JP2020012399A - 過給システム - Google Patents

Abstract

【課題】過給モードを切替可能に構成されたエンジンが搭載される車両が悪路を走行する場合において、過給モード切替によるエンジントルク変動が生じる頻度を低減する。【解決手段】過給システムは、第１コンプレッサを有する第１過給機と、第１コンプレッサとは並列に設けられた第２コンプレッサを有する第２過給機と、第１過給機を用いるシングル過給モードと、第１および第２過給機を用いるツイン過給モードとを切替可能に構成された制御装置とを備る。制御装置は、シングル過給モード中において、第１コンプレッサの回転速度が切替しきい値よりも低い場合に過給モードをシングル過給モードに維持する。制御装置は、車両の走行モードが悪路モードである場合は、そうでない場合よりも切替しきい値よりも高い値に設定することによって、シングル過給モードを維持する第１コンプレッサの回転速度領域を拡大する。【選択図】図６

Description

本開示は、車両に搭載されるエンジンの過給システムに関する。

特開平２−１１９６２５号公報（特許文献１）には、各々がエンジンの吸気を過給する２つの過給機を備え、一方の過給機のみを用いる第１過給モードと、双方の過給機を用いる第２過給モードとのどちらかにエンジンの過給モードを切り替え可能に構成された過給システムが開示されている。

特開平２−１１９６２５号公報

エンジンが搭載される車両が岩場、雪面などの悪路を走行している場合にエンジンの過給モードの切替が行なわれると、エンジントルクが瞬間的（一時的）に低下し、アクセル操作が安定せず、ユーザにとって運転しづらい状況に陥ることが懸念される。しかしながら、特開平２−１１９６２５号公報には、このような問題およびその対策について何ら言及されていない。

本開示は、上述の課題を解決するためになされたものであって、その目的は、過給モードを切替可能に構成されたエンジンが搭載される車両が悪路を走行する場合において、過給モード切替によるエンジントルク変動が生じる頻度を低減することである。

（１） 本開示による過給システムは、車両に搭載されるエンジンの吸気を過給する過給システムであって、エンジンの吸気通路に設けられた第１コンプレッサを有する第１過給機と、吸気通路に設けられた第２コンプレッサを有する第２過給機と、第２過給機を用いずに第１過給機を用いる第１過給モードと、少なくとも第２過給機を用いる第２過給モードとのどちらかにエンジンの過給モードを切り替え可能に構成された制御装置とを備える。制御装置は、第１過給モード中において、車両が悪路を走行すると判定される場合は、車両が悪路を走行すると判定されない場合よりも、第１過給モードを維持する第１コンプレッサの回転速度領域を拡大する。

一般的に、車両が市街地を走行する場合にはエンジンの低回転領域から高回転領域まで幅広く使用されるのに対し、車両が悪路を走行する場合にはエンジンの高回転領域はあまり使用されない。この点に鑑み、上記システムは、車両が悪路を走行すると判定される場合は、第１過給モードを維持する第１コンプレッサの回転速度領域を拡大する。これにより、エンジンの高回転領域があまり使用されず第２過給モードへの切替を行なう必要性が低い悪路走行中において、第１過給モードを維持し易くする（すなわち第２過給モードへの切替を実行し難くする）ことができる。その結果、車両が悪路を走行する場合において、過給モード切替によるエンジントルク変動が生じる頻度を低減することができる。

（２） ある形態においては、第２コンプレッサは、吸気通路に第１コンプレッサと並列に設けられる。第２過給モードは、第１過給機および第２過給機を用いるモードである。制御装置は、第１過給モード中において第１コンプレッサの回転速度がしきい値よりも低い場合に過給モードを第１過給モードに維持する。制御装置は、車両が悪路を走行すると判定されない場合はしきい値を第１しきい値に設定し、車両が悪路を走行すると判定される場合はしきい値を第１しきい値よりも高い第２しきい値に設定する。

上記形態によれば、第１過給モードを維持する第１コンプレッサの回転速度領域を、第１しきい値と第２しきい値との差分だけ拡大することができる。

（３） ある形態においては、過給システムは、ユーザの操作に応じて車両の走行モードを悪路モードと非悪路モードとのどちらかに設定するように構成された装置をさらに備える。制御装置は、走行路面モードが非悪路モードである場合に車両が悪路を走行しないと判定し、走行路面モードが悪路モードである場合に車両が悪路を走行すると判定する。

上記形態によれば、ユーザによって選択される走行モードが悪路モードであるか否かに基づいて、車両が悪路を走行するか否かを判定することができる。

本開示によれば、エンジンが搭載される車両が悪路を走行する場合において、過給モード切替によるエンジントルク変動が生じる頻度を低減することができる。

過給システムを搭載したエンジンの概略構成の一例を示す図である。 市街地使用域Ｒ１と、市街地モード中の過給モードの切替ラインＬ１との関係をエンジン動作マップ上に示した図である。 悪路使用域Ｒ２と、悪路モード中の過給モードの切替ラインＬ２との関係をエンジン動作マップ上に示した図である。 市街地モード中の切替しきい値Ｎ１の一例をコンプレッサ動作マップ上に示した図である。 市街地モード中のコンプレッサ回転速度、エンジン過給圧、エンジントルクの変化の一例を示す図である。 悪路モード中の切替しきい値Ｎ２の一例をコンプレッサ動作マップ上に示した図である。 悪路モード中のコンプレッサ回転速度、エンジン過給圧、エンジントルクの変化の一例を示す図である。 制御装置が実行する処理の概要を示すフローチャートである。

