JP3084142B2 - シーケンシャルターボエンジンにおける吸気制御弁の制御方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、車両用エンジンとし
て、複数のターボ過給機を備えてシーケンシャルターボ
式に作動するシーケンシャルターボエンジンにおいて、
セカンダリターボ過給機側に設けられる吸気制御弁の開
時期を制御する制御方法に関し、詳しくは、種々の作動
遅れに対する補償に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、車両用の過給機付エンジンとし
て、多気筒の排気系にプライマリとセカンダリのターボ
過給機を並列的に装備し、このターボ過給機をシーケン
シャルターボ式に作動するものが提案されている。この
シーケンシャルターボエンジンでは、一般にセカンダリ
ターボ過給機に吸気制御弁、リリーフ弁、排気制御弁等
を設け、シングルターボモードからツインターボモード
への切換時には、先ずリリーフ弁を閉じ、次いでセカン
ダリターボ過給機を予備回転しながら排気制御弁を開
き、その後吸気制御弁をその上、下流の差圧が略等しく
なった時点で開いてセカンダリターボ過給機も作動する
ように制御される。このため吸気制御弁が開く際には、
各制御弁の機械的作動遅れ、ターボ過給機のターボラグ
等の作動遅れの影響を受けて差圧が種々に変化する。従
って、吸気制御弁を常にターボ作動状態に適正にマッチ
ングして開くことが困難になり、このことから種々の作
動遅れに対して補償することが要求される。

【０００３】従来、上記シーケンシャルターボエンジン
の吸気制御弁の開閉制御に関しては例えば特開平１−３
１５６１４号公報の先行技術がある。ここで排気カット
弁の開いた後に所定のエンジン運転条件になると、吸気
カット弁のアクチュエータを差圧検出弁に連通し、この
状態で吸気カット弁の上、下流の差圧が所定値になる
と、差圧検出弁により大気をアクチュエータに導入して
吸気カット弁を開くように動作することが示されてい
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記先行技
術のものにあっては、吸気カット弁の開時期が所定の運
転状態と、一定の差圧の条件により決められている。こ
のためターボラグ等により差圧が小さい場合は吸気カッ
ト弁が早く開き、逆に差圧が大きくなると吸気カット弁
の開時期が遅くなる。そこで吸気カット弁の開時期がセ
カンダリターボ過給機の作動状態とマッチしなくなり、
ターボ切換時にトルクショックを生じる等の問題があ
る。

【０００５】本発明は、この点に鑑みてなされたもの
で、予備回転モードの種々の作動遅れによる差圧の変動
に対して、吸気制御弁の開時期をセカンダリターボ過給
機の作動状態とマッチするように補償し、ターボ切換を
常に円滑に行うことを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本発明は、エンジン本体の吸、排気系にプライマリター
ボ過給機とセカンダリターボ過給機が並列的に配置さ
れ、シングルターボモードからツインターボモードへの
切換時に少なくともセカンダリターボ過給機を予備回転
して排気制御弁を開き、その後吸気制御弁をその上、下
流の差圧に基づいて開くように制御するシーケンシャル
ターボエンジンにおいて、シングルターボモードからツ
インターボモードへの切換時に、開時期決定マップによ
り予備回転移行直後の吸気制御弁上、下流の差圧に基づ
き吸気制御弁を開く差圧設定値を定め、吸気制御弁をそ
の差圧と差圧設定値との比較により開時期を可変して開
く手順を備える。

【０００７】

【作用】上記制御方法により、エンジン運転時のシング
ルターボモードからツインターボモードへのターボ切換
時には、先ず予備回転移行直後の吸気制御弁上、下流の
差圧により、各制御弁の機械的作動遅れ、ターボラグ等
の作動遅れによる差圧の変動状態が判断され、これに応
じて開時期決定マップを参照し、吸気制御弁を開く差圧
設定値が設定される。そして予備回転移行直後の差圧が
小さい場合は、作動遅れが大きいと判断して吸気制御弁
を遅く開き、予備回転モード移行直後の差圧が大きい場
合には、作動遅れが小さいと判断して吸気制御弁を早く
開くように制御する。これにより吸気制御弁の開時期が
種々の作動遅れ、それに伴うターボ作動とマッチングす
るように補償されて、常に円滑にターボ切換動作される
ようになる。

【０００８】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。図１において、水平対向式エンジンにシーケンシ
ャルターボ式過給機を装着した場合の全体の構成につい
て説明する。符号１は水平対向式エンジンのエンジン本
体であり、クランクケース２の左右のバンク３，４に、
燃焼室５、吸気ポート６、排気ポート７、点火プラグ
８、動弁機構９等が設けられている。またこのエンジン
短縮形状により左右バンク３，４の直後に、プライマリ
ターボ過給機４０とセカンダリターボ過給機５０がそれ
ぞれ配設されている。排気系として、左右バンク３，４
からの共通の排気管１０が両ターボ過給機４０，５０の
タービン４０ａ，５０ａに連通され、タービン４０ａ，
５０ａからの排気管１１が１つの排気管１２に合流して
触媒コンバータ１３、マフラ１４に連通される。

