JP3328317B2 - シーケンシャルターボエンジンの切換制御方法 - 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、
シングルターボモードからツインターボモードに移行す
る場合の切換制御方法に関する。

【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て、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式では、プライマリターボ過給
機が常に過給することが可能に構成され、セカンダリタ
ーボ過給機側には排気制御弁、吸気制御弁、過給圧リリ
ーフ弁等が設けられる。そして例えば低速域のシングル
ターボモードでプライマリターボ過給機のみを作動し、
高速域のツインターボモードになると、先ずセカンダリ
ターボ過給機を予備回転し、次いで両ターボ過給機を作
動して走行状態に応じた最適なエンジン出力特性を得る
ことを図っている。

【０００３】従来、上記シーケンシャルターボエンジン
に関しては、例えば特開平２−２０１０２３号公報の先
行技術がある。ここで、プライマリとセカンダリの排気
通路が連通路により連通され、この連通路と両過給機の
タービン下流の合流排気通路にバイパス通路が連通さ
れ、このバイパス通路に両過給機の排気を同時に逃がす
ことが可能にウエイストゲート弁が設けられる。またセ
カンダリの排気通路の排気カット弁の下流に、排気洩ら
し通路と共に排気洩らし弁が設けられ、セカンダリター
ボ過給機のブロワ側に吸気リリーフ弁が設けられる。そ
して低速域では、吸気リリーフ弁を開き且つ排気洩らし
弁を開いてセカンダリターボ過給機に少量の排気を導入
して予回転し、その後所定の条件で吸気リリーフ弁を閉
じ、次いで排気カット弁を開き、更に吸気カット弁を開
いてセカンダリターボ過給機も過給するように作動する
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、予備回転手段として専用の排気洩
らし弁、吸気リリーフ弁を用いて、プライマリターボ領
域で常時予備回転する構成であるから、構造や制御が複
雑になる。また排気洩らし弁を開いた予備回転の特性
と、その後の排気カット弁を開いた際の特性が変化する
ので、モード切換時のトルク変動等が増大する等の問題
がある。

【０００５】本発明は、この点に鑑みてなされたもの
で、セカンダリターボ過給機側の予備回転手段の構成、
制御を簡素化し、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のトルク変動等を低減することを目
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、第１の特徴として、吸、排気系に並列的に配
置されるプライマリターボ過給機とセカンダリターボ過
給機を、シングルターボモードではプライマリターボ過
給機のみを作動し、ツインターボモードではプライマリ
ターボ過給機とセカンダリターボ過給機を共に作動する
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
切換時に予備回転モードを定め、該予備回転モードは、
予備回転制御開始からの時間のカウント値と第１のディ
レー時間を比較する手順と、その第１のディレー時間に
達しない場合に上記プライマリターボ過給機と上記セカ
ンダリターボ過給機のウエストゲート弁を全閉する手順
と、その第１のディレー時間を経過した際に過給圧リリ
ーフ弁を閉じる手順と、その後上記カウント値と第２の
ディレー時間を比較してその時間を経過した際に排気制
御弁を開く手順と、その後上記カウント値と第３のディ
レー時間を比較してその時間を経過した際に、プライマ
リ過給圧とセカンダリ過給圧の差圧が略零であることを
確認すると吸気制御弁を開く手順とを備えることを特徴
とする。また、第２の特徴として、吸、排気系に並列的
に配置されるプライマリターボ過給機とセカンダリター
ボ過給機を、シングルターボモードではプライマリター
ボ過給機のみを作動し、ツインターボモードではプライ
マリターボ過給機とセカンダリターボ過給機を共に作動
する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
の切換時に予備回転モードを定め、該予備回転モード
は、予備回転制御開始後から過給圧リリーフ弁が閉じる
第１のディレー時間、その後排気制御弁が開く第２のデ
ィレー時間、及びその後吸気制御弁が開く第３のディレ
ー時間を、過給圧、車速に対して減少関数的に定め、こ
れらのディレー時間の経過により順次各弁を開閉制御す
ることを特徴とする。

