JP5906726B2

JP5906726B2 - ターボ過給機付エンジンの制御装置

Info

Publication number: JP5906726B2
Application number: JP2011285183A
Authority: JP
Inventors: 健太郎 ▲高▼木; 寛太河野; 真玄丸本
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 2011-12-27
Filing date: 2011-12-27
Publication date: 2016-04-20
Anticipated expiration: 2031-12-27
Also published as: JP2013133764A

Description

ここに開示する技術は、ターボ過給機付エンジンの制御装置に関する。

特許文献１には、排気通路の上流側に配置された小型タービンを有する小型ターボ過給機と、小型タービンよりも下流側に配置された大型タービンを有する大型ターボ過給機とを備えたディーゼルエンジンにおいて、エンジンの低速低負荷領域では、小型タービンをバイパスするバイパス路に設けたレギュレートバルブを閉じることによって、低排気エネルギでも小型ターボ過給機を作動させて過給圧を得る一方、エンジンの高速高負荷領域では、レギュレートバルブを開けることによって、小型ターボ過給機を非作動にし、排気抵抗を低減することが記載されている。つまり、レギュレートバルブの開度は、エンジンの運転状態に応じて設定される目標過給圧に従って、当該目標過給圧が達成されるようにフィードバック制御され、これにより、広い運転領域で応答性良く過給圧が得られて、トルクの向上及び燃費の向上に有利になる。

特開２００６−７０８７８号公報

ところが、少なくとも小型ターボ過給機を含む過給機付エンジンは、例えば低速ギヤでの全開加速時のような走行時に排気圧力が上昇し易く、前述の通り、目標過給圧に従ってレギュレートバルブの開度をフィードバック制御していたのでは、排気圧力が高くなりすぎて、排気系の信頼性の拘束条件を保証できなくなる場合がある。

ここに開示する技術は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、ターボ過給機付エンジンにおいて、排気圧力が過剰に上昇することを防止して排気系の信頼性を確保することにある。

ここに開示するターボ過給機付エンジンの制御装置は、エンジンと、前記エンジンの排気通路に配置された第１タービン、及び、前記エンジンの吸気通路に配置された第１コンプレッサを有する第１ターボ過給機と、前記排気通路における前記第１タービンよりも下流側に配置された第２タービン、及び、前記吸気通路に配置された第２コンプレッサを有する第２ターボ過給機と、前記第１タービンをバイパスするバイパス路に配置されかつ、その開度を調整することによって前記第１ターボ過給機の作動を制御するよう構成された流量調整弁と、前記第１タービンよりも上流側における排気圧力を把握するように構成された排気圧力把握手段と、前記流量調整弁の制御を通じて、前記エンジンの運転状態が低回転領域にあるときに、少なくとも前記第１ターボ過給機を作動させると共に、前記エンジンの運転領域が、前記低回転領域よりも高回転の高回転領域にあるときに、前記第２ターボ過給機を作動させるように構成された制御器と、を備える。

そして、前記制御器は、前記排気圧力把握手段によって把握された排気圧力が第１圧力以下のときには、前記エンジンの運転状態に応じて設定された目標過給圧となるように、前記流量調整弁の開度を調整する第１制御を行うと共に、前記排気圧力把握手段によって把握された排気圧力が前記第１圧力よりも高いときには、当該排気圧力が前記第１圧力よりも高い第２圧力を超えないように、前記流量調整弁の開度を調整する第２制御を行う。

ここで、「排気圧力把握手段」は、エンジンの排気通路に配置されて排気圧力を直接検出する排気圧力センサとしてもよいし、排気圧力センサを用いずに、排気圧力を推定する構成を採用してもよい。

前記の構成によると、エンジンの運転状態が低回転領域にあるときには、少なくとも第１ターボ過給機が作動し、エンジンの運転領域が高回転領域にあるときには、第２ターボ過給機が作動する。つまり、この構成は、２ステージターボ過給機であり、第１ターボ過給機の作動及び非作動を含む作動状態は、バイパス路に設けられた流量調整弁の開度によって制御される。具体的には、流量調整弁を閉じたときには、排気ガスが第１タービンを通過するようになるため、第１ターボ過給機が作動し、逆に流量調整弁を開けたときには、排気ガスが第１タービンをバイパスするようになるため、第１ターボ過給機が非作動となる。

