JP2675838B2

JP2675838B2 - 排気ターボ過給機付エンジンの制御装置

Info

Publication number: JP2675838B2
Application number: JP63290963A
Authority: JP
Inventors: 雅典柴田
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 1988-11-16
Filing date: 1988-11-16
Publication date: 1997-11-12
Anticipated expiration: 2012-11-12
Also published as: JPH02136515A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、少なくとも低流量側運転領域で作動するタ
ーボ過給機と高流量側運転領域でのみ作動するターボ過
給機とを備えた排気ターボ過給機付エンジンの制御装置
に関するものである。

〔従来の技術〕

従来、少なくとも低流量側運転領域で作動するターボ
過給機と高流量側運転領域でのみ作動するターボ過給機
とを備えて、それぞれの領域での過給効率を高めるよう
にした排気ターボ過給機付エンジンは種々知られてい
る。例えば特開昭59−160022号公報に示されるエンジン
では、複数のターボ過給機を設けてその一部のターボ過
給機をエンジン高速域でのみ過給を行う高速域専用ター
ボ過給機とする一方、他のターボ過給機を少なくともエ
ンジン低速域で作動する低速域作動ターボ過給機とし、
低速域では高速域専用ターボ過給機側の排気通路および
吸気通路を閉じることによりこのターボ過給機を過給停
止状態として、他のターボ過給機に排気を集中的に送
り、高速域では、高速域専用ターボ過給機側の排気通路
および吸気通路を開くことによりこのターボ過給機を過
給動作状態とするようにしている。

また、実開昭60−178329号公報に示されたエンジンで
も、運転状態に応じ、一方のターボ過給機に排気を集中
的に送る状態と各ターボ過給機に排気を分散供給する状
態とに切替えるようになっている。

これらの装置によると、低流量側の運転領域（低速
域）では、この領域に適するように容量等を設定したタ
ーボ過給機のみを作動させることにより過給効率が高め
られ、またこのターボ過給機だけでは容量不足等により
過給効率が低下するような高流量側の運転領域（高速
域）になると別のターボ過給機の作動により過給効率が
高められることとなって、広い運転領域にわたって過給
効率を高めることができる。

〔発明が解決しようとする課題〕

この種の排気ターボ過給機付エンジンにおいて、低流
量側運転領域で高流量域用のターボ過給機に対する排気
供給を遮断してこのターボ過給機を停止させておくだけ
では、高流量側への運転状態の移行に応じて高流量域用
のターボ過給機への排気供給を開始しても第２ターボ過
給機の作動遅れが生じ、応答性が悪い。このため、上記
特開昭59−160022号公報に示されるように、高流量域用
ターボ過給機側の排気通路および吸気通路が閉じられて
このターボ過給機が過給停止状態とされているときに、
排気漏らし通路から少量の排気を高流量域用ターボ過給
機のタービンに送ってこのターボ過給機を予回転させる
ことにより、高流量域用ターボ過給機の過給動作状態へ
の切替わり時の応答性を高めるようにすることは、従来
においても行なわれている。

ところで、このように排気漏らし通路を設けて高流量
域用ターボ過給機を予回転させる場合に、高流量域用タ
ーボ過給機を過給動作状態とする切替点に運転状態があ
る程度近付くまでは、高流量域用ターボ過給機側の過給
機側の吸気通路の圧力上昇に伴う温度上昇を抑制するた
め、高流量域用ターボ過給機側の吸気通路の吸気をリリ
ーフすることが望ましい。しかし、上記切替点に近付い
たときは、上記の吸気リリーフを停止する方が、後に詳
述するように高流量域用ターボ過給機の予回転が促進さ
れて、高流量域用ターボ過給機の応答性を一層高めるこ
とができる。

そこで、高流量域用ターボ過給機側の吸気通路の吸気
をリリーフするリリーフ通路を設けるとともに、高流量
域用ターボ過給機が予回転される運転領域における上記
切替点の近傍で上記リリーフ通路を閉じるようにするこ
とが考えられる。ただしこの場合に、上記切替点の近傍
に運転状態が維持されて、リリーフ通路が閉じられてい
る予回転状態が長時間続くと、高流量用ターボ過給機の
回転数が必要以上に上昇する。そして、高流量域用ター
ボ過給機側の吸気通路が閉じられている状態でこのよう
に高流量域用ターボ過給機の回転数が高くなりすぎる
と、そのコンプレッサまわりの空気の温度が著しく上昇
し、このターボ過給機が過熱状態になるという問題が生
じる。

本発明は上記の事情に鑑み、高流量域用ターボ過給機
が過給動作状態に切替えられる前の予回転を促進して、
過給動作状態への移行時の応答性を高め、しかも、この
ターボ過給機の予回転中の過熱を確実に防止することが
できる排気ターボ過給機付エンジンの制御装置を提供す
るものである。

