JPH0539726A - 過給機付エンジンの過給圧制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 エンジン回転数の高低にかかわらず２個ター
ボチャージャへの切替時における過給圧の低下を小に抑
えるとともに、主ターボチャージャのオーバランを防止
する。 【構成】 切替条件検知手段６１からの信号に基づいて
切替指令手段６２によって行なわれる双方のターボチャ
ージャへの切替を、切替遅延手段６３によって遅延させ
るとともに、エンジン回転数が高回転になるにつれてそ
の遅延時間を短かくする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、主ターボチャージャと
副ターボチャージャを有し、低吸入空気量域では主ター
ボチャージャのみで過給し、高吸入空気量域では両ター
ボチャージャを作動させて両ターボチャージャで過給す
る過給機付エンジン、いわゆる２ステージツインターボ
エンジンに関する。

【０００２】

【従来の技術】エンジン本体に対し、主、副二つのター
ボチャージャを並列に配置し、低吸入空気量域では主タ
ーボチャージャのみ作動させて１個ターボチャージャと
し、高吸入空気量域では両ターボチャージャを作動させ
るようにした、いわゆる２ステージターボシステムを採
用した過給機付エンジンが知られている。

【０００３】この種の過給機付エンジンの構成は、たと
えば図１３に示すようになっている。エンジン本体３９
１に対し、主ターボチャージャ（Ｔ／Ｃ−１）３９２と
副ターボチャージャ（Ｔ／Ｃ−２）３９３が並列に設け
られている。副ターボチャージャ３９３に接続される
吸、排気系には、それぞれ吸気切替弁３９４、排気切替
弁３９５が設けられ、副ターボチャージャ３９３のコン
プレッサをバイパスする吸気バイパス通路３９７には、
吸気バイパス弁３９６が設けられている。低吸入空気量
域では吸気切替弁３９４、排気切替弁３９５をともに全
閉とすることにより、主ターボチャージャ３９２のみを
過給作動させ、高吸入空気量域では両切替弁３９４、３
９５をともに全開とし、吸気バイパス弁３９６を閉じる
ことにより、副ターボチャージャ３９３にも過給作動を
行わせ、２個ターボチャージャ作動とすることができ
る。低吸入空気量域から高吸入空気量域に移行するとき
には、吸気切替弁３９５および排気切替弁３９４が閉じ
られているときに排気バイパス弁３９８を小開制御し、
さらに吸気バイパス弁３９６を閉じることにより副ター
ボチャージャ３９３の助走回転数を高め、ターボチャー
ジャの切替をより円滑に（切替時のショックを小さく）
行うことが可能になっている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】図１４は、ターボチャ
ージャの回転数と吸気管圧力との関係を示している。タ
ーボチャージャを備えたエンジンでは、アクセルペダル
の踏込みから過給圧が所定値まで上昇するのに必要な時
間、すなわちターボラグが必ず存在する。ターボチャー
ジャの回転数は、吸入空気量にほぼ比例する排気ガス流
量によって決定されるため、図１５に示すように、吸入
空気量の少ない低回転域でターボラグは大きくなる。

【０００５】図１６は、エンジンの高回転時におけるタ
ーボチャージャの回転数と吸気管圧力との関係を示して
いる。図１７は、エンジンの低回転時におけるターボチ
ャージャの回転数と吸気管圧力との関係を示している。
図１５および図１６に示すように、ターボチャージャの
切替時の過給圧の低下は、副ターボチャージャのターボ
ラグによって大きく影響される。図１６に示すように、
エンジンが高回転の場合は副ターボチャージャの助走期
間が短かくても過給レスポンスが良くなり、切替時の過
給圧の低下は小さい。これに対してエンジン回転数が低
い場合は、図１７に示すように、副ターボチャージャの
助走期間が短いと過給レスポンスが悪くなり、切替時の
過給圧の低下が大となる。

【０００６】このように、副ターボチャージャの助走回
転はターボチャージャの切替時の過給圧特性に大きく影
響する。したがって、切替時の過給圧の低下を小さくし
２個ターボチャージャへの切替えをスムーズに行なうに
は、図１８に示すように、低回転時では副ターボチャー
ジャの助走回転時間を長く設定し、助走回転を十分に行
なうことが要求される。

【０００７】本発明に関連する先行技術として特開平２
−１９１８１６号公報が知られている。本公報に開示さ
れている制御装置は、加速時に２個ターボチャージャへ
の切替えを遅らせることにより、ターボラグの発生と副
ターボチャージャの助走回転不足による過給圧低下を防
止するようしたものであるが、つぎのような問題を有し
ている。過給機エンジンでは、エンジン回転数が低いほ
どターボラグが大きくなり、要求される助走回転時間も
長くなるが、上記公報の装置ではターボチャージャの切
替条件の遅延時間が加速時のみでかつ遅延時間が固定さ
れているため、低回転数側にあわせて助走回転を設定す
ると高回転側で主ターボチャージャがオーバランしてし
まう。このオーバランの発生は、主ターボチャージャを
破損させるおそれがある。また、助走回転をさせるため
の遅延時間を高回転側にあわせて設定すると、上述と同
様に低回転側で過給圧の低下が大となり、切替時のトル
クショックが大きくなるという問題がある。

