JP2010059851A - 内燃機関の過給装置 - Google Patents

Abstract

【課題】２つのターボチャージャが並列に配置されたパラレル型の過給装置において、流量制御弁の開閉渋りなどの動作不良を抑制し、プライマリターボチャージャでの過回転状態の発生を防止する。
【解決手段】吸気通路２０および排気通路３０にプライマリターボチャージャ４０とセカンダリターボチャージャ５０とが並列に配設された過給装置１には、排気通路３０のセカンダリターボチャージャ５０よりも排気上流側に並列に配置された２つの排気切替弁３１，３２が備えられている。この過給装置１において、車両停止時にニュートラル状態である場合、２つの排気切替弁３１，３２の開閉をそれぞれ複数回繰り返す固着防止動作が行われる。そして、固着防止動作の際、２つの排気切替弁３１，３２の少なくとも一方が開状態となるように開閉される。
【選択図】図３

Description

本発明は、例えば自動車用エンジン等の内燃機関に搭載される過給装置に関する。

自動車用エンジンにおいて、排気ガスの流体エネルギーを利用して吸入空気を圧縮して空気密度を高め、これによってエンジン出力の増大を図る過給機（以下では、ターボチャージャとも言う）が知られている。ターボチャージャは、排気通路の途中に設けられタービンハウジング内に配設されたタービンホイールと、吸気通路の途中に設けられコンプレッサハウジング内に配設されたコンプレッサホイール（インペラとも呼ばれる）とを備えており、これらタービンホイールとコンプレッサホイールとがタービンシャフトによって連結されている。そして、排気ガスの圧力によってタービンホイールが回転すると、その回転力がタービンシャフトを介してコンプレッサホイールに伝達され、このコンプレッサホイールの回転によって吸入空気が燃焼室に向けて過給される。

従来では、エンジンへの過給を低速域から高速域までにわたって効率的に行うことを目的として、そのようなターボチャージャを２つ備えた過給装置（過給システム）が提案されている（例えば、特許文献１，２参照）。２つのターボチャージャは、エンジンの吸気通路および排気通路に、例えば並列に配置され、エンジンの運転状態に応じて各ターボチャージャによる過給動作が制御される。このように、２つのターボチャージャ（プライマリターボチャージャおよびセカンダリターボチャージャ）が並列に配置されたパラレル型の過給装置（パラレルシーケンシャルターボチャージャ）では、エンジンの運転領域が低速域のときには、プライマリターボチャージャのみが駆動され（シングルターボモード）、高速域（中速域も含む）のときには、プライマリターボチャージャおよびセカンダリターボチャージャの両方が駆動される（ツインターボモード）。
特開２００５−３１５１６３号公報 特開平５−７９３４２号公報

上述したような２つのターボチャージャが並列に配置されたパラレル型の過給装置では、シングルターボモードとツインターボモードとの駆動切り替えは、排気通路においてセカンダリターボチャージャよりも排気上流側に設けられた流量制御弁を制御することによって行われる。しかし、流量制御弁には、排気中に含まれる未燃焼の燃料（未燃燃料）や、すす等が付着する可能性があり、その付着量が多くなると、流量制御弁の開閉渋りなどの動作不良を招く可能性がある。その結果、流量制御弁が固着してしまい、プライマリターボチャージャで過回転状態が発生することが懸念される。

ここで、流量制御弁の開閉動作が行われると、流量制御弁に付着した未燃燃料等の除去は可能である。具体的には、エンジンの運転領域が高速域になると、ツインターボモードに切り替わり、流量制御弁が閉状態から開状態へ切り替えられ、エンジンの運転領域が低速域に戻ると、シングルターボモードに切り替わり、流量制御弁が開状態から閉状態へ切り替えられることで、流量制御弁に付着した未燃燃料等は除去される。しかし、例えば、市街地などの低速走行を主として行う場合、高速走行にともなう流量制御弁の開状態への切り替えが長期間にわたって行われない可能性がある。つまり、流量制御弁が閉じた状態が長期間にわたり継続される可能性がある。このため、流量制御弁に付着した未燃燃料等が除去されないまま堆積する結果、上述したような流量制御弁の開閉渋りや、固着を招く可能性がある。

本発明は、そのような問題点を鑑みてなされたものであり、２つのターボチャージャが並列に配置されたパラレル型の過給装置において、流量制御弁の開閉渋りなどの動作不良を抑制し、プライマリターボチャージャでの過回転状態の発生を防止することを目的とする。

