JP4807714B2 - 過給機付エンジンの制御装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エンジンの吸，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とを備え、プライマリターボ過給機のみを過給動作させるシングルターボ状態と、両ターボ過給機を共に過給動作させるツインターボ状態とをエンジン運転領域に応じて切換える過給機付エンジンの制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、エンジンの吸，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とを並列に配置し、セカンダリターボ過給機に接続される吸，排気系に吸気制御弁と排気制御弁をそれぞれ配設し、両制御弁を開閉することで、過給機の作動個数を運転領域に応じて適宜切換える過給機付きエンジン（いわゆるシーケンシャルターボエンジン）が提案されている。
【０００３】
この過給機付エンジンでは、本出願人による先の特開平７−７７０５０号公報に開示されているように、運転領域を低速域のシングルターボ領域と高速域のツインターボ領域とに区分し、運転領域がシングルターボ領域にあるとき、吸気制御弁を閉弁すると共に排気制御弁を閉弁或いは小開（セカンダリターボ過給機を予備回転させるため）してプライマリターボ過給機のみを過給動作させるシングルターボ状態とし、運転領域がツインターボ領域にあるときには、両制御弁を共に開弁して両ターボ過給機を過給動作させるツインターボ状態とすることで、低速域から高速域に亘り出力性能の向上を可能としている。そして、運転領域がツインターボ領域からシングルターボ領域へ移行したときには、実際にツインターボ状態からシングルターボ状態に切換えるまでの遅延時間を、エンジン負荷が高い程、短い値に設定し、ツインターボ状態でのトルクの低い領域での運転を必要最小限とすることで出力性能及び加速性能の向上を図っている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述の先行技術では、運転領域がツインターボ領域からシングルターボ領域へ移行し、ツインターボ状態からシングルターボ状態へ切換える際の遅延時間をエンジン負荷に応じて設定しているため、エンジン低回転数領域での切換え応答性が低下する傾向にあり、特に、変速機のアップシフトによりエンジン回転数が大きく低下した場合には、シングルターボ状態に切換わるまでの時間が長くなってツインターボ状態でのトルクの低い領域での運転が継続し、却って運転性が悪化するという難点があった。
【０００５】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、ツインターボ状態からシングルターボ状態へ切換える際にエンジン低回転数領域での応答性を向上することのでき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している。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１記載の発明は、エンジンの吸，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とを備え、過給機作動状態を切換えるための切換判定値とエンジン負荷との比較結果に応じ、上記プライマリターボ過給機のみを過給動作させてシングルターボ状態とするシングルターボ領域と、上記両ターボ過給機を共に過給動作させてツインターボ状態とするツインターボ領域とを判断する過給機付エンジンの制御装置において、運転領域が上記切換判定値とエンジン負荷との比較結果によりツインターボ領域からシングルターボ領域に移行したとき、ツインターボ状態からシングルターボ状態に切換える際の遅延時間を、エンジン回転数に応じて増減できる遅延時間設定手段と、運転領域がツインターボ領域からシングルターボ領域に移行後、シングルターボ領域の継続時間が上記遅延時間以上になったとき、ツインターボ状態からシングルターボ状態に切換えるシングルターボ切換手段とを備えたことを特徴とする。
【０００７】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、上記遅延時間設定手段は、上記遅延時間を、エンジン回転数の上昇に応じて増加させることを特徴とする。
【０００８】
すなわち、請求項１記載の発明は、運転領域がツインターボ領域からシングルターボ領域に移行し、ツインターボ状態からシングルターボ状態に切換える際、エンジン回転数に応じて遅延時間を増減でき、シングルターボ領域の継続時間が遅延時間以上になったとき、ツインターボ状態からシングルターボ状態に切換えることで、エンジン低回転数領域での切換え応答性を向上させて運転性の悪化を防止する。
【０００９】
その際、ツインターボ状態からシングルターボ状態に切換える際の遅延時間は、請求項２記載の発明のように、エンジン回転数の上昇に応じて増加させることが望ましく、エンジン回転数の一時的な低下による不要な切換わりを防止することができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。図１〜図１５は本発明の実施の一形態に係わり、図１は過給機付エンジンの全体構成図、図２は電子制御系の回路構成図、図３〜図６はターボ切換制御ルーチンのフローチャート、図７はターボ切換判定値テーブルの説明図、図８はシングルターボ時とツインターボ時との出力特性を示す説明図、図９は排気制御弁小開制御領域の説明図、図１０は排気制御弁開ディレイ時間設定テーブルの説明図、図１１は吸気制御弁開ディレイ時間設定テーブルの説明図、図１２は吸気制御弁開差圧設定テーブルの説明図、図１３はシングルターボ領域継続時間判定値テーブルの説明図、図１４はシングルターボ状態からツインターボ状態への切換えを示すタイムチャート、図１５はツインターボ状態からシングルターボ状態への切換えを示すタイムチャートである。
【００１１】
先ず、図１に基づき本発明が適用される過給機付エンジンの全体構成について説明する。同図において、符号１は過給機付エンジン（以下、単に「エンジン」と略記する）であり、本形態においては水平対向型４気筒エンジンである。このエンジン１は、シリンダブロック２の左右バンク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、左バンク３側に、＃２，＃４気筒を備えると共に、右バンク４側に、＃１，＃３気筒を備えている。
【００１２】
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とがそれぞれ配設されている。そして、排気系として、左右両バンク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に連通されている。プライマリターボ過給機４０は、低中速域で過給能力の大きい小容量の低速型であり、これに対してセカンダリターボ過給機５０は、中高速域で過給能力の大きい大容量の高速型である。このためプライマリターボ過給機４０の方が容量が小さいことで、排気抵抗が大きくなる。
【００１３】
一方、吸気系としては、エアクリーナ１５の下流から２つに分岐した吸気管１６，１７がそれぞれ両ターボ過給機４０，５０のコンプレッサ４０ｂ，５０ｂに連通され、このコンプレッサ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ィー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の各気筒の吸気ポート６に連通されている。
【００１４】
また、アイドル制御系として、スロットル弁２１をバイパスしてエアクリーナ１５の直下流の吸気管と吸気マニホールド２３とを連通するバイパス通路２４に、アイドル制御弁（ＩＳＣ弁）２５と負圧で開く逆止弁２６とが設けられ、アイドル時や減速時に吸入空気量を制御する。
【００１５】
また、燃料系として、吸気マニホールド２３の各気筒毎の吸気ポート６直上流にインジェクタ３０が配設され、燃料ポンプ３１を内蔵する燃料タンク３２からの燃料通路３３がフィルタ３４を介してインジェクタ３０及び燃料圧レギュレータ３５に連通されている。