【０００８】本発明は、上記の問題に着目し、エンジン
回転数の高低にかかわらず２個ターボチャージャへの切
替時における過給圧の低下を小さくし、しかも主ターボ
チャージャのオーバランを防止することが可能な過給機
付エンジンの過給圧制御装置を提供することを目的とす
る。

【０００９】

【課題を解決するための手段】この目的に沿う本発明に
係る過給機付エンジンの過給圧制御装置は、主ターボチ
ャージャと、副ターボチャージャとを備え、前記副ター
ボチャージャのコンプレッサ下流に吸気通路を開閉する
吸気切替弁を設けるとともに、副ターボチャージャのタ
ービン下流または上流に排気通路を開閉する排気切替弁
を設け、低吸入空気量域では前記吸気切替弁と排気切替
弁を共に開弁させることにより主ターボチャージャのみ
を過給作動させ、高吸入空気量域では前記吸気切替弁と
排気切替弁とを共に開弁させることにより両方のターボ
チャージャを過給作動させ、主ターボチャージャのみの
過給作動から双方のターボチャージャによる過給作動へ
の切替時に、副ターボチャージャの下流に設けられた排
気バイパス弁を開弁し副ターボチャージャの助走回転を
行なうようにした過給機付エンジンの過給圧制御装置に
おいて、つぎのように構成されている。

【００１０】（１）主ターボチャージャのみの過給作動
から双方のターボチャージャによる過給作動への切替条
件成立を検知する切替条件検知手段と、切替条件検知手
段から出力される信号により主ターボチャージャのみの
過給作動から双方のターボチャージャへの切替指令を行
なう切替指令手段と、切替指令手段による双方のターボ
チャージャへの切替を遅延させるとともに、エンジンが
高回転になるにつれて遅延時間を短かくする切替遅延手
段と、を具備したものから成る。

【００１１】（２）主ターボチャージャのみの過給作動
から双方のターボチャージャによる過給作動への切替条
件成立を検知する切替条件検知手段と、切替条件検知手
段から出力される信号により主ターボチャージャのみの
過給作動から双方のターボチャージャへの切替指令を行
なう切替指令手段と、切替指令手段によ双方のターボチ
ャージャへの切替を遅延させるとともに、エンジンが高
回転になるにつれて遅延時間を短かくする切替遅延手段
と、エンジンの高回転時の回転数が設定値を超えたとき
に切替遅延手段による遅延制御を禁止するとともに、切
替指令手段からの信号に基づいて双方のターボチャージ
ャへの切替を指令する遅延制御判定手段と、を具備した
ものから成る。

【００１２】

【作用】このように構成された過給機付エンジンの過給
圧制御装置においては、つぎのような作用が行なわれ
る。切替条件検知手段により双方のターボチャージャへ
の切替条件成立が検知された場合は、切替指令手段によ
って主ターボチャージャのみの過給作動から主、副の双
方のターボチャージャによる過給作動に切替えられる。
ここで、切替指令手段による２個ターボチャージャへの
切替が切替遅延手段によって遅延されるので、エンジン
が低回転であっても副ターボチャージャの助走回転を十
分に行なうことが可能となり、切替時の過給圧の低下が
小に抑えられる。切替遅延手段は、エンジン回転数が高
回転になるにつれて遅延時間を短かくする機能を有して
いるので、高回転時には助走時間が短かくなり、短時間
での切替えが可能となる。したがって、主ターボチャー
ジャのオーバランが抑制され、これに起因する主ターボ
チャージャの破損が防止される。

【００１３】また、エンジンの高回転時の回転数が設定
値以上になったときには、遅延制御判定手段によって切
替遅延手段による遅延制御が禁止される。そのため、双
方のターボチャージャへの切替えは、切替遅延手段によ
らず、切替指令手段からの信号に基づいて行なわれる。
したがって、切替条件成立と同時に双方のターボチャー
ジャによる過給作動に切替えられ、副ターボチャージャ
の助走回転に起因する主ターボチャージャのオーバラン
は確実に阻止される。

【００１４】

【実施例】以下に、本発明に係る過給機付エンジンの過
給圧制御装置の望ましい実施例を、図面を参照して説明
する。

【００１５】第１実施例 図１ないし図８は、本発明の第１実施例を示しており、
とくに車両に搭載される６気筒エンジンに適用した場合
を示している。図２において、１はエンジン、２はサー
ジタンク、３は排気マニホールドを示す。排気マニホー
ルド３は排気干渉を伴わない＃１〜＃３気筒群と＃４〜
＃６気筒群の２つに集合され、その集合部が連通路３ａ
によって連通されている。７、８は互いに並列に配置さ
れた主ターボチャージャ、副ターボチャージャである。
ターボチャージャ７、８のそれぞれのタービン７ａ、８
ａは排気マニホールド３の集合部に接続され、それぞれ
のコンプレッサ７ｂ、８ｂは、インタクーラ６、スロッ
トル弁４を介してサージタンク２に接続されている。

