JPH01305152A - 排気ターボ過給機付エンジンの制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は排気ターボ過給機付エンジンの制御装置に関し
、特に複数の排気ターボ過給機を備え、且つ排気ガスの
流量に応じて一部の排気ターボ過給機を作動または停止
させるようにしたものに関する。

（従来の技術） 従来、二つの排気ターボ過給機を備えたエンジンの制御
装置として、例えば実開昭６０−１７８３２９号公報に
開示されるように、排気通路に第１および第２の排気タ
ーボ過給機のタービンを並列的に設け、この二つの排気
ターボ過給機のコンプレッサをエンジンの吸気通路に接
続するとともに、第２排気ターボ過給機のタービン上流
側の排気通路に排気カット弁を設け、排気ガス流量が設
定値よりも少ないときには排気カット弁を閉じて排気通
路からの排気ガスを第１排気ターボ過給機のタービンに
集中的に供給して高い過給圧を確保する一方、排気ガス
流量が設定値よりも多いときには排気カット弁を開いて
排気通路からの排気ガスを二つの排気ターボ過給機のタ
ービンに供給して吸気流量を確保しながら適正な過給圧
を得るようにしたものが知られている。

（発明が解決しようとする課題） ところが、上記従来のものでは、排気ガス流量の変化に
応じて排気カット弁が開閉し、これに応じて第２排気タ
ーボ過給機が作動／停止を繰り返すので、排気制御装置
の信頼性が心配される。その場合、排気カット弁を開閉
するための排気ガス流量の設定値を高流量側に設定して
第１排気ターボ過給機のみにより過給する運転領域を拡
大することにより、排気カット弁の開閉頻度を少なくし
て制御装置の信頼性を向上させることが考えられる。

しかし、このように排気ガス流量の設定値を高流量側に
設定すると、この設定値付近でタービン下流側の排気ガ
ス圧力が高くなり過ぎてしまい、ダイリューシヨンが増
大してノッキングが起こり易くなるという問題が生じる
。

ところで、エンジンに燃料を供給する技術として、従来
、エンジンのシリンダに低速用吸気ボートと高速用吸気
ボートとを接続し、該低速用吸気ボートに低速用インジ
ェクタをその噴射燃料が直接に燃焼室内に噴射されるよ
うに設ける一方、高速用吸気ボートに高速用インジェク
タをその噴射燃料がボート壁に噴射されるように設けて
、エンジン低速時には低速用インジェクタのみ作動させ
て燃焼室内に燃料を偏在させ、着火性を向上させる一方
、高速時には低速用インジェクタおよび高速用インジェ
クタの双方を作動させて燃焼室内に均一な混合気を形成
し、燃費性能と出力性能とを向上させるようにしたもの
が公知である。

本発明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、一部の排気ターボ過給機の作動が停
止する運転領域において上述した燃料供給装置のように
燃料供給状態を可変にする装置を利用してノッキングが
起こり難くすることにより、常用の排気ターボ過給機に
よって過給する運転領域を拡大することにある。

（課題を解決するための手段） 上記目的を達成するため、本発明では、一部の排気ター
ボ過給機の作動／停止を切替えるための排気ガス流量設
定値をノッキングが起こり難いように燃料供給状態を切
替えるための排気ガス流量設定値よりも高流量側に設定
することである。

具体的に、本発明の講じた解決手段は、第１図に示すよ
うに、エンジンに複数設けられ且つ排気ガスのエネルギ
により吸気を過給する排気ターボ過給機３１．３２と、
排気ターボ過給機３２の作動を停止させる過給機作動停
止手段４１と、排気ガスの流量に関連する信号を検出す
る排気ガス流量検出手段９１と、該排気ガス流量検出手
段９１の出力を受け、排気ガス流量が第１設定値よりも
少ないときに一部の排気ターボ過給機３２の作動が停止
するように上記過給機作動停止手段４１を制御する過給
機制御手段９２と、燃焼室内に燃料が偏在するように燃
料を供給する第１燃料供給手段９３と、燃焼室内に均一
な混合気が形成されるように燃料を供給する第２燃料供
給手段９４と、上記排気ガス流量検出手段９１の出力を
受け、排気ガス流量が第２設定値よりも少ないときには
第１燃料供給手段９３による燃料の供給に切替え排気ガ
ス流量が第２設定値よりも多いときには第２燃料供給手
段９４による燃料の供給に切替える燃料供給切替手段９
５とを備えるとともに、上記過給機制御手段９２におけ
る第１設定値を燃料供給切替手段９５における第２設定
値よりも高流量側に設定する構成としたものである。