【０００７】

【作用】上記切換制御方法により、エンジン運転時の低
中速域等のシングルターボモードから高速域等のツイン
ターボモードに切換わる場合は、予備回転モードを判断
する。そしてセカンダリターボ過給機側において先ず過
給圧リリーフ弁を閉じ、次いで排気制御弁を開くように
制御され、これによりセカンダリターボ過給機が予備回
転される。その後吸気制御弁が開くことで、セカンダリ
ターボ過給機は予備回転が終了すると共に実質的に作動
し、弁特性が同一の状態であることからトルク変動の少
ない状態で円滑にツインターボモードに移行するように
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。
またブロワ４０ｂの上、下流との間からアクチュエータ
４２の圧力室に、デューティソレノイド弁４３を有する
制御圧通路４４が設けられ、デューティソレノイド弁４
３で過給圧をリークすることで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。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
上、下流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
トル弁急閉時にマニホールド負圧により開いて、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。タービン側にウエイストゲート弁５１が各別
に設けられ、アクチュエータ５２、デューティソレノイ
ド弁５３を有する制御圧通路５４により過給圧制御す
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の下流の過給圧による正圧通路６５が、切換用
ソレノイド弁７０と通路６６を介して連通され、電気信
号により負圧を作用して開き、正圧を作用して閉じる。

【００１５】吸気制御弁５８のアクチュエータ５７は、
一方の室に正圧通路６７により常に正圧が作用し、スプ
リング室に上記正圧通路６５と負圧通路６４が、切換用
ソレノイド弁７１と通路６８を介して連通される。そし
て電気信号によりスプリング室に負圧を作用して吸気制
御弁５８を閉じ、両室を正圧にした際のスプリング力に
より吸気制御弁５８を開く。排気制御弁５５のアクチュ
エータ５６は、一方の室に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、他方の室に正圧と負圧を切換える第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。そして電
気信号により一方の室に大気圧を他方の室に負圧を作用
して排気制御弁５５を閉じ、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を開くように構成され
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の信号を入力し、ＲＡＭ１０３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１０７から各種切換用ソレノイド弁７０，７１，７
３，７４，７６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ように構成されている。

【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でセカンダリター
ボ過給機作動時に１にセットされるセカンダリターボ過
給機作動判別フラグＦ１の値を参照し、Ｆ１＝０の不作
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≦Ｔｐｓ、
Ｎ＜Ｎｃの低負荷低中速、またはＴｐ＞Ｔｐｓ、Ｎ＜Ｎ
ｂ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の出力信号Ｇ１を
０にして過給圧リリーフ弁６０を開く。またステップＳ
６で切換用ソレノイド弁７１の出力信号Ｇ２を０にして
吸気制御弁５８を閉じ、ステップＳ７，Ｓ８で切換用ソ
レノイド弁７３，７４の出力信号Ｇ３，Ｇ４を０にして
排気制御弁５５を閉じ、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ＦＦ
Ｈ（１００％）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Ｒ
ＯＭ１０５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でセカンダリターボ過給機作動判
別フラグＦ１をクリアする。またステップＳ１２でディ
レー時間のカウント値Ｃをクリアする。

【００２２】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、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。

【００２３】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。

【００２４】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，Ｄｉ
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。

【００２５】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。

【００２６】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。

【００２７】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、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。

【００２８】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Δｐ
に応じた積分分ダウン量Ｉｄｏ１を検索し、ステップＳ
４０でこれを積分分制御量Ｄｉに定め、且つステップＳ
４１で比例分制御量Ｄｐを０にする。そこで、図８のｔ
６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。

【００２９】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。

【００３０】ここでこのモード切換時には、セカンダリ
ターボ過給機側に設けられている３種類の弁５５，５
８，６０に着目し、先ず過給圧リリーフ弁６０を閉じ、
次いで排気制御弁５５を開き、その後吸気制御弁５８を
開くように順次開閉制御することで、予備回転制御する
ことができる。またこれらの弁５５，５８，６０を使用
することで弁特性等が同一になって、トルク変動の少な
い状態でツインターボモードに移行することができる。
このことから、予備回転開始後に過給圧リリーフ弁６０
を閉じる第１のディレー時間Ｔ１、排気制御弁５５を開
く第２のディレー時間Ｔ２、及び吸気制御弁５８を開く
第３のディレー時間Ｔ３がそれぞれ定められ、Ｔ１＜Ｔ
２＜Ｔ３の関係で設定されている。

【００３１】そこでステップＳ５０で、図９の予備回転
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Ｓ５
１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Ｆ
ＦＨ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。

【００３２】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の出力信号Ｇ１を１にして、図９の
ように過給圧リリーフ弁６０を閉じる。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。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、閉信号（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の出力信号Ｇ
３を１にして、アクチュエータ５６の一方の室に正圧を
供給する。またステップＳ５９で切換用ソレノイド弁７
４に対する出力状態をチェックし、閉信号（Ｇ４＝０）
ではステップＳ６０で第２の切換用ソレノイド弁７４の
出力信号Ｇ４を１にして、アクチュエータ５６の他方の
室に負圧を供給するのであり、こうして図９のように排
気制御弁５５を開く。これにより排気の一部がセカンダ
リターボ過給機５０のタービン５０ａに導入して予備回
転される。

