JPH0381524A - 過給機を備えた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、過給機を備えたエンジンの制御装置に関し、
特に、単独あるいは少数の過給機のみによって過給圧制
御が行われる運転領域を拡大できるようにした過給機を
備えたエンジンの制御装置に関するものである。

〔従来の技術〕

従来、例えば車両搭載型エンジンに付設される過給機と
しては、エンジンの排気でタービンを駆動し、このター
ビンで吸気路に設けたブロアを駆動して吸気を加圧する
、いわゆる、ターボチャージャが多用されている。この
ターボチャージャには、ノンキングが発佳し易くなるこ
と、ノンキング防止のためにエンジンの圧縮比を下げる
と低速トルクが不足すること、いわゆるターボラグによ
り加速応答性が低下する等の問題が伴うことが知られて
いる。

これらの問題を解消するためには、エンジンの運転状態
に対応して過給機の過給圧を変化させることが有効であ
り、例えば、実公昭５９−１０５８号公報に開示されて
いるシーケンシャルターボ過給機が採用されている。一
般に、シーケンシャルターボ過給機は、例えば第７図に
示すように、容量の大きいプライマリ過給４！２０１と
、容量の小さいセカンダリ過給機２０２と、これらの動
作を制御して過給圧を制ｆｆｆｌする過給圧制御装置２
０３とを備え、この過給圧制御装置２０３は、低回転領
域では排気カント弁２０４を閉弁してプライマリ過給＠
２０１のみで過給し、高回転領域では排気カット弁２０
４を開いてプライマリ過給機２０１とセカンダリ過給機
２０２との両方で過給を行い、例えば吸気路２０５に介
在させたスロットル弁２０６の開度に対応してプライマ
リ・セカンダリ両過給機２０１・２０２をバイパスする
バイパス２０７に介在させたウェストゲートバルブ２０
８の開弁量を制御することにより、上記プライマリ過給
機２０１あるいはプライマリ・セカンダリ両過給機２０
１・２０２の過給圧を一定以下に制御するように構成さ
れている。

また、この過給圧制御装置２０３は、プライマリ過給機
２０１のみを介して過給圧制御をするシングル制御から
プライマリ・セカンダリ両過給機２０１・２０２を介し
て過給圧を制御するツイン制御に移行する時に、排気カ
ット弁２０４をバイパスする漏し通路２０９に介在させ
た漏し弁２１０を開弁させて排気の一部分をセカンダリ
過給機２０２に供給し、セカンダリ過給機２０２を予回
転させるように構成されている。この休止中のセカンダ
リ過給機２０２への排気の供給は、プライマリ過給機２
０１による過給圧が最大過給圧に到達するまでに終了さ
れる。そして、シングル制御を行える運転領域（シング
ル制御ゾーン）で過給圧が最大過給圧まで上昇すると、
直ちに、ツイン制御が行われるツイン制御ゾーンへの移
行が実行される。

〔発明が解決しようとする課題］ このため、従来では、例えば第４図にクロスハツチング
で示すように、シングル制御ゾーンＰが必然的に小さく
制限され、比較的頻繁にシングル制御ゾーンＰ“から、
ツイン制御が行われるツイン制御ゾーンｐ　＋　ｓへの
移行が行われることになって、制御の切換に伴うトルク
ショックの発生頻度が高くなるという問題があった。

また、シングル制御ゾーンＰ°とツイン制御ゾーンＰ　
十Ｓとの境界Ｎ゛が過給機２０１・２０２や吸気系の特
性のばらつきを考慮してシングル制御ゾーンＰ′を一層
狭めるように設定されるので、エネルギー的には無駄な
ツイン制御が行われ、燃費の節約を図る上で不利になる
という問題もある。

本発明は、上記の事情を鑑みてなされたものであり、単
独あるいは少数の過給機のみによって過給圧制御が行わ
れる運転領域を拡大できるようにした、過給機を備えた
エンジンの制御装置の提供を目的とするものである。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、複数の過給機と、運転状態に対応して作動さ
せる過給機の数を変更することにより過給圧を制御する
と共に、作動させる過給機数を増加する場合に休止中の
過給機のタービンに漏し弁を介して予め排気の一部分を
供給して当該休止中の過給機を予回転さセる過給圧制御
装置とが付設されたエンジンの制御装置を前提とするも
のであって、」１記の目的を遠戚するために、次のよう
な手段を講している。

すなわち、上記過給圧制御装置が、作動中の過給機によ
る過給圧が最大過給圧に上昇した場合に上記漏し弁を開
弁させて排気路の合計流路断面積を増大させるように構
成されたものである。