【００１６】
燃料圧レギュレータ３５は、吸気マニホールド２３内の吸気管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が吸気管圧力に対して常に一定の圧力に調整され、後述する電子制御装置１００からの噴射信号によって駆動されるインジェクタ３０からの燃料噴射量が噴射信号のパルス幅に応じて制御される。また、点火系として、各気筒の点火プラグ８毎に点火コイル８ａが連設され、各点火コイル８ａがイグナイタ３６に接続されている。
【００１７】
ここで、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コンプレッサ４０ｂが回転駆動され、空気を吸入、加圧して常に過給するように作動するものであり、タービン４０ａ側に、ダイヤフラム式アクチュエータからなるプライマリウェストゲート弁作動用アクチュエータ４２を備えたプライマリウェストゲート弁４１が設けられている。
【００１８】
プライマリウェストゲート弁作動用アクチュエータ４２は、制御圧通路４４からオリフィス４８を介してコンプレッサ４０ｂの直下流に連通される圧力室、及び、この圧力室からダイヤフラムによって仕切られ、プライマリウェストゲート弁４１を閉方向に付勢するスプリングを収納すると共に、ダイヤフラムとプライマリウェストゲート弁４１とを連設するロッドが延出されるスプリング室を備え、スプリング室が大気に開放されている。そして、圧力室に導入される過給圧が設定値以上に上昇すると、スプリングの付勢力に抗して応答良くプライマリウェストゲート弁４１を開く。
【００１９】
更に、制御圧通路４４は過給圧をコンプレッサ４０ｂの上流側にリークするプライマリウェストゲート制御用デューティソレノイド弁Ｄ．ＳＯＬ．１に連通されており、このプライマリウェストゲート制御用デューティソレノイド弁Ｄ．ＳＯＬ．１が後述する電子制御装置１００からのデューティ信号により作動して所定の制御圧を生じ、プライマリウェストゲート弁作動用アクチュエータ４２の圧力室に作用する。
【００２０】
すなわち、プライマリウェストゲート制御用デューティソレノイド弁Ｄ．ＳＯＬ．１に出力されるデューティ信号のデューティ比が小さい場合には、制御圧が高められてプライマリウェストゲート弁４１の開度を増して過給圧を低下させ、また、デューティ比が大きくなるほどリーク量の増大により制御圧を低下させ、プライマリウェストゲート弁４１の開度を減じて過給圧を上昇させる。
【００２１】
一方、スロットル弁急閉時に、コンプレッサ４０ｂ下流に加圧空気が封じ込められることによるコンプレッサ回転の低下や吸気騒音の発生を防止するため、コンプレッサ４０ｂの下流としてスロットル弁２１近くのインタークーラ２０の出口側と、コンプレッサ４０ｂの上流との間に、バイパス通路４６が連通され、このバイパス通路４６にエアバイパス弁４５が介装されている。
【００２２】
エアバイパス弁４５は、バイパス通路４６を開閉する弁体を有する弁室と、弁体を閉方向に付勢するスプリングを収納すると共に通路４７を介して吸気マニホールド２３に連通する圧力室とがダイヤフラムによって仕切られて構成されており、スロットル弁急閉時に通路４７を介してマニホールド負圧が圧力室に導入されて開弁し、コンプレッサ４０ｂ下流に封じ込められる加圧空気をバイパス通路４６を介して迅速にリークする。
【００２３】
次に、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とコンプレッサ５０ｂが回転駆動して過給するものであり、タービン５０ａ側に、ダイヤフラム式アクチュエータからなるセカンダリウェストゲート弁作動用アクチュエータ５２を備えたセカンダリウェストゲート弁５１が設けられている。
【００２４】
セカンダリウェストゲート弁作動用アクチュエータ５２は、制御圧通路７０ａに連通する圧力室、及び、この圧力室からダイヤフラムによって仕切られ、セカンダリウェストゲート弁５１を閉方向に付勢するスプリングを収納すると共に、ダイヤフラムとセカンダリウェストゲート弁５１とを連設するロッドが延出されるスプリング室を備えて構成されており、スプリング室が大気に開放され、制御圧通路７０ａから圧力室に導入される制御圧に応じてセカンダリウェストゲート弁５１を開閉する。
【００２５】
また、タービン５０ａの上流の排気管１０には、ダイヤフラム式アクチュエータからなる排気制御弁作動用アクチュエータ５４を備えた下流開き式の排気制御弁５３が設けられ、コンプレッサ５０ｂの下流には、ダイヤフラム式アクチュエータからなる吸気制御弁作動用アクチュエータ５６を備えたバタフライ式の吸気制御弁５５が設けられている。コンプレッサ５０ｂの上，下流間を連通するリリーフ通路５８には、過給圧リリーフ弁５７が設けられている。
【００２６】
排気制御弁作動用アクチュエータ５４は、２つの圧力室、すなわち、制御圧通路７３ａに連通する正圧室５４ａと、この正圧室５４ａからダイヤフラムによって仕切られ、排気制御弁５３を閉方向に付勢するスプリングを収納すると共に、ダイヤフラムと排気制御弁５３とを連設するロッドが延出される負圧室５４ｂとを備えて構成され、負圧室５４ｂが制御圧通路７４ａに連通されている。そして、正圧室５４ａに導入される正圧と負圧室５４ｂに導入される負圧との圧力差圧による開弁方向の力とスプリングの機械的な付勢力による閉弁方向の力とに応じて、排気制御弁５３の開度を可変する。
【００２７】
吸気制御弁作動用アクチュエータ５６は、制御圧通路７２ａに連通し、吸気制御弁５５を開方向に付勢するスプリングを収納する圧力室、及び、この圧力室からダイヤフラムによって仕切られ、ダイヤフラムと吸気制御弁５５とを連設するロッドが延出される大気開放の大気室を備えて構成されており、圧力室に導入される制御圧に応じて吸気制御弁５５を開閉する。
【００２８】
過給圧リリーフ弁５７は、リリーフ通路５８を開閉する弁体を有する弁室と、弁体を閉方向に付勢するスプリングを収納すると共に制御圧通路７１ａに連通する圧力室とがダイヤフラムによって仕切られて構成され、吸気制御弁５５の閉弁時、圧力室に導入される負圧によって弁体が開弁し、セカンダリターボ過給機５０のコンプレッサ５０ｂ下流と吸気制御弁５５との間に封じ込められる過給圧をリークさせる。
【００２９】
以上の各弁に対する圧力作動系としては、吸気制御弁５５の上流に連通する通路６５とセカンダリウェストゲート制御弁作動用アクチュエータ５２の圧力室に連通する制御圧通路７０ａとの接続を切換えるセカンダリウェストゲート弁用切換ソレノイド弁ＳＯＬ．Ｗ、吸気制御弁５５下流に連通する正圧通路６４ａと過給圧リリーフ弁５７の圧力室に連通する制御圧通路７１ａと負圧源のサージタンク６０に連通する負圧通路６３との接続を切換える過給圧リリーフ弁用切換ソレノイド弁ＳＯＬ．１、吸気制御弁作動用アクチュエータ５６の圧力室に連通する制御圧通路７２ａとサージタンク６０に連通する負圧通路６３との接続を切換える吸気制御弁用切換ソレノイド弁ＳＯＬ．２、吸気制御弁５５下流に連通する正圧通路６４ｂと排気制御弁作動用アクチュエータ５４の正圧室５４ａに連通する制御圧通路７３ａとサージタンク６０に連通する負圧通路６３との接続を切換える第１の排気制御弁用切換ソレノイド弁ＳＯＬ．３、排気制御弁作動用アクチュエータ５４の負圧室５４ｂに連通する制御圧通路７４ａとサージタンク６０に連通する負圧通路６３との接続を切換える第２の排気制御弁用切換ソレノイド弁ＳＯＬ．４が備えられている。
【００３０】
また、制御圧通路７３ａに介装されたオリフィス６７の下流側と吸気管１６とを連通するリーク通路６６に、排気制御弁小開制御用デューティソレノイド弁Ｄ．ＳＯＬ．２が介装されている。各切換ソレノイド弁ＳＯＬ．１，２，４に対する負圧源としては、サージタンク６０が設けられ、このサージタンク６０がチェック弁６２を有する通路６１を介して吸気マニホールド２３に連通され、スロットル弁２１の全閉時に負圧を貯え且つ脈動圧を緩衝する。
【００３１】
各切換ソレノイド弁ＳＯＬ．Ｗ，ＳＯＬ．１〜４は、後述する電子制御装置１００からのＯＮ，ＯＦＦ信号により、吸気制御弁５５上流に連通する通路６５からの正圧、サージタンク６０からの負圧通路６３を介しての負圧、吸気制御弁５５下流に連通する正圧通路６４ａ，６４ｂからの正圧、或いは大気圧等を選択し、各制御圧通路７０ａ〜７４ａにより各アクチュエータ側に導いて、セカンダリウエストゲート弁５１、過給圧リリーフ弁５７、各制御弁５５，５３を作動させる。また、排気制御弁小開制御用デューティソレノイド弁Ｄ．ＳＯＬ．２は、電子制御装置１００からのデューティ信号により、排気制御弁作動用アクチュエータ５４の圧力室に作用する正圧を調圧し、排気制御弁５３を小開制御する。
