JP2758006B2

JP2758006B2 - 過給機付エンジンの制御装置

Info

Publication number: JP2758006B2
Application number: JP63290965A
Authority: JP
Inventors: 晴男沖本; 誠司田島
Original assignee: Matsuda KK
Current assignee: Matsuda KK
Priority date: 1988-11-16
Filing date: 1988-11-16
Publication date: 1998-05-25
Anticipated expiration: 2013-05-25
Also published as: JPH02136516A

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（高流量側運転領域）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（低流量側運転領域）で作動す
る低速域作動ターボ過給機とし、高速域専用ターボ過給
機に接続される排気通路に排気カット弁を設け、これを
運転状態に応じて開閉作動することにより、低速域では
高速域専用ターボ過給機への排気の供給を遮断して他の
ターボ過給機に排気を集中的に送り、高速域では、この
ターボ過給機に排気を供給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
態とに排気系を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）ところで、この種のターボ過給機付エンジンでは、上
記排気カット弁が高流量域用のターボ過給機への排気供
給を遮断する状態、つまり閉状態に固着してしまって、
開作動（高流量域用のターボ過給機へ排気を導く状態へ
の切替わり作動）を行わないような不良が生じると、高
流量域用のターボ過給機が作動されるべき高流量側運転
領域となっても、低流量域用のターボ過給機のみに排気
が集中的に供給されるという事態が生じる。このような
排気カット弁の作動不良が生じた場合に、高流量域での
排気エネルギーの増大に対して低流量域用ターボ過給機
の容量が不足し、これによって排圧が過度に上昇する。
そして、過度の排圧上昇が生じると、エンジンの内部EG
R（燃焼室への排気吹き返し）が増大することにより、
失火が生じ易くなって、エンジンの作動状態が悪化し、
また、排気系の信頼性の面でも好ましくなかった。

本発明は上記の事情に鑑み、高流量域用のターボ過給
機に対する排気の遮断、供給を行う排気カット弁の作動
不良によって高流量側運転領域においても低流量域用の
ターボ過給機のみに排気が集中的に供給される状態が生
じたときに、排圧の上昇に起因するエンジンの失火を防
止し、排気系の信頼性を向上させることができる過給機
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の発明の
解決手段は、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、第２ターボ過給機が配設された第２タ
ーボ過給機側排気通路に、低流量側運転領域ではこの通
路を遮断し、高流量側運転域ではこの通路を開く排気カ
ット弁を備えた過給機付エンジンにおいて、上記排気カ
ット弁の開作動不良を検出する検出手段と、この検出手
段によって上記開作動不良が検出されたときに、エンジ
ンの燃焼を抑制する手段とを設けたものである。

ここで、請求項２の発明では、請求項１における燃焼
を抑制する手段は、点火時期を燃焼を抑制する方向に制
御するものとし、また、請求項３の発明では、請求項１
における燃焼を抑制する手段は、燃料供給量を燃焼を抑
制する方向に制御するものとする。

また、請求項４の発明の解決手段は、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、上記第１ターボ過
給機が配設された第１排気通路と、上記第２ターボ過給
機が配設された第２排気通路と、上記第１ターボ過給機
よりも上流側の第１排気通路と上記第２ターボ過給機よ
りも上流側の第２排気通路とを連通する連通路と、該連
通路よりも下流側の第２排気通路に設けられ該第２排気
通路を開閉して上記第２ターボ過給機の作動状態を制御
する排気カット弁と、上記第２ターボ過給機よりも下流
側の吸気通路に設けられ該吸気通路を開閉して第２ター
ボ過給機の作動状態を制御する吸気カット弁と、上記第
１ターボ過給機のみの作動領域から上記第１及び第２タ
ーボ過給機双方の作動領域への移行に先立って上記第２
ターボ過給機を予回転させる予回転手段とを備えた過給
機付エンジンを前提とする。そして、上記予回転手段の
作動による第２ターボ過給機の予回転時、該第２ターボ
過給機と上記吸気カット弁との間の吸気通路の圧力をリ
リーフするリリーフ手段と、上記排気カット弁の開作動
不良を検出する検出手段と、該検出手段の出力を受け、
上記排気カット弁の開作動不良時、上記第１ターボ過給
機に作用する排気エネルギーを低下させるとともに上記
リリーフ手段を作動させる制御手段とを備えたものとす
る。

