JP2765173B2

JP2765173B2 - 過給機付エンジンの制御方法

Info

Publication number: JP2765173B2
Application number: JP2073388A
Authority: JP
Inventors: 衛吉岡; 敏久杉山; 徹木所
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1990-03-26
Filing date: 1990-03-26
Publication date: 1998-06-11
Anticipated expiration: 2013-06-11
Also published as: JPH03275941A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、主、副ターボチャージャを備え、低速域で
は主ターボチャージャのみ、高速域では両ターボチャー
ジャを作動させるようにした過給機付エンジンの制御方
法に関する。

〔従来の技術〕

エンジン本体に対し、主、副２つのターボチャージャ
を並列に配置し、低速域では主ターボチャージャのみ作
動させて１個ターボチャージャとし、高速域では両ター
ボチャージャを作動させるようにした、いわゆる２ステ
ージターボシステムを採用した過給機付エンジンが知ら
れている。この種の過給機付エンジンの構成は、たとえ
ば第10図に示すようになっている。エンジン本体91に対
し、主ターボチャージャ（T/C−１）92と副ターボチャ
ージャ（T/C−２）93が並列に設けられている。副ター
ボチャージャ93に接続される。吸、排気系には、それぞ
れ吸気切替弁94、排気切替弁95が設けられ、副ターボチ
ャージャ93のコンプレッサをバイパスする吸気バイパス
通路には、吸気バイパス弁96が設けられている。吸気切
替弁94、排気切替弁95をともに全開とすることにより、
主ターボチャージャ92のみを過給作動させ、共に全開と
して吸気バイパス弁96を閉じることにより、副ターボチ
ャージ93にも過給作動も行わせ、２個ターボチャージャ
作動することができる。

１個ターボチャージャ作動（つまり、主ターボチャー
ジャ92のみ過給作動）から２個ターボチャージャ作動
（つまり両ターボチャージャ92、93過給作動）への切替
をより円滑に行うために、得開昭61−112734号公報開示
のシステムでは、ターボチャージャ切替時よりも低い過
給圧で排気切替弁を徐々に開いて小開し、切替前に副タ
ーボチャージャの助走回転数を高めるようにしている。

また、排気切替弁をデューティ制御するようにした内
燃機関は、特開昭63−25319号公報に開示されている。
デューティ制御は、デューティ比によって通電時間を制
御するものであり、デジタル的に通電、非通電の割合を
変えることにより、アナログ的に平均電流が可変制御さ
れる。したがって、排気切替弁は、デューティ比による
平均電流の大小により、直接または間接的に開度が調整
される。

〔発明が解決しようとする課題〕

上述の過給機付エンジンにおける吸気切替弁および排
気切替弁は、通常、ダイヤフラム式のアクチュエータと
連結されている。アクチュエータには、過給圧または負
圧が導かれるようになっており、この過給圧または負圧
による押圧力または吸引力により吸気切替弁、排気切替
弁が作動するようになっている。アクチュエータは、デ
ューティ制御される電磁弁と接続されており、電磁弁は
デューティ比に応じて開度が変化されアクチュエータに
過給圧または負圧が導かれる。このように、通常の過給
機付エンジンにおいては、排気切替弁を開閉動作させる
には、デューティ制御される電磁弁を介してアクチュエ
ータを作動させる必要がある。

しかし、ダイヤフラム式のアクチュエータは、ダイヤ
フラム室のボリュームが応答遅れを生じさせ、第８図に
示すように、開弁方向と閉弁方向で作動特性が異なるヒ
ステリシスが存在する。すなわち、ある力で排気切替弁
を閉弁させた場合は、同一の力で開弁させることができ
ない特性を有する。そのため、排気切替弁のデューティ
制御時において、弁の開度方向を変えると、ヒステリシ
ス間では排気切替弁は動かず、制御遅れが生じる。

第９図は、第８図の特性を有する排気切替弁のヒステ
リシスに起因する過給圧の変化を示している。図に示す
ように、Ａ点で排気切替弁を閉弁状態から開弁方向に作
動させても、Ａ点とＢ点間にヒステリススが存在するの
で、排気切替弁を作動させるアクチュエータへの制御圧
（過給圧）が上昇しても、まだ排気切替弁は開弁するこ
とができない。そのため、過給圧は上昇し続け、制御圧
がＢ点以上になって初めて排気切替弁が開弁される。し
たがって、実際の過給圧は目標とする過給圧に対して大
きく変動してしまう。