〔課題を解決するための手段〕

上記のような目的を達成するため、請求項１に係る発
明は、少なくとも低流量側運転領域で作動する第１ター
ボ過給機と、高流量側運転領域専用の第２ターボ過給機
とを備え、低流量側運転領域では第２ターボ過給機が配
置された第２ターボ過給機側排気通路および第２のター
ボ過給機のコンプレッサからエンジン側へ吸気を導く第
２ターボ過給機側吸気通路を遮断することにより第２タ
ーボ過給機を過給停止状態とし、所定の切替点を境に高
流量側運転領域に移行したときに上記第２ターボ過給機
側排気通路および第２ターボ過給機側吸気通路を開くこ
とにより第２ターボ過給機を過給動作状態に切替えるよ
うにした排気ターボ過給機付エンジンにおいて、第２タ
ーボ過給機が上記過給動作状態とされる前に第２ターボ
過給機を予回転させる予回転手段と、上記第２ターボ通
給機のコンプレッサ出口側を大気側に連通するリリーフ
通路と、このリリーフ通路を開閉するリリーフ弁と、第
２ターボ過給機が予回転される運転領域における上記切
替点の近傍で上記リリーフ弁を閉じる一方、第２ターボ
過給機が予回転中に過回転状態になったとき上記リリー
フ弁を開くリリーフ制御手段とを備えたものである。

この発明において、第２ターボ過給機の予回転中の過
回転状態の検出は、例えば、上記予回転中で上記リリー
フ弁が閉じている状態の持続時間を計測することにより
行なう（請求項２）。

請求項３に係る発明は、少なくとも低流量側運転領域
で作動する第１ターボ過給機と、高流量側運転領域専用
の第２ターボ過給機とを備え、上記第１ターボ過給機の
タービン及び第２ターボ過給機のタービンを第１排気通
路及び第２排気通路にそれぞれ配置し、上記両タービン
より上流側で上記第1,第２排気通路を相互に連通させる
連通路を設けるとともに、この連通路より下流の第２排
気通路に第２ターボ過給機の作動状態を制御する排気カ
ット弁を設け、一方、第２ターボ過給機のコンプレッサ
からエンジン側へ吸気を導く第２ターボ過給機側吸気通
路に吸気カット弁を設け、低流量側運転領域で上記排気
カット弁及び吸気カット弁を閉じ、高流量側運転領域で
上記排気カット弁及び吸気カット弁を開いて第２ターボ
過給機を過給動作状態とするようにした過給機エンジン
において、第２ターボ過給機が上記過給動作状態とされ
る前に第２ターボ過給機を予回転させる予回転手段と、
予回転時に上記第２ターボ過給機のコンプレッサと上記
吸気カット弁との間の圧力をリリーフさせるリリーフ手
段と、上記予回転中に第２ターボ過給機が上記過給動作
状態とされるに先立って上記リリーフ手段をリリーフ停
止状態に切替える制御手段と、この制御手段により上記
リリーフ手段をリリーフ停止状態に切替えた後の予回転
中の第２ターボ過給機の過回転状態を検出する検出手段
と、この検出手段による過回転状態検出時に第２ターボ
過給機の過回転を抑制する手段とを備えたものである。

〔作用〕

本発明の装置によると、第２ターボ過給機が過給動作
状態に切替えられるときの応答性を高めるべく、その前
に第２ターボ過給機が予回転されるとともに、その予回
転中に、第２ターボ過給機のコンプレッサ下流の圧力が
リリーフされる状態からリリーフ停止状態に切替えられ
ることにより、第２ターボ過給機の予回転が促進され
る。また、このように上記予回転中で上記リリーフ停止
状態となっているとき、第２ターボ過給機の回転数が高
くなり過ぎると、リリーフ弁を開くこと等により、第２
ターボ過給機の回転数上昇が抑制される。

〔実施例〕

本発明の実施例を図面に基づいて説明する。第１図は
本発明の一実施例についての排気ターボ過給機付エンジ
ンの全体構造を示している。この排気ターボ過給機付エ
ンジンは、エンジンＥに対し、低流量域用の第１ターボ
過給機１と高流量域専用の第２ターボ過給機２とを備
え、第１ターボ過給機１のみ作動される状態と両ターボ
過給機1,2が作動される状態とに切替可能とされてい
る。上記各ターボ過給機1,2はそれぞれ、排気により駆
動されるタービン1a,2aと、このタービン1a,2aに連動し
て回転することにより吸気を過給するコンプレッサ1b,2
bとを備えている。

上記第１ターボ過給機１は、比較的低流量側の運転領
域で過給効率が高くなるように容量等が設定されてい
る。また、第２ターボ過給機２は高流量側の運転領域で
第１ターボ過給機１の容量不足等による過給効率の低下
を補うように、容量等が設定されている。

エンジンＥの排気通路３は、第1,第２の２つの排気通
路3a,3bに分けられ、それぞれ各タービン1a,2aに接続さ
れており、各タービン1a,2aより下流側で両排気通路3a,
3bが合流している。また、各タービン1a,2aより上流側
において上記両排気通路3a,3bは連通路４により連通さ
れている。