【００３２】
詳細には、セカンダリウェストゲート弁用切換ソレノイド弁ＳＯＬ．Ｗは、電子制御装置１００により点火進角量等に基づきハイオクガソリン使用と判断されたときのみＯＦＦされ、レギュラーガソリン使用と判断されたときにはＯＮされる。そして、セカンダリウェストゲート弁用切換ソレノイド弁ＳＯＬ．ＷがＯＦＦされると、吸気制御弁５５の上流に連通する通路６５を閉じて大気ポートを開き、大気圧を制御圧通路７０ａを介してセカンダリウェストゲート弁作動用アクチュエータ５２の圧力室に導入することで、スプリングの付勢力によりセカンダリウェストゲート弁５１を閉じる。
【００３３】
また、セカンダリウェストゲート弁用切換ソレノイド弁ＳＯＬ．Ｗは、ＯＮされると大気ポートを閉じて通路６５側を開き、両ターボ過給機４０，５０作動時のセカンダリターボ過給機５０下流の過給圧がセカンダリウェストゲート弁作動用アクチュエータ５２の圧力室に導かれ、この過給圧に応じてセカンダリウェストゲート弁５１を開き、レギュラーガソリン使用時にはハイオクガソリン使用時に比べて相対的に過給圧が低下される。
【００３４】
過給圧リリーフ弁用切換ソレノイド弁ＳＯＬ．１は、ＯＦＦされると正圧通路６４ａ側を閉じて負圧通路６３側を開き、制御圧通路７１ａを介して過給圧リリーフ弁５７のスプリングが内装された圧力室に負圧を導くことでスプリングの付勢力に抗して過給圧リリーフ弁５７を開く。また、ＯＮされると、逆に負圧通路６３側を閉じて正圧通路６４ａ側を開き、過給圧リリーフ弁５７の圧力室に正圧を導くことで過給圧リリーフ弁５７を閉じる。
【００３５】
吸気制御弁用切換ソレノイド弁ＳＯＬ．２は、ＯＦＦされると大気ポートを閉じて負圧通路６３側を開き、制御圧通路７２ａを介して吸気制御弁作動用アクチュエータ５６のスプリングが内装された圧力室に負圧を導くことでスプリングの付勢力に抗して吸気制御弁５５を閉じ、ＯＮされると負圧通路６３側を閉じて大気ポートを開き、吸気制御弁作動用アクチュエータ５６の圧力室に大気圧を導くことで圧力室内のスプリングの付勢力により吸気制御弁５５を開く。
【００３６】
第１の排気制御弁用切換ソレノイド弁ＳＯＬ．３、第２の排気制御弁用切換ソレノイド弁ＳＯＬ．４は、共にＯＦＦのとき、第１の排気制御弁用切換ソレノイド弁ＳＯＬ．３が正圧通路６４ｂ側を閉じて大気ポートを開き、第２の排気制御弁用切換ソレノイド弁ＳＯＬ．４が負圧通路６３側を閉じて大気ポートを開くことで、排気制御弁作動用アクチュエータ５４の両室５４ａ，５４ｂが大気開放され、負圧室５４ｂに内装されたスプリングの付勢力により排気制御弁５３が全閉する。
【００３７】
また、両切換ソレノイド弁ＳＯＬ．３，４が共にＯＮのとき、それぞれ大気ポートを閉じ、第１の排気制御弁用切換ソレノイド弁ＳＯＬ．３が正圧通路６４ｂ側を開き、第２の排気制御弁用切換ソレノイド弁ＳＯＬ．４が負圧通路６３側を開くことで、排気制御弁作動用アクチュエータ５４の正圧室５４ａに正圧を、負圧室５４ｂに負圧を導き、スプリングの付勢力に抗して排気制御弁５３を全開する。
【００３８】
また、第１の排気制御弁用切換ソレノイド弁ＳＯＬ．３のみがＯＮで、正圧を排気制御弁作動用アクチュエータ５４の正圧室５４ａに供給し、負圧室５４ｂを大気開放する状態では、排気制御弁小開制御用デューティソレノイド弁Ｄ．ＳＯＬ．２によりその正圧をリークして排気制御弁５３を小開する。
【００３９】
ここで、排気制御弁小開制御用デューティソレノイド弁Ｄ．ＳＯＬ．２は、電子制御装置１００からのデューティ信号におけるデューティ比が大きいと、リーク量の増大により正圧室５４ａに作用する正圧を低下して排気制御弁５３の開度を減じ、デューティ比が小さくなるほど、リーク量を減じて正圧を高く保持し、排気制御弁５３の開度を増す方向に動作する。そして、シングルターボ状態下でエンジン運転領域が所定の排気制御弁小開制御領域にあるとき、排気制御弁小開制御用デューティソレノイド弁Ｄ．ＳＯＬ．２による排気制御弁５３の開度で過給圧をフィードバック制御し、この過給圧制御に伴い排気制御弁５３を小開する。
【００４０】
次に、エンジン１に備えられる各種のセンサについて説明する。吸気制御弁５５の上流側に連通する通路と下流側に連通する通路に差圧センサ８０が接続され、この差圧センサ８０により吸気制御弁５５の上，下流の差圧が検出される。また、吸気マニホルド２３に、吸気管圧力／大気圧切換ソレノイド弁７６を介して絶対圧センサ８１が接続され、吸気管圧力／大気圧切換ソレノイド弁７６を切換えることにより吸気管圧力（吸気マニホールド２３内の圧力）と大気圧とが選択的に検出される。
【００４１】
また、シリンダブロック２にノックセンサ８２が取付けられると共に、左右両バンク３，４を連通する冷却水通路に冷却水温センサ８３が臨まされ、排気管１０にＯ2センサ８４が臨まされている。さらに、スロットル弁２１に、スロットル開度を検出するスロットル開度センサ８５ａとスロットルバルブ全閉でＯＮするアイドルスイッチ８５ｂとを内蔵したスロットルセンサ８５が連設され、エアクリーナ１５の直流下に吸入空気量センサ８６が配設されている。
【００４２】
また、シリンダブロック２に支承されたクランクシャフト１ａにクランクロータ９０が軸着され、このクランクロータ９０の外周に、電磁ピックアップ等からなるクランク角センサ８７が対設されている。さらに、動弁機構９におけるカムシャフトに連設するカムロータ９１に、電磁ピックアップ等からなる気筒判別センサ８８が対設されている。
【００４３】
クランク角センサ８７、気筒判別センサ８８は、それぞれクランクロータ９０、カムロータ９１に所定間隔毎に形成された突起をエンジン運転に伴い検出し、クランクパルス、気筒判別パルスを出力する。そして、電子制御装置１００において、クランクパルスの間隔時間（突起の検出間隔）からエンジン回転数を算出すると共に、点火時期及び燃料噴射開始時期等を演算し、さらに、クランクパルス及び気筒判別パルスの入力パターンから気筒判別を行う。
【００４４】
次に、図２に基づき、電子制御系の構成について説明する。エンジン１を制御する電子制御装置（ＥＣＵ）１００は、ＣＰＵ１０１、ＲＯＭ１０２、ＲＡＭ１０３、バックアップＲＡＭ１０４、カウンタ・タイマ群１０５、及びＩ／Ｏインターフェース１０６をバスラインを介して接続したマイクロコンピュータを中心として構成され、各部に所定の安定化電源を供給する定電圧回路１０７、駆動回路１０８、Ａ／Ｄ変換器１０９等の周辺回路を備えている。
【００４５】
尚、カウンタ・タイマ群１０５は、フリーランカウンタ、気筒判別用信号（気筒判別パルス）の入力計数用カウンタなどの各種カウンタ、燃料噴射用タイマ、点火用タイマ、定期割込みを発生させるための定期割込み用タイマ、クランク角センサ信号（クランクパルス）の入力間隔計時用タイマ、及び、システム異常監視用のウオッチドッグタイマなどの各種タイマを便宜上総称するものであり、その他、各種のソフトウエアカウンタ・タイマを含む。
【００４６】
定電圧回路１０７は、２回路のリレー接点を有する電源リレー１１０の第１のリレー接点を介してバッテリ１１１に接続されると共に、直接、バッテリ１１１に接続されており、イグニッションスイッチ１１２のＯＮがＩ／Ｏインターフェース１０６の入力ポートで検出されて電源リレー１１０の接点が閉になると、ＥＣＵ１００内の各部へ電源を供給する一方、イグニッションスイッチ１１２のＯＮ，ＯＦＦに拘らず、常時、バックアップＲＡＭ１０４にバックアップ用の電源を供給する。更に、バッテリ１１１には、燃料ポンプリレー１１３のリレー接点を介して燃料ポンプ３１が接続されている。尚、電源リレー１１０の第２のリレー接点には、バッテリ１１１から各アクチュエータに電源を供給するための電源線が接続されている。
【００４７】
また、Ｉ／Ｏインターフェース１０６の入力ポートには、イグニッションスイッチ１１２、アイドルスイッチ８５ｂ、ノックセンサ８２、クランク角センサ８７、気筒判別センサ８８、車速センサ１１４等が接続され、更に、Ａ／Ｄ変換器１０９を介して、吸入空気量センサ８６、スロットル開度センサ８５ａ、冷却水温センサ８３、Ｏ2センサ８４、絶対圧センサ８１、差圧センサ８０等が接続されると共に、バッテリ電圧ＶBが入力されてモニタされる。
