JPH0530967B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明はターボ過給機付エンジンの制御装置、
詳細にはエンジン運転状態に応じて作動される複
数のターボ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。 エンジンから排出される排気ガスのエネルギー
によつて回転駆動されるタービンにより吸気通路
内のブロアを回転させ、それによつて吸入空気あ
るいは混合気を予圧し、容積効率を高めてエンジ
ンの出力性能向上を図るターボ過給機が既に広く
実用に供されている。 上記のようなターボ過給機のうち比較的高速領
域において高効率で作動するものは、低速領域の
トルクを十分に向上させることができず、特に低
速出力が要求される自動車用エンジン等にとつて
余り好適ではない。他方、比較的低速領域におい
て高効率で作動するターボ過給機は反対に、高速
領域の出力向上を十分に果たせないという欠点を
有する。 そこで従来より、例えば特願昭50−118117号公
報、実開昭56−159626号公報に記載されているよ
うに、複数のターボ過給機を、各タービンおよび
ブロアが排気通路、吸気通路内で並列配置するよ
うに設け、エンジンの運転状態に応じて過給作動
するターボ過給機の数を変更したり、あるいは運
転状態に応じて複数のターボ過給機を択一的に作
動させて、ターボ過給機とエンジンのマツチング
を改善しようとする提案がなされている。 しかし、上記のように複数のターボ過給機を作
動制御して使用する場合、エンジン運転状態が所
定状態となつて今まで過給作動を停止していたタ
ーボ過給機が作動開始されるとき、当然このター
ボ過給機の回転数が所定の回転数に上昇するまで
に多少の時間を要するので、そのときに一時的に
過給効果が低下してエンジン出力が落ちるという
問題が発生する。 上記エンジン出力の一時的低下は、低速領域に
おいては高次過給機を停止させて低次過給機のみ
を作動させ、高速領域においては高次過給機も併
せて作動させるようにした過給機併用型のエンジ
ンにおいては、上記高次過給機が作動開始する際
に認められ、また低速用の過給機と高速用の過給
機が択一的に作動切換される過給機完全切換型の
エンジンにおいては、作動切換時に認められる。
特に後者のタイプのエンジンにおいては、作動切
換時に、それまで作動していたターボ過給機が停
止するため、上記不具合が顕著に認められる。 そこで例えば実開昭51−131511号公報に示され
るように、エンジン運転領域が、過給作動を停止
しているターボ過給機の過給作動領域に近付いた
とき、この過給機を予備回転させ、そして、この
際該過給機を経た加圧空気に大気側に放出させる
ことが提案されている。しかしこの従来装置にお
いては、吸入空気が、予備回転している過給機に
対しても供給されて大気側に放出される構造とな
つているため、その分、過給作動している過給機
に供給される吸入空気量が減り、過給効率が悪く
なるという問題があつた。 本発明は上記事情に鑑みてなされたものであ
り、上記過給機併用型のエンジンにも、また過給
機完全切換型のエンジンにも適用可能で前述した
ような一時的な過給効果の低下、および予備回転
しているターボ過給機にも吸入空気が供給されて
しまうことによる過給効率の悪化を生じない、タ
ーボ過給機付エンジンの制御装置を提供すること
を目的とする。 本発明のターボ過給機付エンジンの制御装置
は、前述したように複数台の過給機を並列に設置
し、エンジン運転状態に応じて特定の過給機の作
動を停止させて過給機を併用運転、あるいは完全
切換運転させるように構成されるとともに、吸気
通路の前記ブロアよりも上流側に吸入空気量検出
手段が配設されたターボ過給機付エンジンにおい
て、エンジンの運転状態を検出する運転状態検出
手段と、過給作動していないターボ過給機を回転
させうる過給機回転手段と、このターボ過給機専
用の吸気通路（つまり各ターボ過給機用に分岐さ
れた吸気通路）のブロア下流側と、ブロア上流側
でかつ前記吸入空気量検出手段よりも下流側の部
分とを連通し、開閉作動するリリーフ弁が介設さ
れたリリーフ通路と、前記運転状態検出手段の出
力を受けエンジン運転状態が過給作動を停止して
いるターボ過給機の過給作動領域に近付いたとき
に前記過給機回転手段を駆動させてそのターボ過
給機を予備回転させるとともに、このターボ過給
機の予備回転時に前記リリーフ弁を開かせる制御
回路とを設けてなるものである。 上記のような過給機回転手段によりターボ過給
機を予備回転させておけば、この過給機が過給作
動を開始する時点ですでに該過給機に回転慣性が
与えられているようになり、この過給機は瞬時に