（作用）上記構成によると、請求項１〜３の発明では、排気カ
ット弁の開作動不良により高流量側運転領域であっても
第２ターボ過給機への排気供給が遮断されて第１ターボ
過給機へ排気が集中的に供給される状態が生じたとき
に、例えば点火時期や燃料供給量の制御による燃焼の抑
制により、排圧の過度の上昇が避けられることとなる。

また、請求項４の発明では、排気カット弁の開作動不
良時、第１ターボ過給機に対する排気エネルギーを低下
させることに加えて、リリーフ手段を作動させて、予回
転時における第２ターボ過給機と吸気カット弁との間の
吸気通路の圧力をリリーフしたので、排気カット弁の開
作動不良時における第２ターボ過給機の予回転状態の持
続によって該第２ターボ過給機と吸気カット弁との間の
吸気通路内の温度が過度に上昇するのを防止することが
できる。

（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過給機付エンジンの全体構
造を示している。この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
のみが作動する状態と両ターボ過給機1,2が作動する状
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,2b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及び第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より下流側で第１及び
第２の両排気通路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
る排気も連通路４を介して第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
作動し、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が作動するよう
になっている。上記排気カット弁５はアクチュエータ６
により開閉作動する。

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
と排気漏らし弁８とにより、排気カット弁５が開かれる
に先立って第２ターボ過給機２を予回転させる予回転手
段を構成している。

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
でかつ第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
作動する。さらに、吸気カット弁21より上流でコンプレ
ッサ2bより下流の第２吸気通路15bを上流側の吸気通路1
5に連通する吸気リリーフ通路23が設けられ、この吸気
リリーフ通路23には、アクチュエータ25により開閉作動
するリリーフ弁24が設けられている。このリリーフ通路
23とリリーフ弁24とにより、上記予回転手段の作動によ
る第２ターボ過給機２の予回転時、第２ターボ過給機２
と吸気カット弁21との間の吸気通路15bの圧力をリリー
フするリリーフ手段を構成している。

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及びリリーフ弁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。尚、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にはスロットッル弁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は、電磁
弁37を介して上記過給圧通路36に接続されている。この
電磁弁37は、上記アクチュエータ12に送られる過給圧の
一部を大気側に逃がし、その逃がし量をコントロールユ
ニット50からの制御信号に応じて制御することにより、
アクチュエータ12に導入される圧力の過給圧に対する比
率をコントロールできるようになっている。そして、こ
の電磁弁37を介してアクチュエータ12に導入される圧力
がスプリング荷重等で設定された所定圧力に達したとき
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38を介し
て切替弁39に接続されている。この切替弁39は、吸気カ
ット弁21付近における第１吸気通路15aと第２吸気通路1
5bとからそれぞれ通路40,41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
42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内の圧力に十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42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43を介して
三方電磁弁44に接続されている。この三方電磁弁44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45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45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
からの吸気量検出信号と回転数センサ53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又はL3）を境に低流量側運転領域では
排気カット弁５を閉じ、高流量側運転領域では排気カッ
ト弁５を開くように三方電磁弁32を制御するとともに、
これと一定の関係でリリーフ弁24を開閉させるように三
方電磁弁44を制御している。さらに、このコントロール
ユニット50は、排気カット弁５の開作動不良を検出する
検出手段51と、この検出手段51によって上記開作動不良
が検出された時に、第１ターボ過給機１に作用する排気
エネルギーを低下させる手段52とを含んでいる。当実施
例において上記検出手段51は、吸気量検出信号と第１タ
ーボ過給機１のコンプレッサ1bの下流に設けられた圧力
センサ54からのコンプレッサ出口圧力検出信号とに基づ
き、後述のように吸気量とコンプレッサ出口圧力との関
係を調べることによって上記開作動不良が生じたかどう
かを識別するようになっている。また、排気エネルギー
低下手段52は、電磁弁37を制御することにより、ウエス
トゲートバルブ11を利用して上記排気エネルギーの低下
を行うようになっている。