本発明は、上述の課題を解決するための手段を以下のように構成している。すなわち、本発明は、内燃機関の過給装置であって、内燃機関の吸気通路および排気通路にプライマリターボ過給機とセカンダリターボ過給機とが並列に配設されており、内燃機関の運転領域が低速域のときには、プライマリターボ過給機のみが駆動され、高速域のときには、プライマリターボ過給機およびセカンダリターボ過給機の両方が駆動され、この駆動切り替えが、上記排気通路のセカンダリターボ過給機よりも排気上流側に設けられた流量制御弁を制御することによって行われるように構成されている。そして、上記流量制御弁は、排気通路に並列に２つ設けられており、車両停止時にニュートラル状態である場合、上記各流量制御弁の開閉をそれぞれ複数回繰り返す固着防止動作が行われ、この固着防止動作の際、２つの流量制御弁の少なくとも一方が開状態となるように開閉されることを特徴としている。

上記構成によれば、各流量制御弁の開閉動作にともなって、流量制御弁に付着した未燃燃料や、すすなどが取り除かれる。これにより、流量制御弁の開閉渋りなどの動作不良の発生を抑制することができる。その結果、各流量制御弁の固着を防止することができ、流量制御弁の固着に起因するプライマリターボ過給機での過回転状態の発生を回避することができる。この場合、高速走行にともなう各流量制御弁の開状態への切り替えが長期間にわたって行われなかったとしても、流量制御弁の開閉渋りなどの動作不良の発生を抑制することができ、流量制御弁の固着を防ぐことができる。

しかも、固着防止動作の際、２つの流量制御弁の少なくとも一方が開状態となっているため、アクセルペダルが踏み込まれ、いわゆるレーシングが行われたとしても、大量の排気ガスがプライマリターボ過給機へ急激に流れ込むことが抑制される。これにより、レーシングによるプライマリターボ過給機での過回転状態の発生を未然に防ぐことができる。

本発明において、上記固着防止動作は、上記流量制御弁への付着物の量が設定値を超えた可能性があると判定された場合に実行されることが好ましい。この構成では、流量制御弁の不要な固着防止動作が行われることを避けることできる。ここで、この判定は、例えば、前回の固着防止制御を行ったときから現在までの走行距離、前回の固着防止制御を行ったときから現在までの燃料添加量の積算量、前回の固着防止制御を行ったときから現在までの燃料噴射量の積算量などのパラメータに基づいて行うことが可能である。

また、本発明において、上記２つの流量制御弁のうち一方が微小開度を制御可能に構成されていることが好ましい。このように、一方の流量制御弁を微小開度制御可能な弁とすることで、新たな弁を追加することなく、シングルターボ駆動からツインターボ駆動に切り替える際、セカンダリターボ過給機の助走回転を行いつつ、プライマリターボ過給機の過給圧の変動にともなうショックを低減することができる。

また、本発明において、アクセル開度を検出する検出手段を備え、上記固着防止動作中にアクセル開度が設定値を超えた場合には、固着防止動作を終了することが好ましい。この構成では、固着防止動作中にアクセル開度を監視することで、大量の排気ガスがプライマリターボ過給機へ流れ込む可能性があるか否かを判定している。そして、その可能性がある場合には、固着防止動作が終了されるため、レーシングによるプライマリターボ過給機での過回転状態の発生を回避することが可能となる。

本発明によれば、各流量制御弁の開閉動作にともなって、流量制御弁に付着した未燃燃料や、すすなどが取り除かれる。これにより、流量制御弁の開閉渋りなどの動作不良の発生を抑制することができる。その結果、各流量制御弁の固着を防止することができ、流量制御弁の固着に起因するプライマリターボ過給機での過回転状態の発生を回避することができる。この場合、高速走行にともなう各流量制御弁の開状態への切り替えが長期間にわたって行われなかったとしても、流量制御弁の開閉渋りなどの動作不良の発生を抑制することができ、流量制御弁の固着を防ぐことができる。

本発明を実施するための最良の形態について添付図面を参照しながら説明する。

まず、実施形態に係る内燃機関の過給装置の概略構成について、図１を参照して説明する。図１に示す過給装置１は、エンジン１０の吸気通路２０および排気通路３０に並列に配置されたプライマリターボチャージャ（プライマリターボ過給機）４０およびセカンダリターボチャージャ（セカンダリターボ過給機）５０と、エンジン１０および各ターボチャージャ４０，５０を制御するＥＣＵ８０（図２）とを備えている。

エンジン１０は、例えば、直列型４気筒ディーゼルエンジンとして構成されている。エンジン１０は、シリンダブロックとシリンダヘッドとを備え、シリンダブロックの内部には、４つの燃焼室＃１〜＃４が形成されている。シリンダヘッドには、燃焼室＃１〜＃４に吸気を供給するための吸気ポートおよび燃焼室＃１〜＃４内で発生した排気ガスを外部に排出するための排気ポートが形成されている。また、シリンダヘッドには、これら燃焼室＃１〜＃４に対し燃料を噴射供給するための燃料噴射弁が設けられている。なお、エンジンは、ガソリンエンジン等であってもよく、その形式や気筒数についても特に限定されない。