過給回転数まで回転上昇する。したがつてこのタ
ーボ過給機の応答遅れによる一時的な過給効果の
低下が生じない。 またこのターボ過給機の予備回転時に、前記リ
リーフ弁を開いて、該過給機を通過した空気を大
気側に開放すれば過給機下流側において空気が圧
縮されないので、過給機の回転抵抗が増大せず該
過給機は極めて急速に過給回転数まで回転上昇す
るようになる。 また上記の構成においては、過給機を通過した
空気を大気に捨てずに、管路抵抗により負圧とな
つている吸気通路に戻すようにしているので、リ
リーフしやすくなり、過給機の予回転効果がより
高いものとなる。 さらに、吸入空気量検出手段は過給機の脈動を
受けないようにするため、一般にブロアの上流側
に設けられるが、上記の構成においてはリリーフ
通路をこの吸入空気量検出手段よりも下流側にお
いて吸気通路に開口させているので、一度この吸
入空気量検出手段を通過した吸入空気が再度該検
出手段を通過する、ということが起こらない。そ
こで、そのようなことのために吸入空気量が実際
よりも多めに検出されて、混合気が不当にリツチ
化することが防止され得る。 そして上記ターボ過給機が予備回転している際
には、吸入空気がこの過給機専用の吸気通路およ
びリリーフ通路において循環するから、この過給
機専用の吸気通路に吸入空気が流入することはな
い。したがつて、吸入空気はほぼ全量が過給作動
している方のターボ過給機に供給され、過給効率
が高く維持される。 以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細に
説明する。 第１図は本発明の第１実施例によるターボ過給
機付エンジンの制御装置を概略的に示すものであ
る。エンジン１の排気ガスを排出する排気通路２
は排気通路２ａ，２ｂの２系統に分岐され、この
分岐部には排気切換弁３が設けられている。この
排気切換弁３はアクチユエータ４によつて、上記
２系統の排気通路２ａ，２ｂのうちのどちらか一
方のみに択一的に排気ガスを流すように切換操作
される。一方、エンジン１の吸入空気が流通する
吸気通路５は、エンジンの運転状態を示す吸入空
気量を検出するエアフローセンサ６の下流側にお
いて吸気通路５ａ，５ｂの２系統に分岐され、ス
ロツトル弁７の上流側において合流されている。
そしてこの合流部には吸気切換弁８が設けられ、
該吸気切換弁８はアクチユエータ９によつて、２
系統の吸気通路５ａ，５ｂのうちのどちらか一方
のみを択一的にエンジン１に連通させるように切
換操作される。スロツトル弁７の下流側の吸気通
路５には、吸入空気中に燃料を噴射して混合気を
形成する燃料噴射弁１０が設けられている。なお
図には示されていないがこの燃料噴射弁１０は、
従来から行なわれているように、エンジン運転状
態に応じた噴射量、噴射タイミングで燃料を噴射
するように制御される。 前述の２系統の排気通路２ａ，２ｂのうちの一
方の排気通路２ａには、排気ガスによつて回転駆
動されるタービンTpが配設され、該タービンTp
は回転軸Lpを介して、上記吸気通路５ａに配設
されたブロアCpに連結されている。すなわちこ
れらタービンTp、回転軸Lp、ブロアCpを主要素
として低速用ターボ過給機１１が構成されてい
る。同様に、他方の排気通路２ｂには排気ガスに
よつて駆動されるタービンTsが配設されるとと
もに、他方の吸気通路５ｂにはブロアCsが配設
され、これらタービンTsとブロアCsとが回転軸
Lsによつて連結されて高速用ターボ過給機１２
が構成されている。 上記低速用ターボ過給機１１は、比較的低速領
域において効率良くエンジン出力向上を果たすも
のが選択使用され、一方高速用ターボ過給機１２
は、比較的高速領域において効率良くエンジン出
力向上を果たすものが選択使用されている。 前記排気切換弁３の上流側において、排気通路
２には第１、第２の排気導管１３，１４の一端が
開口され、これら排気導管１３，１４の他端はそ
れぞれ、例えば電磁弁からなる第１開閉弁１５、
第２開閉弁１６を介して高速用ターボ過給機１２
のスクロール１２ａ、低速用ターボ過給機１１の
スクロール１２ａに開口されている。またそれぞ
れターボ過給機１２，１１専用に形成された前記
２系統の吸気通路５ｂ，５ａには、各々ブロア
Cs，Cpをバイパスする第１、第２のリリーフ通
路１７，１８が設けられ、各リリーフ通路１７，
１８にはそれぞれ例えば電磁弁からなる第１リリ
ーフ弁１９、第２リリーフ弁２０が介設されてい
る。 前記排気切換弁３の上流側の排気通路２には排
気バイパス通路２１の上流端が開口され、その下
流端はタービンTpの下流側において排気通路２
ａに連通されている。この排気バイパス通路２１
にはウエストゲート弁２２が介設され、このウエ
ストゲート弁２２は、制御圧力導管２３ａがスロ
