JP2002276382A - 直列２段過給ディーゼルエンジンの制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 直列２段過給ディーゼルエンジンにおいて、
経時変化に対応して目標の圧力比が得られるようにバイ
パス弁の開度を制御することを目的とする。 【解決手段】 直列２段過給ディーゼルエンジンの制御
装置において、制御手段は、更新要求状態検出手段によ
りバイパス弁開度マップの更新要求状態が検出されたと
きは、エンジン回転速度が所定の期間において変化がな
い場合で、高圧段側コンプレッサの目標圧力比マップに
より得られる目標圧力比と実圧力比を比較して該実圧力
比が該目標圧力比よりも小さい場合は該バイパス弁に出
力するバイパス弁開度信号をバイパス弁開度が小さくな
るように補正し、該実圧力比が該目標圧力比よりも大き
い場合は該バイパス弁開度信号をバイパス弁開度が大き
くなるように補正し、該実圧力比と該目標圧力比との偏
差が所定の期間所定範囲内であると認められるときに、
該補正の結果得られたバイパス弁開度信号に基づいて該
バイパス弁開度マップを更新する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、排気通路に直列に
配置された高圧段側タービン及び低圧段側タービンと、
吸気通路に直列に配置され該高圧段側タービン及び該低
圧段側タービンによって各々駆動される高圧段側コンプ
レッサ及び低圧段側コンプレッサを備えた直列２段過給
ディーゼルエンジンの制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ディーゼルエンジンはガソリンエンジン
のように出力の調整を吸入空気量によって行わないため
ターボチャージャーとの相性がよく、燃費の悪化や騒音
の悪化を招くことなく出力の向上を図ることが出来るこ
とはよく知られている。

【０００３】また、近年においては更なる出力及び燃費
の向上を目指してターボチャージャーを複数個配設して
より無駄のない排気エネルギーの回収を行い、燃費の向
上とより高い過給圧力を得るためのシステムも提案され
ている（実開昭５９−１８３３号、実開昭６１−５７１
３５号）。

【０００４】例えば実開昭５９−１８３３号に見られる
過給エンジンでは、ディーゼルエンジンの排気通路に直
列に配置された高圧段側タービン及び低圧段側タービン
と、該ディーゼルエンジンの吸気通路に直列に配置され
該高圧段側タービン及び該低圧段側タービンによって各
々駆動される高圧段側コンプレッサ及び低圧段側コンプ
レッサと、該高圧段側タービンの上流側と該高圧段側タ
ービンと低圧段側タービン間の排気通路を連結するバイ
パス通路、及び該バイパス通路の開度を調節するバイパ
ス弁とを備え、バイパス弁をエンジン回転速度と負荷に
基づき開度制御を行っている。

【０００５】一方、本出願人は、直列２段過給ディーゼ
ルエンジンにおいて、少なくとも全負荷領域においては
バイパス弁開度をエンジン回転速度に対応して細かく線
形的に制御するシステムを特願平１１−３２７２３６号
として提案した。これは、直列２段過給ディーゼルエン
ジンにおける高圧段側の吸気コンプレッサの圧力比が、
エンジン回転速度とバイパス弁の開度を固定した場合、
エンジン負荷（燃焼噴射量）にほぼ比例するのであり、
エンジン負荷（燃料噴射量）は通常ドライバーの意思で
あるアクセルペダルの踏込量（アクセル開度）とエンジ
ン回転速度により略一義的に決められるものであるか
ら、バイパス弁の開度を決める際には基本的にはエンジ
ン回転速度のみに基づいて決定すればよい、という知見
に基づくものである。

【０００６】以下、図８に基づき従来の直列２段過給デ
ィーゼルエンジンの制御装置について説明する。シリン
ダブロックおよびシリンダヘッド等からなるエンジン本
体２には吸気マニホールド３及び排気マニホールド４が
配設され、この吸気マニホールド３及び排気マニホール
ド４にはそれぞれ吸気通路５および排気通路６が接続さ
れている。排気通路６にはエンジン側から順に高圧段側
タービン７１とその下流に低圧段側タービン８１が配設
されており、吸気通路５には上記高圧段側タービン７１
によって駆動される高圧段側コンプレッサ７２と上記低
圧段側タービン８１によって駆動される低圧段側コンプ
レッサ８２が配置されている。よって高圧段側タービン
７１と高圧段側コンプレッサ７２により高圧段側ターボ
チャージャー７が構成され、低圧段側タービン８１と低
圧段側コンプレッサ８２により低圧段側ターボチャージ
ャー８が構成されている。また、排気通路６には高圧段
側タービン７の上流側と高圧段側タービンの下流側で低
圧段側タービンの上流側である排気通路を連結するバイ
パス通路９が設けられており、このバイパス通路９には
バイパス通路の断面積を変化させるバイパス弁１０が配
設されている。このバイパス弁１０は、制御手段１２に
よってエンジンの図示しないフライホイール近傍に設け
られるエンジン回転速度検出手段である回転速度センサ
１１から検出したエンジン回転速度と、図９に示すよう
なエンジン回転速度をパラメータとするバイパス弁開度
マップにより決定した値により開度が制御される。

