JP2819880B2 - 過給機付エンジンの過給圧制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、２個の過給機を有する
過給機付エンジンの過給圧制御装置に関し、とくに高地
における過給機の切替直後の過給圧の低下を抑制するこ
とが可能な過給圧制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】エンジン本体に対し、主、副二つのター
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
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。

【０００３】この種の過給機付エンジンの構成は、たと
えば図１６に示すようになっている。エンジン本体３９
１に対し、主ターボチャージャ（Ｔ／Ｃ−１）３９２と
副ターボチャージャ（Ｔ／Ｃ−２）３９３が並列に設け
られている。副ターボチャージャ３９３に接続される
吸、排気系には、それぞれ吸気切替弁３９４、排気切替
弁３９５が設けられ、副ターボチャージャ３９３のコン
プレッサをバイパスする吸気バイパス通路３９７には、
吸気バイパス弁３９６が設けられている。低吸入空気量
域では吸気切替弁３９４、排気切替弁３９５をともに全
閉とすることにより、主ターボチャージャ３９２のみを
過給作動させ、高吸入空気量域では両切替弁３９４、３
９５をともに全開とし、吸気バイパス弁３９６を閉じる
ことにより、副ターボチャージャ３９３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。

【０００４】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３９４および排気切替弁３９
５が閉じられているときに排気バイパス弁３９８を開制
御し、さらに吸気バイパス弁３９６を閉じることにより
副ターボチャージャ３９３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。

【０００５】主ターボチャージャ３９２および副ターボ
チャージャ３９３の双方による過給時には、ウェストゲ
ートバルブ（図示略）のフィードバック制御による開弁
制御によって過給圧制御が行なわれる。ウェストゲート
バルブはダイヤフラムアクチュエータと連結されてお
り、ダイヤフラムアクチュエータのダイヤフラム室内に
は、ウェストゲートバルブを開弁させるための過給気が
導かれている。ダイヤフラム室内に導かれた過給気は、
デューティ制御される電磁弁を介して外部にブリード
（リーク）されるようになっている。

【０００６】なお、主ターボチャージャのみの過給時に
は排気バイパス弁のみをデューティ制御し、主ターボチ
ャージャおよび副ターボチャージャの双方による過給時
にはウェストゲートバルブのみをデューティ制御するこ
とにより、過給圧を所定の圧力に制御するようにした装
置は、特開昭６３−２５３１９号公報に開示されてい
る。

【０００７】図１７は、ウェストゲートバルブを開閉駆
動するダイヤフラムアクチュエータに供給される過給気
の大気へのブリード量（リーク量）と過給圧との関係を
示している。ウェストゲートバルブ用のダイヤフラムア
クチュエータは、ダイヤフラムに作用する圧力が高くな
るとウェストゲートバルブを開弁するようになってお
り、ダイヤフラムに作用する圧力が小さい状態では内蔵
されたスプリングの付勢力によって閉弁するようになっ
ている。したがって、図１７に示すように、ダイヤフラ
ムアクチュエータから過給気をブリードする電磁弁へ出
力する制御信号のデューティ値を大にし、ダイヤフラム
アクチュエータからの過給気のブリード量を多くするこ
とにより、排気バイパス弁の開度が小さくなり、制御過
給圧が高められる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】過給圧は大気圧に対し
て相関関係にあるので、過給圧の絶対圧制御では制御過
給圧は大気圧に対して高地ほど相対圧差が大きくなる。
図１２のＰはウェストゲートバルブによる過給圧制御時
の制御圧力を示しており、この制御圧力Ｐに対する平地
での大気圧（７６０ｍｍＨｇａｂｓ）の差はＡであり、
制御圧力レベルＰに対する高地（６００ｍｍＨｇａｂ
ｓ）の差はＢとなる。このように、制御過給圧は大気圧
に対し高地ほど相対圧差が大きくなり、高地では図１２
および図１５のＰ₁ に示すように２個ターボチャージャ
への切替直後の過給圧が低下する。これを補正するため
には、ウェストゲートバルブを駆動するダイヤフラムア
クチュエータへ導入される過給気を多量に外部にブリー
ドさせてウェストゲートバルブの開度を小さくする必要
が生じるが、従来ではダイヤフラムアクチュエータから
過給気をブリードする電磁弁の初期デューティ値が固定
となっているため、高地では切替直後のアクチュエータ
のブリード量不足を解消することができず、制御過給圧
が低下してしまう。すなわち、図１２および図１５にお
いて、１個過給機運転から２個過給機運転への切替時に
過給圧が一端低下し、切替時からＴ秒後に電磁弁のデュ
ーティ値が０から初期デューティ値（Ｓｗ、ただし、従
来はＳｗは固定値）にスキップされ初期デューティ値か
ら目標デューティ値へと上昇していって過給圧が目標過
給圧に回復していく時間が、平地においてはｔ ₁ であっ
たものが、高地ではｔ ₂ と長くなってしまい、それだけ
高地における、切替直後の過給圧の低下が大きくなる。
この過給圧の低下は出力トルクの低下を招き、トルクシ
ョックの発生や車両のドライバビリティを悪化させる。