以下、本開示の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰返さない。

図１は、本実施の形態による過給システムを搭載したエンジン１の概略構成の一例を示す図である。エンジン１は、車両に搭載され、車両を走行させるための駆動力を発生するために用いられる。本実施の形態ではエンジン１がディーゼルエンジンである場合を一例として説明するが、エンジン１はたとえばガソリンエンジンであってもよい。

エンジン１は、いわゆるＶ型の多気筒（図１に示す例では６気筒）のエンジンである。エンジン１は、バンク１０Ａ，１０Ｂと、エアクリーナ２０と、インタークーラ２５と、吸気マニホールド２８Ａ，２８Ｂと、第１過給機３０と、第２過給機４０と、排気マニホールド５０Ａ，５０Ｂと、排気処理装置８１と、制御装置２００とを備える。

バンク１０Ａには、複数（図１に示す例では３つ）の気筒１２Ａが形成される。バンク１０Ｂには、複数（図１に示す例では残りの３つ）の気筒１２Ｂが形成される。各気筒１２Ａ，１２Ｂ内にはピストン（図示せず）が収納されており、ピストンの頂部と気筒の内壁とによって燃焼室（燃料が燃焼する空間）が形成されている。さらに、各気筒１２Ａ，１２Ｂには、燃料を噴射するためのインジェクタ（図示せず）が設けられる。各インジェクタから噴射する燃料の噴射量およびタイミングは制御装置２００によって制御される。

各気筒１２Ａ，１２Ｂのピストンは、コネクティングロッドを介して共通のクランクシャフト（図示せず）に連結される。各気筒１２Ａ，１２Ｂ内において所定の順序で燃料が燃焼することによってピストンが各気筒１２Ａ，１２Ｂ内を摺動し、ピストンの上下運動がコネクティングロッドを経由してクランクシャフトの回転運動に変換される。

第１過給機３０は、コンプレッサ３１とタービン３２とを含むターボチャージャーである。第１過給機３０のコンプレッサ３１は、エンジン１の吸気通路（すなわち、エアクリーナ２０から吸気マニホールド２８Ａ，２８Ｂまでの通路）に設けられる。第１過給機３０のタービン３２は、エンジン１の排気通路（すなわち、排気マニホールド５０Ａ，５０Ｂから排気処理装置８１までの通路）に設けられる。

コンプレッサ３１内には、コンプレッサホイール３３が回転自在に収納される。タービン３２内には、タービンホイール３４と可変ノズル機構３５とが設けられ、タービンホイール３４は、回転自在にタービン３２内に収納される。コンプレッサホイール３３と、タービンホイール３４とは、回転軸３６によって連結されており、一体的に回転する。コンプレッサホイール３３は、タービンホイール３４に供給される排気のエネルギー（排気エネルギー）によって回転駆動される。

可変ノズル機構３５は、タービンホイール３４の外周側に配置され、排気流入口から供給される排気をタービンホイール３４に導く複数のノズルベーン（図示せず）と、複数のノズルベーンの各々を回転させることによって隣接するベーン間の隙間（以下「ＶＮ開度」ともいう）を変化させる駆動装置（図示せず）とを含む。駆動装置は、たとえば、制御装置２００からの動作指令に応じてノズルベーンを回転させて、ＶＮ開度を変化させる。

第２過給機４０は、コンプレッサ４１とタービン４２とを含むターボチャージャーである。第２過給機４０のコンプレッサ４１は、エンジン１の吸気通路において、第１過給機３０のコンプレッサ３１に並列して設けられ、エンジン１の吸気を過給する。すなわち、本実施の形態による過給システムは、第１過給機３０および第２過給機４０を並列に配列した、いわゆるパラレル型のツインターボである。第２過給機４０のタービン４２は、エンジン１の排気通路に設けられる。

第２過給機４０のコンプレッサ４１およびタービン４２は、第１過給機３０のコンプレッサ３１およびタービン３２と同様の構成を有する。具体的には、コンプレッサ４１内には、コンプレッサホイール４３が回転自在に収納される。タービン４２内には、タービンホイール４４と可変ノズル機構４５とが設けられ、タービンホイール４４は、回転自在にタービン４２内に収納される。コンプレッサホイール４３と、タービンホイール４４とは、回転軸４６によって連結されており、一体的に回転する。コンプレッサホイール４３は、タービンホイール４４に供給される排気エネルギーによって回転駆動される。なお、可変ノズル機構４５は、可変ノズル機構３５と同様の構成を有するため、その詳細な説明は繰り返さない。

