JP2817446B2 - 過給機付エンジンの制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、主ターボチャージャと
副ターボチャージャを有し、低吸入空気量域では主ター
ボチャージャのみで過給し、高吸入空気量域では両ター
ボチャージャを作動させて両ターボチャージャで過給す
る過給機付エンジン、いわゆる２ステージツインターボ
エンジンの制御装置に関する。

【０００２】

【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、低吸入空気量域では主タ
ーボチャージャのみ作動させて１個ターボチャージャ運
転とし、高吸入空気量域では両ターボチャージャを作動
させて２個ターボチャージャ運転とする、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
えば図１０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９７には、吸気バイパス弁９６
が設けられている。低吸入空気量域では吸気切替弁９
４、排気切替弁９５をともに全閉とすることにより、主
ターボチャージャ９２のみを過給作動させ、高吸入空気
量域では両切替弁９４、９５をともに全開とし、吸気バ
イパス弁９６を閉じることにより、副ターボチャージャ
９３にも過給作動を行わせ、２個ターボチャージャ作動
とすることができる。低吸入空気量域から高吸入空気量
域に移行するときには、吸気切替弁９５および排気切替
弁９４が閉じられているときに排気バイパス弁９８を小
開制御し、さらに吸気バイパス弁９６を閉じることによ
り副ターボチャージャ９３の助走回転数を高め、ターボ
チャージャの切替をより円滑に（切替時のショックを小
さく）行うことが可能になっている。

【０００３】なお、２ステージツインターボに関連する
先行技術として、１個ターボチャージャ時には排気バイ
パス弁を、２個ターボチャージャ時にはウェストゲート
バルブをそれぞれ制御し、所定の過給圧を維持するよう
にしたものが知られている（特開昭６３−２５３１９号
公報）。通常、排気バイパス弁を駆動するアクチュエー
タのダイヤフラム室には過給圧が導かれ、この過給圧に
よってアクチュエータが作動し、排気バイパス弁が開弁
するようになっている。同様に、ウェストゲートバルブ
を駆動するアクチュエータのダイヤフラム室には過給圧
が導かれ、この過給圧によってアクチュエータが作動
し、ウェストゲートバルブが開弁するようになってい
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、排気バイパス
弁とウェストゲートバルブのアクチュエータの制御圧が
ほぼ同じ場合は、１個ターボチャージャ域でウェストゲ
ートバルブが先に開いてしまったり、双方とも開いてし
まうことがある。そのため、図４に示すように副ターボ
チャージャの助走回転数が低下し、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に、図４の特性
Ｐ₂ に示すように、過給圧の低下が大きくなり、切替時
のトルクショックが大きくなるという問題が生じる。