【０００９】本発明は、高地における過給機の切替直後
の過給圧の低下を抑制することが可能な過給機付エンジ
ンの過給圧制御装置を提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
の本発明に係る過給機付エンジンの過給圧制御装置は、
次の通りである。

【００１１】（１） ２個の過給機を有し、１個過給機
運転か２個過給機運転かをエンジン運転条件によって切
替え、過給圧をウェストゲートバルブの開度を調整する
ことにより制御し、前記ウェストゲートバルブの開度を
該ウェストゲートバルブに連結されダイヤフラム室に過
給圧が導入されるアクチュエータの前記ダイヤフラム室
の圧力を制御することにより制御し、前記アクチュエー
タのダイヤフラム室の圧力を、デューティ値が大なほど
ブリード量を増大させて前記ウェストゲートバルブの開
度を小にし過給圧を大にするウェストゲートバルブ用電
磁弁のデューティ制御によって行う過給機付エンジンの
過給圧制御装置であって、１個過給機運転から２個過給
機運転への切替時の前記ウェストゲートバルブ用電磁弁
の初期デューティ値を大気圧検出手段からの大気圧の値
が小さいほど大に補正する第１の初期デューティ値補正
手段を備えていることを特徴とする過給機付エンジンの
過給圧制御装置。

【００１２】（２） ２個の過給機を有し、１個過給機
運転か２個過給機運転かをエンジン運転条件によって切
替え、切替前の過給圧を排気バイバス弁の開度を調整す
ることにより制御し、前記排気バイバス弁の開度を該排
気バイパス弁に連結されダイヤフラム室に過給圧が導入
される排気バイパス弁用アクチュエータの前記ダイヤフ
ラム室の圧力を制御することにより制御し、前記排気バ
イパス弁用アクチュエータのダイヤフラム室の圧力を、
大気圧が低いほどデューティ値を大とされデューティ値
が大なほどブリード量を増大させて前記排気バイパス弁
の開度を小にし過給圧を大にする排気バイパス弁用電磁
弁のデューティ制御によって行い、 切替後の過給圧をウ
ェストゲートバルブの開度を調整することにより制御
し、前記ウェストゲートバルブの開度を該ウェストゲー
トバルブに連結されダイヤフ ラム室に過給圧が導入され
るウェストゲートバルブ用アクチュエータの前記ダイヤ
フラム室の圧力を制御することにより制御し、前記ウェ
ストゲートバルブ用アクチュエータのダイヤフラム室の
圧力を、デューティ値が大なほどブリード量を増大させ
て前記ウェストゲートバルブの開度を小にし過給圧を大
にするウェストゲートバルブ用電磁弁のデューティ制御
によって行う過給機付エンジンの過給圧制御装置であっ
て、１個過給機運転から２個過給機運転への切替時の前
記ウェストゲートバルブ用電磁弁の初期デューティ値を
前記排気バイパス弁用電磁弁のデューティ値が大きいほ
ど大に補正する第２の初期デューティ値補正手段を備え
ていることを特徴とする過給機付エンジンの過給圧制御
装置。

【００１３】

【作用】上記（１）の過給圧制御装置においては、大気
圧検出手段によって検出される大気圧が低くなると、第
１の初期デューティ値補正手段によってウェストゲート
バルブの開度を調整するウェストゲートバルブ用電磁弁
の初期デューティ値が補正される。そのため、大気圧が
低くなる高地においては、過給機の切替初期にはウェス
トゲートバルブは大気圧の低下に見合った開度に制御さ
れる。したがって、過給量の増加がはかれ切替直後の過
給圧の低下が抑制される。

【００１４】上記（２）の過給圧制御装置においては、
排気バイパス弁用電磁弁のデューティ値には大気圧が反
映されるので、このデューティ値から大気圧を間接的に
推測することが可能となる。したがって、第２の初期デ
ューティ値補正手段では、大気圧を反映した排気バイパ
ス弁用電磁弁のデューティ値に基づいてウェストゲート
バルブ用電磁弁の初期デューティ値を補正することが可
能となり、大気圧を直接検出するセンサ等が不要とな
る。