第２ターボ過給機２のタービン2aに排気を導く第２排
気通路3bには、上記連通路４より下流側において第２排
気通路3bを開閉することによりタービン2aへの排気の流
通、遮断を行なう排気カット弁５が設けられている。従
って、排気カット弁５が閉じられたときは、第１排気通
路3aに排出される排気に加えて第２排気通路3bに排出さ
れる排気も第１ターボ過給機１のタービン1aに導かれる
ことにより、第１ターボ過給機１のみが作動され、排気
カット弁５が開かれたときは、両排気通路3a,3bに排出
された排気がそれぞれ各タービン1a,2aに導かれること
により、両ターボ過給機1,2が作動されるようになって
いる。上記排気カット弁５はアクチュエータ６により開
閉作動される。

また、排気カット弁５が開かれる前に少量の排気を第
２ターボ過給機２のタービン2aに送って第２ターボ過給
機２を予回転させるため、上記連通路４とタービン2aの
入口側との間には、排気カット弁５をバイパスする小径
の排気漏らし通路７が設けられている。この排気漏らし
通路７には、アクチュエータ９により開閉作動される排
気漏らし弁８が設けられている。この排気漏らし通路７
及び排気漏らし弁８により、第２ターボ過給機２が過給
動作状態とされる前に第２のターボ過給機２を予回転さ
せる予回転手段が構成されている。

また、各タービン1a,2aより上流側の部分と下流側の
部分との間には、各タービン1a,2aをバイパスするウエ
ストゲート通路10が設けられ、このウエストゲート通路
10には、アクチュエータ12により開閉作動されるウエス
トゲートバルブ11が介設されている。上記ウエストゲー
ト通路10は、例えば図示のように上記連通路４の途中と
下流側排気通路集合部との間に設けられる。

一方、エンジンＥの吸気通路15には、第１ターボ過給
機１のコンプレッサ1bが配置された第１吸気通路15a
と、第２ターボ過給機２のコンプレッサ2bが配置された
第２吸気通路15bとが設けられている。上記第１吸気通
路15aと第２吸気通路15bとは、上流側の吸気通路15から
互いに分岐し、それぞれコンプレッサ1b,2bを経て、各
コンプレッサ1b,2bより下流側で合流している。上流側
の吸気通路15には吸気量を検出するエアフローメータ16
が設けられている。また、第1,第２吸気通路15a,15bの
合流部より下流の吸気通路15にはインタクーラ17、スロ
ットル弁18、サージタンク19、燃料噴射弁20等が配設さ
れている。

上記第２吸気通路15bには、コンプレッサ2bより下流
の、第１吸気通路15aとの合流箇所の近傍に、第２吸気
通路15bを遮断する吸気カット弁21が設けられており、
この吸気カット弁21はアクチュエータ22により開閉作動
される。さらに、吸気カット弁21より上流でコンプレッ
サ2bの下流の第２吸気通路15bを上流側の吸気通路15に
連通するリリーフ通路23が設けられ、このリリーフ通路
23には、アクチュエータ25により開閉作動されるリリー
フ弁24が設けられている。このリリーフ通路23及びリリ
ーフ弁24により、予回転時に上記第２ターボ過給機２の
コンプレッサ2bと上記吸気カット弁21との間の圧力をリ
リーフさせるリリーフ手段が構成されている。

上記排気カット弁５、排気漏らし弁８、ウエストゲー
トバルブ11、吸気カット弁21およびリリーフ弁24の各ア
クチュエータ6,9,12,22,25はそれぞれダイヤフラム装置
により構成されており、これらに対する駆動、制御系統
は次のようになっている。

排気カット弁５のアクチュエータ６は、通路31を介し
て三方電磁弁32に接続されている。この三方電磁弁32
は、コントロールユニット50からの信号に応じ、上記ア
クチュエータ６を大気側に連通する状態と負圧通路33に
連通する状態とに切替わる。そして、このような連通状
態の切替わりに応じた上記アクチュエータ６の作動によ
り、排気カット弁５が閉状態と開状態とに切替えられ
る。なお、上記負圧通路33はバキュームタンク34に通じ
ており、このバキュームタンク34にはスロットル弁18下
流の吸気通路15からチェックバルブ35を介して導かれた
負圧が蓄えられている。

排気漏らし弁８のアクチュエータ９は、コンプレッサ
1bの下流の第１吸気通路15aに通じる過給圧通路36に接
続されている。そして、この通路36からアクチュエータ
９に導かれる過給圧が所定値以上となったときに排気漏
らし弁８が開かれる。

ウエストゲートバルブ11のアクチュエータ12も上記過
給圧通路36に接続されている。そして、上記アクチュエ
ータ12に導入される過給圧が所定の許容最高過給圧とな
ったときにウエストゲートバルブ11が開かれる。

吸気カット弁21のアクチュエータ22は、通路37を介し
て切替弁38に接続されている。この切替弁38は、吸気カ
ット弁21附近における第１吸気通路15aと第２吸気通路1
5bとからそれぞれ通路39,40を介して導かれる各圧力の
圧力バランスに応じて作動するもので、上記両圧力の差
圧が所定値以上のときはアクチュエータ22を大気側に連
通させて吸気カット弁21を閉状態とし、上記差圧が所定
値より小さくなったときはアクチュエータ22を負圧通路
41に連通させて吸気カット弁21を開作動させるようにな
っている、従って、排気カット弁５が開かれて第２ター
ボ過給機２の作動により第２吸気通路15b内の圧力が第
１吸気通路15a内の圧力に充分近付く程度まで上昇した
ときに、吸気カット弁21が開かれて第２吸気通路15bか
らの過給気がエンジンＥに送られるようになっている、
上記負圧通路41はバキュームタンク34に通じている。