エアクリーナ２０は、吸気口（図示せず）から吸入された空気から異物を除去する。エアクリーナ２０には、吸気管２３の一方端が接続される。吸気管２３の他方端は、吸気管２１の一方端および吸気管２２の一方端に接続される。

吸気管２１の他方端は、第１過給機３０のコンプレッサ３１の吸気流入口に接続される。第１過給機３０のコンプレッサ３１の吸気流出口は、吸気管３７を介してインタークーラ２５に接続される。コンプレッサ３１は、コンプレッサホイール３３の回転によって吸気管２１から吸入される空気を過給して吸気管３７に供給する。

吸気管２２の他方端は、第２過給機４０のコンプレッサ４１の吸気流入口に接続される。第２過給機４０のコンプレッサ４１の吸気流出口は、吸気管４７を介して吸気管３７の途中の合流部Ｐ３に接続される。コンプレッサ４１は、コンプレッサホイール４３の回転によって吸気管２２から吸入される空気を過給して吸気管４７に供給する。

吸気管４７の途中には制御弁６２が設けられている。制御弁６２は、制御装置２００によって開閉制御される。

コンプレッサ３１によって過給された空気と、コンプレッサ４１によって過給され制御弁６２を通過した空気とは、合流部Ｐ３で合流してインタークーラ２５に流入する。

インタークーラ２５は、流入した空気を冷却するように構成される。インタークーラ２５は、たとえば空冷式又は水冷式の熱交換器である。インタークーラ２５には、２カ所の吸気流出口が設けられる。インタークーラ２５の一方の出口は、吸気管２７Ａを介して吸気マニホールド２８Ａに接続される。インタークーラ２５の他方の出口は、吸気管２７Ｂを介して吸気マニホールド２８Ｂに接続される。

吸気マニホールド２８Ａ、２８Ｂは、それぞれバンク１０Ａ、１０Ｂにおける気筒１２Ａ、１２Ｂの吸気ポート（図示せず）に連結される。

なお、吸気管４７において制御弁６２よりも上流側（コンプレッサ４１側）に位置する接続部Ｐ４は、還流管４８を介して吸気管２１に接続されている。

還流管４８の途中には制御弁６４が設けられている。還流管４８を通じて還流する空気の量は、制御弁６４によって変更可能である。制御弁６４は、制御装置２００によって制御される。

排気マニホールド５０Ａ，５０Ｂは、それぞれバンク１０Ａ，１０Ｂにおける気筒１２Ａ，１２Ｂの排気ポート（図示せず）に連結される。

各気筒１２Ａ，１２Ｂから排出された排気（燃焼後のガス）は、エンジン１の排気通路を経由して車外に排出される。上記の排気通路は、排気マニホールド５０Ａ，５０Ｂと、排気管５１Ａ，５１Ｂと、接続部Ｐ１と、排気管５２Ａ，５２Ｂ，５３Ａ，５３Ｂと、合流部Ｐ２とを含む。

排気マニホールド５０Ａは、排気管５１Ａの一方端に接続される。排気マニホールド５０Ｂは、排気管５１Ｂの一方端に接続される。排気管５１Ａの他方端と、排気管５１Ｂの他方端とは、接続部Ｐ１の一方端に接続される。接続部Ｐ１の他方端は、排気管５２Ａの一方端および排気管５２Ｂの一方端に接続される。

排気管５２Ａの他方端は、タービン３２の排気流入口に接続される。タービン３２の排気流出口は、排気管５３Ａを介して合流部Ｐ２に接続される。排気管５２Ｂの他方端は、タービン４２の排気流入口に接続される。タービン４２の排気流出口は、排気管５３Ｂを介して合流部Ｐ２に接続される。

排気管５２Ｂの途中には制御弁６６が設けられる。制御弁６６は、制御装置２００によって開閉制御される。

合流部Ｐ２は、排気処理装置８１に接続される。タービン３２を通過した空気と、タービン４２を通過した空気とは、合流部Ｐ３で合流して排気処理装置８１に流入する。排気処理装置８１は、たとえば、ＳＣＲ触媒、酸化触媒、あるいは、ＰＭ除去フィルタ等によって構成され、合流部Ｐ３から流入する排気を浄化する。

エンジン１の動作は、制御装置２００によって制御される。制御装置２００は、各種処理を行なうＣＰＵ（Central Processing Unit）と、プログラムおよびデータを記憶するＲＯＭ（Read Only Memory）およびＣＰＵの処理結果等を記憶するＲＡＭ（Random Access Memory）等を含むメモリと、外部との情報のやり取りを行なうための入・出力ポート（いずれも図示せず）とを含む。入力ポートには、エアフローメータ１０２、エンジン回転速度センサ１０４、圧力センサ１０５，１０６、走行モード切替スイッチ１０７などの各種センサ類が接続される。出力ポートには、制御対象となる機器（たとえば、複数のインジェクタ、可変ノズル機構３５，４５、制御弁６２，６４，６６等）が接続される。

