JP4394947B2

JP4394947B2 - 過給機付き内燃機関における過給制御装置

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Publication number: JP4394947B2
Application number: JP2003428208A
Authority: JP
Inventors: 宜之高橋; 裕二成田; 久信鈴木
Original assignee: Toyota Industries Corp; Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Industries Corp; Toyota Motor Corp
Priority date: 2003-12-24
Filing date: 2003-12-24
Publication date: 2010-01-06
Anticipated expiration: 2023-12-24
Also published as: JP2005188329A; US7066157B2; US20050166593A1; EP1548249A1

Description

本発明は、複数の過給機から送り出される吸気を合流して供給する過給機付き内燃機関における過給制御装置に関するものである。

内燃機関の吸気効率を高める過給機として、排気流の流勢を利用して過給を行う排気駆動式の過給機（ターボチャージャ）が多用されている（例えば、特許文献１，２参照）。ターボチャージャには、タービン側に設けたベーンを開閉して排気ガスの流速を調整し、この流速調整によって過給圧を調整可能にした可変容量型ターボチャージャがある。

ターボチャージャにおけるコンプレッサの上流側と下流側との圧力比が高くなり過ぎると、吸入空気が逆流するというサージングが発生する。可変容量型ターボチャージャを用いた特許文献１に開示の発明では、コンプレッサの上流側と下流側との圧力比と、コンプレッサを通過する空気流量とを検出し、これらの検出情報を基にして、圧力比と空気流量とがサージングラインを超えないように圧力比を制御している。

特許文献１では、単一の過給機についての過給制御が開示されているが、特許文献２では、複数の過給機から送り出される空気を合流して供給する場合における過給制御が開示されている。
特開２００１−３４２８４０号公報特開平２−３０５３２２号公報

複数の過給機から送り出される空気を合流して供給する場合、複数の過給機における過給能力にばらつきがあるとすると、過給能力が低い過給機（つまり、空気供給流量が少ない過給機）においてサージングが生じやすい。これは、複数の過給機における過給能力にばらつきがある場合でも、各過給機における圧力比がほぼ同じになるためである。即ち、過給能力が高くて空気供給流量が多い過給機に比べ、同じ圧力比である場合でも過給能力が低くて空気供給流量が少ない過給機では、圧力比と空気流量との組で表される過給状態がサージングラインを超えやすい。そのため、複数の過給機から送り出される吸気を合流して供給する場合には、複数の過給機における過給能力のばらつきのために、圧力比を高めて空気供給流量を増やす上で限界があった。

本発明は、複数の過給機から送り出される空気を合流して供給する場合における空気供給流量の限界を上げることを目的とする。

そのために請求項１及び請求項２の発明は、複数の過給機から送り出される空気を合流して供給する過給機付き内燃機関における過給制御装置を対象とし、請求項１の発明では、前記複数の過給機の吸気上流側と吸気下流側との圧力比を検出する圧力比検出手段と、前記複数の過給機を通過する空気流量について、前記複数の過給機の個々の空気流量を検出する複数の空気流量検出手段と、前記圧力比検出手段によって検出された圧力比と、前記複数の空気流量検出手段によって検出された空気流量とによって表される過給状態が予め設定されたサージング領域に入ったか否かの判定を前記複数の過給機それぞれについて行なう判定手段と、過給状態が前記サージング領域に入ったとの判定が前記判定手段によって前記複数の過給機のうちの一部についてのみ行なわれ、過給状態が前記サージング領域に入っていないとの判定が前記判定手段によって前記複数の過給機のうちの他部について行われた場合には、過給状態が前記サージング領域に入ったとの判定が前記判定手段によって行われた過給機における空気流量を増やす制御を行なうとともに、前記サージング領域に入っていないとの判定が行われた過給機における空気流量を減らす制御を行なう制御手段とを備えた過給制御装置を構成した。

圧力比と空気流量との組で表される過給状態がサージング領域に入ったとの判定が行なわれた過給機における空気流量を増やしてゆくと、前記判定が行われた過給機における過給状態がサージング領域側から非サージング領域側へと移行する。空気流量を増やして過給状態をサージング領域側から非サージング領域側へ移行させる制御は、過給能力の低い過給機における圧力比の上限を高めて空気供給流量の上限を上げることを可能にする。