（作用） 上記の構成により、本発明では、過給機制御手段９２の
制御により、排気ガス流量検出手段９１で検出された排
気ガス流量が第１設定値よりも少ないときには過給機作
動停止手段４１によって−部の排気ターボ過給機３２の
作動が停止されて、常用の排気ターボ過給機３１に排気
ガスが集中的に供給されて高い過給圧が確保される一方
、排気ガス流量が第１設定値よりも多いときには全ての
排気ターボ過給機３１．３２に排気ガスが供給されて吸
気流量を確保しながら適正な過給圧が得られる。

また、燃料供給切替手段９５の制御により、排気ガス流
量検出手段９１で検出された排気ガス流量が第２設定値
よりも少ないときには第１燃料供給手段９３による燃料
の供給に切替えられ、燃焼室内に燃料が偏在するように
燃料が供給されて着火性が向上し、一方、排気ガス流量
が第２設定値よりも多いときには第２燃料供給手段９４
による燃料の供給に切替えられ、燃焼室内に均一な混合
気が形成されるように燃料が供給されて燃費性能と出力
性能とが向上することになる。

その場合、上記過給機制御手段９２における第１設定値
が燃料供給切替手段９５における第２設定値よりも高流
量側に設定されているので、一部の排気ターボ過給機３
２の作動が停止する運転領域において燃料供給切替手段
９５により、第２燃料供給手段９４による燃料の供給に
切替えられ、燃焼室内に均一な混合気が形成されるので
、ノッキングを起こり難くしながら常用の排気ターボ過
給機３１によって過給する運転領域が拡大される。

このことにより、過給機作動停止手段４１の作動開度お
よび排気ターボ過給機３２が作動／停止を繰り返す頻度
が少なくなって制御装置の信頼性が向上することになる
。

（実施例） 以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第２図は本発明の実施例に係る制御装置を備えた２０−
タタイプの排気ターボ過給機付ロークリピストンエンジ
ンを示す。同図において、１はインタメゾイエイトハウ
ジング、ロータハウジングおよびサイドハウジングから
なるハウジングであって、該ハウジング１内には、二つ
の多角形状のロータ２，２が配されており、該各ロータ
２が遊星回転運動してハウジング１内に形成される三つ
の作動室に吸気、圧縮、爆発、膨張および排気の各行程
を順に行わせるようにしている。

上記ハウジング１には、吸気行程にある作動室に新気を
供給するプライマリポート３およびセカンダリポート４
が設けられている。また、このハウジング１には、排気
行程にある作動室から排気を排出する排気ポート５が設
けられている。

そして、上記各ロータ２に対応するプライマリボー”ト
３およびセカンダリポート４には吸気通路１０がその分
岐した端部において接続され、該吸気通路１０はエアク
リーナ１３を介して大気に開放されている。上記吸気通
路１０はその途中において第１および第２の二つの吸気
通路１１．１２に分割されている。そして、該吸気通路
１０の合流部分の下流には、上流側から順に、吸気を冷
却するためのインタークーラ１４と、吸気流量を調節す
るためのスロットル弁１５と、吸気の脈動を緩和するた
めのサージタンク１６とが設けられている。