エアフローメータ１０２は、吸気管２３を流れる吸気の流量（吸入空気量）を検出し、検出結果を示す信号を制御装置２００に送信する。エンジン回転速度センサ１０４は、エンジン１のクランクシャフトの回転速度（エンジン回転速度）を検出し、検出結果を示す信号を制御装置２００に送信する。圧力センサ１０５は、第１過給機３０のコンプレッサ３１における吸入圧力Ｐｉｎを検出し、検出結果を示す信号を制御装置２００に送信する。圧力センサ１０６は、第１過給機３０のコンプレッサ３１における吐出圧力Ｐｏｕｔを検出し、検出結果を示す信号を制御装置２００に送信する。

走行モード切替スイッチ１０７は、ユーザが車両の走行モードを選択する操作を入力するための手動スイッチである。本実施の形態においては、走行モードに、「市街地モード（非悪路モード）」と「悪路モード」とが含まれる。市街地モードは、アスファルトなどで舗装された路面を車両が走行することを想定した走行モードである。悪路モードは、岩場あるいは雪道などの未舗装の路面（悪路）を車両が走行することを想定した走行モードである。走行モード切替スイッチ１０７は、ユーザが市街地モードおよび悪路モードのどちらを選択しているのかを示す信号を制御装置２００に送信する。

制御装置２００は、各センサおよび走行モード切替スイッチ１０７からの信号、ならびにメモリに格納されたマップおよびプログラムに基づいて、エンジン１が所望の運転状態となるように各種機器を制御する。なお、各種制御については、ソフトウェアによる処理に限られず、専用のハードウェア（電子回路）により処理することも可能である。

＜エンジンの過給モード＞
制御装置２００は、制御弁６２，６４，６６を制御することにより、エンジン１の過給モードを、第１過給機３０のみで過給を行なう「シングル過給モード」と、第１過給機３０および第２過給機４０の両方で過給を行なう「ツイン過給モード」との間で切り替えるように構成される。

制御装置２００は、シングル過給モードにおいて、制御弁６２，６４，６６をいずれも閉状態にする。これにより、排気マニホールド５０Ａ，５０Ｂを流通する排気が、第２過給機４０のタービン４２には流れずに、第１過給機３０のタービン３２に流れる状態となる。また、制御弁６２，６４が閉状態であるため、第２過給機４０のコンプレッサ４１は合流部Ｐ３および吸気管２１と遮断される。これにより、シングル過給モードにおいては、第２過給機４０を用いずに第１過給機３０のみを用いて過給が行なわれる。

制御装置２００は、ツイン過給モードにおいて、制御弁６４を閉状態にしつつ、制御弁６２，６６の両方を開状態にする。これにより、排気マニホールド５０Ａ，５０Ｂを流通する排気が、第１過給機３０のタービン３２および第２過給機４０のタービン４２の両方に流れる状態となる。また、制御弁６２が開状態であるため、第２過給機４０のコンプレッサ４１が合流部Ｐ３と連通される。これにより、ツイン過給モードにおいては、第１過給機３０および第２過給機４０の双方を用いて過給が行なわれる。

＜過給モードの切替＞
上述のように、本実施の形態による過給システムにおいては、エンジン１の過給モードを「シングル過給モード」と「ツイン過給モード」との間で切り替えることができる。

一般的に、過給モードの切替時には、エンジン過給圧が瞬間的（一時的）に低下し、その影響でエンジントルクの変動（段差）が生じ得る。したがって、車両の悪路走行中に過給モードの切替が行なわれると、過給モード切替によるエンジントルク変動の影響でアクセル操作が安定せず、ユーザにとって運転しづらい状況に陥ることが懸念される。

このような問題を解決するために、本実施の形態においては、市街地モード中の過給モードの切替条件と、悪路モード中の過給モードの切替条件とが別々に設定される。そして、悪路モード中の過給モードの切替条件が、市街地モード中の過給モードの切替条件よりも、過給モードの切替が実行され難い条件に設定される。これにより、悪路モード中には、過給モード切替によるエンジントルク変動そのものが生じ難くなる。また、市街地モード中（非悪路モード中）には、過給モード切替によるエンジントルク変動の大きさが低減される。以下、これらの点について詳しく説明する。

＜＜市街地モード中の過給モードの切替＞＞
図２は、市街地モード中に使用される頻度の高いエンジン１の運転領域（以下「市街地使用域Ｒ１」ともいう）と、市街地モード中の過給モードの切替ラインＬ１との関係をエンジン動作マップ上に示した図である。エンジン動作マップは、エンジン回転速度およびエンジントルク（エンジン負荷）をパラメータとしてエンジン１の動作領域を規定するマップである。

図２に示す「最大出力ライン」は、各回転速度毎のエンジン１の最大出力を繋ぎ合わせたラインである。したがって、最大出力ラインよりも低トルク側の領域が、エンジン１の運転可能領域である。図２に示す「シングル限界ライン」は、シングル過給モードでのエンジン１（特に第１過給機３０および第１過給機３０よりも下流側の配管部品）のハード性能を保証可能な限界を示すラインである。したがって、シングル限界ラインを下回る領域（低回転かつ低トルク側の領域）はシングル過給モードを維持可能な領域であり、シングル限界ラインを超える領域（高回転かつ高トルク側の領域）はハード制約によってシングル過給モードを維持できない領域である。

