JP2010138812A - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ターボチャージャにおける潤滑油の漏洩に起因する燃焼状態やエミッションの悪化を抑制する。
【解決手段】タービン２１０、コンプレッサ２１３及び回転軸２１４を含む主ターボチャージャと、タービン２２１、コンプレッサ２２２及び回転軸２２３を含む副ターボチャージャとを備えたエンジンシステム１０において、ＥＣＵ１００は、オイル掃気制御を実行する。当該制御において、ＥＣＵ１００は、主ターボチャージャのみを利用したシングル過給モードの実行期間において、副ターボチャージャからの潤滑油の漏洩量たるオイル溜まり量ＯＬを算出且つ更新している。このオイル溜まり量ＯＬが所定値Ａを超えると、ＥＣＵ１００は、副ターボチャージャのタービン２２１への排気の供給量を調整する排気切り替え弁２３０を微開させ、タービン２２１を駆動状態とすることによって漏洩した潤滑油を掃気する。
【選択図】図３

Description

本発明は、例えば２ウェイツインターボ等の過給システムを有する内燃機関の制御装置の技術分野に関する。

この種の装置として、ツインターボの潤滑に関するものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に開示されたシーケンシャルターボエンジンのターボ潤滑方法（以下、「従来の技術」と称する）によれば、エンジン運転状態により作動するセカンダリターボ過給機の軸受け部には、セカンダリターボ過給機の作動時に給油すると共に、不作動時には給油を遮断或いは絞るように制御するので、セカンダリターボ過給機でのオイル漏れ、オイル消費の増大を防止して良好に潤滑することができるとされている。

尚、副ターボチャージャの作動状態に基づいて副ターボチャージャに供給する潤滑油量を制御するものも提案されている（例えば、特許文献２参照）。

特開平６−１０６８８号公報 特開２００８−１２８１５９号公報

通常、この種のツインターボシステムにおいては、一方のターボは車両の負荷条件に応じて駆動されるため、過給圧及び排気圧の加わらない非駆動時における潤滑油の漏洩を防止すべく、上記従来技術等のように、潤滑油量の制御がなされる。一方で、この種の潤滑油量の抑制により潤滑油の漏洩は少なく駆らず防止され得るものの、例えば、潤滑油の供給が停止される以前に既に供給済みの潤滑油が係る非駆動時に漏洩する可能性もあり、非駆動側のターボにおける潤滑油の漏洩量は必ずしもゼロとはならない。一方で、非駆動側のターボにおいて、例えばタービン及びコンプレッサ周辺部分等に漏洩した潤滑油は、黒煙や白煙の発生要因となり、内燃機関の燃焼状態やエミッションの悪化を招き得るが、従来の技術では、潤滑油が漏洩した後の状況については何ら考慮されていないために、この種の燃焼状態やエミッションの悪化を防止することが困難である。即ち、従来の技術には、非駆動側のターボにおける潤滑油の漏洩により燃焼状態やエミッションが悪化しかねないという技術的な問題点がある。

本発明は、上述した問題点に鑑みてなされたものであり、ターボチャージャにおける潤滑油の漏洩に起因する燃焼状態やエミッションの悪化を抑制することが可能な内燃機関の制御装置を提供することを課題とする。

上述した課題を解決するため、本発明に係る内燃機関の制御装置は、各々排気駆動型の第１過給器及び第２過給器を含む過給システムと、開閉状態に応じて該第２過給器に対する排気の供給量を調整可能に構成され、前記過給システムの過給モードを、閉弁状態において前記第１過給器のみにより吸入空気を過給するシングル過給モードに、また閉弁状態において前記第１及び第２過給器により吸入空気を過給するツイン過給モードに夫々切り替え可能な第１調整弁と、前記第１及び第２過給器に対し潤滑油を供給する供給手段とを備えてなる内燃機関の制御装置であって、前記第２過給器における前記潤滑油の漏洩量を特定する特定手段と、前記過給モードが前記シングル過給モードである場合に、該特定された漏洩量に応じて前記第１調整弁を開弁させる制御手段とを具備することを特徴とする。

本発明に係る内燃機関は、各々排気駆動型として構成される第１過給器及び第２過給器を含む過給システムを備える。ここで、「排気駆動型」とは、過給器による吸入空気の過給作用が、排気エネルギをその動力源として得られることを意味するものであり、第１及び第２過給器は、好適な一形態として、排気圧により回転駆動されるタービンと、例えば当該タービンと回転軸を共有すること等により当該タービンにより回転駆動されるコンプレッサ等の流体圧縮手段とを備えた、所謂「ターボチャージャ」として構成される。尚、本発明に係る過給システムは、過給器として、第１及び第２過給器に加え更に他の過給器を備えていてもよい。また、第１及び第２過給器は、好適な一形態としては、相互に並列な位置関係にある（即ち、その過給態様が、一方の過給器により過給された吸入空気を他方の過給器により過給する、所謂多段過給の形態を採らない）ものの、過給システムにおける、これら第１及び第２過給器の設置態様及び詳細な構成は、本発明に係る後述する作用を導き得る限りにおいて如何なるものであってもよい。

本発明に係る内燃機関は、開閉状態に応じて第２過給器に対する排気の供給量を二値的に、段階的に又は連続的に調整可能な第１調整弁を備えており、係る第１調整弁の開閉状態に応じて、第２過給器の過給状態（端的には過給圧）が二値的に、段階的に又は連続的に調整される構成となっている。また本発明では特に、過給システムの過給モードが、第１調整弁が閉弁状態にある場合に第１過給器のみが過給に寄与するシングル過給モードとなり、第１調整弁が開弁状態にある場合に第１及び第２過給器が過給に寄与するツイン過給モードとなる。この際、第１調整弁の開閉状態に応じて第２過給器の過給圧を調整可能な点に鑑みれば、ツイン過給モードは、例えば第１調整弁の開度が全開開度と全閉開度との間で規定される中間開度とされることにより得られる相対的に軽負荷側に対応する少なくとも一のモードと、例えば第１調整弁の開度を当該全開開度とされることにより得られる相対的に高負荷側に対応する一のモードとに更に細分化されていてもよい。

