JPH05288064A - シーケンシャルターボエンジンの排気制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 シーケンシャルターボエンジンにおいて、排
気制御弁をそれ自体やアクチュエータの構成により予備
回転にも使用して、構造や制御を簡素化すると共に、ト
ルク変動を低減し、ターボ過給機の過回転を防止する。 【構成】 シーケンシャルターボエンジンのセカンダリ
ターボ過給機側の排気制御において、シングルターボモ
ードではアクチュエータ５６のスプリング５６ａにより
排気制御弁５５を閉じ、この時プライマリターボ過給機
側で故障すると、排気制御弁５５を開いて排気をリーク
することによりプライマリターボ過給機４０のブローを
防止する。予備回転時には過給圧リリーフ弁６０を閉
じ、この運転状態の排気圧で排気制御弁５５を微小開度
だけ開いて予備回転を開始し、更に所定の時間遅れて排
気制御弁５５、吸気制御弁５８を開いてセカンダリター
ボ過給機５０を作動し、滑らかにツインターボモードに
移行する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、車両用エンジンとし
て、複数のターボ過給機を備えてシーケンシャルターボ
式に作動するシーケンシャルターボエンジンにおいて、
セカンダリターボ過給機に導入する排気を制御する排気
制御系に関し、詳しくは、各モードで排気制御弁を全
閉、微小開弁及び全開する排気制御方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、車両用の過給機付エンジンとし
て、多気筒の排気系にプライマリとセカンダリのターボ
過給機を並列的に装備し、このターボ過給機をシーケン
シャルターボ式に作動するものが提案されている。この
シーケンシャルターボエンジンでは、一般にセカンダリ
ターボ過給機に吸気制御弁、リリーフ弁、排気制御弁等
を設けてツインターボモードでセカンダリターボ過給機
を作動する。またシングルターボモードからツインター
ボモードへの移行時の応答性を向上したり、トルク変動
を低減するため、セカンダリターボ過給機の排気を少量
導入して予備回転することが考えられている。この場合
に予備回転する手段としてプリコントロール弁等を用い
ると、構造や制御が複雑化することから、この点を改善
することが要求される。

【０００３】従来、上記シーケンシャルターボエンジン
の予備回転制御に関しては、例えば特開平１−３１５６
１４号公報の先行技術がある。ここで、シングルターボ
モードからツインターボモードへ移行する際に、吸気リ
リーフ弁を開いた状態で排気洩らし弁を開いて排気の一
部をセカンダリターボ過給機に導入して予備回転する。
そして排気カット弁が開く前に吸気リリーフ弁を閉じ
て、回転を充分に上昇し、この状態で排気カット弁と吸
気カット弁を開いてセカンダリターボ過給機を作動する
ように制御することが示されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記先行技
術のものにあっては、予備回転時に排気洩らし弁等のバ
ルブを使用し、且つ吸気リリーフ弁と排気洩らし弁を開
閉制御する構成であるから、構造、制御が複雑になる。
また弁特性の異なるバルブを切換えて動作するので、過
給圧等を滑らかに変化することが難しい等の問題があ
る。

【０００５】本発明は、この点に鑑みてなされたもの
で、シーケンシャルターボエンジンにおいて、排気制御
弁をそれ自体やアクチュエータの構成により予備回転に
も使用して、構造や制御を簡素化すると共に、トルク変
動を低減し、ターボ過給機の過回転を防止することを目
的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は、エンジン本体の吸、排気系にプライマリ
ターボ過給機とセカンダリターボ過給機が並列的に配置
され、セカンダリターボ過給機側に過給圧リリーフ弁、
吸気制御弁及び排気制御弁が設けられて、シングルター
ボモードではプライマリターボ過給機のみを作動し、ツ
インターボモードではプライマリターボ過給機とセカン
ダリターボ過給機を共に作動するように制御するシーケ
ンシャルターボエンジンにおいて、シングルターボモー
ドではアクチュエータのスプリングにより排気制御弁を
閉じ、予備回転時には過給圧リリーフ弁を閉じ、この運
転状態の排気圧で排気制御弁を微小開度だけ開き、更に
所定の時間遅れて排気制御弁、吸気制御弁を開いてツイ
ンターボモードに移行するように制御するものである。

【０００７】

【作用】上記排気制御方法においては、エンジン運転時
にセカンダリターボ過給機の排気制御弁にアクチュエー
タのスプリング力と各運転状態の排気圧とが対向して作
用し、低中速域のシングルターボモードで排気圧が比較
的低い場合には、排気制御弁が閉じてプライマリターボ
過給機のみが作動する。そして予備回転モードではこの
場合の排気圧で排気制御弁が自動的に微小開弁すること
で、排気の一部がセカンダリターボ過給機に導入して予
備回転が開始され、その後排気制御弁が開いて更に予備
回転が進行するようになり、こうして排気制御弁の開度
変化によりセカンダリ過給圧が滑らかに上昇して、トル
ク変動の少ない状態でツインターボモードに移行する。
またシングルターボモードにおいて、プライマリターボ
過給機側の故障で排気圧が上昇すると、排気制御弁が微
小開弁して排気をリークし、プライマリターボ過給機の
ブローを防止するようになる。