【０００９】吸気系として、エアクリーナ１５から２つ
に分岐した吸気管１６，１７はそれぞれ両ターボ過給機
４０，５０のブロワ４０ｂ，５０ｂに連通され、このブ
ロワ４０ｂ，５０ｂからの吸気管１８，１９がインター
クーラ２０に連通される。そしてインタークーラ２０か
らスロットル弁２１を有するスロットルボデー２７を介
してチャンバ２２に連通され、チャンバ２２から吸気マ
ニホールド２３を介して左右バンク３，４の各気筒に連
通されている。またアイドル制御系として、エアクリー
ナ１５の直下流と吸気マニホールド２３の間のバイパス
通路２４に、アイドル制御弁２５、負圧で開く逆止弁２
６が設けられ、アイドル時や減速時に吸入空気量を制御
するようになっている。

【００１０】燃料系として、吸気マニホールド２３のポ
ート近傍にインジェクタ３０が配設され、燃料ポンプ３
１を有する燃料タンク３２からの燃料通路３３が、フィ
ルタ３４、燃圧レギュレータ３５を備えてインジェクタ
３０に連通される。燃圧レギュレータ３５は、吸気圧力
に応じて調整作用するものであり、これにより、インジ
ェクタ３０に供給する燃料圧力を吸気圧力に対して常に
一定の高さに保ち、噴射信号のパルス幅により燃料噴射
制御することが可能になっている。点火系として、点火
プラグ８にイグナイタ３６からの点火信号が入力するよ
うに接続されている。

【００１１】プライマリターボ過給機４０の作動系につ
いて説明する。プライマリターボ過給機４０は、タービ
ン４０ａに導入する排気のエネルギによりブロワ４０ｂ
を回転駆動し、空気を吸入、加圧して常に過給するよう
に作動する。タービン側にはダイアフラム式アクチュエ
ータ４２を備えたウエイストゲート弁４１が設けられ
る。アクチュエータ４２の圧力室にはブロワ４０ｂの直
下流からの制御圧通路４４がオリフィス４８を有して連
通し、過給圧が設定値以上に上昇すると応答良くウエイ
ストゲート弁４１を開くように連通される。またこの制
御圧通路４４は更に過給圧をブロワ４０ｂの上流側にリ
ークするデューティソレノイド弁４３に連通し、このデ
ューティソレノイド弁４３により所定の制御圧を生じて
アクチュエータ４２に作用し、ウエイストゲート弁４１
の開度を変化して過給圧を制御するようになっている。
ここで例えばデューティ比が大きい場合は、リーク量の
増大により制御圧を低下し、ウエイストゲート弁４１の
開度を減じて過給圧を上昇する。逆にデューティ比が小
さくなると、高い制御圧で開度を増して過給圧を低下す
る。

【００１２】一方、スロットル弁急閉時のブロワ回転の
低下や吸気騒音の発生を防止するため、ブロワ４０ｂの
下流としてスロットル弁２１の近くのインタークーラ２
０の出口側と、ブロワ４０ｂの上流との間にバイパス通
路４６が連通される。そしてこのバイパス通路４６にエ
アバイパス弁４５が、スロットル弁急閉時に通路４７に
よりマニホールド負圧を導入して開き、ブロワ下流に封
じ込められる加圧空気を迅速にリークするように設けら
れる。

【００１３】セカンダリターボ過給機５０の作動系につ
いて説明する。セカンダリターボ過給機５０は同様に排
気によりタービン５０ａとブロワ５０ｂが回転駆動して
過給するものであり、タービン側にはアクチュエータ５
２を備えたウエイストゲート弁５１が各別に設けられ
る。アクチュエータ５２の圧力室には、ブロワ５０ｂの
直下流からの通路６７が大気にリークするデューティソ
レノイド弁５３、制御圧通路５４を介して連通され、過
給圧が設定値以上に上昇すると応答良くウエイストゲー
ト弁５１を開き、デューティソレノイド弁５３により制
御圧を生じて、同様に過給圧制御するようになってい
る。一方タービン５０ａの上流の排気管１０には、ダイ
アフラム式アクチュエータ５６を備えた排気制御弁５５
が設けられ、ブロワ５０ｂの下流には同様のアクチュエ
ータ５７を備えた吸気制御弁５８が設けられ、ブロワ５
０ｂの上、下流の間に過給圧リリーフ弁６０を備えたリ
リーフ通路５９が連通されている。