ツトル弁７の上流側において吸気通路５に開口さ
れたダイヤフラム式アクチユエータ２３によつて
操作されるようになつている。 前述したエアフ
ローセンサ６の出力である吸入空気量信号S₁は、
制御回路２４に入力され、該制御回路２４はこの
吸入空気量信号S₁に応じて第１開閉弁駆動信号
S₂、第２開閉弁駆動信号S₃、第１リリーフ弁駆動
信号S₄、第２リリーフ弁駆動信号S₅、アクチユエ
ータ駆動信号S₆を出力する。 以下、上記制御回路２４を詳しく説明しつつ本
実施例の装置の作用について述べる。第２図は上
記制御回路２４の構成を詳しく示すものである。
この第２図に示されるように、前記エアフローセ
ンサ６から出力される電圧信号からなる吸入空気
量信号S₁は、制御回路２４の第１、第２および第
３の比較器３０，３２，３４に入力される。前述
したように２台のターボ過給機１１，１２はそれ
ぞれ低速領域、高速領域で効率良くエンジンの出
力向上を果たすものが選択使用されているので、
それらは所定のエンジン回転数R₂を境界として、
該回転数R₂以下の過給領域では低速用ターボ過
給機１１が作動し、該回転数R₂を超える領域で
は高速用ターボ過給機１２が作動するように作動
切換することが望まれる。そこで前記第２比較器
３２には、上記エンジン回転数R₂に対応する吸
入空気量Q₂（周知のように一般に過給が行なわれ
るような運転領域においてはエンジン回転数は吸
入空気量に対応する）を担持する基準電圧e₂が加
えられ、該基準電圧e₂と吸入空気量信号S₁の大小
が比較判定される。そして吸入空気量信号S₁が基
準電圧e₂を上回つたとき、すなわち吸入空気量が
前記所定吸入空気量Q₂を上回つたとき（全開高
速時のエンジン回転数が前記所定回転数R₂を上
回つたときと考えられる）には該第２比較器３２
から出力S′₆が発せられる。この出力S′₆は駆動回
路３３に入力され、該駆動回路３３からはアクチ
ユエータ駆動信号S₆が出力されてアクチユエータ
４，９がONされる。 ここで、排気切換弁３、吸入切換弁８はそれぞ
れアクチユエータ４，９がOFF状態のとき、す
なわち吸入空気量が上記Q₂以下のときは第１図
に実線で示される位置をとり、したがつて排気ガ
スは２系統の排気通路２ａ，２ｂのうちの一方の
排気通路２ａのみに流され、また吸入空気は２系
統の吸気通路５ａ，５ｂのうちの一方の吸気通路
５ａのみを通つてエンジン１に供給される。した
がつてエンジン回転数が、上記吸入空気量Q₂に
対応する回転数R₂以下の領域で過給領域に達す
れば、低速用ターボ過給機１１が過給作動し、吸
気通路５ａを流通する吸入空気が加圧されて低速
領域のエンジン出力が向上される。 前述のようにアクチユエータ４，９がONされ
ると、排気切換弁３、吸気切換弁８はそれぞれ第
１図に仮想線で示す位置をとり、排気通路２ａが
閉じられて排気ガスは排気通路２ｂに流され、ま
た吸気通路５ａが閉じられて吸入空気は吸気通路
５ｂ内を流通する。したがつて上記回転数R₂を
超えるエンジン回転数領域（当然過給領域であ
る）では、高速用ターボ過給機１２が過給作動
し、高速領域のエンジン出力が向上される。 以下、本発明の特徴部分の１つである、ターボ
過給機１１，１２を過給作動前に予備回転させる
点について説明する。前記吸入空気量信号S₁は、
前述したエンジン回転数R₂よりも低い所定のエ
ンジン回転数R₁に対応する吸入空気量Q₁を担持
する基準電圧e₁が加えられる第１比較器３０に入
力され、該第１比較器３０はこの基準電圧e₁と吸
入空気量信号S₁の大小を比較判定する。そして吸
入空気量信号S₁が基準電圧e₁を上回つたとき、す
なわち吸入空気量が上記Q₁を上回つたとき（エ
ンジン回転数が上記所定回転数R₁を上回つたと
きと考えられる）には該第１比較器３０から出力
S′₂が発せられる。この出力S′₂が駆動回路２１に
入力されると該駆動回路３１からは第１開閉弁駆
動信号S₂が出力されて第１開閉弁１５がONされ
る。 この第１開閉弁１５は通電時間タイプのもの
で、OFF時には第１排気導管１３を閉じている
が、上記のようにONされると開いて、高速用タ
ーボ過給機１２のスクロール１２ａと排気切換弁
３上流側の排気通路２とを、第１排気導管１３を
介して連通させる。したがつて高速用ターボ過給
機１２のタービンTsには、排気ガスの一部が供
給され、該高速用ターボ過給機１２が回転され
る。 前述したようにQ₁＜Q₂（R₁＜R₂）であるので、
吸入空気量がQ₂に達して（すなわちエンジン回
転数がR₂に達して）アクチユエータ４，９がON
され、低速用ターボ過給機１１に代わつて高速用
ターボ過給機１２が過給作動開始するとき、該高
速用ターボ過給機１１は上記一部排気ガスによつ
て回転されていることになる。勿論、この回転は