【０００８】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。図１において、水平対向式エンジンにシーケンシ
ャルターボ式過給機を装着した場合の全体の構成につい
て説明する。符号１は水平対向式エンジンのエンジン本
体であり、クランクケース２の左右のバンク３，４に、
燃焼室５、吸気ポート６、排気ポート７、点火プラグ
８、動弁機構９等が設けられている。またこのエンジン
短縮形状により左右バンク３，４の直後に、プライマリ
ターボ過給機４０とセカンダリターボ過給機５０がそれ
ぞれ配設されている。排気系として、左右バンク３，４
からの共通の排気管１０が両ターボ過給機４０，５０の
タービン４０ａ，５０ａに連通され、タービン４０ａ，
５０ａからの排気管１１が１つの排気管１２に合流して
触媒コンバータ１３、マフラ１４に連通される。

【０００９】吸気系として、エアクリーナ１５から２つ
に分岐した吸気管１６，１７はそれぞれ両ターボ過給機
４０，５０のブロワ４０ｂ，５０ｂに連通され、このブ
ロワ４０ｂ，５０ｂからの吸気管１８，１９がインター
クーラ２０に連通される。そしてインタークーラ２０か
らスロットル弁２１を有するスロットルボデー２７を介
してチャンバ２２に連通され、チャンバ２２から吸気マ
ニホールド２３を介して左右バンク３，４の各気筒に連
通されている。またアイドル制御系として、エアクリー
ナ１５の直下流と吸気マニホールド２３の間のバイパス
通路２４に、アイドル制御弁２５、負圧で開く逆止弁２
６が設けられ、アイドル時や減速時に吸入空気量を制御
するようになっている。

【００１０】燃料系として、吸気マニホールド２３のポ
ート近傍にインジェクタ３０が配設されて、燃料ポンプ
３１を有する燃料タンク３２からの燃料通路３３が、フ
ィルタ３４、燃圧レギュレータ３５を備えてインジェク
タ３０に連通される。燃圧レギュレータ３５は、吸気圧
力に応じて調整作用するものであり、これによりインジ
ェクタ３０に供給する燃料圧力を吸気圧力に対して常に
一定の高さに保ち、噴射信号のパルス幅により燃料噴射
制御することが可能になっている。点火系として、点火
プラグ８にイグナイタ３６からの点火信号が入力するよ
うに接続されている。

【００１１】プライマリターボ過給機４０の作動系につ
いて説明する。プライマリターボ過給機４０は、タービ
ン４０ａに導入する排気のエネルギによりブロワ４０ｂ
を回転駆動して、空気を吸入、加圧して常に過給するよ
うに作動する。タービン側には、ダイアフラム式アクチ
ュエータ４２を備えたウエイストゲート弁４１が設けら
れる。アクチュエータ４２の圧力室にはブロワ４０ｂの
直下流からの制御圧通路４４がオリフィス４８を有して
連通し、過給圧が設定値以上に上昇すると応答良くウエ
イストゲート弁４１を開くように連通される。またこの
制御圧通路４４は、更に過給圧をブロワ４０ｂの上流側
にリークするデューティソレノイド弁４３に連通し、こ
のデューティソレノイド弁４３により所定の制御圧を生
じてアクチュエータ４２に作用し、ウエイストゲート弁
４１の開度を変化して過給圧を制御するようになってい
る。ここで例えばデューティ比が大きい場合は、リーク
量の増大により制御圧を低下し、ウエイストゲート弁４
１の開度を減じて過給圧を上昇する。逆にデューティ比
が小さくなると、高い制御圧で開度を増して過給圧を低
下する。

【００１２】一方、スロットル弁急閉時のブロワ回転の
低下や吸気騒音の発生を防止するため、ブロワ４０ｂの
下流としてスロットル弁２１の近くのインタークーラ２
０の出口側と、ブロワ４０ｂの上流との間にバイパス通
路４６が連通される。そしてこのバイパス通路４６にエ
アバイパス弁４５が、スロットル弁急閉時に通路４７に
よりマニホールド負圧を導入して開き、ブロワ下流に封
じ込められる加圧空気を迅速にリークするように設けら
れる。