【００３３】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の出力電圧Ｅを設
定値Ｅｓと比較する。そして差圧が略零になると、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Ｓ
６４で切換用ソレノイド弁７１の出力信号Ｇ２を１にし
て、図９のように吸気制御弁５８を開き、ステップＳ６
５でセカンダリターボ過給機作動判別フラグＦ１を１に
する。このため吸気制御弁５８が開いた時点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、トルク変動の少ない状態で自動的にツインタ
ーボモードに移行するようになる。

【００３４】このツインターボ制御ルーチンでは、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し、ステップＳ１
３，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。

【００３５】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。

【００３６】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。

【００３７】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。

【００３８】更に、本発明の他の実施例として、予備回
転モードのディレー時間の可変制御について説明する。
この場合はディレー時間Ｔ１〜Ｔ３を過給圧、車速等に
より変化すれば良く、例えば車速Ｖに対してはディレー
時間Ｔ１〜Ｔ３を図１１のように減少関数的に設定し、
図４の予備回転制御ルーチンの初段でこのマップを参照
してディレー時間Ｔ１〜Ｔ３を定める。そこでこの実施
例では、走行状態により予備回転時間が変化して、更に
円滑にツインターボモードに切換わる。

【００３９】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。また、
過給圧制御の異なるものにも適応できる。

【００４０】

【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、セカンダリタ
ーボ過給機側に付設されている過給圧リリーフ弁、排気
制御弁及び吸気制御弁を電気的に順次開閉して、シング
ルターボモードからツインターボモードに切換えるよう
に構成されるので、予備回転手段として特別な弁等が不
要になって、構造、制御が大幅に簡単になる。予備回転
とツインターボモードへの移行が同一の弁特性により行
われるので、トルク変動等が大幅に低減されて、ツイン
ターボモードに円滑に移行する。

【００４１】過給圧リリーフ弁、排気制御弁及び吸気制
御弁がディレー時間を有して順次開閉制御されるので、
制御や調整が容易になる。またこのディレー時間を過給
圧、車速等により可変して設定した場合は、更にエンジ
ンや車両走行の状態に応じて円滑に切換わって、トルク
変動等が低減する。

【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の
切換制御方法に適した実施例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】ディレー時間を可変する他の実施例のマップ
を示す図である。

【符号の説明】

１ エンジン本体 １０，１１，１２ 排気管 １６，１７，１８，１９ 吸気管 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 ６０ 過給圧リリーフ弁 １００ 制御ユニット

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 吸、排気系に並列的に配置されるプライ
   マリターボ過給機とセカンダリターボ過給機を、シング
   ルターボモードではプライマリターボ過給機のみを作動
   し、ツインターボモードではプライマリターボ過給機と
   セカンダリターボ過給機を共に作動するように制御する
   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
   時に予備回転モードを定め、該予備回転モードは、予備回転制御開始からの時間のカ
   ウント値と第１のディレー時間を比較する手順と、その
   第１のディレー時間に達しない場合に上記プライマリタ
   ーボ過給機と上記セカンダリターボ過給機のウエストゲ
   ート弁を全閉する手順と、その第１のディレー時間を経
   過した際に過給圧リリーフ弁を閉じる手順と、その後上
   記カウント値と第２のディレー時間を比較してその時間
   を経過した際に排気制御弁を開く手順と、その後上記カ
   ウント値と第３のディレー時間を比較してその時間を経
   過した際に、プライマリ過給圧とセカンダリ過給圧の差
   圧が略零であることを確認すると吸気制御弁を開く手順
   とを備える ことを特徴とするシーケンシャルターボエン
   ジンの切換制御方法。
2. 【請求項２】 吸、排気系に並列的に配置されるプライ
   マリターボ過給機とセカンダリターボ過給機を、シング
   ルターボモードではプライマリターボ過給機のみを作動
   し、ツインターボモードではプライマリターボ過給機と
   セカンダリターボ過給機を共に作動するように制御する
   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
   時に予備回転モードを定め、 該予備回転モードは、予備回転制御開始後から過給圧リ
   リーフ弁が閉じる第１のディレー時間、その後排気制御
   弁が開く第２のディレー時間、及びその後吸気制御弁が
   開く第３のディレー時間を、過給圧、車速に対して減少
   関数的に定め、これらのディレー時間の経過により順次
   各弁を開閉制御することを特徴とするシーケンシャルタ
   ーボエンジンの切換制御方法。