【００４８】
また、Ｉ／Ｏインターフェイス１０６の出力ポートには、過給圧リリーフ弁用切換ソレノイド弁ＳＯＬ．１、吸気制御弁用切換ソレノイド弁ＳＯＬ．２、第１の排気制御弁用切換ソレノイド弁ＳＯＬ．３、第２の排気制御弁用切換ソレノイド弁ＳＯＬ．４、プライマリウェストゲート制御用デューティソレノイド弁Ｄ．ＳＯＬ．１、排気制御弁小開制御用デューティソレノイド弁Ｄ．ＳＯＬ．２、セカンダリウェストゲート弁用切換ソレノイド弁ＳＯＬ．Ｗ、吸気管圧力／大気圧切換ソレノイド弁７６、ＩＳＣ弁２５、インジェクタ３０が駆動回路１０８を介して接続されると共に、イグナイタ３６が接続されている。
【００４９】
以上の電子制御系では、イグニッションスイッチ１１２がＯＮされると、電源リレー１１０がＯＮし、定電圧回路１０７を介して各部に定電圧が供給され、ＥＣＵ１００が各種制御を実行する。すなわち、ＥＣＵ１００において、ＣＰＵ１０１が、ＲＯＭ１０２に格納されている演算プログラムに基づき、Ｉ／Ｏインターフェース１０６を介して各種センサからの検出信号を入力処理し、ＲＡＭ１０３及びバックアップＲＡＭ１０４に記憶されている各種データ、ＲＯＭ１０２に格納されている固定データに基づき、各種制御量を演算する。
【００５０】
そして、駆動回路１０８を介して各切換ソレノイド弁７６、ＳＯＬ．１〜４、ＳＯＬ．ＷにＯＮ，ＯＦＦ信号を、各デューティソレノイド弁Ｄ．ＳＯＬ．１，Ｄ．ＳＯＬ．２にデューティ信号を出力してターボ過給機の作動切換制御及び過給圧制御を実行し、演算した燃料噴射量を定める駆動パルス幅信号を所定のタイミングで該当気筒のインジェクタ３０に出力して燃料噴射制御を実行する。また、所定のタイミングでイグナイタ３６に点火信号を出力して点火時期制御を実行し、ＩＳＣ弁２５に制御信号を出力してアイドル回転数制御等を実行する。
【００５１】
この場合、ＥＣＵ１００におけるターボ過給機作動切換制御では、運転領域を、プライマリターボ過給機４０のみを過給動作させるシングルターボ状態とするシングルターボ領域と、プライマリターボ過給機４０及びセカンダリターボ過給機５０を共に過給動作させるツインターボ状態とするツインターボ領域とに区分し、現在の運転領域が何れの領域にあるかを、過給機作動状態を切換えるための切換判定値（後述するシングル→ツイン切換判定値Ｔｐ２、ツイン→シングル切換判定値Ｔｐ１）とエンジン負荷との比較結果に応じて判断する。
【００５２】
その結果、運転領域がシングルターボ領域にある場合には、過給圧リリーフ弁用切換ソレノイド弁ＳＯＬ．１をＯＦＦして過給圧リリーフ弁５７を開弁すると共に、吸気制御弁用切換ソレノイド弁ＳＯＬ．２をＯＦＦして吸気制御弁５５を閉弁し、第１，第２の排気制御弁用切換ソレノイド弁ＳＯＬ．３，ＳＯＬ．４を共にＯＦＦして排気制御弁を閉弁、或いは、第１の排気制御弁用切換ソレノイド弁ＳＯＬ．３のみをＯＮして排気制御弁５３を小開し、プライマリターボ過給機４０のみを過給動作させるシングルターボ状態とする。
【００５３】
また、運転領域がツインターボ領域にある場合には、過給圧リリーフ弁用切換ソレノイド弁ＳＯＬ．１、吸気制御弁用切換ソレノイド弁ＳＯＬ．２、第１，第２の排気制御弁用切換ソレノイド弁ＳＯＬ．３，ＳＯＬ．４をＯＮし、過給圧リリーフ弁５７を閉弁して吸気制御弁５５及び排気制御弁５３を共に開弁し、両ターボ過給機４０，５０を過給動作させるツインターボ状態とする。
【００５４】
そして、ツインターボ状態での運転中、運転領域がツインターボ領域からシングルターボ領域に移行すると、所定の遅延時間をもって、過給圧リリーフ弁用切換ソレノイド弁ＳＯＬ．１、吸気制御弁用切換ソレノイド弁ＳＯＬ．２、第１，第２の排気制御弁用切換ソレノイド弁ＳＯＬ．３，ＳＯＬ．４をＯＦＦさせてツインターボ状態からシングルターボ状態に切換え、スロットル操作等によりシングルターボ領域判定とツインターボ領域判定とが繰返されたときの過給機作動状態の切換え（ターボ切換え）の制御ハンチングを防止する。
【００５５】
ツイン→シングルのターボ切換え時の遅延時間は、エンジン回転数に応じて設定され、低回転数領域で短く、中回転数領域ではエンジン回転数の上昇に応じて増加し、高回転数領域では長く設定される。すなわち、ツインターボ領域からシングルターボ領域に移行後、エンジン回転数が低い程、ツインターボ状態からシングルターボ状態に切換えるタイミングが早められ、特に、変速機のアップシフトによりエンジン回転数が大きく低下した場合に迅速にシングルターボ状態に切換え、ツインターボ状態でのトルクの低い部分での運転を回避して運転性の悪化を防止する。
【００５６】
すなわち、ＥＣＵ１００は、本発明に係わる遅延時間設定手段及びシングルターボ切換手段の機能を有し、具体的には、図３〜図６に示すルーチンにおいて各手段の機能を実現する。
【００５７】
以下、ＥＣＵ１００によるプライマリターボ過給機４０及びセカンダリターボ過給機５０の作動制御に係わる処理について、図３〜図６のフローチャートを用いて説明する。
【００５８】
図３〜図６は、プライマリターボ過給機４０のみを過給動作させるシングルターボ状態への制御モード（シングルターボモード）と両ターボ過給機４０，５０を過給動作させるツインターボ状態への制御モード（ツインターボモード）とを切換えるターボ切換制御ルーチンを示し、イグニッションスイッチ１１２がＯＮされてシステムに電源が投入され、システムがイニシャライズ（各フラグ、各カウント値のクリア等）された後、設定時間（例えば、１０ｍｓｅｃ）毎に実行される。
【００５９】
このターボ切換制御ルーチンでは、先ず、ステップＳ１０１で、現制御状態がシングルターボモードかツインターボモードかを判別するためのツインターボモード判別フラグＦ１（初期値は０；シングルターボモード）を参照する。そして、ツインターボモード判別フラグＦ１がクリア（Ｆ１＝０）されているときには、ステップＳ1０１からステップＳ１０２以降のシングルターボモードの処理へ進み、セット（Ｆ１＝１）されているときには、ステップＳ１０１からステップＳ１６０以降のツインターボモードの処理へ進む。
【００６０】
以下の説明では、まずシングルターボモードについて説明し、次いで、シングル→ツイン切換制御、ツインターボモード、最後にツイン→シングル切換制御について説明する。
【００６１】
イグニッションスイッチ１１２をＯＮした直後、及び現制御状態がシングルターボモードの場合には、Ｆ１＝０であるため、ステップＳ１０１からステップＳ１０２へ進み、エンジン回転数Ｎに基づきターボ切換判定値テーブルを補間計算付で参照してシングル→ツイン切換判定値Ｔｐ２を設定する。
【００６２】
図７に示すように、ターボ切換判定値テーブルには、エンジン回転数Ｎとエンジン負荷を表す基本燃料噴射パルス幅Ｔｐ（Ｔｐ＝Ｋ×Ｑ／Ｎ；Ｑは吸入空気量、Ｋは定数）との関係からシングルターボモードからツインターボモードへ切換えるに最適なシングル→ツイン切換判定ラインＬ２と、その逆にツインターボモードからシングルターボモードへ切換えるに最適なツイン→シングル切換判定ラインＬ１を予めシミュレーション或いは実験等から求め、シングルターボ領域とツインターボ領域とが設定されている。そして、各ラインＬ２，Ｌ１に対応してそれぞれシングル→ツイン切換判定値Ｔｐ２、及びツイン→シングル切換判定値Ｔｐ１がエンジン回転数Ｎをパラメータとしたテーブルとして予めＲＯＭ１０２の一連のアドレスに格納されている。
【００６３】
尚、シングル→ツイン切換判定ラインＬ２は、切換時のトルク変動を防止するため、図８の出力特性のシングルターボ時のトルク曲線とツインターボ時のトルク曲線とが一致する点に設定する必要があり、このため、図７に示すように、低，中回転数域での高負荷からエンジン回転数Ｎの上昇に応じて低負荷側に設定される。また、同図に示すようにターボ過給機の作動切換時における制御ハンチングを防止するため、ツイン→シングル切換判定ラインＬ１は、シングル→ツイン切換判定ラインＬ２に対して低回転数側に比較的広い幅のヒステリシスを有して設定される。
【００６４】
次いで、ステップＳ１０３へ進み、シングル→ツイン切換判定値Ｔｐ２と現在の基本燃料噴射パルス幅（エンジン負荷）Ｔｐとを比較し、Ｔｐ＜Ｔｐ２の場合、ステップＳ１０４以降へ進んでシングルターボモードの制御を行い、また、Ｔｐ≧Ｔｐ２の場合には、ステップＳ１３０以降へ分岐してシングルターボ状態からツインターボ状態に切換える為のシングル→ツイン切換制御に移行する。