【００１４】これらの各弁の圧力動作系について説明す
ると、吸気マニホールド２３からの通路６１がチェック
弁６２を有してサージタンク６３に連通されて、スロッ
トル弁全閉時に負圧を貯え且つ脈動圧を緩衝するように
なっている。過給圧リリーフ弁６０の一方のスプリング
室には、サージタンク６３からの負圧通路６４と吸気制
御弁５８の下流の正圧通路６５が、切換用ソレノイド弁
７０と通路６６を介して連通される。そして電気信号に
より負圧を作用して過給圧リリーフ弁６０を開き、正圧
を作用して過給圧リリーフ弁６０を閉じる。吸気制御弁
５８のアクチュエータ５７は、一方のスプリング室に負
圧と大気圧に切換える切換用ソレノイド弁７１が通路６
８を介して連通される。そして電気信号により負圧を作
用して吸気制御弁５８を閉じ、大気開放でのスプリング
力で吸気制御弁５８を開くように構成される。

【００１５】排気制御弁５５は下流開きの方式に構成さ
れ、アクチュエータ５６の一方の室にスプリング５６ａ
が排気制御弁５５を閉じる方向に付勢されている。ここ
でスプリング５６ａのスプリング力が、中速域の予備回
転モードの排気圧による力と等しく設定される。またア
クチュエータ５６のスプリング５６ａを有する一方の室
には、大気圧と負圧を切換える第２の切換用ソレノイド
弁７４が通路６９を介して連通され、他方の室には正圧
と大気圧を切換える第１の切換用ソレノイド弁７３が通
路７５を介して連通される。そしてシングルターボモー
ドでは電気信号による第１と第２の切換用ソレノイド弁
７３，７４の動作で、両方の室を大気開放してスプリン
グ力により排気制御弁５５を全閉し、且つこのターボモ
ードでプライマリ側のウエイストゲート弁４１が故障し
て排気圧が上昇する場合には、自動的に開弁してフェイ
ルセーフする機能を有する。また予備回転モードでもこ
の状態を所定時間保持し、排気圧とスプリング力とのバ
ランスにより微小開度だけ開いてプリコントロール弁の
機能を備える。更にツインターボモードでは、一方の室
に負圧を他方の室に正圧を作用して排気制御弁５５を全
開し、且つその全開状態に保つように構成される。

【００１６】各種のセンサについて説明すると、差圧セ
ンサ８０が吸気制御弁５８の上、下流の差圧を検出する
ように設けられ、絶対圧センサ８１が切換用ソレノイド
弁７６により吸気管圧力と大気圧を選択して検出するよ
うに設けられる。また、エンジン本体１にクランク角セ
ンサ８２、ノックセンサ８３、水温センサ８４が設けら
れ、動弁機構９のカムシャフトに連設した図示しないカ
ムロータに対向してカム角センサ８５が設けられ、排気
管１０にＯ2 センサ８６が設けられ、スロットル弁２１
にスロットル開度センサ８７が設けられ、エアクリーナ
１５の直下流に吸入空気量センサ８８が設けられてい
る。

【００１７】図２において、電子制御系の全体の構成に
ついて説明する。先ず、マイクロコンピュータ等からな
る制御ユニット１００は、Ｉ／Ｏ１０１、ＣＰＵ１０
２、ＲＡＭ１０３、バックアップＲＡＭ１０４、ＲＯＭ
１０５、定電圧回路１０６を備えている。またイグニッ
ションスイッチ９０をＯＮすると、リレー９１をＯＮし
バッテリ９２から定電圧回路１０６に電力を供給して、
制御ユニット１００の各種制御を実行し、駆動回路１０
７によりリレー９３をＯＮし燃料ポンプ３１を通電して
駆動する。ＣＰＵ１０２はＲＯＭ１０５に格納されてい
る演算プログラムに基づいて、Ｉ／Ｏ１０１から各種セ
ンサ８０〜８８、車速センサ８９の信号を入力し、ＲＡ
Ｍ１０３，バツクアップＲＡＭ１０４に記憶されている
データ，及びＲＯＭ１０５に格納されているマップ等の
固定データに基づき演算処理する。そして駆動回路１０
７から各種切換用ソレノイド弁７０，７１，７３，７
４，７６に切換信号を、デューティソレノイド弁４３，
５３にデューティ信号を出力してシーケンシャルターボ
制御し、インジェクタ３０に噴射信号を出力して燃料噴
射制御する。またイグナイタ３６に点火信号を出力して
点火時期制御し、アイドル制御弁２５に制御信号を出力
してアイドル制御する。

【００１８】次に、図３ないし図６のフローチャートを
用いて制御ユニット１００によるシーケンシャルターボ
制御について説明する。図３のメインルーチンは所定時
間毎に実行される。先ずステップＳ１でツインターボモ
ードで１にセットされるツインターボモード判別フラグ
Ｆ１の値を参照し、Ｆ１＝０でセカンダリターボ過給機
５０が不作動の場合はステップＳ２〜Ｓ４に進み、図７
（ａ）のターボモード判定マップに基づいて判定する。