【００１５】

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

【００１６】第１実施例 図１ないし図１２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２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
置された過給機としての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。

【００１７】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
バイパス弁４１が設けられている。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。

【００１８】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。

【００１９】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。

【００２０】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１６を作動させる。第３の電磁弁２７のＯ
Ｎは、吸気バイパス弁３３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。

【００２１】ウェストゲートバルブ３１は、図３に示す
ように、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と連結されるダイ
ヤフラムアクチュエータ９には、ダイヤフラム室９ａが
形成されている。ダイヤフラム室９ａはダイヤフラム９
ｃによって区画されており、ダイヤフラム室９ａの反対
側の室９ｂにはダイヤフラム９ｃをダイヤフラム室９ａ
側に押圧するスプリング９ｄが収納されている。ダイヤ
フラム室９ａには、正圧タンク５１から過給圧が導かれ
るようになっている。ダイヤフラム室９ａに導かれた過
給気は、第６の電磁弁４４を介して大気側にリークされ
るようになっている。

【００２２】エンジン運転中は、ウェストゲートバルブ
３１の弁体３１ａには排気ガスの排圧Ｐａが作用してお
り、この排圧Ｐａによって弁体３１ａにかかる力と、ウ
ェストゲートバルブ３１と連結されるダイヤフラムアク
チュエータ９のダイヤフラム室９ａ内に作用する過給圧
によって生じる力との和が一定値を超えることによって
ウェストゲートバルブ３１は開弁される。ウェストゲー
トバルブ３１の閉弁動作は、スプリング９ｄの付勢力に
よって行なわれる。

【００２３】排気バイパス弁４１は、図４に示すよう
に、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。排気バイパス弁４１と連結されるダイヤフラムア
クチュエータ４２には、ダイヤフラム室４２ａが形成さ
れている。ダイヤフラム室４２ａはダイヤフラム４２ｃ
によって区画されており、ダイヤフラム室４２ａの反対
側の室４２ｂにはダイヤフラム４２ｃをダイヤフラム室
４２ａ側に押圧するスプリング４２ｄが収納されてい
る。ダイヤフラム室４２ａには、正圧タンク５１から過
給圧が導かれるようになっている。ダイヤフラム室４２
ａに導かれた過給気は、第５の電磁弁３２を介して大気
側にリークされるようになっている。

【００２４】エンジン運転中は、排気バイパス弁４１の
弁体４１ａには排気ガスの排圧が作用しており、この排
圧Ｐｂによって弁体４１ａにかかる力と、排気バイパス
弁４１と連結されるダイヤフラムアクチュエータ４２の
ダイヤフラム室４２ａ内に作用する過給圧によって生じ
る力との和が一定値を超えることによって排気バイパス
弁４１は開弁される。排気バイパス弁４１の閉弁動作
は、スプリング４２ｄの付勢力によって行なわれる。

【００２５】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に大気圧を導く（過給圧をブリードすることと同
じ）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、周知の通り、
デューティ値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
ィ値は、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、デューティ値＝Ａ／（Ａ＋Ｂ）×１００（％）で
表わされる。

【００２６】排気バイパス弁４１を駆動するダイヤフラ
ムアクチュエータ４２のダイヤフラム室４２ａ内の圧力
は、ダイヤフラム室４２ａ内に導入された過給気をデュ
ーティ制御される第５の電磁弁３２を介して大気にブリ
ード（リーク）させることにより変化するようになって
いる。このダイヤフラム室４２ａの圧力調整によって排
気バイパス弁４１の開度が制御され、１個ターボチャー
ジャ域における過給圧制御が行なわれる。ウエストゲー
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９ａ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
調整することにより変化させることが可能となってい
る。すなわち、ダイヤフラム室９ａの圧力調整を第６の
電磁弁４４のデューティ制御によって調整することによ
り、２個ターボチャージャ域における過給圧制御が行な
われる。

【００２７】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
／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。

【００２８】エンジンコントロールコンピュータ２９に
は、図２に示すように、大気圧検出手段としての大気圧
センサ６０が接続されている。大気圧センサ６０は、検
出した大気圧の値を電気信号に変換し、エンジンコント
ロールコンピュータ２９に入力する機能を有する。エン
ジンコントロールコンピュータ２９には、図１に示すよ
うに、第１の初期デューティ値補正手段６１が形成され
ている。第１の初期デューティ値補正手段６１は、エン
ジンコントロールコンピュータ２９内に格納されるプロ
グラムから構成されている。第１の初期デューティ値補
正手段６１は、大気圧センサ６１によって検出された大
気圧が低くなるにつれてウェストゲートバルブ用電磁
弁、すなわち第６の電磁弁４４へ出力する初期デューテ
ィ値を大に補正する機能を有している。