さらに、上記吸気通路１０には燃料を噴射供給するため
のインジェクタ１７．１８が設けられている。すなわち
、プライマリポート３に接続する吸気通路１０にはプラ
イマリインジェクタ１７がその噴孔を吸気行程にある作
動室に略臨ませて配置されており、噴射燃料が拡散しき
らずに作動室内に到達して該作動室内に燃料が偏在する
ようにしている。また、セカンダリポート４に接続する
吸気通路１０にはセカンダリインジェクタ１８がその噴
孔をセカンダリポート４の内壁に臨ませて配置されてお
り、噴射燃料がセカンダリポート４の内壁に付着し、こ
れが吸気流に適宜拡散することにより作動室内に均一な
混合気が形成されるようにしている。

また、上記排気ポート５．５には排気通路２０が接続さ
れている。すなわち、該排気通路２０の一端は第１およ
び第２の二つの排気通路２１．２２に分岐されていて、
該各排気通路２１．２２がそれぞれ二つの排気ボート５
．５に接続されている。

そして、このエンジンには第１および第２の二つの排気
ターボ過給機３１．３２が設けられている。すなわち、
上記第１および第２排気通路２１゜２２には第１および
第２排気ターボ過給機３１゜３２のタービン３１ａ、３
２ａがそれぞれ設けられているとともに、第１および第
２吸気通路１１゜１２には第１および第２排気ターボ過
給機３１゜３２のコンプレッサ３１ｂ、３２ｂがそれぞ
れ設けられていて、排気ガスのエネルギにより吸気を過
給するようにしている。また、上記第１および第２排気
通路２１．２２は各排気ターボ過給機３１．３２の上流
側で連通路３３を介して接続されている。

また、上記第２排気通路２２において第２排気ターボ過
給機３２のタービン３２ａと連通路３３との間には排気
カット弁４１が設けられており、第２排気ターボ過給機
３２のタービン３２ａへの排気ガスの供給を調整するよ
うにしている。すなわち、この排気カット弁４１は、第
２排気ターボ過給機３２の作動を停止させる過給機作動
停止手段として機能する。さらに、該排気カット弁４１
下流の第２排気通路２２と上記連通路３３とは洩らし通
路４２で接続されている。該洩らし通路４２には洩らし
弁４３が設けられており、第２排気ターボ過給機３２の
タービン３２ａへの微量の排気ガスの供給を調整するよ
うにしている。また、上記連通路３３と第１および第２
排気ターボ過給機３１．３２下流の排気通路２０とはバ
イパス通路４４で接続されている。該バイパス通路４４
にはウェストゲート弁４５が設けられており、加圧エア
のバイパス量を調整して過給圧特性を改善するようにし
ている。これら６弁４１，４３．４５は圧力応動式のア
クチュエータ４６〜４８によってそれぞれ駆動される。

さらに、上記第２吸気通路１２における第１吸気通路１
１との合流部分の直上流には吸気カット弁５１が設けら
れている。また、該第２吸気通路１２には第２排気ター
ボ過給機３２のタービン３２ａをバイパスするリリーフ
通路５２が設けられている。このリリーフ通路５２には
リリーフ弁５３が設けられており、タービン３２ａの上
流側と下流側との圧力差を緩和するようにしている。こ
れら６弁５１および５３は圧力応動式のアクチュエータ
５６および５７によってそれぞれ駆動される。

また、上記排気通路２０における第１および第２排気通
路２１．２２の合流部分よりも下流には触媒装置６０が
設けられており、排気ガスを浄化するようにしている。

そして、上記各インジェクタ１７．１８、アクチュエー
タ４６〜４８および５６．５７はコントロールユニット
８０によって制御される。さらに、８１は吸気通路１０
に設けられ吸気流量を検出するためのエアフローセンサ
、８２は上記スロットル弁１５の開度を検出するための
スロットルセンサ、８３は吸気通路１０に設けられ吸気
圧力を検出するためのブースト圧力センサ、８４はエン
ジンの回転数を検出するための回転数センサ、８５はエ
ンジンの水温を検出するための水温センサ、８６は上記
吸気カット弁５１の両側の吸気圧力の差圧を検出するた
めの差圧センサである。これら各センサ８１〜８６はコ
ントロールユニット８０にそれぞれ接続されている。