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及びリリーフ弁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
ト弁開ラインである。上記各設定吸気量Q1〜Q4及び各設
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、このラインL4を越え
たときに開状態に切替えられる一方、高流量側から低流
量側への移行時には、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
又は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のみが作動する領域（以下、Ｐ領域という）と
なり、上記ラインL4又は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が作動する領域（以下、Ｐ
＋Ｓ領域という）となる。

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設定され、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、
エンジンの回転数及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等が切替わ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。

排気漏らし弁８は、排気カット弁開ラインL4及び排気
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
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、このライン
L2を越えたときに閉状態に切替えられる一方、高流量側
から低流量側への移行時には、リリーフ閉ライン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。尚、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、排気カット弁５が
正常に作動している通常時には、本来の最高過給圧調整
作用を果たすため、所定の許容最高過給圧に対応するラ
インLWaを越えたときに開かれるように、このラインLWa
は排気弁開ラインL4よりも十分高流量側に設定される
が、排気カット弁５の開作動不良時には、排気カット弁
開ラインL4の近傍のラインLWbを越えたときに開かれる
ように変更される。つまり、電磁弁37で過給圧がある程
度逃がされて、ウエストゲートバルブ11のアクチュエー
タ12に導入される圧力が過給圧よりも一定割合だけ低く
されている状態を通常時の状態とし、この状態で上記ラ
インLWaに相当する許容最高過給圧に達したときにウエ
ストゲートバルブ11が開かれるように、アクチュエータ
12のスプリング荷重との関係で通常時の電磁弁37での過
給圧逃がし量が調整されている。そして、上記開作動不
良時には、上記過給圧逃がし量が少なくされ、例えば電
磁弁37の大気側開口が全閉とされるように制御されて過
給圧がそのままアクチュエータ12に導入されることによ
り、上記許容最高過給圧よりも低い過給圧でウエストゲ
ートバルブ11が開作動される状態となるようにし、この
状態において上記ラインLWbでウエストゲートバルブ11
が開作動されるように、アクチュエータ12のスプリング
荷重が設定されている。

上記コントロールユニット50による制御の具体例を、
第３図及び第６図のフローチャートと第４図及び第５図
の圧力変動特性図とに基づいて説明する。

第３図は第１図中の検出手段51の処理を行う異常判定
ルーチンを示す。このルーチンは、第４図及び第５図に
示すような正常時と排気カット弁５の開作動不良時とに
おけるコンプレッサ出口圧力（圧力センサ54によって検
出される圧力）P₁の差異を調べることにより、排気カッ
ト弁５の開作動不良の有無を判別するようにしたもので
ある。

すなわち、一定負荷（例えば全負荷）でのエンジン回
転数とコンプレッサ出口圧力P₁との関係は、排気カット
弁５が閉状態（第１ターボ過給機１のみが作動する状
態）のままであれば第４図における実線部分のうちの切
替点ａより低速側の部分Ａと破線部分Ａ′とで示すよう
になり、排気カット弁５が開状態（両ターボ過給機1,2
が作動する状態）のままであれば同図における一点鎖線
部分Ｂ′と実線部分のうちの切替点ａより高速側の部分
Ｂとで示すようになる。従って、切替点ａを境に排気カ
ット弁５が閉状態から開状態へ切替えられる正常時に
は、コンプレッサ出口圧力P₁が実線A,Bのように変化
し、切替点ａより高速側では両ターボ過給機1,2の作動
により過給効率が高められてコンプレッサ出口圧力P₁が
高くなるのに対し、排気カット弁５の開作動不良によっ
て切替点ａより高速側であっても第１ターボ過給機１の
みが作動する状態となる異常時には、第１ターボ過給機
１の容量不足によって高速側で破線のようにコンプレッ
サ出口圧力P₁が低下する。また、このような正常時と異
常時とにおけるコンプレッサ出口圧力P₁の差異を吸気量
Ｑとの関係で示すと第５図のようになり、正常時にはコ
ンプレッサ出口圧力P₁が吸気量の増加に対応して実線の
ように上昇するのに対し、排気カット弁５の開作動不良
時には、高流量側でコンプレッサ出口圧力P₁が破線のよ
うに正常時より低くなる。