【０００５】本発明は、排気バイパス弁をウェストゲー
トバルブよりも先に開弁させ、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過給圧の低下を抑
制する過給機付エンジンの制御装置を提供することを目
的とする。ただし、排気バイパス弁をウェストゲートバ
ルブよりも先に開弁させることは電気的制御によっても
行なうことは可能であろうが、電気的制御の場合は制御
が複雑化し、故障多発の原因となるので、排気バイパス
弁を純機械的な制御によってウェストゲートバルブより
も先に開弁する装置であることを前提とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明はつぎの通りである。 （１） 主ターボチャージャと、副ターボチャージャと
を備え、１個ターボチャージャ運転における過給圧の制
御を排気制御弁またはウェストゲートバルブで行ない、
２個ターボチャージャ運転における過給圧の制御を前記
ウェストゲートバルブで行ない、１個ターボチャージャ
運転から２個ターボチャージャ運転への切替時の副ター
ボチャージャの助走を前記排気制御弁にて行うように構
成し、前記排気制御弁をポートを開閉する排気下流側に
開くスイングアーム弁から構成するとともに、前記ウェ
ストゲートバルブをポートを開閉する排気下流側に開く
スイングアーム弁から構成し、前記排気制御弁に連結さ
れるダイヤフラム式アクチュエータと前記ウェストゲー
トバルブに連結されるダイヤフラム式アクチュエータを
ほぼ同一過給圧にて駆動させた過給機付エンジンの制御
装置であって、前記排気制御弁が開閉するポート径を前
記ウェストゲートバルブが開閉するポート径より大とす
る構成、前記排気制御弁のバルブ径を前記ウェストゲー
トバルブのバルブ径より小とする構成、前記排気制御弁
を駆動するアクチュエータのダイヤフラムを付勢するス
プリングの強さを前記ウェストゲートバルブを駆動する
アクチュエータのダイヤフラムを付勢するスプリングの
強さより小とする構成、前記排気制御弁を駆動するアク
チュエータのダイヤフラム径を前記ウェストゲートバル
ブを駆動するアクチュエータのダイヤフラム径より大と
する構成、のいずれか少なくとも１つにより、前記排気
制御弁を前記ウェストゲートバルブよりも先に開弁させ
るようにした過給機付エンジンの制御装置。 （２） 主ターボチャージャと、副ターボチャージャと
を備え、１個ターボチャージャ運転における過給圧の制
御を排気制御弁またはウェストゲートバルブで行ない、
２個ターボチャージャ運転における過給圧の制御を前記
ウェストゲートバルブで行ない、１個ターボチャージャ
運転から２個ターボチャージャ運転への切替時の副ター
ボチャージャの助走を前記排気制御弁にて行うように構
成し、前記排気制御弁をポートを開閉する排気下流側に
開くスイングアーム弁から構成するとともに、前記ウェ
ストゲートバルブをポートを開閉する排気下流側に開く
スイングアーム弁から構成し、前記排気制御弁に連結さ
れるダイヤフラム式アクチュエータと前記ウェストゲー
トバルブに連結されるダイヤフラム式アクチュエータを
ほぼ同一過給圧にて駆動させる、過給機付エンジンの制
御装置であって、前記排気制御弁が受ける排気ガス圧に
よる力の大きさを前記ウェストゲートバルブが受ける排
気ガス圧による力の大きさより大きくして前記排気制御
弁を前記ウェストゲートバルブよりも先に開弁させるよ
うにした過給機付エンジンの制御装置。 （３） 主ターボチャージャと、副ターボチャージャと
を備え、１個ターボチャージャ運転における過給圧の制
御を排気制御弁またはウェストゲートバルブで行ない、
２個ターボチャージャ運転における過給圧の制御を前記
ウェストゲートバルブで行ない、１個ターボチャージャ
運転から２個ターボチャージャ運転への切替時の副ター
ボチャージャの助走を前記排気制御弁にて行うように構
成し、前記排気制御弁をポートを開閉する排気下流側に
開くスイングアーム弁から構成するとともに、前記ウェ
ストゲートバルブをポートを開閉する排気下流側に開く
スイングアーム弁から構成し、前記排気制御弁に連結さ
れるダイヤフラム式アクチュエータと前記ウェストゲー
トバルブに連結されるダイヤフラム式アクチュエータを
ほぼ同一過給圧にて駆動させる、過給機付エンジンの制
御装置であって、前記排気制御弁に連結されるダイヤフ
ラム式アクチュエータの開弁力を前記ウェストゲートバ
ルブに連結されるダイヤフラム式アクチュエータの開弁
力より小さくして前記排気制御弁を前記ウェストゲート
バルブよりも先に開弁させるようにした過給機付エンジ
ンの制御装置。

