JPH05156955A - 過給機付エンジンの制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 シーケンシャルターボ式の過給機制御系にお
いて、予備回転手段の構成、制御を簡素化すると共に排
気の利用効率を向上し、個々の過給機の作動を独立して
過給圧等の特性を常に最適化する。 【構成】 所定のエンジン回転数等によりプライマリ・
セカンダリターボモードになったとき、セカンダリター
ボ過給機５０で排気制御弁５５をそのアクチュエータ５
６のスプリング５６ａと排気圧の関係で所定量だけ開
き、排気を導入して予備回転し、吸気制御弁５８の上、
下流の差圧が略零になった時点で排気制御弁５５と吸気
制御弁５８を開き、セカンダリターボ過給機５０も作動
して実質的にプライマリ・セカンダリターボモードに移
行し、高い過給圧に制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、車両用エンジンとし
て、複数のターボ過給機をシーケンシャルターボ式に作
動する過給機付エンジンの制御装置に関し、詳しくは、
セカンダリターボ過給機の予備回転制御に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、車両用の過給機付エンジンとし
て、多気筒の排気系にプライマリとセカンダリのターボ
過給機を並列的に装備し、このターボ過給機をシーケン
シャルターボ式に作動するものが提案されている。この
シーケンシャルターボ式の制御系においては、例えば低
速域でプライマリターボ過給機のみを作動し、高速域で
プライマリとセカンダリの両ターボ過給機を作動して、
走行状態に応じた最適なエンジン出力特性を得ることを
図っている。

【０００３】そこで、この過給機付エンジンの制御系に
おいて、プライマリターボ過給機側では常に過給するこ
とが可能に構成される。一方、セカンダリターボ過給機
側には排気制御弁、吸気制御弁、吸気制御弁の上、下流
の差圧を検知する差圧センサ等が設けられて、所定の領
域でのみ排気を導入し、且つ吸気制御弁の上、下流が等
圧になった時点で開いて過給するように構成されてい
る。また、このセカンダリターボ過給機側にはその作動
応答性を向上するため、作動領域の近くになると予備回
転する手段が更に付設され、排気系にはウエイストゲー
ト弁による過給圧制御手段等が設けられている。ここ
で、上述の各制御弁のアクチュエータは過給機の高熱に
対する安全性、耐久性を考慮して、吸気系の負圧、正圧
及び大気圧を用いて動作するようになっている。

【０００４】従来、上記シーケンシャルターボ式の過給
機付エンジンに関しては、例えば特開平２−２０１０２
３号公報の先行技術がある。ここで、プライマリとセカ
ンダリの排気通路が連通路により連通され、この連通路
と両過給機のタービン下流の合流排気通路にバイパス通
路が連通され、このバイパス通路に両過給機の排気を同
時に逃がすことが可能にウエイストゲート弁が設けられ
る。また、セカンダリの排気通路の排気カット弁の下流
に、排気洩らし通路と共に排気洩らし弁が設けられ、セ
カンダリターボ過給機のブロワ側に吸気リリーフ弁が設
けられる。そして低速域では、吸気リリーフ弁を開き且
つ排気洩らし弁を開いてセカンダリターボ過給機に少量
の排気を導入して予回転し、その後所定の条件で吸気リ
リーフ弁を閉じ、次いで排気カット弁を開き、更に吸気
カット弁を開いてセカンダリターボ過給機も過給するよ
うに作動することが示されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記先行技
術のものにあっては、予備回転手段として専用の排気洩
らし弁、吸気リリーフ弁を用いて、プライマリターボ領
域で常時予備回転する構成であるから、構造が複雑にな
り、排気の利用効率も低下する。また、単一のウエイス
トゲート弁でプライマリとセカンダリの過給圧を同時に
制御するように構成されているので、個々の過給機を異
なる特性で作動することができない等の問題がある。

【０００６】本発明は、この点に鑑みてなされたもの
で、シーケンシャルターボ式の過給機制御系において、
予備回転手段の構成、制御を簡素化すると共に排気の利
用効率を向上し、個々の過給機の作動を独立して過給圧
等の特性を常に最適化することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は、エンジンの吸，排気系にプライマリター
ボ過給機とセカンダリターボ過給機とが並列的に配置さ
れ、プライマリターボ過給機は常時作動するように構成
され、セカンダリターボ過給機側に少なくとも排気制御
弁、吸気制御弁、差圧センサを有して、セカンダリター
ボ過給機はプライマリ・セカンダリターボモードでのみ
作動するように構成される過給機付エンジンにおいて、
排気制御弁を動作するアクチュエータが、予備回転時に
制御ユニットの電気信号で動作する切換用ソレノイド弁
により両室を大気に開放して、排気制御弁をスプリング
と排気圧のバランスにより所定量だけ開くように構成さ
れものである。