次に、上記コントロールユニット８０の作動制御を第３
図のフローに基づいて説明する。まず、ステップＳ１で
上記各センサ８１〜８６からの信号を入力する。そして
、運転状態に応じて、ステップＳ２で基本噴射パルス幅
τε２を決定し、ステップＳ３で増量率Ｃｔをメモリか
ら呼出して、ステップＳ４で噴射パルス幅ＴＰをＴＰ−
τＥ２ＸＣｔにより算出する。

さらに、ステップＳ５でエンジンが第４図のプライマリ
噴射領域にあるか否かを判定し、プライマリ噴射領域に
あるときにはプライマリインジェクタ１７のみから燃料
を噴射させるべく、ステップＳ６でプライマリインジェ
クタ用の最終噴射パルス幅ｐｗｓｐをバッテリ補正係数
ｒｅ　Ａ　Ｔを用いてＰＷＳＰ＝Ｔｐ　＋Ｔｅ　Ａ　Ｔ
により算出してこの最終噴射パルス幅ｐｗｓｐでもって
プライマリインジェクタ１７から燃料を噴射させるとと
もに、セカンダリインジェクタ用の最終噴射パルス幅Ｐ
ＷＳＳを０にしてセカンダリインジェクタ１８からの燃
料噴射を停止させ、リターンする。このことにより、作
動室内に燃料が偏在して着火性が向上する。

一方、プライマリ噴射領域にないときにはプライマリイ
ンジェクタ１７およびセカンダリインジェクタ１８の双
方から燃料を噴射させるべく、ステップＳ７でプライマ
リインジェクタ用の最終噴射パルス幅ｐｗｓｐをＰＷＳ
Ｐ−Ｔｐ／２＋ＴｓＡＴにより算出してこの最終噴射パ
ルス幅ＰＷＳＰでもってプライマリインジェクタ１７か
ら燃料を噴射させるとともに、セカンダリインジェクタ
用の最終噴射パルス幅ｐｗｓｓを固定値ｐｗｓ　ｓにし
てこの最終噴射パルス幅ｐｗｓｓでもってセカンダリイ
ンジェクタ１８から燃料を噴射させる。

このことにより、作動室内に均一な混合気が形成されて
燃費性能と出力性能とが向上することになる。

さらに、ステップＳ８でエンジンが第４図のＴ／Ｃカッ
ト領域にあるか否かを判定し、Ｔ／Ｃカット領域にある
ときにはステップＳ９で洩らし弁４３を、ステップＳＩ
Ｇで排気カット弁４１をそれぞれ閉じて第２排気ターボ
過給機３２の作動を停止させ、第１排気ターボ過給機３
１に排気ガスを集中的に供給して高い過給圧を確保する
とともに、ステップＳｌ＋で吸気カット弁５１を閉じて
吸気通路１０から第２吸気通路１１への吸気の逆流を防
止し、且つステップＳ１２でリリーフ弁５３を開き、減
速時等、吸気流量が少なく且つ圧力が大きくなる運転状
態においてはリリーフ通路５２を介してコンプレッサ３
２ｂの圧力をリリーフしてコンプレッサ３２ｂのサージ
ングを防止するようにしている。そして、リターンする
。

一方、ステップＳ８でエンジンがＴ／Ｃカット領域にな
いと判定したときには、ステップＳＩ３で洩らし弁４３
を開き、少量の排気ガスを第２排気ターボ過給機３２に
供給してタービン３２ａの助走を行う。そして、ステッ
プＳｎでリリーフ弁５３を閉じるとともにステップＳＩ
５で排気カット弁４１を開き、上記吸気カット弁５１の
両側の吸気圧力の差圧が小さくなるとステップＳＩ６で
この吸気カット弁５１を開いて第２排気ターボ過給機３
２を作動させ、第１および第２排気ターボ過給機３１．
３２の双方により吸気を過給し、リターンする。このこ
とにより、吸気流量を確保しながら適正な過給圧を得る
ことができる。この場合、排気カット弁４１が開く前に
リリーフ弁５３を閉じるようにしたのは、排気カット弁
４１が開くときにリリーフ弁５３が開いているとタービ
ン３２ａが空回りして回転数が急に上ってしまい、排気
圧力が急激に変動してエンジンのダイリューションガス
が大きく変化して燃焼変動をきたすからである。