【００１３】セカンダリターボ過給機５０の作動系につ
いて説明する。セカンダリターボ過給機５０は同様に排
気によりタービン５０ａとブロワ５０ｂが回転駆動して
過給するものであり、タービン側にはアクチュエータ５
２を備えたウエイストゲート弁５１が各別に設けられ
る。アクチュエータ５２の圧力室には、ブロワ５０ｂの
直下流からの通路６７が大気にリークするデューティソ
レノイド弁５３、制御圧通路５４を介して連通され、過
給圧が設定値以上に上昇すると応答良くウエイストゲー
ト弁５１を開き、デューティソレノイド弁５３により制
御圧を生じて、同様に過給圧制御するようになってい
る。一方タービン５０ａの上流の排気管１０には、ダイ
アフラム式アクチュエータ５６を備えた排気制御弁５５
が設けられ、ブロワ５０ｂの下流には同様のアクチュエ
ータ５７を備えた吸気制御弁５８が設けられ、ブロワ５
０ｂの上、下流の間に過給圧リリーフ弁６０を備えたリ
リーフ通路５９が連通されている。

【００１４】これらの各弁の圧力動作系について説明す
ると、吸気マニホールド２３からの通路６１がチェック
弁６２を有してサージタンク６３に連通されて、スロッ
トル弁全閉時に負圧を貯え且つ脈動圧を緩衝するように
なっている。過給圧リリーフ弁６０の一方のスプリング
室には、サージタンク６３からの負圧通路６４と吸気制
御弁５８の下流の正圧通路６５が、切換用ソレノイド弁
７０と通路６６を介して連通される。そして電気信号に
より負圧を作用して過給圧リリーフ弁６０を開き、正圧
を作用して過給圧リリーフ弁６０を閉じる。吸気制御弁
５８のアクチュエータ５７は、一方のスプリング室に負
圧と大気圧に切換える切換用ソレノイド弁７１が通路６
８を介して連通される。そして電気信号により負圧を作
用して吸気制御弁５８を閉じ、大気開放でのスプリング
力で吸気制御弁５８を開くように構成される。

【００１５】排気制御弁５５は下流開きの方式に構成さ
れ、アクチュエータ５６の一方の室にスプリング５６ａ
が排気制御弁５５を閉じる方向に付勢されている。ここ
でスプリング５６ａのスプリング力が、中速域の予備回
転モードの排気圧による力と等しく設定される。またア
クチュエータ５６のスプリング５６ａを有する一方の室
には、大気圧と負圧を切換える第２の切換用ソレノイド
弁７４が通路６９を介して連通され、他方の室には正圧
と大気圧を切換える第１の切換用ソレノイド弁７３が通
路７５を介して連通される。そしてシングルターボモー
ドでは電気信号による第１と第２の切換用ソレノイド弁
７３，７４の動作で、両方の室を大気開放してスプリン
グ力により排気制御弁５５を全閉し、且つこのターボモ
ードでプライマリ側のウエイストゲート弁４１が故障し
て排気圧が上昇する場合には、自動的に開弁してフェイ
ルセーフする機能を有する。また予備回転モードでもこ
の状態を所定時間保持し、排気圧とスプリング力とのバ
ランスにより微小開度だけ開いてプリコントロール弁の
機能を備える。更にツインターボモードでは、一方の室
に負圧を他方の室に正圧を作用して排気制御弁５５を全
開し、且つその全開状態に保つように構成される。

【００１６】各種のセンサについて説明すると、差圧セ
ンサ８０が吸気制御弁５８の上、下流の差圧を検出する
ように設けられ、絶対圧センサ８１が切換用ソレノイド
弁７６により吸気管圧力と大気圧を選択して検出するよ
うに設けられる。また、エンジン本体１にクランク角セ
ンサ８２、ノックセンサ８３、水温センサ８４が設けら
れ、動弁機構９のカムシャフトに連設した図示しないカ
ムロータに対向してカム角センサ８５が設けられ、排気
管１０にＯ2 センサ８６が設けられ、スロットル弁２１
にスロットル開度センサ８７が設けられ、エアクリーナ
１５の直下流に吸入空気量センサ８８が設けられてい
る。

【００１７】図２において、電子制御系の全体の構成に
ついて説明する。先ず、マイクロコンピュータ等からな
る制御ユニット１００は、Ｉ／Ｏ１０１、ＣＰＵ１０
２、ＲＡＭ１０３、バックアップＲＡＭ１０４、ＲＯＭ
１０５、定電圧回路１０６を備えている。またイグニッ
ションスイッチ９０をＯＮすると、リレー９１をＯＮし
バッテリ９２から定電圧回路１０６に電力を供給して、
制御ユニット１００の各種制御を実行し、駆動回路１０
７によりリレー９３をＯＮし燃料ポンプ３１を通電して
駆動する。ＣＰＵ１０２はＲＯＭ１０５に格納されてい
る演算プログラムに基づいて、Ｉ／Ｏ１０１から各種セ
ンサ８０〜８８、車速センサ８９の信号を入力し、ＲＡ
Ｍ１０３に記憶されているデータ，及びＲＯＭ１０５に
格納されているマップ等の固定データに基づき演算処理
する。そして駆動回路１０７から各種切換用ソレノイド
弁７０，７１，７３，７４，７６に切換信号を、デュー
ティソレノイド弁４３，５３にデューティ信号を出力し
てシーケンシャルターボ制御し、インジェクタ３０に噴
射信号を出力して燃料噴射制御する。またイグナイタ３
６に点火信号を出力して点火時期制御し、アイドル制御
弁２５に制御信号を出力してアイドル制御するように構
成されている。