【０００７】上記吸気通路５における低圧段側コンプレ
ッサ８２と高圧段側コンプレッサ７２との間には低圧段
側コンプレッサ８２にて圧縮され温度が上昇した吸気を
冷却するインタークーラ１３が配設され、高圧段側コン
プレッサ７２の下流側には高圧段側コンプレッサ７２に
て圧縮され温度が上昇した吸気を冷却するインタークー
ラ１４が配設されている。上記のバイパス弁開度マップ
は、各エンジン回転速度領域において良好な燃費と出力
特性が得られるように設定される。図９に示す従来のバ
イパス弁開度マップは、対応するエンジン回転速度領域
３００回転毎にその領域の中央値に相当するＮｃを領域
名として定義しており、検出したエンジン回転速度から
Ｎｃを特定し、そのＮｃに対応するバイパス弁開度を決
めてバイパス弁を制御している。例えば、エンジン回転
速度が１１０１ｒｐｍ〜１４００ｒｐｍに含まれる場合
は、Ｎｃ＝１２５０の領域に含まれると判定し、１２５
０ｒｐｍにおける予め定義された最適なバイパス弁開
度、つまり１５％開度に基づき制御を行う。

【０００８】なお、従来は図９に示すバイパス弁開度マ
ップのＮｃ領域毎にバイパス弁開度の制御を一律に行っ
ているが、現実的には隣り合うＮｃのバイパス弁開度同
士で線形補間し合い、エンジン回転速度毎にきめ細やか
にバイパス弁開度の制御を行うことも出来る。例えばエ
ンジン回転速度が１１００ｒｐｍの時には、５％＋（１
５％−５％）÷（１２５０−９５０）×（１１００−９
５０）＝１０％、つまりバイパス弁開度を１０％とす
る、といった具合にである。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記したよ
うな直列２段過給ディーゼルエンジンにおいては、各エ
ンジンごとに性能や特性に多少ならずともばらつきがあ
り、またエンジン出荷後の運転状態により発生する経時
変化もエンジン毎に異なってくる。特にバイパス通路の
断面積を制御しているバイパス弁は高温で、且つ煤を含
む排気ガスの通路に置かれるため、その開度特性が時間
の経過とともに変化し、当初の目標開度が得られなくな
ってくるという問題が生じている。

【００１０】バイパス弁の開度が目標に対してずれてく
ると高圧段側タービンと低圧段側タービンとの仕事比率
が目標と異なってくるため、エンジンの燃費率や出力に
も影響が出てくる。また、経時変化に影響されないよう
に、常に圧力を監視して目標の圧力比になるようにバイ
パス弁開度のフィードバック制御を行うことが考えられ
るが、エンジン回転速度と負荷の変化に対するターボチ
ャージャーの応答、及びターボチャージャーの仕事の変
化に対する圧力比変化には相当な時間遅れが介在し、運
転状態が刻々と変化するディーゼルエンジンにおけるタ
ーボチャージャーに対して常にフィードバック制御を行
うことはパラメータの設定（例えばＰＩＤ制御を行う場
合のＰＩＤゲインの設定）が極めて困難であるととも
に、制御値が定まらず、却って制御の安定性を損ねる畏
れもある。