制御器は、排気圧力が第１圧力以下のときには、エンジンの運転状態に応じて設定された目標過給圧となるように、流量調整弁の開度調整を行う（つまり、第１制御）。これは２ステージターボ過給機の通常の制御に相当し、前述の通り、エンジンの運転状態が低回転領域にあるときには、少なくとも第１ターボ過給機が作動し、エンジンの運転領域が高回転領域にあるときには、第２ターボ過給機が作動する。これにより、広い運転領域で、応答性良く必要な過給圧が得られて、トルクの向上及び燃費の向上に有利になる。

これに対し、排気圧力が第１圧力よりも高いときには、前記排気圧力が第２圧力を超えないように、流量調整弁の開度制御を行う。ここで、「第２圧力」は排気系の信頼性の拘束条件を保証することができる上限の排気圧力としてもよい。また、「第１圧力」は、第２圧力よりも低い値であって、排気圧力が、この第１圧力を超えてもなお、目標過給圧に基づく流量調整弁の開度制御を行っていた場合、排気圧力が第２圧力を超えてしまう可能性がある値として、適宜設定すればよい。

つまり、排気圧力が第１圧力よりも高いときには、目標過給圧に基づく流量調整弁の開度調整する第１制御ではなく、排気圧力が第２圧力を超えないように、流量調整弁の開度調整をする第２制御に切り替える。第２制御は、例えば排気圧力と第１圧力との偏差に基づき、当該偏差がゼロとなるようにフィードバック制御を行う、としてもよい。こうして第１制御から第２制御に切り替えることによって、排気圧力が高くなったとしても、第２圧力を超えることは回避され、排気系の信頼性の拘束条件が保証される。

前記第１圧力は、前記排気圧力の上昇率が高くなるに従って低い値に設定される。

排気圧力の上昇率が高いときには、排気圧力が第２圧力を超える可能性が高くなるため、第１制御から第２制御に早期に切り替わることが好ましい。

そこで、排気圧力の上昇率が高いときには、第１圧力を低い値に設定することにより、第２制御に早期に切り替わるため、排気圧力が第２圧力を超えることが確実に回避される。

以上説明したように、前記のターボ過給機付エンジンの制御装置によると、排気圧力が第１圧力よりも高いときには、目標過給圧に基づく流量調整弁の開度調整を行う第１制御から、排気圧力が第２圧力を超えないように流量調整弁の開度調整を行う第２制御に切り替えることで、排気圧力が第２圧力を超えることが回避され、排気系の信頼性の拘束条件を保証することができる。

ディーゼルエンジンの構成を示す概略図である。ディーゼルエンジンの制御に係るブロック図である。２ステージターボ過給機の作動マップの一例を示す図である。ＰＣＭが実行するエンジン制御のフローチャートである。排圧保証制御を実行したときの（ａ）排気圧力、（ｂ）レギュレートバルブ開度、の変化に係るタイムチャートの一例である。

以下、実施形態に係るディーゼルエンジンを図面に基づいて説明する。尚、以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎない。図１，２は、実施形態に係るエンジン（エンジン本体）１の概略構成を示す。このエンジン１は、車両に搭載されると共に、軽油を主成分とした燃料が供給されるディーゼルエンジンである。

エンジン１は、複数の気筒１１ａ（１つのみ図示）が設けられたシリンダブロック１１と、このシリンダブロック１１上に配設されたシリンダヘッド１２と、シリンダブロック１１の下側に配設され、潤滑油が貯溜されたオイルパン１３とを有している。このエンジン１の各気筒１１ａ内には、ピストン１４が往復動可能にそれぞれ嵌挿されていて、このピストン１４の頂面にはリエントラント形燃焼室１４ａを区画するキャビティが形成されている。このピストン１４は、コンロッド１４ｂを介してクランクシャフト１５と連結されている。

前記シリンダヘッド１２には、各気筒１１ａ毎に吸気ポート１６及び排気ポート１７が形成されているとともに、これら吸気ポート１６及び排気ポート１７の燃焼室１４ａ側の開口を開閉する吸気弁２１及び排気弁２２がそれぞれ配設されている。