【００１６】主ターボチャージャ７は、低吸入空気量域
から高吸入空気量域まで作動され、副ターボチャージャ
８は低吸入空気量域で停止される。双方のターボチャー
ジャ７、８の作動、停止を可能ならしめるために、副タ
ーボチャージャ８のタービン８ａの下流に排気切替弁１
７が、コンプレッサ８ｂの下流に吸気切替弁１８が設け
られる。吸、排気切替弁１８、１７の両方とも開弁のと
きは、両方のターボチャージャ７、８が作動される。副
ターボチャージャ８のタービン８ａの下流と主ターボチ
ャージャ７のタービン７ａの下流とは、排気バイパス通
路４０を介して連通可能となっている。排気バイパス通
路４０には、この排気バイパス通路４０を開閉する排気
バイパス弁４１が設けられている。排気バイパス弁４１
は、ダイヤフラム式アクチュエータ４２によって開閉さ
れるようになっている。

【００１７】低吸入空気量域で停止される副ターボチャ
ージャ８の吸気通路には、１個ターボチャージャから２
個ターボチャージャへの切替を円滑にするために、コン
プレッサ７ｂの上流とコンプレッサ８ｂの下流とを連通
する吸気バイパス通路１３と、吸気バイパス通路１３の
途中に配設される吸気バイパス弁３３が設けられる。吸
気バイパス弁３３はダイヤフラム式のアクチュエータ１
０によって開閉される。吸気切替弁１８の上流と下流と
を連通するバイパス通路には、逆止弁１２が設けられて
おり、吸気切替弁１８の閉時において副ターボチャージ
ャ８側のコンプレッサ出口圧力が主ターボチャージャ７
側より大になったとき、空気が上流側から下流側に流れ
ることができるようにしてある。なお、図中、１４はコ
ンプレッサ出口側の吸気通路、１５はコンプレッサ入口
側の吸気通路を示す。吸気通路１５はエアフローメータ
２４を介してエアクリーナ２３に接続される。排気通路
を形成するフロントパイプ２０は、排気ガス触媒２１を
介して排気マフラーに接続される。吸気切替弁１８はア
クチュエータ１１によって開閉され、排気切替弁１７は
ダイヤフラム式アクチュエータ１６によって開閉される
ようになっている。ウエストゲートバルブ３１は、アク
チュエータ９によって開閉されるようになっている。

【００１８】アクチュエータ９、１０、１１、１６、４
２は、過給圧または負圧の導入によって作動するように
なっている。各アクチュエータ９、１０、１１、１６、
４２には、正圧タンク５１からの過給圧または負圧とエ
アフローメータ２４の下流からの大気圧とを選択的に切
り替えるために、第１、第２、第３、第４、第５、第６
の電磁弁２５、２６、２７、２８、３２、４４が接続さ
れている。各電磁弁２５、２６、２７、２８、３２、４
４の切替は、エンジンコントロールコンピュータ２９か
らの指令に従って行なわれる。なお、第２の電磁弁２６
へ負圧を導入する通路には、負圧の一方の流れのみを許
すチェック弁４５が介装されている。

【００１９】第１の電磁弁２５のＯＮは、吸気切替弁１
８を弁開とするようにアクチュエータ１１を作動させ、
ＯＦＦは吸気切替弁１８を全閉とするようにアクチュエ
ータ１１を作動させる。第４の電磁弁２８のＯＮは、排
気切替弁１７を全開とするようにアクチュエータ１６を
作動させ、ＯＦＦは排気切替弁１７を全閉するようにア
クチュエータ１６を作動させる。第３の電磁弁２７のＯ
Ｎは、吸気バイパス弁３３を全閉するようにアクチュエ
ータ１０を作動させ、ＯＦＦは吸気バイパス弁３３を全
開するようにアクチュエータ１０を作動させる。

【００２０】排気バイパス弁４１を作動させるアクチュ
エータ４２に大気圧を導入する第５の電磁弁３２は、Ｏ
Ｎ、ＯＦＦ制御でなく、デューティ制御される。同様
に、ウエストゲールバルブ３１を作動させるアクチュエ
ータ９に負圧を導く第６の電磁弁４４は、ＯＮ、ＯＦＦ
制御でなく、デューティ制御される。デューティ制御
は、周知の通り、デューティ値により通電時間を制御す
ることであり、デジタル的に通電、非通電の割合を変え
ることにより、アナログ的に平均電流が可変制御され
る。なお、デューティ値は、１サイクルの時間に対する
通電時間の割合であり、１サイクル中の通電時間をＡ、
非通電時間をＢとすると、デューティ値＝Ａ／（Ａ＋
Ｂ）×１００（％）で表わされる。

【００２１】排気バイパス弁４１の開度は、アクチュエ
ータ４２のダイヤフラム室４２ａに導入される過給気の
大気へのブリード量（リーク量）を第５の電磁弁３２の
デューティ制御によって可変させることにより可変可能
となっている。ウエストゲートバルブ３１の開度は、ア
クチュエータ９のダイヤフラム室９ｂに導入される過給
気の大気へのブリード量（リーク量）を第６の電磁弁４
４のデューティ制御によって可変させることにより可変
可能となっている。

【００２２】エンジンコントロールコンピュータ２９
は、エンジンの各種運転条件検出センサと電気的に接続
され、各種センサからの信号が入力される。エンジン運
転条件検出センサには、吸気管圧力センサ３０、スロッ
トル開度センサ５、吸入空気量測定センサとしてのエア
フローメータ２４、エンジン回転数センサ５０、および
酸素センサ１９が含まれる。エンジンコントロールコン
ピュータ２９は、演算をするためのセントラルプロセッ
サユニット（ＣＰＵ）、読み出し専用のメモリであるリ
ードオンリメモリ（ＲＯＭ）、一時記憶用のランダムア
クセスメモリ（ＲＡＭ）、入出力インターフェイス（Ｉ
／Ｏインターフェイス）、各種センサからのアナログ信
号をディジタル量に変換するＡ／Ｄコンバータを備えて
いる。

