JPH05288137A - シーケンシャルターボエンジンの点火時期制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 シーケンシャルターボエンジンにおいて、タ
ーボ過給機の作動状態に対応して点火時期を最適に補正
する。 【構成】 シーケンシャルターボエンジンの点火時期制
御において、ターボモード補正量として、シングルター
ボ固定値とそれより大きいツインターボ固定値を設定
し、ターボ過給機の作動状態に応じていずれか一方を選
択する。そして制御進角量を、基本点火時期、ノック修
正値と共にターボモード補正量を加算して算出し、この
制御進角量に基づき点火タイミングを設定し、更に通電
開始タイミングを設定して通電、点火制御し、シングル
ターボモードとツインターボモードの点火時期を最適に
補正する。

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備えてシーケンシャルターボ
式に作動するシーケンシャルターボエンジンにおいて、
各ターボモードでの点火時期を最適に補正する点火時期
制御方法に関する。

【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エンジンでは、シングルターボモ
ードでプライマリターボ過給機のみが作動する場合、ツ
インターボモードで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作動する場合に、ブロワ作動状態が
異なって、ブロワ効率、エンジン背圧、吸気温度等が変
化する。また、モード切換時にはヒステリシス領域が設
定されており、故障診断等により全域がシングルターボ
モードまたはツインターボモードに制御されることがあ
り、これらの場合には同一の運転条件でもターボ過給機
の作動状態が異なって、エンジン背圧等が大きく変化す
る。こうしてエンジン背圧等が変化すると、それに対応
して適正な点火時期も変化することから、ターボ過給機
の作動状態に応じて点火時期を最適に補正することが要
求される。

【０００３】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３−８８９１７
号公報の先行技術がある。ここで、プライマリとセカン
ダリの排気通路にウエイストゲート弁を設け、このウエ
イストゲート弁にリリーフ制御手段を備えて、加速時等
の吸入空気量の増大要求時には、ウエイストゲート弁に
よる排気のリリーフを禁止して吸気流量を確保すること
が示されている。

【０００４】

【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、加速時にウエイストゲート弁によ
り排気制御する構成であるから、ターボ過給機の作動状
態に対する点火時期制御には適応することができない。

【０００５】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エンジンにおいて、ターボ過
給機の作動状態に対応して点火時期を最適に補正するこ
とを目的とする。

【０００６】

【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、吸、排気系に並列的に配置されるプライ
マリターボ過給機とセカンダリターボ過給機を、シング
ルターボモードではプライマリターボ過給機のみを作動
し、ツインターボモードではプライマリターボ過給機と
セカンダリターボ過給機を共に作動するように制御する
シーケンシャルターボエンジンにおいて、シングルター
ボモードとツインターボモードでの点火時期をターボモ
ード補正量により補正し、シングルターボモードよりツ
インターボモードの点火時期の方が多く進角するように
補正するものである。

【０００７】

【作用】上記構成に基づき、エンジン運転時にシングル
ターボモードでプライマリターボ過給機のみが作動する
場合と、ツインターボモードでプライマリターボ過給機
とセカンダリターボ過給機が共に作動する場合に、それ
ぞれターボモード補正量により点火時期が補正され、エ
ンジン背圧等の変化に対応して最適に点火時期制御され
る。またツインターボモードでは点火時期が多く進角補
正されることで、点火時期が最適化すると共にエンジン
出力性能を向上するようになる。

【０００８】

【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、水平対向式エンジンにシーケンシ
ャルターボ式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
短縮形状により左右バンク３，４の直後に、プライマリ
ターボ過給機４０とセカンダリターボ過給機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。

【０００９】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を有するスロットルボデー２７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２
６が設けられ、アイドル時や減速時に吸入空気量を制御
するようになっている。

【００１０】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。

【００１１】プライマリターボ過給機４０の作動系につ
いて説明する。プライマリターボ過給機４０は、タービ
ン４０ａに導入する排気のエネルギによりブロワ４０ｂ
を回転駆動し、空気を吸入、加圧して常に過給するよう
に作動する。タービン側にはダイアフラム式アクチュエ
ータ４２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４３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
度を変化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を低
下し、ウエイストゲート弁４１の開度を減じて過給圧を
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。