これら吸排気弁２１，２２をそれぞれ駆動する動弁系において、排気弁側には、当該排気弁２２の作動モードを通常モードと特殊モードとに切り替える油圧作動式の可変機構（図２参照。以下、ＶＶＭ（Variable Valve Motion）と称する）が設けられている。このＶＶＭ７１は、その構成の詳細な図示は省略するが、カム山を１つ有する第１カムとカム山を２つ有する第２カムとの、カムプロファイルの異なる２種類のカム、及び、その第１及び第２カムのいずれか一方のカムの作動状態を選択的に排気弁２２に伝達するロストモーション機構を含んで構成されており、第１カムの作動状態を排気弁２２に伝達しているときには、排気弁２２は、排気行程中において一度だけ開弁される通常モードで作動するのに対し、第２カムの作動状態を排気弁２２に伝達しているときには、排気弁２２が、排気行程中において開弁すると共に、吸気行程中においても開弁するような、いわゆる排気の二度開きを行う特殊モードで作動する。

ＶＶＭ７１の通常モードと特殊モードとの切り替えは、エンジン駆動の油圧ポンプ（図示省略）から供給される油圧によって行われ、特殊モードは、内部ＥＧＲに係る制御の際に利用される。尚、こうした通常モードと特殊モードとの切り替えを可能にする上で、排気弁２２を電磁アクチュエータによって駆動する電磁駆動式の動弁系を採用してもよい。また、内部ＥＧＲの実行としては、排気の二度開きに限定されるものではなく、例えば吸気弁２１を２回開く、吸気の二度開きによって内部ＥＧＲ制御を行ってもよいし、排気行程乃至吸気行程において吸気弁２１及び排気弁２２の双方を閉じるネガティブオーバーラップ期間を設けて既燃ガスを残留させる内部ＥＧＲ制御を行ってもよい。尚、ＶＶＭ７１による内部ＥＧＲ制御は、主に燃料の着火性が低いエンジン１の冷間時に行われる。

前記シリンダヘッド１２には、燃料を噴射するインジェクタ１８と、エンジン１の冷間時に各気筒１１ａ内の吸入空気を暖めて燃料の着火性を高めるためのグロープラグ１９とが設けられている。前記インジェクタ１８は、その燃料噴射口が燃焼室１４ａの天井面から該燃焼室１４ａに臨むように配設されていて、基本的には圧縮行程上死点付近で、燃焼室１４ａに燃料を直接噴射供給するようになっている。

前記エンジン１の一側面には、各気筒１１ａの吸気ポート１６に連通するように吸気通路３０が接続されている。一方、前記エンジン１の他側面には、各気筒１１ａの燃焼室１４ａからの既燃ガス（つまり、排気ガス）を排出する排気通路４０が接続されている。これら吸気通路３０及び排気通路４０には、詳しくは後述するが、吸入空気の過給を行う大型ターボ過給機６１と小型ターボ過給機６２とが配設されている。

吸気通路３０の上流端部には、吸入空気を濾過するエアクリーナ３１が配設されている。一方、吸気通路３０における下流端近傍には、サージタンク３３が配設されている。このサージタンク３３よりも下流側の吸気通路３０は、各気筒１１ａ毎に分岐する独立通路とされ、これら各独立通路の下流端が各気筒１１ａの吸気ポート１６にそれぞれ接続されている。

吸気通路３０におけるエアクリーナ３１とサージタンク３３との間には、大型及び小型ターボ過給機６１、６２のコンプレッサ６１ａ，６２ａと、該コンプレッサ６１ａ，６２ａにより圧縮された空気を冷却するインタークーラ３５と、前記各気筒１１ａの燃焼室１４ａへの吸入空気量を調節するスロットル弁３６とが配設されている。このスロットル弁３６は、基本的には全開状態とされるが、エンジン１の停止時には、ショックが生じないように全閉状態とされる。

前記排気通路４０の上流側の部分は、各気筒１１ａ毎に分岐して排気ポート１７の外側端に接続された独立通路と該各独立通路が集合する集合部とを有する排気マニホールドによって構成されている。

この排気通路４０における排気マニホールドよりも下流側には、上流側から順に、小型ターボ過給機６２のタービン６２ｂ、大型ターボ過給機６１のタービン６１ｂと、排気ガス中の有害成分を浄化する排気浄化装置４１と、サイレンサ４２とが配設されている。