尚、第１調整弁のこのような作用に鑑みれば、第１調整弁とは、好適な一形態として、排気通路における第２過給器のタービンの上流側（シリンダ側）に設けられ、第１調整弁を挟んだ排気通路の上下流の連通を遮断する閉弁状態と、当該上下流を連通させる開弁状態とを少なくとも採り得るように構成された電磁弁やバタフライ弁等の各種弁装置（尚、弁装置とは、弁体に加え、当該弁体を開閉駆動する駆動系等を含み得る総体概念である）であってもよい。

いずれの過給モードが選択されるにせよ、吸入空気を大気圧以上に過給することは可能であり、係る観点から言えば、過給システムにおけるこの種の過給モードの切り替えは、如何なる制御条件に従ってなされてもよいが、好適には、この種の過給モードの切り替えは、内燃機関を搭載する車両の運転条件に基づいて実行される。この際、例えば、軽負荷領域ではシングル過給モードが、また高負荷領域ではツイン過給モードが夫々選択されてもよい。補足すれば、過給圧を要求以上に高めることはノッキングの発生限界に律束される圧縮比の低下を招くため回避すべきであり、また、排気エネルギの低い軽負荷領域で第２過給器を駆動すると、第２過給器における圧損が顕在化し易く、かえって過給圧の立ち上がりが遅れてドライバビリティの低下を生じかねない。一方で、排気エネルギが十分に確保される高負荷領域では、シングル過給モードと比較して高い過給圧を実現し得るツイン過給モードの方が、動力性能の面から有利である。

ここで、第１及び第２過給器は、例えばボールベアリング等を含む軸受け部或いは各種摺動部等に、供給手段による潤滑油の供給を受けている。ここで特に、これら潤滑油の供給部位には、基本的には、非供給部位に対する然るべきシーリング処理が施されており、供給された潤滑油が、潤滑油の供給を要しない、例えばタービンブレードやコンプレッサブレード等に、積極的に漏洩するといった事態は生じ難い。従って、基本的には、物理的又は機械的な軋轢や抵抗を緩和して円滑な動作を促すといった、潤滑油を供給するメリットのみが享受され得る。

ところが、過給器が非駆動状態にある場合、潤滑油の供給部位は、外側（例えば、コンプレッサが設けられる吸気通路側やタービンが設けられる排気通路側）から然るべき圧力を受けていないため、潤滑油は係る供給部位から当該外側へ漏洩し易い。従って、排気により絶えず駆動される第１過給器はさておき、第１調整弁によりシングル過給モードに対応する非駆動状態を採り得る第２過給器においては、例えばコンプレッサ側又はタービン側或いはその両方に対する経時的な潤滑油の漏洩が生じ易い。この種の潤滑油の漏洩は、例え非駆動時において第２過給器に対する潤滑油の供給を低減或いは停止し得たとしても回避され難い。

そこで、本発明に係る内燃機関の制御装置によれば、その動作時には、例えばＥＣＵ（Electronic Control Unit：電子制御ユニット）等の各種処理ユニット、各種コントローラ或いはマイコン装置等各種コンピュータシステム等の形態を採り得る特定手段により、第２過給器における潤滑油の漏洩量が特定される。ここで、「漏洩量」とは、例えば単位時間当たりの漏洩量、即ち漏洩速度であってもよいし、ある期間について又は然るべきリセットがなされるまで積算された積算量であってもよいし、漏洩先（例えば、タービンやコンプレッサ等）における貯留量であってもよく、潤滑油の漏洩の度合いを規定する物理量、制御量又は指標値を包括する概念である。また、本発明に係る「特定」とは、検出、推定、算出、導出、同定及び取得等を包括する概念であり、真偽の程度はともかく、特定対象（この場合、漏洩量）を、制御上参照し得る情報として後述する制御手段に把握させ得る限りにおいて、そのプロセスは、各種態様を有してよい趣旨である。

一方、特定手段により漏洩量が特定されると、例えばＥＣＵ等の各種処理ユニット、各種コントローラ或いはマイコン装置等各種コンピュータシステム等の形態を採り得る制御手段が、過給モードがシングル過給モードである場合に、この特定された漏洩量に応じて第１調整弁を開弁させる。第１調整弁を開弁させた場合、実践上有意な過給がなされるか否かは別として、第２過給器は、その開度によらず少なくとも停止状態から脱却する。第２過給器がこのように少なくとも物理的に又は機械的に作動している状態にあれば、漏洩した潤滑油は、霧化するにせよしないにせよ、吸気通路或いは排気通路に言わば吹き飛ばされる形となり、第２過給器の掃気が実現される。

このように、本発明によれば、如何なる選択態様の下に過給モードの選択がなされるにせよ、シングルモードを維持しつつ第１調整弁を開弁することができるため、第２過給器の掃気が、同じく第１調整弁を開弁して得られるツイン過給モードが発効するタイミングに律束されることがない。また、第１調整弁は、特定手段により特定された漏洩量に応じて開弁されるため、係る掃気に伴って吸排気系に導かれる潤滑油が燃焼状態やエミッションに悪影響を及ぼす以前に（即ち、適切なタイミングで）係る掃気を行うことが可能となる。更には、第２の過給器を過給に寄与させる必要がない点に鑑みれば、この場合の第１調整弁の開度は、好適には、漏洩した潤滑油を確実に掃出し得る範囲で、過給圧への影響を可及的に抑制し得る比較的小さい開度でよく、実践上問題となる程に過給圧の変動を招くことがないため、ドライバビリティの低下を防ぐことができる。