【０００８】

【作用】上記構成に基づき、エンジン運転時の低中速域
ではセカンダリターボ過給機側において排気制御弁と吸
気制御弁とが閉じ、プライマリターボ過給機のみが単独
で作動して過給圧制御される。そして所定のエンジン回
転数等によりプライマリ・セカンダリターボモードにな
ると、セカンダリターボ過給機で排気制御弁がそのアク
チュエータのスプリングと排気圧の関係で所定量だけ開
き、排気を導入して予備回転することで迅速に過給圧を
生じ、吸気制御弁の上，下流の差圧が略零になった時点
で排気制御弁と吸気制御弁を開き、セカンダリターボ過
給機も作動して実質的にプライマリ・セカンダリターボ
モードに移行し、高い過給圧に制御されるようになる。

【０００９】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。図１において、過給機付エンジンとして水平対向
式エンジンにプライマリとセカンダリのターボ過給機を
装着した場合の全体の構成について説明する。符号１は
水平対向式エンジンのエンジン本体であり、クランクケ
ース２の左右のバンク３，４に、燃焼室５、吸気ポート
６、排気ポート７、点火プラグ８、動弁機構９等が設け
られている。また、このエンジン構造により左右バンク
３，４の付近に、プライマリとセカンダリのターボ過給
機４０，５０がそれぞれ配設されている。排気系とし
て、左右バンク３，４からの共通の排気管１０が両ター
ボ過給機４０，５０のタービン４０ａ，５０ａに連通さ
れ、タービン４０ａ，５０ａからの排気管１１が１つの
排気管１２に合流して触媒コンバータ１３、マフラ１４
に連通される。

【００１０】吸気系として、エアクリーナ１５から２つ
に分岐した吸気管１６，１７はそれぞれ両ターボ過給機
４０，５０のブロワ４０ｂ，５０ｂに連通され、このブ
ロワ４０ｂ，５０ｂからの吸気管１８，１９がインター
クーラ２０に連通される。そして、インタークーラ２０
からスロットル弁２１を介してチャンバ２２に連通さ
れ、チャンバ２２から吸気マニホールド２３を介して左
右バンク３，４の各気筒に連通されている。また、アイ
ドル制御系として、エアクリーナ１５の直下流と吸気マ
ニホールド２３の間のバイパス通路２４に、アイドル制
御弁２５、負圧で開く逆止弁２６が設けられ、スロット
ル弁全閉のアイドル時と減速時に吸入空気量を制御する
ようになっている。

【００１１】燃料系として、吸気マニホールド２３のポ
ート近傍にインジェクタ３０が配設され、燃料ポンプ３
１を有する燃料タンク３２からの燃料通路３３が、フィ
ルタ３４、燃圧レギュレータ３５を備えてインジェクタ
３０に連通される。燃圧レギュレータ３５は、吸気圧力
に応じて調整作用するものであり、これによりインジェ
クタ３０に供給する燃料圧力を吸気圧力に対して常に一
定の高さに保ち、噴射信号のパルス幅により燃料噴射制
御することが可能になっている。点火系として、点火プ
ラグ８にイグナイタ３６からの点火信号が入力するよう
に接続されている。

【００１２】次に、プライマリターボ過給機４０の制御
系について説明すると、タービン４０ａには常に排気を
導入して作動し、スロットル弁２１が開いた負荷運転時
にはブロワ４０ｂから加圧空気を供給するようになって
いる。タービン側にはダイアフラム式アクチュエータ４
２を備えたウエイストゲート弁４１が設けられる。ま
た、ブロワ４０ｂの上、下流との間からアクチュエータ
４２の圧力室に、デューティソレノイド弁４３を有する
制御圧通路４４が設けられ、デューティソレノイド弁４
３で過給圧をリークすることで制御圧を生じてアクチュ
エータ４２に作用し、ウエイストゲート弁４１の開度を
増減して過給圧を制御する。ここで、例えばデューティ
比が大きい場合は、リーク量の増大により制御圧が低下
してウエイストゲート弁４１の開度を減じ、過給圧を上
昇する。逆にデューティ比が小さくなると、高い制御圧
で開度を増して過給圧を低下する。

【００１３】一方、常に過給可能になっているため、減
速時にスロットル弁２１が急激に閉じると、ブロワ４０
ｂの下流側に加圧空気が封じ込められてこの場合の高負
荷がターボ過給機４０にかかり、ため息のような異音を
生じる。このため、ブロワ４０ｂの上、下流の間にリリ
ーフ弁４５を有するリーク通路４６が設けられる。リリ
ーフ弁４５はスプリングで閉じ、マニホールド負圧で開
くように構成され、上述の減速時にはマニホールド負圧
により開いて封じ込められた加圧空気をリークし、上記
異音の発生を防ぐ。

【００１４】セカンダリターボ過給機５０の制御系につ
いて説明すると、プライマリ側と同様のウエイストゲー
ト弁５１が、アクチュエータ５２、デューティソレノイ
ド弁５３を有する制御圧通路５４により、各別に過給圧
制御するように設けられる。タービン５０ａの上流の排
気管１０には、ダイアフラム式アクチュエータ５６を備
えた排気制御弁５５が設けられ、ブロワ５０ｂの下流に
は同様のアクチュエータ５７を備えた吸気制御弁５８が
設けられ、ブロワ５０ｂの上、下流の間に過給圧リリー
フ弁６０を備えたリリーフ通路５９が連通されている。