この排気浄化装置４１は、酸化触媒４１ａと、ディーゼルパティキュレートフィルタ（以下、フィルタという）４１ｂとを有しており、上流側から、この順に並んでいる。酸化触媒４１ａ及びフィルタ４１ｂは１つのケース内に収容されている。前記酸化触媒４１ａは、白金又は白金にパラジウムを加えたもの等を担持した酸化触媒を有していて、排気ガス中のＣＯ及びＨＣが酸化されてＣＯ_２及びＨ_２Ｏが生成する反応を促すものである。また、前記フィルタ４１ｂは、エンジン１の排気ガス中に含まれる煤等の微粒子を捕集するものである。尚、フィルタ４１ｂに酸化触媒をコーティングしてもよい。このエンジン１は、後述するように、低圧縮比化によってＲａｗＮＯｘの生成を大幅に低減乃至無くしており、ＮＯｘ処理用の触媒を省略している。

前記吸気通路３０における前記サージタンク３３とスロットル弁３６との間の部分（つまり小型ターボ過給機６２の小型コンプレッサ６２ａよりも下流側部分）と、前記排気通路４０における前記排気マニホールドと小型ターボ過給機６２の小型タービン６２ｂとの間の部分（つまり小型ターボ過給機６２の小型タービン６２ｂよりも上流側部分）とは、排気ガスの一部を吸気通路３０に還流するための排気ガス還流通路５１によって接続されている。この排気ガス還流通路５１には、排気ガスの吸気通路３０への還流量を調整するための排気ガス還流弁５１ａ及び排気ガスをエンジン冷却水によって冷却するためのＥＧＲクーラ５２とが配設されている。

大型ターボ過給機６１は、吸気通路３０に配設された大型コンプレッサ６１ａと、排気通路４０に配設された大型タービン６１ｂとを有している。大型コンプレッサ６１ａは、吸気通路３０におけるエアクリーナ３１とインタークーラ３５との間に配設されている。一方、大型タービン６１ｂは、排気通路４０における排気マニホールドと酸化触媒４１ａとの間に配設されている。

小型ターボ過給機６２は、吸気通路３０に配設された小型コンプレッサ６２ａと、排気通路４０に配設された小型タービン６２ｂとを有している。小型コンプレッサ６２ａは、吸気通路３０における大型コンプレッサ６１ａの下流側に配設されている。一方、小型タービン６２ｂは、排気通路４０における大型タービン６１ｂの上流側に配設されている。

すなわち、吸気通路３０においては、上流側から順に大型コンプレッサ６１ａと小型コンプレッサ６２ａとが直列に配設され、排気通路４０においては、上流側から順に小型タービン６２ｂと大型タービン６１ｂとが直列に配設されている。これら大型及び小型タービン６１ｂ，６２ｂが排気ガス流により回転し、これら大型及び小型タービン６１ｂ，６２ｂの回転により、該大型及び小型タービン６１ｂ，６２ｂとそれぞれ連結された前記大型及び小型コンプレッサ６１ａ，６２ａがそれぞれ作動する。

小型ターボ過給機６２は、相対的に小型のものであり、大型ターボ過給機６１は、相対的に大型のものである。すなわち、大型ターボ過給機６１の大型タービン６１ｂの方が小型ターボ過給機６２の小型タービン６２ｂよりもイナーシャが大きい。

吸気通路３０には、小型コンプレッサ６２ａをバイパスする小型吸気バイパス通路６３が接続されている。この小型吸気バイパス通路６３には、該小型吸気バイパス通路６３へ流れる空気量を調整するための小型吸気バイパス弁６３ａが配設されている。この小型吸気バイパス弁６３ａは、無通電時には全閉状態（つまり、ノーマルクローズ）となるように構成されている。

一方、排気通路４０には、小型タービン６２ｂをバイパスする小型排気バイパス通路６４と、大型タービン６１ｂをバイパスする大型排気バイパス通路６５とが接続されている。小型排気バイパス通路６４には、該小型排気バイパス通路６４へ流れる排気量を調整するためのレギュレートバルブ６４ａが配設され、大型排気バイパス通路６５には、該大型排気バイパス通路６５へ流れる排気量を調整するためのウエストゲートバルブ６５ａが配設されている。レギュレートバルブ６４ａ及びウエストゲートバルブ６５ａは共に、無通電時には全開状態（つまり、ノーマルオープン）となるように構成されている。