同様に、Ｃ点で排気切替弁を開弁状態から閉弁方向に
作動させる場合も、Ｃ点とＤ点との間に逆方向のヒステ
リシスが存在するため、上述と同様に制御遅れが生じ、
過給圧を目標値に維持させることができない。

本発明は、排気切替弁手段を作動させるアクチュエー
タのヒステリシスに起因する過給圧の変動を防止するこ
とのできる過給機付エンジンの制御方法を提供すること
を目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成する本発明につぎの通りである。

主ターボチャージャおよび副ターボチャージャを備
え、１個ターボチャージャ作動から２個ターボチャージ
ャ作動へ切替る前に、ダイヤフラム式のアクチュエータ
によって開閉駆動される排気切替手段を前記アクチュエ
ータに接続された電磁弁のデューティ制御によって小開
とし、排気ガスの一部を副ターボチャージャに流して副
ターボチャージャを助走回転させる過給機付エンジンの
制御方法であって、前記電磁弁のデューティ弁に、前記
アクチュエータのヒステリシスを補正するスキップ値を
付加したことを特徴とする過給機付エンジンの制御方
法。

〔作用〕

上記本発明の過給機付エンジンの制御方法では、電磁
弁のデューティ比にスキップ値が付加されるため、アク
チュエータのヒステリシスが補正される。つまり、スキ
ップ値を付加することによりヒステリシスを除去するこ
とができる。そのため、アクチュエータのヒステリシス
による排気切替手段の開弁および閉弁遅れが解消され、
過給圧の大幅な変動を防止することができる。

〔実施例〕

以下に、本発明に係る過給機付エンジンの制御方法の
望ましい実施例を、図面を参照して説明する。

第１実施例第１図ないし第５図は、本発明の一実施例を示してい
る。このうち第４図は本発明を実施するための装置構成
を示しており、とくに６気筒エンジンに適用した場合を
示している。

第４図において、１はエンジン、２はサージタンク、
３は排気マニホルドを示す。排気マニホルド３は排気干
渉を伴わない＃１〜＃３気筒群と＃４〜＃６気筒群の２
つに集合され、その集合部が連通路3aによって互いに連
通されている。７、８は互いに並列に配置された主ター
ボチャージャ、副ターボチャージャである。ターボチャ
ージャ７、８のそれぞれのタービン7a、8aは排気マニホ
ルド３の集合部に接続され、それぞれのコンプレッサ7
b、8bは、インタクーラ６、スロットル弁４を介してサ
ージタンク２に接続されている。主ターボチャージャ７
はエンジン低速域から高速域まで作動され、副ターボチ
ャージャ８はエンジン低速域で停止される。

ターボチャージャ７、８の作動、停止を可能ならしめ
るために、副ターボチャージャ８のタービン8aの下流に
排気切替手段としての排気切替弁17が、コンプレッサ8b
の下流に吸気切替弁18が設けられる。ここで、排気切替
弁17は、たとえばバタフライ弁から構成されている。
吸、排気切替弁18、17の両方とも全開のときは、両方の
ターボチャージャ７、８が作動される。

低速域で停止される副ターボチャージャ８の吸気通路
には、１個ターボチャージャから２個ターボチャージャ
への切替を円滑にするために、コンプレッサ8bの上流と
下流とを連通する吸気バイパス通路13と、吸気バイパス
通路13の途中に配設される吸気バイパス弁33が設けられ
る。吸気バイパス弁33はアクチュエータ10によって開閉
される。なお、吸気バイパス通路の空気流れ下流側を主
ターボチャージャ７のコンプレッサ上流の吸気通路に連
通してもよい。また、吸気切替弁18の上流と下流とを連
通するバイパス通路に逆止弁12を設けて、吸気切替弁18
閉時においても、副ターボチャージャ８側のコンプレッ
サ出口圧力が主ターボチャージャ７側より大になったと
き、空気が上流側から下流側に流れることができるよう
にしてある。なお、第４図中、14はコンプレッサ出口側
の吸気通路、15はコンプレッサ入口側の吸気通路を示
す。