過給回転数ほどの高速ではないが、該回転によつ
て高速用ターボ過給機１２に回転慣性が与えられ
るので、上記のようにアクチユエータ４がONさ
れてタービンTsに排気ガスが供給されれば、該
高速用ターボ過給機１２の回転数は瞬時に過給回
転数まで上昇する。したがつて低速用ターボ過給
機１１の停止後直ちに高速用ターボ過給機１２が
過給作動し、これらターボ過給機１１，１２の作
動切換時に一時的に過給効果が低下してエンジン
１の出力が落ちることがない。 なお上記のように高速用ターボ過給機１２を予
め回転させるために使用される排気ガスは僅量で
あり、この高速用ターボ過給機１２の回転中も大
部分の排気ガスは低速用ターボ過給機１１に供給
されるので、上記のように高速用ターボ過給機１
２を予め回転させるために低速用ターボ過給機１
１の回転数が大きく低下するようなことはない。
また第１排気導管１３をスクロール１２ａに開口
させているので排気ガスは高速状態のまま直接的
にタービンTsに当たり、したがつて高速用ター
ボ過給機１２は少量の排気ガスによつて効率的に
回転される。 以上説明のようにして、高速用ターボ過給機１
２はその過給作動領域外から予め回転されるが、
この回転によつて高速用ターボ過給機１２のブロ
アCsから吸気通路５ｂを閉じている吸気切換弁
８までの間の吸気通路５ｂ内の圧力が上昇しない
ように、第１リリーフ通路１７、第１リリーフ弁
１９が設けられている。すなわち第２図に示され
るように、前述した第２比較器３２の出力S′₆は
反転増幅器３７を通して駆動回路３８は入力さ
れ、該駆動回路３８からは吸入空気量がQ₂に達
していないときだけ第１リリーフ弁駆動信号S₄が
出力される。第１リリーフ弁１９は通電時開タイ
プのものであり、上記駆動信号S₄の入力により
ONとなつて開く。したがつて吸入空気量がQ₂に
達して高速用ターボ過給機１２が過給作動するま
で第１リリーフ通路１７は開かれており、このと
きに高速用ターボ過給機１２が一部排気ガスによ
つて回転されても、該過給機１２が加圧した空気
はこの第１リリーフ通路１７を通して大気側に戻
され、上記吸気通路５ｂ内の圧力が上昇して該高
速用ターボ過給機１２の回転抵抗が増大すること
がない。したがつて該過給機１２は極めて急速に
過給回転数まで回転上昇しうる。吸入空気量が
Q₂に達すれば駆動回路３８からの第１リリーフ
弁駆動信号S₄の出力が停止され、第１リリーフ弁
１９は閉じられる。それにより吸入空気は、過給
作動開始した高速用ターボ過給機１２のブロア
Csによつて加圧されてエンジン１に供給される。 そして、上述のようになつていれば、吸気通路
５から流入した吸入空気は、高速用ターボ過給機
１２が予備回転していても該過給機１２側に流れ
ることなく、ほぼ全量が吸気通路５ａすなわち低
速用ターボ過給機１１側に流れるので、この過給
機１１による過給効率が高く保たれる。 低速用ターボ過給機１１、あるいは高速用ター
ボ過給機１２による過給運転時に、過給圧が設定
値以上に上昇すると、その高い過給圧は制御圧力
導管２３ａを介してアクチユエータ２３に導か
れ、該アクチユエータ２３のダイヤフラム２３ｂ
が第１図中右方に移動される。それによつてウエ
ストゲート弁２２が開かれ、エンジン１から排出
された排気ガスの一部は、ターボ過給機１１ある
いは１２を迂回し排気バイパス通路２１を通して
排出されるので、ターボ過給機１１あるいは１２
の回転数が低下し過給圧の異常上昇が防止され
る。 以上、吸入空気量が増大し、すなわちエンジン
回転数が上昇し、低速用ターボ過給機１１から高
速用ターボ過給機１２に作動切換される場合につ
いて説明したが、例えば自動車に搭載されたエン
ジンが高速用ターボ過給機１２による過給を受け
ながら高速運転され、自動車が昇り坂にさしかか
つた時などは高速用ターボ過給機１２から低速用
ターボ過給機１１に作動切換されることがあり、
このようなときにも低速用ターボ過給機１１の過
給作動開始時に該過給機１１の回転上昇が遅れて
一時的な過給効果低下が生じる恐れがある。そこ
で本実施例においては、このような高速用ターボ
過給機１２から低速用ターボ過給機１１への作動
切換時の一時的出力低下をも防止する構成がとら
れている。すなわち、前述した過給機の作動切換
の基準となるエンジン回転数R₂よりも高い所定
の回転数R₃に対応する吸入空気量Q₃を担持する
基準電圧e₃と、前記吸入空気量信号S₁とが第３比
較器３４によつて比較される。吸入空気量信号S₁
が基準電圧e₃以下の間、すなわち吸入空気量が上
記Q₃以下の間（エンジン回転数が上記所定回転
数R₃以下の間と考えられる）は第３比較器３４
から出力S′₃が発せられ、駆動回路３５から第２
開閉弁駆動信号S₃が出力されて第２開閉弁１６が