【００２９】図１１は、エンジンコントロールコンピュ
ータ２９のＲＯＭに格納され、第１の初期デューティ値
補正手段６１の一部を構成するマップを示している。図
１１に示すように、平地から高地にいくにつれて切替直
後における第６の電磁弁４４の初期デューティ値が大き
くなっている。これによって、大気圧の低い高地での走
行の場合もダイヤフラムアクチュエータ６の２個ターボ
チャージャ切替時の初期ブリード量の不足に起因する切
替直後の過給圧の低下が抑制されるようになっている。

【００３０】つぎに、第１実施例における作用について
説明する。高吸入空気量域では、吸気切替弁１８は排気
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。これによって主ターボチャージャ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。

【００３１】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。

【００３２】つぎに、過給機付エンジンにおける排気バ
イパス弁のデューティ制御を、図５ないし図８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ごとに行なわれる。図５において、ステッ
プ１００で排気バイパス弁４１の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（ＮＥ）が
取り込まれる。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が取り
込まれる。この吸入空気量Ｑ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Ｑが取
り込まれると、ステップ１０４に進み、吸入空気量Ｑ
が、たとえば４０００ｌ／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Ｑが４０００ｌ／ｍ
ｉｎよりも大である場合は、ステップ１０７に進む。

【００３３】ステップ１０２において、エンジン回転数
が４０００ｒｐｍよりも低いと判断された場合は、ステ
ップ１０５に進み、吸気管圧力ＰＭが取り込まれる。吸
気管圧力ＰＭ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ＰＭが取り込まれる
と、ステップ１３０に進み、吸気管圧力ＰＭが１１００
ｍｍＨｇａｂｓよりも大であるか否かが判断される。こ
こで、吸気管圧力ＰＭが１１００ｍｍＨｇａｂｓよりも
低いと判断された場合は、図８のステップ１２６に進
む。ステップ１３０において、吸気管圧力ＰＭが１１０
０ｍｍＨｇａｂｓよりも高いと判断された場合は、ステ
ップ１３１に進み、Ｘイニシャルがセットされているか
否かが判断される。ここで、Ｘイニシャルがリセットさ
れていると判断された場合は、ステップ１０６に進む。
ステップ１３１でＸイニシャルがセットされていると判
断された場合は、ステップ１３２に進み、デューティ比
に大きな初期スキップ値（たとえばデューティ比Ｓ％）
が付加される。つぎに、ステップ１３３に進み、Ｘイニ
シャルがリセットされた後、ステップ１１５に進む。

【００３４】図５のステップ１０６においては、たとえ
ば吸気管圧力ＰＭが１３００ｍｍＨｇａｂｓよりも大で
あるか否かが判断される。ここで、吸気管圧力ＰＭが１
３００ｍｍＨｇａｂｓよりも大である場合は、図６のス
テップ１０７に進む。ステップ１０６で吸気管圧力ＰＭ
が１３００ｍｍＨｇａｂｓ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
ずれか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、予め定めた積分定数によりデューティ比の
補正制御を意味する。スキップ制御は、排気バイパス弁
４１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、排気バ
イパス弁４１の駆動力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予め定めたスキップ値
によって補正するスキップ制御が行なわれる。

【００３５】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（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１０８に進み、デ
ューティ比が５０％を越えているか否かが判断される。
ここで、デューティ比が５０％を越えていれば、ステッ
プ１１０に進み、デューティ比に大きな積分定数値（た
とえばデューティ比２％）が付加され、ステップ１１５
に至る。

【００３６】ステップ１０８において、デューティ比が
５０％を越えていないと判断された場合は、ステップ１
１１に進み、デューティ比に小さな積分定数値（たとえ
ばデューティ比１％）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ＯＦＦ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％以上に設定されているかを判断
し、１００％以上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１０
０％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、吸気管圧
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、アクチュ
エータ４２からのブリード量の増加によって排気バイパ
ス弁４１の開弁力が小とされる。

【００３７】図５のステップ１０４で吸入空気量が４０
００ｌ／ｍｉｎよりも少ないと判断された場合、または
ステップ１０６で吸気管圧力が１３００ｍｍＨｇａｂｓ
よりも低いと判断された場合は、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、ステップ１
１８では、スキップ制御と積分制御のいずれかを選択す
べきかの判断が行なわれる。ステップ１１８において、
スキップ制御であると判断された場合は、ステップ１２
０に進み、デューティ比からスキップ値（デューティ比
５％）が減算される。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。