エンジン１０のシリンダヘッドに形成された吸気ポートには、吸気マニホールド１２を介して吸気通路２０が接続されている。吸気通路２０の途中には、２方に分岐した後に合流する第１吸気通路２０ａと第２吸気通路２０ｂとが並列に形成されている。第１吸気通路２０ａには、プライマリターボチャージャ４０のコンプレッサホイール４１が配設されており、このコンプレッサホイール４１は、コンプレッサハウジング内に収容されている。第２吸気通路２０ｂには、セカンダリターボチャージャ５０のコンプレッサホイール５１が配設されており、このコンプレッサホイール５１は、コンプレッサハウジングに収容されている。

吸気通路２０の第１、第２吸気通路２０ａ，２０ｂよりも吸気上流側には、吸気を濾過するためのエアクリーナ２３が設けられている。吸気通路２０の第１、第２吸気通路２０ａ，２０ｂよりも吸気下流側には、ターボチャージャ４０，５０により圧縮された空気を冷却するインタークーラ２５が設けられている。

第２吸気通路２０ｂには、セカンダリターボチャージャ５０のコンプレッサホイール５１を迂回する吸気バイパス通路２０ｃが設けられている。この吸気バイパス通路２０ｃは、一端が吸気通路２０の第１、第２吸気通路２０ａ，２０ｂよりも吸気上流側に接続されており、他端が第２吸気通路２０ｂのコンプレッサホイール５１よりも吸気下流側（後述する吸気切替弁２２よりも吸気下流側）に接続されている。この吸気バイパス通路２０ｃには、リード弁２１が設けられている。このリード弁２１は、吸気バイパス通路２０ｃにおいてリード弁２１の上流側圧力が下流側圧力よりも所定値以上大きくなった場合に自動的に開かれる機械式の弁である。

また、第２吸気通路２０ｂには、コンプレッサホイール５１よりも吸気下流側に吸気切替弁２２が設けられている。吸気切替弁２２は、ＥＣＵ８０から送信される制御信号によって開閉が制御され、第２吸気通路２０ｂを通過する吸気の流量を調整可能に構成されている。例えば、吸気切替弁２２を開閉させることにより、第２吸気通路２０ｂにおける吸気の流通／遮断を切り替えることが可能となっている。

エンジン１０のシリンダヘッドに形成された排気ポートには、排気マニホールド１３を介して排気通路３０が接続されている。このエンジン１０には、排気通路３０に排出された排気ガスをＥＧＲガスとして吸気通路２０に再び戻すことで燃焼温度を低下させてＮＯｘの排出量を低減するための排気循環装置６０が設けられている。排気循環装置６０において、ＥＧＲガスは、排気通路３０と吸気通路２０とを接続する排気循環通路６１を通じて吸気通路２０へ戻されるようになっている。そして、この際、ＥＧＲガスは、排気循環通路６１の途中に設けられたＥＧＲクーラ６２によって冷却されるとともに、排気循環通路６１の出口付近に設けられたＥＧＲ弁６３の開度に応じて調量される。ＥＧＲ弁６３は、ＥＣＵ８０から送信される制御信号によって開度が制御される。

排気通路３０の途中には、２方に分岐した後に合流する第１排気通路３０ａと第２排気通路３０ｂとが並列に形成されている。第１排気通路３０ａには、プライマリターボチャージャ４０のタービンホイール４２が配設されており、このタービンホイール４２は、タービンハウジング内に収容されている。第２排気通路３０ｂには、セカンダリターボチャージャ５０のタービンホイール５２が配設されており、このタービンホイール５２は、タービンハウジング内に収容されている。

これらタービンホイール４２，５２は、タービンシャフト４３，５３によってコンプレッサホイール４１，５１と一体回転可能に連結されている。排気ガスのエネルギーによってタービンホイール４２，５２が回転駆動されると、タービンホイール４２，５２の回転力がタービンシャフト４３，５３を介してコンプレッサホイール４１，５１に伝達される。これにより、コンプレッサホイール４１，５１が回転されて、ターボチャージャ４０，５０による過給動作が行われるようになっている。

