JPH03286144A - 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） 本発明は過給機付エンジンの制御装置に関するものであ
る。

（従来技術） 排気ターボ過給式のエンジンにあっては、いわゆるシー
ケンシャルターボと呼ばれるように、複数の排気ターボ
過給機を備えて、低速時には一部の排気ターボ過給機の
みを作動させて過給能力の小さい第１状態とする一方、
高速時には少なくとも残りの排気ターボ過給機を作動さ
せて過給能力の大きい第２状態とすることが提案されて
いる。

すなわち、低速時に作動される排気ターボ過給機（以下
１次側ターボ過給機と称す）を小型のものとすることに
より、応答性が確保される。一方、高速時には、残りの
排気ターボ過給機（以下２次側ターボ過給機）を大型の
ものとして当該２次側ターボ過給機のみを作動させるこ
とにより、あるいは１次側と２次側との両方のターボ過
給機を作動させることにより、大きな過給能力が得られ
る。このようなシーケンシャルターボは例えば特開昭６
０−２５９７２２号公報、特開昭５９−１６００２２号
公報に開示されている。

上記２次側ターボ過給機の作動、不作動の切換えは、該
２次側ターボ過給機に対する排気の供給、遮断を切換え
る排気カット弁を、エンジン回転数をパラメータとして
設定された所定の切換特性に基づいて制御することによ
り行なわれる。

上述のようなシーケンシャルターボにあっては、２次側
ターボ過給機を極力応答良く作動させるために、その作
動前にあらかじめ当該２次側ターボ過給機を全回転させ
ることも提案されている。

（発明が解決しようとする問題点） ところで、前述したシーケンシャルターボの場合、２次
側ターボ過給機への排気の供給、遮断を切換える排気カ
ット弁が閉状態のまま固着して、開弁不能になってしま
う故障というものが考えられる。この場合、２次側ター
ボ過給機の運転領域となっているのもかかわらず排気カ
ット弁は閉じたままとなって、２次側ターボ過給機から
の過給圧というものは期待できない。この一方、１次側
ターボ過給機は常に作動しているので、このようなとき
には１次側ターボ過給機からの大きな過給圧が２次側タ
ーボ過給機のブロアに作用して、当該ブロアが異常に高
温となってしまい、極端な場合は２次側ターボ過給機が
損傷することすら考えられる。

したがって、本発明の目的は、２次側ターボ過給機への
排気の供給、遮断を切換える排気カット弁が開弁不能と
なったときに、２次側排気ターボ過給機に悪影響を与え
ないようにした過給機付エンジンの制御装置を提供する
ことにある。

（間°照点を解決するための手段、作用）前述の目的を
達成するため、本発明はその第１の構成として次のよう
にしである。すなわち、全運転領域で作動される１次側
排気ターボ過給機と、 ２次側排気ターボ過給機と、 上記２次側排気ターボ過給機に対する排気の供給、遮断
を切換える排気カット弁と、 エンジン回転数をパラメータとしてあらかじめ設定され
た所定の切換特性に基づいて、高速時にのみ前記排気カ
ット弁を開いて前記２次側排気ターボ過給機を作動させ
る切換手段と、 上記排気カット弁が開弁不能になった故障時であること
を検出する故障検出手段と、 前記故障検出手段により上記排気カット弁の故障が検出
されたとき、該排気カット弁が開かれる領域がより高速
側となるように前記切換特性を変更する切換特性変更手
段と、 を備えた構成としである。

このような構成とすることにより、排気カット弁が開弁
不能となった故障時には、切換特性がより高速側に変更
されることにより２次側ターボ過給機が運転される領域
が狭くされるので、極端には２次側ターボ過給機の運転
領域を零として、１次側ターボ過給機からの大きな過給
圧が２次側ターボ過給機のブロア側へ伝達される機会が
減少あるいは全く無くなる。

前述の目的を達成するため、本発明はその第２の構成と
して次のようにしである。すなわち、全運転領域で作動
される１次側排気ターボ過給磯と、 ２次側排気ターボ過給機と、 上記２次側排気ターボ過給機に対する排気の供給経路に
設けられ、高速時にのみ開かれる排気カット弁と、 上記排気カット弁が開弁不能になった故障時であること
を検出する故障検出手段と、 前記２次側排気ターボ過給機のブロアの上流側と下流側
と連通させるリリーフ通路と、前記リリーフ通路を開閉
するリリーフ弁と、前記故障検出手段により上記排気カ
ット弁の故障が検出されたとき、前記リリーフ弁を開か
せる故障時制御手段と、 を備えた構成としである。