ONされる。この第２開閉弁１６は前記第１開閉
弁１５と同様に通電時開タイプのものであり、上
記のようにONされて開き、第２排気導管１４を
開く。吸入空気量信号S₁が基準電圧e₃を上回り、
すなわち吸入空気量が前記Q₃を上回ると、第３
比較器３４から出力S′₃が発せられなくなり、第
２開閉弁１６はOFFとなつて閉じる。 したがつてエンジン１が高速用ターボ過給機１
２によつて過給されながらその吸入空気量Q₂ま
で低下し、高速用ターボ過給機１２から低速用タ
ーボ過給機１１に作動切換されるとき、第２開閉
弁１６はすでに開かれているようになる（Q₂＜
Q₃）。この第２開閉弁１６が開かれれば、排気ガ
スの一部は第２排気導管１４を通つて低速用ター
ボ過給機１１のタービンTpに供給され該低速用
ターボ過給機１１が回転される。つまり高速用タ
ーボ過給機１２が停止されて低速用ターボ過給機
１１が過給作動開始するとき、該低速用ターボ過
給機１１は予め回転していることになり、前述し
た高速用ターボ過給機１２の過給作動開始時と同
様にして、低速用ターボ過給機１１の回転数は瞬
時に過給回転数まで上昇し、一時的な過給効果低
下が生じない。 また上記一部排気ガスによる低速用ターボ過給
機１１の回転によつて、吸気通路５ａ内の圧力が
上昇しないように、第２リリーフ通路１８、第２
リリーフ弁２０が設けられている。吸入空気量が
Q₂を超えたときに発せられる第２比較器３２の
出力S′₆は、駆動回路３６に入力され、該駆動回
路３６はこの出力S′₆が入力されると第２リリー
フ弁２０をONにする第２リリーフ弁駆動信号S₅
を出力する。第２リリーフ弁２０は第１リリーフ
弁１９と同様に通電時開タイプのものが使用され
ており、ONされて開く。したがつてこの第２リ
リーフ弁２０は、吸入空気量がQ₂を超えている
場合は開いているので、上記のように低速用ター
ボ過給機１１が一部排気ガスによつて回転されて
いても、該低速用ターボ過給機１１によつて加圧
された空気は第２リリーフ通路１８を介して大気
側に戻され、該低速用ターボ過給機１１から吸気
切換弁８までの間の吸気通路５ａ内の圧力が上昇
して該過給機１１の回転抵抗が増大することがな
い。吸入空気量がQ₂以下となつて低速用ターボ
過給機１１が過給作動するときには、第２比較器
３２から出力S′₆が発せられないので上記第２リ
リーフ弁２０は閉じられ、低速用ターボ過給機１
１によつて吸入空気が加圧される。

【表】 以上説明した実施例においては、リリーフ通路
１７，１８をエアフローセンサ６よりも下流側に
おいて吸気通路５ｂ，５ａに開口させているの
で、一度エアフローセンサ６を通過した吸入空気
が再度そこを通過するということが起こらない。
そこで、そのようなことのために吸入空気量が実
際よりも多めに検出されて、混合気が不当にリツ
チ化することが防止され得る。 また、上記のようにブロアCp，Csを通過した
吸入空気を、管路抵抗により負圧となつている吸
気通路５ａ，５ｂに戻せば、この吸入空気を大気
に捨てる場合よりもよりリリーフがしやすくな
り、過給機の予回転効果がより高くなる（以上の
２点は、後述する第２および第３実施例において
も同様である）。 なお上記の実施例では、過給作動していないタ
ーボ過給機を予備回転させる過給機回転手段とし
て、第１、第２開閉弁１５，１６によつて適宜開
閉されて排気ガスの一部をタービンTs，Tpに供
給する第１、第２排気導管１３，１４が用いられ
ているが、この過給機回転手段はこのようなもの
に限らず、エンジン出力軸とクラツチを介して連
結され該出力軸と適宜接断される回転系や、モー
タ等によつて過給機の回転軸を回転させるもの、
あるいは複数の過給機の回転軸同士を適宜切離し
可能に連結しておき過給作動している過給機によ
つて他の過給機を回転させるもの、さらには排気
ガスの一部を供給する代わりに、過給作動してい
る過給機によつて加圧された吸入空気を過給作動
停止している過給機に供給するもの等が使用され
てもよい。 第３図は排気ガスを使用しない過給機回転手段
が設けられた本発明の第２実施例を示すものであ
る。この第３図に示す本発明の第２実施例におい
て、前記第１図に示した第１実施例の各要素と同
等の要素には同番号を付してあり、それらについ
ては説明を省略する。 この第２実施例の装置においては、第１実施例
において設けられている排気導管１３，１４は設
けられず、過給機回転手段として、回転子が高速
用ターボ過給機１２の回転軸Lsに連結され、バ
ツテリ電源によつて駆動されるモータＭが用いら
れている。このモータＭが駆動されると当然、高
速用ターボ過給機１２のタービンTs、ブロアCs
が回転される。 また吸気通路５ｂには、前記第１実施例におい
て設けられたものと同様に高速用ターボ過給機１