第２排気通路３０ｂにおいて、タービンホイール４２よりも排気上流側には、互いに独立して制御可能な排気切替弁３１，３２が並列に設けられている。具体的には、第２排気通路３０ｂの途中には、２方に分岐した後に合流する第１分岐通路３３ａと第２分岐通路３３ｂとが並列に形成されている。そして、第１分岐通路３３ａには第１排気切替弁３１が配置されている。第１排気切替弁３１は、流量制御弁として構成され、具体的には、ＥＣＵ８０から送信される制御信号によって開閉が制御され、第１分岐通路３３ａを通過する排気ガスの流量を調整可能に構成されている。また、第２分岐通路３３ｂには第２排気切替弁３２が配置されている。第２排気切替弁３２は、流量制御弁として構成され、具体的には、ＥＣＵ８０から送信される制御信号によって開閉が制御され、第２分岐通路３３ｂを通過する排気ガスの流量を調整可能に構成されている。この場合、例えば、ＶＳＶ（バキュームスイッチング弁）により駆動されるアクチュエータによって、第１、第２排気切替弁３１，３２の開閉動作が制御される。

さらに、排気通路３０の第１、第２排気通路３０ａ，３０ｂよりも排気下流側には、触媒コンバータ７０が設けられている。この触媒コンバータ７０には、排気ガスに含まれるＣＯ、ＨＣ、ＮＯｘを酸化して浄化するための触媒（酸化触媒など）と、排気ガスに含まれる粒子状物質、いわゆるＰＭ（Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ Ｍａｔｔｅｒ）を捕集するためのＰＭフィルタとが設けられている。

ＥＣＵ８０は、図２に示すように、ＣＰＵ８１、ＲＯＭ８２、ＲＡＭ８３、バックアップＲＡＭ８４などを備えている。

ＲＯＭ８２には、各種制御プログラムや、それら各種制御プログラムを実行する際に参照されるマップ等が記憶されている。ＣＰＵ８１は、ＲＯＭ８２に記憶された各種制御プログラムやマップに基づいて各種の演算処理を実行する。また、ＲＡＭ８３は、ＣＰＵ８１での演算結果や各種センサから入力されたデータ等を一時的に記憶するメモリであり、バックアップＲＡＭ８４は、例えばエンジン１０の停止時にその保存すべきデータ等を記憶する不揮発性のメモリである。そして、ＣＰＵ８１、ＲＯＭ８２、ＲＡＭ８３、およびバックアップＲＡＭ８４は、双方向バス８７を介して互いに接続されるとともに、入力インターフェース８５および出力インターフェース８６と接続されている。

入力インターフェース８５には、エンジン１０の運転状態を検出するための各種センサが接続されている。具体的には、過給された吸気の圧力（過給圧）を検出する過給圧センサ９１、エンジン１０の冷却水の温度を検出する水温センサ９２、吸入空気量を検出するエアフローメータ９３、吸入空気の温度を検出する吸気温センサ９４、エンジン１０の回転数を検出するエンジン回転数センサ９５、スロットル弁１６の開度を検出するスロットル開度センサ９６、アクセルペダル踏み込み量（アクセル開度）を検出するアクセル開度センサ９７、エンジン１０に連設される変速機で選択されているギアポジションを検出するシフトポジションセンサ９８、車速を検出する車速センサ９９などが入力インターフェース８５に接続されている。

出力インターフェース８６には、上述の吸気切替弁２２、第１、第２排気切替弁３１，３２、ＥＧＲ弁６３、燃料噴射装置１５、スロットル弁（スロットルモータ）１６などが接続されている。

そして、ＥＣＵ８０は、上記した各種センサの出力に基づいて、燃料噴射制御などを含むエンジン１０の各種制御を実行する。また、ＥＣＵ８０は、過給装置の駆動切替制御や、排気切替弁の固着防止制御を実行する。ここでまず、過給装置の駆動切替制御について説明する。

ＥＣＵ８０は、各種センサの出力信号に基づいて、現在のエンジン１０の運転状態（例えばエンジン回転数、負荷など）を判断し、そのエンジン運転状態に基づいてマップ等を参照して、低速域または高速域（中速域を含む）のいずれの運転領域であるのかを判別する。その判別結果が低速域である場合、プライマリターボチャージャ４０のみを駆動する（シングルターボ駆動）。

具体的には、吸気切替弁２２、および第１、第２排気切替弁３１，３２を閉状態として、エンジン１０の燃焼室＃１〜＃４から排気マニホールド１３を通じて排気通路３０に排出した排気ガスをプライマリターボチャージャ４０のタービンホイール４２のみに供給する。これにともない、過給装置１において、プライマリターボチャージャ４０のみが作動し、プライマリターボチャージャ４０のみによって過給動作が行われるようになる。

そして、このようなシングルターボ駆動中に、エンジン１０の運転状態が、低速域から高速域に変化した場合、ＥＣＵ８０は、プライマリターボチャージャ４０のみを駆動するシングルターボ駆動から、プライマリターボチャージャ４０およびセカンダリターボチャージャ５０の両方を駆動するツインターボ駆動に切り替える。この場合、ＥＣＵ８０は、吸気切替弁２２、および第１、第２排気切替弁３１，３２を閉状態から開状態に制御する。