【００１１】本発明は以上の点に鑑みなされたものであ
り、その主たる技術的課題は、上記バイパス弁の開度を
基本的にはマップに基づく制御で行いつつ、経時変化に
対応して目標の圧力比が得られるようにバイパス弁の開
度を制御する直列２段過給デーゼルエンジンの制御装置
を提供することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記した技術的課題を解
決するために、本発明によれば、ディーゼルエンジンの
排気通路に直列に配置された高圧段側タービン及び低圧
段側タービンと、該ディーゼルエンジンの吸気通路に直
列に配置され該高圧段側タービン及び該低圧段側タービ
ンによって各々駆動される高圧段側コンプレッサ及び低
圧段側コンプレッサと、該高圧段側タービンの上流側と
該高圧段側タービンと低圧段側タービン間の排気通路を
連結するバイパス通路、及び該バイパス通路の開度を調
節するバイパス弁とを備え、エンジン回転速度に応じて
該バイパス弁の開度を調整するように構成した直列２段
過給ディーゼルエンジンの制御装置において、エンジン
回転速度を検出するエンジン回転速度検出手段と、該高
圧段側コンプレッサの上流側と下流側の給気圧力をそれ
ぞれ検出する第１及び第２の圧力検出手段と、エンジン
の負荷状態を検出するエンジン負荷検出手段と、少なく
ともエンジン回転速度をパラメータとするバイパス弁開
度マップと、該バイパス弁開度マップの更新要求状態を
検出する更新要求状態検出手段と、エンジン回転速度と
エンジン負荷をパラメータとする高圧段側コンプレッサ
の目標圧力比マップと、これらの検出手段からの信号と
各マップに基づき該バイパス弁の開度を決定し該バイパ
ス弁を制御する制御手段と、を具備し、該制御手段は、
該更新要求状態検出手段により該バイパス弁開度マップ
の更新要求状態が検出されたときは、エンジン回転速度
が所定の期間において変化がない場合で、該目標圧力比
マップにより得られる目標圧力比と該第１、第２の圧力
検出手段によって検出された検出値に基づく実圧力比を
比較して該実圧力比が該目標圧力比よりも小さい場合は
該バイパス弁に出力するバイパス弁開度信号をバイパス
弁開度が小さくなるように補正し、該実圧力比が該目標
圧力比よりも大きい場合は該バイパス弁開度信号をバイ
パス弁開度が大きくなるように補正し、該実圧力比と該
目標圧力比との偏差が所定の期間所定範囲内であると認
められるときに、該補正の結果得られたバイパス弁開度
信号に基づいて該バイパス弁開度マップを更新する、こ
とを特徴とする直列２段過給ディーゼルエンジンの制御
装置が提供される。

【００１３】また、本発明によれば、ディーゼルエンジ
ンの排気通路に直列に配置された高圧段側タービン及び
低圧段側タービンと、該ディーゼルエンジンの吸気通路
に直列に配置され該高圧段側タービン及び該低圧段側タ
ービンによって各々駆動される高圧段側コンプレッサ及
び低圧段側コンプレッサと、該高圧段側タービンの上流
側と該高圧段側タービンと低圧段側タービン間の排気通
路を連結するバイパス通路、及び該バイパス通路の開度
を調節するバイパス弁とを備え、エンジン回転速度に応
じて該バイパス弁の開度を調整するように構成した直列
２段過給ディーゼルエンジンの制御装置において、エン
ジン回転速度を検出するエンジン回転速度検出手段と、
該高圧段側コンプレッサの上流側と下流側の給気圧力を
それぞれ検出する第１及び第２の圧力検出手段と、エン
ジンの負荷状態を検出するエンジン負荷検出手段と、少
なくともエンジン回転速度をパラメータとするバイパス
弁開度マップと、該バイパス弁開度マップの更新要求状
態を検出する更新要求状態検出手段と、エンジン回転速
度とエンジン負荷をパラメータとする高圧段側コンプレ
ッサの目標圧力比マップと、これらの検出手段からの信
号と各マップに基づき該バイパス弁の開度を決定し該バ
イパス弁を制御する制御手段と、を具備し、該制御手段
は、該更新要求状態検出手段により該バイパス弁開度マ
ップの更新要求状態が検出されたときは、エンジン回転
速度が所定の期間において変化がない場合で、該目標圧
力比マップにより得られる目標圧力比と該第１、第２の
圧力検出手段によって検出された検出値に基づく実圧力
比を比較してその偏差に基づきバイパス弁開度の補正値
を演算し、該補正値に基づいて該バイパス弁開度マップ
を更新する、ことを特徴とする直列２段過給ディーゼル
エンジンの制御装置が提供される。

【００１４】上記バイパス弁開度マップの更新要求状態
検出手段は、ディーゼルエンジンの運転積算値を検出し
ても良いし、人為的に与えられる更新を要求する外部ス
イッチの入力信号を検出しても良い。なお、運転積算値
はエンジンの作動状態でタイマーを起動してエンジン作
動状態での総時間を演算しても良いし、また、車両に搭
載したディーゼルエンジンにおいては車両の走行距離を
単純に監視することでも良い。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、図面を用いて本発明の好適
な実施形態について詳細に説明する。図１は本発明に基
づき構成された直列２段過給ディーゼルエンジンの制御
装置の一実施形態を示す概略図である。なお、図１に示
す実施形態においては上記図８で示した従来の直列２段
過給ディーゼルエンジンの制御装置と同じ構成部材には
同一の番号を付して詳細な説明は省略する。以下、図１
に示す実施形態について図８、図９に示す従来技術と相
違する点を述べる。

