JPH04314921A - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、エンジンの吸気系及び
排気系に主過給機及び副過給機を並列に配し、同エンジ
ンの運転状態に応じて過給機の作動個数を切替えるよう
にした過給機付エンジンの制御装置に関するものである
。

【０００２】

【従来の技術】従来、エンジンの吸気系及び排気系に対
して主及び副の二つの過給機（ターボチャージャ）を並
列に設け、エンジン低吸入空気量域では副ターボチャー
ジャの過給作動を停止させて主ターボチャージャのみで
過給を行わせ、エンジン高吸入空気量域では主・副の両
ターボチャージャを過給作動させるようにした、いわゆ
る「２ステージツインターボシステム」の過給機付エン
ジンが知られている。

【０００３】同システムにおいては、主ターボチャージ
ャのみの作動状態（シングル過給ステージ）から、主・
副両ターボチャージャの作動状態（ダブル過給ステージ
）へのステージ切替えに先立ち、排気バイパス弁を小開
させるようにしている。この排気バイパス弁は、「シン
グル過給ステージ」において停止している副ターボチャ
ージャ側に排気ガスの一部を流し同副ターボチャージャ
を助走回転させることにより、ステージ切替え時のショ
ックを低減する機能と、「シングル過給ステージ」にお
ける過給圧を一定圧（設定過給圧）にする機能とを有す
る。

【０００４】さらに、大気圧の低い高地での使用を考慮
した過給機付エンジンとして、例えば本出願人が先に特
願平２−１４１２８２号で提案したもの（従来技術■）
や、特開平２−１１９６２５号公報に開示されたもの（
従来技術■）がある。従来技術■では、大気圧の高低に
応じて排気バイパス弁の小開開始時期を調整している。 すなわち、大気圧が低くなる（高地）程、設定過給圧を
下げる（図１２のＰＭ１　からＰＭ２　）ことにより小
開開始時期を早め、副ターボチャージャの助走時間を確
保してステージ切替え時のショックを低減している。

【０００５】また従来技術■では、大気圧が低くなる程
、ステージ切替え時の吸入空気量を下げる（図１３のＧ
Ａ１　からＧＡ２　）ことにより、主ターボチャージャ
の回転上昇を抑制してオーバランを防止している。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところが、前記従来技
術■での小開開始時期の制御は、ステージ切替え時の吸
入空気量を所定値（ＧＡ１　）に保った状態で行うため
、ステージがシングルからダブルへ切替えられる時のエ
ンジン回転数ＮＥが高速側（図１２のＮＥ１　からＮＥ
２　）にずれる。これにより、「シングル過給ステージ
」が高速回転側まで要求されることになり、主ターボチ
ャージャがオーバランして破損するおそれがあった。

【０００７】また、前記従来技術■においては、大気圧
が低くなる程ステージ切替え時の吸入空気量がＧＡ１　
からＧＡ２　へ下げられることにより、副ターボチャー
ジャの助走時間（小開開始からステージ切替えまでの時
間）が短くなる。その結果、助走回転数が十分に上昇せ
ず、ステージ切替え時のショックが大きくなるという問
題があった。

【０００８】本発明は前述した事情に鑑みてなされたも
のであり、その目的は、高地運転時における主過給機の
オーバランを防止するとともに、主過給機の作動状態か
ら主・副両過給機の作動状態への切替えをスムーズに行
うことが可能な過給機付エンジンの制御装置を提供する
ことにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明においては、図１に示すように、エンジンＭ１
の吸気系Ｍ２及び排気系Ｍ３に並列に設けられた主過給
機Ｍ４及び副過給機Ｍ５と、前記副過給機Ｍ５に対応す
る吸気系Ｍ２及び排気系Ｍ３にそれぞれ設けられ、とも
に全開のときは副過給機Ｍ５に過給作動を行わせ、とも
に全閉のときには副過給機Ｍ５の過給作動を停止させる
吸気切替弁Ｍ６及び排気切替弁Ｍ７と、前記エンジンＭ
１への吸入空気量を検出する吸入空気量検出手段Ｍ８と
、前記吸入空気量検出手段Ｍ８による吸入空気量が所定
の切替値を越えると、前記吸気切替弁Ｍ６及び排気切替
弁Ｍ７を切替え制御して、主過給機Ｍ４のみの過給作動
から両過給機Ｍ４，Ｍ５の過給作動へ切替える切替制御
手段Ｍ９と、前記エンジンＭ１の排気系Ｍ３に設けられ
、主過給機Ｍ４側へ流れた排気ガスの一部を副過給機Ｍ
５側へバイパス可能な排気バイパス弁Ｍ１０と、前記エ
ンジンＭ１への過給圧を検出する過給圧検出手段Ｍ１１
と、前記過給圧検出手段Ｍ１１による過給圧に基づき、
主過給機Ｍ４のみの過給作動から両過給機Ｍ４，Ｍ５の
過給作動への切替えに先立ち前記排気バイパス弁Ｍ１０
を小開し、排気ガスの一部を作動停止している副過給機
Ｍ５に流して同副過給機Ｍ５を助走回転させるとともに
、主過給機Ｍ４のみの過給作動時における過給圧を設定
過給圧に調整する小開制御手段Ｍ１２とを備えた過給機
付エンジンの制御装置において、大気圧を検出する大気
圧検出手段Ｍ１３と、前記大気圧検出手段Ｍ１３により
検出された大気圧が低い程、前記小開制御手段Ｍ１２の
設定過給圧を小さくさせる設定過給圧補正手段Ｍ１４と
、前記大気圧検出手段Ｍ１３により検出された大気圧が
低い程、前記切替制御手段Ｍ９の切替値を小さくさせる
切替値補正手段Ｍ１５とを設けている。