また、過給状態がサージング領域に入ったとの判定が行われた過給機における空気流量は増加され、かつ過給状態がサージング領域に入っていないとの判定が行なわれた過給機における空気流量は減らされる。そのため、過給状態がサージング領域に入ったとの判定が行われた過給機における過給状態がサージング領域側から非サージング領域側へと移行する。この場合には、過給状態がサージング領域に入ったとの判定が行われた過給機における空気流量を増加するのみの場合に比べて、圧力比の増加が少なくなる。

請求項２の発明では、前記複数の過給機の吸気上流側と吸気下流側との圧力比を検出する圧力比検出手段と、前記複数の過給機を通過する空気流量について、前記複数の過給機の個々の空気流量を検出する複数の空気流量検出手段と、前記複数の過給機の個々の回転数を検出する複数の回転数検出手段との前記の３つの検出手段の内、少なくとも２つ検出手段を備え、前記２つの検出手段の検出結果より、過給状態が予め設定されたサージング領域に入ったか否かの判定を前記複数の過給機それぞれについて行なう判定手段と、過給状態が前記サージング領域に入ったとの判定が前記判定手段によって前記複数の過給機のうちの一部についてのみ行なわれ、過給状態が前記サージング領域に入っていないとの判定が前記判定手段によって前記複数の過給機のうちの他部について行われた場合には、前記サージング領域に入ったとの判定が行われた過給機における空気流量を増やす制御を行なうとともに、前記サージング領域に入っていないとの判定が行われた過給機における空気流量を減らす制御を行なう制御手段とを備えた過給制御装置を構成した。

過給機の回転数と空気流量、または、過給機の回転数と圧力比、の組合せを使用しても、サージング領域及び非サージング領域の判定を行うことが出来る。

本発明は、複数の過給機から送り出される空気を合流して供給する場合における空気供給流量の限界を上げることができるという優れた効果を奏する。

以下、本発明を具体化した第１の実施形態を図１〜図３に基づいて説明する。
図１に示すように、内燃機関１１は、複数の気筒１２Ａ，１２Ｂを備えており、複数の気筒１２Ａ，１２Ｂは２群に分けられている。一方の群の気筒１２Ａに対応するシリンダヘッド１３Ａには気筒１２Ａ毎に燃料噴射弁１４Ａが取り付けられており、他方の群の気筒１２Ｂに対応するシリンダヘッド１３Ｂには気筒１２Ｂ毎に燃料噴射弁１４Ｂが取り付けられている。燃料噴射弁１４Ａ，１４Ｂは、各気筒１２Ａ，１２Ｂ内に燃料を噴射する。

シリンダヘッド１３Ａ，１３Ｂにはインテークマニホールド１５が接続されている。インテークマニホールド１５は、分岐吸気通路１６Ａ，１６Ｂに接続されている。分岐吸気通路１６Ａの途中には第１の過給機１９Ａのコンプレッサ部１９１が介在されており、分岐吸気通路１６Ｂの途中には第２の過給機１９Ｂのコンプレッサ部１９１が介在されている。第１，２の過給機１９Ａ，１９Ｂは、排気流によって作動される公知の可変ノズル式ターボチャージャーである。

分岐吸気通路１６Ａ，１６Ｂは、基幹吸気通路２１に接続されている。基幹吸気通路２１に吸入された空気は、分岐吸気通路１６Ａ，１６Ｂに分流し、分岐吸気通路１６Ａ，１６Ｂを流れる空気は、インテークマニホールド１５内で合流する。つまり、第１及び第２の過給機１９Ａ，１９Ｂのコンプレッサ部１９１から送り出される吸気は、インテークマニホールド１５内で合流して気筒１２Ａ，１２Ｂに供給される。

シリンダヘッド１３Ａにはエキゾーストマニホールド１８Ａが接続されており、シリンダヘッド１３Ｂにはエキゾーストマニホールド１８Ｂが接続されている。エキゾーストマニホールド１８Ａは、第１の過給機１９Ａのタービン部１９２を介して排気通路２０Ａに接続されている。エキゾーストマニホールド１８Ｂは、第２の過給機１９Ｂのタービン部１９２を介して排気通路２０Ｂに接続されている。

第１の過給機１９Ａのコンプレッサ部１９１より上流（吸気上流）の分岐吸気通路１６Ａにはエアフローメータ２３Ａが配設されている。第２の過給機１９Ｂのコンプレッサ部１９１より上流（吸気上流）の分岐吸気通路１６Ｂにはエアフローメータ２３Ｂが配設されている。空気流量検出手段としてのエアフローメータ２３Ａは、分岐吸気通路１６Ａ内における空気流量を検出し、空気流量検出手段としてのエアフローメータ２３Ｂは、分岐吸気通路１６Ｂ内における空気流量を検出する。