【０００７】

【作用】

上記（１）の過給機付エンジンの制御装置では、排圧を
利用した先行開弁構成によって純機械的に排気制御弁を
ウェストゲートバルブよりも先に開弁させるようにして
いるので、各アクチュエータに導かれる制御圧（過給
圧）がほぼ同一であっても、確実に排気制御弁を先に開
弁させることが可能となる。したがって、副ターボチャ
ージャの助走回転数を十分に高めることができ、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
過給圧の低下が低減される。 上記（２）の過給機付エンジンの制御装置は、排気制御
弁が受ける排気ガス圧による力の大きさをウェストゲー
トバルブが受ける排気ガス圧による力の大きさより大き
くすることにより排気制御弁をウェストゲートバルブよ
り先に開弁させるようにしたもので、以下に説明する本
発明の第１、第２、第３実施例に対応する。 上記（３）の過給機付エンジンの制御装置は、排気制御
弁に連結されるダイヤフラム式アクチュエータの開弁力
をウェストゲートバルブに連結されるダイヤフラム式ア
クチュエータの開弁力より小さくすることにより排気制
御弁をウェストゲートバルブより先に開弁させるように
したもので、以下に説明する本発明の第４、第５実施例
に対応する。

【０００８】

【実施例】以下に、本発明に係る過給機付エンジンの制
御装置の望ましい実施例を、図面を参照して説明する。

【０００９】第１実施例 図１〜図４は、本発明の第１実施例を示しており、とく
に車両に搭載される６気筒エンジンに適用した場合を示
している。図１において、１はエンジン、２はサージタ
ンク、３は排気マニホールドを示す。排気マニホールド
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
排気マニホールド３の集合部に接続され、それぞれのコ
ンプレッサ７ｂ、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。

【００１０】主ターボチャージャ７は、低吸入空気量域
から高吸入空気量域まで作動され、副ターボチャージャ
８は低吸入空気量域で停止される。双方のターボチャー
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の下流に排気切替弁１
７が、コンプレッサ８ｂの下流に吸気切替弁１８が設け
られる。吸、排気切替弁１８、１７の両方とも開弁のと
きは、両方のターボチャージャ７、８が作動される。副
ターボーチャージャ８のタービン８ａの下流と主ターボ
チャージャ７のタービン７ａの下流とは、排気バイパス
通路４０を介して連通可能となっている。排気バイパス
通路４０には、この排気バイパス通路４０を開閉する排
気制御弁の一例としての排気バイパス弁４１が設けられ
ている（排気制御弁は小開制御される排気切替弁１７で
あってもよい）。排気バイパス弁４１は、ダイヤフラム
式アクチュエータ４２によって開閉されるようになって
いる。

【００１１】低吸入空気量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７ｂの上流とコンプレッサ８ｂの下流とを連通
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はダイヤフラム式のアクチュエータ１
０によって開閉される。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は、逆止弁１２が設けられて
おり、吸気切替弁１８の閉時において副ターボチャージ
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、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、排気切替弁１７は
ダイヤフラム式アクチュエータ１６によって開閉される
ようになっている。ウエストゲートバルブ３１は、アク
チュエータ９によって開閉されるようになっている。

【００１２】アクチュエータ９、１０、１１、１６、４
２は、過給圧または負圧の導入によって作動するように
なっている。各アクチュエータ９、１０、１１、１６、
４２には、正圧タンク５１からの過給圧または負圧とエ
アフローメータ２４の下流からの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、第５、第６
の電磁弁２５、２６、２７、２８、３２、４４が接続さ
れている。各電磁弁２５、２６、２７、２８、３２、４
４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なわれる。なお、第２の電磁弁２６
へ負圧を導入する通路には、負圧の一方の流れのみを許
すチェック弁４５が介装されている。

【００１３】第１の電磁弁２５のＯＮは、吸気切替弁１
８を弁開とするようにアクチュエータ１１を作動させ、
ＯＦＦは吸気切替弁１８を全閉とするようにアクチュエ
ータ１１を作動させる。第４の電磁弁２８のＯＮは、排
気切替弁１７を全開とするようにアクチュエータ１６を
作動させ、ＯＦＦは排気切替弁１７を全閉するようにア
クチュエータ１０を作動させ、ＯＦＦは吸気バイパス弁
３３を全開するようにアクチュエータ１０を作動させ
る。