【００１６】図１に示す実施形態においては、高圧段側
コンプレッサ７２の上流側と下流側の給気圧力をそれぞ
れ検出する第１の圧力センサ１５及び第２の圧力センサ
１６を具備している。第１の圧力センサ１５は高圧段側
コンプレッサ７２と低圧段側コンプレッサ８２との間の
吸気通路５に配設されており、第２の圧力センサ１６は
高圧段側コンプレッサ７２の下流側の吸気通路５に配設
されている。この第１の圧力センサ１５及び第２の圧力
センサ１６による検出信号は制御手段１２に随時送られ
る。また、制御手段１２には、アクセル開度検出手段と
してのアクセルセンサ１７と、バイパス弁開度マップの
更新を任意で要求するための更新要求スイッチ１８が接
続されている。なお、制御手段１２は、アクセル開度と
エンジン回転速度と図６に示す燃料噴射量マップとによ
り、エンジン負荷（ＬＤ）としての燃料噴射量（Ｑ）を
算出するエンジン負荷検出手段を有している。

【００１７】また、制御手段１２は、上記第１の圧力セ
ンサ１５及び第２の圧力センサ１６からの検出値（Ｐ
１、Ｐ２）を用いて高圧段側コンプレッサの過給仕事で
ある実圧力比（ＰＲ＝Ｐ２／Ｐ１）を演算する。更に制
御手段１２は制御上必要となる、時間計測のためのタイ
マ機能（Ｔ）およびプログラムルーチン回数をカウント
するカウンタ機能（Ｆ）を有している。

【００１８】本発明の実施形態では、図２に示すような
エンジン回転速度をパラメータとするバイパス弁開度マ
ップからバイパス弁開度を決定するようになっており、
この点については上述した従来技術と変わりはない。従
来技術のバイパス弁開度マップに対して異なる点は、各
Ｎｃ毎にそのバイパス弁開度Ｘ（Ｎｃ）が定期的に更新
され、最後に更新がなされた時の最新更新距離が記録さ
れている点である。以下に本発明の作動を説明する。

【００１９】本発明の第１実施形態における制御手段の
フローチャートを図３に示す。フローチャートはエンジ
ンが始動された後、通常の燃料噴射量に基づく制御に移
行した後にスタートする。エンジンの始動制御及び通常
の燃料噴射量の制御については本発明には関与しないの
でここでは詳細を省略する。本フローチャートがスター
トすると、まずステップＳ１においてエンジン回転速度
検出手段としてのエンジン回転速度センサ１７からの検
出値Ｎｅをエンジン回転速度Ｎ１として読み込む。ステ
ップＳ２ではステップＳ１で読み込んだＮ１に基づき、
図２に示すバイパス弁開度マップを参照して対応するＮ
ｃ領域に対応するバイパス弁開度Ｘ（Ｎｃ）を特定し、
バルブ開度制御信号Ｖとして出力する（Ｖ←Ｘ（Ｎ
ｃ））。

【００２０】ステップＳ３の判断ステップはバイパス弁
開度マップの更新要求状態検出手段として機能する。図
２に示すバイパス弁開度マップには、Ｎｃ領域毎に最後
に更新がなされた時点での走行距離が最新更新距離Ｙ
（Ｎｃ）として記録されている。ステップＳ２において
現在のＮｃ領域が特定されているので、該当するＮｃ領
域のバイパス弁開度の更新が最後に行われてからどのく
らいの走行距離を走っているかを、最新更新距離Ｙ（Ｎ
ｃ）と現在の車両走行距離Ｙに基づき確認する（Ｙ−Ｙ
（Ｎｃ））。過去所定期間の間（例えば５０００ｋｍ以
内）に更新がなされていたか、または更新を要求する更
新要求スイッチがＯＮになっているかを判断する。ここ
で、所定期間内に更新がなされており、つまりＹ−Ｙ
（Ｎｃ）＜５０００ｋｍで、かつ更新要求スイッチがＯ
Ｎであると認められない場合は、更新要求がない、と判
断してリターンする。ちなみに更新要求スイッチとは、
工場出荷時や整備工場において、あるいは通常走行中で
も操作者が任意に更新要求を制御手段に与えることが出
来るスイッチ１８のことである。

【００２１】なお、更新がいつなされたかをここでは走
行距離を用いて判断したが、走行距離ではなく、運転の
積算時間を用いても良いし、エンジン回転数の積算値な
どを用いても良い。要するにエンジンの使用頻度を検出
するための代用値であれば如何なる値を用いても本ロジ
ックに採用は可能である。また更新要求スイッチについ
てはドライバーが任意に操作できる手動スイッチで実施
可能であるが、工場出荷時や定期点検整備時に制御装置
に接続されるコンピュータからの更新要求信号であって
も構わない。