【００１９】このターボモード判定マップは、エンジン
負荷を示す一例としての基本燃料噴射量Ｔｐとエンジン
回転数Ｎに対するセカンダリターボ過給機作動開始の設
定値Ｔｐｓ，Ｎｂ，Ｎｃにより、予めシングルとツイン
の各ターボモードが与えられている。即ち、Ｔｐ≦Ｔｐ
ｓ、Ｎ＜Ｎｃの低負荷低中速、またはＴｐ＞Ｔｐｓ、Ｎ
＜Ｎｂの高負荷低速の条件ではシングルターボモードに
設定される。またこれ以外のＴｐ≦Ｔｐｓ、Ｎ≧Ｎｃの
低負荷高速、またはＴｐ＞Ｔｐｓ、Ｎ≧Ｎｂの高負荷中
高速の条件ではツインターボモードに設定される。尚、
セカンダリターボ過給機の作動、停止のハンチングを防
止するため、作動停止設定値Ｎａにヒステリシスを設け
ている。

【００２０】そこでＳ２で基本噴射量Ｔｐと設定値Ｔｐ
ｓを比較して、Ｔｐ≦Ｔｐｓの場合にはステップＳ３へ
進み、エンジン回転数Ｎと設定値Ｎｃとを比較して、Ｎ
＜Ｎｃの場合にシングルターボモードと判断してステッ
プ５へ進む。またステップＳ２でＴｐ＞Ｔｐｓの場合に
はステップＳ４へ進み、エンジン回転数Ｎと設定値Ｎｂ
とを比較して、Ｎ＜Ｎｂの場合に同様にシングルターボ
モードと判断する。

【００２１】このシングルターボ制御ルーチンでは、ス
テップＳ５で切換用ソレノイド弁７０への出力信号Ｇ１
を０にし、過給圧リリーフ弁６０に負圧を作用して開
き、ブロワ５０ｂの下流の過給圧をリークする。また、
ステップＳ６で切換用ソレノイド弁７１への出力信号Ｇ
２を０にし、アクチュエータ５７に負圧を作用して吸気
制御弁５８を閉じ、プライマリターボ過給機４０による
過給圧の洩れを防止する。

【００２２】その後、ステップＳ７で第１の切換用ソレ
ノイド弁７３への出力信号Ｇ３を０にし、アクチュエー
タ５６の他方の室を大気開放し、ステップＳ８で第２の
切換用ソレノイド弁７４への出力信号Ｇ４を０にし、ア
クチュエータ５６の一方の室も大気開放する。そしてア
クチュエータ５６のスプリング５６ａにより低中速域の
低い排気圧に抗して排気制御弁５５を閉じ、排気がセカ
ンダリターボ過給機５０に導入することを遮断するので
あり、こうしてプライマリターボ過給機４０の単独作動
状態に確保される。

【００２３】またステップＳ９でセカンダリ側デューテ
ィソレノイド弁５３のデューティ比ＤｓｅをＦＦＨ（１
００％）にして、ウエイストゲート弁５１を全閉する。
その後、ステップＳ１０でエンジン回転数Ｎとスロット
ル開度Ｔｈとに基づき、予め実験等により得られたシン
グルターボモード時の最適値がストアされているＲＯＭ
１０５に格納されたシングルターボモード目標過給圧マ
ップを補間計算付きで参照して目標過給圧Ｐｔを設定
し、ステップＳ１１でツインターボモード判別フラグＦ
１をクリアする。またステップＳ９０で差圧検索フラグ
Ｆ３をクリアし、その後ステップＳ１２でディレー時間
のカウント値Ｃをクリアする。

【００２４】次いで図５、図６の過給圧制御ルーチンで
は、先ずステップＳ１３で目標過給圧Ｐｔと実過給圧Ｐ
ｂの偏差Δｐを算出して、ステップＳ１４でその偏差の
絶対値｜Δｐ｜を設定値Δｐｓと比較して小さい場合
は、実過給圧Ｐｂが目標過給圧Ｐｔの許容範囲に収束し
ていると判断してステップＳ１５で積分分制御量Ｄｉを
零にし、ステップＳ１６で比例分制御量Ｄｐも零にす
る。そしてステップＳ１７でデューティ比Ｄを、前回の
値Ｄｏに積分分及び比例分の制御量Ｄｐ，Ｄｉを加算し
て求めるのであり、この場合は前回の値Ｄｏと同一にな
る。その後ステップＳ１８でフラグＦ１の値を参照し、
既に０になっているので、ステップＳ１９で上記デュー
ティ比Ｄをプライマリ側デューティソレノイド弁４３の
デューティ比Ｄｐｒとして出力し、ステップＳ２０でこ
のデューティ比Ｄを前回の値Ｄｏとしてストアする。

【００２５】このモードにおいて、目標過給圧Ｐｔと実
過給圧Ｐｂの偏差の絶対値｜Δｐ｜が設定値Δｐｓより
大きくなると、ステップＳ１４からステップＳ２１に進
んで実過給圧Ｐｂの目標過給圧Ｐｔに対する大小関係を
チェックする。そこで図８のｔ１のように実過給圧Ｐｂ
が低下した条件では、ステップＳ２２でデューティ比Ｄ
のダウン補正時に１にセットされるＰＩ制御判別フラグ
Ｆ２の値を参照し、Ｆ２＝１でありデューティ比Ｄのア
ップが初回の場合は、ステップＳ２３で積分分制御量Ｄ
ｉを零にする。そしてステップＳ２４でフラグＦ１の値
を参照してステップＳ２５に進み、偏差Δｐに応じた比
例分アップ量Ｐｕｐ１を設定する。