【００１４】排気バイパス弁４１を作動させるアクチュ
エータ４２に大気圧を導入する第５の電磁弁３２は、Ｏ
Ｎ、ＯＦＦ制御でなく、デューティ制御される。同様
に、ウエストゲートバルブ３１を作動させるアクチュエ
ータ９に負圧を導く第６の電磁弁４４は、ＯＮ、ＯＦＦ
制御でなく、デューティ制御される。デューティ制御
は、デューティ比により通電時間を制御することであ
り、ディジタル的に通電、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とされる。なお、デ
ューティ比は、１サイクルの時間に対する通電時間の割
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
（％）で表わされる。本実施例では、第５の電磁弁３２
と第６の電磁弁４４をデューティ制御することにより、
これらの電磁弁の開口量を可変とする。

【００１５】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２４、エンジン回転数センサ５０、および
酸素センサ１９が含まれる。エンジンコントロールコン
ピュータ２９は、演算を実行する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／
Ｏ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。

【００１６】排気バイパス弁４１の開度は、アクチュエ
ータ４２のダイヤフラム室４２ａに導入される過給気の
大気へのブリード量（リーク量）を第５の電磁弁３２の
デューティ制御によって変化させることにより可変とな
っている。ウェストゲートバルブ３１の開度は、アクチ
ュエータ９のダイヤフラム室９ｂに導入される過給気の
大気へのブリード量（リーク量）を第６の電磁弁４４の
デューティ制御によって変化させることにより可変とな
っている。

【００１７】図２は、排気バイパス弁４１の断面を示し
ており、図３はウェストゲートバルブ３１の断面を示し
ている。図２に示すように、排気バイパス弁４１は、弁
体４１ａよりも支点４１ｂが上流側に位置し弁体４１ａ
が排気下流側に開くスイングアーム弁から構成されてい
る。ウェストゲートバルブ３１は、弁体３１ａよりも支
点３１ｂが上流側に位置し弁体３１ａが排気下流側に開
くスイングアーム弁から構成されている。図２に示すよ
うに、排気バイパス弁４１が配置される排気バイパス通
路４０のポート（排気バイパス弁４１が開閉するポー
ト）４０ａの内径はＤ₁ に設定されている。ポート４０
ａを塞ぐ排気バイパス弁４１の弁体４１ａの外径は、ｄ
₁ に設定されている。図３に示すように、ウェストゲー
トバルブ３１が配置される排気通路６０のポート６０ａ
の内径はＤ₂ に設定されている。ポート（ウェストゲー
トバルブ３１が開閉するポート）６０ａを塞ぐウェスト
ゲートバルブ３１の弁体３１ａの外径はｄ₂ に設定され
ている。ここで、排気バイパス弁４１が開閉するポート
４０ａの径Ｄ₁ は、ウェストゲートバルブ３１が開閉す
るポート６０ａの径Ｄ₂ よりも大とされている。また、
ウェストゲートバルブ３１の弁体３１の外径ｄ₂ は、排
気バイパス弁４１の弁体４１ａの外径ｄ₁ と、ほぼ同一
とされている。すなわち、本実施例では、排気バイパス
弁４１が開閉するポート４０ａの径Ｄ₁ をウェストゲー
トバルブ３１が開閉するポート６０ａの径Ｄ₂ よりも大
とした構成が、排気バイパス弁４１をウェストゲートバ
ルブ３１よりも先に開弁させる純機械的な先行開弁構成
となっている。これによって、弁体４１ａのうち排圧Ｈ
₁ が作用する部分の面積が、弁体３１ａのうち排圧Ｈ₁
が作用する部分の面積よりも大となり、アクチュエータ
の径が同一であれば排気バイパス弁４１はウェストゲー
トバルブ３１よりも確実に先に開弁する。