このような構成とすることにより、排気カット弁が開弁
不能となった故障時には、２次側ターボ過給機のフロア
下流側へ伝達される１次側ターボ過給機からの過給圧が
、リリーフ通路を通って、２次則ターボ過給機のフロア
の上流側すなわち１次側ターボ過給機の吸込側へすみや
かに戻されることどなって、２次側ターボ過給機のブロ
アが高温になってしまうことが防止される。

（発明の効果） このように、本発明によれば、２次側排気ターボ過給機
の作動、不作動を切換える排気カット弁が開弁不能とな
った故障時に、１次側排気ターボ過給機からの過給圧に
起因する２次側排気ターボ過給機への悪影響を防止する
ことができる。

（実施例） 以下、図面を参明して本発明の詳細な説明する。

第１図において、エンジン１の排気ガスを排出する排気
通路２は、エンジン１より互いに独立した２本の分岐排
気通路２ａ、２ｂを有する。また、エンジンｌの吸入空
気が流通する吸気通路３は、吸入空気量を検出するエア
フロメータ４の下流側において分岐して２本の分岐吸気
通路３ａ、３ｂを有し、両分岐吸気通路３ａと３ｂとは
インタークーラ５の上流側において合流している。イン
タークーラ５の下流側の吸気通路３には、スロットル弁
６、サージタンク７および燃料噴射弁８が配設されてい
る。

上記２本の分岐排気通路２ａ、２ｂのうちの一方の分岐
排気通路２ａには、排気ガスによって回転駆動されるタ
ービンＴＰが配設され、このタビンＴＰは、一方の分岐
吸気通路３ａに配設されたブロワＣｐに回転軸ＬＰを介
して連結されている。そして、これらタービンＴＰ、回
転軸ＬＰ、ブロワＣｐを主要素として小型の１次側ター
ボ過給機９が構成されている。同様に、他方の分岐排気
通路２ｂには、排気ガスによって回転駆動されるタービ
ンＴＳが配設されているとともに、他方の分岐吸気通路
３ｂにはブロワＣ３が配設され、これらタービンＴＰと
ブロワＣ３とが回転軸ＬＳによって連結されて、大型の
２次側ターボ過給機１０を構成している。

分岐吸気通路３ａ、３ｂのブロワＣｐ　、Ｃ５の上流側
の通路部分は、吸気通路３がら分岐した分岐部において
互いに一直線状になるように対向して形成されており、
一方の分岐吸気通路３ｂに発生じた圧力波が他方の分岐
吸気通路３ａ側には伝播し易く、エアフローメータ４側
には伝播し易く、エアフローメータ４側には伝播しにく
いような構成となっている。

上記２次側の分岐排気通路２ｂには、タービンＴＳの上
流側において排気カット弁１１が配設されている。この
排気カット弁１１は、低回転域でこの分岐排気通路２ｂ
を閉じて２次側ターボ過給機１０のタービンＴＳへの排
気ガスの提供を遮断し、１次側ターボ過給［９のみを作
動させるために設けられているものである。

２次側の分岐排気通路２ｂのうち上記排気カット弁１１
の上流側部分が、連通路１２を介して、１次側の分岐排
気通路２ａのタービンＴＰ上流側に接続されている。上
記連通路１２は、両タービンＴＰ、ＴＳの下流側の排気
通路２に対して、ウェストゲート弁１７が配設されたバ
イパス通路１８を介して接続されている。このバイパス
通路１８のうち上記ウェストゲート弁１７上流側部分が
、排気洩らし弁１３か配設された洩らし通路１４を介し
て、分岐排気通路２ｂのうちタービンＴＳと排気カット
弁１１との間に接続されている。