これにより、エンジン１０の燃焼室＃１〜＃４から排気マニホールド１３を通じて排気通路３０に排出した排気ガスを、プライマリターボチャージャ４０のタービンホイール４２およびセカンダリターボチャージャ５０のタービンホイール５２の両方に供給する。これにともない、過給装置１において、プライマリターボチャージャ４０およびセカンダリターボチャージャ５０の両方が作動するようになり、両ターボチャージャ４０，５０によって過給動作が行われるようになる。

一方、ツインターボ駆動中に、エンジン１０の運転状態が、高速域から低速域に変化した場合、ＥＣＵ８０は、吸気切替弁２２、および第１、第２排気切替弁３１，３２を開状態から閉状態に制御して、ツインターボ駆動からシングルターボ駆動に切り替える。

続いて、この実施形態の特徴である排気切替弁の固着防止制御について説明する。この制御は、車両停止時に変速機がニュートラル状態のとき、排気切替弁の固着防止制御を行う必要性があると判断された場合に実行される。以下、図３のフローチャートを参照して詳しく説明する。

まず、ステップＳＴ１１において、ＥＣＵ８０は、車両が停止時であり、かつ、変速機がニュートラル状態であるか否かを判定する。この判定は、車速センサ９９およびシフトポジションセンサ９８の検出出力に基づいて行うことが可能である。すなわち、車速センサ９９の検出出力に基づいて車両が停止時であるか否かが判定され、シフトポジションセンサ９８の検出出力に基づいて変速機がニュートラル状態であるか否かが判定される。

そして、この判定が否定判定である場合には、ステップＳＴ１４へ移行し、通常のアイドル制御を実行する（アイドルモード）。このアイドルモードでは、第１、第２排気切替弁３１，３２は、ともに閉状態に制御される。

一方、その判定が肯定判定である場合には、ＥＣＵ８０は、ステップＳＴ１２において、第１、第２排気切替弁３１，３２の固着防止制御を行う必要性があるか否かを判定する。このような判定を行うのは、固着防止制御は、第１、第２排気切替弁３１，３２への未燃焼の燃料（未燃燃料）や、すす等の付着量が所定量（閾値）を超えた可能性がある場合に行えばよいためであり、不要な固着防止制御が行われることを避けるためである。

第１、第２排気切替弁３１，３２の固着防止制御を行う必要性があるか否か、つまり、第１、第２排気切替弁３１，３２への付着物の付着量が所定量を超えた可能性があるか否かは、例えば次のようなパラメータを用いて判定することが可能である。現在の走行距離Ｌ１、前回の固着防止制御を行ったときの走行距離Ｌ２、燃料添加量の積算量Ｐ１（前回の固着防止制御から現在まで）、燃料噴射量の積算量Ｑ１（前回の固着防止制御から現在まで）などが第１、第２排気切替弁３１，３２への付着物の量を推定するためのパラメータとして用いられる。

ここで、上記走行距離Ｌ１，Ｌ２を第１、第２排気切替弁３１，３２への付着物の量を推定するためのパラメータとして用いるのは、前回の固着防止制御を行ったときから現在までの走行距離［Ｌ１−Ｌ２］が大きくなるほど、第１、第２排気切替弁３１，３２への未燃燃料や、すす等の付着物の量が多くなると考えられるからである。また、上記燃料噴射量の積算量Ｑ１をパラメータとして用いるのは、燃料噴射量の積算量Ｑ１が大きくなるほど、第１、第２排気切替弁３１，３２への付着物の量が多くなると考えられるからである。同様に、上記燃料添加量の積算量Ｐ１をパラメータとして用いるのは、燃料添加制御を実行するエンジンにおいては、燃料添加量の積算量Ｐ１が大きくなるほど、第１、第２排気切替弁３１，３２への付着物の量が多くなると考えられるからである。なお、燃料添加制御を行わない場合には、このパラメータＰ１は用いられない。これらのパラメータＬ２，Ｐ１，Ｑ１は、エンジン１０の運転中は、ＲＡＭ８３に保存され、随時更新され、また、エンジン１０の停止時には、バックアップＲＡＭ８４に保存される。