【００１２】一方、スロットル弁急閉時のブロワ回転の
低下や吸気騒音の発生を防止するため、ブロワ４０ｂの
上、下流の間にバイパス通路４６が連通される。そして
このバイパス通路４６にエアバイパス弁４５が、スロッ
トル弁急閉時にマニホールド負圧により開いて、ブロワ
下流に封じ込められる加圧空気を迅速にリークするよう
に設けられる。

【００１３】セカンダリターボ過給機５０の作動系につ
いて説明する。セカンダリターボ過給機５０は同様に排
気によりタービン５０ａとブロワ５０ｂが回転駆動して
過給する。タービン側にウエイストゲート弁５１が各別
に設けられ、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により過給圧制御す
る。一方タービン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５
０ｂ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。

【００１４】これらの各弁の圧力動作系について説明す
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、正圧を作用して閉じる。

【００１５】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により常に正圧が作用し、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７１と通路６８を介して連通される。そし
て電気信号によりスプリング室に負圧を作用して吸気制
御弁５８を閉じ、両室を正圧に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、一方の室に大気圧と負圧を切換える第２
の切換用ソレノイド弁７４が通路６９を介して連通さ
れ、他方の室に正圧と負圧を切換える第１の切換用ソレ
ノイド弁７３が通路７５を介して連通される。そして電
気信号により一方の室に大気圧を他方の室に負圧を作用
して排気制御弁５５を閉じ、一方の室に負圧を他方の室
に正圧を作用して排気制御弁５５を開くように構成され
る。

【００１６】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カムスプロケ
ット９０（図１１（ｂ）参照）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。

【００１７】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、マイクロコンピュータ等からな
る制御ユニット１００は、Ｉ／Ｏ１０１、ＣＰＵ１０
２、ＲＡＭ１０３、バックアップＲＡＭ１０４、ＲＯＭ
１０５、定電圧回路１０６を備えている。またイグニッ
ションスイッチ９０をＯＮすると、リレー９１をＯＮし
バッテリ９２から定電圧回路１０６に電力を供給して、
制御ユニット１００の各種制御を実行し、駆動回路１０
７によりリレー９３をＯＮして燃料ポンプ３１を通電し
て駆動する。ＣＰＵ１０２はＲＯＭ１０５に格納されて
いる演算プログラムに基づいて、Ｉ／Ｏ１０１から各種
センサ８０〜８８の信号を入力し、ＲＡＭ１０３に記憶
されているデータ，及びＲＯＭ１０５に格納されている
マップ等の固定データに基づき演算処理する。そして駆
動回路１０７から各種切換用ソレノイド弁７０，７１，
７３，７４，７６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出力してシーケンシャ
ルターボ制御し、インジェクタ３０に噴射信号を出力し
て燃料噴射制御する。またイグナイタ３６に点火信号を
出力して点火時期制御し、アイドル制御弁２５に制御信
号を出力してアイドル制御するように構成されている。

【００１８】次に、図３ないし図６のフローチャートを
用いて制御ユニット１００によるシーケンシャルターボ
制御について説明する。図３のメインルーチンは所定時
間毎に実行される。先ずステップＳ１でセカンダリター
ボ過給機作動時に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の不作
動の場合はステップＳ２〜Ｓ４に進み、図７（ａ）のタ
ーボモード判定マップに基づいて判定する。

【００１９】このターボモード判定マップは、エンジン
負荷を示す一例としての基本噴射量Ｔｐと、エンジン回
転数Ｎに対するセカンダリターボ過給機作動開始の設定
値Ｔｐｓ，Ｎｂ，Ｎｃにより、予めシングルとツインの
各ターボモードが与えられている。即ち、Ｔｐ≦Ｔｐ
ｓ、Ｎ＜Ｎｃの低負荷低中速、またはＴｐ＞Ｔｐｓ、Ｎ
＜Ｎｂの高負荷低速の条件ではシングルターボモードに
設定される。またこれ以外のＴｐ≦Ｔｐｓ、Ｎ≧Ｎｃの
低負荷高速、またはＴｐ＞Ｔｐｓ、Ｎ≧Ｎｂの高負荷中
高速の条件ではツインターボモードに設定される。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。