即ち、本発明に係る内燃機関の制御装置によれば、潤滑油の漏洩そのものを防止するといった予防的見地に立った技術思想とは一線を画す、第１調整弁を開弁させる指標として潤滑油の漏洩量が特定し係る特定された漏洩量に応じて第１調整弁を開弁する旨の新規な技術思想によって、第１調整弁の開弁のタイミング及びその開度について、明確且つ合理的な理由を獲得することを可能としており、漏洩した潤滑油による燃焼状態やエミッションの悪化も、また過給圧の変動によるドライバビリティの低下も好適に抑制することが可能となるのである。

本発明に係る内燃機関の制御装置の一の態様では、前記制御手段は、前記特定された漏洩量が所定値以上である場合に前記第１調整弁を開弁させる。

この態様によれば、特定された漏洩量が所定値以上である場合に第１調整弁が開弁されるため、シングル過給モードにおける第１調整弁の開弁機会を可及的に抑制しつつ、掃気に伴って実践上看過し難い燃焼状態の悪化やエミッションの悪化を将来し得る程に潤滑油が漏洩する以前に確実に第２過給器を掃気することができ、実践上有益である。

尚、この態様では、前記特定された漏洩量が所定値以上である場合の前記第１調整弁の開度は、前記ツイン過給モードに対応する前記第１調整弁の開度未満である。

先に述べたように、第２過給器の掃気に要する第１調整弁の開度は、第２過給器を吸入空気の過給に寄与させる場合と較べて小さくてよい。このような比較的小さい開度で第１調整弁を開弁させた場合、燃焼状態及びエミッションの悪化を抑制するといった効果が、過給圧の変動に伴うドライバビリティの低下を伴うことなく得られ得るため好適である。

本発明に係る内燃機関の制御装置の他の態様では、前記内燃機関は、前記第１調整弁の開度の大小が夫々開度の大小に対応するように前記第１調整弁に同期して開閉可能に構成され、前記第２過給器に供給される潤滑油の量を調整可能な第２調整弁を更に備える。

この態様によれば、如何なる物理的、機械的、電気的又は磁気的な構成を採るにせよ、第１調整弁と同期して開閉する第２調整弁が備わり、第１調整弁が閉じられるシングル過給モードの実行時には、第２過給器への潤滑油の供給もまた停止される。このため、上述した潤滑油の漏洩による各種の問題の解消に加え、潤滑油の漏洩自体を少なくとも緩慢に進行させることが可能となり得る。即ち、総体的に言えば、潤滑油の漏洩による各種の悪影響の発生を抑制することが可能となる。

＜発明の実施形態＞
以下、図面を参照して、本発明の好適な実施形態について説明する。

＜実施形態の構成＞
始めに、図１を参照し、本発明の一実施形態に係るエンジンシステムの構成について説明する。ここに、図１は、エンジンシステム１０の模式図である。

図１において、エンジンシステム１０は、図示せぬ車両に搭載され、ＥＣＵ１００及びエンジン２００を備える。

ＥＣＵ１００は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）及びＲＡＭ（Random Access Memory）等を備え、エンジン２００の動作を制御することが可能に構成された電子制御ユニットであり、本発明に係る「内燃機関の制御装置」の一例である。ＥＣＵ１００は、ＲＯＭに格納された制御プログラムに従って、後述する過給制御及びオイル掃気制御を実行可能に構成されている。

尚、ＥＣＵ１００は、本発明に係る「特定手段」及び「制御手段」の夫々一例として機能する一体の電子制御ユニットであり、これら各手段に係る動作は、全てＥＣＵ１００によって実行されるように構成されている。但し、本発明に係るこれら各手段の物理的、機械的及び電気的な構成はこれに限定されるものではなく、例えばこれら各手段は、複数のＥＣＵ、各種処理ユニット、各種コントローラ或いはマイコン装置等各種コンピュータシステム等として構成されていてもよい。

エンジン２００は、金属製のシリンダブロック２０１に４本のシリンダ２０２が相互に直列に配されてなる、本発明に係る「内燃機関」の一例たる直列４気筒ガソリンエンジンである。エンジン２００は、各シリンダ内部において空気と燃料たるガソリンとの混合気が燃焼するに際して生じる不図示のピストンの往復運動を、コネクティングロッド（不図示）を介してクランクシャフト（不図示）の回転運動に変換可能に構成されている。このクランクシャフトの回転位置は、ＥＣＵ１００と電気的に接続された不図示のクランクポジションセンサによって検出されており、所定の制御バスを介してＥＣＵ１００により一定又は不定の周期で参照され、例えば不図示の可変動弁装置やインジェクタ等の各種動作制御に供される構成となっている。

尚、本発明における「内燃機関」とは、例えば２サイクル又は４サイクルレシプロエンジン等を含み、少なくとも一の気筒を有し、当該気筒内部の燃焼室において、例えばガソリン、軽油或いはアルコール等の各種燃料を含む混合気が燃焼した際に発生する力を、例えばピストン、コネクティングロッド及びクランク軸等の物理的又は機械的な伝達手段を適宜介して駆動力として取り出すことが可能に構成された機関を包括する概念である。係る概念を満たす限りにおいて、本発明に係る内燃機関の構成は、エンジン２００のものに限定されず各種の態様を有してよい。

エンジン２００が動作するに際し、外部から吸入された空気は、各シリンダに連通する吸気マニホールド２０３へ供給される。シリンダ２０２内の燃焼室には、吸気マニホールド２０３を介して供給される空気と、吸気マニホールド２０３に連通する不図示の吸気ポートにおいて電子制御式インジェクタから噴射供給される燃料との混合気が、不図示の吸気バルブの開弁時に吸入される。燃焼室内部では、燃焼行程において点火プラグによる点火動作により混合気が燃焼する。燃焼室において燃焼済みとなった混合気或いは一部未燃の混合気は、不図示の排気ポートに連通する二個の排気バルブ（不図示）の開弁時に、係る排気ポートに排出される。排気ポートに排出された排気は、排気ポートに連通する排気マニホールド２０４に導かれる構成となっている。