【００２３】エンジンコントロールコンピュータ２９に
は、図１に示すように、切替条件検知手段６１、切替指
令手段６２、切替遅延手段６３が形成されている。切替
条件検知手段６１、切替指令手段６２、切替遅延手段６
３は、エンジンコントロールコンピュータ２９内に格納
されるプログラムから構成されている。

【００２４】切替条件検知手段６１は、主ターボチャー
ジャ７のみの過給作動から主ターボチャージャ７および
副ターボチャージャ８の双方による過給作動への切替条
件成立を検知する機能を有している。切替条件としては
エンジン回転数ＮＥにほぼ比例する毎分当りの吸入空気
量が適用され、本実施例では、その値はたとえば５５０
０ｌ／ｍｉｎとされている。

【００２５】切替指令手段６２は、切替条件検知手段６
１に接続されており、切替条件検知手段６１から出力さ
れる切替条件成立信号により主ターボチャージャ７のみ
の過給作動からの双方のターボチャージャ７、８による
過給作動への切替指令を行なう機能を有している。

【００２６】切替遅延手段６３は、切替指令手段６２と
接続されており、切替指令手段６２による双方のターボ
チャージャ７、８への切替を遅延させる機能を有してい
る。切替遅延手段６３は、エンジン回転数が低回転の場
合は遅延時間を長くし、エンジン回転数が高回転になる
につれて遅延時間が短かくなるように構成されている。

【００２７】このように、本実施例では助走期間が短か
くしても過給レスポンスが良くなる高回転時には遅延時
間が短かくされ、助走期間が短かいと過給レスポンスが
悪くなる低回転時には遅延時間が長くされる。これによ
り、低回転時における助走回転数を十分に高めるととも
に、高回転時における主ターボチャージャ７のオーバラ
ンが防止されるようになっている。

【００２８】つぎに、上記の過給機付エンジンの過給圧
制御における作用について説明する。高吸入空気量域で
は、吸気切替弁１８と排気切替弁１７がともに開かれ、
吸気バイパス弁１０が閉じられる。これによって２個タ
ーボチャージャ７、８が駆動され、十分な過給空気量が
得られ、出力が向上される。低速域でかつ高負荷時に
は、吸気切替弁１８と排気切替弁１７がともに閉じら
れ、吸気バイパス弁３３が開かれる。これによって主タ
ーボチャージャ７のみが駆動される。低吸入空気量域で
１個ターボチャージャとする理由は、低吸入空気量域で
は１個ターボチャージャ過給特性が２個ターボチャージ
ャ過給特性より優れているからである。１個ターボチャ
ージャとすることにより、過給圧、トルクの立上りが早
くなり、レスポンスが迅速となる。低吸入空気量域から
高吸入空気量域に移行するとき、つまり１個ターボチャ
ージャから２個ターボチャージャ作動へ切り替えるとき
には、吸気切替弁１８および排気切替弁１７が閉じられ
ているときに排気バイパス弁４１をデューティ制御によ
り小開制御し、さらに吸気バイパス弁３３を閉じること
により副ターボチャージャ８の助走回転数を高め、ター
ボチャージャの切替をより円滑（切替時のショックを小
さく）に行うことが可能になる。

【００２９】図３ないし図６は、エンジンコントロール
コンピュータ２９内における副ターボチャージャ８の助
走回転制御の処理手順を示している。ステップ１０１に
おいて、過給圧制御のルーチンが開始され、ステップ１
０２に進んでエンジン回転数ＮＥが３０００ｒｐｍより
も高回転か否かが判断される。ステップ１０２で、エン
ジン回転数ＮＥが３０００ｒｐｍよりも高回転であると
判断された場合は、ステップ１０３に進み、排気切替弁
１７を駆動する第４の電磁弁（ＶＳＶ４）２８をＯＮと
する旨のフラグが立てられているか否かが判断される。
ここで、フラグに基づいて第４の電磁弁２８がＯＮであ
ると判断された場合は、図６のステップ１４３に進みリ
ターンする。

【００３０】ステップ１０２において、エンジン回転数
ＮＥが３０００ｒｐｍよりも低回転であると判断された
場合は、ステップ１０４に進む。ステップ１０３におい
て、第４の電磁弁２８をＯＮとするフラグが立っていな
いと判断された場合は、同様にステップ１０４に進む。
ステップ１０４では、吸入空気量Ｇａが１００ｇ／ｓｅ
ｃよりも多いか否かが判断される。ここで、吸入空気量
Ｇａが１００ｇ／ｓｅｃよりも少ないと判断された場合
は、ステップ１１１に進み、吸入空気量Ｇａが１００ｇ
／ｓｅｃよりも多いと判断された場合はステップ１５１
に進む。ステップ１５１では、エンジン回転数ＮＥ（吸
入空気量Ｇａでもよい）に基づいて２個ターボチャージ
ャへの切替の遅延時間ＶＳＶ４Ｄが求められる。