〔作　用〕

作動中の過給機の過給圧が最大過給圧まで」１昇すると
、従来においては直ちに制御ゾーンが切換えられ、休止
中の過給機の作動が開始される。これに対して、本発明
においては、漏し弁を開弁させることにより排気路の合
計流路断面積を増大させ、これにより作動中の過給機の
回転数を低下させることなく排気量を増大させることが
できる。

したがって、更に、要求トルクあるいはエンジン回転数
が大きい範囲まで作動中の過給機による過給圧制御がで
きるようになる。

本発明において、漏し弁を開弁した後、更に過給圧が最
大過給圧に上昇した場合にウェス１−ゲートバルブの開
度を増大させて当該作動中の過給機をバイパスする排気
量を増大させることにより、作動中の過給機の回転数を
低下させることな（合計排気量を一層増大させることが
可能である。この場合には、当該作動中の過給機のみに
よって過給圧制御ができる制御ゾーンが一層拡大される
ことになる。

〔実施例〕

本発明の一実施例を第１図ないし第４図に基づいて説明
すれば、以下の通りである。

第１図に示すように、エンジン１に接続される排気路２
は、エンジンの各排気ボートに直結される排気マニホー
ルド２１の下流で一旦プライマリ排気路２２ｐとセカン
ダリ排気路２２ｓとに分岐された後、更に下流側で排気
集合路２３に集合されるように戒っている。上記プライ
マリ過給機路２２ｐにはプライマリ過給Ｐａ　３　ｐの
タービン室３１ｐが介在されており、セカンダリ排気路
２２ｓにはセカンダリ過給機３ｓのタービン室３１ｓが
介在されている。また、排気マニホールド２１の下流で
上記両タービン室３１ｐ・３１ｓをバイパスして排気集
合路２３に連通ずる排気リリーフ通路２４と、この排気
リリーフ通路２４を開閉するウェストゲートバルブ２５
とが設けられる。また、セカンダリ排気路２２ｓには、
これと排気リリーフ通路２４との分岐点からタービン室
３１ｓまでの間でセカンダリ排気路２２ｓを開閉する排
気カット弁２６が設けられる。更に、排気リリーフ通路
２４のウェストゲートバルブ２５よりも上流の部分を、
セカンダリ排気路２２ｓの排気カット弁２６とタービン
室３１ｓとの間の部分に連通さセる漏し通路２７が設け
られ、この漏し通路２７には、これを開閉する漏し弁２
８が介在されている。

また、吸気路４は、人口路４１の下流で一旦ブライマリ
吸気路４２ｐとセカンダリ吸気路４２ｓとに分岐された
後、更に下流で吸気集合路４３に集合され、吸気マニホ
ールド４４を介してエンジン１の各吸気ボートに連通さ
れている。

上記プライマリ吸気路４２ｐには、プライマリ過給機３
ｐのブロア室３２ｐが介在されている。

上記セカンダリ吸気路４２ｓには、セカンダリ過給機３
ｓのブロア室３２ｓと、ブロア室３２ｓの下流側でセカ
ンダリ吸気路４２ｓを開閉する吸気カント弁４５とが介
在されており、また、この吸気カット弁４５の上流側で
ブロア室３２ｓをバイパスする吸気リリーフ通路４６が
接続される。

この吸気リリーフ通路４６には、これを開閉する吸気リ
リーフ弁４７が介在されている。

なお、上記吸気路４の入口路４１にはエアフローメータ
５が介在されており、吸気集合路４３には上流側から下
流側に順にインタークーラ６、及びスロットル弁７が介
在されており、吸気マニホールド４４には燃料噴Ｕ＝Ｉ
ノズル９が絹付けられている。

また、上記プライマリ過給機３ｐのタービン室３’ｌｐ
にはタービン３３ｐが、ブロア室３２ｐにはブロア３４
Ｐがそれぞれ回転自在に収納され、上記ブロア３４ｐは
連結軸３５Ｐでタービン３３ｐに連結される。また、上
記セカンダリ過給機３ｓのタービン室３１ｓにはタービ
ン３３ｓが、ブロア室３２ｓにはブロア３４ｓがそれぞ
れ回転自在に収納され、上記ブロア３４ｓは連結軸３５
ｓを介してタービン３３ｓに連結されている。