吸気通路15はエアフローメータ24を介してエアクリー
ナ23に接続される。排気通路を形成するフロントパイプ
20は、排気ガス触媒21を介して排気マフラー22に接続さ
れる。

吸気切替弁18はアクチュエータ11によって開閉され
る。排気切替弁17は２段ダイヤフラム式アクチュエータ
16によって開閉され、一つのアクチュエータ16にて排気
切替弁17の小開、全開の両方の制御を行うことができる
ようになっている。なお、９はウエストゲートバルブ31
を開閉するアクチュエータを示す。アクチュエータ10、
11、16を作動する過給圧または負圧をNO−OFFする（過
給圧または負圧と大気圧とを選択的に切り替える）ため
に、第１、第２、第３、第４の三方電磁弁25、26、27、
28が設けられている。三方電磁弁25、26、27、28の切替
は、エンジンコントロールコンピュータ29からの指令に
従って行う。三方電磁弁25、28のONは吸、排気切替弁1
8、17を全開とするようにアクチュエータ11、16を作動
させ、OFFは吸、排気切替弁18、17を全閉とするように
アクチュエータ11、16を作動させる。32は排気切替弁17
小開制御用の第５の三方電磁弁であり、ONで過給圧をア
クチュエータ16のダイヤフラム室16bに導入して排気切
替弁17を小開し、OFFで小開を中止するようになってい
る。ここで、16a、16bはアクチュエータ16のダイヤフラ
ム室、16cは小開開度調整ネジ、10aはアクチュエータ10
のダイヤフラム室、11a、11はアクチュエータ11のダイ
ヤフラム室を、それぞれ示している。

排気切替弁17を駆動させるアクチュエータ16小開制御
用の第５の三方電磁弁32は、エンジンコントロールコン
ピュータ29によてデューティ制御されている。デューテ
ィ制御は、周知の通り、デューティ比により通電時間を
制御することであり、デジタル的に通電、非通電の割合
を変えることにより、アナログ的に平均電流が可変制御
される。なお、デューティ比は、１サイクルの時間に対
する通電軸間の割合であり、１サイクル中の通電時間を
Ａ、非通電時間をＢとすると、デューティ比＝A/（Ａ＋
Ｂ）×100（％）で表される。

本実施例では、第５の三方電磁弁32をデューティ制御
することにより、この電磁弁の開口量が可変となってい
る。そして、第５の三方電磁弁32を適宜制御することに
より、アクチュエータ16の作動速度を可変とさせ、排気
切替弁17の特定領域の流量特性を補正することが可能と
なっている。

エンジンコントロールコンピュータ29は、エンジンの
各種運転条件検出センサと電気的に接続され、各種セン
サからの信号が入力される。エンジン運転条件検出セン
サには、吸気管圧力センサ30、スロットル開度センサ
５、吸入空気量測定センサとしてのエアフローメータ2
4、O₂センサ19等が含まれる。

エンジンコントロールコンピュータ29は、演算をする
ためのセントラルプロセッサユニット（CPU）、読み出
し専用のメモリであるリードオンリメモリ（ROM）、一
時記憶用のランダムアクセスメモリ（RAM）、入出力イ
ンターフェイス（I/Dインターフェイス）、各種センサ
からのアナログ信号をディジタル量に変換するA/Dコン
バータを備えている。

第１図は、排気切替弁17の開度、電磁弁32のデューテ
ィ比、過給圧との関係を示している。図に示すように、
排気切替弁17のアクチュエータ16の電磁弁32のデューテ
ィ制御においては、電磁弁32のデューティ比に、アクチ
ュエータ16のヒステリシスを補正する（ヒステリシス分
に対応する）スキップ値が付加されている。

つぎに、過給機付エンジンにおける排気切替弁のデュ
ーティ制御方法を、第２図のフローチャートに基づいて
説明する。この制御ルーチンは、たとえば8msごとに割
り込まれる。