【００６５】
ステップＳ１０４以降のシングルターボモードの処理では、先ず、ステップＳ１０４で過給圧制御モード判別フラグＦ２の値を参照する。過給圧制御モード判別フラグＦ２は、現運転領域が排気制御弁５３の小開により過給圧制御を行うと共にセカンダリターボ過給機５０を予備回転させる排気制御弁小開制御領域内のときセット（Ｆ２＝１）され、領域外のときクリア（Ｆ２＝０）される。
【００６６】
従って、イグニッションスイッチ１１２をＯＮした直後はイニシャルセットにより、また前回ルーチン実行時に運転領域が排気制御弁小開制御領域外のときは、Ｆ２＝０であるため、ステップＳ１０５へ進み、ステップＳ１０５ないしステップＳ１０７の条件判断により現在の運転領域が排気制御弁小開制御領域内に移行したかを判断する。
【００６７】
この排気制御弁小開制御領域への移行判定は、図９に示すようにエンジン回転数Ｎと吸気管圧力（過給圧）Ｐとの関係で、シングル→ツイン切換判定ラインＬ２よりも低回転低負荷側、すなわちシングルターボ状態下において、設定値Ｎ２（例えば，２６５０ｒｐｍ）、Ｐ２（例えば、１１２０ｍｍＨｇ）で囲まれた領域で、且つスロットル開度ＴＨが設定値ＴＨ２（例えば、３０ｄｅｇ）以上のとき、領域内に移行したと判定する。
【００６８】
具体的には、ステップＳ１０５でエンジン回転数Ｎと設定値Ｎ２とを比較し、ステップＳ１０６で吸気管圧力Ｐと設定値Ｐ２とを比較し、ステップＳ１０７でスロットル開度ＴＨと設定値ＴＨ２とを比較する。そして、Ｎ＜Ｎ２、或いはＰ＜Ｐ２、或いはＴＨ＜ＴＨ２の場合、ステップＳ１０８へ進み、現運転領域が排気制御弁小開制御領域外にあると判断して過給圧制御モード判別フラグＦ２をクリアし（Ｆ２←０）、また、Ｎ≧Ｎ２且つＰ≧Ｐ２且つＴＨ≧ＴＨ２の場合にはステップＳ１１２へ進み、現運転領域が排気制御弁小開制御領域に移行したと判断して過給圧制御モード判別フラグＦ２をセットする（Ｆ２←１）。
【００６９】
そして、ステップＳ１０８或いはステップＳ１１２からステップＳ１１３へ進んで、過給圧リリーフ弁用切換ソレノイド弁ＳＯＬ．１をＯＦＦし、ステップＳ１１４で吸気制御弁用切換ソレノイド弁ＳＯＬ．２をＯＦＦする。次いでステップＳ１１５へ進むと、過給圧制御モード判別フラグＦ２の値を参照し、Ｆ２＝０の場合、ステップＳ１１６へ進み、第１の排気制御弁用切換ソレノイド弁ＳＯＬ．３をＯＦＦし、ステップＳ１１８で第２の排気制御弁用切換ソレノイド弁ＳＯＬ．４をＯＦＦする。
【００７０】
その後、ステップＳ１１８からステップＳ１１９へ進み、ステップＳ１１９〜Ｓ１２１で、ツインターボモード判別フラグＦ１、後述するシングル→ツイン切換制御において用いられる差圧検索フラグＦ３、後述するシングル→ツイン切換制御によってツインターボ領域に移行した後のツインターボ領域継続時間を計時し、制御弁を切換えるタイミングを判断するためのツインターボ領域継続時間カウント値Ｃ１をそれぞれクリアし、ルーチンを抜ける。
【００７１】
従って、シングルターボ状態下で、且つ排気制御弁小開制御領域外の低回転、低負荷の運転領域では、各切換ソレノイド弁ＳＯＬ．１〜４がいずれもＯＦＦとなる。そこで、過給圧リリーフ弁５７は、過給圧リリーフ弁用切換ソレノイド弁ＳＯＬ．１のＯＦＦにより、サージタンク６０からの負圧が圧力室に導入されることでスプリングの付勢力に抗して開弁する。吸気制御弁５５は、吸気制御弁用切換ソレノイド弁ＳＯＬ．２のＯＦＦにより吸気制御弁作動用アクチュエータ５６の圧力室に負圧が導入されることで、スプリングの付勢力に抗して逆に閉弁する。また、排気制御弁５３は、第１，第２の排気制御弁用切換ソレノイド弁ＳＯＬ．３，４のＯＦＦにより、排気制御弁作動用アクチュエータ５４の両室５４ａ，５４ｂに大気圧が導入されることでスプリングの付勢力により閉弁する。
【００７２】
そして、排気制御弁５３の閉弁によりセカンダリターボ過給機５０への排気の導入が遮断され、セカンダリターボ過給機５０が不作動となり、プライマリターボ過給機４０のみ作動のシングルターボ状態となる。また、吸気制御弁５５の閉弁により、プライマリターボ過給機４０からの過給圧の吸気制御弁５５を介してのセカンダリターボ過給機５０側へのリークが防止され、過給圧の低下が防止される。
【００７３】
尚、シングルターボ状態で且つ排気制御弁小開制御領域外の場合、或いはツインターボ状態の場合には、過給圧フィードバック制御はプライマリウェストゲート弁４１のみを用いて行われる。すなわち、エンジン運転状態に基づき設定される目標過給圧と絶対圧センサ８１により検出される吸気管圧力すなわち実過給圧Ｐとを比較し、その比較結果に応じて例えばＰＩ制御によりプライマリウェストゲート制御デューティソレノイド弁Ｄ．ＳＯＬ．１に対するＯＮデューティ（デューティ比）を演算し、このＯＮデューティのデューティ信号をプライマリウェストゲート制御デューティソレノイド弁Ｄ．ＳＯＬ．１に出力してプライマリウエストゲート弁４１を制御することにより過給圧制御を行う。
【００７４】
一方、現運転領域が排気制御弁小開制御領域内と判断され、ステップＳ１１２で過給圧制御モード判別フラグＦ２がセットされた場合には、ステップＳ１１３〜Ｓ１１５を経てステップＳ１１７へ進み、第１の排気制御弁用切換ソレノイド弁ＳＯＬ．３をＯＮした後、前述のステップＳ１１８〜Ｓ１２１を経てルーチンを抜ける。そこで、第１の排気制御弁用切換ソレノイド弁ＳＯＬ．３のみがＯＮされ、排気制御弁作動用アクチュエータ５４の正圧室５４ａに正圧が導入され、排気制御弁５３が開かれる。
【００７５】
尚、この排気制御弁小開制御モード下では、排気制御弁５３を用いて過給圧フィードバック制御が行われ、これに伴い排気制御弁５３が小開される。すなわち、目標過給圧と絶対圧センサ８１により検出される実過給圧とを比較し、その比較結果に応じて、例えばＰＩ制御により排気制御弁小開制御用デューティソレノイド弁Ｄ．ＳＯＬ．２に対するＯＮデューティ（デューティ比）を演算し、このＯＮデューティのデューティ信号を排気制御弁小開制御用デューティソレノイド弁Ｄ．ＳＯＬ．２に出力し、過給圧フィードバック制御を実行する。
【００７６】
このため、排気制御弁小開制御用デューティソレノイド弁Ｄ．ＳＯＬ．２により排気制御弁作動用アクチュエータ５４の正圧室５４ａに作用する正圧が調圧され、図１４に示すように、排気制御弁５３が小開して排気制御弁５３のみを用いて過給圧フィードバック制御が行われる。そして、排気制御弁５３の小開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に供給され、ツインターボ状態への移行に備えてセカンダリターボ過給機５０が予備回転される。
【００７７】
この状態下では、吸気制御弁５５が閉弁されているため、セカンダリターボ過給機５０のコンプレッサ５０ｂ下流と吸気制御弁５５との間に過給圧（セカンダリターボ過給機５０によるコンプレッサ圧）が封じ込められるが、このとき過給圧リリーフ弁５７の開弁により、この過給圧をリークさせ、予備回転の円滑化を図っている。
【００７８】
また、シングルターボ状態下でエンジン運転領域が排気制御弁小開制御領域内にあり、過給圧制御モード判別フラグＦ２がセット（Ｆ２＝１）されている場合には、ステップＳ１０４からステップＳ１０９へ進み、ステップＳ１０９ないしステップＳ１１１の条件判断により現在の運転領域が排気制御弁小開制御領域外に移行したかの判断がなされる。
【００７９】
この領域外への移行判定は、過給圧制御モード切換時の制御ハンチングを防止するため、エンジン回転数Ｎ、吸気管圧力Ｐ、及びスロットル開度ＴＨに対する各判定値にヒステリシスを設けており、図９に示すように、前述の設定値Ｎ２，Ｐ２，ＴＨ２よりも低い値の設定値Ｎ１（例えば、２６００ｒｐｍ）、Ｐ１（例えば、１０７０ｍｍＨｇ）、ＴＨ１（例えば、２５ｄｅｇ）により判定する。
【００８０】