【００１５】これらの各弁の作動制御系について説明す
ると、吸気マニホールド２３からの通路６１がチェック
弁６２を有してサージタンク６３に連通されて、スロッ
トル弁全閉時に負圧を貯え且つ脈動圧を緩衝するように
なっている。過給圧リリーフ弁６０の一方のスプリング
室には、サージタンク６３からの負圧通路６４と吸気制
御弁５８の下流の過給圧による正圧通路６５が、切換用
ソレノイド弁７０と通路６６を介して連通され、電気信
号により負圧を作用して開き、過給圧を作用して閉じ
る。

【００１６】吸気制御弁５８のアクチュエータ５７は一
方の室に正圧通路６７が連通され、スプリング室に上記
正圧通路６５と負圧通路６４が、切換用ソレノイド弁７
１と通路６８を介して連通される。そして電気信号によ
り負圧を作用して吸気制御弁５８を閉じ、過給圧を作用
した際のスプリング力により吸気制御弁５８を開く。排
気制御弁５５のアクチュエータ５６は、スプリング５６
ａが閉弁方向に付勢され、このスプリング室に大気圧と
負圧を切換える第３の切換用ソレノイド弁７４と通路６
９を介して連通される。また大気圧と負圧を切換える第
１の切換用ソレノイド弁７２，これと正圧を切換える第
２の切換用ソレノイド弁７３及び通路７５が、アクチュ
エータ５６の他方の室に連通される。そして電気信号に
よりスプリング室は大気圧を、他方の室は負圧を作用し
て排気制御弁５５を全閉し、スプリング室は負圧を、他
方の室は正圧を作用して排気制御弁５５を全開する。

【００１７】また、セカンダリターボ過給機５０の予備
回転制御は、上記排気制御弁５５の機構を利用してい
る。即ち、排気制御弁５５ではスプリング５６ａが閉じ
る方向に付勢されているので、予備回転時の比較的大き
い排気圧Ｐｅｘをスプリングに対向して作用すること
で、排気制御弁５５を所定の開度だけ開くことが可能に
なる。そこで、予備回転時に電気信号によりスプリング
室と他方の室を共に大気圧にし、スプリング５６ａと排
気圧Ｐｅｘのバランスで排気制御弁５５を所定量開きタ
ービン５０ａに排気を導入して予備回転するようになっ
ている。

【００１８】各種のセンサについて説明すると、差圧セ
ンサ８０が吸気制御弁５８の上、下流の差圧を検出する
ように設けられ、絶対圧センサ８１が切換用ソレノイド
弁７６により吸気管圧力と大気圧を選択して検出するよ
うに設けられる。また、エンジン本体１にクランク角セ
ンサ８２、ノックセンサ８３、水温センサ８４が設けら
れ、動弁機構９のカムシャフトに連設した図示しないカ
ムロータに対向してカム角センサ８５が設けられ、排気
管１０にＯ2 センサ８６が設けられ、スロットル弁２１
にスロットル開度センサ８７が設けられ、エアクリーナ
１５の直下流に吸入空気量センサ８８が設けられてい
る。

【００１９】図２において、電子制御系の全体の構成に
ついて説明する。先ず、制御ユニット１００は、Ｉ／Ｏ
１０１、ＣＰＵ１０２、ＲＡＭ１０３、バックアップＲ
ＡＭ１０４、ＲＯＭ１０５、定電圧回路１０６を有し
て、信号を処理する。また、イグニッションスイッチ９
０、リレー９１をＯＮしてバッテリ９２から定電圧回路
１０６に電力を供給し、駆動回路１０７によりリレー９
３をＯＮして燃料ポンプ３１を通電により駆動する。Ｉ
／Ｏ１０１には各種センサ８０〜８８の信号が入力し、
駆動回路１０７から各種切換用ソレノイド弁７０〜７
４，７６に切換信号を、デューティソレノイド弁４３，
５３にデューティ信号を、インジェクタ３０に噴射信号
を、アイドル制御弁２５に制御信号を、イグナイタ３６
に点火信号を出力するように構成されている。

【００２０】図３において、特にシーケンシャルターボ
制御系の構成について説明する。クランク角センサ８２
のパルスが制御ユニット１００のエンジン回転数算出部
１１０に入力してエンジン回転数Ｎを算出する。また吸
入空気量センサ８８の吸入空気量Ｑとエンジン回転数Ｎ
は基本燃料噴射量算出部１１１に入力して、負荷に応じ
た基本燃料噴射量Ｔｐを算出するのであり、これらのエ
ンジン回転数Ｎと基本燃料噴射量Ｔｐがプライマリとプ
ライマリ・セカンダリとのターボモード判定部１１２に
入力する。ターボモード判定部１１２は、図４（ａ）に
示すように高，低負荷時のセカンダリターボ過給機作動
開始設定値Ｎｂ，Ｎｃと基本燃料噴射量設定値Ｔｐｓの
関係で、低負荷低中速と、高負荷低速の条件の場合にプ
ライマリターボ過給機のみを作動するプライマリターボ
モードを、これ以外の条件の場合に両過給機を作動する
プライマリ・セカンダリターボモードを判断する。尚、
セカンダリターボ過給機の作動，停止のハンチングを防
止するため、作動停止設定値Ｎａにヒステリシスを設け
ている。