そこで、第３図のルーチンでは、ステップS₁でエアフ
ローメータ16及び圧力センサ54によって検出される吸気
量Ｑ及びコンプレッサ出口圧力P₁を入力してから、ステ
ップS₂で、吸気量Ｑが所定吸気量Q₀以上となったか否か
を調べ、その判定がYESのときは、ステップS₃でコンプ
レッサ出口圧力P₁をそのときの吸気量Ｑに応じて設定し
た基準値Ｐ（Ｑ）と比較する。上記ステップS₂での判定
は正常時と排気カット弁５の開作動不良時とでコンプレ
ッサ出口圧力P₁に差異が生じる領域となったかどうかを
調べるものであり、ステップS₃での判定は、正常時の吸
気量に対応するコンプレッサ出口圧力もしくはこれより
若干低い圧力を基準値Ｐ（Ｑ）として、これよりもコン
プレッサ出口圧力が低くなったか否かにより、排気カッ
ト弁５の開作動不良の有無を調べるものである。そし
て、ステップS₃での判定がYESとなる排気カット弁５の
開作動不良時にはステップS₄で異常識別フラグFFを１と
し、ステップS₃での判定がNOとなる正常時にはステップ
S₅で異常識別フラグFFを０とする。

第６図は上記の異常判定と第２図に示した領域設定と
に基づいて過給機作動状態を制御するルーチンを示して
いる。このルーチンでは、スタートすると、先ずステッ
プS₆でシステムのイニシャライズを行い、次にステップ
S₇で吸気量Ｑ及びエンジン回転数Ｒの各検出値をエアフ
ローメータ16及び回転数センサ53からそれぞれ入力す
る。

続いてステップS₈で、上記異常識別フラグFFが１か否
かを調べる。そして、このフラグFFが１であれば、ステ
ップS₉でリリーフ弁24を開状態とするとともに、ステッ
プS₁₀で電磁弁37を大気側全閉の状態としてから、ステ
ップS₇に戻る。ステップS₉でリリーフ弁24を開状態とし
ているのは、排気カット弁５の開作動不良時に、第２タ
ーボ過給機２の予回転状態の持続によって第２吸気通路
15b内の温度が過度に上昇することを避けるためであ
る。また、上記フラグFFが０であれば、ステップS
₁₁で、排気カット弁５及びリリーフ弁24の開閉切替点
（第２図中のラインL1〜L4）である第１〜第４設定吸入
空気量Q1〜Q4及び第１〜第４設定回転数R1〜R4をメモリ
から読出してから、ステップS₁₂以降の、第２図の領域
設定に従った制御処理に移る。

この制御処理としては、先ず領域識別用フラグＦが１
か否かの判定（ステップS₁₂）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S
₁₃）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S₁₄）とにより、上記フラグＦの値を調
べる。

尚、上記領域識別用フラグ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３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、排気カット弁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）又はライン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
この閉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）又はライン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S₁₂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S₁₅）
及びエンジン回転数Ｒが第２設定回転数R2より大か否か
の判定（ステップS₁₆）に基づいて次のような処理を行
う。即ち、ステップS₁₅,S₁₆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、そのままステップS₇に戻ることにより、排気カット
弁５を閉、リリーフ弁24を開の状態に保つ。ステップS
₁₅,S₁₆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S₁₇でＦ＝２とするとともに、ステップS
₁₈でリリーフ弁24を閉作動してから、ステップS₇に戻
る。

ステップS₁₄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S₁₉）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S₂₀）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
S₂₁）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S₂₂）と
に基づき、次のような処理を行う。即ち、ステップS₁₉,
S₂₀の判定がともにNOであって、かつステップS₂₁,S₂₂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ので、そのままステップS₇に
戻ることにより、排気カット弁５を閉、リリーフ弁24を
閉の状態に保つ。ステップS₁₉,S₂₀のいずれかで判定がY
ES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S₂₃でＦ＝４とする
とともに、ステップS₂₄で排気カット弁５を開作動して
から、ステップS₇に戻る。ステップS₂₁,S₂₂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S₂₅でＦ＝１とするとともに、ステップS₂₆でリリ
ーフ弁24を開作動してから、ステップS₇に戻る。