第２図において、ステップ100で排気小開デューティ
制御ルーチンに入り、ステップ101でエンジン回転数（N
E）が読込まれる。つぎに、ステップ102に進み、エンジ
ン回転数が4000rpm以上であるか否かが判断される。こ
こで、エンジン回転数が4000rpmよりも高い場合は、ス
テップ103に進み、吸入空気量Ｑが読込まれる。吸入空
気量はエアフローメータ24からの信号である。ステップ
103で吸入空気量103が読込まれると、ステップ104に進
み、吸入空気量103が、たとえば4000/minよりも大で
あるか否かが判断される。ここで、吸入空気量が4000
/minよりも大である場合は、ステップ107に進む。

ステップ102において、エンジン回転数が4000rpmより
も低い場合は、ステップ105に進み、吸気管圧力（PM）
が読込まれる。吸気管圧力は、吸気管圧力センサ30から
の信号である。ステップ105で吸気管圧力が読込まれる
と、ステップ106に進み、たとえば吸気管圧力が＋500mm
Hgよりも大であるか否かが判断される。ここで、吸気管
圧力が＋500mmHgよりも大である場合は、ステップ107に
進む。ステップ106で吸気管圧力が＋500mmHgよりも低い
と判断された場合は、後述するステップ118に進む。

ステップ107では、スキップ制御がONであるか否かが
判断される。つまり、このステップでは、スキップ制御
と積分制御のいずれを選択すべきかの判断が行なわれ
る。ここで、積分制御とは、積分定数によるデューティ
比の補正制御を意味する。スキップ制御は、排気切替弁
17における開弁開始時の駆動力と開弁終了時の駆動力に
差があるために必要な制御である。すなわち、排気切替
弁17を駆動するアクチュエータ16にはヒステリシスが存
在し、これに対応するためにデューティ比をスキップ値
によって補正するスキップ制御が行われる。本実施例で
は、デューティ比に積分定数値とスキップ値とが付加さ
れるが、スキップ値のみを付加することも勿論可能であ
る。

ステップ107において、スキップ制御であると判断さ
れた場合は、ステップ109に進み、デューティ比にスキ
ップ値Ｓ（たとえば、デューティ比５％）が付加され
る。つぎに、ステップ114に進み、スキップONがリセッ
トされる。

ステップ107において、スキップ制御でないと判断さ
れた場合は、ステップ110に進み、デューティ比に積分
定数値Ｋ（たとえばデューティ比２％）が付加され、ス
テップ115に至る。ステップ115では、スキップ制御のOF
Fがセットされ、ステップ116に進む。

ステップ116では、デューティ比が100％より大に設定
されているかを判断し、100％より大であると判断され
た場合は、ステップ117に進み、デューティ比は100％に
設定（修正）される。ステップ116において、デューテ
ィ比が100％以下に設定されている場合は、ステップ127
に進む。

このように、ステップ107〜117は、吸着管圧力または
吸入空気量が設定値以上になった場合の制御を示し、こ
の場合は、デューティ比を増加させ、排気切替弁17を開
く方向に作動させる。

前に戻って、ステップ104で吸入空気量が4000/min
以下の場合、またはステップ106で吸気管圧力が＋500mm
Hg以下の場合は、ステップ118へ進む。ステップ118で
は、スキップ制御がOFFにセットされているか否かが判
断される。つまり、このステップでは、スキップ制御と
積分制御のいずれを選択すべきかの判断が行なわれる。
ステップ118において、ステップ制御であると判断され
た場合は、ステップ120に進み、デューティ比からスキ
ップ値Ｓ（たとえば、デューティ比５％）を減算させ
る。つぎに、ステップ123に進み、スキップ制御のOFFが
リセットされる。ステップ118において、積分制御であ
ると判断された場合は、ステップ121に進み、デューテ
ィ比から積分定数値Ｋ（たとえば、デューティ比２％）
が減算され、ステップ124に至る。ステップ124において
は、スキップ制御がONされ、ステップ125に進む。

ステップ125においては、デューティ比がゼロよりも
小であるか否かが判断される。ここでデューティ比がゼ
ロよりも小であると判断された場合は、ステップ116に
進みデューティ比はゼロに修正される。そして、ステッ
プ126に進んでデューティ比はゼロにセットされ、ステ
ップ127に進んで第５の三方電磁弁32のデューティ制御
が行なわれる。このステップ127からは、第３図に示す
バルブ制御が開始される。