【００２１】エンジン回転数Ｎ、基本燃料噴射量Ｔｐ、
モード判定信号は目標過給圧設定部１１３に入力して、
各モードでの運転状態に応じた目標過給圧Ｐｔを設定す
る。ここで図４（ｂ）のように例えばエンジン回転数Ｎ
に対する目標過給圧Ｐｔが、プライマリターボ領域では
適正な高さに、プライマリ・セカンダリターボ領域では
それより高い適正な高さに定めてあり、このマップを検
索して目標過給圧Ｐｔが設定される。この目標過給圧Ｐ
ｔと絶対圧センサ８１の実過給圧Ｐｂは偏差算出部１１
４に入力して、両者の偏差Δｐを算出する。この偏差Δ
ｐはＰＩ補正部１１５に入力して、所定の範囲を超えて
増減する場合に、各モード毎に偏差Δｐに応じた比例分
補正量Ｄｐと積分分補正量Ｄｉを定める。ここでプライ
マリターボモードにおいて、初回の場合は図４（ｃ）の
ように補正量の大きい比例分補正量Ｄｐを、２回目以降
では図４（ｄ）のように補正量の小さい積分分補正量Ｄ
ｉを定める。そしてこの補正量Ｄｐ，Ｄｉは、プライマ
リデューティ比設定部１１６に入力して補正量Ｄｐ，Ｄ
ｉに応じたデューティ比Ｄｐｒを定め、このデューティ
信号をプライマリ側のデューティソレノイド弁４３に出
力する。

【００２２】プライマリターボモードでは、モード判定
信号で駆動部１１８により切換用ソレノイド弁７０に開
信号を出力して過給圧リリーフ弁６０を開き、特に減速
時に吸気制御弁５８が閉じた際のセカンダリ側のブロワ
下流の過給圧をリークする。同時に駆動部１１９により
第１、第２、第３の切換用ソレノイド弁７２〜７４に閉
信号を出力して排気制御弁５５を閉じ、排気がセカンダ
リターボ過給機５０に導入することを遮断し、且つ駆動
部１２０により切換用ソレノイド弁７１に閉信号を出力
して吸気制御弁５８を閉じ、プライマリターボ過給機４
０による過給圧がリークすることを防止する。これによ
り、プライマリターボモードではプライマリターボ過給
機４０の単独作動状態に確保され、ウエイストゲート弁
４１の開度が調整されて、タービン４０ａに対する排気
導入、即ちそのターボ作動状態が可変制御されるのであ
り、こうして実過給圧Ｐｂが常に目標過給圧Ｐｔに追従
するようにフィードバック制御される。

【００２３】一方、ターボモード判定信号と差圧センサ
８０の差圧が入力する予備回転モード判定部１２１を有
し、プライマリ・セカンダリターボ領域に入った時点で
予備回転開始を判断して、駆動部１１８により切換用ソ
レノイド弁７０に閉信号を出力して過給圧リリーフ弁６
０を閉じる。また吸気制御弁５８を閉状態に保ち、駆動
部１１９により第１、第２、第３の切換用ソレノイド弁
７２〜７４に開可能信号を出力する。そこで、排気制御
弁５５はアクチュエータ５６のスプリング５６ａと排気
圧Ｐｅｘとのバランスで所定の開度だけ開くことが可能
になり、セカンダリターボ過給機５０のタービン５０ａ
に排気導入して、予備回転作動により過給圧を生じる。
そして両ターボ過給圧の差圧が零になって同期した時点
で予備回転終了を判断し、切換用ソレノイド弁７１〜７
４に開信号を出力して吸気制御弁５８と排気制御弁５５
を同時に開くのであり、こうして実質的にプライマリ・
セカンダリモードに移行される。

【００２４】このプライマリ・セカンダリターボモード
では、ＰＩ補正部１１５において偏差Δｐに対する比例
分補正量Ｄｐと積分分補正量Ｄｐを、両ターボ過給機４
０，５０の作動配分に基づいて定める。ここで、例えば
両ターボ過給機４０，５０の作動配分を等分に設定する
場合は、比例分と積分分の補正量Ｄｐ，Ｄｉが１種類で
済むことになり、このため図４（ｃ），（ｄ）の破線の
ように実線に比べて小さい補正量に設定される。そして
この補正量Ｄｐ，Ｄｉは、プライマリとセカンダリのデ
ューティ比設定部１１６，１１７に入力して補正量に応
じたデューティ比Ｄｐｒ，Ｄｓｅを定め、このデューテ
ィ信号をプライマリとセカンダリのデューティソレノイ
ド弁４３，５３に出力する。これにより、プライマリと
セカンダリの両ターボ過給機４０，５０が作動し、それ
らのウエイストゲート弁４１，５１でターボ作動状態が
それぞれ可変制御されて、この場合の実過給圧Ｐｂが上
述より高い目標過給圧Ｐｔに追従するようにフィードバ
ック制御されるようになる。