ステップS₁₃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S₂₇）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S₂₈）と、ステップS₂₇,S₂₈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S₂₉）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Ｒより大か否かの
判定（ステップS₃₀）とに基づき、次のような処理を行
う。即ち、ステップS₂₇,S₂₈のいずれかの判定がNOであ
って、かつステップS₂₉,S₃₀の判定がともに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、そのままステップS₇に戻ることにより、排気カッ
ト弁５を閉、リリーフ弁24を閉の状態に保つ。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S₃₁でＦ＝１とするとともに、
ステップS₃₂でリリーフ弁24を開作動してから、ステッ
プS₇に戻る。ステップS₂₉,S₃₀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S₃₃でＦ＝４とするとと
もに、ステップS₃₄で排気カット弁５を開作動してか
ら、ステップS₇に戻る。

ステップS₁₄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S₃₅）及びエンジン回転数Ｒが第３
設定回転数R3より小か否かの判定（ステップS₃₆）に基
づいて次のような処理を行う。即ち、ステップS₃₅,S₃₆
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、そのままステップS₇に戻ること
により、排気カット弁５を開、リリーフ弁24を閉の状態
に保つ。ステップS₃₅,S₃₆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S₃₇でＦ＝３とするとと
もに、ステップS₃₈で排気カット弁５を閉作動してか
ら、ステップS₇に戻る。

以上のような当実施例の装置によると、低流量低回転
側の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のみが作動し、低流量域での過給効率
が高められる。そして、正常時であれば、低流量側から
高流量側へ運転状態が移行したときに、先ず排気漏らし
弁開閉ラインを越えると排気漏らし弁８が閉から開に切
替えられ、さらにラインL2を越えるとリリーフ弁24が開
から閉に切替えられて、第２ターボ過給機２が予回転さ
れてから、過給機作動状態の切替点であるライン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
十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も実質的に作動し、高流
量域での過給効率が高められる。

ところで、上記排気カット弁５が閉状態で固着して切
替点を越えても開作動しないような不良が生じたとき
は、高流量域でも第1,第２排気通路3a,3bの双方からの
排気が第１ターボ過給機１のタービン1aに集中的に送ら
れ、排気量が増大すると第１ターボ過給機１の容量不足
によって排圧が過度に上昇する傾向が生じる。

このような場合に当実施例では、第３図のルーチンに
よる異常判別に基づき、第６図のルーチンにおけるステ
ップS₁₀での処理で電磁弁37が大気側全閉の状態とさ
れ、ウエストゲートバルブ11の開作動点が第２図中のラ
インLWbまで引下げられる。これにより、本来のＰ＋Ｓ
領域の排気カット弁開ラインL4近傍からウエストゲート
バルブ11が開かれ、第１ターボ過給機１のタービン1aに
送られる排気の一部がウエストゲート通路10に逃がされ
て、第１ターボ過給機１に対する排気エネルギーが正常
時よりも低くなる。従ってこのような異常時には、第１
ターボ過給機１の容量に見合った過給能力が維持されつ
つ、排圧の上昇が抑制されることになる。

尚、上記実施例における排気エネルギー低下手段52
は、上記ウエストゲートバルブ11を利用し、排気カット
弁５の開作動不良時にはウエストゲートバルブ11の開作
動によって排気エネルギーを低下させるようにしている
が、排気エネルギーを低下させる手段はこの例に限ら
ず、例えば排気カット弁５の開作動不良時に吸気通路を
絞るようにしてもよく、また点火時期や燃料供給量等を
燃焼を抑制する方向に制御することによって排気温度を
低下させるようにしてもよい。

また、上記実施令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のみが作動する状態と両
ターボ過給機1,2が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、排気カット弁を、第２タ
ーボ過給機のタービンに対する開作動時には第１ターボ
過給機のタービンに対する排気供給を遮断する切替弁と
することにより、第１ターボ過給機のみが作動する状態
とに切替えるようにしてもよい。この場合にも、第２タ
ーボ過給機に対する排気カット弁の開作動（第１ターボ
過給機への排気供給状態から第２ターボ過給機への排気
供給状態への切替わり作動）に不良が生じたときに、排
気エネルギーを低下させるようにすればよい。