【００１０】

【作用】エンジンＭ１の運転時に吸入空気量が吸入空気
量検出手段Ｍ８によって検出されると、切替制御手段Ｍ
９は検出された吸入空気量と切替値とを比較する。検出
値が切替値以下であると、切替制御手段Ｍ９は吸気切替
弁Ｍ６及び排気切替弁Ｍ７をともに閉じて主過給機Ｍ４
のみを過給作動させる。一方、切替制御手段Ｍ９は前記
検出値が切替値を越えると、前記吸気切替弁Ｍ６及び前
記排気切替弁Ｍ７をともに開いて主過給機Ｍ４及び副過
給機Ｍ５を過給作動させる。

【００１１】また、前記エンジンＭ１の運転時には同エ
ンジンＭ１への過給圧が過給圧検出手段Ｍ１１によって
検出される。小開制御手段Ｍ１２は、前記過給圧検出手
段Ｍ１１による過給圧に基づき、主過給機Ｍ４のみの過
給作動から主・副両過給機Ｍ４，Ｍ５の過給作動への切
替えに先立ち排気バイパス弁Ｍ１０を小開する。排気バ
イパス弁Ｍ１０が小開すると、排気ガスの一部が停止状
態の副過給機Ｍ５に流れ、副過給機Ｍ５が助走回転され
るとともに、同主過給機Ｍ４のみの過給作動時における
過給圧が設定過給圧に調整される。

【００１２】前記切替制御手段Ｍ９による吸気切替弁Ｍ
６及び排気切替弁Ｍ７の制御と、前記小開制御手段Ｍ１
２による排気バイパス弁Ｍ１０の制御とは、いずれも大
気圧検出手段Ｍ１３により検出された大気圧に基づいて
行われる。すなわち、設定過給圧補正手段Ｍ１４は前記
大気圧が低い程、前記小開制御手段Ｍ１２の設定過給圧
を小さくさせ、切替値補正手段Ｍ１５は前記大気圧が低
い程、前記切替制御手段Ｍ９の切替値を小さくさせる。

【００１３】従って、大気圧の低い高地でのエンジン運
転時には、設定過給圧補正手段１４によって小開制御手
段Ｍ１２の設定過給圧が低下され、排気バイパス弁Ｍ１
０の小開開始時期が早められる（図１０参照）。このと
きの設定過給圧の制御が、吸気切替弁Ｍ６及び排気切替
弁Ｍ７の切替値一定の状態で行われると、前記主過給機
Ｍ４のみの作動状態から主・副両過給機Ｍ４，Ｍ５の作
動状態へ切替えられる際のエンジン回転数が高速側にず
れる。しかし、本発明では、切替値補正手段Ｍ１５によ
って切替制御手段Ｍ９の切替値が低下され、前記作動状
態の切替え時のエンジン回転数が下げられる（図１１参
照）。このように、排気バイパス弁Ｍ１０の小開時期が
早められることと、作動状態の切替え時期が早められる
こととから、主過給機Ｍ４のオーバランを防止しつつ副
過給機Ｍ５の十分な助走時間を確保することが可能とな
る。

【００１４】

【実施例】以下、本発明を具体化した一実施例を図２〜
図１１に従って説明する。図２，４，５は本実施例にお
ける車両に搭載された直列６気筒の過給機付ガソリンエ
ンジンシステムを説明する概略構成図である。エンジン
１の吸気系には、吸気脈動或いは吸気干渉を防止するた
めのサージタンク２が設けられている。また、サージタ
ンク２の上流側には、スロットルボディ３が設けられて
いる。このスロットルボディ３の内部には、図示しない
アクセルペダルの操作に連動して開閉されるスロットル
弁４が設けられている。そして、そのスロットル弁４が
開閉されることにより、サージタンク２への吸気流量が
調節される。さらに、サージタンク２の下流側は、エン
ジン１の各気筒＃１，＃２，＃３，＃４，＃５，＃６毎
へ分岐された吸気マニホルド５となっている。この吸気
マニホルド５には、エンジン１の各気筒＃１〜＃６毎に
燃料を噴射供給する燃料噴射弁（インジェクタ）６Ａ，
６Ｂ，６Ｃ，６Ｄ，６Ｅ，６Ｆがそれぞれ設けられてい
る。各インジェクタ６Ａ〜６Ｆには図示しない燃料ポン
プの作動により、フユーエルタンクから所定圧力の燃料
が供給されるようになっている。さらに、エンジン１の
各気筒＃１〜＃６に対応して、点火プラグ７Ａ，７Ｂ，
７Ｃ，７Ｄ，７Ｅ，７Ｆがそれぞれ設けられている。

【００１５】一方、エンジン１の排気系には、排気マニ
ホルド８が設けられている。この排気マニホルド８は排
気干渉を伴わない気筒群＃１〜＃３と、気筒群＃４〜＃
６との２つに集合され、その集合部８ａ，８ｂが連通路
９によって互いに連通されている。エンジン１の吸気系
及び排気系には、主過給機としての主ターボチャージャ
１０及び副過給機としての副ターボチャージャ１１がそ
れぞれ並列に設けられている。すなわち、主・副の各タ
ーボチャージャ１０，１１を構成する各タービン１０ａ
，１１ａは、その上流側が排気マニホルド８の各集合部
８ａ，８ｂにそれぞれ連通されている。つまり、主ター
ボチャージャ１０に対応してエンジン１の気筒群＃１〜
＃３が連通され、副ターボチャージャ１１に対応してエ
ンジン１の気筒群＃４〜＃６が連通されている。また、
各タービン１０ａ，１１ａの下流側は主・副別々の排気
通路１２，１３に連通されている。主・副の各排気通路
１２，１３はその下流側にて合流し、三元触媒を内蔵し
てなる触媒コンバータ１４を介して外部に連通されてい
る。