【００３１】遅延時間ＶＳＶ４Ｄは、エンジンコントロ
ールコンピュータ２９のメモリに格納された図８に示す
マップＭから算出される。図８に示すように、遅延時間
ＶＳＶ４Ｄは、エンジン回転数ＮＥが高くなるにつれて
短かくなっている。このように、ステップ１０４は切替
条件検知手段６１および切替指令手段６２を構成する。

【００３２】ステップ１５１において、遅延時間ＶＳＶ
４Ｄが算出されるとステップ１５２に進む。ステップ１
５２では、排気バイパス弁４１を駆動する第５の電磁弁
３２の動作に基づき計測される最小助走回転時間ＣＶＳ
Ｖ５Ｂと、上述の遅延時間ＶＳＶ４Ｄとの比較が行なわ
れる。最小助走回転時間ＣＶＳＶ５Ｂは、コンピュータ
２９内のカウンタによって計測される。ステップ１５２
における比較の結果、カウンタによって計測された最小
助走回転時間ＣＶＳＶ５ＢがマップＭで求められた遅延
時間ＶＳＶ４Ｄと同じか、それよりも大であると判断さ
れた場合は、ステップ１０５に進み、エンジン回転数Ｎ
Ｅが３２００ｒｐｍよりも高回転であるか否かが判断さ
れる。このように、ステップ１５１、１５２は切替遅延
手段６３を構成する。

【００３３】ステップ１０５において、エンジン回転数
ＮＥが３２００ｒｐｍよりも高回転であると判断された
場合は、図６のステップ１０６に進み、第４の電磁弁２
８がＯＮとされる。これにより、排気切替弁１７が開弁
される。つぎに、ステップ１０７に進み、第１の電磁弁
（ＶＳＶ１）２５がＯＮとされ、吸気切替弁１８が開弁
される。ステップ１０７の処理が終了すると、ステップ
１０８に進み第４の電磁弁２８がＯＮである旨のフラグ
を立て、ステップ１０９に進む。ステップ１０９では、
排気バイパス弁４２を駆動する第５の電磁弁（ＶＳＶ
５）３２の作動時間に基づいて計測される最小助走回転
時間ＣＶＳＶ５Ｂがゼロにリセットされる。つぎに、ス
テップ１１０に進み、第５の電磁弁３２のデューティ比
がゼロにリセットされ、その後、ステップ１４３に進ん
でリターンする。

【００３４】ステップ２０２において最小助走回転時間
ＣＶＳＶ５Ｂが遅延時間ＶＳＶ４Ｄよりも小であると判
断された場合はステップ１１１に進む。ステップ１０５
において、エンジン回転数ＮＥが３２００ｒｐｍよりも
以下であると判断された場合は、同様にステップ１１１
に進む。ステップ１１１では、排気切替弁１７を駆動す
る第４の電磁弁２８をＯＦＦとする旨のフラグが立てら
れていないか否かが判断される。つまり、ステップ１１
１では２個ターボチャージャから１個ターボチャージャ
へ切替った初期状態におけるフラグの判定が行なわれ
る。ステップ１１１において、第４の電磁弁２８をＯＦ
Ｆとするフラグが立てられていないと判断された場合
は、ステップ１１２に進む。

【００３５】ステップ１１２では、過給圧ＰＭが１２５
０ｍｍＨｇａｂｓよりも高くなっているか否かが判断さ
れる。ここで、過給圧ＰＭが１２５０ｍｍＨｇａｌｓよ
りも高いと判断された場合は、ステップ１１３に進み、
目標過給圧を下げるために、排気バイパス弁４１を駆動
する第５の電磁弁３２のデューティ比が小とされ、アク
チュエータ４２に供給される過給気のブリードが行なわ
れる。つぎに、図４のステップ１１４に進んで、第５の
電磁弁３２のデューティ比がゼロよりも小であるか否か
が判断される。

【００３６】ステップ１１４において、第５の電磁弁３
２のデューティ比がゼロよりも小であると判断された場
合は、ステップ１１５に進んで、デューティ比はゼロに
リセットされる。つまり、デューティ比は０％以下はな
いので、ステップ１１３のデューティ比の減算によって
デューティ比が０％以下となった場合は、ステップ１１
４およびステップ１１５でデューティ比の補正が行なわ
れる。なお、ステップ１１４で第５の電磁弁３２のデュ
ーティ比がゼロよりも大であると判断された場合は、ス
テップ１１５を超えて図５のステップ１１６に進む。

【００３７】図３のステップ１１２において、過給圧が
１２５０ｍｍＨｇａｂｓよりも低いと判断された場合
は、ステップ１２１に進み、スロットル開度ＴＡが６０
ｄｅｇを超えているか否かが判断される。ここで、スロ
ットル開度ＴＡが６０ｄｅｇを超えていると判断された
場合は、ステップ１２２に進み、過給圧ＰＭが１１００
ｍｍＨｇａｂｓよりも高いか否かが判断される。ステッ
プ１２２で過給圧ＰＭの判定を行なうのは、ターボラグ
により過給圧が上昇するのが遅れるからであり、過給圧
ＰＭが所定値以上になっていると判断された際に、図４
のステップ１２３へ進む。