図２に示す「切替ラインＬ１」は、市街地モード中においてシングル過給モードとツイン過給モードとの切替が行なわれるラインである。すなわち、市街地モード中においては、切替ラインＬ１を下回る領域でエンジン１が運転される場合にはシングル過給モードが選択され、切替ラインＬ１を超える領域でエンジン１が運転される場合にはツイン過給モードが選択される。

市街地使用域Ｒ１は、図２に示すように、エンジン１の運転可能領域（最大出力ラインよりも低トルク側の領域）のほぼ全域に亘っており、シングル限界ラインを超える領域を多く含んでいる。そのため、市街地モード中においては、シングル限界ラインを超える領域でエンジン１が運転される頻度が比較的高くなることが想定される。言い換えれば、市街地モード中においては、ハード制約上、シングル過給モードを維持しておくことは難しく、過給モードの切替を行なう必要性が高い。

それにも関わらず、仮に切替ラインＬ１がシングル限界ライン付近であると、エンジン１が高回転かつ高トルクの状態で過給モードの切替が実行されることになり、その分、過給モード切替によるエンジントルク変動の大きさも増加してしまうことが懸念される。

この点に鑑み、本実施の形態においては、市街地モード中の切替ラインＬ１がシングル限界ラインよりも十分に低回転かつ低トルク側となるように調整される。これにより、エンジン使用領域が広く過給モードの切替を行なう必要性が高い市街地モード中において、過給モード切替によるエンジントルク変動の大きさが低減される。

＜＜悪路モード中の過給モードの切替＞＞
図３は、悪路モード中に使用される頻度の高いエンジン１の運転領域（以下「悪路使用域Ｒ２」ともいう）と、悪路モード中の過給モードの切替ラインＬ２との関係をエンジン動作マップ上に示した図である。図３に示す「最大出力ライン」、「シングル限界ライン」および「切替ラインＬ１」は、上述の図２で説明したものと同じである。

悪路使用域Ｒ２には、図３に示すように、エンジン１の運転可能領域のうちの高回転領域が含まれていない。その結果、悪路使用域Ｒ２は、シングル限界ラインを超える領域をほとんど含んでいない。そのため、悪路モード中においては、エンジン１はシングル限界ライン未満の領域（シングル過給モードを維持可能な領域）で運転される頻度が高く、シングル限界ラインを超える領域（シングル過給モードを維持できない領域）で運転される頻度は非常に低い。

それにも関わらず、仮に悪路モード中の切替ラインＬ２が市街地モード中の切替ラインＬ１と同じラインであると、過給モードの切替頻度が不必要に増加し、エンジントルクの変動も頻繁に生じてしまう。悪路走行時にエンジントルクの変動が生じると、市街地走行中よりも車両走行状態が不安定となってしまう可能性が高い。

この点に鑑み、本実施の形態においては、悪路モード中の切替ラインＬ２がシングル限界ライン付近となるように調整される。これにより、エンジン高回転領域があまり使用されず過給モードの切替を行なう必要性が低い悪路モード中において、過給モードの切替頻度が不必要に増加してしまうことが抑制され、過給モード切替によるエンジントルク変動が生じる頻度が低減される。

＜＜過給モードの切替条件＞＞
本実施の形態においては、第１過給機３０のコンプレッサホイール３３の回転速度（以下「第１コンプレッサ回転速度」あるいは単に「コンプレッサ回転速度」ともいう）が切替しきい値Ｎｔｈ未満であるか否かに基づいて、過給モードの切替が実行される。

上述の図２、図３で説明した切替ラインＬ１，Ｌ２の調整は、過給モードの切替を実行するか否かの判定に用いられる「切替しきい値Ｎｔｈ」を走行モードに応じて変更することによって実現される。以下、この点について詳しく説明する。

＜＜＜市街地モード中の切替しきい値Ｎｔｈ（＝Ｎ１）＞＞＞
図４は、市街地モード中の切替しきい値Ｎ１の一例をコンプレッサ動作マップ上に示した図である。コンプレッサ動作マップは、第１過給機３０のコンプレッサ３１の吸入空気量と圧力比（吸入圧力ｐｉｎに対する吐出圧力Ｐｏｕｔの比）とをパラメータとして、コンプレッサ３１の動作領域を示すマップである。このマップの横軸および縦軸は、ぞれぞれコンプレッサ３１の吸入空気量および圧力比を示す。なお、コンプレッサ３１の吸入空気量は、たとえばエアフローメータ１０２で検出される吸入空気量から推定することができる。

図４に示す「過回転ライン」（一点鎖線）は、第１過給機３０の過回転領域との境界線を示す。この「過回転ライン」は、エンジン動作マップ上における「シングル限界ライン」（上述の図２、図３参照）に対応する。図４の「サージライン」（二点鎖線）は、第１過給機３０においてサージングが発生しやすいサージ領域との境界線を示す。