インテークマニホールド１５には圧力検出器２４が配設されている。圧力検出手段としての圧力検出器２４は、インテークマニホールド１５内（過給機１９Ａ，１９Ｂの吸入下流）の圧力（過給圧）を検出する。

エアフローメータ２３Ａによって検出された第１の空気流量Ｆ１の情報、エアフローメータ２３Ｂによって検出された第２の空気流量Ｆ２の情報、及び圧力検出器２４によって検出された過給圧Ｐ１の情報は、制御コンピュータ２５に送られる。さらに、制御コンピュータ２５には大気圧検出手段としての大気圧検出器２６によって検出された大気圧Ｐｏの情報が送られる。

制御コンピュータ２５は、図３にフローチャートで示すサージング発生防止制御プログラムに基づいて過給機１９Ａ，１９Ｂのタービン部１９２におけるベーン開度を制御する。以下、図３のフローチャートに基づいてサージング発生防止制御を説明する。フローチャートで示すサージング発生防止制御プログラムは、所定の制御周期で繰り返し遂行される。

制御コンピュータ２５は、過給圧Ｐ１、大気圧Ｐｏ、第１の空気流量Ｆ１及び第２の空気流量Ｆ２の各情報を所定の制御周期で取り込んでいる（ステップＳ１）。制御コンピュータ２５は、取り込んだ過給圧Ｐ１と大気圧Ｐｏとの情報から圧力比Ｐｘ＝Ｐ１／Ｐｏを算出する（ステップＳ２）。制御コンピュータ２５は、算出した圧力比Ｐｘ＝Ｐ１／Ｐｏと第１の空気流量Ｆ１との組（Ｐｘ，Ｆ１）で表される過給状態がサージング領域Ｅ内にあるか否かを判定する（ステップＳ３）。以下においては、組（Ｐｘ，Ｆ１）のことを過給状態（Ｐｘ，Ｆ１）と表すこともある。

図２は、圧力比Ｐｘ＝Ｐ１／Ｐｏと空気流量（過給機１９Ａ又は過給機１９Ｂから供給される空気流量）とを変数としてサージング領域Ｅを表したグラフである。横軸が空気流量を表し、縦軸が圧力比Ｐｘ＝Ｐ１／Ｐｏを表す。Ｌ１で示すサージングラインＬ１は、サージング領域Ｅに含まれる。ラインＬｏより上の領域は、サージングが実際に発生する領域であり、ラインＬｏとサージングラインＬ１との間の領域は、サージング発生を回避するための緩衝領域である。サージングラインＬ１より下側の領域は、非サージング領域Ｇである。

ステップＳ３においてＹＥＳの場合〔過給状態（Ｐｘ，Ｆ１）がサージング領域Ｅ内にある場合〕、制御コンピュータ２５は、圧力比Ｐｘ＝Ｐ１／Ｐｏと第２の空気流量Ｆ２との組（Ｐｘ，Ｆ２）で表される過給状態がサージング領域Ｅ内にあるか否かを判定する（ステップＳ４）。以下においては、組（Ｐｘ，Ｆ２）のことを過給状態（Ｐｘ，Ｆ２）と表すこともある。

ステップＳ４においてＹＥＳの場合〔過給状態（Ｐｘ，Ｆ１）及び過給状態（Ｐｘ，Ｆ２）のいずれもがサージング領域Ｅ内にある場合〕、制御コンピュータ２５は、第１の過給機１９Ａ及び第２の過給機１９Ｂにおけるそれぞれのベーン開度を増大させる（ステップＳ５）。ベーン開度の増大は、タービン回転速度の低下をもたらす。第１の過給機１９Ａにおけるベーン開度が増大すると、第１の過給機１９Ａにおける空気流量が減り、第２の過給機１９Ｂにおけるベーン開度が増大すると、第２の過給機１９Ｂにおける空気流量が減る。第１及び第２の過給機１９Ａ，１９Ｂにおける空気流量の減少は、過給状態（Ｐｘ、Ｆ１）及び過給状態（Ｐｘ，Ｆ１）をサージング領域Ｅ内から非サージング領域Ｇに向けて移行させる。