リリーフ弁24のアクチュエータ25は、通路42を介して
三方電磁弁43に接続されている。この三方電磁弁43は、
コントロールユニット50からの信号に応じ、上記アクチ
ュエータ25を負圧通路44に連通する状態と大気側に連通
する状態とに切替わる。そして、このような連通状態の
切替わりに応じた上記アクチュエータ25の作動により、
リリーフ弁24が開状態と閉状態とに切替えられる。上記
負圧通路44はバキュームタンク34に通じている。

上記コントロールユニット50は、エアフローメータ16
と回転数センサ52からのエンジン回転数検出信号とに応
じ、所定の切替点（後述の第２図中に示すラインL4また
はL3）を境に、低流量側の運転状態では排気カット弁５
を閉じることにより第１ターボ過給機１のみ作動させ、
高流量側の運転状態では排気カット弁５を開くことによ
り両ターボ過給機1,2を作動させるように三方電磁弁32
を制御している。さらにこのコントロールユニット50
は、三方電磁弁43を制御することによって第２ターボ過
給機２が予回転される運転領域における上記切替点の近
傍で上記リリーフ弁を閉じる制御手段と、第２ターボ過
給機２が予回転中に過回転状態となったときにこれを検
出する手段と、この過回転状態が検出されたときに第２
ターボ過給機２の過回転を抑制すべく、上記リリーフ弁
24を開くリリーフ制御手段51を含んでいる。

第２図は、横軸にエンジン回転数、縦軸にエンジン負
荷をとって、排気カット弁５、排気漏らし弁８、ウエス
トゲートバルブ11およびリリーフ弁24の各開閉の切替の
特性を示している。図中のL1は第１設定吸気量Q1と第１
設定回転数R1とで特定されるリリーフ弁開ライン、L2は
第２設定吸気量Q2と第２設定回転数R2とで特定されるリ
リーフ弁閉ライン、L3は第３設定吸気量Q3と第３設定回
転数R3とで特定される排気カット弁閉ライン、L4は第４
設定吸気量Q4と第４設定回転数R4とで特定される排気カ
ット弁間ラインである。上記各設定吸気量Q1〜Q4および
各設定回転数R1〜R4は、予めコントロールユニット50内
のメモリ（図示せず）に記憶されている。

この図に基づいて上記各弁の作動の設定を説明する
と、排気カット弁５は、低流量（低回転）側から高流量
（高回転）側への運転状態移行時には、排気カット弁開
ラインL4に達するまでは閉じられてこのラインL4を越え
たときに開状態に切替えられ、高流量側から低流量側へ
の移行時には、排気カット弁開ラインL4に対して適度の
ヒステリシスをもたせた排気カット弁閉ラインL3を境に
開状態から閉状態へ切替えられる。従って、上記ライン
L4またはL3より低流量低回転側の領域が実質的に第１タ
ーボ過給機１のみ作動される領域（以下、Ｐ領域とい
う）、上記ラインL4またはL3より高流量高回転側の領域
が実質的に両ターボ過給機1,2が作動される領域（以
下、Ｐ＋Ｓ領域という）となる。

排気漏らし弁８は、排気カット弁開ラインL4および排
気カット弁閉ラインL3よりもある程度低流量側で閉状態
から開状態に切替わるように、その開閉切替えラインが
アクチュエータ９のスプリング荷重により設定されてい
る。このようにしているのは、排気カット弁５が開状態
に切替えられるまえに少量の排気を第２ターボ過給機２
のタービン2aに送って第２ターボ過給機２を予回転させ
ることにより、Ｐ＋Ｓ領域へ移行したときの第２ターボ
過給機２の作動の応答性を高めるためである。

リリーフ弁24は、低流量（低回転）側から高流量（高
回転）側への運転状態移行時には、排気漏らし弁開閉ラ
インよりも高流量側で排気カット弁開ラインL4よりも低
流量低回転側に設定されたリリーフ弁閉ラインL2を境と
して、このラインL2に達するまでは開かれてこのライン
L2を越えたときに閉状態に切替えられ、高流量側から低
流量側への移行時には、リリーフ弁閉ラインL2に対して
適度のヒステリシスをもたせたリリーフ弁開ラインL1を
境に閉状態から開状態へ切替えられる。このようにして
いるのは、Ｐ＋Ｓ領域にある程度近付くまでの第２ター
ボ過給機２の予回転中等には、第２吸気通路15b内の空
気をリリーフすることにより、通路内の圧力上昇に伴う
温度上昇を避け、一方、Ｐ＋Ｓ領域にある程度近付いた
ときには、リリーフを停止することにより、第２吸気通
路15b内の圧力を上昇させるとともに、第２ターボ過給
機２の回転数上昇を促進するためである。つまり、予回
転中にリリーフ弁24が閉じられ、かつ吸気カット弁21も
閉じられているときは、第２吸気通路15bが行き止まり
状態となって、コンプレッサ2bが回転しても空気が送給
されないので第２ターボ過給機２の負荷が低下し、これ
によって第２ターボ過給機２の回転数上昇を促進する作
用が得られる。なお、Ｐ＋Ｓ領域への移行後は、第１吸
気通路15aと第２吸気通路15bとの差圧が小さくなること
に伴って吸気カット弁21が開かれることにより、第２吸
気通路15bからの過給気もエンジンに送られるが、リリ
ーフ弁24は閉状態に保たれる。