図４に示す「等回転速度ライン」（細実線）は、コンプレッサ回転速度が等しい動作点を繋ぎ合わせた線を、コンプレッサ回転速度毎に示した線群である。なお、コンプレッサ回転速度は、コンプレッサ３１の吸入空気量が多いほど、また圧力比が大きいほど、高い値となる。また、コンプレッサ回転速度は、シングル過給モード中において、エンジン回転速度が高いほど、高い値となる。

図４に示す「切替しきい値Ｎ１ライン」（太実線）は、市街地モード中においてシングル過給モードとツイン過給モードとの切替が行なわれるコンプレッサ回転速度である「切替しきい値Ｎ１」を示す等回転速度ラインである。この「切替しきい値Ｎ１ライン」が、エンジン動作マップ上における「切替ラインＬ１」（上述の図２参照）に対応する。

コンプレッサ３１の動作点が図４に示す動作線Ａ１に沿って変化する場合、動作線Ａ１と切替しきい値Ｎ１ラインとの交点が、過給モードの切替ポイントになる。すなわち、市街地モード中において、コンプレッサ回転速度が切替しきい値Ｎ１よりも低い場合（すなわちコンプレッサ動作点が切替しきい値Ｎ１ラインに達していない場合）にはシングル過給モードが選択され、コンプレッサ回転速度が切替しきい値Ｎ１よりも高い場合（コンプレッサ動作点が切替しきい値Ｎ１ラインを超えている場合）にはツイン過給モードが選択される。

市街地モード中の切替しきい値Ｎ１は、図４に示すように、過回転ラインに対応する値よりも十分に低い値に設定される。これにより、上述の図２に示したように、エンジン動作マップ上において、市街地モード中の切替ラインＬ１が、シングル限界ラインよりも十分に低回転かつ低トルク側に設定されることになる。

図５は、市街地モード中のコンプレッサ回転速度、エンジン過給圧、エンジントルクの変化の一例を示す図である。

市街地モード中においては、切替しきい値Ｎｔｈが、過回転ライン付近ではなく、過回転ライン付近よりも低い「切替しきい値Ｎ１」に設定される。したがって、コンプレッサ回転速度が切替しきい値Ｎ１に達する時刻ｔ１にて、シングル過給モードからツイン過給モードへの切替が行なわれる。この切替時にはエンジン過給圧が瞬間的（一時的）に低下し、この影響でエンジントルク変動（段差）が生じる。しかしながら、切替しきい値Ｎｔｈが過回転ライン付近に設定される場合に比べて、コンプレッサ回転速度がより低い状態（エンジン１がより低回転かつ低トルクの状態）で過給モードの切替が実行されることになり、その分、エンジントルク変動（段差）の大きさを低減することができる。

＜＜＜悪路モード中の切替しきい値Ｎｔｈ（＝Ｎ２）＞＞＞
図６は、悪路モード中の切替しきい値Ｎ２の一例をコンプレッサ動作マップ上に示した図である。図６に示す「吸入空気量」（横軸）、「圧力比」（縦軸）、「過回転ライン」、「サージライン」、「等回転速度ライン」は、上述の図４で説明したものと同じである。

図６に示す「切替しきい値Ｎ２ライン」（太実線）は、悪路モード中においてシングル過給モードとツイン過給モードとの切替が行なわれるコンプレッサ回転速度である「切替しきい値Ｎ２」を示す等回転速度ラインである。この「切替しきい値Ｎ２」が、エンジン動作マップ上における「切替ラインＬ２」（上述の図３参照）に対応する。

コンプレッサ３１の動作点が図６に示す動作線Ａ２に沿って変化する場合、動作線Ａ２と切替しきい値Ｎ２ラインとの交点が、過給モードの切替ポイントになる。すなわち、悪路モード中において、コンプレッサ回転速度が切替しきい値Ｎ２よりも低い場合（すなわちコンプレッサ３１の動作点が切替しきい値Ｎ２ラインに達していない場合）にはシングル過給モードが選択され、コンプレッサ回転速度が切替しきい値Ｎ２よりも高い場合（コンプレッサ３１の動作点が切替しきい値Ｎ２ラインを超えている場合）にはツイン過給モードが選択される。

悪路モード中の切替しきい値Ｎ２は、図６に示すように、過回転ライン付近（過回転ラインよりも僅かに低い値）に設定される。これにより、上述の図３に示したように、エンジン動作マップ上において、悪路モード中の切替ラインＬ２が、シングル限界ライン付近となるように設定されることになる。言い換えれば、悪路モード中においては、市街地モード中よりも、シングル過給モードを維持する第１コンプレッサ回転速度領域が、切替しきい値Ｎ１と切替しきい値Ｎ２との差分量だけ拡大される。

図７は、悪路モード中のコンプレッサ回転速度、エンジン過給圧、エンジントルクの変化の一例を示す図である。

悪路モード中においては、切替しきい値Ｎｔｈが、過回転ライン付近の「切替しきい値Ｎ２」（Ｎ２＞Ｎ１）に設定される。これにより、悪路モード中においては、市街地モード中よりも、シングル過給モードを維持する第１コンプレッサ回転速度領域が拡大されることになる。