ステップＳ４においてＮＯの場合〔過給状態（Ｐｘ，Ｆ１）がサージング領域Ｅ内にあり、かつ過給状態（Ｐｘ，Ｆ２）がサージング領域Ｅ内にない場合〕、制御コンピュータ２５は、第１の過給機１９Ａにおけるベーン開度を減少させ、かつ第２の過給機１９Ｂにおけるベーン開度を増大させる（ステップＳ６）。ベーン開度の減少は、タービン回転速度の増大をもたらし、空気流量が増大する。第１の過給機１９Ａにおける空気流量の増大は、過給状態（Ｐｘ，Ｆ１）をサージング領域Ｅ内から非サージング領域Ｇに向けて移行させ、第２の過給機１９Ｂにおける空気流量の減少は、過給状態（Ｐｘ，Ｆ２）をサージング領域Ｅへ近づける。

ステップＳ３においてＮＯの場合〔過給状態（Ｐｘ，Ｆ１）がサージング領域Ｅ内にない場合〕、制御コンピュータ２５は、過給状態（Ｐｘ，Ｆ２）がサージング領域Ｅ内にあるか否かを判定する（ステップＳ７）。ステップＳ７においてＹＥＳの場合〔過給状態（Ｐｘ，Ｆ１）がサージング領域Ｅ内になく、かつ過給状態（Ｐｘ，Ｆ２）がサージング領域Ｅ内にある場合〕、制御コンピュータ２５は、第１の過給機１９Ａにおけるベーン開度を増大させると共に、第２の過給機１９Ｂにおけるベーン開度を減少させる（ステップＳ８）。第１の過給機１９Ａにおけるベーン開度の増大は、第１の過給機１９Ａにおける空気流量の減少をもたらし、第２の過給機１９Ｂにおけるベーン開度の減少は、第２の過給機１９Ｂにおける空気流量の増大をもたらす。第１の過給機１９Ａにおける空気流量の減少は、過給状態（Ｐｘ，Ｆ１）をサージング領域Ｅへ近づけ、第２の過給機１９Ｂにおける空気流量の増大は、過給状態（Ｐｘ，Ｆ２）をサージング領域Ｅ内から非サージング領域Ｇに向けて移行させる。

ステップＳ７においてＮＯの場合〔過給状態（Ｐｘ、Ｆ１）がサージング領域Ｅ内になく、かつ過給状態（Ｐｘ，Ｆ２）がサージング領域Ｅ内にない場合〕、制御コンピュータ２５は、ステップＳ１へ移行する。又、制御コンピュータ２５は、ステップＳ５，Ｓ６，Ｓ８の処理後にステップＳ１へ移行する。

制御コンピュータ２５は、大気圧検出手段により検出された大気圧と、圧力検出手段により検出された圧力との比を算出する圧力比算出手段である。圧力検出器２４、大気圧検出器２６及び制御コンピュータ２５は、過給機の吸気上流側と吸気下流側との圧力比を検出する圧力比検出手段を構成する。制御コンピュータ２５は、圧力比検出手段によって検出された圧力比と、複数の空気流量検出手段によって検出された空気流量とによって表される過給状態が予め設定されたサージング領域Ｅに入ったか否かの判定を行なう判定手段である。制御コンピュータ２５は、過給状態がサージング領域Ｅに入ったとの判定が複数の過給機１９Ａ，１９Ｂのうちの一部についてのみ行なわれた場合には、過給状態がサージング領域Ｅに入ったとの判定が行われた過給機における空気流量を増やす制御を行なう制御手段である。

第１の実施形態では以下の効果が得られる。
（１−１）圧力比と空気流量との組で表される過給状態がサージング領域Ｅに入ったとの判定が行なわれた過給機における空気流量を増やしてゆくと、前記判定が行われた過給機における過給状態がサージング領域Ｅ側から非サージング領域Ｇ側へと移行してゆく。

図２のグラフにおける曲線Ｃ１は、或るエンジン回転数（例えば、３０００ｒｐｍ）のときの第１の過給機１９Ａにおける過給状態（Ｐｘ，Ｆ１）の変化の一例を表す。曲線Ｃ２は、前記したエンジン回転数（３０００ｒｐｍ）のときの第２の過給機１９Ｂにおける過給状態（Ｐｘ，Ｆ２）の変化の一例を表す。曲線Ｃ１は、第１の過給機１９Ａの過給能力を反映しており、曲線Ｃ２は、第２の過給機１９Ｂの過給能力を反映している。図示の例では、第１の過給機１９Ａにおける過給能力が第２の過給機１９Ｂにおける過給能力よりも劣っている場合を示している。図示の例では、第１の過給機１９Ａに対応する曲線Ｃ１は、圧力比Ｐｘが上昇しても空気流量が増えない状態があって、曲線Ｃ２に比べてかなり低い圧力比Ｐｅでサージング領域Ｅに入ってしまうことを示している。このような状態の発生は、第１の過給機１９Ａよりも過給能力の高い第２の過給機１９Ｂが存在するためである。