【００２２】もし、 ステップＳ３において更新要求があ
る（現在の走行距離−最新更新距離＞＝５０００ｋｍ
ＯＲ 更新要求スイッチＯＮ）と判断される場合はステ
ップＳ４に進み、まず更新要求を検知してからの時間Ｔ
ｓについてリセット（Ｔｓ＝０）しカウントを開始す
る。次にステップＳ５で、改めて現在のエンジン回転速
度（Ｎ２）を検出し、ステップＳ６において上記ステッ
プＳ２でバイパス弁開度マップにより特定されたエンジ
ン回転速度領域の中央値としてのＮｃとの偏差を演算す
る。このＮｃはステップＳ１にて検出したＮ１とバイパ
ス弁開度マップに基づくものである。そしてＮ２がＮｃ
近傍にある（前後５０ｒｐｍ内）ときにのみ更新可能で
あると判断する。更にステップＳ７ではＴｓの計時開始
から３ｓｅｃ以上経過しているか否かを確認する。これ
はエンジン回転速度が変化してから吸気コンプレッサの
圧力比が安定するまでの時間を考慮したものであり、タ
ーボチャージャーの特性、及び許容する精度に応じて任
意に設定できるものである。ただし、必ずしも時間によ
るタイマに限らず、繰返しルーチンによるカウンタによ
っても可能である。

【００２３】ステップＳ７においてＴｓの計時が３ｓｅ
ｃ以上経過していない場合は、再びステップＳ５に戻り
現在のエンジン回転速度Ｎ２がＮｃ近傍にとどまり安定
していることを確認（ステップＳ５，ステップＳ６）し
た上でカウントを継続する。Ｔｓが３ｓｅｃ以上経過し
たことが確認されれば、ターボチャージャーによる吸気
コンプレッサの圧力比が安定したと判断してステップＳ
８に進む。

【００２４】ステップＳ８において、カウンタＦをリセ
ットし、次にステップＳ９にてエンジンの負荷検出手段
から負荷（ＬＤ）を検出する。実際にはアクセルセンサ
１７からアクセル開度を読み取り、アクセル開度とエン
ジン回転速度（Ｎ２）をパラメータとする図６に示すよ
うな燃料噴射量マップから、燃料噴射量（Ｑ）をエンジ
ン負荷（ＬＤ）として検出する。

【００２５】次にステップＳ１０では、先のステップＳ
９にて検出したエンジン負荷（ＬＤ）とエンジン回転速
度（Ｎ２）をパラメータとする図４に示すような目標圧
力比マップにより高圧段吸気コンプレッサ前後の目標圧
力比（ＰＲｔ）を演算する。この目標圧力比マップは高
圧段吸気コンプレッサの特性に合わせて主に燃費、出
力、そして耐久性などを考慮し適宜決めることが出来
る。更に高圧段側コンプレッサの上流側と下流側に配置
された圧力検出手段としての第１の圧力センサ１５及び
第２の圧力センサ１６からの検出信号（Ｐ１、Ｐ２）に
基づいて圧力比を演算する。前述したように圧力比（Ｐ
Ｒ）はＰＲ＝Ｐ２／Ｐ１である。

【００２６】ステップＳ１１において、先のステップＳ
１０にて演算した圧力比（ＰＲ）及び目標圧力比（ＰＲ
ｔ）を用いてその偏差（ずれ量）を演算し、その目標圧
力比（ＰＲｔ）に対するずれ量の割合（｜（ＰＲ−ＰＲ
ｔ）／ＰＲｔ｜）を求め、その値が許容範囲（ε）内か
否か判断する。許容範囲（ε）も使用者のニーズに合わ
せ適宜決定することが出来るが、ここでは０．０２〜
０．０３程度（２〜３％）が好ましい。また、許容範囲
（ε）については、目標圧力比の絶対値に応じて変化さ
せても良く、その時は目標圧力比が大きい程許容範囲
（ε）を大きめに設定する方が望ましい。ステップＳ１
１で、偏差が所定値よりも大きい、つまり経年変化等に
よる制御ずれが発生していると認められる場合はステッ
プＳ１２に進む。