したがって、コンプレッサ回転速度が切替しきい値Ｎ１に達した時刻ｔ１以降においても、ツイン過給モードには切り替えられずにシングル過給モードに維持されるため、エンジントルク変動（段差）は生じない。

さらに、悪路走行中においては、上述の図３に示したようにエンジン１の運転可能領域のうちの高回転領域が使用されないため、コンプレッサ回転速度もそれほど高い値にはならない。図７に示す例では、コンプレッサ回転速度が切替しきい値Ｎ２未満の値で安定している。そのため、ツイン過給モードへの切替が行なわれることなく、シングル過給モードに維持される。これにより、悪路モード中において、過給モードの切替が不必要に行なわれることが抑制され、過給モード切替によるエンジントルク変動が生じることが抑制される。

＜＜過給モードの切替フロー＞＞
図８は、制御装置２００が実行する過給モードの切替処理の概要を示すフローチャートである。

まず、制御装置２００は、走行モード切替スイッチ１０７からの信号に基づいて、ユーザによって選択される走行モードが悪路モードであるか否かを判定する（ステップＳ１０）。この判定は、エンジン１が搭載される車両が悪路を走行するのか否かを判定するための処理である。

走行モードが悪路モードでない場合（ステップＳ１０にてＮＯ）、すなわち走行モードが市街地モードである場合、制御装置２００は、車両が悪路を走行しないと判定して、切替しきい値Ｎｔｈを「切替しきい値Ｎ１」に設定する（ステップＳ２０）。切替しきい値Ｎ１は、上述の図４に示したように、第１過給機３０の過回転ラインよりも十分に低い値に設定される。なお、切替しきい値Ｎ１は、制御装置２００のメモリに予め記憶しておくことができる。

走行モードが悪路モードである場合（ステップＳ１０にてＹＥＳ）、制御装置２００は、車両が悪路を走行すると判定して、切替しきい値Ｎｔｈを「切替しきい値Ｎ２」に設定する（ステップＳ３０）。切替しきい値Ｎ２は、上述の図６に示したように、第１過給機３０の過回転ライン付近（過回転ラインよりも僅かに低い値）に設定される。したがって、悪路モード中の切替しきい値Ｎ２は、市街地モード中の切替しきい値Ｎ１よりも高い値である。この処理によって、悪路モード中においては、市街地モード中よりも、シングル過給モードを維持する第１コンプレッサ回転速度領域が拡大される。なお、切替しきい値Ｎ２は、制御装置２００のメモリに予め記憶しておくことができる。

次いで、制御装置２００は、コンプレッサ動作マップ（上述の図４、図６参照）を用いて第１コンプレッサ回転速度を推定し、推定された第１コンプレッサ回転速度が切替しきい値Ｎｔｈよりも低いか否かを判定する（ステップＳ４０）。

第１コンプレッサ回転速度が切替しきい値Ｎｔｈよりも低い場合（ステップＳ４０にてＹＥＳ）、制御装置２００は、過給モードをシングル過給モードに設定する（ステップＳ５０）。

一方、第１コンプレッサ回転速度が切替しきい値Ｎｔｈよりも高い場合（ステップＳ４０にてＮＯ）、制御装置２００は、過給モードをツイン過給モードに設定する（ステップＳ６０）。

以上のように、本実施の形態による制御装置２００は、市街地モード中においては、エンジン使用領域が広く過給モードの切替を行なう必要性が高いことに鑑み、切替しきい値Ｎｔｈ（過給モードが切り替えられるコンプレッサ回転速度）を、第１過給機３０の過回転ライン付近よりも低い「切替しきい値Ｎ１」に設定する。これにより、コンプレッサ回転速度がより低い状態（エンジン１がより低回転かつ低トルクの状態）で過給モードの切替が実行されることになり、その分、エンジントルク変動（段差）の大きさを低減することができる。

一方、制御装置２００は、悪路モード中においては、エンジン高回転領域があまり使用されず過給モードの切替を行なう必要性が低いことに鑑み、切替しきい値Ｎｔｈを第１過給機３０の過回転ライン付近の「切替しきい値Ｎ２」に設定する。これにより、シングル過給モードを維持可能な第１コンプレッサの回転速度領域が、切替しきい値Ｎ１と切替しきい値Ｎ２との差分量だけ拡大される。そのため、悪路モード中は、市街地モード中よりも、シングル過給モードが維持され易くなる。その結果、過給モード切替によるエンジントルク変動が生じる頻度を低減することができる。

［変形例１］
上述の本実施の形態においては、２つの過給機を並列に配置し、１つの過給機を用いるモードと２つの過給機を用いるモードとの切替が可能な過給システムに、本開示の制御を適用する例を示した。

しかしながら、本開示の制御を適用可能な過給システムは、上記の過給システムに限定されるものではない。たとえば、２つの過給機を上流型と下流側とに配置した過給システムにも、本開示の制御は適用可能である。また、２つの過給機のうちの、一方の過給機（たとえば容量の小さい過給機）を用いるモードと、他方の過給機（たとえば容量の大きい過給機）を用いるモードとの切替が可能な過給システムにも、本開示の制御は適用可能である。また、３つ以上の過給機を備える過給システムにも、本開示の制御は適用可能である。