【００２６】ここでシングルターボモードでは、比例分
制御量Ｄｐが、図７（ｃ）の比例分補正量マップの実線
のように、積分分制御量Ｄｉが（ｄ）の積分分補正量マ
ップの実線のように制御量の大きいステップ状に設定さ
れている。またツインターボモードでは、偏差Δｐに対
する比例分制御量Ｄｐと積分分制御量Ｄｉが、両ターボ
過給機４０，５０の作動配分に基づいて設定される。そ
こで、例えば両ターボ過給機４０，５０の作動配分を等
分に設定する場合は、比例分と積分分の制御量Ｄｐ，Ｄ
ｉが１種類で済むことになり、このため図７（ｃ）、
（ｄ）の破線のように１つの制御量に設定される。

【００２７】このためＳ２５では上記マップにより偏差
Δｐに応じた比例分アップ量Ｐｕｐ１を大き目に設定
し、ステップＳ２６でこれを比例分制御量Ｄｐに定め、
ステップＳ２７でＰＩ制御判別フラグＦ２をクリアして
ステップＳ１７以降に進む。従って、プライマリ側デュ
ーティソレノイド弁４３のデューティ比Ｄｐｒが比例分
制御量Ｄｐだけ増大し、ウエイストゲート弁４１の開度
が減じて実過給圧Ｐｂが図８のように比較的大きく上昇
される。

【００２８】また２回目以降は、ステップＳ２２のフラ
グＦ２によりステップＳ２８に進みフラグＦ１の値を参
照して、ステップＳ２９で図７（ｄ）のマップにより偏
差Δｐに応じた積分分アップ量Ｉｕｐ１を検索して、ス
テップＳ３０でこれを積分分制御量Ｄｉに定め、且つス
テップＳ３１で比例分制御量Ｄｐを零にする。そこで図
８のｔ２のような２回目以降の場合は、積分分制御量Ｄ
ｉにより実過給圧Ｐｂが徐々に上昇され、これらの補正
により実過給圧Ｐｂが目標過給圧Ｐｔに追従する。そし
て、ｔ３で偏差Δｐが設定値Δｐｓより小さくなって収
束すると、ステップＳ１４からステップＳ１５以降に進
んで制御を中断する。

【００２９】一方、図８のｔ５のように実過給圧Ｐｂの
高い側で偏差Δｐが設定値Δｐｓより大きくなると、ス
テップＳ２１からステップＳ３２に進み、この場合は上
述の制御でフラグＦ２が０になっていることで、このフ
ラグＦ２により初回の場合はステップＳ３３以降に進
む。そこで、ステップＳ３３で積分分制御量Ｄｉを０に
し、ステップＳ３４でフラグＦ１の値を参照してステッ
プＳ３５に進み、同様のマップにより偏差Δｐに応じた
比例分ダウン量Ｐｄｏ１を検索して、ステップＳ３６で
これを比例分制御量Ｄｐに定め、ステップＳ３７でＰＩ
制御判別フラグＦ２を１にしてステップＳ１７以降に進
む。従って、プライマリ側デューティソレノイド弁４３
のデューティ比Ｄｐｒが比例分制御量Ｄｐだけ減少し、
ウエイストゲート弁４１の開度が増して実過給圧Ｐｂが
図８のように比較的大きく低下される。

【００３０】また、２回目以降は、ステップＳ３２のフ
ラグＦ２によりステップＳ３８に進みフラグＦ１の値を
参照して、ステップＳ３９で同様のマップにより偏差Δ
ｐに応じた積分分ダウン量Ｉｄｏ１を検索し、ステップ
Ｓ４０でこれを積分分制御量Ｄｉに定め、且つステップ
Ｓ４１で比例分制御量Ｄｐを０にする。そこで、図８の
ｔ６のような２回目以降の場合は、積分分制御量Ｄｉに
より実過給圧Ｐｂが徐々に低下される。こうしてこのシ
ングルターボモードでは、セカンダリターボ過給機５０
が不作動でプライマリターボ過給機４０のみが作動し、
且つＰＩ制御制御量によるウエイストゲート弁４１の開
度変化により、この場合の比較的低い目標過給圧Ｐｔに
対して実過給圧Ｐｂが常に応答良く追従するようにフィ
ードバック制御される。

【００３１】次いで、ステップＳ２〜Ｓ４によりＴｐ≦
Ｔｐｓ，Ｎ≧Ｎｃの場合、又はＴｐ＞Ｔｐｓ，Ｎ≧Ｎｂ
の場合でツインターボモードと判断すると、図４の予備
回転制御ルーチンを実行する。先ずステップＳ９１で差
圧検索フラグＦ３の値を参照して、Ｆ３＝０のシングル
ターボモードから予備回転モードに移行した直後の初回
ルーチン実行時には、ステップＳ９２に進んで差圧セン
サ８０による差圧ΔＰに基づき開時期決定マップを参照
し、吸気制御弁５８を開とする差圧設定値−Ａを定め
る。