【００２５】次に、この実施例の制御作用を、図５ない
し図７のフローチャートを用いて説明する。シーケンシ
ャルターボ制御ルーチンは所定時間毎に実行され先ず、
ステップＳ１でセカンダリターボ過給機作動状態の時に
１にセットされるセカンダリターボ過給機作動判別フラ
グＦ１の値を参照し、Ｆ１＝０（不作動）の場合はステ
ップＳ２に進み、基本噴射量Ｔｐの値を参照して設定値
Ｔｐｓと比較する。Ｔｐ≦Ｔｐｓ（低負荷）の場合には
ステップＳ３へ進み、エンジン回転数Ｎと低負荷時セカ
ンダリターボ過給機作動開始設定値Ｎｃとを比較し、Ｎ
＜Ｎｃの場合にプライマリターボモードと判断してプラ
イマリターボモードの制御を実行すべくステップ５へ進
む。またステップＳ２でＴｐ＞Ｔｐｓ（高負荷）の場合
にはステップＳ４へ進み、エンジン回転数Ｎと高負荷時
セカンダリターボ過給機作動設定値Ｎｂとを比較し、Ｎ
＜Ｎｂの場合に同様にプライマリターボモードと判断
し、この場合は、ステップＳ５で切換用ソレノイド弁７
０の出力信号Ｇ１を０にして過給圧リリーフ弁６０を開
く。また、ステップＳ６で切換用ソレノイド弁７１の出
力信号Ｇ２を０にして吸気制御弁５８を閉じ、ステップ
Ｓ７〜Ｓ９で切換用ソレノイド弁７２〜７４の出力信号
Ｇ３〜Ｇ５を０にして排気制御弁５５を閉じ、ステップ
Ｓ１０でセカンダリ側デューティソレノイド弁５３のデ
ューティ比ＤｓｅをＦＦＨ（１００％）にしてウエイス
トゲート弁５１を全閉する。

【００２６】その後、ステップＳ１１でエンジン回転数
Ｎと基本燃料噴射量Ｔｐに基づき目標過給圧Ｐｔを設定
し、ステップＳ１２でセカンダリターボ過給機作動判別
フラグＦ１をクリアする。次いでステップＳ１３で目標
過給圧Ｐｔと実過給圧Ｐｂの偏差Δｐを算出し、ステッ
プＳ１４でその偏差の絶対値｜Δｐ｜を設定値Δｐｓと
比較して小さい場合は、実過給圧Ｐｂが目標過給圧Ｐｔ
の許容範囲に収束していると判断してステップＳ１５で
積分分補正量Ｄｉを零にし、ステップＳ１６で比例分補
正量Ｄｐも零にする。そしてステップＳ１７でデューテ
ィ比Ｄを、前回の値Ｄｏに積分分及び比例分の補正量Ｄ
ｐ，Ｄｉを加算して求めるのであり、この場合は前回の
値Ｄｏと同一になる。その後ステップＳ１８でフラグＦ
１の値を参照し、既に０になっているので、ステップＳ
１９で上記デューティ比Ｄをプライマリ側デューティソ
レノイド弁４３のデューティ比Ｄｐｒとして出力し、ス
テップＳ２０でこのデューティ比Ｄを前回の値Ｄｏとし
てストアする。

【００２７】このプライマリターボモードにおいて、目
標過給圧Ｐｔと実過給圧Ｐｂの偏差の絶対値｜Δｐ｜が
設定値Δｐｓより大きくなると、ステップＳ１４からス
テップＳ２１に進んで実過給圧Ｐｂの目標過給圧Ｐｔに
対する大小関係をチェックして、図８のｔ１のように実
過給圧Ｐｂが低下した条件では、ステップＳ２２でデュ
ーティ比Ｄのダウン補正時に１にセットされるＰＩ制御
判別フラグＦ２の値を参照し、Ｆ２＝１でありデューテ
ィ比Ｄのアップ補正が初回の場合はステップＳ２３で積
分分補正量Ｄｉを零にする。そしてステップＳ２４でフ
ラグＦ１の値を参照してステップＳ２５に進み、図４
（ｃ）のマップにより偏差Δｐに応じた比例分アップ量
Ｐｕｐ１を検索して、ステップＳ２６でこれを比例分補
正量Ｄｐに定め、ステップＳ２７でＰＩ制御判別フラグ
Ｆ２をクリアしてステップＳ１７以降に進む。従って、
プライマリ側デューティソレノイド弁４３のデューティ
比Ｄｐｒが比例分補正量Ｄｐだけ増大し、ウエイストゲ
ート弁４１の開度が減じて実過給圧Ｐｂが図８のように
比較的大きく上昇補正される。また、２回目以降はステ
ップＳ２２のフラグＦ２によりステップＳ２８に進みフ
ラグＦ１の値を参照して、ステップＳ２９で図４（ｄ）
のマップにより偏差Δｐに応じた積分分アップ量Ｉｕｐ
１を検索して、ステップＳ３０でこれを積分分補正量Ｄ
ｉに定め、且つステップＳ３１で比例分補正量Ｄｐを零
にする。そこで、図８のｔ２のような２回目以降の場合
は積分分補正量Ｄｉにより実過給圧Ｐｂが徐々に上昇補
正され、これらの補正により実過給圧Ｐｂが目標過給圧
Ｐｔに追従する。