１のブロアCsを迂回する第１リリーフ通路１７
が接続され、一方、この高速用ターボ過給機１２
に排気ガスを供給する排気通路２ｂには、該過給
機１２のタービンTsを迂回する第２リリーフ通
路３１が接続され、この第２リリーフ通路３１に
は第１リリーフ弁１９と同じく通電時開タイプの
第２リリーフ弁３３が介設されている。 エアフローセンサ６の出力である吸入空気量信
号S₁は制御回路３４に入力され、該制御回路３４
はこの吸入空気量信号S₁に応じてアクチユエータ
駆動信号S₆、モータ駆動信号₁₀、リリーフ弁駆動
信号S₁₁を出力する。 以下、上記制御回路３４を詳しく説明しつつ本
実施例の装置の作用について述べる。第４図は上
記制御回路３４の構成を詳しく示すものである。
この第４図に示されるように、エアフローセンサ
６から出力される電圧信号からなる吸入空気量信
号S₁は、制御回路３４の第１比較器４５に入力さ
れる。第１比較器４５は、第１実施例の制御回路
２４の第２比較器３２に相当するもので、吸入空
気量が所定のQ₂を上回つて吸入空気量信号S₁が
基準電圧e₂を超えると、駆動回路４６に出力S′₆
を送り、該駆動回路４６からアクチユエータ駆動
信号S₆が出力される。以後は前記第１実施例にお
けるのと同様にして、排気ガスが排気通路２ｂの
みに流され、低速用ターボ過給機１１が停止され
代わつて高速用ターボ過給機１２が過給作動す
る。 吸入空気量信号S₁は上記第１比較器４５に入力
されるとともに第２比較器４７に入力される。こ
の第２比較器４７には、前記所定の吸入空気量
Q₂よりも小さい吸入空気量Q₁を担持する基準電
圧e₁が与えられ、該第２比較器４７は吸入空気量
が上記Q₁を上回つて吸入空気量信号S₁が上記基
準電圧e₁を超えると、出力S₇を発する。この出力
S₇はANDゲート４９に入力され、それとともに
該ANDゲート４９には前記第１比較器４５の出
力S′₆が反転増幅器４８を通して入力されるよう
になつている。このANDゲート４９は、反転増
幅器４８の出力S″₆と第２比較器４７の出力S₇が
ともに入力されたとき、すなわち吸入空気量が前
記Q₁とQ₂の間の値をとつている間ゲート出力S₈
を発し、該ゲート出力S₈は駆動回路５０，５１に
入力される。 駆動回路５０はこのゲート出力S₈を受けてモー
タ駆動信号S₁₀を出力し、モータＭを回転させる。
それによつて高速用ターボ過給機１２は、排気ガ
スの流れが切り換えられて過給機１１，１２の作
動が切り換えられる（前述の通り、吸入空気量が
Q₂を上回るときである）以前に、該モータＭに
よつて予備回転され、作動切換時には急速に過給
回転数まで回転上昇する。 駆動回路５０からモータ駆動信号S₁₀が出力さ
えると同時に、駆動回路５１からはリリーフ弁駆
動信号S₁₁が出力され、該リリーフ弁駆動信号S₁₁
によつて第１、第２リリーフ弁１９，３３が開か
れる。それによつて、ブロアCsを通過した空気
は第１リリーフ通路１７を介して大気側（ブロア
Cs上流側）に戻され、該ブロアCsから吸気切換
弁８までの間の吸気通路５ｂ内の圧力が上昇する
ことがない。また第２リリーフ通路３１が開かれ
るため、タービンTsが回転されても該タービン
Tsから排気切換弁３までの間の排気通路２ｂ内
が負圧になることがない。このように吸気通路５
ｂ内の圧力上昇、排気通路２ｂ内の負圧化を防止
することにより、高速用ターボ過給機１２の回転
抵抗が増大せず、該高速用ターボ過給機１２の回
転数は上記予備回転によつて極めて急速に上昇す
る。 吸入空気量がQ₂を超えると、反転増幅器４８
から出力S″₆が発せられなくなつてANDゲート４
９からのゲート出力S₈が停止するので、モータＭ
の回転が停止されるとともに第１、第２リリーフ
弁１９，３３が閉じられ、排気通路２ｂ内を流れ
る排気ガスによつて通常に高速用ターボ過給機１
２が過給作動される。 以上説明したアクチユエータ４，９、モータ
Ｍ、第１、第２リリーフ弁１９，３３の作動タイ
ミングを、以下の表にまとめて記す。

【表】 なおこの第２実施例においては、低速用ターボ
過給機１１から高速用ターボ過給機１２に作動切
換されるときに、モータＭによつて高速用ターボ
過給機が予備回転されるようになつているが、前
述の第１実施例と同様に、高速用ターボ過給機１
２から低速用ターボ過給機１１に作動切換される
場合に低速用ターボ過給機１１を予備回転させる
ことも勿論可能である。 以上、本発明が過給機完全切換型のエンジンに
適用された２つの実施例について説明したが、次
に過給機併用型のエンジンに本発明を適用した第
３実施例について説明する。第５図に示す本発明
の第３実施例において、前記第１図に示した第１
実施例の各要素と同等の要素には同番号を付して
あり、それらについては説明を省略する。該第５