図示の例では圧力比ＰｘがＰｅ以上のときには、第１の過給機１９Ａにおける過給状態（Ｐｘ，Ｆ１）がサージング領域Ｅ内にある。この状態になると、制御コンピュータ２５は、図３のステップＳ６の処理（第１の過給機１９Ａにおけるベーン開度を減少させると共に、第２の過給機１９Ｂにおけるベーン開度を増大させる処理）を遂行する。第１の過給機１９Ａにおけるベーン開度を減少させ、かつ第２の過給機１９Ｂにおけるベーン開度を増大させる処理は、圧力比をあまり増減させることなく、第１の過給機１９Ａにおける空気流量を増大させる。つまり、サージング領域Ｅ内にある過給状態（Ｐｘ，Ｆ１）は、図３のステップＳ６の処理によってサージング領域Ｅ側から非サージング領域Ｇ側へと移行し、かつこの移行は、主として図２のグラフにおける横軸の方向に向けて行われる。このような移行が可能な理由は、第１及び第２の過給機１９Ａ，１９Ｂから送り出される空気をインテークマニホールド１５内で合流させる構成（第１及び第２の過給機１９Ａ，１９Ｂより下流の分岐吸気通路１６Ａ，１６Ｂをインテークマニホールド１５を介して連通させた構成）となっていることによる。

空気流量を増やして過給状態（Ｐｘ，Ｆ１）をサージング領域Ｅ側から非サージング領域Ｇ側へ移行してやれば、過給能力の低い過給機１９Ａにおける圧力比の上限を圧力比Ｐｅよりも高くすることができる。つまり、過給状態（Ｐｘ，Ｆ１）がサージング領域Ｅ内に入ったことを検出した結果に基づいて過給能力の低い過給機１９Ａにおける空気流量を増やす制御は、過給能力の低い過給機１９Ａにおける圧力比の上限を高めて空気供給流量の上限を上げることを可能にする。これは、内燃機関１１における出力・排気の性能の向上をもたらす。

なお、逆に、図２における曲線Ｃ１が第２の過給機１９Ｂの過給能力を反映し、曲線Ｃ２が第１の過給機１９Ａの過給能力を反映している場合には、図３のステップＳ８の処理（第２の過給機１９Ｂにおけるベーン開度を減少させ、かつ第１の過給機１９Ａにおけるベーン開度を増大させる処理）が遂行される。第２の過給機１９Ｂにおけるベーン開度を減少させ、かつ第１の過給機１９Ａにおけるベーン開度を増大させる処理は、圧力比をあまり増減させることなく、第２の過給機１９Ｂにおける空気流量を増大させる。つまり、サージング領域Ｅ内にある過給状態（Ｐｘ，Ｆ２）は、図３のステップＳ８の処理によってサージング領域Ｅ側から非サージング領域Ｇ側へと移行し、かつこの移行は、主として図２のグラフにおける横軸の方向に向けて行われる。

（１−２）圧力比Ｐｘが変わると空燃比が変わるが、空燃比が大きく変わるのは好ましくない。過給状態（Ｐｘ，Ｆ１）がサージング領域Ｅ内にあるとの判定が行われた場合には、過給機１９Ａにおける空気流量が増加され、かつ他の過給機１９Ｂにおける空気流量が減らされる。このような空気流量の増減制御は、前記判定が行われた過給機１９Ａにおける空気流量を増加するのみの場合に比べて、圧力比Ｐｘの増加が少なくなる。つまり、圧力比Ｐｘの変動を少なくして空燃比の変動を抑制することができる。

次に、図４（ａ），（ｂ）の第２の実施形態を説明する。第１の実施形態と同じ構成部には同じ符号が用いてある。
第２の実施形態における制御コンピュータ２５Ｃは、図４（ｂ）にフローチャートで示すサージング発生防止制御プログラムに基づいて過給機１９Ａ，１９Ｂのタービン部１９２におけるベーン開度を制御する。

第２の実施形態におけるサージング発生防止制御プログラムでは、第１の実施形態におけるサージング発生防止制御プログラムにおけるステップＳ６，Ｓ８の代わりに、ステップＳ９，Ｓ１０を遂行する点のみが第１の実施形態と異なる。以下においては、この異なるステップＳ９，Ｓ１０についてのみ説明する。