【００１６】一方、主・副の各ターボチャージャ１０，
１１を構成する各コンプレッサ１０ｂ，１１ｂは、その
上流側が主・副別々の吸気通路１５，１６に連通されて
いる。主・副の各吸気通路１５，１６の上流側は一本の
共通吸気通路１７に合流してエアクリーナ１８を介し外
部に連通されている。また、各コンプレッサ１０ｂ，１
１ｂの下流側は主・副別々の吸気通路１９，２０に連通
されている。主・副の各吸気通路１９，２０の下流側は
一本の共通吸気通路２１に合流して連通され、吸気冷却
用のインタークーラ２２、さらにはスロットルボディ３
を介してサージタンク２に連通されている。

【００１７】本実施例において、主ターボチャージャ１
０はエンジン１の低吸入空気量域から高吸入空気量域ま
で作動されるものであり、副ターボチャージャ１１はエ
ンジン１の低吸入空気量域で停止され、高吸入空気量域
のみで作動されるものであり、主・副の両ターボチャー
ジャ１０，１１により、いわゆる「２ステージツインタ
ーボシステム」が構成されている。

【００１８】主・副の両ターボチャージャ１０，１１の
作動・停止を可能にするために、副ターボチャージャ１
１のタービン１１ａに連通する副排気通路１３の途中に
は、排気切替弁２３が設けられている。また、副ターボ
チャージャ１１のコンプレッサ１１ｂに連通する副吸気
通路２０の途中には、吸気切替弁２４が設けられている
。これら排気切替弁２３及び吸気切替弁２４は、それぞ
れ三方式の第１及び第２のバキュームスイッチングバル
ブ（以下単に「ＶＳＶ」という）２５，２６の開閉切替
えによって駆動されるダイヤフラム式のアクチュエータ
２７，２８によってそれぞれ開閉されるようになってい
る。第１及び第２のＶＳＶ２５，２６の大気ポートには
エアフィルタ２９を介して大気が導入され、圧力ポート
にはプレッシャータンク３０から所要の高圧空気が導入
されるようになっている。

【００１９】従って、第１及び第２のＶＳＶ２５，２６
の開閉切替えにより、各アクチュエータ２７，２８のダ
イヤフラム室２７ａ，２８ａへの空気圧導入が調節され
ることにより、各アクチュエータ２７，２８が作動して
排気切替弁２３及び吸気切替弁２４がそれぞれ開閉され
る。すなわち、第１のＶＳＶ２５はオンされることによ
り、排気切替弁２３を全開とするようにアクチュエータ
２７を作動させ、オフされることにより、排気切替弁２
３を全閉とするようにアクチュエータ２７を作動させる
。また、第２のＶＳＶ２６はオンされることにより、吸
気切替弁２４を全開とするようにアクチュエータ２８を
作動させ、オフされることにより、吸気切替弁２４を全
閉とするようにアクチュエータ２８を作動させる。そし
て、排気切替弁２３及び吸気切替弁２４の両方が全開の
ときには、主・副の両ターボチャージャ１０，１１が作
動する「ダブル過給ステージ」となり、両切替弁２３，
２４の両方が全閉のときには、主ターボチャージャ１０
のみが作動する「シングル過給ステージ」となる。

【００２０】副ターボチャージャ１１のタービン１１ａ
に連通する副排気通路１３には、排気切替弁２３を迂回
して主排気通路１２に連通する排気バイパス通路３１が
設けられている。また、この排気バイパス通路３１には
、同通路３１を開閉する排気バイパス弁３２が設けられ
ている。この排気バイパス弁３２は、ダイヤフラム式の
アクチュエータ３３によって開閉されるようになってい
る。このアクチュエータ３３のダイヤフラム室３３ａは
、吸気切替弁２４よりも下流側の副吸気通路２０に連通
されるとともに、二方式の第３のＶＳＶ３４を介してコ
ンプレッサ１０ｂよりも上流側の副吸気通路１６に連通
されている。そして、この第３のＶＳＶ３４の開閉によ
り、ダイヤフラム室３３ａにコンプレッサ１０ｂによる
過給圧の導入が調節されることにより、アクチュエータ
３３が作動されて排気バイパス弁３２が開閉されるよう
になっている。すなわち、第３のＶＳＶ３４はデューテ
ィ制御されることにより、主ターボチャージャ１０のコ
ンプレッサ１０ｂによる過給圧の大気へのブリード量を
調整し、ダイヤフラム室３３ａへの作動圧を調整して排
気バイパス弁３２の開度（開口量）が可変とされる。

【００２１】さらに、吸気切替弁２４よりも上流側の副
吸気通路２０と、主ターボチャージャ１０のコンプレッ
サ１０ｂよりも上流側の主吸気通路１５との間には、両
通路２０，１５を連通する第１の吸気バイパス通路３５
が設けられている。また、第１の吸気バイパス通路３５
の一端側には、同通路３５を開閉するために、ダイヤフ
ラム式のアクチュエータ３６によって駆動される第１の
吸気バイパス弁３７が設けられている。このアクチュエ
ータ３６は三方式の第４のＶＳＶ３８の開閉切替えによ
って駆動される。この第４のＶＳＶ３８の大気ポートに
はエアフィルタ２９を介して大気が導入され、圧力ポー
トにはプレッシャータンク３０から所要の高圧空気が導
入されるようになっている。