【００３２】ここで差圧センサ８０による吸気制御弁５
８の差圧ΔＰは、例えば吸気制御弁の上流圧Ｐｕから下
流圧Ｐｄを減算して、ΔＰ＝Ｐｕ−Ｐｄにより算出され
る。ところで予備回転モードでの各制御弁の機械的作動
遅れ、ターボ過給機のターボラグ等の作動遅れによる差
圧の変動状態は、この予備回転モード移行直後（図９の
時間ｔｓの時点）の差圧ΔＰを検出することにより判断
される。そして予備回転移行直後の差圧ΔＰが小さい場
合（ΔＰがより０側）は、吸気制御弁５８の下流圧、す
なわちプライマリターボ過給機４０による過給圧が低い
ため、これを制御圧として動作する各制御弁の作動遅
れ，及びターボフラグ等が大きくなるので、これに対応
して吸気制御弁５８の開時期を遅くし、予備回転移行直
後の差圧ΔＰが大きい場合（ΔＰがよりマイナス側）
は、プライマリターボ過給機４０による過給圧が高く、
各制御弁の作動遅れ，及びターボラグ等が小さく、吸気
制御弁５８の開時期を早くすることで、吸気制御弁５８
の開時期を、種々の作動遅れ，及びそれに伴うターボ作
動とマッチングするように補償することができる。

【００３３】このため開時期決定マップは、図１１に示
すように、予備回転モード移行直後の差圧ΔＰｍがマイ
ナス側であるほど差圧設定値−Ａがよりマイナス側に設
定されている。すなわち、負の関係で減少関数的に設定
される。そこでこのマップを参照することにより、予備
回転モード移行直後の差圧ΔＰに対応した差圧設定値−
Ａを定める。そして差圧検索完了によりステップＳ９３
で差圧検索フラグＦ３を１にセットする。

【００３４】その後ステップＳ５０で、図９の予備回転
モード開始時点ｔｓからの時間のカウント値Ｃを第１の
ディレー時間Ｔ１と比較して、Ｃ＜Ｔ１の場合はステッ
プＳ５１に進んでカウント値Ｃをインクリメントする。
そしてステップＳ５２でプライマリ側デューティソレノ
イド弁４３のデューティ比ＤｐｒをＦＦＨに定めてウエ
イストゲート弁４１を全閉し、プライマリターボ過給機
４０による実過給圧Ｐｂが出力ダウンを生じないように
少し高めに制御される。またステップＳ５３でセカンダ
リ側デューティソレノイド弁５３もデューティ比Ｄｓｅ
をＦＦＨに定めてウエイストゲート弁５１を全閉し、効
率良く予備回転することが可能に準備される。

【００３５】カウント値Ｃが第１のディレー時間Ｔ１に
達すると、ステップＳ５０からステップＳ５４に進み、
切換用ソレノイド弁７０に対する出力状態をチェック
し、開信号（Ｇ１＝０）の場合はステップＳ５５で切換
用ソレノイド弁７０への出力信号Ｇ１を１にし、正圧を
作用して過給圧リリーフ弁６０を図９のように閉じる。
そこでこれ以降はステップＳ５４からステップＳ５６に
進み、カウント値Ｃを第２のディレー時間Ｔ２と比較し
て、その時間Ｔ２に達しない場合は上述と同様にカウン
ト値Ｃをインクリメントする。

【００３６】一方、このとき排気制御弁５５はアクチュ
エータ５６のスプリング５６ａで閉じた状態にあり、こ
のスプリング力に排気圧が対向して作用している。そこ
でこの予備回転モードの運転条件で排気圧がスプリング
力に打勝つと、排気制御弁５５が図９のように微小開度
θだけ開き、排気の一部がセカンダリターボ過給機５０
のタービン５０ａに導入して滑らかに予備回転が開始さ
れる。

【００３７】そして第２のディレー時間Ｔ２に達する
と、ステップＳ５７で切換用ソレノイド弁７３に対する
出力状態をチェックして、大気開放信号（Ｇ３＝０）の
場合はステップＳ５８で第１の切換用ソレノイド弁７３
への出力信号Ｇ３を１にして、アクチュエータ５６の一
方の室に正圧を作用する。またステップＳ５９で切換用
ソレノイド弁７４に対する出力状態をチェックし、大気
開放信号（Ｇ４＝０）の場合にはステップＳ６０で第２
の切換用ソレノイド弁７４への出力信号Ｇ４を１にし
て、アクチュエータ５６の他方の室に負圧を作用するの
であり、こうして図９のように排気制御弁５５を全開す
る。これによりセカンダリターボ過給機５０のタービン
５０ａに導入する排気の量が増大して、セカンダリ過給
圧が更に上昇するようになる。