これら大型ターボ過給機６１と小型ターボ過給機６２は、それらが配設された吸気通路３０及び排気通路４０の部分も含めて、一体的にユニット化されて、過給機ユニット６０を構成している。この過給機ユニット６０がエンジン１に取り付けられている。

このように構成されたディーゼルエンジン１は、パワートレイン・コントロール・モジュール（以下、ＰＣＭという）１０によって制御される。ＰＣＭ１０は、ＣＰＵ、メモリ、カウンタタイマ群、インターフェース及びこれらのユニットを接続するパスを有するマイクロプロセッサで構成されている。このＰＣＭ１０が制御器を構成する。ＰＣＭ１０には、図２に示すように、エンジン冷却水の温度を検出する水温センサＳＷ１、サージタンク３３に取り付けられて、燃焼室１４ａに供給される空気の圧力を検出する過給圧センサＳＷ２、吸入空気の温度を検出する吸気温度センサＳＷ３、クランクシャフト１５の回転角を検出するクランク角センサＳＷ４、車両のアクセルペダル（図示省略）の操作量に対応したアクセル開度を検出するアクセル開度センサＳＷ５、排気中の酸素濃度を検出するＯ_２センサＳＷ６、及び、小型タービン６２ｂよりも上流側における排気圧力を検出する排気圧力センサＳＷ７の検出信号が入力され、これらの検出信号に基づいて種々の演算を行うことによってエンジン１や車両の状態を判定し、これに応じてインジェクタ１８、グロープラグ１９，動弁系のＶＶＭ７１、各種の弁３６、５１ａのアクチュエータへ制御信号を出力する。

また、ＰＣＭ１０は、エンジンの運転状態において大型及び小型ターボ過給機６１、６２の動作を制御している。具体的には、ＰＣＭ１０は、小型吸気バイパス弁６３ａ、レギュレートバルブ６４ａ及びウエストゲートバルブ６５ａの各開度を、エンジン１の運転状態に応じて設定された目標過給圧となるように制御する。詳しくは、図３に作動マップの一例を示すように、ＰＣＭ１０は、低回転側の第１領域（Ａ）では、小型吸気バイパス弁６３ａ及びレギュレートバルブ６４ａを全開以外の開度とし、ウエストゲートバルブ６５ａを全閉状態とすることによって、小型ターボ過給機６２のみ、又は、大型及び小型ターボ過給機６１、６２の両方を作動させる。一方、高回転側の第２領域（Ｂ）では、小型ターボ過給機６２が排気抵抗になるため、小型吸気バイパス弁６３ａ及びレギュレートバルブ６４ａを全開状態とし、ウエストゲートバルブ６５ａを全閉状態に近い開度にすることによって、小型ターボ過給機６２をバイパスさせて大型ターボ過給機６１のみを作動させる。尚、ウエストゲートバルブ６５ａは、大型ターボ過給機６１の過回転を防止するために少し開き気味に設定している。

そうして、このエンジン１は、その幾何学的圧縮比を１２以上１６未満（例えば１４）とした、比較的低圧縮比となるように構成されており、これによって排気エミッション性能の向上及び熱効率の向上を図るようにしている。

（エンジンの燃焼制御の概要）
前記ＰＣＭ１０によるエンジン１の基本的な制御は、主にアクセル開度に基づいて目標トルク（言い換えると目標となる負荷）を決定し、これに対応する燃料の噴射量や噴射時期等をインジェクタ１８の作動制御によって実現するものである。目標トルクは、アクセル開度が大きくなるほど、またエンジン回転数が高くなるほど、大きくなるように設定され、目標トルクとエンジン回転数とに基づいて燃料の噴射量が設定される。噴射量は、目標トルクが高くなるほど、また、エンジン回転数が高くなるほど大きくなるように設定される。また、スロットル弁３６、及び排気ガス還流弁５１ａの開度の制御（つまり、外部ＥＧＲ制御）や、ＶＶＭ７１の制御（つまり、内部ＥＧＲ制御）によって、気筒１１ａ内への排気の還流割合を制御する。