排気マニホールド２０４には、ＥＧＲ通路２０５の一端部が接続されており、その内部で排気マニホールド２０４に連通している。このＥＧＲ通路２０５の他端部は、吸気マニホールド２０３と連通する構成となっている。即ち、排気マニホールド２０４に導かれた排気の一部は、ＥＧＲガスとして、吸気系に適宜還流する構成となっている。

一方、ＥＧＲ通路２０５には、ＥＧＲクーラ２０６が設置されている。ＥＧＲクーラ２０６は、その外周部に、シリンダブロック２０１に張り巡らされた不図示のウォータジャケット等を流れるＬＬＣ等のエンジン冷却水を導入可能に構成されており、ＥＧＲ通路２０５において、ＥＧＲクーラ２０６の設置空間を通過するＥＧＲガスを、この冷却水との熱交換により適宜冷却可能に構成されている。またＥＧＲ通路２０５におけるＥＧＲクーラ２０６下流側には、ＥＧＲ弁２０７が設置されている。ＥＧＲ弁２０７は、ＥＣＵ１００と電気的に接続され、ＥＣＵ１００の制御により内部の弁体の開度が連続的に変化するように構成された電磁制御弁である。ＥＧＲ通路２０５、ＥＧＲクーラ２０６及びＥＧＲ弁２０７により、所謂ＥＧＲ装置が構築されている。

排気マニホールド２０４は、ＥＧＲ通路２０５との分岐位置よりも下流側において、第１主排気通路２０８と第１副排気通路２１９とに接続されている。

第１主排気通路２０８は、タービン２１０を介して第２主排気通路２０９と接続されている。タービン２１０は、第１主排気通路２０８に導かれた排気により回転可能に構成されたセラミック製の回転翼車である。

一方、外界から吸入された吸入空気は、エアクリーナ２１１により浄化された後、第１吸気通路２１２導かれる。この第１吸気通路２１２は、コンプレッサ２１３に連通している。コンプレッサ２１３は、回転軸２１４が回転駆動されることにより吸入空気を下流側の主吸気通路２１５に圧送可能に構成された流体圧縮装置である。ここで、コンプレッサ２１３は、先述したタービン２１３と対向配置されており、この回転軸２１４をタービン２１３と共有している。従って、タービン２１０が第１主排気通路２０８を流れる排気により回転せしめられると、その回転に同期してコンプレッサ２１３も回転し、吸入空気が大気圧以上の過給圧で主吸気通路２１５に圧送される。

主吸気通路２１５は、第２吸気通路２１６を介して吸気マニホールド２０３に連通している。この第２吸気通路２１６には、インタークーラ２１７が設置されている。インタークーラ２１７は、ＥＧＲクーラ２０６と同様に、エンジン２００の冷却水との間の熱交換により吸入空気を冷却可能に構成された冷却装置であり、吸入空気の冷却により吸入空気の充填効率を向上させる効果を有している。また、第２吸気通路２１６には、スロットルバルブ２１８が設けられ、その開度に応じて吸気マニホールド２０３に供給される吸入空気量が制御される構成となっている。このスロットルバルブ２１８は、スロットルバルブモータ（不図示）等の電動アクチュエータにより駆動される電子制御式のスロットルバルブであり、ＥＣＵ１００と電気的に接続され、ＥＣＵ１００により、例えば不図司のアクセルペダルの開度に応じて或いはアクセルペダルの開度とは無関係にその開度が制御される構成となっている。尚、先述したＥＧＲ通路２０５は、この第２吸気通路２１６と吸気マニホールド２０３との接続部近傍に接続されている。

第１副排気通路２１９は、タービン２２１を介して第２副排気通路２２０と接続されており、タービン２２１よりも下流側において、先に述べた第１副排気通路２１９に合流する構成となっている。第１主排気通路２０８と第１副排気通路２１９との合流位置よりも下流側には、図示せぬ三元触媒が設けられており、排気の浄化が図られる構成となっている。

タービン２２１は、第１副排気通路２１９に導かれた排気により回転可能に構成された、タービン２１０と同様にセラミック製の回転翼車である。

一方、先に述べた第１吸気通路２１２は、所定の分岐位置において分岐しており、一方は先に述べたようにコンプレッサ２１３に接続され、他方はコンプレッサ２２２に接続されている。コンプレッサ２２２は、回転軸２２３が回転駆動されることにより吸入空気を下流側の副吸気通路２２４に圧送可能に構成された流体圧縮装置である。ここで、コンプレッサ２２２は、タービン２２１と対向配置されており、この回転軸２２３をタービン２２１と共有している。従って、タービン２２１が第１副排気通路２１９を流れる排気により回転せしめられると、その回転に同期してコンプレッサ２２２も回転し、吸入空気が大気圧以上の過給圧で副吸気通路２２４に圧送される。この副吸気通路２２４は、主吸気通路２１５と合流する構成となっており、合流位置よりも下流側が、先に述べた第２吸気通路２１６となっている。

副吸気通路２２４からは、バイパス通路２２５が分岐しており、コンプレッサ２１３上流側において、第１吸気通路２１２に連通している。このバイパス通路２２５には、吸気バイパス弁２２６が設置されている。吸気バイパス弁２２６は、ＥＣＵ１００と電気的に接続され、ＥＣＵ１００の制御により、内部の弁体の開度が、全閉状態に対応する全閉開度と全開状態に対応する全開開度との間で連続的に変化するように構成された電磁制御弁である。