また、ウエストゲートバルブ11は、許容最高過給圧に
達する状態となったときに開かれるように、その開閉切
替えラインがアクチュエータ12のスプリング荷重により
設定されている。

この第２図中の上記排気カット弁開ラインL4は、吸気
量（回転数）が漸増する加速時等に過給効率にとって最
も有利な過給機作動状態の切替え点が得られるように制
定され、排気カット弁閉ラインL3はラインL4に対して適
度のヒステリシスをもたせるように設定される。上記ラ
インL4,L3は、エンジンの回転数および負荷に関係する
吸気量を主たるパラメータとして設定されるが、当実施
例では、あまり高回転側で排気カット弁５等が切替える
ことは好ましくないことから、エンジン回転数もパラメ
ータとしている。

また、リリーフ弁閉ラインL2は、吸気量が増加する加
速時等に、Ｐ＋Ｓ領域に移行するまでに前述のようなリ
リーフ弁24の機能によって適度に第２ターボ過給機２の
回転数を上昇させる作用が得られるように、排気カット
弁閉ラインL4に対して一定の吸気量差および回転数差を
もって設定され、リリーフ弁開ラインL3はリリーフ弁閉
ラインL2に対して一定のヒステリシスをもって設定され
る。そして、第１図中のリリーフ制御手段51により、基
本的にはこのような設定に従ってリリーフ弁24が制御さ
れるが、運転状態がＰ領域のうちでリリーフ弁24が閉状
態とされる領域に長時間滞在することによって第２ター
ボ過給機２が過回転状態となったときは、リリーフ弁24
が開かれるようになっている。

第３図は上記コントロールユニット50による排気カッ
ト弁５およびリリーフ弁24の制御をフローチャートで示
している。このフローでは、スタートすると、先ずステ
ップS₁でシステムのイニシャライズを行ない、次にステ
ップS₂で吸気量Ｑおよびエンジン回転数Ｒの各検出値を
エアフローメータ16および回転数センサ52からそれぞれ
入力する。続いてステップS₃で、排気カット弁５および
リリーフ弁24の開閉切替点（第２図中のラインL1〜L4）
である第１〜第４設定吸気量Q1〜Q4および第１〜第４設
定回転数R1〜R4をメモリから読出す。

次に、領域識別用のフラグＦが１か否かの判定（ステ
ップS₄）と、その判定がNOの場合のフラグＦが2m（ｍは
整数）か否かの判定（ステップS₅）と、その判定がYES
の場合のフラグＦが２か否かの判定（ステップS₆）とに
より、上記フラグＦの値を調べる。

なお、上記フラグＦは、吸気量Ｑとエンジン回転数Ｒ
とで特定される運転状態が第２図中のどのような領域に
属しているかを区別するもので、１〜４のいずれかの値
をとる。Ｆ＝１であれば、排気弁５が閉のＰ領域のうち
でリリーフ弁24が開となるリリーフ弁開領域、つまりラ
インL2（加速時）またはラインL1（減速時）よりも低流
量低回転側の領域にあることを示す。Ｆ＝２もしくはＦ
＝３であれば、排気カット弁５が閉のＰ領域のうちでリ
リーフ弁24が閉となるリリーフ弁閉領域にあることを示
すものであって、リリーフ弁開領域からこの領域へ移行
した場合はＦ＝２となり、Ｐ＋Ｓ領域からこの領域へ移
行した場合はＦ＝３となる。このＰ領域内のリリーフ弁
閉領域と上記リリーフ弁開領域との境界は、リリーフ弁
開領域からの移行の場合はラインL2、リリーフ弁開領域
への移行の場合はラインL1となり、またこのＰ領域内の
リリーフ弁閉領域とＰ＋Ｓ領域との境界は、Ｐ＋Ｓ領域
からの移行の場合はラインL3、Ｐ＋Ｓ領域への移行の場
合はラインL4となる。また、Ｆ＝４であれば、排気カッ
ト弁５が開のＰ＋Ｓ領域、つまりラインL4（加速時）ま
たはラインL3（減速時）よりも高流量高回転側の領域に
あることを示す。

上記ステップS₄の判定がYES（Ｆ＝１）であれば、前
回の運転状態が上記のＰ領域のうちの吸気リリーフ弁開
領域にあったことを意味する。この場合は吸気量Ｑが第
２設定吸気量Q2より大か否かの判定（ステップS₇）およ
びエンジン回転数Ｒが第２設定回転数R2より大か否かの
判定（ステップS₈）に基づいて次のような処理を行な
う。すなわち、ステップS₇,S₈の判定がともにNOであれ
ば、運転状態がリリーフ弁開領域に維持されているの
で、排気カット弁５およびリリーフ弁24をそれまでの状
態（排気カット弁５を閉、リリーフ弁24を開）としたま
ま、ステップS₃₁を経てステップS₂に戻る。また、ステ
ップS₇,S₈のいずれかで判定がYESとなれば、運転状態が
第２図中のラインL2を越えてリリーフ弁閉領域に移行し
たので、ステップS₉でＦ＝２とするとともに、ステップ
S₁₀でリリーフ弁24を閉作動してから、ステップS₃₁を経
てステップS₂に戻る。なお、ステップS₃₁は後述のタイ
マＴを０にクリヤするものである。