【００３８】その後ステップＳ６１でカウント値Ｃを第
３のディレー時間Ｔ３と比較し、その時間Ｔ３に達する
と、ステップＳ６２で差圧センサ８０の差圧ΔＰを差圧
設定値−Ａと比較する。そしてΔＰ≧−Ａになると、ス
テップＳ６３で切換用ソレノイド弁７１に対する出力状
態をチェックし、閉信号（Ｇ２＝０）の場合はステップ
Ｓ６４で切換用ソレノイド弁７１への出力信号Ｇ２を１
にし、アクチュエータ５７を大気開放してスプリング力
により図９のように吸気制御弁５８を開く（時間ｔ
ｇ）。

【００３９】そこで、予備回転モード移行直後（時間ｔ
ｓ）において差圧ΔＰが小さい場合は、作動遅れが大き
く、図１１の開時期決定マップにより差圧設定値−Ａが
小さく定められるため、吸気制御弁５８の開時期ｔｇが
図９の実線のように遅れて、作動遅れとマッチしたもの
になる。一方、予備回転モード移行直後の差圧ΔＰが大
きい場合は、作動遅れが小さく、差圧設定値−Ａが負の
側で大きく設定されることで、吸気制御弁５８の開時期
ｔｇが図９の破線のように早くなり、この場合はターボ
作動とマッチする。こうして予備回転モードでの種々の
作動遅れに応じて、吸気制御弁５８の開時期が常にマッ
チングするように補償される。

【００４０】そして吸気制御弁５８が開くと、ステップ
Ｓ６３からステップＳ６５に進んでツインターボモード
判別フラグＦ１を１にセットする。このため吸気制御弁
５８の開時期ｔｇで、セカンダリターボ過給機５０が予
備回転を終了して実質的に作動し、この場合にその開時
期ｔｇが種々の作動遅れを補償するように制御されるこ
とで、トルクショック等を生じることなく円滑にツイン
ターボモードに移行する。

【００４１】そして、このツインターボモードでは、図
３のステップＳ１からステップＳ７０に進みエンジン回
転数Ｎをセカンダリターボ過給機作動停止の設定値Ｎａ
に対してチェックする。そしてＮ≧Ｎａの場合には、ス
テップＳ７１〜７４で各弁の切換用ソレノイド弁に対す
る出力信号Ｇ１〜Ｇ４を上述の状態に保持する。またス
テップＳ７５でエンジン回転数Ｎとスロットル開度Ｔｈ
とに基づき、ツインターボモード目標過給圧マップを補
間計算付きで参照してこのモードの目標過給圧Ｐｔを、
図７（ｂ）に示すように高か目に設定する。その後ステ
ップＳ８６に進んでツインターボモード判別フラグＦ１
を１にし、ステップＳ１２でディレー時間のカウント値
Ｃをクリアし、ステップＳ１３，Ｓ１４，Ｓ２１で実過
給圧Ｐｂの目標過給圧Ｐｔに対する追従状態を判断す
る。ところで、このモードの初期においては、上述の予
備回転時のようにプライマリとセカンダリのターボ過給
機４０，５０のウエイストゲート弁４１，５１が共に全
閉してフル作動の状態にあり、このため一般的には実過
給圧Ｐｂが上昇して、図８のｔ５のようにその高い側で
偏差Δｐが大きくなる。

【００４２】そこでこの場合の過給圧制御ルーチンで
は、初回の場合にステップＳ２１からステップＳ３２，
Ｓ３３，Ｓ３４を介してステップＳ７６に進み、図７
（ｃ）のマップの破線を用いて偏差Δｐに応じた比例分
ダウン量Ｐｄｏ２を検索し、ステップＳ７７でこれを比
例分制御量Ｄｐとしてデューティ比Ｄを算出する。また
ステップＳ１８からＳ７８，Ｓ７９に進み、プライマリ
とセカンダリのデューティソレノイド弁４３，５３のデ
ューティ比Ｄｐｒ，Ｄｓｅが等しく上記デューティ比Ｄ
にセットされ、両ウエイストゲート弁４１，５１の開度
を等しく増して実過給圧Ｐｂが低下される。そして、２
回目以降では、ステップＳ３２からステップＳ３８を介
してステップＳ８０に進み、図７（ｄ）のマップの破線
を用いて積分分ダウン量Ｉｄｏ２を検索し、ステップＳ
８１でこれを積分分制御量Ｄｉにすることで、実過給圧
Ｐｂが徐々に低下されて目標過給圧Ｐｔに近ずく。