すなわち、ステップＳ１０９でエンジン回転数Ｎと設定値Ｎ１とを比較し、ステップＳ１１０で吸気管圧力（過給圧）Ｐと設定値Ｐ１とを比較し、ステップＳ１１１でスロットル開度ＴＨと設定値ＴＨ１とを比較し、Ｎ＜Ｎ１、或いはＰ＜Ｐ１、或いはＴＨ＜ＴＨ１の場合、現運転領域が排気制御弁小開制御領域外に移行したと判断して前述のステップＳ１０８へ戻り、過給圧制御モード判別フラグＦ２をクリアする。これにより、排気制御弁小開制御が解除される。また、Ｎ≧Ｎ１且つＰ≧Ｐ１且つＴＨ≧ＴＨ１の場合には、現運転領域が領域内のままであると判断して前述のステップＳ１１２へ進み、過給圧制御モード判別フラグＦ２をＦ２＝１の状態に保持し、排気制御弁小開制御を継続する。
【００８１】
以上のように、シングルターボ状態下では、エンジン１からの排気の殆どが、プライマリターボ過給機４０に導入されてタービン４０ａによりコンプレッサ４０ｂを回転駆動する。そこでコンプレッサ４０ｂにより空気を吸入圧縮し、この圧縮空気がインタークーラ２０で冷却され、スロットル弁２１の開度で流量調整され、チャンバ２２、吸気マニホールド２３を介して各気筒に高い充填効率で供給されて過給作用する。そして、このプライマリターボ過給機４０のみ作動のシングルターボ状態では、図８の出力特性に示すように、低，中回転数域で高い軸トルクのシングルターボ時のトルク曲線が得られる。
【００８２】
次に、シングル→ツイン切換制御について説明する。前述のステップＳ１０３で、Ｔｐ≧Ｔｐ２すなわち現在の運転領域がシングルターボ領域からツインターボ領域（図７参照）に移行したと判断されると、ステップＳ１０３からステップＳ１３０へ分岐し、プライマリターボ過給機４０のみ作動のシングルターボ状態から両ターボ過給機４０，５０作動のツインターボ状態へ切換えるためのシングル→ツイン切換制御を実行する。
【００８３】
このシングル→ツイン切換制御では、先ず、ステップＳ１３０で過給圧リリーフ弁用切換ソレノイド弁ＳＯＬ．１に対する通電状態を判断し、また、ステップＳ１３２で第１の排気制御弁用切換ソレノイド弁ＳＯＬ．３に対する通電状態を判断する。そして、両切換ソレノイド弁ＳＯＬ．１，３が共にＯＮの場合は、そのままステップＳ１３４へ進み、各切換ソレノイド弁ＳＯＬ．１，３がＯＦＦの場合、ステップＳ１３１，Ｓ１３３でそれぞれＯＮにした後、ステップＳ１３４へ進む。
【００８４】
そこで、過給圧リリーフ弁用切換ソレノイド弁ＳＯＬ．１のＯＮにより正圧通路６４ａからの正圧が過給圧リリーフ弁５７の圧力室に導入され、この正圧及びスプリングの付勢力により過給圧リリーフ弁５７が直ちに閉弁する。また、第２の排気制御弁用切換ソレノイド弁ＳＯＬ．４がＯＦＦで第１の排気制御弁用切換ソレノイド弁ＳＯＬ．３のみがＯＮすることにより、排気制御弁作動用アクチュエータ５４の負圧室５４ｂが大気に開放された状態で正圧室５４ａに正圧が導入され、スプリングの付勢力に抗して排気制御弁５３が開弁する。
【００８５】
この場合、シングルターボ状態下の排気制御弁小開制御モードからシングル→ツイン切換制御に移行した場合には、排気制御弁５３による過給圧フィードバック制御が中止され、排気制御弁小開制御用デューティソレノイド弁Ｄ．ＳＯＬ．２が全閉され、正圧通路６４ｂを介しての正圧が排気制御弁小開制御用デューティソレノイド弁Ｄ．ＤＯＬ．２によりリークされることなく直接排気制御弁作動用アクチュエータ５４の正圧室５４ａに導入されるので、排気制御弁５３の開度が増大される。
【００８６】
そして、過給圧リリーフ弁５７の閉弁によりリリーフ通路５８が遮断され、且つ排気制御弁５３の開弁、及びその開度増大によりセカンダリターボ過給機５０の回転数が上昇されると共に、セカンダリターボ過給機５０のコンプレッサ５０ｂ下流と吸気制御弁５５との間の過給圧が次第に上昇され、ツインターボ状態への移行に備えられる。
【００８７】
次に、ステップＳ１３４では、差圧検索フラグＦ３の値を参照し、Ｆ３＝０の場合、ステップＳ１３５へ進み、Ｆ３＝１の場合、ステップＳ１３９へジャンプする。シングル→ツイン切換制御に移行後、初回のルーチン実行時にはＦ３＝０であるためステップＳ１３５へ進み、先ず、車速ＶＳＰに基づき排気制御弁開ディレイ時間設定テーブルを補間計算付で参照して、シングル→ツイン切換制御移行後の排気制御弁５３の全開制御（第２の排気制御弁用切換ソレノイド弁ＳＯＬ．４をＯＦＦからＯＮにする）時期を定める排気制御弁開ディレイ時間Ｔ１を設定する。
【００８８】
そして、ステップＳ１３６で、車速ＶＳＰに基づき吸気制御弁開ディレイ時間設定値テーブルを補間計算付で参照して、排気制御弁５３の全開制御後に吸気制御弁５５の開弁制御（吸気制御弁用切換ソレノイド弁ＳＯＬ．２をＯＦＦからＯＮにする）開始時期の条件を定めるための吸気制御弁開ディレイ時間Ｔ２を設定し、さらに、ステップＳ１３７で、吸気制御弁５５の上流圧Ｐｕと下流圧Ｐｄとの差圧（差圧センサ８０の読込み値）ＤＰＳ（＝Ｐｕ−Ｐｄ）に基づき、吸気制御弁５５の開弁制御開始時期を定めるための吸気制御弁開差圧ＤＰＳＳＴを設定する。
【００８９】
図１０に排気制御弁開ディレイ時間設定テーブルの特性を、図１１に吸気制御弁開ディレイ時間設定テーブルの特性をそれぞれ示す。図１０，１１に示すように、車速ＶＳＰが高い程、排気制御弁開ディレイ時間Ｔ１及び吸気制御弁開ディレイ時間Ｔ２を短くして、排気制御弁５３を全開させるタイミング及び吸気制御弁５５を開けるタイミング、すなわち、シングルターボ状態からツインターボ状態に切換わるタイミングを早め、車速に拘らず加速応答性を均一化させ、ドライバビリティの向上を図る。
【００９０】
また、図１２に吸気制御弁開差圧設定テーブルの特性を示す。同図に示すようにエンジン運転状態がシングルターボ領域からシングル→ツイン切換判定ラインＬ２（シングル→ツイン切換判定値Ｔｐ２）を境としてツインターボ領域（図７参照）に移行した直後の差圧ＤＰＳがマイナス側にある程、すなわち、吸気制御弁５５の上流圧Ｐｕに対し下流圧Ｐｄが高く、高過給状態である程、吸気制御弁５５を開とする判断条件としての吸気制御弁開差圧ＤＰＳＳＴをマイナス側とし、吸気制御弁５５を開けるタイミング、すなわちセカンダリターボ過給機５０による過給開始時期を早め、早期にツインターボ状態として加速性能を向上させる。
【００９１】
以上のディレイ時間Ｔ１，Ｔ２、及び吸気制御弁開差圧ＤＰＳＳＴを設定した後、ステップＳ１３８へ進んで差圧検索フラグＦ３をセットし（Ｆ３←１）、ステップＳ１３９で第２の排気制御弁用切換ソレノイド弁ＳＯＬ．４に対する通電状態を調べることにより、既に排気制御弁５３に対する全開制御が開始されているか否かを判断する。
【００９２】
その結果、ステップＳ１３９において、ＳＯＬ．４＝ＯＮであり、既に排気制御弁全開制御が開始されている場合には、ステップＳ１４３へジャンプして第２の排気制御弁用切換ソレノイド弁ＳＯＬ．４をＯＮに保持し、ＳＯＬ．４＝ＯＦＦの場合には、排気制御弁全開制御実行前であるため、ステップＳ１４０へ進み、ツインターボ領域継続時間カウント値Ｃ１と排気制御弁開ディレイ時間Ｔ１とを比較する。
【００９３】
そして、Ｃ１≧Ｔ１の場合には、ステップＳ１４１へ進んで第２の排気制御弁用切換ソレノイド弁ＳＯＬ．４をＯＮさせ、排気制御弁５３を全開させる。また、Ｃ１＜Ｔ１のディレイ時間経過前のときには、ステップＳ１４８へ進んでツインターボ領域継続時間カウント値Ｃ１をカウントアップし（Ｃ１←Ｃ１＋１）、ルーチンを抜ける。
【００９４】
その後、ツインターボ領域継続時間カウント値Ｃ１が排気制御弁開ディレイ時間Ｔ１に達すると（Ｃ１≧Ｔ１）、ステップＳ１４０からステップＳ１４１へ進んで第２の排気制御弁用切換ソレノイド弁ＳＯＬ．４をＯＮする。これにより、第１，第２の排気制御弁用切換ソレノイド弁ＳＯＬ．３，ＳＯＬ．４が共にＯＮとなって排気制御弁５３が全開され、セカンダリターボ過給機５０の回転数がより上昇されてコンプレッサ５０ｂと吸気制御弁５５との間のセカンダリターボ過給機５０によるコンプレッサ圧（過給圧）が上昇し、図１４に示すように、吸気制御弁５５の上流と下流との差圧ＤＰＳが上昇する。
【００９５】
次に、ステップＳ１４２へ進み、以下、ツインターボ領域継続時間カウント値Ｃ１によって排気制御弁全開制御後の時間を計時するために、ツインターボ領域継続時間カウント値Ｃ１を一旦クリアする（Ｃ１←０）。そして、ステップＳ１４３で、排気制御弁全開制御（ＳＯＬ．４がＯＦＦ→ＯＮ）後の経過時間を表すツインターボ領域継続時間カウント値Ｃ１と吸気制御弁開ディレイ時間Ｔ２とを比較し、Ｃ１＜Ｔ２の場合には、吸気制御弁５５の開弁条件が成立していないと判断してステップＳ１４８でツインターボ領域継続時間カウント値Ｃ１をカウントアップしてルーチンを抜け、また、Ｃ１≧Ｔ２の場合には、開弁条件成立と判断してステップＳ１４４へ進み、現在の差圧ＤＰＳと吸気制御弁開差圧ＤＰＳＳＴとを比較し、吸気制御弁５５の開弁開始時期に達したかを判断する。