ステップS₆での判定がYES（Ｆ＝２）であれば、前回
の運転状態がＰ領域内のリリーフ弁閉領域にあって、か
つリリーフ弁開領域から移行した後の状態であることを
意味する。この場合は吸気量Ｑが第４設定吸気量Q4より
大か否かの判定（ステップS₁₁）と、その判定がNOの場
合のエンジン回転数Ｒが第４設定回転数R4より大か否か
の判定（ステップS₁₂）と、その判定がNOの場合の吸気
量Ｑが第１設定吸気量Q1より小か否かの判定（ステップ
S₁₃）と、その判定がYESの場合のエンジン回転数Ｒが第
１設定回転数R1より小か否かの判定（ステップS₁₄）と
に基づき、次のような処理を行なう。すなわち、ステッ
プS₁₁,S₁₂の判定がともにNOであって、かつステップ
S₁₃,S₁₄のいずれかの判定がNOであれば、運転状態がラ
インL1,L4間の領域に維持されているおり、この場合は
ステップS₃₂で後に詳述する過回転防止ルーチンを実行
してから、ステップS₂に戻る。ステップS₁₁,S₁₂のいず
れかで判定がYESとなれば、運転状態が第２図中のライ
ンL4を越えてＰ＋Ｓ領域に移行したので、ステップS₁₅
でＦ＝４とするとともに、ステップS₁₆で排気カット弁
５を開作動し、かつリリーフ弁24が開状態であればこれ
も閉作動してから、ステップS₃₁を経てステップS₂に戻
る。ステップS₁₃,S₁₄の判定がともにYESとなれば、運転
状態が第２図中のラインL1より低流量低回転側のリリー
フ弁開領域へ移行したので、ステップS₁₇でＦ＝１とす
るとともに、ステップS₁₈でリリーフ弁24を開作動して
から、ステップS₃₁を経てステップS₂に戻る。

ステップS₅での判定がNOであれば、Ｆ＝３であり、前
回の運転状態がＰ領域内のリリーフ弁閉領域にあって、
かつＰ＋Ｓ領域から移行した後の状態であることを意味
する。この場合は吸気量Ｑが第１設定吸気量Q1より小か
否かの判定（ステップS₁₉）と、その判定がYESの場合の
エンジン回転数Ｒが第１設定回転数R1より小か否かの判
定（ステップS₂₀）と、ステップS₁₉,S₂₀の判定のいずれ
かがNOの場合の吸気量Ｑが第４設定吸気量Q4より大か否
かの判定（ステップS₂₁）と、その判定がNOの場合のエ
ンジン回転数Ｒが第４設定回転数R4より大か否かの判定
（ステップS₂₂）とに基づき、次のような処理を行な
う。すなわち、ステップS₁₉,S₂₀のいずれかの判定がNO
であって、かつステップS₂₁,S₂₂の判定がともNOであれ
ば、運転状態がラインL1,L4間の領域に維持されている
ので、排気カット弁５およびリリーフ弁24をそれまでの
状態（排気カット弁５を閉、リリーフ弁24を閉）とした
まま、ステップS₃₁を経てステップS₂に戻る。ステップS
₁₉,S₂₀の判定がともにYESとなれば、運転状態が第２図
中のラインL1より低流量低回転側のリリーフ弁開領域へ
移行したので、ステップS₂₃でＦ＝１とするとともに、
ステップS₂₄でリリーフ弁24を開作動してから、ステッ
プS₃₁を経てステップS₂に戻る。ステップS₂₁,S₂₂のいず
れかで判定がYESとなれば、運転状態が第２図中のライ
ンL4を越えてＰ＋Ｓ領域に移行したので、ステップS₂₅
でＦ＝４とするとともに、ステップS₂₆で排気カット弁
５を開作動してから、ステップS₃₁を経てステップS₂に
戻る。

ステップS₆の判定がNOであれば、Ｆ＝４であり、前回
の運転状態が上記のＰ＋Ｓ領域にあったことを意味す
る。この場合は吸気量Ｑが第３設定吸気量Q3より小か否
かの判定（ステップS₂₇）およびエンジン回転数Ｒが第
３設定回転数R3より小か否かの判定（ステップS₂₈）に
基づいて次のような処理を行なう。すなわち、ステップ
S₂₇,S₂₈のいずれかの判定がNOであれば、運転状態がＰ
＋Ｓ領域に維持されているので、排気カット弁５および
リリーフ弁24をそれまでの状態（排気カット弁５を開、
リリーフ弁24を閉）としたまま、ステップS₃₁を経てス
テップS₂に戻る。ステップS₂₇,S₂₈の判定がともにYESと
なれば、運転状態が第２図中のラインL3より低流量低回
転側のＰ領域に移行したので、ステップS₂₉でＦ＝３と
するとともに、ステップS₃₀で排気カット弁５を閉作動
してから、ステップS₃₁を経てステップS₂に戻る。