【００２０】そこでＳ２で基本噴射量Ｔｐと設定値Ｔｐ
ｓを比較して、Ｔｐ≦Ｔｐｓの場合にはステップＳ３へ
進み、エンジン回転数Ｎと設定値Ｎｃとを比較して、Ｎ
＜Ｎｃの場合にシングルターボモードと判断してステッ
プ５へ進む。またステップＳ２でＴｐ＞Ｔｐｓの場合に
はステップＳ４へ進み、エンジン回転数Ｎと設定値Ｎｂ
とを比較して、Ｎ＜Ｎｂの場合に同様にシングルターボ
モードと判断する。

【００２１】このシングルターボ制御ルーチンでは、ス
テップＳ５で切換用ソレノイド弁７０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Ｓ
６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，Ｓ８で切換用ソ
レノイド弁７３，７４の出力信号Ｇ３，Ｇ４を０にして
排気制御弁５５を閉じ、ステップＳ９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ＦＦ
Ｈ（１００％）にしてウエイストゲート弁５１を全閉す
る。その後、ステップＳ１０でエンジン回転数Ｎとスロ
ットル開度Ｔｈとに基づき、予め実験等により得られた
シングルターボモード時の最適値がストアされているＲ
ＯＭ１０５に格納されたシングルターボモード目標過給
圧マップを補間計算付きで参照して目標過給圧Ｐｔを設
定し、ステップＳ１１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。またステップＳ１２でディ
レー時間のカウント値Ｃをクリアする。

【００２２】次いで図５、図６の過給圧制御ルーチンで
は、先ずステップＳ１３で目標過給圧Ｐｔと実過給圧Ｐ
ｂ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で積分分制御量Ｄｉを零に
し、ステップＳ１６で比例分制御量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制御量Ｄｐ，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Ｆ１の値を参照し、既に０
になっているので、ステップＳ１９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。

【００２３】このモードにおいて、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
チェックする。そこで図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
ップが初回の場合は、ステップＳ２３で積分分制御量Ｄ
ｉ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、偏差Δｐに応じた比
例分アップ量Ｐｕｐ１を設定する。

【００２４】ここでシングルターボモードでは、比例分
制御量Ｄｐが図７（ｃ）の比例分補正量マップの実線の
ように、積分分制御量Ｄｉが図７（ｄ）の積分分補正量
マップの実線のように制御量の大きいステップ状に設定
されている。またツインターボモードでは、偏差Δｐに
対する比例分制御量Ｄｐと積分分制御量Ｄｉが、両ター
ボ過給機４０，５０の作動配分に基づいて設定される。
そ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、比例分と積分分の制御量Ｄｐ，Ｄ
ｉが１種類で済むことになり、このため図７（ｃ），
（ｄ）の破線のように１つの制御量に設定される。

【００２５】このためＳ２５では上記マップにより偏差
Δｐに応じた比例分アップ量Ｐｕｐ１を大き目に設定
し、ステップＳ２６でこれを比例分制御量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
制御量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
される。

【００２６】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７（ｄ）のマップにより
偏差Δｐに応じた積分分アップ量Ｉｕｐ１を検索して、
ステップＳ３０でこれを積分分制御量Ｄｉに定め、且つ
ステップＳ３１で比例分制御量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、積分分制
御量Ｄｉにより実過給圧Ｐｂが徐々に上昇され、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。そしてｔ３で偏差Δｐが設定値Δｐｓより小さくな
って収束すると、ステップＳ１４からステップＳ１５以
降に進んで制御を中断する。

【００２７】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で積分分制御量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を検索して、ステップＳ３６で
これを比例分制御量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が比例分制御量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される。

【００２８】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Ｓ３８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Δ
ｐに応じた積分分ダウン量Ｉｄｏ１を検索し、ステップ
Ｓ４０でこれを積分分制御量Ｄｉに定め、且つステップ
Ｓ４１で比例分制御量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、積分分制御量Ｄｉに
より実過給圧Ｐｂが徐々に低下される。こうしてこのシ
ングルターボモードでは、セカンダリターボ過給機５０
が不作動でプライマリターボ過給機４０のみが作動し、
且つＰＩ制御制御量によるウエイストゲート弁４１の開
度変化により、この場合の比較的低い目標過給圧Ｐｔに
対して実過給圧Ｐｂが常に応答良く追従するようにフィ
ードバック制御される。