ステップＳＴ１２の判定は、上記のパラメータごとにそれぞれ行ってもよいし、上記のパラメータを組み合わせて行ってもよい。上記のパラメータごとに行う判定の場合、例えば、前回の固着防止制御を行ったときからの走行距離［Ｌ１−Ｌ２］が、所定の閾値Ｌ０を超えた場合には（Ｌ１−Ｌ２＞Ｌ０）、固着防止制御を行う必要性があると判定され、逆に、所定の閾値Ｌ０以下である場合には（Ｌ１−Ｌ２≦Ｌ０）、固着防止制御を行う必要性がないと判定される。また、燃料噴射量の積算量Ｑ１が所定の閾値Ｑ０を超えた場合には（Ｑ１＞Ｑ０）、固着防止制御を行う必要性があると判定され、逆に、所定の閾値Ｑ０以下である場合には（Ｑ１≦Ｑ０）、固着防止制御を行う必要性がないと判定される。なお、閾値Ｌ０，Ｑ０は、車種ごと、車両ごとに設定される値であり、予め実験やシミュレーションを行うことによって求められ、ＲＯＭ８２に記憶されている。

一方、上記のパラメータを組み合わせて行う判定の場合、例えば次のような式（１）を用いて、パラメータＡを算出する。

Ａ＝Ａ１＊［Ｌ１−Ｌ２］＋Ａ２＊Ｐ１＋Ａ３＊Ｑ１ ・・・（１）
式（１）により算出されるパラメータＡが、所定の閾値Ａ０を超えた場合には（Ａ＞Ａ０）、固着防止制御を行う必要性があると判定され、逆に、所定の閾値Ａ０以下である場合には（Ａ≦Ａ０）、固着防止制御を行う必要性がないと判定される。なお、係数Ａ１，Ａ２，Ａ３、閾値Ａ０は、車種ごと、車両ごとに設定される値であり、予め実験やシミュレーションを行うことによって求められ、ＲＯＭ８２に記憶されている。

そして、ステップＳＴ１２の判定が否定判定である場合には、ステップＳＴ１４へ移行し、通常のアイドル制御を実行する（アイドルモード）。一方、その判定が肯定判定である場合には、ＥＣＵ８０は、ステップＳＴ１３において、第１、第２排気切替弁３１，３２の固着防止制御を行いながら、アイドル制御を実行する（固着防止モード）。この固着防止モードでは、第１、第２排気切替弁３１，３２の開閉をそれぞれ複数回繰り返す固着防止動作が行われる。この際、第１、第２排気切替弁３１，３２の少なくとも一方が開状態となるように開閉制御される。言い換えれば、第１、第２排気切替弁３１，３２は、閉状態の期間が互いに重ならないように制御される。この場合、第１、第２排気切替弁３１，３２は、全開の状態まで開いた後、閉じるようにしてもよいし、あるいは、所定の開度まで開いた後、閉じるようにしてもよい。つまり、第１、第２排気切替弁３１，３２は、後述するプライマリターボチャージャ４０の過回転を防止可能な開度であれば、全開の状態まで開かなくてもよい。なお、第１、第２排気切替弁３１，３２の開閉は、少なくとも２回行えばよく、その回数は特に限定されない。また、第１、第２排気切替弁３１，３２の開閉時間についても特に限定されない。

この実施形態では、過給装置１において、上記のような固着防止制御が実行されるため、以下のような効果が得られる。

すなわち、第１、第２排気切替弁３１，３２の開閉動作にともなって、第１、第２排気切替弁３１，３２に付着した未燃燃料や、すすなどが取り除かれる。これにより、第１、第２排気切替弁３１，３２の開閉渋りなどの動作不良の発生を抑制することができる。その結果、第１、第２排気切替弁３１，３２の固着を防止することができ、第１、第２排気切替弁３１，３２の固着に起因するプライマリターボチャージャ４０での過回転状態の発生を回避することができる。

しかも、固着防止制御の際、第１、第２排気切替弁３１，３２の少なくとも一方が開状態となっている。言い換えれば、第１、第２排気切替弁３１，３２は、同時には閉状態とならない。このため、アクセルペダルが踏み込まれ、いわゆるレーシングが行われたとしても、大量の排気ガスがプライマリターボチャージャ４０へ急激に流れ込むことが抑制される。これにより、レーシングによるプライマリターボチャージャ４０での過回転状態の発生を未然に防ぐことができる。

ここで、上記のような固着防止制御を行わなければ、例えば、市街地などの低速走行を主として行う場合、高速走行にともなう第１、第２排気切替弁３１，３２の開状態への切り替えが長期間にわたって行われない可能性がある。つまり、第１、第２排気切替弁３１，３２が閉じた状態が長期間にわたり継続される可能性があり、その結果、第１、第２排気切替弁３１，３２の開閉渋りや、固着を招く可能性がある。この実施形態では、所定の判定条件が満たされた場合に定期的に固着防止制御を行うようにしている。これにより、高速走行にともなう第１、第２排気切替弁３１，３２の開状態への切り替えが長期間にわたって行われなかったとしても、第１、第２排気切替弁３１，３２の開閉渋りなどの動作不良の発生を抑制することができ、第１、第２排気切替弁３１，３２の固着を防ぐことができる。