【００２８】そして、ｔ３で偏差Δｐが設定値Δｐｓよ
り小さくなると、ステップＳ１４からステップＳ１５以
降に進んで、補正作用を中断する。またｔ４で再び実過
給圧Ｐｂの低い側で偏差Δｐが大きくなると、ステップ
Ｓ２２のフラグＦ２によりステップＳ２８以降に進み、
積分分補正量Ｄｉにより徐々に実過給圧Ｐｂが上昇補正
される。

【００２９】一方、図８のｔ５のように実過給圧Ｐｂの
高い側で偏差Δｐが設定値Δｐｓより大きくなると、ス
テップＳ２１からステップＳ３２に進み、この場合は上
述の制御でフラグＦ２が０になっていることで、このフ
ラグＦ２により初回の場合はステップＳ３３以降に進
む。そこで、ステップＳ３３で積分分補正量Ｄｉを０に
し、ステップＳ３４でフラグＦ１の値を参照してステッ
プＳ３５に進み、同様のマップにより偏差Δｐに応じた
比例分ダウン量Ｐｄｏ１を検索し、ステップＳ３６でこ
れを比例分補正量Ｄｐに定め、ステップＳ３７でＰＩ制
御判別フラグＦ２を１にしてステップＳ１７以降に進
む。従って、プライマリ側デューティソレノイド弁４３
のデューティ比Ｄｐｒが比例分補正量Ｄｐだけ減少し、
ウエイストゲート弁４１の開度が増して実過給圧Ｐｂが
図８のように比較的大きく低下補正される。また、２回
目以降はステップＳ３２のフラグＦ２によりステップＳ
３８に進みフラグＦ１の値を参照して、ステップＳ３９
で同様のマップにより偏差Δｐに応じた積分分ダウン量
Ｉｄｏ１を検索し、ステップＳ４０でこれを積分分補正
量Ｄｉに定め、且つステップＳ４１で比例分補正量Ｄｐ
を０にする。そこで、図８のｔ６のような２回目以降の
場合は積分分補正量Ｄｉにより実過給圧Ｐｂが徐々に低
下補正され、これらの補正で実過給圧Ｐｂが目標過給圧
Ｐｔに追従する。この場合も偏差Δｐが設定値Δｐｓよ
り小さくなったり、または再び大きくなると、上述と同
様に制御される。

【００３０】次いで、ステップＳ２〜Ｓ４によりＮ≧Ｎ
ｃ（Ｔｐ≦Ｔｐｓの低負荷時）、あるいはＮ≧Ｎｃ（Ｔ
ｐ＞Ｔｐｓの高負荷時）でプライマリ・セカンダリター
ボモードと判断すると、ステップＳ５０以降に進む。即
ち、ステップＳ５０で切換用ソレノイド弁７０の出力信
号Ｇ１を１にして過給圧リリーフ弁６０を閉じる。ま
た、ステップＳ５１で第１の切換用ソレノイド弁７２の
出力信号Ｇ３を１にし、ステップＳ５２とＳ５３で第
２，第３の切換用ソレノイド弁７３，７４の出力信号Ｇ
４，Ｇ５を０にして、アクチュエータ５６の両室を大気
開放し、排気制御弁５５をスプリング５６ａと排気圧Ｐ
ｅｘとのバランスで所定量開く。その後ステップＳ５４
で差圧センサ８０の出力電圧Ｅを設定値Ｅｓと比較し、
差圧が大きい場合はステップＳ５５で吸気制御弁５８を
閉じたままに保持する。そしてステップＳ５６でプライ
マリ側デューティソレノイド弁４３のデューティ比Ｄｐ
ｒをＦＦＨに定め、ステップＳ５７でセカンダリデュー
ティソレノイド弁５３もデューティ比ＤｓｅをＦＦＨに
定めて、両ウエイストゲート弁４１，５１を全閉する。
そこで、排気の一部が排気制御弁５５によりセカンダリ
ターボ過給機５０のタービン５０ａに導入してセカンダ
リターボ過給機５０が予備回転され、その過給圧を迅速
に上昇するようになり、このときプライマリターボ過給
機４０による実過給圧Ｐｂは出力ダウンを生じないよう
に少し高めに制御される。