【００２２】従って、第４のＶＳＶ３８の開閉切替えに
基づき、アクチュエータ３６のダイヤフラム室３６ａへ
の空気圧の導入が調節されることにより、アクチュエー
タ３６が作動して第１の吸気バイパス弁３７が開閉され
る。すなわち、第４のＶＳＶ３８はオンされることによ
り、第１の吸気バイパス弁３７を全閉とするようにアク
チュエータ３６を作動させ、オフされることにより、第
１の吸気バイパス弁３７を全開とするようにアクチュエ
ータ３６を作動させる。この第１の吸気バイパス通路３
５は主ターボチャージャ１０のみの作動から、主・副の
両ターボチャージャ１０，１１の作動への切替えをスム
ーズにするために開かれる通路である。

【００２３】なお、プレッシャータンク３０の圧力ポー
トはインタークーラ２２よりも上流側の共通吸気通路２
１に連通されており、同プレッシャータンク３０に対し
て主ターボチャージャ１０による過給圧が供給されるよ
うになっている。また、副吸気通路２０において吸気切
替弁２４の上流側と下流側とを連通させるバイパス通路
３９には、リード弁４０が設けられている。そして、副
ターボチャージャ１１のコンプレッサ１１ｂの出口圧力
が主ターボチャージャ１０のそれよりも大きくなったと
き、そのバイパス通路３９及びリード弁４０を介して吸
気切替弁２４の上流側から下流側へと空気がバイパスさ
れるようになっている。

【００２４】一方、主ターボチャージャ１０において、
タービン１０ａの上流側と下流側との間にはウェイスト
ゲート通路４１が設けられている。また、このウェイス
トゲート通路４１には、同通路４１を開閉するウェイス
トゲート弁４２が設けられている。このウェイストゲー
ト弁４２は、主ターボチャージャ１０による過給圧が予
め設定された圧力を越えることを防止するために、その
タービン１０ａへの流入排気ガスを、出口側へバイパス
してタービン１０ａの出力を調節し、主ターボチャージ
ャ１０による過給圧をコントロールするためのものであ
る。そして、ウェイストゲート弁４２はダイヤフラム式
のアクチュエータ４３によって開閉されるようになって
いる。このアクチュエータ４３のダイヤフラム室４３ａ
は、コンプレッサ１０ｂよりも下流側の主吸気通路１９
に連通されるとともに、二方式の第５のＶＳＶ４４を介
してコンプレッサ１０ｂよりも上流側の主吸気通路１５
に連通されている。そして、その第５のＶＳＶ４４の開
閉により、ダイヤフラム室４３ａにコンプレッサ１０ｂ
による過給圧の導入が調節されることにより、アクチュ
エータ４３が作動してウェイストゲート弁４２が開閉さ
れる。すなわち、第５のＶＳＶ４４はデューティ制御さ
れることにより、過給圧の大気へのブリード量を調整し
、ダイヤフラム室４３ａの作動圧を調整してウェイスト
ゲート弁４２の開度（開口量）が可変とされる。

【００２５】また、主ターボチャージャ１０に関わり、
そのコンプレッサ１０ｂよりも上流側の主吸気通路１５
と同コンプレッサ１０ｂよりも下流側の共通吸気通路２
１との間には、第２の吸気バイパス通路４５が設けられ
ている。この第２の吸気バイパス通路４５の一端側には
、同通路４５を開閉するために、ダイヤフラム式のアク
チュエータ４６によって駆動される第２の吸気バイパス
弁４７が設けられている。このアクチュエータ４６のダ
イヤフラム室４６ａはサージタンク２に連通されている
。従って、サージタンク２内が負圧になったときのみ、
第２の吸気バイパス弁４７が開かれるようにアクチュエ
ータ４６が作動され、それ以外のときには第２の吸気バ
イパス弁４７が閉じられるようにアクチュエータ４６が
作動されるようになっている。

【００２６】そして、エンジン１はエアクリーナ１８を
通じて導入される外気を、共通吸気通路１７、主・副の
各吸気通路１５，１６、主・副の各ターボチャージャ１
０，１１のコンプレッサ１０ｂ，１１ｂ、インタークー
ラ２２、サージタンク２及び吸気マニホルド５等を通じ
て取り込む。また、その外気の取り込みと同時に、エン
ジン１は各インジェクタ６Ａ〜６Ｆから噴射される燃料
を取り込む。さらに、エンジン１はその取り込んだ燃料
と外気との混合気を各気筒＃１〜＃６の燃焼室にて爆発
・燃焼させて駆動力を得た後、その排気ガスを排気マニ
ホルド８、主・副の各ターボチャージャ１０，１１のタ
ービン１０ａ，１１ａ、主・副の各排気通路１２，１３
及び触媒コンバータ１４を介して外部へ排出させる。

【００２７】エンジン１の運転状態を検出するセンサと
しては、スロットルボディ３においてスロットル弁４の
開度（スロットル開度）を検出するスロットル開度セン
サ６１が設けられている。サージタンク２には過給圧検
出手段としての吸気圧センサ６２が設けられており、同
センサ６２は過給圧ＰＭとして、サージタンク２内の吸
気管圧力を検出する。エアクリーナ１８の下流側には、
共通吸気通路１７を通過する吸入空気量ＧＡを測定する
吸入空気量検出手段としての可動ベーン式エアフローメ
ータ６３が設けられている。エンジン１には、その冷却
水の温度（冷却水温）を検出する水温センサ６４が設け
られている。また、主・副の両排気通路１２，１３の合
流部近傍には、排気中の酸素濃度を検出する酸素センサ
６５が設けられている。この酸素センサ６５は主排気通
路１２にオフセットした位置に配置されている。さらに
、エンジン１外には大気圧Ｐ０　を検出する大気圧検出
手段としての大気圧センサ６９が設けられている。