副吸気通路２２４には、吸気切り替え弁２２９が設置されている。吸気切り替え弁２２９は、ＥＣＵ１００と電気的に接続され、ＥＣＵ１００の制御により、内部の弁体の開度が、全閉状態に対応する全閉開度と全開状態に対応する全開開度との間で連続的に変化するように構成された電磁制御弁である。吸気切り替え弁２２９は、全閉状態において副吸気通路２２４と第２吸気通路２１６との連通を遮断することが可能に構成されている。

また、副吸気通路２２４における、この吸気切り替え弁２２９を挟む一部の区間は、リード通路２２７によってバイパスされている。リード通路２２７には、吸気リード弁２２８が設置されている。吸気リード弁２２８は、ダイアフラム式の圧力調整弁であり、通常は閉弁しており、予め設定された圧力以上の圧力が加わることにより開弁する構成となっている。尚、吸気リード弁２２８の開弁時には、ＥＣＵ１００の制御により先に述べた吸気バイパス弁２２６もまた開弁する構成となっている。

尚、エンジン２００において、タービン２１０、コンプレッサ２１３及び回転軸２１４は、排気駆動型の一のターボチャージャを構成しており、またタービン２２１、コンプレッサ２２２及び回転軸２２３は、同じく排気駆動型の他のターボチャージャを構成している。これ以降、前者を主ターボチャージャ、後者を副ターボチャージャと称することとする。主ターボチャージャは、本発明に係る「第１過給器」の一例であり、副ターボチャージャは、本発明に係る「第２過給器」の一例である。

第１副排気通路２１９には、排気切り替え弁２３０が設置されている。排気切り替え弁２３０は、ＥＣＵ１００と電気的に接続され、ＥＣＵ１００の制御により、内部の弁体の開度が、全閉状態に対応する全閉開度と全開状態に対応する全開開度との間で連続的に変化するように構成された電磁制御弁である。より具体的には、排気切り替え弁２３０の弁体は、制御ロッド２３３に連結されており、制御ロッド２３３の所定方向への往復運動が弁体の開閉運動に変換される構成となっている。この制御ロッド２３３は、電磁アクチュエータ２３４から供給される駆動力によって往復運動する構成となっており、ＥＣＵ１００は、この電磁アクチュエータ２３４の駆動状態を制御しているのである。排気切り替え弁２３０が全閉状態を採る場合、第１副排気通路２１９とタービン２２１との連通は遮断され、排気マニホールド２０４に導かれた排気は、ほぼその全量が第１主排気通路２０８に導かれる構成となっている。即ち、排気切り替え弁２３０は、本発明に係る「第１調整弁」の一例である。

ここで、エンジン２００は、不図示の潤滑油供給装置を備えており、この潤滑油供給装置により、シリンダブロック２０１或いはシリンダブロック２０１上方に設置された不図示のシリンダヘッド等を経由して、シリンダ２０２内外の摺動部分に潤滑油が循環供給される構成となっている。ここで特に、この潤滑油供給装置を構成する潤滑油供給通路は、回転軸２１４及び回転軸２２３におけるボールベアリング等の軸受け装置に当該潤滑油を供給するためのターボ側潤滑油供給路２３１を含む構成となっている。このターボ側潤滑油供給路２３１を介して各軸受け装置に潤滑油が供給されることにより、回転軸２１４及び２２３は円滑に回転駆動される。

一方、このターボ側潤滑油供給路２３１における回転軸２２３に対応する供給路には、オイルコントロール弁２３２が設けられている。オイルコントロール弁２３２は、ＥＣＵ１００と電気的に接続され、ＥＣＵ１００の制御により、内部の弁体の開度が、全閉状態に対応する全閉開度と全開状態に対応する全開開度との間で連続的に変化するように構成された電磁制御弁である。即ち、オイルコントロール弁２３２が全閉状態を採る場合、回転軸２２３の軸受け装置に対する潤滑油の供給は停止される。

ここで特に、オイルコントロール弁２３２の弁体は、上述した制御ロッド２３３に連結されており、制御ロッド２３３の所定方向への往復運動が弁体の開閉運動に変換される構成となっている。この制御ロッド２３３は、上述した電磁アクチュエータ２３４から供給される駆動力によって往復運動する構成となっており、ＥＣＵ１００は、この電磁アクチュエータ２３４の駆動状態を制御している。即ち、オイルコントロール弁２３２は、排気切り替え弁２３０と同期して駆動される構成となっている。この際、制御ロッド２３３と、排気切り替え弁２３０及びオイルコントロール弁２３４とは、夫々排気切り替え弁２３０の全閉状態がオイルコントロール弁２３４の全閉状態に対応し、排気切り替え弁２３０の全開状態がオイルコントロール弁２３４の全開状態に対応するように連結されている。従って、排気切り替え弁２３０が全閉状態とされ、タービン２２１への排気の供給が遮断されることによって副ターボチャージャが非駆動状態となった場合、自動的に副ターボチャージャへの潤滑油の供給も停止される。オイルコントロール弁２３２は、本発明に係る「第２調整弁」の一例である。

＜実施形態の動作＞
ＥＣＵ１００は、先に述べたように、制御プログラムに従って過給制御を実行可能に構成されている。ここで、図２を参照し、本実施形態の動作として、過給制御の詳細について説明する。ここに、図２は、過給制御のフローチャートである。

図２において、ＥＣＵ１００は、図１において不図示のエアフローメータにより検出される、第２吸気通路２１６の吸入空気量に基づいて、エンジン２００の要求負荷が低負荷であるか否かを判別する（ステップＳ１０１）。尚、本実施形態では、検出される吸入空気量と、予め設定された軽負荷判断用の基準値との比較により（即ち、検出された吸入空気量が当該基準未満（或いは以下）であるか否かに基づいて）当該判別が行われる。尚、要求負荷の判断は、不図示のアクセル開度センサにより検出される、アクセル開度に基づいてなされてもよい。要求負荷が低負荷である旨が判別されると（ステップＳ１０１：ＹＥＳ）、ＥＣＵ１００は、エンジン２００の過給モードをシングル過給モードに制御する（ステップＳ１０２）。