上記排気洩らし弁１３は、ダイヤフラム式アクチュエー
タ１６によって操作されるようになっており、該アクチ
ュエータ１６の圧力室が、制御圧力導管１５を介して、
１次側ターボ過給機９のブロワｃｐの下流側において分
岐吸気通路３ａに開口している。この洩らし弁１３は、
エンジン回転数の上昇過程において、ブロワｃｐの下流
側の過給圧Ｐ１が所定（Ｄ（ｍ（例えば５００ＩＩＩ！
Ｈｇ）以上となると開動作され、これにより排気カット
弁】１が閉じているときに少量の排気ガスがバイパス通
路１４を通じてタービンＴＳに供給される。したがって
、タービンＴＳが排気カット弁１１の開く以前に予め回
転を開始して、排気カット弁１１が開いたときの過給応
答牲向上と共に、トルクショックを緩和するようになっ
ている。

なお、１９．２０は、排気カット弁１１及びウェストゲ
ート弁１７をそれぞれ操作するダイヤフラム式アクチュ
エータであるが、これらのアクチュエータの動作につい
ては後述する。

一方、２次側の分岐吸気通路３ｂには、ブロワｃｐの下
流側において吸気カット弁２１が配設されている。また
ブロワＣ３をバイパスする通路２２が設けられていて、
このバイパス通路２２にリノーフ弁２３が配設されてい
る。上記吸気カット弁２１は、後述するようにダイヤフ
ラム式アクチュエータ２４によって操作される。また、
上記ノリーフ弁２３は、エンジン回転数の上昇過程にお
いて、吸気カット弁２１および排気カット弁】が開く時
点よりも少し前までバイパス通路２２を開いていて、排
気カット弁１１が閉じているときの排気洩らし弁１３の
開動作に基づくブロワＣ３の回転によって、ブロワＣ５
と吸気カット弁２１との間における分岐吸気通路３ｂの
圧力が上昇するのを防止し、かつブロワＣ３が回転しや
すいように設けられている。このようなリリーフ弁２３
は、ダイヤフラム式アクチュエータ２５によって操作さ
れる。

吸気カット弁２１を作動するアクチュエータ２４の制御
圧力導管２６は、電磁ソレノイド弁よりなる三方弁２７
の出力ポートに接続されている。

また、排気カット弁ＩＪを作動するアクチュエータ１９
の制御圧力導管２８は、同様に電磁ソレノイド弁よりな
る三方弁２９の出力ポートに接続されている。さらにリ
リーフ弁２３を作動するアクチュエータ２５の制御圧力
導管３０は、上述と同様の三方弁３１の出力ポートに接
続されている。

ウェストゲート弁１７を作動するアクチュエータ２０の
制御圧力導管３２は、電磁ソレノイド弁よりなる三方弁
３３の出力ポートに接続されている。これら電磁シレノ
イド弁よりなる三方弁２７．２９．３１および３３は、
マイクロコンピュータを利用して構成された制御回路３
５によって制御される。この制御回路３５は、エンジン
回転数Ｎｅ、吸入空気ｆｆ１Ｑ、スロットル開度ＴＶＯ
８よび一次側ターボ過給機９のブロワｃｐの下流側の過
給圧Ｐｉ等の検出値に基づいて、各電磁ソレノイド弁を
制御する。

上記４個の電磁ソレノイド弁のうち、三方弁２９の一方
の入力ポートは大気に開放されており、他方の入力ポー
トは、導管３６を介して負圧タンク４３に接続されてし
＼る。この負圧タンク４３には、スロットル弁６の下式
の吸気負圧Ｐｎが、チエツク弁３７を介して導入される
。また、三方弁２７は、その一方の入力ポートか導管３
６を介して上記負圧タンク４３に接続され、他方の入力
ポート１ま、導管３８を介しで差圧検出弁３９の出力ポ
ートに接続されている。

上記差圧検出弁３９の一方の入力ポートは、導管４１を
介して吸気カット弁２１の下流側に接続されて、１次側
ブロワｃｐの下流側の過給圧Ｐ１を導入するようになっ
ている。また、他方の入力ポートは、導管４２を介して
吸気カット弁２１の上流例に接続されて、吸気カット弁
２１が閉じているときの吸気カット弁２１の上流例の圧
力Ｐ２を導入するようになっている。そして、この差圧
検出弁３９は、圧力ＰＩとＰ２との圧力差が大きいとき
に開状態となって、大気を導管３８に導入するが、差圧
Ｐ２−ＰＩが所定値上△Ｐ以内になったときに閉じるよ
うになっている。したがって、三方弁２７が導管２６を
導管３８に連通している状態で、差圧Ｐ２−Ｐ　１が所
定信士△Ｐよりも大きくなると、アクチュエータ２４に
大気が導入されて、吸気カット弁２１が開かれる。また
、三方弁２７が導管２６を導管３６に連通させたときは
、アクチュエータ２４に負圧が供給されて吸気カット弁
２１が閉じられる。