【００１８】次に、図３ないし図６のフローチャートを
用いて制御ユニット１００によるシーケンシャルターボ
制御について説明する。図３のメインルーチンは所定時
間毎に実行される。先ずステップＳ１でセカンダリター
ボ過給機作動時に１にセットされるセカンダリターボ過
給機作動判別フラグＦ１の値を参照し、Ｆ１＝０の不作
動の場合はステップＳ２〜Ｓ４に進み、図７（ａ）のタ
ーボモード判定マップに基づいて判定する。

【００１９】このターボモード判定マップは、エンジン
負荷を示す一例としての基本噴射量Ｔｐとエンジン回転
数Ｎに対するセカンダリターボ過給機作動開始の設定値
Ｔｐｓ，Ｎｂ，Ｎｃにより、予めシングルとツインの各
ターボモードが与えられている。即ち、Ｔｐ≦Ｔｐｓ、
Ｎ＜Ｎｃの低負荷低中速、またはＴｐ＞Ｔｐｓ、Ｎ＜Ｎ
ｂの高負荷低速の条件ではシングルターボモードに設定
される。またこれ以外のＴｐ≦Ｔｐｓ、Ｎ≧Ｎｃの低負
荷高速、またはＴｐ＞Ｔｐｓ、Ｎ≧Ｎｂの高負荷中高速
の条件ではツインターボモードに設定される。尚、セカ
ンダリターボ過給機の作動、停止のハンチングを防止す
るため、作動停止設定値Ｎａにヒステリシスを設けてい
る。

【００２０】そこでＳ２で基本噴射量Ｔｐと設定値Ｔｐ
ｓを比較して、Ｔｐ≦Ｔｐｓの場合にはステップＳ３へ
進み、エンジン回転数Ｎと設定値Ｎｃとを比較して、Ｎ
＜Ｎｃの場合にシングルターボモードと判断してステッ
プ５へ進む。またステップＳ２でＴｐ＞Ｔｐｓの場合に
はステップＳ４へ進み、エンジン回転数Ｎと設定値Ｎｂ
とを比較して、Ｎ＜Ｎｂの場合に同様にシングルターボ
モードと判断する。

【００２１】このシングルターボ制御ルーチンでは、ス
テップＳ５で切換用ソレノイド弁７０の出力信号Ｇ１を
０にし、過給圧リリーフ弁６０に負圧を作用して開き、
ブロワ５０ｂの下流の過給圧をリークする。またステッ
プＳ６で切換用ソレノイド弁７１の出力信号Ｇ２を０に
し、アクチュエータ５７に負圧を作用して吸気制御弁５
８を閉じ、プライマリターボ過給機４０による過給圧の
洩れを防止する。

【００２２】その後、ステップＳ７で第１の切換用ソレ
ノイド弁７３の出力信号Ｇ３を０にし、アクチュエータ
５６の他方の室を大気開放し、ステップＳ８で第２の切
換用ソレノイド弁７４の出力信号Ｇ４を０にし、アクチ
ュエータ５６の一方の室も大気開放する。そしてアクチ
ュエータ５６のスプリング５６ａにより低中速域の低い
排気圧に抗して排気制御弁５５を閉じ、排気がセカンダ
リターボ過給機５０に導入することを遮断するのであ
り、こうしてプライマリターボ過給機４０の単独作動状
態に確保される。

【００２３】またステップＳ９でセカンダリ側デューテ
ィソレノイド弁５３のデューティ比ＤｓｅをＦＦＨ（１
００％）にしてウエイストゲート弁５１を全閉する。そ
の後ステップＳ１０でエンジン回転数Ｎとスロットル開
度Ｔｈとに基づき、予め実験等により得られたシングル
ターボモード時の最適値がストアされているＲＯＭ１０
５に格納されたシングルターボモード目標過給圧マップ
を補間計算付きで参照して目標過給圧Ｐｔを設定し、ス
テップＳ１１でセカンダリターボ過給機作動判別フラグ
Ｆ１をクリアする。またステップＳ１２でディレー時間
のカウント値Ｃをクリアする。

