気切替弁１８が閉弁され
る。

【００４９】ステップ１３７では、第１の電磁弁２５が
ＯＦＦとされた１秒後に、排気切替弁１７を駆動する第
４の電磁弁２８がＯＦＦとされ、排気切替弁１７が閉弁
される。ステップ１３７の処理が終了すると、ステップ
１３８に進み、吸気バイパス弁１８を駆動する第３の電
磁弁２７がＯＦＦとされる。これによって、吸気バイパ
ス弁１８が開弁され、２個ターボチャージャから１個タ
ーボチャージャへの切替えが行なわれる。

【００５０】ステップ１３８で第３の電磁弁２７がＯＦ
Ｆとされると、ステップ１３９に進み、第４の電磁弁２
８がＯＦＦとされた旨のフラグが立てられ、ステップ１
４３に進んでリターンされる。

【００５１】図６のステップ１３５において、第４の電
磁弁２８をＯＮとするフラグが立てられていないと判断
された場合、すなわち２個ターボチャージャであると判
断された場合は、図７のステップ１４０に進み、過給圧
ＰＭが２００ｍｍＨｇａｂｓよりも低いか否かが判断さ
れる。ここで、過給圧ＰＭが２００ｍｍＨｇａｂｓより
も低いと判断された場合は、ステップ１４１に進み、第
１の電磁弁２５がＯＮとされ、吸気切替弁１８が開弁さ
れる。この処理が終了すると、ステップ１４３に進み、
リターンされる。

【００５２】ステップ１４０において、過給圧ＰＭが２
００ｍｍＨｇａｂｓよりも高いと判断された場合は、ス
テップ１４２に進み、第１の電磁弁２５がＯＦＦとさ
れ、吸気切替弁１８が閉弁される。吸気切替弁１８が閉
弁されると、ステップ１４３に進み、リターンされる。

【００５３】図６の２点鎖線で囲まれた処理Ｓ₂は、副
ターボチャージャ８の昇温程度を判断し、副ターボチャ
ージャの温度が所定値を超えている場合は、優先的に２
個ターボチャージャへの切替えを行なうことにより、導
入される外気によって副ターボチャージャ８のコンプレ
ッサ８ｂを冷却するための処理であり、処理Ｓ₂がない
場合でも本発明は成立する。

【００５４】図３ないし図７に示す各処理のうち、図３
および図４の処理Ｓ₁は、本発明に関係する処理を示
す。処理Ｓ₁に示すように、ステップ９３にてエンジン
回転数ＮＥが３５００ｒｐｍを超えていると判断された
場合であって、かつステップ９７にて吸入空気量Ｇａが
３０ｇ／ｓｅｃよりも少ないと判断された場合は、ステ
ップ１０６に進み、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。

【００５５】このように、エンジン回転数ＮＥが高く、
吸入空気量Ｇａが少ない運転状態では、図１に示す切替
判定手段６１から第１の電磁弁２５および第４の電磁弁
２８に信号が出力され、両電磁弁２５、２８の開弁によ
り排気切替弁１７と吸気切替弁１８とが開かれる。これ
により、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。

【００５６】図８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時の各特性を示している。図８
の特性Ａに示すように、過給圧が上昇し正圧タンク５１
に各アクチュエータを駆動させるだけの圧力が蓄えられ
ると、フラグＸＰＭが立てられ、２個ターボチャージャ
への切替準備が完了する。

【００５７】図８の特性Ｂ、Ｃに示すように、切替判定
手段６１による２個ターボチャージャへの切替時には、
エンジン回転数ＮＥが高回転であるので、２個ターボチ
ャージャへの切替えを行なってもターボラグは小さく、
エンジンに対するもたつき感もなく、トルク不足を感じ
ない。また、低吸入空気量域ではエンジン１の出力トル
クは小であるので、２個ターボチャージャへの切替えを
行なっても、トルク変動が小さくトルクショックは発生
しなくなる。

【００５８】

【発明の効果】本発明によれば、エンジン回転数が高く
吸入空気量が少ない運転状態では、切替判定手段によっ
て２個ターボチャージャへの切替を行なうようにしたの
で、エンジン回転数が高くかつ吸入空気量が少ない運転
条件からの加速の場合でも、切替時の過給圧の著しい低
下を抑制することができ、トルクショックの発生を防止
することができる。

【００５９】また、切替判定手段による２個ターボチャ
ージャへの切替は、エンジン高回転時に限定しているの
で、ターボラグが小さく、ターボラグによるもたつき感
やトルク不足も生じない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一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１の装置における制御の処理手順の一部を示
すフローチャートである。

【図４】図３に続くフローチャートである。

【図５】図４に続くフローチャートである。

【図６】図５に続くフローチャートである。

【図７】図６に続くフローチャートである。

【図８】図２の装置における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における各特性を示す
特性図である。

【図９】従来の過給機付エンジンの概略構成図である。

【図１０】図９の装置におけるエンジン低回転かつ吸入
空気量が少ない運転条件から加速した場合の切替特性を
示す特性図である。

【図１１】図９の装置におけるエンジン高回転かつ吸入
空気量が少ない運転条件から加速した場合の切替特性を
示す特性図である。

【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２４吸入空気量検知手段（エアフローメータ）２５第１の電磁弁２６第４の電磁弁２９エンジンコントロールコンピュータ４１排気バイパス弁５０エンジン回転数検知手段（エンジン回転数セン
サ）６１切替判定手段

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、前記副ターボチャージャのコンプレッサ
下流に吸気通路を開閉する吸気切替弁を設けるととも
に、副ターボチャージャのタービン下流または上流に排
気通路を開閉する排気切替弁を設け、低吸入空気量域で
は前記吸気切替弁と排気切替弁を共に閉弁させることに
より主ターボチャージャのみを過給作動させ、高吸入空
気量域では前記吸気切替弁と排気切替弁とを共に開弁さ
せることにより両方のターボチャージャを過給作動さ
せ、主ターボチャージャのみの過給作動から両方のター
ボチャージャによる過給作動への切替時に、副ターボチ
ャージャの下流に設けられた排気バイパス弁を開弁し副
ターボチャージャの助走回転を行なうようにした過給機
付エンジンの過給圧制御装置であって、前記エンジンの回転数を検知するエンジン回転数検知手
段と、前記エンジンへの吸入空気量を検知する吸入空気量検知
手段と、前記主ターボチャージャのみによる過給条件が成立する
場合でも、前記エンジン回転数検知手段からの信号に基
づくエンジン回転数の値が所定値よりも高くかつ前記吸
入空気量検知手段からの信号に基づく吸入空気量の値が
所定値以下のときには、主ターボチャージャおよび副タ
ーボチャージャの双方による過給作動に切替えることを
指令する切替判定手段と、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。