【００３８】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１１９に進み、デューテ
ィ比が５０％を越えているか否かが判断される。ここ
で、デューティ比が５０％を越えていると判断された場
合は、ステップ１２１に進み、デューティ比から予め定
めた積分定数値（たとえばデューティ比２％）が減算さ
れ、ステップ１２４に進む。ステップ１１９では、デュ
ーティ比が５０％よりも小さいと判断された場合は、ス
テップ１２２に進み、デューティ比から予め定めた積分
定数値（たとえばデューティ比２％）が減算され、ステ
ップ１２４に進む。ステップ１２４においては、スキッ
プ制御がＯＮセットされ、図８のステップ１２５に進
む。

【００３９】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１２６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１３４でＸイニシャルがセッ
トされる。この処理が終了すると、つぎにステップ１２
７に進んで第５の電磁弁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、上述した各バルブ制
御が開始され、２個ターボチャージャへの切替えが可能
となる。

【００４０】つぎに、ウェストゲートバルブのデューテ
ィ制御を、図９および図１０のフローチャートに基づい
て説明する。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、過給圧が一時的に低下する現象が
生じる。これは、各経路に配置された各切替弁の切替動
作によって主ターボチャージャ側の過給気が副ターボチ
ャージャ側に逃げるためである。切替時に過給圧が一時
的に低下する現象は、大気圧の関係から平地より高地の
ほうが著しい。そこで、本実施例のように、ウェストゲ
ートバルブ３１を、目標過給圧と制御過給圧との偏差に
基づいて開度制御することにより、制御過給圧を目標過
給圧に一致させるようにしたフィードバック制御では、
２個ターボチャージャへの切替時の一時的な過給圧の低
下を防止するために、図９および図１０に示す制御処理
が行なわれる。

【００４１】図９のステップ２００において、ウェスト
ゲートバルブ３１の開度制御が開始され、ステップ２０
１で１個ターボチャージャから２個ターボチャージャへ
の切替の検知が行なわれる。２個ターボチャージャへの
切替検知は、第４の電磁弁２８の開弁信号に基づいて行
なわれる。つぎに、ステップ２０２に進み、第４の電磁
弁２８がオンになってＴ秒経過したか否かが判断され
る。すなわち、ここでは排気切替弁１７が開弁し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えが
行なわれてからＴ秒経過したか否かが判断される。本実
施例では、Ｔ秒はたとえば１秒に設定されている。ステ
ップ２０２において、切替後Ｔ秒経過していないと判断
された場合は、ステップ２１に進んでＹイニシャルをセ
ットした後ステップ２１０に進み、第６の電磁弁４４の
デューティ値が０％とされ、制御過給圧に基づくウェス
トゲートバルブ３１の開度制御は禁止される。この処理
が完了すると、ステップ２１６に進みリターンする。

【００４２】ステップ２０２において、切替後Ｔ秒経過
していると判断された場合は、ステップ２１１に進み、
スロットル開度ＴＡが６０ｄｅｇよりも大であるか否か
が判断される。ここで、スロットル開度ＴＡが６０ｄｅ
ｇよりも大であると判断された場合は、ステップ２０３
に進み、制御過給圧が１３００ｍｍＨｇａｂｓを超えて
いるか否かが判断される。ステップ２０３において、制
御過給圧が１３００ｍｍＨｇａｂｓを超えていると判断
された場合は、ステップ２０４に進んで第６の電磁弁４
４のデューティ値を小さくし、ステップ２０５に進む。
ステップ２０５では、第６の電磁弁４４のデューティ値
が０％よりも小であるか否かが判断される。ここで、デ
ューティ値が０％よりも小であると判断された場合は、
ステップ２０６に進んでデューティ値は０％に修正さ
れ、ステップ２１６に進んでリターンする。ステップ２
０５でデューティ値が０％よりも大である場合は、ステ
ップ２１６に進んでリターンする。

【００４３】ステップ２１１において、スロットル開度
ＴＡが６０ｄｅｇよりも小であると判断された場合は、
ステップ２１２に進み、Ｙイニシャルセットが行なわれ
る。Ｙイニシャルセットが行なわれると、ステップ２１
０に進み、デューティ値が０％とされ、その後、ステッ
プ２１６に進んでリターンする。