【００２４】次いで図５、図６の過給圧制御ルーチンで
は、先ずステップＳ１３で目標過給圧Ｐｔと実過給圧Ｐ
ｂの偏差Δｐを算出し、ステップＳ１４でその偏差の絶
対値｜Δｐ｜を設定値Δｐｓと比較して小さい場合は、
実過給圧Ｐｂが目標過給圧Ｐｔの許容範囲に収束してい
ると判断してステップＳ１５で積分分制御量Ｄｉを零に
し、ステップＳ１６で比例分制御量Ｄｐも零にする。そ
してステップＳ１７でデューティ比Ｄを、前回の値Ｄｏ
に積分分及び比例分の制御量Ｄｐ，Ｄｉを加算して求め
るのであり、この場合は前回の値Ｄｏと同一になる。そ
の後ステップＳ１８でフラグＦ１の値を参照し、既に０
になっているので、ステップＳ１９で上記デューティ比
Ｄをプライマリ側デューティソレノイド弁４３のデュー
ティ比Ｄｐｒとして出力し、ステップＳ２０でこのデュ
ーティ比Ｄを前回の値Ｄｏとしてストアする。

【００２５】このモードにおいて、目標過給圧Ｐｔと実
過給圧Ｐｂの偏差の絶対値｜Δｐ｜が設定値Δｐｓより
大きくなると、ステップＳ１４からステップＳ２１に進
んで実過給圧Ｐｂの目標過給圧Ｐｔに対する大小関係を
チェックする。そこで図８のｔ１のように実過給圧Ｐｂ
が低下した条件では、ステップＳ２２でデューティ比Ｄ
のダウン補正時に１にセットされるＰＩ制御判別フラグ
Ｆ２の値を参照し、Ｆ２＝１でありデューティ比Ｄのア
ップが初回の場合は、ステップＳ２３で積分分制御量Ｄ
ｉを零にする。そしてステップＳ２４でフラグＦ１の値
を参照してステップＳ２５に進み、偏差Δｐに応じた比
例分アップ量Ｐｕｐ１を設定する。

【００２６】ここでシングルターボモードでは、比例分
制御量Ｄｐが図７（ｃ）の比例分補正量マップの実線の
ように、積分分制御量Ｄｉが（ｄ）の積分分補正量マッ
プの実線のように、制御量の大きいステップ状に設定さ
れている。またツインターボモードでは、偏差Δｐに対
する比例分制御量Ｄｐと積分分制御量Ｄｉが、両ターボ
過給機４０，５０の作動配分に基づいて設定される。そ
こで例えば両ターボ過給機４０，５０の作動配分を等分
に設定する場合は、比例分と積分分の制御量Ｄｐ，Ｄｉ
が１種類で済むことになり、このため図７（ｃ），
（ｄ）の破線のように１つの制御量に設定される。

【００２７】このためＳ２５では上記マップにより偏差
Δｐに応じた比例分アップ量Ｐｕｐ１を大き目に設定
し、ステップＳ２６でこれを比例分制御量Ｄｐに定め、
ステップＳ２７でＰＩ制御判別フラグＦ２をクリアして
ステップＳ１７以降に進む。従って、プライマリ側デュ
ーティソレノイド弁４３のデューティ比Ｄｐｒが比例分
制御量Ｄｐだけ増大し、ウエイストゲート弁４１の開度
が減じて実過給圧Ｐｂが図８のように比較的大きく上昇
される。

【００２８】また、２回目以降はステップＳ２２のフラ
グＦ２によりステップＳ２８に進みフラグＦ１の値を参
照して、ステップＳ２９で図７（ｄ）のマップにより偏
差Δｐに応じた積分分アップ量Ｉｕｐ１を検索し、ステ
ップＳ３０でこれを積分分制御量Ｄｉに定め、且つステ
ップＳ３１で比例分制御量Ｄｐを零にする。そこで、図
８のｔ２のような２回目以降の場合は、積分分制御量Ｄ
ｉにより実過給圧Ｐｂが徐々に上昇され、これらの補正
により実過給圧Ｐｂが目標過給圧Ｐｔに追従する。そし
てｔ３で偏差Δｐが設定値Δｐｓより小さくなって収束
すると、ステップＳ１４からステップＳ１５以降に進ん
で制御を中断する。

【００２９】一方、図８のｔ５のように実過給圧Ｐｂの
高い側で偏差Δｐが設定値Δｐｓより大きくなると、ス
テップＳ２１からステップＳ３２に進み、この場合は上
述の制御でフラグＦ２が０になっていることで、このフ
ラグＦ２により初回の場合はステップＳ３３以降に進
む。そこで、ステップＳ３３で積分分制御量Ｄｉを０に
し、ステップＳ３４でフラグＦ１の値を参照してステッ
プＳ３５に進み、同様のマップにより偏差Δｐに応じた
比例分ダウン量Ｐｄｏ１を検索し、ステップＳ３６でこ
れを比例分制御量Ｄｐに定めて、ステップＳ３７でＰＩ
制御判別フラグＦ２を１にしてステップＳ１７以降に進
む。従って、プライマリ側デューティソレノイド弁４３
のデューティ比Ｄｐｒが比例分制御量Ｄｐだけ減少し、
ウエイストゲート弁４１の開度が増して実過給圧Ｐｂが
図８のように比較的大きく低下される。