【００２９】次いで、ステップＳ２〜Ｓ４によりＴｐ≦
Ｔｐｓ，Ｎ≧Ｎｃの場合、又はＴｐ＞Ｔｐｓ，Ｎ≧Ｎｂ
の場合でツインターボモードと判断すると、図４の予備
回転制御ルーチンを実行する。先ずステップＳ５０で、
図９の予備回転開始時点ｔｓからの時間のカウント値Ｃ
を第１のディレー時間Ｔ１と比較して、Ｃ＜Ｔ１の場合
はステップＳ５１に進んでカウント値Ｃをインクリメン
トする。そしてステップＳ５２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ＤｐｒをＦＦＨに定
めてウエイストゲート弁４１を全閉し、プライマリター
ボ過給機４０による実過給圧Ｐｂが出力ダウンを生じな
いように少し高めに制御される。またステップＳ５３で
セカンダリ側デューティソレノイド弁５３もデューティ
比ＤｓｅをＦＦＨに定めてウエイストゲート弁５１を全
閉し、効率良く予備回転することが可能に準備される。

【００３０】カウント値Ｃが第１のディレー時間Ｔ１に
達すると、ステップＳ５０からステップＳ５４に進み、
切換用ソレノイド弁７０に対する出力状態をチェック
し、開信号（Ｇ１＝０）の場合はステップＳ５５で切換
用ソレノイド弁７０の出力信号Ｇ１を１にして、図９の
ように過給圧リリーフ弁６０を閉じる。そこでこれ以降
は、ステップＳ５４からステップＳ５６に進み、カウン
ト値Ｃを第２のディレー時間Ｔ２と比較して、その時間
に達しない場合は上述と同様にカウント値Ｃをインクリ
メントする。そして第２のディレー時間Ｔ２に達する
と、ステップＳ５７で切換用ソレノイド弁７３に対する
出力状態をチェックし、閉信号（Ｇ３＝０）の場合はス
テップＳ５８で第１の切換用ソレノイド弁７３の出力信
号Ｇ３を１にして、アクチュエータ５６の一方の室に正
圧を供給する。またステップＳ５９で切換用ソレノイド
弁７４に対する出力状態をチェックし、閉信号（Ｇ４＝
０）ではステップＳ６０で第２の切換用ソレノイド弁７
４の出力信号Ｇ４を１にして、アクチュエータ５６の他
方の室に負圧を供給するのであり、こうして図９のよう
に排気制御弁５５を開く。これにより排気の一部がセカ
ンダリターボ過給機５０のタービン５０ａに導入して、
予備回転される。

【００３１】その後ステップＳ６１でカウント値Ｃを第
３のディレー時間Ｔ３と比較し、その時間に達すると、
ステップＳ６２で差圧センサ８０の出力電圧Ｅを設定値
Ｅｓと比較する。そして差圧が略零になると、ステップ
Ｓ６３で切換用ソレノイド弁７１に対する出力状態をチ
ェックし、閉信号（Ｇ２＝０）の場合はステップＳ６４
で切換用ソレノイド弁７１の出力信号Ｇ２を１にして、
図９のように吸気制御弁５８を開き、ステップＳ６５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。このため吸気制御弁５８が開いた時点ｔｇで、セカ
ンダリターボ過給機５０が予備回転を終了して実質的に
作動し、トルク変動の少ない状態で自動的にツインター
ボモードに移行するようになる。

【００３２】このツインターボ制御ルーチンでは、図３
のステップＳ１からステップＳ７０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
対してチェックする。そしてＮ≧Ｎａの場合には、ステ
ップＳ７１〜７４で各弁の切換用ソレノイド弁に対する
出力信号Ｇ１〜Ｇ４を上述の状態に保持する。またステ
ップＳ７５でエンジン回転数Ｎとスロットル開度Ｔｈと
に基づき、ツインターボモード目標過給圧マップを補間
計算付きで参照して、このモードの目標過給圧Ｐｔを、
図７（ｂ）に示すように高か目に設定し、ステップＳ１
３，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８のｔ５
のようにその高い側で偏差Δｐが大きくなる。