【００４４】ステップ２０３において、制御過給圧が１
３００ｍｍＨｇａｂｓよりも低いと判断された場合は、
ステップ２１３に進み、Ｙイニシャルセットが行なわれ
たか否かが判断される。ここで、Ｙイニシャルセットが
行なわれていると判断された場合は、ステップ２１４に
進み、Ｙイニシャルのリセットが行なわれる。Ｙイニシ
ャルのリセットが行なわれると、図１０のステップ２１
５に進み、第６の電磁弁４４の初期デューティ値が第１
の初期デューティ値補正手段によって補正される。この
補正は、図１１に示すマップに基づいて行なわれる。第
６の電磁弁４４の初期デューティ値が大気圧の大きさに
応じて補正されると、ステップ２１６に進み、リターン
する。

【００４５】ステップ２１３において、Ｙイニシャルセ
ットが行なわれていないと判断された場合は、ステップ
２０７に進み、第６の電磁弁４４のデューティ値を大き
くしてステップ２０８に進む。ステップ２０８では、第
６の電磁弁４４のデューティ値が１００％よりも大であ
るか否かが判断される。ここで、デューティ値が１００
％よりも大であると判断された場合は、ステップ２０９
に進んでデューティ値は１００％に修正され、ステップ
２１６に進んでリターンする。ステップ２０８でデュー
ティ値が１００％よりも小であると判断された場合は、
ステップ２１６に進んでリターンする。

【００４６】このように、本実施例では２個ターボチャ
ージャへの切替えからＴ秒経過までは、ウェストゲート
バルブ３１の開度制御を行なう第６の電磁弁４４のデュ
ーティ値が０％とされる。そして、Ｔ秒経過後には、デ
ューティ値が初期デューティ値Ｓｗにスキップされ、そ
こから目標デューティ値に向かって増えていく。この 場
合、本発明では、大気圧検出手段６０によって検出され
た大気圧の値が低い（高地）ほど初期デューティ値Ｓｗ
が大となるようにしてあるので、高地では、図１２の特
性Ｄ ₁ に示すように、従来の高地の場合に比べて初期デ
ューティ値Ｓｗが大である。この初期デューティ値Ｓｗ
から目標デューティ値に上昇して過給圧が目標過給圧に
回復する時間は、従来のｔ ₂ に比べて、ｔ ₃ と短くなり
（速やかに回復でき）、それだけ切替時の過給圧の低下
（落ち込み）も少なくなる。この場合、大気圧が低くな
る高地においては、２個ターボチャージャへの切替直後
に、ダイヤフラムアクチュエータ９からの過給気のブリ
ード量は増加され、ウェストゲートバルブ３１の開度は
小となり排気ガスのバイパス量は抑制される。したがっ
て、従来装置のようなウェストゲートバルブを駆動する
ダイヤフラムアクチュエータの切替初期のブリード量不
足に起因する過給圧の低下が抑制され、トルクショック
が緩和されるとともに、ドライバビリティの向上がはか
られる。

【００４７】第２実施例 図１３および図１４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、第６の
電磁弁の初期デューティ値の補正制御処理のみであり、
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。

【００４８】本実施例では、図１３に示すように、デュ
ーティ値検出手段６２と第２の初期デューティ値補正手
段６３が設けられている。デューティ値検出手段６２
は、第１実施例の大気圧検出手段６０に相当するもので
あり、第２の初期デューティ値補正手段６３は、同様に
第１実施例の第１の初期デューティ値補正手段６１に相
当するものである。

【００４９】デューティ値検出手段６２は、排気バイパ
ス弁４１をデューティ制御する第５の電磁弁３２のデュ
ーティ値の２個ターボチャージャへの切替直前における
値（ＲＡＭに残っている値）を検出して用いる機能を有
している。第２の初期デューティ値補正手段６３は、デ
ューティ値検出手段６２によって検出された双方のター
ボチャージャへの切替直前のデューティ値に基づいてウ
ェストゲートバルブ用電磁弁、すなわち第６の電磁弁４
４の初期デューティ値を補正する機能を有している。デ
ューティ値検出手段６２および第２の初期補正手段６３
は、エンジンコントロールコンピュータ２９に格納され
たプログラムから構成されている。

【００５０】図１４は、第５の電磁弁３２のデューティ
値と第６の電磁弁４４の初期デューティ値との関係を示
している。この両者の関係はマップとしてエンジンコン
トロールコンピュータ２９に格納されている。ここで、
第５の電磁弁３２のデューティ値は、２個ターボチャー
ジャへの切替直前のデューティ値の平均値であり、この
切替直前のデューティ値の平均値に基づいて第６の電磁
弁４４の初期デューティ値が第２の初期デューティ値補
正手段６３によって補正される。図１４に示すように、
第５の電磁弁３２のデューティ値の平均値が大になるに
つれて、第６の電磁弁４４の初期デューティ値が大に設
定されている。