【００１８】つぎに、第１実施例の作用について説明す
る。高吸入空気量域では、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１０が閉じられ
る。これによって２個ターボチャージャ７、８が駆動さ
れ、十分な過給空気量が得られ、出力が向上される。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７のみが駆動
される。低吸入空気量域で１個ターボチャージャとする
理由は、低吸入空気量域では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、レスポンスが迅速と
なる。低吸入空気量域から高吸入空気量域に移行すると
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、吸気切替弁１８および
排気切替弁１７が閉じられているときに排気バイパス弁
４１をデューティ制御により開制御し、さらに吸気バイ
パス弁３３を閉じることにより副ターボチャージャ８の
助走回転数を高め、ターボチャージャの切替をより円滑
（切替時のショックを小さく）に行うことが可能にな
る。

【００１９】１個ターボチャージャから２個ターボチャ
ージャへの切替え過程においては、排気バイパス弁４１
がまず開弁され、副ターボチャージャが助走回転され
る。２個ターボチャージャ運転ではウェストゲートバル
ブ３１が開弁され、このウェストゲートバルブ３１の開
度制御によって高吸入空気量域における過給圧制御が行
なわれる。排気バイパス弁４１とウェストゲートバルブ
３１は、各アクチュエータ４２、９に作用するコンプレ
ッサ圧（過給圧）による力と、弁体４１ａ、９ａ自体に
作用する排圧による力との和によって開弁するので、ア
クチュエータ４２、９の大きさが同じで、かつ各アクチ
ュエータ４２、９へ導かれる制御圧が同一の場合は、１
個ターボチャージャ域でウェストゲートバルブ３１が先
に開いたり、双方のバルブが開くという問題が生じる。
しかし、本実施例では、排気バイパス弁４１側のポート
内径Ｄ₁ がウェストゲートバルブ３１側のポート側のポ
ート内径Ｄ₂ よりも大になっているので、排圧によって
弁体４１ａを開方向に押圧する力は、弁体３１ａ側より
も大となり、排気バイパス弁４１は、図４の特性Ｋ₁に
示すように、確実にウェストゲートバルブ３１よりも先
に開弁される。２個ターボチャージャ運転への切替え
後、図の特性Ｋ₄ に示すように、ウェストゲートバルブ
３１が開弁される。したがって、副ターボチャージャ８
の助走回転数を十分に高めることができ、図４の特性Ｐ
₁ に示すように、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における過給圧の低下は抑制され
る。

【００２０】第２実施例 図５および図６は、本発明の第２実施例を示している。
第２実施例が第１実施例と異なるところは、先行開弁構
成のみであり、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１実施例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。後述する他の実施例も同様とする。

【００２１】第１実施例においては、ポート内径が異な
り、弁体の外径をほぼ同一とした構成としたが、本実施
例においては、弁体の外径を異ならせ、ポート内径を同
一とした構成となっている。すなわち、排気バイパス弁
４１が開閉するポートの径Ｄ₁ とウェストゲートバルブ
３１が開閉するポートの径Ｄ₂ は、同一となっている。
そして、排気バイパス弁４１の弁体４１ａの外径ｄ
₁ は、ウェストゲートバルブ３１の弁体３１ａの外径ｄ
₂ よりも小となっている。すなわち、本実施例では、排
気バイパス弁４１の弁体４１ａの外径ｄ₁ をウェストゲ
ートバルブ３１の弁体３１ａの外径ｄ₂ よりも小とした
構成が、排気バイパス弁４１をウェストゲートバルブ３
１よりも先に開弁させる純機械的な先行開弁構成となっ
ている。これにより、排圧Ｈ₂ が作用する弁体４１ａの
面積が排圧Ｈ₂ が作用する弁体３１ａの面積よりも小と
なり、アクチュエータの径が同一であれば排気バイパス
弁４１はウェストゲートバルブ３１よりも確実に先に開
弁される。