尚、排気カット弁４１により洩らし弁４３としての機能
を持たせることも可能であるが、本実施例では排気カッ
ト弁４１と洩らし弁４３とを各々別個のものにして洩ら
し弁４３の機能の精度を上げている。

また、上記フローには示していないが、ウェストゲート
弁４５も上記コントロールユニット８０により過給圧に
応じて作動制御される。

以上のフローにおいて、ステップＳ１により排気ガスの
流量に関連する信号を検出する排気ガス流量検出手段９
１を構成している。また、ステップＳｓ〜ステップＳＩ
６により排気ガス流量検出手段９１の出力を受け、排気
ガス流量が第１設定値よりも少ないときに一部の排気タ
ーボ過給機３２の作動が停止するように上記過給機作動
停止手段４１を制御する過給機制御手段９２を構成して
いる。さらに、ステップＳ６により燃焼室内に燃料が偏
在するように燃料を供給する第１燃料供給手段９３を構
成するとともに、ステップＳ７により燃焼室内に均一な
混合気が形成されるように燃料を供給する第２燃料供給
手段９４を構成している。

また、ステップＳ５により排気ガス流量検出手段９１の
出力を受け、排気ガス流量が第２設定値よりも少ないと
きには第１燃料供給手段９３による燃料の供給に切替え
排気ガス流量が第２設定値よりも多いときには第２燃料
供給手段９４による燃料の供給に切替える燃料供給切替
手段９５を構成している。

そして、上記過給機制御手段９２における第１設定値は
燃料供給切替手段９５における第２設定値よりも高流量
側に設定されている。すなわち、第４図に示すように、
Ｔ／Ｃカット領域はプライマリ噴射領域よりも高流量側
まで設定されている。

このことにより、第２排気ターボ過給機３２の作動が停
止するＴ／Ｃカット領域において燃料供給切替手段９５
により、第２燃料供給手段９４による燃料の供給に切替
えられ、燃焼室内に均一な混合気が形成されるので、ノ
ッキングを起こり難くしながら常用の排気ターボ過給機
３１によって過給する運転領域が拡大される。その結果
、排気カット弁４１の作動頻度および第２排気ターボ過
給機３２が作動／停止を繰り返す頻度がそれぞれ少なく
なって制御装置の信頼性を向上させることができる。

さらに、第５図および第６図は変形例を示す。

すなわち、この変形例は本発明を３０−タタイプの排気
ターボ過給機付ロータリピストンエンジンの制御装置に
適用したものである。主な構成は上記実施例と共通する
ので、エンジンの排気通路回りの構造について説明する
。第５図に示すように、各ロータに対応する排気ボート
５−．５−．５−には第１〜第３排気通路２１′〜２３
′が接続されており、第１排気通路２１′および第２排
気通路２２′が集合されて大容量の第１排気ターボ過給
機３１′のタービン３１′ａに接続されているとともに
、第３排気通路２３″が小容量の第２排気ターボ過給機
３２−のタービン３２′ａに接続されている。そして、
第２排気通路２２′と第３排気通路２３−とが連通路３
３゛で接続されている。該連通路３３″は上記第１排気
通路２１゛および第２排気通路２２″と同様に第１排気
ターボ過給機３１′のタービン３１′ａに向う方向に設
けられている。また、該連通路３３′からは洩らし通路
４２′が分岐して上記第２排気ターボ過給機３２′のタ
ービン３２″ａに接続されている。