【００４３】また図８のｔ１のように実過給圧Ｐｂの低
い側で偏差Δｐが大きくなると、初回の場合は、ステッ
プＳ２１からＳ２２，Ｓ２３，Ｓ２４を介してステップ
Ｓ８２，Ｓ８３に進み、同様にして偏差Δｐに応じた比
例分アップ量Ｐｕｐ２で比例分制御量Ｄｐを定める。２
回目以降では、ステップＳ２２からＳ２８を介してステ
ップＳ８４，Ｓ８５に進み、同様にして偏差Δｐに応じ
た積分分アップ量Ｉｕｐ２で積分分制御量Ｄｉを定めて
デューティ比Ｄを算出する。そして、プライマリとセカ
ンダリのデューティソレノイド弁４３，５３のデューテ
ィ比Ｄｐｒ，Ｄｓｅが等しく上記デューティ比Ｄにセッ
トされ、両ウエイストゲート弁４１，５１の開度が等し
く減じて実過給圧Ｐｂが上昇され、実過給圧Ｐｂが目標
過給圧Ｐｔに追従するようになる。こうして、このツイ
ンターボモードでは、プライマリとセカンダリのターボ
過給機４０，５０がそれらのウエイストゲート弁４１，
５１により常に等分に作動し、この両ターボ過給機４
０，５０の共動により実過給圧Ｐｂが適正な高いレベル
に制御される。

【００４４】次いで、減速時にはステップＳ７０でエン
ジン回転数Ｎがチェックされ、セカンダリターボ過給機
作動停止設定値Ｎａより低下すると、ステップＳ７０か
らステップＳ５以降に進む。そして各切換用ソレノイド
弁に対する出力信号Ｇ１〜Ｇ４を反転して、過給圧リリ
ーフ弁６０を開き、吸気制御弁５８と排気制御弁５５を
閉じてシングルターボモードに戻る。以上、シングルタ
ーボモードとツインターボモードの制御の状態、出力特
性をまとめて示すと、図１０のようになる。

【００４５】尚、吸気制御弁５８を開く差圧設定値−Ａ
は更に種々のパラメータにより設定することができ、例
えば車速に対しては図１２に示すように減少関数的に設
定される。そこで車速の高い程吸気制御弁５８の開時期
ｔｇが早くなって、一層円滑にターボ切換動作される。

【００４６】以上、本発明の実施例について説明した
が、水平対向式以外のエンジンにも適用できる。

【００４７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
シーケンシャルターボエンジンにおいてターボ切換時に
吸気制御弁の開時期が、各制御弁の機械的作動遅れ、タ
ーボラグ等の作動遅れを補償するように可変制御される
ので、常にターボ作動と適正にマッチングがとれて円滑
にターボ切換動作することが可能になる。このためター
ボ切換時のトルクショックが低減し、ターボ切換動作の
信頼性等が向上する。予備回転モード直後の吸気制御弁
の差圧を検出することで、種々の作動遅れによる差圧の
変動状態を確実に判断することができる。開時期決定マ
ップにより予備回転モード移行直後の差圧や、車速に対
して、吸気制御弁を開く差圧設定値が定められるので、
吸気制御弁の開弁制御を容易且つ正確に行うことができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るシーケンシャルターボエンジンに
おける吸気制御弁の制御方法の実施に適した装置を示す
全体の構成図である。

【図２】制御系の全体の回路図である。

【図３】シーケンシャルターボ制御のメインルーチンを
示すフローチャートである。

【図４】予備回転制御ルーチンを示すフローチャートで
ある。

【図５】過給圧制御ルーチンの低下補正等を示すフロー
チャートである。

【図６】過給圧制御ルーチンの上昇補正等を示すフロー
チャートである。

【図７】種々のマップを示す図である。

【図８】過給圧制御の状態を示すタイムチャートであ
る。

【図９】予備回転モードの各弁の開閉状態、過給圧の状
態を示すタイムチャートである。

【図１０】シングルターボモードとツインターボモード
の制御と出力特性を示す図である。

【図１１】吸気制御弁の開時期決定マップを示す図であ
る。

【図１２】同開時期決定マップの他の実施例を示す図で
ある。

【符号の説明】

１ エンジン本体 ４０ プライマリターボ過給機 ５０ セカンダリターボ過給機 ５５ 排気制御弁 ５８ 吸気制御弁 ８０ 差圧センサ １００ 制御ユニット

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 エンジン本体の吸、排気系にプライマリ
   ターボ過給機とセカンダリターボ過給機が並列的に配置
   され、シングルターボモードからツインターボモードへ
   の切換時に少なくともセカンダリターボ過給機を予備回
   転して排気制御弁を開き、その後吸気制御弁をその上、
   下流の差圧に基づいて開くように制御するシーケンシャ
   ルターボエンジンにおいて、シングルターボモードから
   ツインターボモードへの切換時に、開時期決定マップに
   より予備回転移行直後の吸気制御弁上、下流の差圧に基
   づき吸気制御弁を開く差圧設定値を定め、吸気制御弁を
   その差圧と差圧設定値との比較により開時期を可変して
   開く手順を備えることを特徴とするシーケンシャルター
   ボエンジンにおける吸気制御弁の制御方法。
2. 【請求項２】 開時期決定マップは、吸気制御弁を開く
   差圧設定値が、予備回転直後の差圧、運転や走行状態の
   パラメータに対して減少関数的に定められることを特徴
   とする請求項１記載のシーケンシャルターボエンジンに
   おける吸気制御弁の制御方法。