シングル過給モードは、主ターボチャージャのみを使用して吸入空気を過給する過給モードである。この際、排気切り替え弁２３０及び吸気切り替え弁２２９は、夫々全閉状態に制御される。一方、吸気バイパス弁２２６は全開状態に制御される。

シングル過給モードでは、排気切り替え弁２３０が全閉状態となるため、副ターボチャージャ側に排気の流れは形成されず、副ターボチャージャは非駆動状態となる。一方で、第１吸気通路２１２からコンプレッサ２２２へ向かう吸入空気の流れは存在する（過給はなされない）ものの、吸気切り替え弁２２９が全閉状態となるため、コンプレッサ２２２を通過した吸入空気は、全量が、吸気バイパス弁２２６を経由して副吸気通路２２４からバイパス通路２２５に導かれ、結局主ターボチャージャのコンプレッサ２１３に導かれる。尚、シングル過給モードにおいて過給圧が過度に上昇し、先に述べた吸気リード弁２２８の設定圧を超えると、吸気リード弁２２８は開弁し、主吸気通路２１５かれ副吸気通路２２４及びバイパス通路２２５への吸気パスが形成されて、それ以上の過給圧の上昇が防止される。尚、排気切り替え弁２３０が全閉状態とされた場合、先に述べたようにオイルコントロール弁２３２もまた全閉状態となる。その結果、シングル過給モードにおいては、回転軸２２３の軸受け装置に対する潤滑油の供給は停止される。

ステップＳ１０１において、要求負荷が低負荷に該当しない場合（ステップＳ１０１：ＮＯ）、ＥＣＵ１００は更に、要求負荷が中負荷に該当するか否かを判別する（ステップＳ１０３）。尚、本実施形態では、検出される吸入空気量と、予め設定された中負荷判断用の基準値との比較により（即ち、検出された吸入空気量が当該基準未満（或いは以下）であるか否かに基づいて）当該判別が行われる。

要求負荷が中負荷に該当しない旨が判別された場合（ステップＳ１０３：ＮＯ）、即ち、要求負荷が高負荷に該当する場合、ＥＣＵ１００は、エンジン２００の過給モードをツイン過給モードに制御する（ステップＳ１０５）。

ツイン過給モードは、主ターボチャージャと副ターボチャージャの双方を使用して吸入空気を過給する過給モードである。この際、排気切り替え弁２３０及び吸気切り替え弁２２９は、夫々全開状態に制御される。一方、吸気バイパス弁２２６は全閉状態に制御される。

ツイン過給モードでは、排気切り替え弁２３０が全開状態となるため、副ターボチャージャ側にも排気の流れが形成され、主ターボチャージャ及び副ターボチャージャは全負荷の駆動状態となる。このため、シングル過給モードと較べて高い過給圧を得ることが可能となる。尚、排気切り替え弁２３０が全開状態とされた場合、先に述べたようにオイルコントロール弁２３２もまた全開状態となる。その結果、ツイン過給モードにおいては、回転軸２２３の軸受け装置に対し潤滑油が十分に供給される。

一方、要求負荷が中負荷に該当する旨が判別された場合（ステップＳ１０３：ＹＥＳ）、ＥＣＵ１００は、エンジン２００の過給モードを、助走ツイン過給モードに制御する（ステップＳ１０４）。

助走ツイン過給モードでは、排気切り替え弁２３０が所定の中間開度に維持され、吸気切り替え弁２２９は全開状態とされる。その結果、副ターボチャージャのコンプレッサ２２２は、ある程度回転駆動された状態となり、一定の過給効果が得られる。助走ツイン過給モードは、ツイン過給モードと共に本発明に係る「ツイン過給モード」の一例であるが、シングル過給モードからツイン過給モードへ切り替わる際の過給圧の急変を防止するための言わば過渡的な過給モードである。従って、中負荷を規定する吸入空気量の範囲は、低負荷及び高負荷と較べて狭くなっている。尚、助走ツイン過給モードでは、排気切り替え弁２３０は開弁状態となり、先に述べたようにオイルコントロール弁２３２もまた開弁状態となる。その結果、助走ツイン過給モードにおいては、回転軸２２３の軸受け装置に対する潤滑油の供給は継続される。

ステップＳ１０２、Ｓ１０４又はＳ１０５が実行されると、処理はステップＳ１０１に戻され、一連の処理が繰り返される。過給制御は、このようにして実行される。尚、本実施形態では、排気切り替え弁２３０を中間開度に維持することによる助走ツイン過給モードが過給モードの選択肢として設定されているが、エンジン２００における過給モードは、シングル過給モードとツイン過給モードとの間で二値的に切り替えられてもよい。反対に、係る中間開度が更に細分化され、助走ツイン過給モードが更に多段階に実施されてもよい。

ここで、エンジン２００においては、主ターボチャージャは常時駆動状態にあるのに対し、副ターボチャージャはシングル過給モードにおいて非駆動状態となる。非駆動状態においては、コンプレッサ２２２及びタービン２２１はいずれもその回転を停止しており、回転軸２２３には、副ターボチャージャの駆動時のように外部から十分な圧力が加わらない状態となる。回転軸２２３において潤滑油が供給されるボールベアリング等の軸受け装置は、無論潤滑油の漏洩を防止するためのオイルシーリング処理が施されるものの、完全にこの種の漏洩を防止することは不可能であり、この種の非駆動状態が継続した場合には、潤滑油がコンプレッサ２２２側或いはタービン２２１側へ漏洩する可能性がある。