【００３０】また、２回目以降はステップＳ３２のフラ
グＦ２によりステップＳ３８に進みフラグＦ１の値を参
照して、ステップＳ３９で同様のマップにより偏差Δｐ
に応じた積分分ダウン量Ｉｄｏ１を検索し、ステップＳ
４０でこれを積分分制御量Ｄｉに定め、且つステップＳ
４１で比例分制御量Ｄｐを０にする。そこで、図８のｔ
６のような２回目以降の場合は、積分分制御量Ｄｉによ
り実過給圧Ｐｂが徐々に低下される。こうしてこのシン
グルターボモードでは、セカンダリターボ過給機５０が
不作動でプライマリターボ過給機４０のみが作動し、且
つＰＩ制御制御量によるウエイストゲート弁４１の開度
変化により、この場合の比較的低い目標過給圧Ｐｔに対
して実過給圧Ｐｂが常に応答良く追従するようにフィー
ドバック制御される。

【００３１】更にこのターボモードでは、排気制御弁５
５がスプリング力で閉じていることから、プライマリタ
ーボ過給機４０のウエイストゲート弁４１が故障により
閉じて排気圧が上昇するようになると、排気制御弁５５
が微小開弁する。そして排気の一部がセカンダリターボ
過給機５０を経由してリークし、こうしてプライマリタ
ーボ過給機４０のブローを防止するようにフェイルセー
フされる。

【００３２】次いで、ステップＳ２〜Ｓ４によりＴｐ≦
Ｔｐｓ，Ｎ≧Ｎｃの場合、又はＴｐ＞Ｔｐｓ，Ｎ≧Ｎｂ
の場合でツインターボモードと判断すると、図４の予備
回転制御ルーチンを実行する。先ずステップＳ５０で、
図９の予備回転開始時点ｔｓからの時間のカウント値Ｃ
を第１のディレー時間Ｔ１と比較して、Ｃ＜Ｔ１の場合
はステップＳ５１に進んでカウント値Ｃをインクリメン
トする。そしてステップＳ５２でプライマリ側デューテ
ィソレノイド弁４３のデューティ比ＤｐｒをＦＦＨに定
めてウエイストゲート弁４１を全閉し、プライマリター
ボ過給機４０による実過給圧Ｐｂが出力ダウンを生じな
いように少し高めに制御される。またステップＳ５３で
セカンダリ側デューティソレノイド弁５３もデューティ
比ＤｓｅをＦＦＨに定めてウエイストゲート弁５１を全
閉し、効率良く予備回転することが可能に準備される。

【００３３】カウント値Ｃが第１のディレー時間Ｔ１に
達すると、ステップＳ５０からステップＳ５４に進み、
切換用ソレノイド弁７０に対する出力状態をチェック
し、開信号（Ｇ１＝０）の場合はステップＳ５５で切換
用ソレノイド弁７０の出力信号Ｇ１を１にし、正圧を作
用して過給圧リリーフ弁６０を図９のように閉じる。そ
こでこれ以降はステップＳ５４からステップＳ５６に進
み、カウント値Ｃを第２のディレー時間Ｔ２と比較し
て、その時間Ｔ２に達しない場合は上述と同様にカウン
ト値Ｃをインクリメントする。

【００３４】従ってこの場合は、排気制御弁５５がアク
チュエータ５６のスプリング５６ａで閉じた状態であり
ながら、セカンダリターボ過給機５０は過給圧を生じる
ことが可能になる。そしてそのスプリング５６ａの予め
設定されたスプリング力に中速域の増大した排気圧が対
抗することで、排気制御弁５５が図９のように微小開度
θだけ開き、排気の一部がセカンダリターボ過給機５０
のタービン５０ａに導入して滑らかに予備回転が開始さ
れる。

【００３５】そして第２のディレー時間Ｔ２に達する
と、ステップＳ５７で切換用ソレノイド弁７３に対する
出力状態をチェックし、大気開放信号（Ｇ３＝０）の場
合はステップＳ５８で第１の切換用ソレノイド弁７３の
出力信号Ｇ３を１にして、アクチュエータ５６の一方の
室に正圧を作用する。また、ステップＳ５９で切換用ソ
レノイド弁７４に対する出力状態をチェックし、大気開
放信号（Ｇ４＝０）ではステップＳ６０で第２の切換用
ソレノイド弁７４の出力信号Ｇ４を１にして、アクチュ
エータ５６の他方の室に負圧を作用するのであり、こう
して図９のように排気制御弁５５を全開する。これによ
りセカンダリターボ過給機５０のタービン５０ａに導入
する排気の量が増大して、セカンダリ過給圧が更に上昇
するようになる。