【００３８】ステップ１２３では、排気バイパス弁４１
を駆動する第５の電磁弁３２のデューティ制御が初めて
行なわれるか否かが判断される。ここで、排気バイパス
弁４１のデューティ制御が初めて行なわれる場合は、ス
テップ１２４に進み、スキップ制御が行なわれる。スキ
ップ制御は、排気バイパス弁４１における開弁開始時の
駆動力と開弁終了時の駆動力に差があるために必要な制
御である。すなわち、排気バイパス弁４１の駆動力には
ヒステリシスが存在し、これに対応するためにデューテ
ィ比を積分定数値によって補正するスキップ制御が行な
われる。

【００３９】ステップ１２４の処理が終了すると、ステ
ップ１２５に進み、第５の電磁弁３２のデューティが行
なわれている旨のフラグが立てられ、ステップ１２６に
進む。ステップ１２３において、第５の電磁弁３２のデ
ューティ制御が初めて行なわれるのではないと判断され
た場合は、ステップ１２８に進んでデューティ比２％が
付加され、その後、ステップ１２６に進む。

【００４０】ステップ１２６においては、第５の電磁弁
３２のデューティ比が１００％に達しているか否かが判
断される。ここで、第５の電磁弁３２のデューティ比が
１００％に達していると判断された場合は、ステップ１
２７に進み、第５の電磁弁３２のデューティ比を１００
％とし、図５のステップ１１６に進む。

【００４１】ステップ１１６では、吸気バイパス弁１８
を駆動する第３の電磁弁（ＶＳＶ３）２７がＯＮとさ
れ、これによって吸気バイパス弁１８は開弁される。ス
テップ１１６の処理が終了すると、ステップ１１７に進
み、排気バイパス弁４１を駆動する第５の電磁弁３２の
作動に基づく最小助走回転時間ＣＶＳＶ５Ｂのカウント
が開始される。すなわち、ここでは、排気バイパス弁４
１の開弁作動に基づき助走回転開始からの最小助走回転
時間が、コンピュータ内のカウンタによって計測され
る。この時間を計測することにより、副ターボチャージ
ャ８の助走回転の程度が推定可能となる。

【００４２】ステップ１１７で最小助走回転時間ＣＶＳ
Ｖ５Ｂが算出されると、ステップ１１８に進み、算出さ
れた最小助走回転時間ＣＶＳＶ５Ｂと予め設定された設
定時間￥４０とが比較される。ここで、最小助走回転時
間ＣＶＳＶ５Ｂが設定時間￥４０に達していると判断さ
れた場合はステップ１１９へ進む。ステップ１１９で
は、最小助走回転時間ＣＶＳＶ５Ｂが設定時間￥４０に
置換され、その後、ステップ１４３に進んでリターンす
る。

【００４３】図３のステップ１２１でスロットル開度Ｔ
Ａが６０ｄｅｇよりも小さいと判断された場合は、図５
のステップ１３０に進む。図３のステップ１２２で過給
圧ＰＭが１１００ｍｍＨｇａｂｓよりも低いと判断され
た場合は、同様にステップ１３０に進む。ステップ１３
０においては、第５の電磁弁３２のデューティ比が０％
にリセットされる。この処理が終了すると、ステップ１
３１に進み、第５の電磁弁３２のデューティ比が０％と
された旨のフラグが立てられる。すなわち、この状態で
は排気バイパス弁４１を駆動するアクチュエータ４２に
供給される正圧はすべてブリードされ、排気バイパス弁
４１は閉弁される。

【００４４】ステップ１３１の処理が終了すると、ステ
ップ１３２に進み、排気バイパス弁４１を駆動する第５
の電磁弁３２の作動に基づいてカウントされた最小助走
回転数ＣＶＳＶ５Ｂがゼロにリセットされる。つぎにス
テップ１３５に進む。

【００４５】ステップ１３５においては、排気切替弁１
７を駆動する第４の電磁弁２８をＯＮとした旨のフラグ
が立てられているか否かが判断される。すなわち、排気
切替弁１７が全開であるか否かが判断される。ここで、
排気切替弁１７が全開であると判断された場合は、図６
のステップ１３６に進み、吸気切替弁１８を駆動する第
１の電磁弁２５がＯＦＦとされ、吸気切替弁１８が閉弁
される。

【００４６】ステップ１３７では、第１の電磁弁２５が
ＯＦＦとされた１秒後に、排気切替弁１７を駆動する第
４の電磁弁２８がＯＦＦとされ、排気切替弁１７が閉弁
される。ステップ１３７の処理が終了すると、ステップ
１３８に進み、吸気バイパス弁１８を駆動する第３の電
磁弁２７がＯＦＦとされる。これによって、吸気バイパ
ス弁１８が開弁され、２個ターボチャージャから１個タ
ーボチャージャへの切替えが行なわれる。ステップ１３
８で第３の電磁弁２７がＯＦＦとされると、ステップ１
３９に進み、第４の電磁弁２８がＯＦＦとされた旨のフ
ラグが立てられ、ステップ１４３に進んでリターンされ
る。

【００４７】図５のステップ１３５において、第４の電
磁弁２８をＯＮとするフラグが立てられていないと判断
された場合、すなわち２個ターボチャージャであると判
断された場合は、図６のステップ１４０に進み、過給圧
ＰＭが２００ｍｍＨｇａｂｓよりも低いか否かが判断さ
れる。ここで、過給圧ＰＭが２００ｍｍＨｇａｂｓより
も低いと判断された場合は、ステップ１４１に進み、第
１の電磁弁２５がＯＮとされ、吸気切替弁１８が開弁さ
れる。この処理が終了すると、ステップ１４３に進み、
リターンされる。