そして、第５図および第６図に示すように、上記第３排
気通路２３′にはスイング式の排気カット弁４１′が設
けられている。該排気カット弁４１′は、閉位置（第５
図の実線位置）にあるときには第３排気通路２３′を閉
じる一方、開位置（第５図の仮想線位置）にあるときに
は第３排気通路２３−を開くとともに連通路３３′を閉
じるものである。また、上記洩らし通路４２′にはスイ
ング式の洩らし弁４３′が設けられている。なお、４６
°は排気カット弁４１′のアクチュエータであり、４７
′は洩らし弁４３″のアクチュエータである。

この変形例によれば、３０−タタイプの排気ターボ過給
機付ロータリピストンエンジンにおいて上記実施例と同
様の作用および効果を得ることが可能となる。

尚、上記実施例ではロークリピストンエンジンについて
説明したが、これに限定されるものではなく、本発明は
例えばレシプロエンジン等、他のタイプのエンジンの制
御装置についても適用することができる。

（発明の効果） 以上説明したように、本発明の排気ターボ過給機付エン
ジンの制御装置によれば、排気ガス流量が第１設定値よ
りも少ないときに一部の排気ターボ過給機の作動を停止
させるとともに、排気ガス流量が第２設定値よりも少な
いときには燃焼室内に燃料が偏在するように燃料を供給
し、排気ガス流量が第２設定値よりも多いときには燃焼
室内に均一な混合気が形成されるように燃料を供給し、
且つ上記第１設定値を第２設定値よりも高流量側に設定
したので、エンジンの全運転領域で吸気を適正に過給で
き且つ排気音を下げることができる等の基本的効果を得
ることができるとともに、ノッキングの発生を防止しな
がら常用の排気ターボ過給機によって過給する運転領域
を拡大して、過給機の作動を停止する手段の作動頻度お
よび排気ターボ過給機が作動／停止を繰り返す頻度が少
なくなり、排気制御装置の信頼性を向上させることがで
きるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の構成を示すブロック図である。 第２図〜第４図は実施例を示し、第２図は全体概略構成
図、第３図はコントロールユニットの作動制御を示すフ
ローチャート図、第４図はプライマリ噴射領域およびＴ
／Ｃカット領域を示す説明図である。また、第５図は変
形例の排気系を示す平面図、第６図は変形例における排
気通路の第２排気ターボ過給機への接続フランジを示す
側面図である。 ３１．３１−・・・第１排気ターボ過給機、３２゜３２
−・・・第２排気ターボ過給機、４１．４１−・・排気
カット弁（過給機作動停止手段）、９１・・・排気ガス
流量検出手段、９２・・・過給機制御手段、９３・・・
第１燃料供給手段、９４・・・第２燃料供給手段、９５
・・・燃料供給切替手段。 第１図 エンジンｒ５申已ｔ４ 第４図 −３，１７−

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）エンジンに複数設けられ且つ排気ガスのエネルギ
   により吸気を過給する排気ターボ過給機と、排気ターボ
   過給機の作動を停止させる過給機作動停止手段と、排気
   ガスの流量に関連する信号を検出する排気ガス流量検出
   手段と、該排気ガス流量検出手段の出力を受け、排気ガ
   ス流量が第１設定値よりも少ないときに一部の排気ター
   ボ過給機の作動が停止するように上記過給機作動停止手
   段を制御する過給機制御手段と、燃焼室内に燃料が偏在
   するように燃料を供給する第１燃料供給手段と、燃焼室
   内に均一な混合気が形成されるように燃料を供給する第
   ２燃料供給手段と、上記排気ガス流量検出手段の出力を
   受け、排気ガス流量が第２設定値よりも少ないときには
   第１燃料供給手段による燃料の供給に切替え排気ガス流
   量が第２設定値よりも多いときには第２燃料供給手段に
   よる燃料の供給に切替える燃料供給切替手段とを備える
   とともに、上記過給機制御手段における第１設定値を燃
   料供給切替手段における第２設定値よりも高流量側に設
   定したことを特徴とする排気ターボ過給機付エンジンの
   制御装置。