【００２８】エンジン１の各気筒毎＃１〜＃６に設けら
れた各点火プラグ７Ａ〜７Ｆには、ディストリビュータ
４８にて分配された点火信号が印加される。ディストリ
ビュータ４８はイグナイタ４９から出力される高電圧を
エンジン１のクランク角に同期して各点火プラグ７Ａ〜
７Ｆに分配するためのものである。そして、各点火プラ
グ７Ａ〜７Ｆの点火タイミングは、イグナイタ４９から
の高電圧出力タイミングにより決定される。

【００２９】ディストリビュータ４８にはエンジン１の
回転に連動して回転される図示しないロータが内蔵され
ている。そして、このディストリビュータ４８には、ロ
ータの回転からエンジン回転数ＮＥを検出する回転数セ
ンサ６６が設けられている。同じくディストリビュータ
４８には、ロータの回転に応じてエンジン１のクランク
角の変化を所定の割合で検出する気筒判別センサ６７が
それぞれ取付けられている。本実施例では、１行程に対
してエンジン１が２回転するものとして、気筒判別セン
サ６７は３６０°ＣＡの割合でクランク角を検出するよ
うになっている。また、エンジン１に駆動連結された図
示しないトランスミッションには、車速を検出するため
の車速センサ６８が設けられている。

【００３０】そして、各インジェクタ６Ａ〜６Ｆ、イグ
ナイタ４９及び第１〜第５のＶＳＶ２５，２６，３４，
３８，４４は、電子制御装置（以下単に「ＥＣＵ」とい
う）７１に電気的に接続され、同ＥＣＵ７１の作動によ
ってそれらの駆動タイミングが制御されるようになって
いる。次に、ＥＣＵ７１の構成について図３のブロック
図に従って説明する。ＥＣＵ７１は、切替制御手段、小
開制御手段、設定過給圧補正手段及び切替値補正手段を
構成する中央処理装置（ＣＰＵ）７２、所定の制御プロ
グラム等を予め記憶した読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）
７３、ＣＰＵ７２の演算結果等を一時記憶するランダム
アクセスメモリ（ＲＡＭ）７４、予め記憶されたデータ
を保存するバックアップＲＡＭ７５等と、これら各部と
外部入力回路７６、外部出力回路７７等とをバス７８に
よって接続した論理演算回路として構成されている。

【００３１】外部入力回路７６には、前述したスロット
ル開度センサ６１、吸気圧センサ６２、エアフローメー
タ６３、水温センサ６４、酸素センサ６５、回転数セン
サ６６、気筒判別センサ６７、車速センサ６８及び大気
圧センサ６９がそれぞれ接続されている。そして、ＣＰ
Ｕ７２は外部入力回路７６を介してエアフローメータ６
３及び各センサ６１，６２，６４〜６９からの出力信号
を入力値として読み込む。

【００３２】そして、ＣＰＵ７２は、これらの入力値に
基づいて、外部出力回路７７に接続された各インジェク
タ６Ａ〜６Ｆ、イグナイタ４９及び第１〜第５のＶＳＶ
２５，２６，３４，３８，４４等を好適に制御する。な
お、燃料噴射は各気筒＃１〜＃６毎の独立噴射となって
おり、各インジェクタ６Ａ〜６Ｆは各気筒＃１〜＃６の
噴射タイミングが到来した時に個々に駆動制御されるよ
うになっている。本実施例のエンジン１においては、各
気筒＃１〜＃６の燃料噴射が気筒＃１、気筒＃５、気筒
＃３、気筒＃６、気筒＃２及び気筒＃４の順序で行われ
るようになっている。

【００３３】前記ＲＯＭ７３には図６及び図７に示すよ
うなマップが予め記憶されている。図６のマップには、
大気圧Ｐ０　に対する設定過給圧ＰＭａ　が規定されて
いる。この設定過給圧ＰＭａ　は排気バイパス弁３２の
制御によって調整される過給圧であり、本実施例では大
気圧Ｐ０　が低くなる（高地になる）程、設定過給圧Ｐ
Ｍａ　が直線的に減少するように設定されている。また
、図７のマップには大気圧Ｐ０　に対する切替吸入空気
量ＧＡａ　が規定されている。この切替吸入空気量ＧＡ
ａ　は「シングル過給ステージ」から「ダブル過給ステ
ージ」へ切替わる際の吸入空気量であり、本実施例では
大気圧Ｐ０　が低くなる（高地になる）程、切替吸入空
気量ＧＡａ　が直線的に減少するように設定されている
。

【００３４】上記のように構成された過給機付ガソリン
エンジンシステムにおいて、ＣＰＵ７２はエアフローメ
ータ６３及び各センサ６１，６２，６４〜６９からの入
力値に基づきその時々の運転状態を判断し、その運転状
態に応じて主ターボチャージャ１０及び副ターボチャー
ジャ１１の作動を次のように制御する。先ず、エンジン
１の運転状態が低速域で、かつ高負荷域である場合には
、ＣＰＵ７２は排気切替弁２３及び吸気切替弁２４がと
もに閉じるように、第１及び第２のＶＳＶ２５，２６を
切替え制御する。これによって、主ターボチャージャ１
０のみが作動される「シングル過給ステージ」となる。 この「シングル過給ステージ」において、エンジン１か
らの排気ガスは、図４に矢印で示すように、主ターボチ
ャージャ１０のみを流れ、そのタービン１０ａを回転駆
動させる。さらに、そのタービン１０ａを通過した排気
ガスは、図４に矢印で示すように、主排気通路１２を経
て主・副の両排気通路１２，１３の合流部に至り、さら
に下流の触媒コンバータ１４を通過して外部へと排出さ
れる。このように、低吸入空気量域で「シングル過給ス
テージ」とする理由は、低速域では主ターボチャージャ
１０のみによる過給特性の方が主・副の両ターボチャー
ジャ１０，１１による過給特性よりも優れているからで
ある。そして、このような「シングル過給ステージ」に
することより、エンジン１のトルクの立ち上がりが速く
なり、低速域のレスポンスを大幅に良くすることができ
る。