（発明の効果）以上のように、請求項１〜３の発明は、第１ターボ過
給機を少なくとも低流量側運転領域で作動させる一方、
高流量側運転領域では第２ターボ過給機側排気通路の排
気カット弁を開いて第２ターボ過給機を作動させること
により、過給効率を高めるようにした過給機付エンジン
において、上記排気カット弁の開作動不良が生じたとき
に、エンジンの燃焼を抑制するようにしているため、こ
のような異常時に排圧が過度に上昇することを防止する
ことができる。従って、このような異常時の排圧上昇に
伴う内部EGRの増大に起因したエンジンの失火を防止
し、エンジンの作動を良好に保つとともに、排気系の信
頼性を向上させることができるものである。

また、請求項４の発明は、排気カット弁の開作動不良
時、第１ターボ過給機に対する排気エネルギーを低下さ
せることに加えて、予回転時における第２ターボ過給機
と吸気カット弁との間の吸気通路の圧力をリリーフする
ようにしたので、排気カット弁の開作動不良時における
第２ターボ過給機の予回転状態の持続によって該第２タ
ーボ過給機と吸気カット弁との間の吸気通路内の温度が
過度に上昇するのを防止することができ、吸気系の信頼
性をも向上させることができる。

【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図は排気系及び吸気系に配設される
各弁の作動特性を示す図、第３図は排気カット弁の作動
不良を検出するための処理のルーチンを示すフローチャ
ート図、第４図はコンプレッサ出口圧力とエンジン回転
数との関係を示す図、第５図はコンプレッサ出口圧力と
吸気量との関係を示す図、第６図は過給機作動状態制御
処理のルーチンを示すフローチャート図である。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、11……ウエストゲ
ートバルブ、50……コントロールユニット、51……検出
手段、52……排気エネルギー低下手段。

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号ＦＩＦ０２Ｐ 5/15 Ｆ０２Ｂ 37/00 ３０１ＤＦ０２Ｐ 5/15 ＬＨ (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) F02B 33/00 - 39/16 F02B 23/00 - 23/02 F02D 41/00 - 41/40

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、第２ターボ過給機が配設された第２タ
ーボ過給機側排気通路に、低流量側運転領域ではこの通
路を遮断し、高流量側運転領域ではこの通路を開く排気
カット弁を備えた過給機付エンジンにおいて、上記排気
カット弁の開作動不良を検出する検出手段と、この検出
手段によって上記開作動不良が検出されたときに、エン
ジンの燃焼を抑制する手段とを設けたことを特徴とする
過給機付エンジンの制御装置。
【請求項２】燃焼を抑制する手段は、点火時期を燃焼を
抑制する方向に制御するものである請求項１記載の過給
機付エンジンの制御装置。
【請求項３】燃焼を抑制する手段は、燃料供給量を燃焼
を抑制する方向に制御するものである請求項１記載の過
給機付エンジンの制御装置。
【請求項４】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、上記第１ターボ過給機が配設された第１排気
通路と、上記第２ターボ過給機が配設された第２排気通
路と、上記第１ターボ過給機よりも上流側の第１排気通
路と上記第２ターボ過給機よりも上流側の第２排気通路
とを連通する連通路と、該連通路よりも下流側の第２排
気通路に設けられ該第２排気通路を開閉して上記第２タ
ーボ過給機の作動状態を制御する排気カット弁と、上記
第２ターボ過給機よりも下流側の吸気通路に設けられ該
吸気通路を開閉して第２ターボ過給機の作動状態を制御
する吸気カット弁と、上記第１ターボ過給機のみの作動
領域から上記第１及び第２ターボ過給機双方の作動領域
への移行に先立って上記第２ターボ過給機を予回転させ
る予回転手段とを備えた過給機付エンジンにおいて、上記予回転手段の作動による第２ターボ過給機の予回転
時、該第２ターボ過給機と上記吸気カット弁との間の吸
気通路の圧力をリリーフするリリーフ手段と、上記排気カット弁の開作動不良を検出する検出手段と、該検出手段の出力を受け、上記排気カット弁の開作動不
良時、上記第１ターボ過給機に作用する排気エネルギー
を低下させるとともに上記リリーフ手段を作動させる制
御手段と、を備えたことを特徴とする過給機付エンジンの制御装
置。