いずれの場合においても、車両が悪路を走行する場合には、そうでない場合に比べて、過給モードの切替が実行され難くなるように過給モードの切替条件を設定するようにすればよい。

［変形例２］
上述の実施の形態においては、ユーザによって選択される走行モードが非悪路モードであるか否かに基づいて車両が悪路を走行するか否かを判定する例を示した。

しかしながら、車両が悪路を走行するか否かを判定する手法は、上記の手法に限定されるものではない。たとえば、車両が走行路面を撮影可能なカメラを備える場合には、そのカメラによる撮影画像を解析した結果で車両が悪路（岩場あるいは雪道などの未舗装の路面）を実際に走行しているか否かを判定するようにしてもよい。

［変形例３］
上述の実施の形態においては、コンプレッサ動作マップ（上述の図４、図６参照）を用いて推定される第１コンプレッサ回転速度が切替しきい値Ｎｔｈを超えたか否かを判定し、第１コンプレッサ回転速度が切替しきい値Ｎｔｈを超えた場合に過給モードをシングル過給モードからツイン過給モードに切り替える例を示した。

しかしながら、過給モードの切替条件は上記のものに限定されない。たとえば、エンジン動作マップ上においてエンジン動作点が切替ライン（上述の図２、図３参照）を超えたか否かを判定し、エンジン動作点が切替ラインを超えた場合に過給モードをシングル過給モードからツイン過給モードに切り替えるようにしてもよい。この場合、エンジン動作点は、エンジン回転速度（エンジン回転速度センサ１０４の検出値）と、吸入空気量（エアフローメータ１０２の検出値）および燃料噴射量から推定されるエンジントルクとに基づいて、特定することができる。また、各モードの切替ラインＬ１，Ｌ２のデータは、制御装置２００のメモリに予め記憶しておくことができる。

また、上述した実施の形態およびその変形例については、適宜組合せることも可能である。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本開示の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１ エンジン、１０Ａ，１０Ｂ バンク、１２Ａ，１２Ｂ 気筒、２０ エアクリーナ、２１，２２，２３，２７Ａ，２７Ｂ，３７，４７ 吸気管、２５ インタークーラ、２８Ａ，２８Ｂ 吸気マニホールド、３０ 第１過給機、３１，４１ コンプレッサ、３２，４２ タービン、３３，４３ コンプレッサホイール、３４，４４ タービンホイール、３５，４５ 可変ノズル機構、３６，４６ 回転軸、４０ 第２過給機、４８ 還流管、５０Ａ，５０Ｂ 排気マニホールド、５１Ａ，５１Ｂ，５２Ａ，５２Ｂ，５３Ａ，５３Ｂ 排気管、６２，６４，６６ 制御弁、８１ 排気処理装置、１０２ エアフローメータ、１０４ エンジン回転速度センサ、１０５，１０６ 圧力センサ、１０７ 走行モード切替スイッチ、２００ 制御装置、Ｐ１，Ｐ４ 接続部、Ｐ２，Ｐ３ 合流部。

Claims (3)

1. 車両に搭載されるエンジンの吸気を過給する過給システムであって、
   前記エンジンの吸気通路に設けられた第１コンプレッサを有する第１過給機と、
   前記吸気通路に設けられた第２コンプレッサを有する第２過給機と、
   前記第２過給機を用いずに前記第１過給機を用いる第１過給モードと、少なくとも前記第２過給機を用いる第２過給モードとのどちらかに前記エンジンの過給モードを切り替え可能に構成された制御装置とを備え、
   前記制御装置は、前記第１過給モード中において、前記車両が悪路を走行すると判定される場合は、前記車両が悪路を走行すると判定されない場合よりも、前記第１過給モードを維持する前記第１コンプレッサの回転速度領域を拡大する、過給システム。
2. 前記第２コンプレッサは、前記吸気通路に前記第１コンプレッサと並列に設けられ、
   前記第２過給モードは、前記第１過給機および前記第２過給機を用いるモードであり、
   前記制御装置は、前記第１過給モード中において前記第１コンプレッサの回転速度がしきい値よりも低い場合に前記過給モードを前記第１過給モードに維持し、
   前記制御装置は、
   前記車両が悪路を走行すると判定されない場合は前記しきい値を第１しきい値に設定し、
   前記車両が悪路を走行すると判定される場合は前記しきい値を前記第１しきい値よりも高い第２しきい値に設定する、請求項１に記載の過給システム。
3. 前記過給システムは、ユーザの操作に応じて前記車両の走行モードを悪路モードと非悪路モードとのどちらかに設定するように構成された装置をさらに備え、
   前記制御装置は、前記走行モードが前記非悪路モードである場合に前記車両が悪路を走行しないと判定し、前記走行モードが前記悪路モードである場合に前記車両が悪路を走行すると判定する、請求項１または２に記載の過給システム。

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