【００３５】また、本実施例において、酸素センサ６５
の取付け位置は、主ターボチャージャ１０のタービン１
０ａに連通する主排気通路１２にオフセットさせている
ことから、主ターボチャージャ１０からの排気ガス流が
酸素センサ６５に効率良く当たってその酸素濃度が検出
される。従って、酸素センサ６５は排気ガス流によって
迅速に温められ、空燃比制御のための安定した出力温度
特性域に早期に達することができる。この「シングル過
給ステージ」においては、排気ガス流の全量が必ず酸素
センサ６５に当たり、後に説明する「ダブル過給ステー
ジ」においても、常時作動する主ターボチャージャ１０
からの排気ガス流が必ず酸素センサ６５に当たることに
なり、その酸素センサ６５により排気ガスの酸素濃度を
精度良く検出することができる。従って、酸素センサ６
５における検出信号をフィードバックすることにより、
常に正確な空燃比制御を行うことが可能となる。

【００３６】さらに、エンジン１の運転状態が低速域で
、かつ低負荷域である場合には、ＣＰＵ７２は排気切替
弁２３が閉じたままで吸気切替弁２４のみが開かれるよ
うに、第１及び第２のＶＳＶ２５，２６を切替え制御す
る。これによって、「シングル過給ステージ」のままで
、主・副の両吸気通路１５，１６がともに開かれ、主タ
ーボチャージャ１０のみの作動による吸気抵抗の増大を
抑えることができる。そして、このようにすることによ
り、低負荷域からの加速初期における過給圧の立ち上が
り特性、運転上のレスポンスを改善することができる。

【００３７】また、エンジン１の運転状態が低吸入空気
量域から高吸入空気量域へ移行する場合、すなわち「シ
ングル過給ステージ」から「ダブル過給ステージ」へ切
替わる場合には、ＣＰＵ７２は排気切替弁２３及び吸気
切替弁２４がともに開かれるように、第１及び第２のＶ
ＳＶ２５，２６を切替え制御する。この際、排気切替弁
２３が閉じられているときに排気バイパス弁３２を開く
ように、ＣＰＵ７２が第３のＶＳＶ３４を切替え制御す
る。すなわち、排気ガスの一部を副ターボチャージャ１
１に流すことにより、副ターボチャージャ１１の助走回
転数を高めて、ステージ切替えをよりスムーズに行うこ
とができる。併せて、第１の吸気バイパス弁３７を開く
ように、ＣＰＵ７２が第４のＶＳＶ３８を切替え制御す
ることにより、ステージ切替えをさらにスムーズに行う
ことができる。

【００３８】一方、エンジン１の運転状態が高吸入空気
量域の場合には、排気切替弁２３と吸気切替弁２４がと
もに開かれたままで、かつ排気バイパス弁３２が閉じら
れるように、ＣＰＵ７２は第１〜第３のＶＳＶ２５，２
６，３４を切替え制御する。これによって、主・副の両
ターボチャージャ１０，１１により過給が行われる「ダ
ブル過給ステージ」の状態が保持される。この「ダブル
過給ステージ」において、エンジン１からの排気ガスは
、図５に矢印で示すように、主・副の両ターボチャージ
ャ１０，１１を流れ、各タービン１０ａ，１１ａを回転
駆動させる。さらに、各タービン１０ａ，１１ａを通過
した排気ガスは、図５に矢印で示すように、主・副の両
排気通路１２，１３を経てそれらの合流部に至り、さら
に下流の触媒コンバータ１４を通過して外部へと流れる
。このように、「ダブル過給ステージ」とすることによ
り、主・副の両ターボチャージャ１０，１１の両コンプ
レッサ１０ｂ，１１ｂによって充分な過給圧が得られ、
高速域におけるエンジン１の出力が向上される。そして
、このときの過給圧が例えば「＋５００ｍｍＨｇ」を越
えないように、ウェイストゲート弁４２を開閉させるよ
うに、ＣＰＵ７２は第５のＶＳＶ４４を駆動制御（デュ
ーティ制御）する。

【００３９】次に、本実施例の作用及び効果を図８のフ
ローチャートに従って説明する。処理がこのルーチンへ
移行すると、ＣＰＵ７２はまずステップ１０１で大気圧
センサ６９によるそのときの大気圧Ｐ０　を取り込む。 次に、ＣＰＵ７２はステップ１０２へ移行し、図７のマ
ップを用いて前記大気圧Ｐ０に対応する切替吸入空気量
ＧＡａ　を求める。この切替吸入空気量ＧＡａ　は、車
両が大気圧Ｐ０　の高い平地を走行している場合には高
い値となる。

【００４０】続いて、ＣＰＵ７２はステップ１０３にお
いて、エアフローメータ６３によるそのときの実吸入空
気量ＧＡｂ　を取り込み、ステップ１０４でその実吸入
空気量ＧＡｂ　と、前記ステップ１０２での切替吸入空
気量ＧＡａ　とを比較する。そして、実吸入空気量ＧＡ
ｂ　が切替吸入空気量ＧＡａ　よりも小さいと、ＣＰＵ
７２はステップ１０５で第１及び第２のＶＳＶ２５，２
６をオフする。これにより、排気切替弁２３及び吸気切
替弁２４がともに閉じられて、主ターボチャージャ１０
のみが作動する「シングル過給ステージ」となる。