ステップＳ４においてＮＯの場合〔過給状態過給状態（Ｐｘ，Ｆ１）がサージング領域Ｅ内にあり、かつ過給状態（Ｐｘ，Ｆ２）がサージング領域Ｅ内にない場合〕、制御コンピュータ２５Ｃは、第１の過給機１９Ａにおけるベーン開度を減少させる（ステップＳ９）。第１の過給機１９Ａにおけるベーン開度の減少は、第１の過給機１９Ａにおける空気流量を増大させる。第１の過給機１９Ａにおける空気流量の増大は、過給状態（Ｐｘ，Ｆ１）をサージング領域Ｅ内から非サージング領域Ｇに向けて移行させる。

ステップＳ７においてＹＥＳの場合〔過給状態（Ｐｘ，Ｆ１）がサージング領域Ｅ内になく、かつ過給状態（Ｐｘ，Ｆ２）がサージング領域Ｅ内にある場合〕、制御コンピュータ２５Ｃは、第２の過給機１９Ｂにおけるベーン開度を減少させる（ステップＳ１０）。第２の過給機１９Ｂにおけるベーン開度の減少は、第２の過給機１９Ｂにおける空気流量の増大をもたらす。第２の過給機１９Ｂにおける空気流量の増大は、過給状態（Ｐｘ，Ｆ２）をサージング領域Ｅ内から非サージング領域Ｇに向けて移行させる。

ステップＳ７においてＮＯの場合〔過給状態（Ｐｘ，Ｆ１）がサージング領域Ｅ内になく、かつ過給状態（Ｐｘ，Ｆ２）がサージング領域Ｅ内にない場合〕、制御コンピュータ２５Ｃは、ステップＳ１へ移行する。又、制御コンピュータ２５Ｃは、ステップＳ５，Ｓ９，Ｓ１０の処理後にステップＳ１へ移行する。

制御コンピュータ２５Ｃは、過給状態がサージング領域Ｅに入ったとの判定が行なわれた過給機における空気流量を増やす制御を行なう制御手段である。
本実施形態では、過給機１９Ａにおける過給状態（Ｐｘ，Ｆ１）のみがサージング領域Ｅ内にある場合には、過給機１９Ａにおける空気流量を増やす制御のみを行なって、過給状態（Ｐｘ，Ｆ１）をサージング領域Ｅ側から非サージング領域Ｇ側へ移行させる。同様に、過給機１９Ｂにおける過給状態（Ｐｘ，Ｆ２）のみがサージング領域Ｅ内にある場合には、過給機１９Ｂにおける空気流量を増やす制御のみを行なって、過給状態（Ｐｘ，Ｆ２）をサージング領域Ｅ側から非サージング領域Ｇ側へ移行させる。

このような制御においては、圧力比Ｐｘが上昇するが、過給能力の低い過給機（例えば１９Ａ）における圧力比の上限を圧力比Ｐｅ（図２参照）よりも高くすることができる。つまり、過給状態がサージング領域Ｅ内に入ったことを検出した結果に基づいて過給能力の低い過給機（例えば１９Ａ）における空気流量を増やす制御は、過給能力の低い過給機における圧力比の上限を高めて空気供給流量の上限を上げることを可能にする。

次に、図５（ａ），（ｂ）の第３の実施形態を説明する。第１の実施形態と同じ構成部には同じ符号が用いてある。
第３の実施形態における制御コンピュータ２５Ｄは、図５（ｂ）にフローチャートで示すサージング発生防止制御プログラムに基づいて過給機１９Ａ，１９Ｂのタービン部１９２におけるベーン開度を制御する。

第３の実施形態におけるサージング発生防止制御プログラムでは、第１の実施形態におけるサージング発生防止制御プログラムにおけるステップＳ６，Ｓ８の代わりに、ステップＳ１１，Ｓ１２を遂行する点のみが第１の実施形態と異なる。以下においては、この異なるステップＳ１１，Ｓ１２についてのみ説明する。

ステップＳ４においてＮＯの場合〔過給状態過給状態（Ｐｘ，Ｆ１）がサージング領域Ｅ内にあり、かつ過給状態（Ｐｘ，Ｆ２）がサージング領域Ｅ内にない場合〕、制御コンピュータ２５Ｄは、第２の過給機１９Ｂにおけるベーン開度を増大させる（ステップＳ１１）。第２の過給機１９Ｂにおけるベーン開度の増大は、第２の過給機１９Ｂにおける空気流量を減少させる。第２の過給機１９Ｂにおける空気流量の減少は、過給状態（Ｐｘ，Ｆ２）をサージング領域Ｅに近づけると共に、圧力比Ｐｘを低下させる。圧力比Ｐｘの低下は、第１の過給機１９Ａにおける過給状態（Ｐｘ，Ｆ１）をサージング領域Ｅ内から非サージング領域Ｇに向けて移行させる。