図に示されるように、排気通路２ａ、吸気通路５
ａに配されたタービンT′p、ブロアC′p、および
これらを連結する回転軸L′pからなるターボ過給
機１１′と、排気通路２ｂ、吸気通路５ｂに配さ
れたタービンT′s、ブロアC′s、およびこれらを連
結する回転軸L′sからなるターボ過給機１２′は、
後述するように比較的低速領域ではターボ過給機
１１′のみが作動され、比較的高速領域では双方
のターボ過給機１１′，１２′が作動されるので、
一般には各々１次ターボ過給機１１′、２次ター
ボ過給機１２′と称されるものである。すなわち
１次ターボ過給機１１′は比較的低速領域におい
て効率良くエンジン出力向上を果たすものが選択
使用され、一方２次ターボ過給機１２′は、上記
のような１次ターボ過給機１１′とともに比較的
高速領域で作動されたときに効率良くエンジン出
力向上を果たすものが選択使用される。 上述のように２台のターボ過給機１１′，１
２′を作動制御するために、２次ターボ過給機１
２′のタービンT′sが配置される排気通路２ｂに
は、該タービンT′sの上流側において開閉弁７３
が設けられている。この開閉弁７３は常時は排気
通路２ｂを閉じているが、アクチユエータ７４に
よつて駆動されて排気通路２ｂに全開する。また
吸気通路５ａと５ｂとの合流部の上流側、かつ２
次ターボ過給機１２′のブロアC′sの下流側におい
て、吸気通路５ｂには開閉弁８′が設けられてい
る。この開閉弁８′の操作系は特に図示していな
いが、一般には上記開閉弁７３と連動され、開閉
弁７３か排気通路２ｂを閉じているときに吸気通
路５ｂを閉じるように操作される。そして前記第
１実施例における第１排気導管１３と同様の排気
導管７５が設けられ、該排気導管７５には同じく
第１実施例の第１開閉弁１５と同様の開閉弁７６
が介設されている。 以下、エアフローセンサ６の出力である吸入空
気量信号S₁が入力される制御回路８０の構成を第
６図を参照して詳細に説明しつつ、この第３実施
例の装置の作用について説明する。前記エアフロ
ーセンサ６の吸入空気量信号S₁は、制御回路８０
の第１比較器８１に入力される。該第１比較器８
１には、前述したように１次ターボ過給機１１′
に加えて２次ターボ過給機１２′を作動開始させ
るときのエンジン回転数R₂に対応する所定の吸
入空気量Q₂を担持する基準電圧e₂が加えられ、
第１比較器８１は該基準電圧e₂と上記吸入空気量
信号S₁との大小を比較判定する。そして吸入空気
量信号S₁が基準電圧e₂を上回つたとき、すなわち
吸入空気量が前記吸入空気量Q₂を上回つたとき
には、該第１比較器８１から出力S₂₃が発せられ
る。この出力S₂₃は駆動回路８２に入力され、該
駆動回路８２はこの出力S₂₃を受けて、アクチユ
エータ駆動信号S₂₀を出力し、アクチユエータ７
４をONする。前述したようにこのアクチユエー
タ７４がONされると、それまで排気通路２ｂを
閉じていた開閉弁７３が開かれる。それによつ
て、エンジン１から排出される排気ガスは、２次
ターボ過給機１２′のタービンT′sにも供給され
るようになりまた前述したように開閉弁８′も開
かれて、２次ターボ過給機１２′が１次ターボ過
給機１１′とともに作動され、高速領域のエンジ
ン出力が効率良く向上される。 吸入空気量が前記Q₂以下となると、第１比較
器８１から出力S₂₃が発せられなくなり、開閉弁
７３が閉じられて排気ガスは排気通路２ａのみに
流される。このような状態下でエンジン１が未だ
１次ターボ過給機１１′の過給作動領域で運転さ
れていれば、当然該１次ターボ過給機１１′が作
動して低速領域のエンジン出力が向上される。な
おこのとき、吸気通路５ｂの開閉弁８′は、開閉
弁７３とともに閉じられるので、１次ターボ過給
機１１′のブロアC′pを通過した吸入空気は吸気
通路５ｂ側に逃げることなく、正常に加圧されて
エンジン１に供給される。 次に２次ターボ過給機１２′が過給作動する前
に、この２次ターボ過給機１２′を予備回転させ
る点について説明する。前記エアフローセンサ６
の吸入空気量信号S₁は、前述のように第１比較器
８１に入力されるとともに第２比較器８３に入力
される。この第２比較器８３には、前述した２次
ターボ過給機１２′の作動が開始されるエンジン
回転数R₂よりも低いエンジン回転数R₁に対応す
る所定の吸入空気量Q₁を担持する基準電圧e₁が
加えられる。第２比較器８３は、吸入空気量がこ
の所定の吸入空気量Q₁を上回つたとき出力S₂₄を
発する。この出力S₂₄はANDゲート８５に入力さ
れ、それとともに該ANDゲート８５には前記第
１比較器８１の出力S₂₃が反転増幅器８４を通し
て入力されるようになつている。このANDゲー
ト８５は、反転増幅器８４の出力S′₂₃と第２比較