−他の実施形態−
以上、本発明の実施形態について説明したが、ここに示した実施形態は一例であり、さまざまに変形することが可能である。

（１）プライマリターボチャージャおよびセカンダリターボチャージャを、可変容量型の過給機として構成してもよい。この場合、両方のターボチャージャを可変容量型としてもよいし、一方のターボチャージャだけを可変容量型としてもよい。可変容量機構としては、開度を変更することによりタービンホイールに吹き付けられる排気ガスの流速を変更するノズルベーンを備える可変ノズルベーン機構などを用いることが可能である。

（２）２つの排気切替弁のうち一方を、微小開度を制御可能な構成としてもよい。この構成では、シングルターボ駆動からツインターボ駆動に切り替える際、過給圧の変動にともなうショックを低減することができる。具体的には、まず、一方の排気切替弁を開き、続いて、他方の排気切替弁を開くように制御する。こうすれば、一方の排気切替弁が微小開度を制御可能であることから、セカンダリターボチャージャに導かれる少量の排気ガスによりその予回転（助走回転）が可能となるとともに、プライマリターボチャージャに導かれる排気ガスが僅かに減少するだけで済むため、プライマリターボチャージャの回転数の低下が抑制され、過給圧の変動が抑制されることになる。

以下、この過給装置の具体的な構成について、図４〜図６を参照して説明する。なお、上記実施形態と同じ構成の部分には、同じ符号を付して、その説明を省略する。

図４に示す過給装置１００は、エンジン１０の吸気通路２０および排気通路３０に並列に配置されたプライマリターボチャージャ４０およびセカンダリターボチャージャ５０と、エンジン１０および各ターボチャージャ４０，５０を制御するＥＣＵ１８０（図５）とを備えている。

排気通路３０の途中には、２方に分岐した後に合流する第１排気通路３０ａと第２排気通路３０ｂとが並列に形成されている。さらに、第２排気通路３０ｂの途中には、２方に分岐した後に合流する第１分岐通路１３３ａと第２分岐通路１３３ｂとが並列に形成されている。そして、第１分岐通路１３３ａには第１排気切替弁１３１が配置され、第２分岐通路１３３ｂには第２排気切替弁１３２が配置されている。第１、第２排気切替弁１３１，１３２は、互いに独立して制御可能な流量制御弁として構成されている。

ここで、上記実施形態とは異なる点は、第１排気切替弁１３１が微小開度を制御可能に構成されている点である。この場合、第１分岐通路１３３ａの流路面積が第２分岐通路１３３ｂの流路面積に比べ微小となっている。そして、第１分岐通路１３３ａからセカンダリターボチャージャ５０へ導かれる排気ガスの量が、第２排気通路１３３ｂからセカンダリターボチャージャ５０へ導かれる排気ガスの量に比べ微小となっている。

ＥＣＵ１８０は、図５に示すように、ＣＰＵ１８１、ＲＯＭ１８２、ＲＡＭ１８３、バックアップＲＡＭ１８４などを備えている。ＣＰＵ１８１、ＲＯＭ１８２、ＲＡＭ１８３、およびバックアップＲＡＭ１８４は、双方向バス１８７を介して互いに接続されるとともに、入力インターフェース１８５および出力インターフェース１８６と接続されている。

入力インターフェース１８５には、過給圧センサ９１、水温センサ９２、エアフローメータ９３、吸気温センサ９４、エンジン回転数センサ９５、スロットル開度センサ９６、アクセル開度センサ９７、シフトポジションセンサ９８、車速センサ９９などが接続されている。出力インターフェース１８６には、吸気切替弁２２、第１、第２排気切替弁１３１，１３２、ＥＧＲ弁６３、燃料噴射装置１５、スロットル弁（スロットルモータ）１６などが接続されている。

そして、ＥＣＵ１８０は、上記した各種センサの出力に基づいて、燃料噴射制御などを含むエンジン１０の各種制御を実行する。また、ＥＣＵ１８０は、過給装置の駆動切替制御や、排気切替弁の固着防止制御を実行する。

この実施形態の排気切替弁の固着防止制御について、図６のフローチャートを参照して説明する。図６において、ステップＳＴ２１〜ＳＴ２４の処理は、上記実施形態の図３のステップＳＴ１１〜ＳＴ１４と同様の処理となっている。この実施形態では、ステップＳＴ２１〜ＳＴ２４の処理に加え、次のステップＳＴ２５、ＳＴ２６の処理を行うようにしている。