そして、上記プライマリ・セカンダリ両過給機３ｐ・３
ｓの動作をエンジンの運転状態に対応して制御するため
に、過給圧制御装置１０が設けられる。この過給圧制御
装置１０は電子回路部１１とエア回路部１２どからなり
、電子回路部１１には、運転状態検出部として、エンジ
ン回転数Ｎｅを検出する回転数センサ１１１、スロット
ル弁７の開度ＴＶＯを検出するスロットルセンザ１１２
、吸気集合路４３の内圧、即ち、過給圧Ｐ。を検出する
過給圧センサ１１３とを含んでいる。

また、電子回路部１１はマイクロコンピュータを内蔵し
た制御回路本体１１５を備えており、この制御回路本体
１１５は第４図にハンチングで示すシングル制御ゾーン
Ｐ内で、次のような手順で漏し弁２８とウェストゲート
バルブ２５の開度を０ 制御するように構成されている。

すなわち、制御プログラムが開始される時点では、ウェ
ストゲートバルブ２５、排気カット弁２６、漏らし弁２
８はそれぞれ全閉しである。そして、制御プログラムが
開始されると、第２図に示すように、まず、スロットル
センサ１１２により検出された実際のスロットル開度Ｔ
ＶＯ１が所定のスロットル開度ＴＶＯより小であり、か
つ、回転数センサ１１１により検出された実際のエンジ
ン回転数Ｎｅ、が所定のエンジン回転数Ｎｅよりも小で
あるか否かを判定することより制御ゾーンを判定する（
Ｓｌ）。ここで、実際のスロットル開度ＴＶ○７が所定
のスロットル開度ＴＶＯより大であると判定された場合
、実際のエンジン回転数Ｎｅゎが所定のエンジン回転数
Ｎｅよりも大であると判定された場合、あるいは、実際
のスロットル開度ＴＶＯ０が所定のスロットル開度ＴＶ
Ｏより大であり、かつ、実際のエンジン回転数Ｎｅ。

が所定のエンジン回転数Ｎｅよりも大であると判定され
た場合には、運転状態がツイン制御ゾーンＰ＋Ｓに属す
る場合であり、ツイン制御ルーチンが実行される（Ｓ２
）。

上記の制御ゾーンの判定の段階（Ｓｌ）において、実際
のスロットル開度ＴＶＯ，が所定のスロットル開度ＴＶ
Ｏより小であり、かつ、実際のエンジン回転数Ｎｅ、が
所定のエンジン回転数Ｎｅよりも小であると判定された
場合には、シングル制御ゾーンＰの制御が行われる。こ
のシングル制御ゾーンＰの制御では、まず、実際の過給
圧Ｐゎが最大過給圧まで」１昇しているか否かが判定さ
れる（Ｓ３）。ここで、実際の過給圧Ｐ。が最大過給圧
まで上昇していない場合には、制御ゾーンの判定の段階
（Ｓｌ）に戻り、実際の過給圧Ｐ。が最大過給圧まで上
昇していると判定された場合には、次に、漏し弁２８の
開度ＭＶＯ０が全開されているか否かが判定される（Ｓ
４）。漏し弁２８の開度ＭＶＯ，が全開でない場合には
、前回の漏し弁２８の開度ＭＶＯ，，から所定量の開度
ＭＶ○αだけ大きくなるように開度ＭＶＯ，を設定した
後（３５→、過給圧の判定の段階（Ｓ３）に戻る。そし
て、漏し弁２８の開度ＭＶＯｆｉが全開になったと判定
された場合には、もう−度実際の過給圧Ｐ７が最大過給
圧まで上昇しているか否かが判定される（Ｓ６）。ここ
で、実際の過給圧Ｐ７が最大過給圧まで上昇していない
場合には、制御ゾーンの判定の段階（Ｓｌ）に戻り、実
際の過給圧Ｐ。が最大過給圧まで上昇しているど判定さ
れた場合には、この後、ウェストゲートバルブ２５が全
開されているか否か判定される（Ｓ７）。

ここで、ウェストゲートバルブ２５の開度ＷＧ■０７が
全開でない場合には、ウェストゲートバルブ２５の開度
をｗｃｖｏ。１から所定量の開度ＷＧＶＯαだけ大きく
なるように開度ＷＧＶＯ，。

を設定した後（３８）、２度目の過給圧Ｐｆｉの判定の
段階（Ｓ６）に戻る。そして、ウェストゲートバルブ２
５の開度Ｇ■０□が全開まで増大されると、シングル制
御ゾーンＰでの制御が終了される。