器８３の出力S₂₄がともに入力されたとき、すな
わち吸入空気量が前記Q₁とQ₂の間の値をとつて
いる間ゲート出力S₂₅を発し、該ゲート出力S₂₅は
駆動回路８６，８７に入力される。 駆動回路８６，８７は上記ゲート出力S₂₅を受
けてそれぞれ開閉弁駆動信号S₂₁、リリーフ弁駆
動信号S₂₂を出力し、開閉弁７６、リリーフ弁１
９を開く。開閉弁７６が開かれることにより、排
気ガスの一部が排気導管７５を通して２次ターボ
過給機１２′のターボT′sに供給されるようにな
り、該ターボ過給機１２′は排気通路２ｂを通し
て流される排気ガスによつて過給作動する前に、
この一部排気ガスによつて予備回転されるように
なる。そしてリリーフ弁１９が開かれることによ
り、このように２次ターボ過給機１２′が予備回
転しても吸気通路５ｂ内の空気が圧縮されず、該
２次ターボ過給機１２′の回転抵抗が増大しない。
したがつて該過給機１２′の予備回転時、その回
転数は極めて急速に上昇するようになり、この２
次ターボ過給機１２′の過給作動開始時、その回
転数は瞬時に過給回転数まで上昇する。 吸入空気量がQ₂を超えると、反転増幅器８４
から出力S′₂₃が発せられなくなつてANDゲート
８５からのゲート出力S₂₅が停止するので、開閉
弁７６、リリーフ弁１９が閉じられ、排気通路２
ｂ内を流れる排気ガスによつて通常に２次ターボ
過給機１２′が過給作動される。 以上説明したアクチユエータ７４、開閉弁７
６、リリーフ弁１９の作動タイミングを以下の表
にまとめて記す。

【表】 以上説明した３つの実施例においては、いずれ
も２台のターボ過給機が使用されているが、本発
明は３台以上のターボ過給機が並列配置されたエ
ンジンに対しても勿論適用可能である。 以上詳細に説明した通り本発明のターボ過給機
付エンジンの制御装置は、過給機完全切換型ある
いは過給機併用型のエンジンにおいて、過給作動
開始するターボ過給機の応答性を著しい高め、よ
つてこのターボ過給機が過給作動開始する際のエ
ンジンの一時的出力低下を防止するとともに、上
記応答性向上のために他のターボ過給機による過
給効率を低下させることもないものであり、複数
台のターボ過給機を備えるエンジンの運転性を改
善する効果大である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例を示す概略図、第
２図は上記第１実施例の制御回路の構成を示す系
統図、第３図は本発明の第２実施例を示す概略
図、第４図は上記第２実施例の制御回路の構成を
示す系統図、第５図は本発明の第３実施例を示す
概略図、第６図は上記第３実施例の制御回路の構
成を示す系統図である。 １……エンジン、２，２ａ，２ｂ……排気通
路、３……排気切換弁、４，７４……アクチユエ
ータ、５，５ａ，５ｂ……吸気通路、６……エア
フローセンサ、１１……低速用ターボ過給機、１
１′……１次ターボ過給機、１２……高速用ター
ボ過給機、１２′……２次ターボ過給機、１３，
１４，７５……排気導管、１５，１６，７３，７
６……開閉弁、１７，１８，３１……リリーフ通
路、１９，２０，２３……リリーフ弁、２４，３
４，８０……制御回路、Tp，T′p，Ts，T′s……
タービン、Cp，C′p，Cs，C′s……ブロア、Lp，
L′p，Ls，L′s……回転軸、Ｍ……モータ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ エンジンの排気通路に配設され排気ガスによ
   つて駆動されるタービンと、吸気通路に配設され
   た前記タービンに回転軸を介して連結されたブロ
   アとからなるターボ過給機複数台を、各タービン
   およびブロアを各通路において並列に配して設置
   し、エンジン運転状態に応じて特定のターボ過給
   機の作動を停止させるように構成されるととも
   に、 吸気通路の前記ブロアよりも上流側に吸入空気
   量検出手段が配設されたターボ過給機付エンジン
   において、 エンジンの運転状態を検出する運転状態検出手
   段と、 過給作動していないターボ過給機を回転させう
   る過給機回転手段と、 このターボ過給機専用の吸気通路のブロア下流
   側と、ブロア上流側でかつ前記吸入空気量検出手
   段よりも下流側の部分とを連通し、開閉作動する
   リリーフ弁が介設されたリリーフ通路と、 前記運転状態検出手段の出力を受けエンジン運
   転状態が過給作動を停止しているターボ過給機の
   過給作動領域に近付いたときに前記過給機回転手
   段を駆動させてそのターボ過給機を予備回転させ
   るとともに、このターボ過給機の予備回転時に前
   記リリーフ弁を開かせる制御回路とを設けてなる
   ターボ過給機付エンジンの制御装置。