さらに、ＰＣＭ１０は、定常時には、エンジン１の運転状態に応じて目標過給圧を設定し、その目標過給圧が達成されるように、レギュレートバルブ６４ａ及びウエストゲートバルブ６５ａの開度調整を行うと共に、小型吸気バイパス弁６３ａの開閉を制御する過給圧フィードバック制御を行う。

（排圧保証制御）
前述の通り、このエンジン１は、小型ターボ過給機６２を有するシステムであり、例えば低速ギヤでの全開加速時のような運転状態において、排気圧力が上昇し易い。そのため、レギュレートバルブ６４ａの開度を、目標過給圧に従ってフィードバック制御していたのでは、排気圧力が高くなりすぎて、排気系の信頼性の拘束条件を保証できなくなる場合がある。

そこで、このエンジンシステムでは、排気圧力が上昇して、排気系の信頼性の拘束条件を保証し得る上限圧力（つまり、第２圧力）を超えそうなときには、目標過給圧に基づくフィードバック制御（第１制御）を行うのではなく、排気圧力が上限圧力を超えないように、排気圧力に基づくフィードバック制御（第２制御）を行う。この第１制御と第２制御とを切り替えることを、以下においては排圧保証制御と呼ぶ場合がある。

具体的に、ＰＣＭ１０は、図４に示すようなフローチャートに従って、レギュレートバルブ６４ａの制御を行う。先ず、スタート後のステップＳ１では、各種の信号を読み込み、続くステップＳ２では、排気圧力センサＳＷ７によって検出された排気圧力の上昇率（排気圧力の時間微分値）に応じて圧力しきい値Ｐ１（つまり、第１圧力）を設定する。この圧力しきい値Ｐ１は、前記第１制御から第２制御への切り替えしきい値に係り、排気圧力の上昇率が高いほど、圧力しきい値Ｐ１は低く設定される（図５（ａ）参照）。つまり、排気圧力の上昇率が高いほど、排気圧力が上限圧力を超えてしまう可能性が高くなるため、圧力しきい値Ｐ１を低く設定することで、早期に第２制御への切り替えを行う。これにより、排気圧力が上限圧力を超えてしまうことを確実に回避することが可能になる。

ステップＳ３では、検出した排気圧力が、設定した圧力しきい値Ｐ１以下であるか否かを判定し、排気圧力が圧力しきい値Ｐ１以下であるとき（ＹＥＳのとき）には、ステップＳ４に移行する一方、排気圧力が圧力しきい値Ｐ１を超えたとき（ＮＯのとき）には、ステップＳ５に移行する。

ステップＳ４では、エンジン１の運転状態に応じて設定された目標過給圧に基づいて、当該目標過給圧が達成されるように、レギュレートバルブ６４ａの開度が調整される（つまり、第１制御）。この第１制御は、前述の通り、２ステージターボ過給機の通常の制御に相当し、これによって、トルクの向上及び燃費の向上が図られる。

一方、ステップＳ５では、排気圧力センサＳＷ７が検出した排気圧力と、圧力しきい値Ｐ１との偏差に基づき、当該偏差が０になるように、レギュレートバルブの開度を調整する（つまり、第２制御）。こうすることで、排気圧力が上限圧力を超えることが防止される。ステップＳ５に続くステップＳ６では、排気圧力が圧力しきい値Ｐ１以下になったか否かを判定し、ＮＯのときにはステップＳ５の第２制御を継続する一方、ＹＥＳのときにはフローをリターンする。

図５は、ＰＣＭ１０が、図４のフローチャートに従って、レギュレートバルブ６４ａの制御を行った場合の、（ａ）排気圧力の変化の一例、（ｂ）レギュレートバルブ開度の変化の一例を示している。同図における実線は、第１制御と第２制御との切り替えを行う排圧保証制御（以下、本制御ともいう）を実行した場合であり、同図における破線は、本制御を実行しない制御、つまり、目標過給圧に基づくレギュレートバルブ６４ａの開度調整のみを行った場合である。