第４図は第３図に示した制御においてフラグＦが２で
ある場合の、ステップS₃₂で行なわれる過回転防止ルー
チンを示し、当実施例では、Ｐ領域でリリーフ弁24の閉
状態が長時間持続した場合に第２ターボ過給機２が過回
転状態となることから、時間計測に基づいてリリーフ弁
24の開閉を行なうようにしている。

すなわちこのルーチンでは、ステップS₃₃でタイマを
カウントアップし、ステップS₃₄で、タイマＴが第２タ
ーボ過給機24の過回転状態を生じるような所定時間αを
越えたか否かを調べ、その判定がYESであれば、さらに
ステップS₃₅で、タイマＴが上記所定時間αに所定の過
回転解消時間βを加えた時間を越えたか否かを調べる。
そして、タイマＴが所定時間αを越えるまではステップ
S₃₆でリリーフ弁24を閉状態とするが、タイマＴがαか
らα＋βまでの間にあるとき（ステップS₃₃の判定がYES
でステップS₃₅の判定がNOのとき）は、ステップS₃₇でリ
リーフ弁24を開状態とする。また、タイマＴがα＋βの
時間を越えたときはステップS₃₈でタイマＴを０にクリ
ヤする。

従って、フラグＦが２となるようなＰ領域内のリリー
フ弁閉領域に運転状態が滞在する状態が長時間持続した
とき、第５図のように、リリーフ弁24が最初は閉じら
れ、所定時間αを経過すると開かれ、それから時間βを
経過すると再び閉じられ、このような動作が繰返し行な
われる。

以上のような当実施例の制御装置によると、第３図の
フローチャートに従った制御により、低流量低回転側の
Ｐ領域では排気カット弁５が閉じられて、実質的に第１
ターボ過給機１のみが作動され、低流量域での過給効率
が高められる。このＰ領域のうちでも第２図中の排気漏
らし弁開ラインよりさらに低流量側では、排気漏らし弁
８も閉じられ、リリーフ弁24は開かれている。そして、
低流量側から高流量側への運転状態移行時には、先ず排
気漏らし弁開閉ラインを越えたときに排気漏らし弁８が
閉から開に切替えられ、さらにラインL2を越えたときに
リリーフ弁24が開から閉に切替えられてから、さらに過
給機作動状態の切替え点であるラインL4を越えると、上
記排気カット弁５が閉から開に切替えられる。この状態
では、第２ターボ過給機２のタービン2aに充分に排気が
供給されることにより、第１ターボ過給機１に加えて第
２ターボ過給機２も実質的に作動され、高流量域での過
給効率が高められる。

このような低流量側運転領域から高流量側運転領域へ
の移行時には、排気カット弁５の開作動に先だって、上
記排気漏らし弁11が開かれることにより第２ターボ過給
機２が予回転され、その上、リリーフ弁24が閉じられる
ことにより、前述のように予回転中の第２ターボ過給機
２の回転数上昇が促進されるため、Ｐ＋Ｓ領域へ達した
ときに応答性良く第２ターボ過給機２が作動される。そ
して、通常の加速運転等による高流量側への運転状態移
行時には、リリーフ弁24が閉作動されてから適度に第２
ターボ過給機２の回転数が上昇した時点でＰ＋Ｓ領域に
達して第２ターボ過給機２が作動される。

ところが、特殊な運転操作状態や走行路面の傾斜状態
等によって、Ｐ領域中のリリーフ弁閉領域となってから
Ｐ＋Ｓ領域に達するまでに長時間が経過した場合は、第
２ターボ過給機２が予回転中としては必要以上に回転数
が高くなる過回転状態となり、排気カット弁５および吸
気カット弁21が閉じられて第２吸気通路15b内に吸気が
停滞している状態でこのような過回転状態になると、コ
ンプレッサ2bまわりの空気の温度が著しく上昇する。こ
のような場合は、第４図のルーチンでの処理により、過
回転状態が生じるような所定時間αが経過した時点でリ
リーフ弁24が開放され、第２吸気通路15b内の吸気がリ
リーフされる。これによって第２ターボ過給機２の回転
数が抑えられて過回転状態が解消される。そして、過回
転状態解消のための時間βが経過すれば再びリリーフ弁
24が閉じられ、予回転中の第２ターボ過給機２の回転数
が適度に調整されることとなる。

なお、上記実施例では、予回転中の第２ターボ過給機
２の過回転状態を時間計測によって調べているが、第２
ターボ過給機２の回転数の検出等によって過回転状態を
調べるようにしてもよい。

また、上記実施例では低流量側運転領域と高流量側運
転領域とで第１ターボ過給機１のみ作動する状態と両タ
ーボ過給機1,2を作動する状態とに切替えるようにして
いるが、第２ターボ過給機に第１ターボ過給機より大容
量のものを用いるとともに、第２ターボ過給機が過給動
作状態とされる高流量側運転領域では第１ターボ過給機
のタービンへの排気供給を遮断して第１ターボ過給機を
停止させるようなものにも、本発明の制御装置を適用す
ることができる。