このように、ステップ118〜126は、吸気管圧力または
吸入空気量が設定値以下となった場合の制御処理を示し
ており、この場合はデューティ比を減少させ、排気切替
弁17を閉じる方向に作動させる。

第３図は、本実施例におけるバルブ制御処理の手順を
示したフローチャートであ、図においては第１〜第５の
三方電磁弁をそれぞれVSVNo.1〜VSVNo.5、ターボチャー
ジャをT/Cと表してある。

第３図において、ステップ200でバルブ制御ルーチン
に割り込み、ステップ201でエンジンの吸入空気量Ｑを
読み込む。吸入空気量はエアフローメータ24からの信号
である。つぎにステップ202で高速域か低速域か、すな
わち２個ターボチャージャ作動域か１個ターボチャージ
ャ作動域かを判定する。図示例では、たとえばＱが5500
/minより大きい場合は２個ターボチャージャ作動に切
替えるべきと判断し、5500/min以下のときは１個ター
ボチャージャ作動域と判断している。ただし、後述の如
く、実際に２個ターボチャージャ作動に切り替わるに
は、時間遅れがあるので、6000/min近辺で切り替わる
ことになる。

ステップ202で２個ターボチャージャ作動に切り替え
るべきと判断された場合はステップ203に進み、それま
での１個ターボチャージャ時に吸気切替弁18が開（パー
シャル域開）になっている場合には、第２の三方電磁弁
26をOFFとして吸気切替弁18を閉じる。続いてステップ2
04で第３の三方電磁弁27をONとし、アクチュエータ10の
ダイヤフラム室10aのコンプレッサ下流の吸気管圧力
（過給圧力）を導いて吸気バイパス弁33を閉じる。ただ
し、このとき、後述の如く、１個ターボチャージャ作動
域において、排気切替弁17は既に小開制御されており、
副ターボチャージャ８は助走回転されている。

次に、上記第３の三方電磁弁27ON後、作動停止側のタ
ーボチャージャ、つまり副ターボチャージャ８を助走回
転させるのに必要な所定時間、例えば１秒の時間遅れを
もたせ、１秒経過後にステップ205で第４の三方電磁弁2
8をONとし、アクチュエータ16のダイヤフラム室16aにコ
ンプレッサ下流の吸気管圧力（過給圧力）を導いて排気
切替弁17を全開にする。もし、副ターボチャージャ78の
コンプレッサ圧力が主ターボチャージャ７のコンプレッ
サ圧力より大きくなると、副ターボチャージャ８の過給
空気が逆止弁12を介してエンジンに供給される。続い
て、上記第４の三方電磁弁28ON後、所定時間、例えば0.
5秒経過後にステップ206で第１の三方電磁弁25をONと
し、アクチュエータ11のダイヤフラム室11aにコンプレ
ッサ下流の吸気管圧力（過給圧力）を導いて吸気切替弁
18を全開にする。この状態では２個のターボチャージャ
が作動する（なお、上記所定時間経過後に２個ターボチ
ャージャに切り替えられる際には、吸入空気量はタービ
ン効率の良い目標のほぼ6000/minとなっている）。続
いてステップ221に進んでリターンする。

ステップ202で１個ターボチャージャ作動域と判断さ
れた場合はステップ207に進み、第１の三方電磁弁25をO
FFとして吸気切替弁18を全開とし、ステップ208で第４
の三方電磁弁28をOFFとして排気切替弁17を全閉とし、
ステップ209で第３の三方電磁弁28をOFFとして吸気バイ
パス弁33を全開とする。続いてステップ210で吸気管圧
力PMを読み込み。ステップ211で吸気管圧力が所定値よ
り大きいか小さいかが判定される。吸気管圧力PMがたと
えば＋50mmHgよりも小さい場合ステップ212に進み、第
５の三力電磁弁32のOFFとし、アクチュエータ16のダイ
ヤフラム室16bに大気圧力を導く。この状態でステップ2
13に進み、軽負荷が高負荷かを判断する。図は負荷信号
として吸気管圧力を例にとった場合を示しているが、吸
気管圧力の代わりにスロットル開度、吸入空気量／エン
ジン回転数で代替えされてもよい。例えば吸気管圧力PM
が−100mmHgより小さい場合は軽負荷と判断し、−100mm
Hg以上の場合は高負荷と判断する。