【００４８】ステップ１４０において、過給圧ＰＭが２
００ｍｍＨｇａｂｓよりも高いと判断された場合は、ス
テップ１４２に進み、第１の電磁弁２５がＯＦＦとさ
れ、吸気切替弁１８が閉弁される。吸気切替弁１８が閉
弁されると、ステップ１４３に進み、リターンされる。

【００４９】このように、本実施例では切替指令手段６
２からの指令に基づく２個ターボチャージャへの切替時
期が切替遅延手段６３によって遅延されるので、エンジ
ン回転数が低い場合であっても、副ターボチャージャ８
の助走回転数を十分高めることが可能となる。したがっ
て、２個ターボチャージャへの切替時における過給圧の
低下を小に抑えることができ、切替時のトルクショック
を低減することができる。また、切替遅延手段６３は、
エンジン回転数ＮＥが高回転になるにつれて遅延時間を
短かくするので、短時間で２個ターボチャージャへの切
替えが可能となる。その結果、主ターボチャージャ７を
不必要に過回転させることもなくなり、主ターボチャー
ジャ７のオーバーランが防止される。

【００５０】第２実施例 図９ないし図１２は、本発明の第２実施例を示してい
る。第２実施例が第１実施例と異なるところは、遅延制
御判定手段の有無であり、その他の部分は第１実施例に
準じるので、準じる部分の説明を省略し、異なる部分に
ついてのみ説明する。

【００５１】本実施例では、図９に示すように、切替指
令手段６２と切替遅延手段６３との間に、遅延制御判定
手段２０１が設けられている。エンジン回転数が低い場
合は、副ターボチャージャ８の助走回転を十分に行なう
ため切替時期が遅延されるが、エンジン回転数が高い場
合は、遅延制御を行なわなくとも副ターボチャージャ８
の助走回転数を十分に高めることが可能になる。そこ
で、本実施例では、エンジン回転数が設定値以上になっ
たときには、切替遅延手段６３による遅延制御を禁止す
るようにしている。

【００５２】図１０は、遅延制御判定手段２０１による
制御の処理手順を示している。図１０に示すように、ス
テップ１５１の処理が終了すると、ステップ１５２に進
み、ステップ１５２では、排気バイパス弁４１を駆動す
る第５の電磁弁３２の動作に基づき計測される最小助走
回転時間ＣＶＳＶ５Ｂと、遅延時間ＶＳＶ４Ｄとの比較
が行なわれる。最小助走回転時間ＤＶＳＶ５Ｂは、コン
ピュータ２９内のカウンタによって計測される。ステッ
プ２０２における比較の結果、カウンタによって計測さ
れた最小助走回転時間ＣＶＳＶ５ＢがマップＭで求めら
れた遅延時間ＶＳＶ４Ｄと同じか、それよりも大である
と判断された場合は、ステップ１０５に進み、エンジン
回転数ＮＥが３２００ｒｐｍよりも高回転であるか否か
が判断される。

【００５３】ステップ１５２において、最小助走回転時
間ＣＶＳＶ５Ｂが遅延時間ＶＳＶ４Ｄよりも小であると
判断された場合は、ステップ２１１に進む。ステップ２
１１では、エンジン回転数ＮＥが設定値である４０００
ｒｐｍよりも高いか否かが判断される。すなわち、ここ
ではエンジン回転数に基づいて副ターボチャージャ８の
助走期間を遅延させるべきか否かが判断される。このス
テップ２１１において、エンジン回転数ＮＥが４０００
ｒｐｍを超えていると判断された場合は、図６のステッ
プ１０６に進み、エンジン回転数ＮＥが４０００ｒｐｍ
以下であると判断された場合はステップ１１１に進む。

【００５４】このように、ステップ２１１は遅延制御判
定手段２０１を構成し、エンジン回転数ＮＥが設定値以
上になったときに切替遅延手段６３による遅延制御が禁
止され、切替遅延手段６３の処理をジャンプして切替指
令手段６２からの信号に基づいて２個ターボチャージャ
への切替が行なわれる。したがって、本実施例では２個
ターボチャージャへの切替時の遅延制御は、図１２に示
すように、エンジン回転数ＮＥが３２００〜４０００ｒ
ｐｍの範囲で行なわれる。

【００５５】図１１は、本実施例におけるターボチャー
ジャの回転数と吸気管圧力等との関係を示している。図
１１に示すように、エンジン高回転時においては、副タ
ーボチャージャ８の助走回転数を十分高めることが可能
であるので、切替条件成立後、すぐに２個ターボチャー
ジャへの切替えが行なわれる。すなわち、エンジン高回
転時に副ターボチャージャ８の助走回転時間を十分にと
ると、主ターボチャージャ７がタービン許容回転数を超
えてしまい、破損するおそれが生じるので、本実施例で
はエンジンの高回転時には遅延制御判定手段２０１によ
って遅延制御を禁止し、このような問題を解消してい
る。

【００５６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る過給
機付エンジンの過給圧制御装置によれば、つぎのような
効果が得られる。