【００３１】その後、差圧が略零になると、ステップＳ
５４からステップＳ５８に進み、切換用ソレノイド弁７
１の出力信号Ｇ２を１にして吸気制御弁５８を開き、ス
テップＳ５９でセカンダリターボ過給機作動判別フラグ
Ｆ１を１にする。そこでこの場合は、ステップＳ１から
ステップＳ６０に進みエンジン回転数Ｎをセカンダリタ
ーボ過給機作動停止の設定値Ｎａに対してチェックし、
Ｎ≧Ｎａの場合にはステップＳ６１へ進み、切換用ソレ
ノイド弁７０の出力信号Ｇ１を１にして過給圧リリーフ
弁６０を閉じる。またステップＳ６２，Ｓ６３で第２と
第３の切換用ソレノイド弁７３，７４の出力信号Ｇ４，
Ｇ５を１にして排気制御弁５５を全開し、ステップＳ６
４で吸気制御弁５８を開くのであり、こうして実質的に
プライマリ・セカンダリターボモードに移行する。

【００３２】このプライマリ・セカンダリターボモード
においては、ステップＳ６５でこのモードの目標過給圧
Ｐｔを同様に設定し、ステップＳ１３，Ｓ１４，Ｓ２１
で実過給圧Ｐｂの目標過給圧Ｐｔに対する追従状態を判
断する。ところでこのモードの初期においては、上述の
予備回転時のようにプライマリとセカンダリのターボ過
給機４０，５０のウエイストゲート弁４１，５１が共に
全閉してフル作動の状態にあり、このため一般的には実
過給圧Ｐｂが上昇して、図６のｔ５のようにその高い側
で偏差Δｐが大きくなる。すると初回の場合は、ステッ
プＳ２１からステップＳ３２，Ｓ３３，Ｓ３４を介して
ステップＳ６６に進み、図４（ｃ）のマップの破線を用
いて偏差Δｐに応じた比例分ダウン量Ｐｄｏ２を検索
し、ステップＳ６７でこれを比例分補正量Ｄｐとしてデ
ューティ比Ｄを算出する。また、このモードでは、ステ
ップＳ１８からＳ６８，Ｓ６９に進み、プライマリとセ
カンダリのデューティソレノイド弁４３，５３のデュー
ティ比Ｄｐｒ，Ｄｓｅが等しく上記デューティ比Ｄにセ
ットされ、両ウエイストゲート弁４１，５１の開度を等
しく増して実過給圧Ｐｂが低下補正される。そして、２
回目以降では、ステップＳ３２からステップＳ３８を介
してステップＳ７０に進み、図４（ｄ）のマップの破線
を用いて積分分ダウン量Ｉｄｏ２を検索し、ステップＳ
７１でこれを積分分補正量Ｄｉにすることで実過給圧Ｐ
ｂが徐々に低下補正されて目標過給圧Ｐｔに近ずく。

【００３３】また図８のｔ１のように実過給圧Ｐｂの低
い側で偏差Δｐが大きくなると、初回の場合は、ステッ
プＳ２１からＳ２２，Ｓ２３，Ｓ２４を介してステップ
Ｓ７２，Ｓ７３に進み、同様にして偏差Δｐに応じた比
例分アップ量Ｐｕｐ２で比例分補正量Ｄｐを定める。２
回目以降では、ステップＳ２２からＳ２８を介してステ
ップＳ７４，Ｓ７５に進み、同様にして偏差Δｐに応じ
た積分分アップ量Ｉｕｐ２で積分分補正量Ｄｉを定めて
デューティ比Ｄを算出する。そして、プライマリとセカ
ンダリのデューティソレノイド弁４３，５３のデューテ
ィ比Ｄｐｒ，Ｄｓｅが等しく上記デューティ比Ｄにセッ
トされ、両ウエイストゲート弁４１の開度が等しく減じ
て実過給圧Ｐｂが上昇補正され、実過給圧Ｐｂが目標過
給圧Ｐｔに追従するようになる。こうして、このプライ
マリ・セカンダリターボモードでは、プライマリとセカ
ンダリのターボ過給機４０，５０がそれらのウエイスト
ゲート弁４１，５１により常に等分に作動し、この両タ
ーボ過給機４０，５０の共動により実過給圧Ｐｂが適正
な高いレベルに制御される。

【００３４】次いで、減速時にはステップＳ６０でエン
ジン回転数Ｎがチェックされ、セカンダリターボ過給機
作動停止設定値Ｎａより低下すると、ステップＳ６０か
らステップＳ５以降に進む。そして、過給圧リリーフ弁
６０を開き、吸気制御弁５８と排気制御弁５５を閉じて
プライマリターボモードに戻る。

【００３５】以上の制御の作用状態をまとめて示すと、
図９のようになる。また、エンジン出力特性は、目標過
給圧特性に対応して図１０のようになる。

【００３６】以上、本発明の実施例について説明した
が、水平対向式以外のエンジンにも適応できる。また、
過給圧制御の異なるものにも適応できる。

【００３７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
シーケンシャルターボ式過給機付エンジンにおいて、セ
カンダリターボ過給機の予備回転が、排気制御弁を利用
してそのアクチュエータのスプリングと排気圧のバラン
スにより所定量開いて制御するように構成されるので、
構造、制御が簡単になる。プライマリ・セカンダリター
ボモードになった時点で一時的に予備回転制御されるの
で、排気の利用効率が良い。予備回転時には過給圧が少
し高めに制御されるので、出力ダウンを生じることが防
止されて、軸トルク特性が良好になる。