ステップ213で高負荷と判断された場合はステップ120
に進み、第２の三方電磁弁26をOFFとする。すなわち、
吸気切替弁18を全閉とし、ステップ221に進みリターン
する。この状態では吸気切替弁18が全閉、排気切替弁17
が全閉、吸気バイパス弁33が全開となるので、吸入空気
量の少ない状態にて１個ターボチャージャ作動となり、
過給圧力、トルクレスポンスが良好になる。

ステップ213で軽負荷と判断された場合は、ステップ2
14に進み第２の三方電磁弁26をONとし、アクチュエータ
11のダイヤフラム11bにサージタンク２内の負圧を導い
て吸気切替弁18を開く。この状態では、排気切替弁17が
閉であるから副ターボチャージャ８は作動せず、主ター
ボチャージャ７のみの作動となる。しかし、吸気通路14
は吸気切替弁18が開いているため、２個ターボチャージ
ャ分の吸気通路が開の状態である。つまり、両方のター
ボチャージャのコンプレッサ7b、8bを通して空気が吸入
される。この結果、多量の過給空気量をエンジン１に供
給でき、低負荷あらの加速特性が改善される。続いて、
ステップ121に進みリターンする。

ステップ211で吸気管圧力PMが＋500mmHg以上と判断さ
れた場合は、ステップ215で第５の三方電磁弁32をONと
し、アクチュエータ16のダイヤフラム室16bに主ターボ
チャージャ７のコンプレッサ下流の吸気管圧力（過給圧
力）を導く。これによって、排気切替弁17は小開制御さ
れる。

この小開制御は、吸気管圧力が＋500mmHgよりも大き
くならないように排気切替弁17を部分的に開いて制御す
るものである。通常ターボチャージャの過給圧制御は、
設定圧＋500mmHgより大きくなった場合にウエストゲー
トバルブ31を開き、主ターボチャージャ７の回転数を制
御するが、本実施例の作動個数可変有り並列ターボチャ
ージャでは、ウエストゲートバルブ31を開く代わりに排
気切替弁17を部分的に開いて排気ガスの一部を停止側の
副ターボチャージャ８のタービン8aに導くことにより副
ターボチャージャ８を助走回転させる。副ターボチャー
ジャ８の助走回転数が高い程、１個ターボチャージャか
ら２個ターボチャージャへの切替時のトルク低下（トル
クショック）が軽減され、滑らかに切替えられる。

この小開制御においては、排気切替弁17を開弁させる
第５の三方電磁弁32は、デューティ制御されている。小
開デューティ制御におけるデューティ比には、排気切替
弁17の流量特性を補正する積分定数値Ｋと、排気切替弁
17を駆動するアクチュエータ16のヒステリシスを補正す
るスキップ値Ｓとが付加される。この積分定数値による
補正により、排気切替弁17の開度が小さい領域ではアク
チュエータ16による排気切替弁17の開閉速度を遅くで
き、逆に開度が大きく領域では開閉速度を早めることが
できる。これにより、排気切替弁17の特定領域における
通過流量特性が補正され、流量特性はほぼリニアなもの
とされる。

第１図に示すP₂は、デューティ比に積分定数のみを付
加した場合の過給圧の変化を示している。図に示すよう
に、スキップ値が付加されない場合の排気切替弁17の開
閉制御は、ヒステリススによる遅れが生じる。

ここで、排気切替弁17の駆動力のヒステリシスを補正
するスキップ値Ｓをデューティ比に付加することによ
り、排気切替弁17の開閉制御は、ヒステリシスの影響を
受けなくなり、制御遅れは解消される。したがって、過
給圧は第１図のP₁に示すようにほぼ目標値P₀に沿って制
御される。

なお、本実施例では、スキップ制御のON側とOFF側で
のスキップ値と積分定数値は同じであったが、エンジン
の種類に応じてON側とOFF側でその値を変えることも必
要である。

つぎに、１個ターボチャージャ作動の場合と、２個タ
ーボチャージャ作動の場合の過給特性について説明す
る。

高速域では、吸気切替弁18と排気切替弁17がともに開
かれ、吸気バイパス弁33が閉じられる。これによって２
個ターボチャージャ７、８が過給作動し、十分な過給空
気量が得られ、出力が向上される。このとき過給圧は、
たとえば＋500mmHgを越えないように、ウエストゲート
バルブ31で制御される。