【００５１】図１５は、第５の電磁弁３２および第６の
電磁弁４４のデューティ値と過給圧との関係を示してい
る。図１５に示すように、過給圧Ｐ₀ に達した時点でフ
ィードバック制御による過給圧制御が開始され、主ター
ボチャージャ７のみによる過給状態では、排気バイパス
弁４１による過給圧制御が行なわれる。ここで、図１５
のＳ₁ は平地における第５の電磁弁３２のデューティ値
特性であり、Ｓ₂ は高地における第６の電磁弁４４のデ
ューティ値特性である。図１５に示すように、第５の電
磁弁３２のデューティ値は、平地よりも高地で大きくな
っており、高地でのデューティ値は大気圧の変化を反映
したものとなっている。

【００５２】このように、高地では空気が希薄になるた
め、１個ターボチャージャ時の過給圧を上げるためには
第５の電磁弁３２のデューティ値を大にして排気バイパ
ス弁４１の開度を小にする必要があり、本実施例では第
５の電磁弁３２のデューティ値から間接的に大気圧を推
測することが可能となっている。これにより、本実施例
では第１実施例のように大気圧を直接検知する大気圧セ
ンサ６０が不要となり、装置の簡素化がはかられる。

【００５３】ターボチャージャの過給作動が１個ターボ
チャージャから２個ターボチャージャへ切替えられる
と、排気バイパス弁４１は閉弁し、ウェストゲートバル
ブ３１による過給圧制御が開始される。図１５におい
て、Ｓ₃ は平地における第６の電磁弁４４のデューティ
値特性を示している。Ｓ₄ は従来装置における高地での
第６の電磁弁４４のデューティ値特性を示している。

【００５４】ここで、従来装置では第６の電磁弁４４の
初期デューティ値が固定になっているので、高地では２
個ターボチャージャへの切替初期においてアクチュエー
タ９からの過給気のブリード量不足が生じ、図１５の特
性Ｐ₁ のように切替直後の過給圧の低下が大きくなる。
そこで、本実施例では、高地における２個ターボチャー
ジャへの切替直前の第５の電磁弁３２のデューティ値特
性Ｓ₂ に基づいて第６の電磁弁４４の初期デューティ値
Ｄ₁ を大にする補正が、第２の初期デューティ値補正手
段６３によって行なわれる。これにより、切替直後のダ
イヤフラムアクチュエータ９の過給気のブリード量を大
とすることができ、ウェストゲートバルブ３１の開度を
小とすることができる。したがって、本発明の高地の場
合の、切替直後の過給圧Ｐ ₂ の低下は、従来の高地の場
合のＰ ₁ に比べて大幅に抑制され、トルルショックを小
さくすることが可能になるとともに、ドライバビリティ
の向上がはかられる。

【００５５】

【発明の効果】本発明に係る過給機付エンジンの過給付
制御装置によれば、つぎの効果が得られる。

【００５６】（イ）請求項１の過給機付エンジンの過給
圧制御装置によれば、大気圧検出手段によって検出され
た大気圧に基づきウェストゲートバルブ用電磁弁の初期
デューティ値を補正する第１の初期デューティ値補正手
段を設けたので、大気圧が低くなる高地では、過給機の
切替初期にはウェストゲートバルブは大気圧の低下に見
合った開度に制御され、過給量を増加することができ
る。したがって、高地における過給機の切替直後の過給
圧の低下を抑制することが可能となり、トルクショック
の発生を緩和することができるとともに、車両のドライ
バビリティの悪化を防止することができる。

【００５７】（ロ）請求項２の過給機付エンジンの過給
圧制御装置によれば、過給機の切替直前における排気バ
イパス弁用電磁弁のデューティ値に基づいてウェストゲ
ートバルブ用電磁弁の初期デューティ値を第２の初期デ
ューティ値補正手段によって補正するようにしたので、
直接大気圧を検出するセンサ等を用いることなく過給機
の切替時の過給圧の低下を抑制することができる。これ
により、装置の構成を簡素化することができ、装置の信
頼性の向上とコストの低減が可能となる。

【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
過給圧制御装置のブロック図である。

【図２】図１の装置を備えた過給機付エンジンの制御系
統図である。

【図３】図２の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４】図２の装置における排気バイパス弁近傍の概略
断面図である。