【００３６】その後ステップＳ６１でカウント値Ｃを第
３のディレー時間Ｔ３と比較し、その時間に達すると、
ステップＳ６２で差圧センサ８０の出力電圧Ｅを設定値
Ｅｓと比較する。そして差圧が略零になると、ステップ
Ｓ６３で切換用ソレノイド弁７１に対する出力状態をチ
ェックし、閉信号（Ｇ２＝０）の場合はステップＳ６４
で切換用ソレノイド弁７１の出力信号Ｇ２を１にし、ア
クチュエータ５７を大気開放してスプリング力により図
９のように吸気制御弁５８を開く。そこでこの場合は、
ステップＳ６３からステップＳ６５に進み、セカンダリ
ターボ過給機作動判別フラグＦ１を１にする。このため
吸気制御弁５８が開いた時点ｔｇで、セカンダリターボ
過給機５０が予備回転を終了して実質的に作動し、トル
ク変動の少ない状態で自動的にツインターボモードに移
行するようになる。

【００３７】このツインターボ制御ルーチンでは、図３
のステップＳ１からステップＳ７０に進みエンジン回転
数Ｎをセカンダリターボ過給機作動停止の設定値Ｎａに
対してチェックする。そしてＮ≧Ｎａの場合には、ステ
ップＳ７１〜７４で各弁の切換用ソレノイド弁に対する
出力信号Ｇ１〜Ｇ４を上述の状態に保持する。またステ
ップＳ７５でエンジン回転数Ｎとスロットル開度Ｔｈと
に基づき、ツインターボモード目標過給圧マップを補間
計算付きで参照して、このモードの目標過給圧Ｐｔを、
図７（ｂ）に示すように高か目に設定する。その後ステ
ップＳ８６に進んでセカンダリターボ過給機作動判別フ
ラグＦ１を１にし、ステップＳ１２でディレー時間のカ
ウント値Ｃをクリアし、ステップＳ１３，Ｓ１４，Ｓ２
１で実過給圧Ｐｂの目標過給圧Ｐｔに対する追従状態を
判断する。ところでこのモードの初期においては、上述
の予備回転時のようにプライマリとセカンダリのターボ
過給機４０，５０のウエイストゲート弁４１，５１が共
に全閉してフル作動の状態にあり、このため一般的には
実過給圧Ｐｂが上昇して、図８のｔ５のようにその高い
側で偏差Δｐが大きくなる。

【００３８】そこでこの場合の過給圧制御ルーチンで
は、初回の場合にステップＳ２１からステップＳ３２，
Ｓ３３，Ｓ３４を介してステップＳ７６に進み、図７
（ｃ）のマップの破線を用いて偏差Δｐに応じた比例分
ダウン量Ｐｄｏ２を検索し、ステップＳ７７でこれを比
例分制御量Ｄｐとしてデューティ比Ｄを算出する。また
ステップＳ１８からＳ７８，Ｓ７９に進み、プライマリ
とセカンダリのデューティソレノイド弁４３，５３のデ
ューティ比Ｄｐｒ，Ｄｓｅが等しく上記デューティ比Ｄ
にセットされ、両ウエイストゲート弁４１，５１の開度
を等しく増して実過給圧Ｐｂが低下される。そして、２
回目以降では、ステップＳ３２からステップＳ３８を介
してステップＳ８０に進み、図７（ｄ）のマップの破線
を用いて積分分ダウン量Ｉｄｏ２を検索し、ステップＳ
８１でこれを積分分制御量Ｄｉにすることで、実過給圧
Ｐｂが徐々に低下されて目標過給圧Ｐｔに近ずく。

【００３９】また図８のｔ１のように実過給圧Ｐｂの低
い側で偏差Δｐが大きくなると、初回の場合は、ステッ
プＳ２１からＳ２２，Ｓ２３，Ｓ２４を介してステップ
Ｓ８２，Ｓ８３に進み、同様にして偏差Δｐに応じた比
例分アップ量Ｐｕｐ２で比例分制御量Ｄｐを定める。２
回目以降では、ステップＳ２２からＳ２８を介してステ
ップＳ８４，Ｓ８５に進み、同様にして偏差Δｐに応じ
た積分分アップ量Ｉｕｐ２で積分分制御量Ｄｉを定めて
デューティ比Ｄを算出する。そしてプライマリとセカン
ダリのデューティソレノイド弁４３，５３のデューティ
比Ｄｐｒ，Ｄｓｅが等しく上記デューティ比Ｄにセット
され、両ウエイストゲート弁４１，５１の開度が等しく
減じて実過給圧Ｐｂが上昇され、実過給圧Ｐｂが目標過
給圧Ｐｔに追従するようになる。こうして、このツイン
ターボモードでは、プライマリとセカンダリのターボ過
給機４０，５０がそれらのウエイストゲート弁４１，５
１により常に等分に作動し、この両ターボ過給機４０，
５０の共動により実過給圧Ｐｂが適正な高いレベルに制
御される。