【００２７】ステップＳ１２ではバイパス弁開度信号Ｖ
のフィードバック制御を行う。具体的には目標圧力比が
実際の圧力比よりも大きい場合はバイパス弁開度信号Ｖ
により過給仕事を増やす必要があるのでバイパス弁開度
信号Ｖを小さくするようにバイパス弁開度信号Ｖを補正
し、目標圧力比が実圧力比よりも小さい場合はバイパス
弁開度Ｖにより過給仕事を減らす必要があるのでバイパ
ス弁開度信号Ｖを大きくするようにバイパス弁開度信号
Ｖを補正する。このフィードバック制御についてはＰＩ
Ｄ制御を採用し、偏差に比例したパラメータと偏差の変
化率を考慮したパラメータと偏差の時間的変化の積分値
に比例するパラメータを考慮してバイパス弁開度Ｖに対
する補正値（α）が決定される（Ｖ←Ｖ＋α）。詳細は
一般的に用いられるＰＩＤ制御を行うだけなのでここで
は省略する。フィードバック制御を行っている最中では
ステップＳ８にあるようにＦは常にリセットされる。な
お、実際の圧力比が目標圧力比に一致するようにフィー
ドバック制御している間でも、ステップＳ５からのフロ
ーチャートを通すことによりエンジン回転速度がＮｃに
対して前後５０ｒｐｍ以上ずれた場合は更新作業を即座
に停止（Ｓ６でリターンされる）するようになってい
る。また、ここではＰＩＤ制御を行うこと、としたがフ
ィードバック制御におけるバイパス弁の作動特性によっ
てはαを決定するための制御として、ＰＩ制御或いはＰ
Ｄ制御とするなど適宜選択が可能である。

【００２８】上記ステップＳ１１で実際の圧力比（Ｐ
Ｒ）と目標圧力比（ＰＲｔ）が略一致する（ずれがε以
内）と判断された場合はＦを１づつカウント（ステップ
Ｓ１３）して所定回数中に圧力比が目標圧力比に対して
殆ど変化しないか否か、つまり収束しているか否かを判
断する。このＦをカウント中に目標圧力比（ＰＲｔ）か
ら実際の圧力比（ＰＲ）がずれた場合（ステップＳ１
０）は再度フィードバック制御を実施することになり、
エンジン回転速度Ｎ２がＮｃから５０ｒｐｍ以上ずれた
場合も、即座に更新作業が停止される。

【００２９】ステップＳ１４でＦが２０カウント超えた
と判断された場合は高圧段側コンプレッサの圧力比が目
標圧力比に対して所定の期間近接していると認められる
ことを示し、バイパス弁開度に対して圧力比が収束して
いると判断されるので、ステップＳ１５に進み、該当す
るバイパス弁開度Ｘ（Ｎｃ）を、補正された最新のバイ
パス弁開度信号Ｖで更新する。この時にはバイパス弁開
度のみならず、その時の車両の走行距離を最新更新距離
としてバイパス弁開度マップに保存される。なお、図２
に示すように、バイパス弁開度が更新された場合には、
更新前の値をＮｃ毎にＸｏｌｄ（Ｎｃ）として保存す
る。Ｘｏｌｄ（Ｎｃ）はＸ（Ｎｃ）の値が何らかの原因
で消去（或いは破損）されてしまった場合のバックアッ
プ用の代用値として使用したり、また、Ｘ（Ｎｃ）とＸ
ｏｌｄ（Ｎｃ）を比較してあまりに偏差が大きい場合は
故障である、と判断する故障診断に用いることも可能で
ある。

【００３０】以上により、バイパス弁開度マップを更新
できるようになったので、経時変化や何らかの不具合に
よりエンジン回転速度によるバイパス弁開度制御が初期
状態で意図したように働かなくなっていても、定期的に
または任意に修正でき直列２段過給ディーゼルエンジン
の制御が良好に行われる。また、バイパス弁開度のマッ
プ更新にあたり、実際の圧力比を目標圧力比に一致させ
るようにフィードバック制御を実行し収束したのを確認
した後にマップを書き換えているので、正確な信頼でき
る値に更新されることになる。

【００３１】次に第２の実施形態を以下に説明する。な
お、全体構成は図１に示した第１の実施形態と全く同一
であり、フローチャートが異なるのみであるので新たに
示す図５のフローチャートに基づき説明する。なお、ス
テップＳ１からステップＳ７までは上記図３に示す第１
の実施形態と同一であるのでここでは説明を省略する。