上記エア回路部１２は、吸気集合路４３に逆止弁１２１
を介して接続されたサージタンク１２２とこれから導出
した第１加圧空気配管１２３ａとを備えている。この第
１加圧空気配管１２３ａには、吸気カット制御弁１２４
ａを介して吸気カットアクチュエータ１２５ａが、吸気
リリーフ制御弁１２４ｂを介して吸気リリーフアクチュ
エータ１２５ｂが、また、排気カット制御弁１２４ｃを
介して排気カットアクチュエータ１２５ｃが、それぞれ
接続されている。

そして、吸気カット制御弁１２４ａは、吸気路４の入口
路４１に負圧路１２６を介して連通され、また、吸気カ
ット制御弁１２４ａにはその負圧路１２６を開閉する弁
体１２７ａと、制御回路本体１１５から出力される制御
信号を人力してその弁体１２７ａの開度を制？ｉｌする
デユーティソレノイドとが内蔵されている。更に、上記
負圧路１２６には、大気圧とセカンダリ吸気路４２ｓの
過給圧との差圧が所定値以上になると開弁され、それ未
満では閉弁される吸気カット制限弁１２７を介在させで
ある。そして、上記弁体１２７ａの開弁度を大きくする
と、その開弁度に対応して吸気カットアクチュエータ１
２５ａに供給される作動空気圧が減圧され、吸気カット
弁４５が開弁されるようになっている。

また、吸気リリーフ制御弁１２４ｂと排気カット制御弁
１２４Ｃとは、それぞれ大気連通路１２８を介して大気
に連通されるとともに、その大気連通路１２８を開閉す
る弁体１２７ｂ・１２７Ｃと、制御回路本体１１５から
出力される制御信号を入力してその弁体１２７ｂ・１２
７Ｃの開度を制御するデユーティソレノイドとを内蔵し
ている。そして、上記弁体１２７ｂ・１２７Ｃの開弁度
を大きくすると、その開弁度に対応して吸気リリーフア
クチュエータ１２５ｂあるいは排気カッドアクチユニー
ク１２５Ｃに供給される作動空気圧がその開弁度に対応
して減圧され、吸気リリーフ弁４７あるいは排気カット
弁２６が開弁されるようになっている。

上記エア回路部１２には、更に、プライマリ吸気路４２
ｐのブロア室３２ｐよりも下流側の部分に連通ずる第２
加圧空気配管１２３ｂが設けられへ 、この第２加圧空気配管１２３ｂには、ウェストゲート
制御弁１２４ｄを介してウェストゲートアクチュエータ
１２５ｄが、また、漏し制御弁１２４ｅを介して漏しア
クチュエータ１２５ｅがそれぞれ接続される。

上記ウェストゲート制御弁１２４ｄと漏し制御弁１２４
ｅとは、それぞれ大気連通路１２８を介して大気に連通
されるとともに、その大気連通路１２８を開閉する弁体
１２７ｄ１２７ｅと、制御回路本体１１５から出力され
る制御信号を入力してその弁体１２７ｄ・１２７ｅの開
度を制御するデユーティソレノイドとを内蔵している。

そして、上記弁体１２７ｄ・１２７ｅの開度を大きくす
ると、ウェストゲートアクチュエータ１２５ｄあるいは
漏しアクチュエータ１２５ｅに供給される作動空気圧が
その開弁度に対応して減圧され、ウェストゲートバルブ
２５あるいは漏し弁２８が開弁されるようになっている
。

この過給機を備えたエンジンの制御装置では、制御回路
本体１１５内で運転状態がシングル制御ゾーンに属する
と判定され、実過給圧Ｐ７が一旦最大過給圧まで上昇し
ても、そのままツイン制御ゾーンに移行することなく、
漏し弁２８を開弁させて排気路２の合計流路断面積を増
大させ、排気量を例えば第３図に示すように増大させる
ことができる。これにより、作動中のプライマリ過給機
３ｐの回転数を低下さセることなく合計排気量を増大さ
せることができ、スロントル開度ＴＶＯ，。