【００４０】次いで、減速時には、ステップＳ７０でエ
ンジン回転数Ｎがチェックされ、セカンダリターボ過給
機作動停止設定値Ｎａより低下すると、ステップＳ７０
からステップＳ５以降に進む。そして、各切換用ソレノ
イド弁に対する出力信号Ｇ１〜Ｇ４を反転して、過給圧
リリーフ弁６０を開き、吸気制御弁５８と排気制御弁５
５を閉じてシングルターボモードに戻る。以上、シング
ルターボモードとツインターボモードの制御の状態、出
力特性ををまとめて示すと、図１０のようになる。

【００４１】以上、本発明の実施例について説明した
が、水平対向式以外のエンジンにも適用できる。

【００４２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
シーケンシャルターボエンジンの排気制御において、排
気制御弁がプリコントロール弁を兼ねるので、構造、制
御が簡単になる。排気制御弁のアクチュエータのスプリ
ング力と各運転状態での排気圧との関係により、シング
ルターボモードでは排気制御弁を閉じ、予備回転モード
では自動的に排気制御弁を微小開度だけ開いて予備回転
を円滑に行うことができる。排気制御弁の開度変化によ
り予備回転モードからツインターボモードに移行するよ
うに制御されるので、セカンダリ過給圧が滑らかに上昇
して、トルク変動を低減することができる。

【００４３】排気制御弁のアクチュエータにおいて、ス
プリングのスプリング力を予備回転モードの運転状態の
排気圧による力と等しく設定するだけであるから、構造
が簡単で、コンパクトにすることが可能になる。更にシ
ングルターボモードでは、プライマリターボ過給機のウ
エイストゲート弁の故障時に排気制御弁で排気をリーク
するので、プライマリターボ過給機のブローを確実に防
止でき、ターボ過給機の信頼性も向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るシーケンシャルターボエンジンの
排気制御方法の実施に適した装置を示す全体の構成図で
ある。

【図２】制御系の全体の回路図である。

【図３】シーケンシャルターボ制御のメインルーチンを
示すフローチャートである。

【図４】予備回転制御ルーチンを示すフローチャートで
ある。

【図５】過給圧制御ルーチンの低下補正等を示すフロー
チャートである。

【図６】過給圧制御ルーチンの上昇補正等を示すフロー
チャートである。

【図７】種々のマップを示す図である。

【図８】過給圧制御の状態を示すタイムチャートであ
る。

【図９】予備回転モードの各弁の開閉状態、過給圧の状
態を示すタイムチャートである。

【図１０】シングルターボモードとツインターボモード
の制御と出力特性を示す図である。

【符号の説明】

１ エンジン本体 １０，１１，１２ 排気管 １６，１７，１８，１９ 吸気管 ３６ イグナイタ ４０ プライマリターボ過給機 ５０ セカンダリターボ過給機 １００ 制御ユニット

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 エンジン本体の吸、排気系にプライマリ
   ターボ過給機とセカンダリターボ過給機が並列的に配置
   され、セカンダリターボ過給機側に過給圧リリーフ弁、
   吸気制御弁及び排気制御弁が設けられて、シングルター
   ボモードではプライマリターボ過給機のみを作動し、ツ
   インターボモードではプライマリターボ過給機とセカン
   ダリターボ過給機を共に作動するように制御するシーケ
   ンシャルターボエンジンにおいて、シングルターボモー
   ドではアクチュエータのスプリングにより排気制御弁を
   閉じ、予備回転時には過給圧リリーフ弁を閉じ、この運
   転状態の排気圧で排気制御弁を微小開度だけ開き、更に
   所定の時間遅れて排気制御弁、吸気制御弁を開いてツイ
   ンターボモードに移行するように制御することを特徴と
   するシーケンシャルターボエンジンの排気制御方法。
2. 【請求項２】 上記排気制御弁は下流開きで、そのアク
   チュエータにはスプリングが閉じ方向に付勢され、この
   スプリングのスプリング力が、予備回転時の運転状態の
   排気圧による力と略等しく設定されることを特徴とする
   請求項１記載のシーケンシャルターボエンジンの排気制
   御方法。
3. 【請求項３】 上記排気制御弁のアクチュエータは、シ
   ングルターボモードで２つの室を大気開放し、ツインタ
   ーボモードで２つの室に負圧と正圧を作用して排気制御
   弁を全開するように制御されることを特徴とする請求項
   １記載のシーケンシャルターボエンジンの排気制御方
   法。