【図５】図１の装置における排気バイパス弁による過給
圧制御の処理手順の一部を示すフローチャートである。

【図６】図５に続くフローチャートである。

【図７】図５に続くフローチャートである。

【図８】図６および図７に続くフローチャートである。

【図９】図１の装置におけるウェストゲートバルブによ
る過給圧制御の処理手順の一部を示すフローチャートで
ある。

【図１０】図９に続くフローチャートである。

【図１１】大気圧と図２における第６の電磁弁のデュー
ティ値との関係を示すマップである。

【図１２】過給機圧を制御する電磁弁のデューティ値と
制御過給圧との関係を示す特性図である。

【図１３】本発明の第２実施例に係る過給機付エンジン
の過給圧制御装置のブロック図である。

【図１４】図１における第５の電磁弁のデューティ値と
第６の電磁弁の初期デューティ値との関係を示すマップ
である。

【図１５】過給圧を制御する電磁弁のデューティ値と制
御過給圧との関係を示す特性図である。

【図１６】従来の過給機付エンジンの概略構成図であ
る。

【図１７】図１６の装置における排気バイパス弁を駆動
する電磁弁のデューティ値と制御過給圧との関係を示す
特性図である。

【符号の説明】

１ エンジン ７ 主ターボチャージャ ８ 副ターボチャージャ ２９ エンジンコントロールコンピュータ ３１ ウェストゲートバルブ ３２ 排気バイパス弁用電磁弁としての第５の電磁弁 ４１ 排気バイパス弁 ４２ ダイヤフラムアクチュエータ ４４ ウェストゲートバルブ用電磁弁としての第６の電
磁弁 ６０ 大気圧検出手段 ６１ 第１の初期デューティ値補正手段 ６３ 第２の初期デューティ値補正手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平３−92540（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−101625（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−313627（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−39729（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−37329（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−163419（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−101626（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−122122（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−191818（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−105021（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) F02B 33/00 - 39/16

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ２個の過給機を有し、１個過給機運転か
   ２個過給機運転かをエンジン運転条件によって切替え、
   過給圧をウェストゲートバルブの開度を調整することに
   より制御し、前記ウェストゲートバルブの開度を該ウェ
   ストゲートバルブに連結されダイヤフラム室に過給圧が
   導入されるアクチュエータの前記ダイヤフラム室の圧力
   を制御することにより制御し、前記アクチュエータのダ
   イヤフラム室の圧力を、デューティ値が大なほどブリー
   ド量を増大させて前記ウェストゲートバルブの開度を小
   にし過給圧を大にするウェストゲートバルブ用電磁弁の
   デューティ制御によって行う過給機付エンジンの過給圧
   制御装置であって、１個過給機運転から２個過給機運転
   への切替時の前記ウェストゲートバルブ用電磁弁の初期
   デューティ値を大気圧検出手段からの大気圧の値が小さ
   いほど大に補正する第１の初期デューティ値補正手段を
   備えていることを特徴とする過給機付エンジンの過給圧
   制御装置。
2. 【請求項２】 ２個の過給機を有し、１個過給機運転か
   ２個過給機運転かをエンジン運転条件によって切替え、 切替前の過給圧を排気バイバス弁の開度を調整すること
   により制御し、前記排気バイバス弁の開度を該排気バイ
   パス弁に連結されダイヤフラム室に過給圧が導入される
   排気バイパス弁用アクチュエータの前記ダイヤフラム室
   の圧力を制御することにより制御し、前記排気バイパス
   弁用アクチュエータのダイヤフラム室の圧力を、大気圧
   が低いほどデューティ値を大とされデューティ値が大な
   ほどブリード量を増大させて前記排気バイパス弁の開度
   を小にし過給圧を大にする排気バイパス弁用電磁弁のデ
   ューティ制御によって行い、 切替後の過給圧をウェストゲートバルブの開度を調整す
   ることにより制御し、前記ウェストゲートバルブの開度
   を該ウェストゲートバルブに連結されダイヤフラム室に
   過給圧が導入されるウェストゲートバルブ用アクチュエ
   ータの前記ダイヤフラム室の圧力を制御することにより
   制御し、前記ウェストゲートバルブ用アクチュエータの
   ダイヤフラム室の圧力を、デューティ値が大なほどブリ
   ード量を 増大させて前記ウェストゲートバルブの開度を
   小にし過給圧を大にする ウェストゲートバルブ用電磁弁
   のデューティ制御によって行う過給機付エンジンの過給
   圧制御装置であって、１個過給機運転から２個過給機運転への切替時の 前記ウ
   ェストゲートバルブ用電磁弁の初期デューティ値を前記
   排気バイパス弁用電磁弁のデューティ値が大きいほど大
   に補正する第２の初期デューティ値補正手段を備えてい
   ることを特徴とする過給機付エンジンの過給圧制御装
   置。