【００３３】そこでこの場合の過給圧制御ルーチンで
は、初回の場合にステップＳ２１からステップＳ３２，
Ｓ３３，Ｓ３４を介してステップＳ７６に進み、図７
（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Ｓ７７でこれを比
例分制御量Ｄｐとしてデューティ比Ｄを算出する。また
ステップＳ１８からＳ７８，Ｓ７９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Ｓ８０に進み、図７（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
８１でこれを積分分制御量Ｄｉにすることで、実過給圧
Ｐｂが徐々に低下されて目標過給圧Ｐｔに近ずく。

【００３４】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
Ｓ８２，Ｓ８３に進み、同様にして偏差Δｐに応じた比
例分アップ量Ｐｕｐ２で比例分制御量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Ｓ８４，Ｓ８５に進み、同様にして偏差Δｐに応じ
た積分分アップ量Ｉｕｐ２で積分分制御量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４１，５１の開度が等し
く減じて実過給圧Ｐｂが上昇され、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、このツイ
ンターボモードでは、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４
０，５０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。

【００３５】次いで、減速時にはステップＳ７０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Ｓ７０か
らステップＳ５以降に進む。そして各切換用ソレノイド
弁に対する出力信号Ｇ１〜Ｇ４を反転して、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
閉じてシングルターボモードに戻る。以上、シングルタ
ーボモードとツインターボモードの制御の状態、出力特
性をまとめて示すと、図１０のようになる。

【００３６】更にこのようなシーケンシャルターボ制御
における点火時期制御として、水平対向式４気筒エンジ
ンの場合について説明する。先ず図１１（ａ）、（ｂ）
において、クランク角センサ８２とカム角センサ８５に
ついて詳細に説明する。クランク角センサ８２は電磁ピ
ックアップ等からなり、クランク軸に取付けられるクラ
ンクスプロケット９１に対向して配設されており、この
スプロケット９１の周囲に配置される３種類の突起９１
ａ〜９１ｃ（スリットでもよい）を電気的に検出する。
クランクスプロケット９１の突起９１ａは、燃料噴射開
始時期やエンジン回転数を検出するもので、上死点前
（ＢＴＤＣ）例えば９７度のセット角θ１に定められ
る。突起９１ｂは、点火時期の基準位置を検出するもの
で、上死点前例えば６５度のセット角θ２に定められ
る。突起９１ｃは、固定点火時期を検出するもので、上
死点前例えば１０度のセット角θ３に定められる。これ
によりエンジン運転時に、＃１→＃３→＃２→＃４の点
火順序において各気筒毎に、図１５のようなクランクパ
ルスを生じるようになる。

【００３７】カム角センサ８５は同様に電磁ピックアッ
プ等からなり、カム軸に取付けられるカムスプロケット
９０に対向して配設され、このスプロケット９０の周囲
に配置される１個ないし３個の気筒判別用の突起９０ａ
〜９０ｃ（スリットでも可）を電気的に検出する。３個
の突起９０ｂは＃１気筒の上死点後（ＡＴＤＣ）例えば
５度のセット角θ５に定められ、１個の突起９０ａは＃
３気筒及び＃４気筒の上死点後例えば２０度のセット角
θ４に定められ、２個の突起９０ｃは＃２気筒の上死点
後例えば２０度のセット角θ６に定められる。これによ
りエンジン運転時に、図１５のようにクランクパルスと
重ならない位置でカムパルスを生じ、このカムパルスの
個数と発生状態から気筒判別することが可能になる。

【００３８】次に、図１２ないし図１４のフローチャー
トを用いて点火時期制御について説明する。図１２の気
筒判別、エンジン回転数算出ルーチンは、クランクパル
スとカムパルスが割込んで実行される。そこでステップ
Ｓ９０でカムパルスにより点火対象気筒＃ｉを判別し
て、ステップＳ９１でクランクパルスを識別し、ステッ
プＳ９２でθ１、θ２パルスの入力間隔時間（周期）Ｔ
θ１２を求める。そしてステップＳ９３でこのパルス周
期Ｔθ１２に基づいてエンジン回転数Ｎを算出する。