先ず、図５（ａ）に太実線で示すように、排気圧力が次第に高まって、同図に一点鎖線で示す圧力しきい値Ｐ１を超えたときには、第１制御から第２制御に切り替えられる。これにより、同図（ａ）に矢印で示すように排気圧力と圧力しきい値Ｐ１との偏差に基づき、レギュレートバルブ開度のフィードバック制御が行われる。具体的には、同図（ｂ）に例示するように、本制御を行わない場合、言い換えると第１制御を行う場合よりも、レギュレートバルブ６４ａの開度が大に設定され、それによって、排気ガスは小型タービン６２ｂをバイパスするようになるから、排気圧力の上昇が抑制される。その結果、同図（ａ）に破線で示すように第１制御を継続した場合は、排気圧力が、その上限値（第２圧力）を超えてしまい、排気系の信頼性の拘束条件を保証できなくなるのに対し、同図（ａ）に太実線で示すように本制御を行う場合は、排気圧力が、その上限値を超えることが回避されて、排気系の信頼性の拘束条件を保証することができる。

また、排気圧力の上昇率が高いとき、言い換えると同図（ａ）の傾きが大きいときには、同図に破線の矢印で示すように、圧力しきい値Ｐ１の値を低くすることで、早期に第２制御に切り替わることができるから、排気圧力がその上限値を超えてしまうことを確実に回避可能になる。

尚、前述した排圧保証制御は、例えばタービンの直径φ（ｍｍ）と、そのターボ過給機の出力Ｗ（ｋＷ）との関係が、φ≦０．２Ｗ＋１６を、満足するような小型ターボ過給機を有するエンジンシステムにおいて、特に有効である。つまり、前記の関係式を満足するような小型ターボ過給機を有するエンジンシステムは、加速過渡時に排圧が上昇し易いが、前記排圧保証制御によって排気系の信頼性の拘束条件を保証することが可能になる。

また、前記の構成では、排気圧力センサＳＷ７によって検出した小型タービン６２ｂよりも上流側の排気圧力に基づいて、第１制御から第２制御への切り替えを行っているが、排気圧力センサＳＷ７を省略して、排気圧力を推定するように構成してもよい。

１ディーゼルエンジン（エンジン）
１０ＰＣＭ（制御器）
１１ａ気筒
３０吸気通路
４０排気通路
６１大型ターボ過給機（第２ターボ過給機）
６１ａ大型コンプレッサ（第２コンプレッサ）
６１ｂ大型タービン（第２タービン）
６２小型ターボ過給機（第１ターボ過給機）
６２ａ小型コンプレッサ（第１コンプレッサ）
６２ｂ小型タービン（第１タービン）
６４小型排気バイパス通路（バイパス路）
６４ａレギュレートバルブ（流量調整弁）
ＳＷ７排気圧力センサ（排気圧力把握手段）

Claims

エンジンと、
前記エンジンの排気通路に配置された第１タービン、及び、前記エンジンの吸気通路に配置された第１コンプレッサを有する第１ターボ過給機と、
前記排気通路における前記第１タービンよりも下流側に配置された第２タービン、及び、前記吸気通路に配置された第２コンプレッサを有する第２ターボ過給機と、
前記第１タービンをバイパスするバイパス路に配置されかつ、その開度を調整することによって前記第１ターボ過給機の作動を制御するよう構成された流量調整弁と、
前記第１タービンよりも上流側における排気圧力を把握するように構成された排気圧力把握手段と、
前記流量調整弁の制御を通じて、前記エンジンの運転状態が低回転領域にあるときに、少なくとも前記第１ターボ過給機を作動させると共に、前記エンジンの運転領域が、前記低回転領域よりも高回転の高回転領域にあるときに、前記第２ターボ過給機を作動させるように構成された制御器と、を備え、
前記制御器は、前記排気圧力把握手段によって把握された排気圧力が第１圧力以下のときには、前記エンジンの運転状態に応じて設定された目標過給圧となるように、前記流量調整弁の開度を調整する第１制御を行うと共に、
前記排気圧力把握手段によって把握された排気圧力が前記第１圧力よりも高いときには、当該排気圧力が前記第１圧力よりも高い第２圧力を超えないように、前記流量調整弁の開度を調整する第２制御を行い、
前記第１圧力は、前記排気圧力の上昇率が高くなるに従って低い値に設定されるターボ過給機付エンジンの制御装置。