ステップＳ７においてＹＥＳの場合〔過給状態（Ｐｘ，Ｆ１）がサージング領域Ｅ内になく、かつ過給状態（Ｐｘ，Ｆ２）がサージング領域Ｅ内にある場合〕、制御コンピュータ２５Ｄは、第１の過給機１９Ａにおけるベーン開度を増大させる（ステップＳ１２）。第１の過給機１９Ａにおけるベーン開度の増大は、第１の過給機１９Ａにおける空気流量を減少させる。第１の過給機１９Ａにおける空気流量の減少は、過給状態（Ｐｘ，Ｆ１）をサージング領域Ｅに近づけると共に、圧力比Ｐｘを低下させる。圧力比Ｐｘの低下は、第２の過給機１９Ｂにおける過給状態（Ｐｘ，Ｆ２）をサージング領域Ｅ内から非サージング領域Ｇに向けて移行させる。

ステップＳ７においてＮＯの場合〔過給状態（Ｐｘ，Ｆ１）がサージング領域Ｅ内になく、かつ過給状態（Ｐｘ，Ｆ２）がサージング領域Ｅ内にない場合〕、制御コンピュータ２５Ｄは、ステップＳ１へ移行する。又、制御コンピュータ２５Ｄは、ステップＳ５，Ｓ９，Ｓ１０の処理後にステップＳ１へ移行する。

制御コンピュータ２５Ｄは、サージング領域Ｅに入ったとの判定が行なわれた過給機以外の過給機における空気流量を減らす制御を行なう制御手段である。
本実施形態では、過給機１９Ａにおける過給状態（Ｐｘ，Ｆ１）のみがサージング領域Ｅ内にある場合には、過給機１９Ｂにおける空気流量を減らす制御のみを行なって、過給状態（Ｐｘ，Ｆ１）をサージング領域Ｅ側から非サージング領域Ｇ側へ移行させる。同様に、過給機１９Ｂにおける過給状態（Ｐｘ，Ｆ２）のみがサージング領域Ｅ内にある場合には、過給機１９Ａにおける空気流量を減らす制御のみを行なって、過給状態（Ｐｘ，Ｆ２）をサージング領域Ｅ側から非サージング領域Ｇ側へ移行させる。

過給状態がサージング領域Ｅ内にある過給機以外の過給機における空気流量を減らして圧力比Ｐｘを低下させる制御においても、過給能力の低い過給機（例えば１９Ａ）における圧力比の上限を圧力比Ｐｅ（図２参照）よりも高くすることができる。つまり、過給状態がサージング領域Ｅ内に入ったことを検出した結果に基づいて過給能力の高い過給機（例えば１９Ｂ）における空気流量を減らす制御は、過給能力の低い過給機における圧力比の上限を高めて空気供給流量の上限を上げることを可能にする。

本発明では以下のような実施形態も可能である。
（１）第１の実施形態において、過給能力の低い過給機におけるベーン開度を減少させる場合には、この過給機における空気流量の増大分を相殺するように、過給能力の高い過給機におけるベーン開度を増大させるようにしてもよい。このようにすれば、圧力比の変動がほとんど無くなる。

（２）第１の実施形態において、第１の過給機１９Ａより下流の分岐吸気通路１６Ａ内の圧力と、第２の過給機１９Ｂより下流の分岐吸気通路１６Ｂ内の圧力とを別々の圧力検出器で検出するようにしてもよい。

（３）大気圧の情報として予め設定された一定値の大気圧値を採用してもよい。この場合、大気圧検出器が不要になる。
（４）３つ以上の過給機を備えた内燃機関における過給制御装置に本発明を適用してもよい。

（５）第１の実施形態において、大気圧と過給機の吸気下流側の圧力とより、圧力比を算出したが、大気圧の代わりに、過給機の吸気上流側直前の通路内圧力を検出し、圧力比を算出してもよい。内燃機関によっては、エアクリーナ直後の基幹通路に絞り弁を設けることもあり、この場合は、大気圧を用いては、絞り弁全開時を除きサージング領域を判定することは出来ない。例えば、コンプレッサ部より上流側の分岐吸気通路内の圧力を測定し用いるならば、前記絞り弁の有無に関わらず、サージング領域を判定できる圧力比を算出することが出来る。