ステップＳＴ２５において、ＥＣＵ１８０は、第２排気切替弁１３２が閉状態であり、かつ、アクセル開度が所定の開度（閾値）を超えているか否かを判定する。この場合、アクセル開度センサ９７の検出出力に基づき、アクセル開度が、例えば、０％よりも大きいとき（アクセルオンのとき）、アクセル開度が所定の開度を超えていると判定することが可能である。

そして、ステップＳＴ２５の判定が否定判定である場合には、ステップＳＴ２４へ移行し、固着防止モードを継続して実行する。一方、その判定が肯定判定である場合には、ステップＳＴ２６へ移行し、固着防止モードを終了し、通常のバルブ制御に移行する。

この実施形態において、ステップＳＴ２５、ＳＴ２６の処理の追加して行うのは、次の理由による。この実施形態では、流量制御弁として微小開度制御可能な第１排気切替弁１３１を用いるため、ステップＳＴ２４の固着防止制御を継続して行うと、次のような点が懸念されるからである。すなわち、ステップＳＴ２４の固着防止制御では、第１、第２排気切替弁１３１，１３２の開閉動作が繰り返し行われる。この際、第２排気切替弁１３２が閉状態のとき、アクセルペダルが踏み込まれ、レーシング状態になると、上記実施形態の場合とは異なり、大量の排気ガスがプライマリターボチャージャ４０へ急激に流れ込む可能性がある。つまり、第１排気切替弁１３１は大量の排気ガスを流すのに適していないため、第１排気切替弁１３１を介してセカンダリターボチャージャ５０へ導かれる排気ガスの量は微小となる。その結果、大量の排気ガスがプライマリターボチャージャ４０へ流れ込み、プライマリターボチャージャ４０での過回転状態が発生する可能性がある。

この実施形態では、固着防止制御中に、アクセル開度を監視することで、大量の排気ガスがプライマリターボチャージャ４０へ流れ込む可能性があるか否かを判定している。そして、その可能性がある場合には、固着防止制御が中止されるため、プライマリターボチャージャ４０でレーシングによる過回転状態が発生することを回避することが可能となる。また、この実施形態では、第１排気切替弁１３１を微小開度制御可能な弁とすることで、新たな弁を追加することなく、シングルターボ駆動からツインターボ駆動に切り替える際、セカンダリターボチャージャ５０の助走回転を行いつつ、プライマリターボチャージャ４０の過給圧の変動にともなうショックを低減することができる。

実施形態に係る内燃機関の過給装置の概略構成を示す図である。 ＥＣＵ等の制御系の構成を示すブロック図である。 排気切替弁の固着防止制御の手順を示すフローチャートである。 他の実施形態に係る内燃機関の過給装置の概略構成を示す図である。 ＥＣＵ等の制御系の構成を示すブロック図である。 排気切替弁の固着防止制御の手順を示すフローチャートである。

符号の説明

１ 過給装置
１０ エンジン
２０ 吸気通路
３０ 排気通路
３１ 第１排気切替弁
３２ 第２排気切替弁
４０ プライマリターボチャージャ（プライマリターボ過給機）
５０ セカンダリターボチャージャ（セカンダリターボ過給機）
８０ ＥＣＵ

Claims (4)

1. 内燃機関の吸気通路および排気通路にプライマリターボ過給機とセカンダリターボ過給機とが並列に配設されており、内燃機関の運転領域が低速域のときには、プライマリターボ過給機のみが駆動され、高速域のときには、プライマリターボ過給機およびセカンダリターボ過給機の両方が駆動され、この駆動切り替えが、上記排気通路のセカンダリターボ過給機よりも排気上流側に設けられた流量制御弁を制御することによって行われるように構成された内燃機関の過給装置において、
   上記流量制御弁は、排気通路に並列に２つ設けられており、車両停止時にニュートラル状態である場合、上記各流量制御弁の開閉をそれぞれ複数回繰り返す固着防止動作が行われ、この固着防止動作の際、２つの流量制御弁の少なくとも一方が開状態となるように開閉されることを特徴とする内燃機関の過給装置。
2. 請求項１に記載の内燃機関の過給装置において、
   上記固着防止動作は、上記流量制御弁への付着物の量が設定値を超えた可能性があると判定された場合に実行されることを特徴とする内燃機関の過給装置。
3. 請求項１または請求項２に記載の内燃機関の過給装置において、
   上記２つの流量制御弁のうち一方が微小開度を制御可能に構成されていることを特徴とする内燃機関の過給装置。
4. 請求項３に記載の内燃機関の過給装置において、
   アクセル開度を検出する検出手段を備え、上記固着防止動作中にアクセル開度が設定値を超えた場合には、固着防止動作を終了することを特徴とする内燃機関の過給装置。

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