低速域でかつ高負荷時には、吸気切替弁18と排気切替
弁17がともに閉じられ、吸気バイパス弁33が開かれる。
これによって１個のターボチャージャのみが駆動され
る。低回転域で１個ターボチャージャとする理由は、第
５図に示すように、低回転域では１個ターボチャージャ
過給特性が２個ターボチャージャ過給特性より優れてい
るからである。１個ターボチャージャとすることによ
り、過給圧、トルクの立上りが早くなり、レスポンじが
迅速となる。

低速域でかつ軽負荷時には、排気切替弁17を閉じたま
ま吸気切替弁18を開にする。これによって、１個ターボ
チャージャ駆動のまま、吸気通路は２個ターボチャージ
ャ分が開となり、１個ターボチャージャによる吸気抵抗
の増加を除去できる。これによって、低負荷からの加速
初期における過給圧立上り特性、レスポンスをさらに改
善できる。

低速域から高速域に移行するとき、つまり１個ターボ
チャージャから２個ターボチャージャ作動へ切り替える
ときには、排気切替弁17の小開制御が開始された後、吸
入空気量Ｑが5500/minに達したときに吸気バイパス弁
33が閉じられ、その後時間遅れをもたせて（本実施例で
は１秒経過後）、排気切替弁17が全開され、続いて吸気
切替弁18が全開されて、２個ターボチャージャ過給作動
が開始される。

第２実施例第６図は、本発明の第２実施例を示している。本実施
例が第１実施例と異なるところは、排気切替手段の構成
等であり、その他の部分は第１実施例に準じるので、準
じる部分に第４図と同一の符号を付すことにより、準じ
る部分の説明を省略し、異なる部分についてのみ説明す
る。後述するその他の実施例も同様とする。

第６図において、39は排気バイパス通路を示してい
る。排気バイパス通路39は、主ターボチャージャ７のタ
ービン下流の排気通路と副ターボチャージャ８のタービ
ン下流の排気通路とを連通する通路である。この排気バ
イパス通路39の入口は、排気切替弁17の上流に位置して
いる。排気バイパス通路39には、排気バイパス弁38が配
設されている。排気バイパス弁38はアクチュエータ37に
よって駆動される。アクチュエータ37は、一段式のダイ
ヤフラム式アクチュエータから構成されている。排気切
替弁17を駆動させるアクチュエータ16は、第１実施例と
は異なり、一段式のダイヤフラム式アクチュエータか構
成されている。アクチュエータ16は、第４の三方電磁弁
28に接続されており、アクチュエータ37は、デューティ
制御される第５の三方電磁弁32に接続されている。

第１、第３、第４、第５の三方電磁弁25、27、28、32
はそれぞれ大気圧とコンプレッサ下流でかつスロットル
弁４上流の吸気管圧力とを選択的に切り替えるが、この
吸気管圧力導入経路にはチェック弁35が設けられてお
り、コンプレッサ出口圧力（正圧）の最大値をホールド
できるようになっている。したがって、軽負荷域でも各
ダイヤフラム室にコンプレッサ出口圧力をホールドで
き、高速域における２個ターボチャージャ作動状態を維
持できるようになっている。

このように構成された第２実施例においては、排気切
替弁17による小開制御は行なわれず、排気バイパス弁38
のみの開弁によって副ターボチャージャ８の助走回転が
行なわれる。ここで、アクチュエータ37は、デューティ
制御される第５の三方電磁弁32からの過給圧の供給によ
って排気バイパス弁38を開弁させるが、デューティ制御
時のデューティ比には第１実施例と同様にスキップ値が
付加されるので、アクチュエータ37のヒステリシスが除
去され、開弁、閉弁制御遅れは解消される。したがっ
て、過給圧は目標値に対してほぼ一定に維持される。

第３実施例第７図は、本発明の第３実施例を示している。図中、
32′は二方電磁弁を示している。上述の各実施例では、
アクチュエータのダイヤフラム室に過給圧を導いて排気
切替手段を駆動させるようにしていたが、本実施例では
スロットル弁４上流の吸気管圧力を減圧させたものをア
クチュエータ37に導くようにしている。この減圧制御
は、二方電磁弁32′をデューティ制御することにより行
なうものであり、これによって排気バイパス弁38の開度
が調整される。その他の作用は、第２実施例に準じる。