【００３９】図１３の点火時期設定ルーチンは所定時間
毎に実行されるものであり、先ずステップＳ１００で基
本噴射量Ｔｐとエンジン回転数Ｎとに基づいて基本点火
時期マップを補間計算付きで参照して、エンジン運転状
態に応じた角度データの基本点火時期ＡＤＶｂを設定
し、ステップＳ１０１でノック発生の有無に応じたノッ
ク修正値ＡＤＶｎを設定し、その後ステップＳ１０２に
進んでセカンダリターボ過給機作動判別フラグＦ１を参
照する。そしてＦ１＝０のシングルターボモードではス
テップＳ１０３に進み、Ｆ１＝１のツインターボモード
ではステップＳ１０４に進んでターボモード補正量ＡＤ
Ｖｋを設定する。

【００４０】ここでこの補正量ＡＤＶｋは予め所定の固
定値で与えられており、シングルターボ固定値Ｂとツイ
ンターボ固定値Ａが、両ターボモードでのブロワ効率、
エンジン背圧状態等に対応して、Ａ＞Ｂの関係で設定さ
れている。

【００４１】そしてステップＳ１０５でこれらの基本点
火時期ＡＤＶｂ、ノック修正値ＡＤＶｎ、ターボモード
補正量ＡＤＶｋを加算して、角度データとしての制御進
角量ＡＤＶを算出する。その後ステップＳ１０６で、制
御進角量ＡＤＶをθ２パルスを基準とした時間データの
点火タイミングＴａｄｖに変換する。即ち、パルス入力
間隔時間Ｔθ１２と両者のセット角の差θ１２により１
度当たりの時間を算出し、これとθ２パルスのセット角
と制御進角量ＡＤＶの減算したものにより点火タイミン
グＴａｄｖの時間を求める。そしてステップＳ１０７で
バッテリ電圧に基づきデーブルを補間計算付で参照して
基本通電時間Ｄｗｂを設定し、ステップＳ１０８でエン
ジン回転数Ｎに対して回転補正係数Ｋｄを設定し、ステ
ップＳ１０９でこれらにより通電時間Ｄｗを算出する。
その後、ステップＳ１１０に進んで、θ２パルスを基準
とした通電開始時刻の通電ドエル開始タイミングＴｄｗ
を、点火タイミングＴａｄｖから通電時間Ｄｗを減算し
て求める。

【００４２】図１４の通電、点火ルーチンは、θ２クラ
ンクパルスの入力毎に割込んで実行される。先ずステッ
プＳ１２０で通電セットタイマＴＩＭ１と点火セットタ
イマＴＩＭ２のカウントを開始し、ステップＳ１２１で
θ２クランクパルス入力後に通電開始タイミングＴｄｗ
を経過したかを判断し、そのタイミングＴｄｗを経過す
るとステップＳ１２２に進んで点火対象気筒＃ｉの通電
を開始し、ステップＳ１２３で通電セットタイマＴＩＭ
１をリセットする。その後ステップＳ１２４で点火セッ
トタイマＴ１Ｍ２のカウント値が点火タイミングＴａｄ
ｖを経過したかを判断し、そのタイミングＴａｄｖを経
過するとステップＳ１２５で通電をカットし、ステップ
Ｓ１２６で点火セットタイマＴＩＭ２をリセットする。

【００４３】これにより図１５に示すように点火信号が
イグナイタ３６に出力し、点火コイル等による高電圧
が、該当気筒＃ｉの点火プラグ８に所定のタイミングで
印加して点火するようになる。そしてこの場合の点火時
期（制御進角量）ＡＤＶがエンジン運転状態やノック発
生の有無に応じて制御されて、適正なものになる。また
シングルターボモードでプライマリターボ過給機４０の
みが作動し、ブロワ作動効率が比較的低くてエンジン背
圧が高い条件では、ターボモード補正量ＡＤＶｋの小さ
い固定値Ｂで進角が抑えられる。一方、ツインターボモ
ードで両ターボ過給機４０，５０が作動してエンジン背
圧が低下し、要求点火時期が早くなると、ターボモード
補正量ＡＤＶｋの大きい固定値Ａにより多く進角補正さ
れることになり、こうして点火時期ＡＤＶが最適化され
ると共にエンジン出力性能を一層向上するようになる。