【００９６】
その結果、ＤＰＳ＜ＤＰＳＳＴのときには開弁開始時期に達していないと判断してステップＳ１４５へ進み、ＤＰＳ≧ＤＰＳＳＴのときには、吸気制御弁５５の上流圧Ｐｕと下流圧Ｐｄとが略等しくなり、すなわち、セカンダリターボ過給機５０のコンプレッサ５０ｂと吸気制御弁５５との間のセカンダリターボ過給機５０による過給圧が上昇してプライマリターボ過給機４０による過給圧と略等しくなり、吸気制御弁開弁開始時期に達したと判断してステップＳ１４６へ進み、吸気制御弁用切換ソレノイド弁ＳＯＬ．２をＯＮさせて吸気制御弁５５を開弁させる。
【００９７】
その結果、セカンダリターボ過給機５０からの過給が開始され、ツインターボ状態となる。そして、ステップＳ１４７へ進み、シングル→ツイン切換制御の終了により、次回、ツインターボモードへ移行させるべくツインターボモード判別フラグＦ１をセットしてルーチンを抜ける。
【００９８】
また、ステップＳ１４４でＤＰＳ＜ＤＰＳＳＴと判断されてステップＳ１４５へ進んだ場合は、さらにカウント値Ｃ１を、吸気制御弁開ディレイ時間Ｔ２に設定値ＴＤＰを加算した値と比較する。そして、Ｃ１＜Ｔ２＋ＴＤＰのときにはステップＳ１４８へ進み、カウント値Ｃ１をカウントアップしてルーチンを抜け、Ｃ１≧Ｔ２＋ＴＤＰのときには、ステップＳ１４６へ進み、差圧ＤＰＳが吸気制御弁開差圧ＤＰＳＳＴに達してなくても吸気制御弁用切換ソレノイド弁ＳＯＬ．２をＯＮし、吸気制御弁５５を開弁させてツインターボモードに移行させる。
【００９９】
すなわち、差圧センサ８０系の故障により、差圧センサ８０による差圧ＤＰＳが上昇しない場合は、排気制御弁開ディレイ時間Ｔ１が経過して排気制御弁５３を全開後、さらに吸気制御弁開ディレイ時間Ｔ２が経過した後も、何時迄たっても吸気制御弁５５が開弁されず、この間、セカンダリターボ過給機５０のコンプレッサ５０ｂと吸気制御弁５５との間にセカンダリターボ過給機５０による過給圧（コンプレッサ圧）が封じ込められ、セカンダリターボ過給機５０と吸気制御弁５５との間の過給圧が異常上昇し、セカンダリターボ過給機５０がサージングを生じて損傷してしまう。このため、排気制御弁５３を全開制御後、さらに吸気制御弁開ディレイ時間Ｔ２に設定値ＴＤＰを加算した時間（Ｔ２＋ＴＤＰ）経過後は、差圧ＤＰＳが吸気制御弁開差圧ＤＰＳＳＴに達していなくても、吸気制御弁５５を開弁させることで、セカンダリターボ過給機５０と吸気制御弁５５との間の過給圧の異常上昇を防止し、差圧センサ８０系の故障に伴うセカンダリターボ過給機５０の損傷を未然に防止する。
【０１００】
尚、以上のシングル→ツイン切換制御によるシングルターボ状態からツインターボ状態への切換わり状態を図１４のタイムチャートに示す。上述のように、シングル→ツイン切換制御においては、先ず、過給圧リリーフ弁５７を閉弁すると共に、排気制御弁５３を開弁し、セカンダリターボ過給機５０の予備回転数を上昇させると共に、その後、セカンダリターボ過給機５０の予備回転数を上昇させるに必要な時間を排気制御弁開ディレイ時間Ｔ１により与え、このディレイ時間Ｔ１経過後に排気制御弁５３を全開にする。
【０１０１】
そして、セカンダリターボ過給機５０のコンプレッサ５０ｂと吸気制御弁５５間のセカンダリターボ過給機５０による過給圧が上昇して差圧ＤＰＳが上昇し、排気制御弁５３を全開制御後、吸気制御弁開ディレイ時間Ｔ２により排気制御弁５３が全開されるまでの作動遅れ時間を補償し、ディレイ時間Ｔ２の経過後、吸気制御弁５５の上流と下流との差圧ＤＰＳが吸気制御弁開差圧ＤＰＳＳＴに達した時点で吸気制御弁５５を開弁する。
【０１０２】
これによって、プライマリターボ過給機４０のみ作動のシングルターボ状態から両ターボ過給機４０，５０作動によるツインターボ状態への切換わりがスムーズに行われ、さらに、吸気制御弁の上流圧Ｐｕと下流圧Ｐｄとが略等しくなった時点で吸気制御弁５５を開弁してセカンダリターボ過給機５０からの過給を開始させるので、ツインターボ状態への切換え時に発生する過給圧の一時的な低下によるトルクショックの発生が有効かつ確実に防止される。
【０１０３】
次に、ツインターボモードについて説明する。シングル→ツイン切換制御の終了によりツインターボモード判別フラグＦ１がセットされると、或いは前回ルーチン実行時にツインターボモードであった場合、今回ルーチン実行時、Ｆ１＝１によりステップＳ１０１からステップＳ１６０に分岐する。
【０１０４】
ステップＳ１６０では、エンジン回転数Ｎに基づきターボ切換判定値テーブルを補間計算付で参照してツイン→シングル切換判定値Ｔｐ１を設定し（図７参照）、ステップＳ１６１で、エンジン負荷を表す基本燃料噴射パルス幅Ｔｐとツイン→シングル切換判定値Ｔｐ１とを比較する。そして、Ｔｐ＞Ｔｐ１であり、現在の運転状態がツインターボ領域にある場合は、ステップＳ１６１からステップＳ１６２へ進んで判定値検索フラグＦ４をクリアする（Ｆ４←０）。
【０１０５】
判定値検索フラグＦ４は、後述するシングルターボ領域継続時間判定値Ｔ４の設定によってセットされるフラグであり、エンジン運転状態がツインターボ状態にあり、且つエンジン負荷を表す基本燃料噴射パルス幅Ｔｐがツイン→シングル切換判定ラインＬ１（Ｔｐ１）を境にツインターボ領域内にあるとき、クリアされる。
【０１０６】
次いで、ステップＳ１６３へ進み、シングルターボ領域に移行後のシングルターボ領域継続時間をカウントする為のシングルターボ領域継続時間カウント値Ｃ２をクリアした後、ステップＳ１６９へジャンプする。そして、ステップＳ１６９ないしステップＳ１７２で、過給圧リリーフ弁用切換ソレノイド弁ＳＯＬ．１、吸気制御弁用切換ソレノイド弁ＳＯＬ．２、第１，第２の排気制御弁用切換ソレノイド弁ＳＯＬ．３，４をそれぞれＯＮとして、過給圧リリーフ弁５７を閉弁に、吸気制御弁５５及び排気制御弁５３を共に全開に保持し、ステップＳ１７３でツインターボモード判別フラグＦ１をセットしてステップＳ１２１へ戻り、ツインターボ領域継続時間カウント値Ｃ１をクリアした後、ルーチンを抜ける。
【０１０７】
このツインターボモード下では、過給圧リリーフ弁５７の閉弁、吸気制御弁５５の開弁、排気制御弁５３の全開により、プライマリターボ過給機４０に加えてセカンダリターボ過給機５０が本格作動し、両ターボ過給機４０，５０の過給動作によるツインターボ状態となり、両ターボ過給機４０，５０の過給による圧縮空気が吸気系に供給され、図８の出力特性に示すように、高回転数域で高い軸トルクのツインターボ時のトルク曲線が得られる。
【０１０８】
一方、ステップＳ１６１でＴｐ≦Ｔｐ１、すなわち、現在の運転状態がシングルターボ領域（図７参照）に移行したと判断されると、ステップＳ１６４以降でツイン→シングル切換制御を行う。このツイン→シングル切換制御では、ステップＳ１６４で判定値検索フラグＦ４の値を参照し、Ｆ４＝０の場合にはステップＳ１６５へ進み、また、Ｆ４＝１の場合にはステップＳ１６７へ進む。
【０１０９】
従って、Ｔｐ≦Ｔｐ１後、初回のルーチン実行に際してはＦ４＝０によりステップＳ１６４からステップＳ１６５へ進み、エンジン回転数Ｎに基づきシングルターボ領域継続時間判定値テーブルを補間計算付で参照してシングルターボ領域継続時間判定値Ｔ４を設定し、ステップＳ１６６で判定値検索フラグＦ４をセット（Ｆ４←１）した後、ステップＳ１６７へ進む。
【０１１０】
シングルターボ領域継続時間判定値Ｔ４は、エンジン運転状態がツインターボ領域からシングルターボ領域へ移行した後、プライマリターボ過給機４０のみ作動のシングルターボ状態に切換えるためのディレイ時間（遅延時間）を与えるものであり、エンジン低回転数領域でのツインターボ状態からシングルターボ状態への切換応答性を向上しつつ、過給機の不要な切換わりを回避して制御ハンチングを防止することのできる時間値を、エンジン回転数Ｎをパラメータとして予めシミュレーション或いは実験等により求め、この時間値を本ルーチンの実行周期により定まる時間換算値に変換し、エンジン回転数Ｎをパラメータとしたテーブルとして予めＲＯＭ１０２の一連のアドレスに格納されている。
【０１１１】