【００４１】さらに、ＣＰＵ７２はステップ１０６にお
いて、図６のマップを用いて前記ステップ１０１での大
気圧Ｐ０　に対応する設定過給圧ＰＭａ　を求める。こ
の設定過給圧ＰＭａ　は、車両が大気圧Ｐ０　の高い平
地を走行している場合には高い値となる。次に、ＣＰＵ
７２はステップ１０７へ移行し、吸気圧センサ６２によ
るそのときの実過給圧ＰＭｂ　を取り込む。

【００４２】そして、ＣＰＵ７２はステップ１０８で前
記実過給圧ＰＭｂ　を設定過給圧ＰＭａ　にするための
処理を行う。すなわち、ＣＰＵ７２は実過給圧ＰＭｂ　
と設定過給圧ＰＭａ　とを比較し、実過給圧ＰＭｂ　が
設定過給圧ＰＭａ　よりも低い場合には、第３のＶＳＶ
３４のコイルへのデューティ比を「０」にして排気バイ
パス弁３２を閉じさせる。これにより、主・副両ターボ
チャージャ１０，１１のタービン１０ａ，１１ａ出口間
が遮断されて、排気ガスが副ターボチャージャ１１側へ
は流れないので、主ターボチャージャ１０による実過給
圧ＰＭｂ　がエンジン回転数ＮＥの上昇にともなって高
くなる。実過給圧ＰＭｂ　が増加して設定過給圧ＰＭａ
　になると、ＣＰＵ７２は第３のＶＳＶ３４のコイルへ
のデューティ比を大きくして排気バイパス弁３２を開か
せる。これにより、主・副両ターボチャージャ１０，１
１のタービン１０ａ，１１ａ出口間が連通されて、排気
ガスが副ターボチャージャ１１側へ流入する。そして、
ＣＰＵ７２は実過給圧ＰＭｂ　と設定過給圧ＰＭａ　と
が一致するように第３のＶＳＶ３４のコイルへのデュー
ティ比を調整する。

【００４３】なお、前記ステップ１０４において実吸入
空気量ＧＡｂ　が切替吸入空気量ＧＡａ　以上であると
、ＣＰＵ７２はステップ１０９へ移行し、第１及び第２
のＶＳＶ２５，２６をオンする。これにより、排気切替
弁２３及び吸気切替弁２４がともに開かれて、主ターボ
チャージャ１０及び副ターボチャージャ１１がともに作
動する「ダブル過給ステージ」となる。続いて、ＣＰＵ
７２は「ダブル過給ステージ」における過給圧を設定過
給圧とするために、「シングル過給ステージ」の場合と
同様にステップ１１０〜１１２でウェイストゲート弁４
２の開閉制御を実行する。すなわち、ＣＰＵ７２はステ
ップ１１０において、図６のマップを用いて前記ステッ
プ１０１での大気圧Ｐ０　に対応する設定過給圧ＰＭａ
　を求める。次に、ＣＰＵ７２はステップ１１１へ移行
し、吸気圧センサ６２によるそのときの実過給圧ＰＭｂ
　を取り込む。

【００４４】そして、ＣＰＵ７２はステップ１１２で前
記実過給圧ＰＭｂ　を設定過給圧ＰＭａ　にするための
処理を行う。すなわち、ＣＰＵ７２は実過給圧ＰＭｂ　
と設定過給圧ＰＭａ　とを比較し、実過給圧ＰＭｂ　が
設定過給圧ＰＭａ　よりも低い場合には、第５のＶＳＶ
４４のコイルへのデューティ比を小さくしてウェイスト
ゲート弁４２を閉じさせる。逆に、実過給圧ＰＭｂ　が
設定過給圧ＰＭａ　よりも高い場合には、第５のＶＳＶ
４４のコイルへのデューティ比を大きくしてウェイスト
ゲート弁４２を開かせる。このようにして、ＣＰＵ７２
は第５のＶＳＶ４４をデューティ制御することにより、
主ターボチャージャ１０のコンプレッサ１０ｂによる過
給圧の大気へのブリード量を調整し、アクチュエータ４
３のダイヤフラム室４３ａへの作動圧を調整し、ウェイ
ストゲート弁４２の開度を制御する。これにより、「ダ
ブル過給ステージ」における過給圧が設定圧を越えない
ように調整される。

【００４５】ところで、車両が大気圧Ｐ０　の低い高地
を走行する場合には、図９において破線で示す過給圧特
性が実線で示す状態へ移行する。この過給圧特性におい
てはステージ切替えがエンジン回転数ＮＥ０　で行われ
る。 ここで、前記過給圧特性は、前述した図８の処理によっ
て図１１の実線で示す状態に補正される。すなわち、ス
テップ１０６〜１０８の処理で設定過給圧ＰＭａ　が下
げられる（図１０のＰＭａ１からＰＭａ２）ことにより
、過給圧特性が図９の実線の状態から図１０の実線の状
態へ移行する。すると、排気バイパス弁３２の小開開始
時期が早められるとともに、ステージ切替え時のエンジ
ン回転数ＮＥが高速側にずれる（ＮＥ０　から図１０の
ＮＥ１　）。これにより、「シングル過給ステージ」が
高速回転側まで要求されることになる。しかし、本実施
例ではステップ１０２〜１０４の処理で切替吸入空気量
ＧＡａ　が下げられている（図１１のＧＡａ１からＧＡ
ａ２）ので、ステップ１０９において第１及び第２のＶ
ＳＶ２５，２６がオンされて「ダブル過給ステージ」へ
切替えられる際のエンジン回転数ＮＥは、低速側（ＮＥ
１　から図１１のＮＥ２　）へ移動する。従って、排気
バイパス弁３２の小開開始時期及びステージ切替え時期
がともに早められることになる。