【００２２】第３実施例 図７ないし図８は、本発明の第３実施例を示している。
本実施例は、第１実施例の構成と第２実施例の構成とを
合体させたものであり、ポートの径Ｄ₁ 、Ｄ₂および弁
体ｄ₁ 、ｄ₂ の関係はつぎのようになっている。まず、
ポートの径の関係は、Ｄ₁ ＞Ｄ₂ となっており、弁体の
外径の関係は、ｄ₁ ＜ｄ₂ となっている。したがって、
排気バイパス弁４１は、第１実施例および第２実施例の
場合よりも開弁しやすい構造となり、排気バイパス弁４
１をウェストゲートバルブ３１よりも確実に先に開弁さ
せることができる。したがって、本実施例では、Ｄ₁ ＞
Ｄ₂ 、かつｄ₁ ＜ｄ₂ とした構成が先行開弁構成となっ
ている。本発明の第１〜第３実施例では、先行開弁構成
が、排気制御弁が受ける排気ガス圧による力の大きさを
ウェストゲートバルブが受ける排気ガス圧による力の大
きさより大きくした構成が、排気制御弁をウェストゲー
トバルブよりも先に開弁させる先行開弁構成となってい
る。

【００２３】第４実施例 図９は、本発明の第４実施例を示している。本実施例
は、弁体およびポートの関係ではなく、排気バイパス弁
４１およびウェストゲートバルブ３１を開弁させるアク
チュエータの構成によって、目的を達成している。図９
は、ウェストゲートバルブ３１を開閉駆動させるアクチ
ュエータ９を示している。図に示すように、アクチュエ
ータ９は、ダイヤフラム９ａによって区画されるダイヤ
フラム室９ｂとばね室９ｃとを有している。ばね室９ｃ
には、ダイヤフラム９ａをダイヤフラム室９ｂ側に付勢
するスプリング９ｅが配設されており、ダイヤフラム９
ａには、ロッド９ｄが連結されている。ダイヤフラム室
９ｂには、コンプレッサ圧（過給圧）Ｐが導かれてい
る。ここで、アクチュエータ９の開弁力をＦ、ダイヤフ
ラム９ａの面積をＡ、スプリング９ｅのばね力をＳとす
ると、Ｆ＝Ｐ×Ａ−Ｓとなる。したがって、コンプレッ
サ圧Ｐが同じ場合は、ダイヤフラム９ａの面積が大きい
ほど開弁力は大で、スプリング９ｅのばね力Ｓが小さい
ほど開弁力Ｆは大きくなる。排気バイバス弁４１のアク
チュエータ４２についても同じことがいえる。本実施例
では、排気バイパス弁４１をウェストゲートバルブ３１
の開弁よりも先に開弁させるため、アクチュエータ４２
のスプリング４２ａのばね力をアクチュエータ９のスプ
リング９ｅのばね力よりも小に設定している。この構成
が、本実施例の先行開弁構成である。これによって、ア
クチュエータに同一の同じコンプレッサ圧を導入した場
合でも、ウェストゲートバルブ３１は開弁しにくくな
り、確実に排気バイパス弁４１の開弁を先行させること
ができる。

【００２４】第５実施例 第４実施例では、アクチュエータ内のスプリングのばね
力を異ならせることにより、排気バイパス弁４１の開弁
を先行させるようにしたが、本実施例においては、アク
チュエータ９のダイヤフラム９ａの外径を変える（アク
チュエータ４２のダイヤフラム径をアクチュエータ９の
ダイヤフラム径より大とする）ことにより、排気バイパ
ス弁４１の先行開弁を確保している。この構成が、本実
施例では、先行開弁構成となっている。本発明の第４、
第５実施例では、排気制御弁に連結されるダイヤフラム
式アクチュエータの開弁力をウェストゲートバルブに連
結されるダイヤフラム式アクチュエータの開弁力より小
さくした構成が、排気制御弁をウェストゲートバルブよ
りも先に開弁させる先行開弁構成となっている。