図１３にシングルターボ領域継続時間判定値テーブルの特性を示す。このテーブルによるシングルターボ領域継続時間判定値Ｔ４は、例えば、４０００ｒｐｍ以上の高回転数領域では、最大値の２０００ｍｓｅｃに設定され、２４００ｒｐｍ以下の低回転数領域では、最小値の２００ｍｓｅｃに設定される。そして、２４００ｒｐｍから４０００ｒｐｍにかけての中回転数領域では、シングルターボ領域継続時間判定値Ｔ４をエンジン回転数Ｎの上昇に応じて増加させる。
【０１１２】
これにより、エンジン運転状態がツインターボ領域からシングルターボ領域に移行後、両ターボ過給機４０，５０の作動からプライマリターボ過給機４のみの作動に切換えるタイミングがエンジン低回転数領域で早められ、特に、変速機のアップシフトによりエンジン回転数が大きく低下した場合にツインターボ状態でのトルクの低い部分での運転が防止され、運転性が向上すると共に、ツインターボ状態とシングルターボ状態とのトルク段差の少ない領域でツインからシングルターボ状態に切換わるため、切換わり時のトルクの段差によるトルクショックの発生を抑制することができる。
【０１１３】
また、エンジン中回転数領域では、エンジン回転数が高い程、両ターボ過給機４０，５０の作動からプライマリターボ過給機４０のみの作動に切換えるタイミングが遅延され、高回転数領域で一定の遅延時間を与えるため、従来と同様に、エンジン回転数が一時的に低下することによる過給機の不要な切換わりを防止することができる。
【０１１４】
次に、ステップＳ１６７では、シングルターボ領域継続時間カウント値Ｃ２をカウントアップし、ステップＳ１６８でシングルターボ領域継続時間判定値Ｔ４とシングルターボ領域継続時間カウント値Ｃ２とを比較する。そして、Ｃ２＜Ｔ４の場合は、前述のステップＳ１６９へ進んでツインターボ状態を維持し、Ｃ２≧Ｔ４の場合、ステップＳ１６８からステップＳ１７４へ進んでカウント値Ｃ２をクリアした後、ステップＳ１０８へ戻ってツインターボ状態からシングルターボ状態に切換える。
【０１１５】
ツインターボ状態からシングルターボ状態への切換えでは、ステップＳ１０８で過給圧制御モード判別フラグＦ２をクリアし、ステップＳ１１３で、過給圧リリーフ弁５７を開弁させるべく過給圧リリーフ弁用切換ソレノイド弁ＳＯＬ．１をＯＦＦし、ステップＳ１１４で、吸気制御弁５５を閉弁させるべく吸気制御弁用切換ソレノイド弁ＳＯＬ．２をＯＦＦする。
【０１１６】
次いで、Ｆ２＝０により、ステップＳ１１５からステップＳ１１６へ進み、ステップＳ１１６，Ｓ１１８で、第１の排気制御弁用切換ソレノイド弁ＳＯＬ．３、第２の排気制御弁用切換ソレノイド弁ＳＯＬ．４をそれぞれＯＦＦすると、ステップＳ１１９でツインターボモード判別フラグＦ１をクリアし、ステップＳ１２０，Ｓ１２１で、差圧検索フラグＦ３、ツインターボ領域継続時間カウント値Ｃ１をそれぞれクリアしてルーチンを抜ける。
【０１１７】
このときの切換わり状態を図１５のタイムチャートに示す。ツインターボ状態からシングルターボ状態への切換わりは、エンジン運転領域がツインターボ領域からシングルターボ領域に移行後（Ｔｐ≦Ｔｐ１）、シングルターボ領域での継続時間が設定時間継続したとき（Ｃ２≧Ｔ４）、すなわち、シングルターボ領域に移行後、所定の遅延時間が経過したときに切換えられる。そして、遅延時間経過後、各切換ソレノイド弁ＳＯＬ．１〜４をＯＦＦし、過給圧リリーフ弁５７を開弁すべく過給圧リリーフ弁５７の圧力室にサージタンク６０からの負圧を導入すると共に、吸気制御弁５５を閉弁すべく吸気制御弁作動用アクチュエータ５６の圧力室にサージタンク６０からの負圧を導入し、また、排気制御弁５３を閉弁すべく排気制御弁作動用アクチュエータ５４の正圧室５４ａと負圧室５４ｂとを大気に開放する。
【０１１８】
前述したように、ツインターボ状態からシングルターボ状態への切換えの遅延時間を与えるシングルターボ領域継続時間判定値Ｔ４は、エンジン回転数が低い領域では、短い時間に設定され、シングルターボ状態への切換わりが早められる。すなわち、図８に示すように、ツイン→シングル切換判定ラインＬ１を境としたシングルターボ領域側は、ツインターボ時の軸トルク曲線で与えられるトルクよりも、シングルターボ時の軸トルク曲線で与えられるトルクの方が高く、アップシフトによりエンジン回転数が大きく低下した場合に、この領域でツインターボ状態を維持すると、軸トルクが充分得られず、運転性が悪化する。このため、エンジン低回転数領域では、シングルターボ領域継続時間判定値Ｔ４を小さい値に設定してツインターボ状態からシングルターボ状態への切換を早め、ツインターボ状態でのトルクの低い部分での運転を必要最低限としてトルクの高いシングルターボ状態に迅速に切換えることで、運転性を確保すると共にトルク段差によるトルクショックの発生を抑制することができる。
【０１１９】
また、エンジン回転数が中回転数領域では、エンジン回転数の上昇に応じてシングルターボ領域継続時間判定値Ｔ４が長く設定され、エンジン高回転数領域で一定の時間とするため、シングルターボ状態への切換わりがエンジン回転数に応じた遅延時間をもって切換えられることになる。これにより、シフトチェンジ等に伴い、エンジン回転数、エンジン負荷が一時的に低下することによる過給機の不要な切換わりを有効且つ確実に回避することができ、制御ハンチングを防止することができる。
【０１２０】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、運転領域がツインターボ領域からシングルターボ領域に移行し、ツインターボ状態からシングルターボ状態に切換える際の遅延時間を、エンジン回転数に応じて設定するので、エンジン低回転数領域での切換え応答性を向上させてツインターボ状態でのトルクの低い部分での運転を回避して、運転性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】過給機付エンジンの全体構成図
【図２】電子制御系の回路構成図
【図３】ターボ切換制御ルーチンのフローチャート（その１）
【図４】ターボ切換制御ルーチンのフローチャート（その２）
【図５】ターボ切換制御ルーチンのフローチャート（その３）
【図６】ターボ切換制御ルーチンのフローチャート（その４）
【図７】ターボ切換判定値テーブルの説明図
【図８】シングルターボ時とツインターボ時との出力特性を示す説明図
【図９】排気制御弁小開制御領域の説明図
【図１０】排気制御弁開ディレイ時間設定テーブルの説明図
【図１１】吸気制御弁開ディレイ時間設定テーブルの説明図
【図１２】吸気制御弁開差圧設定テーブルの説明図
【図１３】シングルターボ領域継続時間判定値テーブルの説明図
【図１４】シングルターボ状態からツインターボ状態への切換えを示すタイムチャート
【図１５】ツインターボ状態からシングルターボ状態への切換えを示すタイムチャート
【符号の説明】
１ エンジン
４０ プライマリターボ過給機
５０ セカンダリターボ過給機
１００ 電子制御装置（遅延時間設定手段、シングルターボ切換手段）
Ｎ エンジン回転数
Ｔ４ シングルターボ領域継続時間判定値（遅延時間）

Claims (2)

1. エンジンの吸，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とを備え、過給機作動状態を切換えるための切換判定値とエンジン負荷との比較結果に応じ、上記プライマリターボ過給機のみを過給動作させてシングルターボ状態とするシングルターボ領域と、上記両ターボ過給機を共に過給動作させてツインターボ状態とするツインターボ領域とを判断する過給機付エンジンの制御装置において、
   運転領域が上記切換判定値とエンジン負荷との比較結果によりツインターボ領域からシングルターボ領域に移行したとき、ツインターボ状態からシングルターボ状態に切換える際の遅延時間を、エンジン回転数に応じて増減できる遅延時間設定手段と、
   運転領域がツインターボ領域からシングルターボ領域に移行後、シングルターボ領域の継続時間が上記遅延時間以上になったとき、ツインターボ状態からシングルターボ状態に切換えるシングルターボ切換手段とを備えたことを特徴とする過給機付きエンジンの制御装置。
2. 上記遅延時間設定手段は、上記遅延時間を、エンジン回転数の上昇に応じて増加させることを特徴とする請求項１記載の過給機付エンジンの制御装置。

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