〔発明の効果〕

以上のように本発明は、少なくとも低流量側運転領域
で作動する第１ターボ過給機と、高流量側運転領域専用
の第２ターボ過給機とを備えて過給効率を高めるように
した排気ターボ過給機付エンジンにおいて、第２ターボ
過給機側排気通路および第２ターボ過給機側吸気通路が
遮断されて第２ターボ過給機が過給停止状態とされる運
転領域にある間に、予回転手段によって第２ターボ過給
機を予回転させ、かつ、第２ターボ過給機の過給動作状
態への切替点近傍で、第２ターボ過給機側吸気通路に対
するリリーフ通路のリリーフ弁を閉じるようにしている
ため、第２ターボ過給機の予回転を促進して過給動作状
態への移行時の応答性を高めることができる。しかも、
第２ターボ過給機が予回転中に過回転状態となったとき
は、上記リリーフ弁が開かれるようにしているため、第
２ターボ過給機が予回転中に過熱状態となることを確実
に防止し、信頼性を高めることができるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す過給機付エンジンの全
体構造概略図、第２図は排気系および吸気系に配設され
る各弁の作動特性を示す特性図、第３図はコントロール
ユニットによる制御のフローチャート、第４図は過回転
防止ルーチンを示すフローチャート、第５図は過回転防
止ルーチンによるリリーフ弁開閉動作を示すタイムチャ
ートである。Ｅ……エンジン、１……第１ターボ過給機、２……第２
ターボ過給機、５……排気カット弁、10……排気漏らし
通路、21……吸気カット弁、23……リリーフ通路、24…
…リリーフ弁、50……コントロールユニット、51……リ
リーフ制御手段。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】少なくとも低流量側運転領域で作動する第
１ターボ過給機と、高流量側運転領域専用の第２ターボ
過給機とを備え、低流量側運転領域では第２ターボ過給
機が配置された第２ターボ過給機側排気通路および第２
ターボ過給機のコンプレッサからエンジン側へ吸気を導
く第２ターボ過給機側吸気通路を遮断することにより第
２ターボ過給機を過給停止状態とし、所定の切替点を境
に高流量側運転領域に移行したときに上記第２ターボ過
給機側排気通路および第２ターボ過給機側吸気通路を開
くことにより第２ターボ過給機を過給動作状態に切替え
るようにした排気ターボ過給機付エンジンにおいて、第
２ターボ過給機が上記過給動作状態とされる前に第２タ
ーボ過給機を予回転させる予回転手段と、上記第２ター
ボ過給機のコンプレッサ出口側を大気側に連通するリリ
ーフ通路と、このリリーフ通路を開閉するリリーフ弁
と、第２ターボ過給機が予回転される運転領域における
上記切替点の近傍で上記リリーフ弁を閉じる一方、第２
ターボ過給機が予回転中に過回転状態になったとき上記
リリーフ弁を開くリリーフ制御手段とを備えたことを特
徴とする排気ターボ過給機付エンジンの制御装置。
【請求項２】第２ターボ過給機の予回転中の過回転状態
の検出は、上記予回転中で上記リリーフ弁が閉じている
状態の持続時間を計測することにより行なうことを特徴
とする請求項１記載の排気ターボ過給機付エンジンの制
御装置。
【請求項３】少なくとも低流量側運転領域で作動する第
１ターボ過給機と、高流量側運転領域専用の第２ターボ
過給機とを備え、上記第１ターボ過給機のタービン及び
第２ターボ過給機のタービンを第１排気通路及び第２排
気通路にそれぞれ配置し、上記両タービンより上流側で
上記第1,第２排気通路を相互に連通させる連通路を設け
るとともに、この連通路より下流の第２排気通路に第２
ターボ過給機の作動状態を制御する排気カット弁を設
け、一方、第２ターボ過給機のコンプレッサからエンジ
ン側へ吸気を導く第２ターボ過給機側吸気通路に吸気カ
ット弁を設け、低流量側運転領域で上記排気カット弁及
び吸気カット弁を閉じ、高流量側運転領域で上記排気カ
ット弁及び吸気カット弁を開いて第２ターボ過給機を過
給動作状態とするようにした過給機付エンジンにおい
て、第２ターボ過給機が上記過給動作状態とされる前に
第２ターボ過給機を予回転させる予回転手段と、予回転
時に上記第２ターボ過給機のコンプレッサと上記吸気カ
ット弁との間の圧力をリリーフさせるリリーフ手段と、
上記予回転中に第２ターボ過給機が上記過給動作状態と
されるに先立って上記リリーフ手段をリリーフ停止状態
に切替える制御手段と、この制御手段により上記リリー
フ手段をリリーフ停止状態に切替えた後の予回転中の第
２ターボ過給機の過回転状態を検出する検出手段と、こ
の検出手段による過回転状態検出時に第２ターボ過給機
の過回転を抑制する手段とを備えたことを特徴とする排
気ターボ過給機付エンジンの制御装置。