一方、三方弁２９が導管２８を導管３６に連通させたと
き、アクチュエータ１９に負圧が供給されて排気カット
弁１１が閉じられ、このときは１次側ターボ過給機９の
みが作動された状態となる。また、三方弁２９が導管２
８を大気に解放すると、排気カット弁１１が開かれて、
２次側ターボ過給機１０が作動される。

ここで、三方弁３１の一方の入力ポートも大気に開放さ
れ、他方の入力ポートは負圧タンク４３に接続されてお
り、エンジンが低回転のときは導管３０に吸気負圧Ｐｎ
が導入されて、リリーフ弁２５がバイパス通路２２を開
いているが、エンジン回転数Ｎｅの上昇過程で、上記吸
気カット弁２１および排気カット弁１１が開く段階以前
において、上記三方弁３１が制御回路３５からの信号に
よって大気側に切換えれ、これによりリリーフ弁２５が
バイパス通路２２を閉じるようになっている。

さらに三方弁３３の一方の入力ポートには、アクチュエ
ータ１６の制御圧力導管１５を通じて過給圧Ｐ１が導入
されるようになっており、エンジン回転数Ｎｅおよびス
ロットル開度ＴＶ○が所定値以上でかつ過給圧Ｐ１が所
定値以上になったとき、制御回路３５が二方弁３３を開
いてアクチュエータ２０に過給圧ＰＬを導入し、これに
よりウェストゲート弁１７がバイパス通路１８を開くよ
うになっている。また、三方弁３３の他方の入力ポート
は大気に解放されており、アクチュエータ２０に大気が
供給されたとき、ウェストゲート弁１７が閉じられる。

１次側ターボ過給機９と２次側ターボ過給機１Ｏの運転
領域は、エンジン回転数とスロットル開度とをパラメー
タとして、例えば第２図に示すように設定されている。

すなわち、排気カット弁１１が開のときに１次側と２次
側との両ターボ過給機９と１０とが運転され、排気カッ
ト弁１１が閉じたときは１次側ターボ過給機９のみが運
転される。そして、２次側ターボ過給１’＊１０を余回
転させるための洩らし弁１３の切換線が、１次側ターボ
過給機９のみの運転領域のうち、１次側＋２次側の両タ
ーボ過給磯９．１０の運転領域に対する境界付近に設定
されている。

さて次に、排気カット弁１１が開弁不能となった故障時
に着目して制御ユニット３５の制御内容を示したのが、
第３図に示すフローチャートである。以下このフローチ
ャートについて説明するが、以下の説明でＰはステップ
を示す。

この第３図に示す制御例は、排気カット弁１１の故障時
に第２図に示す切換特性をより高速側に移行させτ、実
質的に２次側ターボ過給機１０による運転領域か選択さ
れないようにしたちのである。すなわち、第２図に示す
切換特性は基本となるものであり、低負荷時に排気カッ
ト弁１１が開となるときのエンジン回転ｆｉＲ○は４５
００ｒｐｍに設定され、排気カット弁１１が閉じられる
ときのエンジン回転数ＲＳは３５００ｒｐｍに設定され
ている。そして、排気カット弁１１が開弁不能とな−）
たときは、上記ＲＯおよびＲ３共に８０００ｒｐｍ（エ
ンジンの最高許容回転数よりも若干高い回転数）に変更
される。

先ず、Ｐｌにおけるイニシャライズで、ＲＯが４５００
ｒｐｍに設定されると共に、ＲＳは３５００ｒｐｍに設
定される（基本設定）。

Ｐ２において、エンジン回転数５スロツトル開度等のデ
ータが入力された後、Ｐ３において、現在１次側（プラ
イマリ）と２次側（セカンダリ）とのターボ過給機９と
１０による運転領域であるか否かが判別される。このＰ
３の判別でＹＥＳのときは、Ｐ４において、排気カット
弁１１が開弁不能な故障時であるか否かが判別される。