【００４４】本発明の他の実施例について説明する。こ
の実施例は図１６に示すように、ターボモード補正量Ａ
ＤＶｋとしてシングルターボ設定値Ｋｂとツインターボ
設定値Ｋａを、エンジン回転数Ｎに対して増大関数で設
定する。そして図１３のフローチャートのステップＳ１
０３，Ｓ１０４でこれらの設定値Ｋｂ，Ｋａを与えて制
御するのであり、これにより各ターボモードでのエンジ
ン運転時に、更に点火時期ＡＤＶがエンジン回転数Ｎに
対し可変して最適に補正されるようになる。

【００４５】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用できる。

【００４６】

【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エンジンの点火時期制御において、
ターボ過給機の作動状態に対応したターボモード補正量
で点火時期が補正されるので、運転状態に応じた各ター
ボモードのみならず、切換時のヒステリシス領域、故障
診断で所定のターボモードに設定される場合において、
エンジン背圧等の変化に対応して最適に点火時期制御さ
れる。このため走行性、燃費等が向上し、点火時期の学
習も安定化する。ツインターボモードでは点火時期が多
く進角補正されるので、エンジン出力性能が一層向上す
る。

【００４７】ターボモード補正量を固定値にした場合
は、制御が容易になり、エンジン回転数等に対して可変
して設定した場合は、運転状態に対して制御精度が向上
する。ターボモード補正量は、制御進角量の算出に加算
して与えるので、点火時期制御の実行が容易である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るシーケンシャルターボエンジンの
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のメインルーチンを
示すフローチャートである。

【図４】予備回転制御ルーチンを示すフローチャートで
ある。

【図５】過給圧制御ルーチンの低下補正等を示すフロー
チャートである。

【図６】過給圧制御ルーチンの上昇補正等を示すフロー
チャートである。

【図７】種々のマップを示す図である。

【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】予備回転モードの各弁の開閉状態、過給圧の状
態を示すタイムチャートである。

【図１０】シングルターボモードとツインターボモード
の制御と出力特性を示す図である。

【図１１】クランク角センサとカム角センサを示す図で
ある。

【図１２】気筒判別、エンジン回転数の算出ルーチンを
示すフローチャートである。

【図１３】点火時期設定ルーチンを示すフローチャート
である。

【図１４】通電、点火ルーチンを示す図である。

【図１５】点火時期制御の状態を示すタイムチャートで
ある。

【図１６】ターボモード補正量の他の実施例を示す図で
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 ３６ イグナイタ ４０ プライマリターボ過給機 ５０ セカンダリターボ過給機 １００ 制御ユニット

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 吸、排気系に並列的に配置されるプライ
   マリターボ過給機とセカンダリターボ過給機を、シング
   ルターボモードではプライマリターボ過給機のみを作動
   し、ツインターボモードではプライマリターボ過給機と
   セカンダリターボ過給機を共に作動するように制御する
   シーケンシャルターボエンジンにおいて、シングルター
   ボモードとツインターボモードでの点火時期をターボモ
   ード補正量により補正し、シングルターボモードよりツ
   インターボモードの点火時期の方が多く進角するように
   補正することを特徴とするシーケンシャルターボエンジ
   ンの点火時期制御方法。
2. 【請求項２】 上記ターボモード補正量は、２種類の固
   定値、またはエンジン回転数に対して増大関数的に変化
   する２種類の設定値で与えられることを特徴とする請求
   項１記載のシーケンシャルターボエンジンの点火時期制
   御方法。
3. 【請求項３】 上記点火時期制御の制御進角量は、少な
   くとも基本点火時期、ノック修正値、ターボモード補正
   量により算出されることを特徴とする請求項１記載のシ
   ーケンシャルターボエンジンの点火時期制御方法。