上述した各実施例は２個のターボチャージャをエンジ
ン本体に対し並列に配置した場合について詳述したが、
たとえば特開昭55−84816号公報に開示されているよう
な、大小２個のチャーボチャージャを直列に配置した、
いわゆる２ステージのシーケンシャルターボシステムの
エンジンについても、本発明による制御方法を適用する
ことができ、上記実施例同様の作用、効果が得られる。

〔発明の効果〕

本発明に係る過給機付エンジンの制御方法によれば、
排気切替手段のデューティ制御時における電磁弁のデュ
ーティ比に、排気切替手段の駆動するアクチュエータの
ヒステリシスを補正するスキップ値を設けるようにした
ので、アクチュエータのヒステリシスに起因する排気切
替手段の開弁、閉弁遅れを解消することができる。この
結果、過給圧の制御性の大幅な向上がはかれ、ドライバ
ビリディを向上させることができる。

また、副ターボチャージャを助走させるための排気ガ
スの流量を正確に制御することが可能となり、２個ター
ボチャージャ作動への切替時における過給圧の低下を抑
制することができる。その結果、２個ターボチャージャ
への切替時のドライバビリティおよび動力性能を向上さ
せることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例に係る過給機付エンジンの
制御方法における排気切替弁の開度とデューティ比と過
給圧との関係を示す特性図、第２図および第３図は本発明における制御の流れを示す
フローチャート、第４図は本発明を実施するための装置の系統図、第５図は第４図の装置における１個ターボチャージャ、
２個ターボチャージャ時の過給圧特性図、第６図は本発明の第２実施例に係る過給機付エンジンの
制御方法が適用されるエンジンの系統図、第７図は本発明の第３実施例に係る過給機付エンジンの
制御方法が適用されるエンジンの系統図、第８図は排気切替弁を駆動するアクチュエータの作動圧
とヒステリシスとの関係を示す特性図、第９図はアクチュエータのヒステリシスと過給圧との関
係を示す特性図、第10図は従来の過給機エンジンの概略系統図、である。１……エンジン２……サージタンク３……排気マニホルド４……スロットル弁５……スロットル開度センサ６……インタークーラ７……主ターボチャージャ８……副ターボチャージャ 10……吸気バイパス弁のアクチュエータ 11……吸気切替弁のアクチュエータ 13……吸気バイパス通路 14……吸気通路（コンプレッサ下流） 15……吸気通路（コンプレッサ上流） 16……排気切替弁のアクチュエータ 17……排気切替弁（排気切替手段） 18……吸気切替弁 24……エアフローメータ 25……第１の三方電磁弁 26……第２の三方電磁弁 27……第３の三方電磁弁 28……第４の三方電磁弁 29……エンジンコントロールコンピュータ 30……吸気管圧力センサ 31……ウエストゲートバルブ 32……第５の三方電磁弁（デューティ制御） 33……吸気バイパス弁 37……排気バイパス弁（排気切替手段）Ｋ……積分定数値Ｓ……スキップ値

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開昭63−25319（ＪＰ，Ａ) 特開昭59−176448（ＪＰ，Ａ) 特開昭61−112734（ＪＰ，Ａ) 特開昭63−25319（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) F02B 33/00 - 39/16 F02D 41/00 - 41/40 F02D 43/00 - 45/00 F16K 31/06 - 31/11

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】主ターボチャージャおよび副ターボチャー
ジャを備え、１個ターボチャージャ作動から２個ターボ
チャージャ作動へ切替る前に、ダイヤフラム式のアクチ
ュエータによって開閉駆動される排気切替手段を前記ア
クチュエータに接続された電磁弁のデューティ制御によ
って小開とし、排気ガスの一部を副ターボチャージャに
流して副ターボチャージャを助走回転させる過給機付エ
ンジンの制御方法であって、前記電磁弁のデューティ比
に、前記アクチュエータのヒステリシスを補正するスキ
ップ値を付加したことを特徴とする過給機付エンジンの
制御方法。