で代表される要求トルクあるいはエンジン回転数Ｎｅ□
が更に大きい範囲まで作動中のプライマリ過給機３ｐの
みによる過給圧制御ができるようになる。

また、漏し弁２８が全開された後、更に過給圧Ｐ、が最
大過給圧に上昇した場合には、ウェストゲ−Ｉ・バルブ
２５の開度を増大させてプライマリ過給１３ｐをバイパ
スする排気量を増大させることにより、プライマリ過給
ｉ３ｐの回転数を低下させることなく合計排気量を一層
増大させることができる。これにより、例えば第４図に
ハツチング及びクロスハツチングで示すように、作動中
のプライマリ過給機３ｐのみによって過給圧制御ができ
るシングルＩｌｌ　’＜卸ソ゛−ンＰが、クロスハツチ
ングで示される従来のシングル制御ゾーンＰ′に比べて
一層大きく拡大される。そして、このようにシングル制
御ゾーンＰが拡大されることにより、制御ゾーンの切換
頻度を低くすることができ、制御ゾーンの切換に伴うト
ルクショックの発生頻度を減少させることができる。ま
た、このようにシングル制御ゾーンが拡大されることに
より、エネルギー的に無駄なツイン制御が実行される運
転状態の範囲を狭めることができ、エネルギーロスを少
なくして燃費を節約できることになる。

なお、上記の実施例では、漏し弁２８が一旦全開される
とその後はウェストゲートバルブ２５の開度のみを制御
して合計排気量が制御されるようになっているが、例え
ば第５図に示すように、漏し弁２８が全開されたことを
確認した後（Ｓ４）、過給圧Ｐ。が最大過給圧になって
いるか否かを判定することなく、ウェストゲートバルブ
２５が全開であるか否かを判定しくＳ７）、全開でない
８ と判定した場合には、漏し弁２８を全閉すると共に、ウ
ェストゲートバルブ２５の開度をｗｃｖ。

ｎ−１から所定量の開度ｗｃｖｏαだけ大きくするよう
に開度ｗｃｖｏ□を設定しくＳ９）、この後、過給圧Ｐ
、、が最大過給圧になっているか否かを判定する段階（
Ｓ３）に戻るようにＩＮ威してもよい。この場合の漏し
弁２Ｂの開閉と合計排気量との関係は、第６図に示すよ
うになる。

本発明は上記のプライマリ・セカンダリ両過給機３ｐ・
３ｓを備えた場合に限定されず、３つ以上の過給機を備
えたエンジンの制御装置にも適用できることは勿論であ
る。

〔発明の効果〕

本発明にかかる過給機を備えたエンジンの制御装置は、
以上のように、単独あるいは少数の過給機のみで過給圧
制御をなす領域で、過給圧が最大過給圧に到達した場合
に漏し弁を開弁させるように構成しであるので、排気路
の合計流路断面積を拡大し、作動中の過給機の回転数を
低下させることなく排気量を増大させることができ、要
求トルりあるいはエンジン回転数がさらに大きい範囲ま
で作動中の過給機のみによる過給圧制御を行うことがで
きる。したがって、単独あるいは少数の過給機のみで過
給圧制御をなす領域が拡大され、休止中の過給機を作動
させる制御ゾーンへの移行の頻度を少なくでき、制御ゾ
ーンの移行に伴うトルクショクの発生頻度を減少させる
ことができる。

また、単独あるいは少数の過給機のみで過給圧制御をす
る領域が拡大されるので、エネルギー的に無駄な多数過
給機による過給圧制御が実行される運転状態の範囲が狭
められ、エネルギーロスを少な（して燃費の節約を有利
に図ることができるといった効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第４図は本発明の一実施例を示すものであ
る。 第１図は、過給機を備えたエンジンの制御装置を示す全
体概略図である。 第２図は、その制御の流れの要部を示すフロー図である
。 第３図は、漏し弁の開度と合計排気量との関係を示す制
御特性図である。 第４図は、その制御ゾーン値を示す説明図である。 第５図および第６図は本発明の他の実施例を示すもので
ある。 第５図は、制御の流れの要部を示すフロー図である。 第６図は、漏し弁の開度と合計排気量との関係を示す制
御特性図である。 第７図は従来例を示すものであって、過給機を備えたエ
ンジンの制御装置を示す全体概略図である。 ３ｐはプライマリ過給機、３Ｓはセカンダリ過給機、１
０は過給圧制御装置、２８は漏し弁である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、複数の過給機と、運転状態に対応して作動させる過
   給機の数を変更することにより過給圧を制御すると共に
   、作動させる過給機数を増加する場合に休止中の過給機
   のタービンに漏し弁を介して予め排気の一部分を供給し
   て当該休止中の過給機を予回転させる過給圧制御装置と
   が付設されたエンジンの制御装置において、 上記過給圧制御装置が、作動中の過給機による過給圧が
   最大過給圧に上昇したとき上記漏し弁を開弁させて排気
   路の合計流路断面積を増大させるように構成されたこと
   を特徴とする過給機を備えたエンジンの制御装置。