この排気カット弁１１が開弁不能であるが否かは、例え
ば当該排気カット弁１１の作動位置を検出するポジショ
ンセンサを利用して知ることができる。また、他の例と
しては、２次側ターボ過給機１０のブロアＣｓ回りの吸
気温度が異常に上昇しているか否かをみることによって
知ることもできる。

上記Ｐ４の判別でＹＥＳのときは、Ｐ５において、ＲＯ
およびＲＳが共に８０００ｒｐｍに変更される。なお、
この場合は、漏らし弁１３を強制的に常に全開として、
２次側ターボ過給機１０に余回転を禁止しておくのがよ
い。

前記Ｐ１３あるいはＰＩ３の判別でＮｏのときは、その
ままリターンされる。

第４図は本発明の別の制御例を示すものであり、２次側
ターボ過給機１０のブロアＣｓ回りの吸気を、１次側タ
ーボ過給機９のブロアｃｐの吸込み側へ戻すようにした
ものである。

先ず、ｐＨにおいて、エンジン回転数やスロットル開度
等のデータ入力された後、ＰＩ２において、１次側と２
次側の両ターボ過給機９．１０が共に運転される領域で
あるか否かが判別される。このＰＩ３の判別でＹＥＳの
ときは、ＰＩ３において、排気カット弁１１が開弁不能
となった故障時であるか否かが判別される。

上記Ｐ１３の判別でＹＥＳのときは、ＰＩ３において、
リリーフ弁２３が全開とされる。

前記Ｐ１２あるいはＰＩ３の判別でＮｏのときは、ＰＩ
３を経ることなくそのままリターンされる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す全体系統図。 第２図は１次側と２次側との各ターボ過給機の運転領域
の設定例を示す図。 第３図、第４図は本発明の制御例を示すフローチャート
。 １：エンジン ２：排気通路 ２ａ、２ｂ：分岐排気通路 ３：吸気通路 ３　ａ、　３　ｂ 　０ １ ２ ３ ｐ ｓ ｐ ｓ ｐ ｓ ５ ：分岐吸気通路 ：１次側ターボ過給機 ：２次側ターボ過給機 ・排気カット弁 ：リリーフ通路 ：リリーフ弁 ：タービン　１次側 ：タービン　２次側 ニブロア　　１次側 ニブロア　　２次側 ：回転軸　　１次側 回転軸　　２次側 ：制御回路 ｇ　ＣＩ　Ｔｈ　Ｌミ出趣Ｉ 区

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）全運転領域で作動される１次側排気ターボ過給機
   と、 ２次側排気ターボ過給機と、 上記２次側排気ターボ過給機に対する排気の供給、遮断
   を切換える排気カット弁と、 エンジン回転数をパラメータとしてあらかじめ設定され
   た所定の切換特性に基づいて、高速時にのみ前記排気カ
   ット弁を開いて前記２次側排気ターボ過給機を作動させ
   る切換手段と、 上記排気カット弁が開弁不能になった故障時であること
   を検出する故障検出手段と、 前記故障検出手段により上記排気カット弁の故障が検出
   されたとき、該排気カット弁が開かれる領域がより高速
   側となるように前記切換特性を変更する切換特性変更手
   段と、 を備えていることを特徴とする過給機付きエンジンの制
   御装置。
2. （２）全運転領域で作動される１次側排気ターボ過給機
   と、 ２次側排気ターボ過給機と、 上記２次側排気ターボ過給機に対する排気の供給経路に
   設けられ、高速時にのみ開かれる排気カット弁と、 上記排気カット弁が開弁不能になった故障時であること
   を検出する故障検出手段と、 前記２次側排気ターボ過給機のブロアの上流側と下流側
   と連通させるリリーフ通路と、 前記リリーフ通路を開閉するリリーフ弁と、前記故障検
   出手段により上記排気カット弁の故障が検出されたとき
   、前記リリーフ弁を開かせる故障時制御手段と、 を備えていることを特徴とする過給機付きエンジンの制
   御装置。