（６）第１から第３の実施形態では、空気流量と圧力比により、サージング領域及び非サージング領域の判定を行なっていたが、他の情報を利用して、この領域の判定を行なってもよい。具体的には、個々の過給機の回転数を検出する手段（回転数検出手段）を設けた場合、この回転数を利用することが可能である。つまり、過給機の回転数と空気流量、または、過給機の回転数と圧力比、の組合せを使用しても、サージング領域及び非サージング領域の判定を行うことが出来る。

前記した実施形態から把握できる技術的思想について以下に記載する。
〔１〕前記圧力比検出手段は、大気圧検出手段と、過給機より下流の吸気経路における圧力を検出する圧力検出手段と、前記大気圧検出手段により検出された大気圧と、前記圧力検出手段により検出された圧力との比を算出する圧力比算出手段とからなる過給機付き内燃機関における過給制御装置。

なお、過給機より下流の吸気経路とは、実施形態では、インテークマニホールド１５内、又は過給機より下流の分岐吸気通路１６Ａ，１６Ｂ内のことである。
〔２〕前記過給機は、排気流によって作動される可変ノズル式の過給機である過給機付き内燃機関における過給制御装置。

第１の実施形態を示す過給制御装置の全体構成図。過給制御を説明するためのグラフ。サージング発生防止制御プログラムを示すフローチャート。第２の実施形態を示し、（ａ）は、過給制御装置の全体構成図。（ｂ）は、サージング発生防止制御プログラムを示すフローチャート。第３の実施形態を示し、（ａ）は、過給制御装置の全体構成図。（ｂ）は、サージング発生防止制御プログラムを示すフローチャート。

符号の説明

１１…内燃機関。１９Ａ，１９Ｂ…過給機。２３Ａ，２３Ｂ…空気流量検出手段としてのエアフローメータ。２４…圧力検出手段としての圧力検出器。２５，２５Ｃ，２５Ｄ…圧力比算出手段、判定手段及び制御手段としての制御コンピュータ。２６…大気圧検出手段としての大気圧検出器。Ｅ…サージング領域。Ｇ…非サージング領域。Ｐｘ…圧力比。

Claims

複数の過給機から送り出される空気を合流して供給する過給機付き内燃機関における過給制御装置において、
前記複数の過給機の吸気上流側と吸気下流側との圧力比を検出する圧力比検出手段と、
前記複数の過給機を通過する空気流量について、前記複数の過給機の個々の空気流量を検出する複数の空気流量検出手段と、
前記圧力比検出手段によって検出された圧力比と、前記複数の空気流量検出手段によって検出された空気流量とによって表される過給状態が予め設定されたサージング領域に入ったか否かの判定を前記複数の過給機それぞれについて行なう判定手段と、
過給状態が前記サージング領域に入ったとの判定が前記判定手段によって前記複数の過給機のうちの一部についてのみ行なわれ、過給状態が前記サージング領域に入っていないとの判定が前記判定手段によって前記複数の過給機のうちの他部について行われた場合には、前記サージング領域に入ったとの判定が行われた過給機における空気流量を増やす制御を行なうとともに、前記サージング領域に入っていないとの判定が行われた過給機における空気流量を減らす制御を行なう制御手段とを備えた内燃機関における過給制御装置。
複数の過給機から送り出される空気を合流して供給する過給機付き内燃機関における過給制御装置において、
前記複数の過給機の吸気上流側と吸気下流側との圧力比を検出する圧力比検出手段と、
前記複数の過給機を通過する空気流量について、前記複数の過給機の個々の空気流量を検出する複数の空気流量検出手段と、
前記複数の過給機の個々の回転数を検出する複数の回転数検出手段と、
の前記の３つの検出手段の内、少なくとも２つ検出手段を備え、
前記２つの検出手段の検出結果より、過給状態が予め設定されたサージング領域に入ったか否かの判定を前記複数の過給機それぞれについて行なう判定手段と、
過給状態が前記サージング領域に入ったとの判定が前記判定手段によって前記複数の過給機のうちの一部についてのみ行なわれ、過給状態が前記サージング領域に入っていないとの判定が前記判定手段によって前記複数の過給機のうちの他部について行われた場合には、前記サージング領域に入ったとの判定が行われた過給機における空気流量を増やす制御を行なうとともに、前記サージング領域に入っていないとの判定が行われた過給機における空気流量を減らす制御を行なう制御手段とを備えた内燃機関における過給制御装置。