【００２５】

【発明の効果】請求項１の過給機付エンジンの制御装置
によれば、排気制御弁が開閉するポート径をウェストゲ
ートバルブが開閉するポート径より大とする構成、排気
制御弁のバルブ径をウェストゲートバルブのバルブ径よ
り小とする構成、排気制御弁を駆動するアクチュエータ
のダイヤフラムを付勢するスプリングの強さをウェスト
ゲートバルブを駆動するアクチュエータのダイヤフラム
を付勢するスプリングの強さより小とする構成、排気制
御弁を駆動するアクチュエータのダイヤフラム径をウェ
ストゲートバルブを駆動するアクチュエータのダイヤフ
ラム径より大とする構成、のいずれか少なくとも１つに
より、排気制御弁をウェストゲートバルブよりも先に開
弁させるようにしたので、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過程における副ターボチャ
ージャの助走回転数を高めることができる。したがっ
て、１個ターボチャージャから２個ターボチャージャへ
の切替時の過給圧の著しい低下を抑制することができ、
切替時のトルクショックを低減することができる。ま
た、先行開弁構成は純機械的なものであるから、電気的
制御による開弁構成に比べ装置の信頼性を高めることが
できる。請求項２の過給機付エンジンの制御装置によれ
ば、排気制御弁が受ける排気ガス圧による力の大きさを
ウェストゲートバルブが受ける排気ガス圧による力の大
きさより大きくしたので、排気制御弁をウェストゲート
バルブよりも先に開弁させることができる。請求項３の
過給機付エンジンの制御装置によれば、排気制御弁に連
結されるダイヤフラム式アクチュエータの開弁力をウェ
ストゲートバルブに連結されるダイヤフラム式アクチュ
エータの開弁力より小さくしたので、排気制御弁をウェ
ストゲートバルブよりも先に開弁させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例に係る過給機付エンジンの
制御装置の系統図である。

【図２】図１における排気バイパス弁近傍の拡大断面図
である。

【図３】図１におけるウェストゲートバルブ近傍の拡大
断面図である。

【図４】本発明および従来装置における排気バイパス弁
とウェストゲートバルブの開弁作動に対する過給圧の変
化を示す特性図である。

【図５】本発明の第２実施例に係る過給機付エンジンの
制御装置における排気バイパス弁近傍の拡大断面図であ
る。

【図６】本発明の第２実施例に係る過給機付エンジンの
制御装置におけるウェストゲートバルブ近傍の拡大断面
図である。

【図７】本発明の第３実施例に係る過給機付エンジンの
制御装置における排気バイパス弁近傍の拡大断面図であ
る。

【図８】本発明の第３実施例に係る過給機付エンジンの
制御装置におけるウェストゲートバルブ近傍の拡大断面
図である。

【図９】本発明の第四実施例に係る過給機付エンジンの
制御装置におけるウェストゲートバルブ駆動用アクチュ
エータの拡大断面図である。

【図１０】従来の過給機付エンジンの系統図である。

【符号の説明】

７ 主ターボチャージャ ８ 副ターボチャージャ ９ａ アクチュエータ９のダイヤフラム ９ｅ アクチュエータ９のスプリング ３１ ウェストゲートバルブ ４０ａ 排気バイパス弁が開閉するポート ４１ 排気バイパス弁 ４１ａ 排気バイパス弁の弁体 ６０ａ ウェストゲートバルブが開閉するポート

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 木所 徹 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自 動車株式会社内 (72)発明者 関東 勇二 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自 動車株式会社内 (56)参考文献 特開 平２−191818（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−42131（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−246416（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−25319（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−300017（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−241733（ＪＰ，Ａ) 実開 昭61−198529（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) F02B 33/00 - 39/16