無論、ツイン過給モード或いは助走ツイン過給モードが選択された場合、漏洩した潤滑油は、第２副排気通路２２０或いは副吸気通路２２４を経由して排除されるが、上述したように過給モードの選択は、要求負荷に応じてなされるため、その実行タイミング及びその実行頻度は、潤滑油の漏洩とは無関係である。このため、場合によっては、この漏洩した潤滑油が無視し得ない量で副ターボチャージャ近辺に溜まり、その動作が阻害される可能性がある。また、比較的大量の潤滑油が短期間に第２副排気通路２２０或いは副吸気通路２２４に供給された場合、燃焼状態やエミッションの悪化が生じ得る。即ち、エンジン２００のように複数のターボチャージャを備え、少なくとも一方が非駆動状態を採り得る構成においては、非駆動側のターボチャージャからの潤滑油の漏洩を抑制する対策もさることながら、潤滑油が漏洩した場合の対策を講じる必要がある。そこで、本実施形態では、ＥＣＵ１００によりオイル掃気制御が実行される。

ここで、図３を参照し、オイル掃気制御の詳細について説明する。ここに、図３は、オイル掃気制御のフローチャートである。

図３において、ＥＣＵ１００は、エンジン２００が稼働中であるか否かを判別する（ステップＳ２０１）。エンジン２００が非稼動状態にある場合（ステップＳ２０１：ＮＯ）、ＥＣＵ１００は、エンジン２００が稼動状態になるまで処理を待機する。エンジン２００が稼動状態にある場合（ステップＳ２０１：ＹＥＳ）、ＥＣＵ１００は更に、過給モードとしてシングル過給モードが選択されているか否かを判別する（ステップＳ２０２）。助走ツイン過給モードが選択されているか、或いはツイン過給モードが選択されている場合（ステップＳ２０２：ＮＯ）、ＥＣＵ１００は、処理をステップＳ２０１に戻し、一連の処理を繰り返す。

一方、過給モードとしてシングル過給モードが選択されている場合（ステップＳ２０２：ＹＥＳ）、ＥＣＵ１００は、副ターボチャージャにおけるオイルリーク速度を算出する（ステップＳ２０３）。尚、オイルリーク速度とは、副ターボチャージャからの単位時間当たりのオイルリーク量を指す。

オイルリーク速度の算出に際し、ＥＣＵ１００は、予めＲＯＭに格納されたオイルリーク速度マップを参照する。オイルリーク速度マップは、エンジン２００の機関回転速度ＮＥと燃料噴射量Ｑ（エンジン２００は、ガソリンエンジンであり、空燃比フィードバック制御がなされるため、燃料噴射量は、エンジン２００の負荷（吸入空気量）或いは負荷率と一義的に扱ってもよい）とをパラメータとする二次元マップである。即ち、ステップＳ２０３においては、その時点の機関回転速度ＮＥと燃料噴射量Ｑとにより、一のオイルリーク速度が選択的に取得される。尚、このように予め設定された関係に従って一の値を選択的に取得する動作も、「算出」の範疇である。

オイルリーク速度が算出されると、ＥＣＵ１００は、副ターボチャージャから漏洩したオイルの総量たるオイル溜まり量ＯＬを更新する（ステップＳ２０４）。ここで、オイル溜まり量ＯＬは、前回値にステップＳ１０３において算出されたオイルリーク速度を加算することによって更新される。即ち、オイル掃気制御においては、オイルリーク速度が積算されることによりオイル溜まり量ＯＬが絶えず更新される。尚、オイルリーク速度及びオイル溜まり量ＯＬは、本発明に係る「漏洩量」の一例であり、ステップＳ２０３及びＳ２０４に係る動作は、本発明に係る「特定」の一例である。

オイル溜まり量ＯＬが更新されると、ＥＣＵ１００は、係る更新されたオイル溜まり量ＯＬが所定値Ａよりも大きいか否かを判別する（ステップＳ２０５）。ここで、所定値Ａは、後述する掃気を行った場合に副吸気通路２２４への潤滑油の吸い込み及び第２副排気通路２２０への潤滑油の回り込みが実践的にみて問題とならない程度に収まるように予め実験的に或いはシミュレーション等により適合された値である。

オイル溜まり量ＯＬが所定値Ａ以下である場合（ステップＳ２０５：ＮＯ）、ＥＣＵ１００は、処理をステップＳ２０２に戻し、一連の処理を繰り返す。尚、上述した過給制御の実行過程において、シングル過給モード以外の過給モードが選択された場合、ステップＳ２０２は「ＮＯ」側分岐し、その時点のオイル溜まり量ＯＬは初期値であるゼロにリセットされる。

一方、オイル溜まり量ＯＬが所定値Ａよりも大きい場合（ステップＳ２０５：ＹＥＳ）、ＥＣＵ１００は、潤滑油の掃気の要否を規定する掃気フラグＦｇ＿ＯＬを、係る掃気が必要である旨に相当する「ＯＮ」に設定し（ステップＳ２０６）、掃気許可条件が満たされたか否かを判別する（ステップＳ２０７）。ここで、掃気許可条件とは、排気切り替え弁２３０を微開（後述する開度Ｂで開弁すること）した場合に、エンジン２００のエミッションに与える影響が少ない条件であり、例えば、要求負荷の変化量が小さい場合等を指す。

掃気許可条件が満たされない場合（ステップＳ２０７：ＮＯ）、ＥＣＵ１００は、掃気許可条件が満たされるまで処理を待機させると共に、掃気許可条件が満たされた場合（ステップＳ２０７：ＹＥＳ）、全閉状態にある排気切り替え弁２３０を開度Ｂで開弁制御する（ステップＳ２０８）。ここで、開度Ｂは、副ターボチャージャから漏洩した潤滑油を実践上問題無い速度で掃気し得る範囲で可及的に小さい値として予め実験的に適合された値であり、上述したツイン過給モード及び助走ツイン過給モードにおける排気切り替え弁２３０の開度に対し十分に小さい値である。