【００３８】プライマリターボ過給機とセカンダリター
ボ過給機にそれぞれウエイストゲート弁が設けられるの
で、両過給機の作動を各別に行うことができ、プライマ
リ・セカンダリターボモードで作動配分を変化する場合
等において有利になる。実施例のようにプライマリ・セ
カンダリターボモードでの両過給機の作動配分を等分に
する場合は、制御が容易になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る過給機付エンジンの制御装置の実
施例を示す全体の構成図である。

【図２】制御系の全体の回路図である。

【図３】シーケンシャルターボ制御系のブロック図であ
る。

【図４】種々のマップを示す図である。

【図５】シーケンシャルターボ制御手順を示すフローチ
ャートである。

【図６】シーケンシャルターボ制御手順を示すフローチ
ャートである。

【図７】シーケンシャルターボ制御手順を示すフローチ
ャートである。

【図８】過給圧制御の状態を示すタイムチャートであ
る。

【図９】各モードでの制御状態をまとめて示す図であ
る。

【図１０】軸トルクの特性を示す図である。

【符号の説明】

１ エンジン本体 １０，１１，１２ 排気管 １６，１７，１８，１９ 吸気管 ４０ プライマリターボ過給機 ５０ セカンダリターボ過給機 ４１，５１ ウエイストゲート弁 ５５ 排気制御弁 ５６ アクチュエータ ５６ａ スプリング ５８ 吸気制御弁 ７２〜７４ 切換用ソレノイド弁 ８０ 差圧センサ １００ 制御ユニット

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 エンジンの吸，排気系にプライマリター
   ボ過給機とセカンダリターボ過給機とが並列的に配置さ
   れ、プライマリターボ過給機は常時作動するように構成
   され、セカンダリターボ過給機側に少なくとも排気制御
   弁、吸気制御弁、差圧センサを有して、セカンダリター
   ボ過給機はプライマリ・セカンダリターボモードでのみ
   作動するように構成される過給機付エンジンにおいて、
   排気制御弁を動作するアクチュエータが、予備回転時に
   制御ユニットの電気信号で動作する切換用ソレノイド弁
   により両室を大気に開放して、排気制御弁をスプリング
   と排気圧のバランスにより所定量だけ開くように構成さ
   れることを特徴とする過給機付エンジンの制御装置。
2. 【請求項２】 上記排気制御弁はプライマリターボモー
   ドからプライマリ・セカンダリターボモードになった時
   点で、スプリングと排気圧のバランスにより所定量だけ
   開いてセカンダリターボ過給機を予備回転し、吸気制御
   弁の上、下流の差圧が略零になった時点で、その排気制
   御弁と吸気制御弁を共に開いてプライマリ・セカンダリ
   ターボモードに移行するように制御されることを特徴と
   する請求項１記載の過給機付エンジンの制御装置。
3. 【請求項３】 上記プライマリターボ過給機とセカンダ
   リターボ過給機は、それぞれデューティソレノイド弁に
   より動作するアクチュエータを備えたウエイストゲート
   弁を有し、プライマリターボモードではプライマリター
   ボ過給機のウエイストゲート弁で過給圧制御され、プラ
   イマリ・セカンダリターボモードでは両過給機のウエイ
   ストゲート弁で作動配分に応じて過給圧制御されること
   を特徴とする請求項１記載の過給機付エンジンの制御装
   置。
4. 【請求項４】 上記プライマリターボ過給機とセカンダ
   リターボ過給機は、プライマリ・セカンダリターボモー
   ドの初期の予備回転時にそれぞれのウエイストゲート弁
   を全閉して、過給圧がプライマリターボモードの場合よ
   り少し高めに制御されることを特徴とする請求項１記載
   の過給機付エンジンの制御装置。
5. 【請求項５】 上記制御ユニットは、エンジン回転数お
   よび負荷に基づきプライマリターボモードとプライマリ
   ・セカンダリターボモードとを判別するモード判定手段
   と、目標過給圧設定手段と、目標過給圧と実過給圧の偏
   差を算出する偏差算出手段と、プライマリターボモード
   とプライマリ・セカンダリターボモード毎に、偏差に応
   じた補正量を定めるＰＩ補正手段と、プライマリターボ
   モードとプライマリ・セカンダリターボモード毎に、プ
   ライマリとセカンダリ側のデューティ比を設定するデュ
   ーティ比設定手段と、プライマリターボモードからプラ
   イマリ・セカンダリターボモードへの移行時に吸気制御
   弁の上，下流の差圧の関係で予備回転を判断する予備回
   転モード判定手段と、モード判定手段及び予備回転モー
   ド手段により排気制御弁、吸気制御弁を開閉動作する駆
   動手段とを備えることを特徴とする請求項１記載の過給
   機付エンジンの制御装置。