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 主ターボチャージャと、副ターボチャー
   ジャとを備え、 １個ターボチャージャ運転における過給圧の制御を排気
   制御弁またはウェストゲートバルブで行ない、２個ター
   ボチャージャ運転における過給圧の制御を前記ウェスト
   ゲートバルブで行ない、１個ターボチャージャ運転から
   ２個ターボチャージャ運転への切替時の副ターボチャー
   ジャの助走を前記排気制御弁にて行うように構成し、 前記排気制御弁をポートを開閉する排気下流側に開くス
   イングアーム弁から構成するとともに、前記ウェストゲ
   ートバルブをポートを開閉する排気下流側に開くスイン
   グアーム弁から構成し、 前記排気制御弁に連結されるダイヤフラム式アクチュエ
   ータと前記ウェストゲートバルブに連結されるダイヤフ
   ラム式アクチュエータをほぼ同一過給圧にて駆動させ
   る、 過給機付エンジンの制御装置であって、 前記排気制御弁が開閉するポート径を前記ウェストゲー
   トバルブが開閉するポート径より大とする構成、前記排
   気制御弁のバルブ径を前記ウェストゲートバルブのバル
   ブ径より小とする構成、前記排気制御弁を駆動するアク
   チュエータのダイヤフラムを付勢するスプリングの強さ
   を前記ウェストゲートバルブを駆動するアクチュエータ
   のダイヤフラムを付勢するスプリングの強さより小とす
   る構成、前記排気制御弁を駆動するアクチュエータのダ
   イヤフラム径を前記ウェストゲートバルブを駆動するア
   クチュエータのダイヤフラム径より大とする構成、のい
   ずれか少なくとも１つにより、前記排気制御弁を前記ウ
   ェストゲートバルブよりも先に開弁させるようにした過
   給機付エンジンの制御装置。
2. 【請求項２】 主ターボチャージャと、副ターボチャー
   ジャとを備え、 １個ターボチャージャ運転における過給圧の制御を排気
   制御弁またはウェストゲートバルブで行ない、２個ター
   ボチャージャ運転における過給圧の制御を前記ウェスト
   ゲートバルブで行ない、１個ターボチャージャ運転から
   ２個ターボチャージャ運転への切替時の副ターボチャー
   ジャの助走を前記排気制御弁にて行うように構成し、 前記排気制御弁をポートを開閉する排気下流側に開くス
   イングアーム弁から構成するとともに、前記ウェストゲ
   ートバルブをポートを開閉する排気下流側に開くスイン
   グアーム弁から構成し、 前記排気制御弁に連結されるダイヤフラム式アクチュエ
   ータと前記ウェストゲートバルブに連結されるダイヤフ
   ラム式アクチュエータをほぼ同一過給圧にて駆動させ
   る、 過給機付エンジンの制御装置であって、 前記排気制御弁が受ける排気ガス圧による力の大きさを
   前記ウェストゲートバルブが受ける排気ガス圧による力
   の大きさより大きくして前記排気制御弁を前記ウェスト
   ゲートバルブよりも先に開弁させるようにした過給機付
   エンジンの制御装置。
3. 【請求項３】 主ターボチャージャと、副ターボチャー
   ジャとを備え、 １個ターボチャージャ運転における過給圧の制御を排気
   制御弁またはウェストゲートバルブで行ない、２個ター
   ボチャージャ運転における過給圧の制御を前記ウェスト
   ゲートバルブで行ない、１個ターボチャージャ運転から
   ２個ターボチャージャ運転への切替時の副ターボチャー
   ジャの助走を前記排気制御弁にて行うように構成し、 前記排気制御弁をポートを開閉する排気下流側に開くス
   イングアーム弁から構成するとともに、前記ウェストゲ
   ートバルブをポートを開閉する排気下流側に開くスイン
   グアーム弁から構成し、 前記排気制御弁に連結されるダイヤフラム式アクチュエ
   ータと前記ウェストゲートバルブに連結されるダイヤフ
   ラム式アクチュエータをほぼ同一過給圧にて駆動させ
   る、 過給機付エンジンの制御装置であって、 前記排気制御弁に連結されるダイヤフラム式アクチュエ
   ータの開弁力を前記ウェストゲートバルブに連結される
   ダイヤフラム式アクチュエータの開弁力より小さくして
   前記排気制御弁を前記ウェストゲートバルブよりも先に
   開弁させるようにした過給機付エンジンの制御装置。