排気切り替え弁２３０が開度Ｂで開弁されると、ＥＣＵ１００は、オイル溜まり量ＯＬを再度更新する（ステップＳ２０９）。ステップＳ２０９におけるオイル溜まり量ＯＬの更新に際しては、ステップＳ２０５において更新されたオイル溜まり量ＯＬの現在値から、単位時間当たりの掃気量が減算される。単位時間当たりの掃気量は、予め上記開度Ｂにおいて得られる掃気量として実験的に求められマップ化されている。

ＥＣＵ１００は、オイル溜まり量を更新すると、オイル溜まり量ＯＬがゼロ未満であるか否かを判別する（ステップＳ２１０）。オイル溜まり量ＯＬがゼロ以上、即ち、漏洩した潤滑油の掃気が完遂していない場合（ステップＳ２１０：ＮＯ）、ＥＣＵ１００は、処理をステップＳ２０７に戻し、一連の処理を繰り返す。一方、オイル溜まり量ＯＬがゼロ未満となった場合（ステップＳ２１０：ＹＥＳ）、ＥＣＵ１００は、掃気フラグＦｇ＿ＯＬを。掃気の必要がない旨に相当する「ＯＦＦ」に設定し（ステップＳ２１１）、処理をステップＳ２０１に戻す。オイル掃気制御は以上の如くにして実行される。

以上説明したように、本実施形態に係るオイル掃気制御によれば、副ターボチャージャが非駆動状態となるシングル過給モードの実行期間に、副ターボチャージャからの潤滑油の漏洩量たるオイル溜まり量ＯＬが算出され、且つ更新され、このオイル溜まり量ＯＬを判断指標として、排気切り替え弁２３０が掃気用に適合された開度Ｂで適切なタイミングで開弁する。このため、元来潤滑油の漏洩の度合いと無関係に切り替えられる過給モードを頼みにして、漏洩した潤滑油の掃気の観点から見れば全く最適化されていないツイン過給モードの実行時に、係る掃気を併せて行うといった技術思想と較べて、掃気の実行タイミング及び実行頻度が最適化され、掃気に伴う燃焼性能及びエミッションの悪化を確実に抑制することができる。また、この際、漏洩した潤滑油の掃気（副ターボチャージャの掃気）が、副ターボチャージャにより吸入空気を過給する場合と較べて十分に小さい排気エネルギで実現し得る点に着目し、掃気時の排気切り替え弁２３０の開度Ｂが、ツイン過給モードにおける全開開度及び助走ツイン過給モードにおける中間開度と較べて十分に小さく設定されている。その点からも掃気時における燃焼性能及びエミッションの悪化が好適に抑制される。即ち、本実施形態に係るエンジンシステム１０及びオイル掃気制御によれば、ターボチャージャにおける潤滑油の漏洩に起因する燃焼状態やエミッションの悪化を好適に抑制することが可能となるのである。

本発明は、上述した実施形態に限られるものではなく、請求の範囲及び明細書全体から読み取れる発明の要旨或いは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴う内燃機関の制御装置もまた本発明の技術的範囲に含まれるものである。

本発明の一実施形態に係るエンジンシステムの模式図である。 図１のエンジンシステムにおいて実行される過給制御のフローチャートである。 図１のエンジンシステムにおいて実行されるオイル掃気制御のフローチャートである。

符号の説明

１０…エンジンシステム、１００…ＥＣＵ、２００…エンジン、２０８…第１主排気通路、２０９…第２主排気通路、２１０…タービン、２１２…第１吸気通路、２１３…コンプレッサ、２１４…回転軸、２１５…主吸気通路、２１６…第２吸気通路、２１９…第１副排気通路、２２０…第２副排気通路、２２１…タービン、２２２…コンプレッサ、２２３…回転軸、２２４…副吸気通路、２２５…バイパス通路、２２９…吸気切り替え弁、２３０…排気切り替え弁、２３１…ターボ側潤滑油供給路、２３２…オイルコントロール弁、２３３…制御ロッド。

Claims (4)

1. 各々排気駆動型の第１過給器及び第２過給器を含む過給システムと、
   開閉状態に応じて該第２過給器に対する排気の供給量を調整可能に構成され、前記過給システムの過給モードを、閉弁状態において前記第１過給器のみにより吸入空気を過給するシングル過給モードに、また閉弁状態において前記第１及び第２過給器により吸入空気を過給するツイン過給モードに夫々切り替え可能な第１調整弁と、
   前記第１及び第２過給器に対し潤滑油を供給する供給手段と
   を備えてなる内燃機関の制御装置であって、
   前記第２過給器における前記潤滑油の漏洩量を特定する特定手段と、
   前記過給モードが前記シングル過給モードである場合に、該特定された漏洩量に応じて前記第１調整弁を開弁させる制御手段と
   を具備することを特徴とする内燃機関の制御装置。
2. 前記制御手段は、前記特定された漏洩量が所定値以上である場合に前記第１調整弁を開弁させる
   ことを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
3. 前記特定された漏洩量が所定値以上である場合の前記第１調整弁の開度は、前記ツイン過給モードに対応する前記第１調整弁の開度未満である
   ことを特徴とする請求項２に記載の内燃機関の制御装置。
4. 前記内燃機関は、前記第１調整弁の開度の大小が夫々開度の大小に対応するように前記第１調整弁に同期して開閉可能に構成され、前記第２過給器に供給される潤滑油の量を調整可能な第２調整弁を更に備える
   ことを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の内燃機関の制御装置。

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