【００４６】このように、本実施例によると、大気圧の
高低に応じて設定過給圧ＰＭａ及び切替吸入空気量ＧＡ
ａを補正するようにしたので、大気圧の低い高地での車
両走行時には、設定過給圧ＰＭａが下げられることによ
り排気バイパス弁３２の小開開始時期が早められ、切替
吸入空気量ＧＡａ　が下げられることによりステージ切
替え時のエンジン回転数ＮＥが下げられる。このため、
従来技術■及び従来技術■とは異なり、本実施例では「
シングル過給ステージ」が高速回転側まで要求されるこ
とがなく、主ターボチャージャ１０のオーバランを防止
できる。また、副ターボチャージャ１１の十分な助走時
間が確保でき、その結果、助走回転数が十分に上昇し、
ステージ切替え時のショックを小さくすることができる
。

【００４７】なお、本発明は前記実施例に限定されるも
のではなく、例えば以下のように発明の趣旨を逸脱しな
い範囲で任意に変更して具体化してもよい。前記実施例
では本発明を直列６気筒の過給機付ガソリンエンジンシ
ステムに具体化したが、直列式のエンジンではなくてＶ
型のエンジンに具体化したり、６気筒のエンジンではな
くて４気筒や８気筒等のエンジンに具体化したりするこ
とができる。

【００４８】

【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、大
気圧が低い程、排気バイパス弁を小開する際の設定過給
圧を小さくさせるとともに、吸気切替弁及び排気切替弁
を開閉制御する際の吸入空気量の切替値を小さくさせる
ようにしたので、高地運転時における主過給機のオーバ
ランを防止するとともに、主過給機の作動状態から主・
副両過給機の作動状態への切替えをスムーズに行うこと
ができるという優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の基本的構成を示す図である。

【図２】本発明を具体化した一実施例における過給機付
ガソリンエンジンシステムを示す概略構成図である。

【図３】一実施例におけるＥＣＵの構成を示すブロック
図である。

【図４】一実施例の過給機付ガソリンエンジンシステム
の「シングル過給ステージ」における過給作動を説明す
る概略構成図である。

【図５】一実施例の過給機付ガソリンエンジンシステム
の「ダブル過給ステージ」における過給作動を説明する
概略構成図である。

【図６】一実施例において、大気圧に対する設定過給圧
が定められたマップを示す図である。

【図７】一実施例において、大気圧に対する切替吸入空
気量が定められたマップを示す図である。

【図８】一実施例の作用を説明するためのフローチャー
トである。

【図９】一実施例において、高地走行時のエンジン回転
数と切替吸入空気量と過給圧との関係を示す図である。

【図１０】一実施例において、図９の状態から設定過給
圧を低過給圧側へずらした場合のエンジン回転数と切替
吸入空気量と過給圧との関係を示す図である。

【図１１】一実施例において、図１０の状態から切替吸
入空気量を低吸入空気量側へずらした場合のエンジン回
転数と切替吸入空気量と過給圧との関係を示す図である
。

【図１２】従来技術■におけるエンジン回転数と切替吸
入空気量と過給圧との関係を示す図である。

【図１３】従来技術■におけるエンジン回転数と切替吸
入空気量と過給圧との関係を示す図である。

【符号の説明】

１…エンジン、１０…主過給機としての主ターボチャー
ジャ、１１…副過給機としての副ターボチャージャ、１
２…排気系の一部を構成する主排気通路、１３…排気系
の一部を構成する副排気通路、１５，１９…吸気系の一
部を構成する主吸気通路、１６，２０…吸気系の一部を
構成する副吸気通路、１７，２１…吸気系の一部を構成
する共通吸気通路、２３…排気切替弁、２４…吸気切替
弁、３２…排気バイパス弁、６２…過給圧検出手段とし
ての吸気圧センサ、６３…吸入空気量検出手段としての
エアフローメータ、６９…大気圧検出手段としての大気
圧センサ、７２…切替制御手段、小開制御手段、設定過
給圧補正手段及び切替値補正手段を構成するＣＰＵ、Ｇ
Ａａ　…切替値としての切替吸入空気量、ＰＭａ　…設
定過給圧

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　エンジンの吸気系及び排気系に並列に
   設けられた主過給機及び副過給機と、前記副過給機に対
   応する吸気系及び排気系にそれぞれ設けられ、ともに全
   開のときは副過給機に過給作動を行わせ、ともに全閉の
   ときには副過給機の過給作動を停止させる吸気切替弁及
   び排気切替弁と、前記エンジンへの吸入空気量を検出す
   る吸入空気量検出手段と、前記吸入空気量検出手段によ
   る吸入空気量が所定の切替値を越えると、前記吸気切替
   弁及び排気切替弁を切替え制御して、主過給機のみの過
   給作動から両過給機の過給作動へ切替える切替制御手段
   と、前記エンジンの排気系に設けられ、主過給機側へ流
   れた排気ガスの一部を副過給機側へバイパス可能な排気
   バイパス弁と、前記エンジンへの過給圧を検出する過給
   圧検出手段と、前記過給圧検出手段による過給圧に基づ
   き、主過給機のみの過給作動から両過給機の過給作動へ
   の切替えに先立ち前記排気バイパス弁を小開し、排気ガ
   スの一部を作動停止している副過給機に流して同副過給
   機を助走回転させるとともに、主過給機のみの過給作動
   時における過給圧を設定過給圧に調整する小開制御手段
   とを備えた過給機付エンジンの制御装置において、大気
   圧を検出する大気圧検出手段と、前記大気圧検出手段に
   より検出された大気圧が低い程、前記小開制御手段の設
   定過給圧を小さくさせる設定過給圧補正手段と、前記大
   気圧検出手段により検出された大気圧が低い程、前記切
   替制御手段の切替値を小さくさせる切替値補正手段とを
   設けたことを特徴とする過給機付エンジンの制御装置。