【００３２】第１の実施形態と同様に、ステップＳ７に
おいてタイマー機能によりＴｓが３ｓｅｃ以上になった
場合はステップＳ９，ステップＳ１０に進む。ステップ
Ｓ９、ステップＳ１０における作動は第１の実施形態と
全く同一のであり、目標圧力比（ＰＲｔ）と実際の圧力
比（ＰＲ）の演算を行う。次にステップＳ１０１に進
み、目標圧力比（ＰＲｔ）と実際の圧力比（ＰＲ）との
偏差からその偏差に応じたバイパス弁開度信号Ｖ（＝Ｘ
（Ｎｃ））に対する補正値Ｈを演算する。具体的には Ｈ＝Ｖ×（（ＰＲｔ−ＰＲ）／ＰＲｔ）×Ｋ とする。なお、上記補正値Ｈを演算する式において、Ｋ
は補正値Ｈを決定する際に用いる係数値であり、図７に
示すようなエンジン回転速度とエンジン負荷をパラメー
タとするマップに基づき決定される。係数値Ｋはエンジ
ン回転速度が高く、エンジン負荷が大きい程大きく設定
されるようになっている。Ｖ×（ＰＲｔ−ＰＲ）／ＰＲ
ｔは圧力比のずれ量を比率で演算し、現在のバイパス弁
開度Ｖにかけることにより単純な補正値を演算するもの
である。この値で補正すれば１％の圧力比のずれに対し
て単純にバイパス弁開度が１％補正されるようになる
が、実際にはコンプレッサを通過する吸気の流量によっ
て圧力比の改善度合いが全く異なっているため一律に採
用することは好ましくない。例えば吸気の流量が大きい
場合はバイパス弁開度を変えても圧力比への影響が小さ
くなかなか変化しないが、逆に吸気の流量が少ない場合
はバイパス弁開度を少し変えただけで圧力比が大きく変
化してしまう。そこで、この図７のマップにより吸気の
流量が大きくなる右上方の位置では係数値Ｋが大きくな
るように、左下方部方向では係数値Ｋを小さくするよう
に設定する。なお、この補正値の決定の仕方は、使用者
が任意に決定できるものであり影響が少なければＫを一
律としても構わないし、更に他の要素を追加してＫを決
定したりしても良い。要するに重要なのは、目標と実際
の圧力比の偏差に応じてバイパス弁開度の補正値が適切
に決定されるところにある。

【００３３】次にステップＳ１０２では、ベースとなる
バイパス弁開度信号ＶとステップＳ１０１において決定
された補正値Ｈとに基づき、バイパス弁開度マップのバ
イパス弁開度Ｘ（Ｎｃ）が更新される。Ｘ（Ｎｃ）が新
しいバイパス弁開度に更新された場合は第１の実施形態
と同様にその時の車両の走行距離が記録され、また更新
前のバイパス弁開度がＸｏｌｄとして保存される。

【００３４】以上のように第２の実施形態では、高圧段
吸気コンプレッサの実際の圧力比と目標圧力比との偏差
に基づき直接的に補正量を求め、即座にマップが更新さ
れるので更新が速やかに実行される。

【００３５】

【発明の効果】以上の発明によれば、直列２段過給のデ
ィーゼルエンジンにおいて高圧段側の排気タービンをバ
イパスするバイパス通路およびバイパス通路にバイパス
弁を設けてコンプレッサの圧力比を制御するようにした
場合においても、バイパス弁開度を基本的にはマップに
基づく制御で行いつつ、経時変化に対応して目標の圧力
比が得られるようにバイパス弁の開度を制御することが
出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に基づき構成された直列２段過給ディー
ゼルエンジンの制御装置

【図２】直列２段過給ディーゼルエンジンの排気通路に
設けられたバイパス弁の開度マップ

【図３】本発明の基づく第１の実施形態を示す直列２段
過給ディーゼルエンジンの制御手段に関わるフローチャ
ート

【図４】本発明における目標圧力比を求めるマップ

【図５】本発明の基づく第２の実施形態を示す直列２段
過給ディーゼルエンジンの制御手段に関わるフローチャ
ート

【図６】本発明に関わる燃料噴射量マップ

【図７】本発明に関わるバイパス弁開度補正係数マップ

【図８】従来の直列２段過給ディーゼルエンジンの構成
図

【図９】従来技術におけるバイパス弁開度マップ

【符号の説明】

２ ディーゼルエンジン ３ 吸気マニホールド ４ 排気マニホールド ５ 吸気通路 ６ 排気通路 ７ 高圧段側ターボチャージャー ７１ 高圧段側タービン ７２ 高圧段側コンプレッサ ８ 低圧段側ターボチャージャー ８１ 低圧段側ターボチャージャー ９ バイパス通路 １０ バイパス弁 １１ エンジン回転速度センサ １２ 制御手段 １３、１４ インタークーラ １５ 第１の圧力センサ １６ 第２の圧力センサ １７ アクセルセンサ １８ 更新要求スイッチ

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ディーゼルエンジンの排気通路に直列に
   配置された高圧段側タービン及び低圧段側タービンと、
   該ディーゼルエンジンの吸気通路に直列に配置され該高
   圧段側タービン及び該低圧段側タービンによって各々駆
   動される高圧段側コンプレッサ及び低圧段側コンプレッ
   サと、該高圧段側タービンの上流側と該高圧段側タービ
   ンと低圧段側タービン間の排気通路を連結するバイパス
   通路、及び該バイパス通路の開度を調節するバイパス弁
   とを備え、エンジン回転速度に応じて該バイパス弁の開
   度を調整するように構成した直列２段過給ディーゼルエ
   ンジンの制御装置において、 エンジン回転速度を検出するエンジン回転速度検出手段
   と、該高圧段側コンプレッサの上流側と下流側の給気圧
   力をそれぞれ検出する第１及び第２の圧力検出手段と、
   エンジンの負荷状態を検出するエンジン負荷検出手段
   と、少なくともエンジン回転速度をパラメータとするバ
   イパス弁開度マップと、該バイパス弁開度マップの更新
   要求状態を検出する更新要求状態検出手段と、エンジン
   回転速度とエンジン負荷をパラメータとする高圧段側コ
   ンプレッサの目標圧力比マップと、これらの検出手段か
   らの信号と各マップに基づき該バイパス弁の開度を決定
   し該バイパス弁を制御する制御手段と、を具備し、 該制御手段は、該更新要求状態検出手段により該バイパ
   ス弁開度マップの更新要求状態が検出されたときは、エ
   ンジン回転速度が所定の期間において変化がない場合
   で、該目標圧力比マップにより得られる目標圧力比と該
   第１、第２の圧力検出手段によって検出された検出値に
   基づく実圧力比を比較して該実圧力比が該目標圧力比よ
   りも小さい場合は該バイパス弁に出力するバイパス弁開
   度信号をバイパス弁開度が小さくなるように補正し、該
   実圧力比が該目標圧力比よりも大きい場合は該バイパス
   弁開度信号をバイパス弁開度が大きくなるように補正
   し、該実圧力比と該目標圧力比との偏差が所定の期間所
   定範囲内であると認められるときに、該補正の結果得ら
   れたバイパス弁開度信号に基づいて該バイパス弁開度マ
   ップを更新する、 ことを特徴とする直列２段過給ディーゼルエンジンの制
   御装置。
2. 【請求項２】 該バイパス弁開度マップの更新要求状態
   検出手段は、該ディーゼルエンジンの運転積算値を検出
   する、請求項１に記載の直列２段過給ディーゼルエンジ
   ンの制御装置。
3. 【請求項３】 該バイパス弁開度マップの要求状態検出
   手段は、更新を要求する外部スイッチの入力信号を検出
   する、請求項１に記載の直列２段過給ディーゼルエンジ
   ンの制御装置。
4. 【請求項４】 ディーゼルエンジンの排気通路に直列に
   配置された高圧段側タービン及び低圧段側タービンと、
   該ディーゼルエンジンの吸気通路に直列に配置され該高
   圧段側タービン及び該低圧段側タービンによって各々駆
   動される高圧段側コンプレッサ及び低圧段側コンプレッ
   サと、該高圧段側タービンの上流側と該高圧段側タービ
   ンと低圧段側タービン間の排気通路を連結するバイパス
   通路、及び該バイパス通路の開度を調節するバイパス弁
   とを備え、エンジン回転速度に応じて該バイパス弁の開
   度を調整するように構成した直列２段過給ディーゼルエ
   ンジンの制御装置において、 エンジン回転速度を検出するエンジン回転速度検出手段
   と、該高圧段側コンプレッサの上流側と下流側の給気圧
   力をそれぞれ検出する第１及び第２の圧力検出手段と、
   エンジンの負荷状態を検出するエンジン負荷検出手段
   と、少なくともエンジン回転速度をパラメータとするバ
   イパス弁開度マップと、該バイパス弁開度マップの更新
   要求状態を検出する更新要求状態検出手段と、エンジン
   回転速度とエンジン負荷をパラメータとする高圧段側コ
   ンプレッサの目標圧力比マップと、これらの検出手段か
   らの信号と各マップに基づき該バイパス弁の開度を決定
   し該バイパス弁を制御する制御手段と、を具備し、 該制御手段は、該更新要求状態検出手段により該バイパ
   ス弁開度マップの更新要求状態が検出されたときは、エ
   ンジン回転速度が所定の期間において変化がない場合
   で、該目標圧力比マップにより得られる目標圧力比と該
   第１、第２の圧力検出手段によって検出された検出値に
   基づく実圧力比を比較してその偏差に基づきバイパス弁
   開度の補正値を演算し、該補正値に基づいて該バイパス
   弁開度マップを更新する、 ことを特徴とする直列２段過給ディーゼルエンジンの制
   御装置。
5. 【請求項５】 該バイパス弁開度マップの更新要求状態
   検出手段は、該ディーゼルエンジンの運転積算値を検出
   する、請求項４に記載の直列２段過給ディーゼルエンジ
   ンの制御装置。
6. 【請求項６】 該バイパス弁開度マップの更新要求状態
   検出手段は、該バイパス弁開度マップの更新を要求する
   外部スイッチの入力信号を検出する、請求項４に記載の
   直列２段過給ディーゼルエンジンの制御装置。