【００５７】（イ）請求項１の過給機付エンジンの過給
圧制御装置においては、切替条件検知手段からの信号に
基づいて切替指令手段によって行なわれる双方のターボ
チャージャへの切替を、切替遅延手段によって遅延させ
るようにしたので、副ターボチャージャの助走回転を十
分に高めることができる。その結果、双方のターボチャ
ージャへの切替時における過給圧の低下を小さくするこ
とができ、過給圧の低下に起因するトルクショックを低
減することができる。

【００５８】（ロ）また、請求項１の過給機付エンジン
の過給圧制御装置においては、切替遅延手段によってエ
ンジン回転数が高回転になるにつれて双方のターボチャ
ージャへの切替時の遅延時間を短かくするようにしてい
るので、高回転時における主ターボチャージャのオーバ
ランが抑制され、主ターボチャージャの破損を未然に阻
止することができる。

【００５９】（ハ）請求項２の過給機付エンジンの過給
圧制御装置においては、エンジンが所定値以上の高回転
になったときに遅延制御判定手段によって切替遅延手段
による切替遅延制御を禁止し、切替指令手段からの信号
に基づいて双方のターボチャージャへの切替を指令する
ようにしたので、副ターボチャージャの助走回転時間を
最小にすることができ、主ターボチャージャのオーバー
ランを確実に防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例に係る過給機付エンジンの
過給圧制御装置のブロック図である。

【図２】図１の装置を備えた過給機付エンジンの制御系
統図である。

【図３】図１の装置における制御の処理手順の一部を示
すフローチャートである。

【図４】図３に続くフローチャートである。

【図５】図４に続くフローチャートである。

【図６】図５に続くフローチャートである。

【図７】図２の装置におけるターボチャージャの回転数
と吸気管圧力等との関係を示す特性図である。

【図８】図２の装置におけるエンジン回転数と遅延時間
との関係を示すマップ図である。

【図９】本発明の第２実施例に係る過給機付エンジンの
過給圧制御装置のブロック図である。

【図１０】図９の装置における制御の処理手順の一部を
示すフローチャートである。

【図１１】図９の装置におけるエンジンの高回転時のタ
ーボチャージャの回転と吸気管圧力等との関係を示す特
性図である。

【図１２】図９の装置における遅延制御域を示す特性図
である。

【図１３】従来の過給機付エンジンの概略構成図であ
る。

【図１４】図１３の過給機付エンジンにおけるターボチ
ャージャの回転数と吸気管圧力等との関係を示す特性図
である。

【図１５】過給機付エンジンにおけるエンジン回転数と
ターボラグとの関係を示す特性図である。

【図１６】図１３の過給機付エンジンにおけるエンジン
高回転時のターボチャージャの回転数と吸気管圧力等の
関係を示す特性図である。

【図１７】図１３の過給機付エンジンにおけるエンジン
低回転時のターボチャージャの回転数と吸気管圧力等の
関係を示す特性図である。

【図１８】過給機付エンジンにおけるエンジン回転数と
要求助走時間との関係を示す特性図である。

【符号の説明】

１ エンジン ７ 主ターボチャージャ ８ 副ターボチャージャ １７ 排気切替弁 １８ 吸気切替弁 ２５ 第１の電磁弁 ２６ 第４の電磁弁 ２９ エンジンコントロールコンピュータ ６１ 切替条件検知手段 ６２ 切替指令手段 ６３ 切替遅延手段 ２０１ 遅延制御判定手段

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 主ターボチャージャと、副ターボチャー
   ジャとを備え、前記副ターボチャージャのコンプレッサ
   下流に吸気通路を開閉する吸気切替弁を設けるととも
   に、副ターボチャージャのタービン下流または上流に排
   気通路を開閉する排気切替弁を設け、低吸入空気量域で
   は前記吸気切替弁と排気切替弁を共に閉弁させることに
   より主ターボチャージャのみを過給作動させ、高吸入空
   気量域では前記吸気切替弁と排気切替弁とを共に開弁さ
   せることにより両方のターボチャージャを過給作動さ
   せ、主ターボチャージャのみの過給作動から双方のター
   ボチャージャによる過給作動への切替時に、副ターボチ
   ャージャの下流に設けられた排気バイパス弁を開弁し副
   ターボチャージャの助走回転を行なうようにした過給機
   付エンジンの過給圧制御装置において、 前記主ターボチャージャのみの過給作動から双方のター
   ボチャージャによる過給作動への切替条件成立を検知す
   る切替条件検知手段と、 前記切替条件検知手段から出力される信号により主ター
   ボチャージャのみの過給作動から双方のターボチャージ
   ャへの切替指令を行なう切替指令手段と、 前記切替指令手段による双方のターボチャージャへの切
   替を遅延させるとともに、エンジンが高回転になるにつ
   れて遅延時間を短かくする切替遅延手段と、 を具備したことを特徴とする過給機付エンジンの過給圧
   制御装置。
2. 【請求項２】 主ターボチャージャと、副ターボチャー
   ジャとを備え、前記副ターボチャージャのコンプレッサ
   下流に吸気通路を開閉する吸気切替弁を設けるととも
   に、副ターボチャージャのタービン下流または上流に排
   気通路を開閉する排気切替弁を設け、低吸入空気量域で
   は前記吸気切替弁と排気切替弁を共に閉弁させることに
   より主ターボチャージャのみを過給作動させ、高吸入空
   気量域では前記吸気切替弁と排気切替弁とを共に開弁さ
   せることにより双方のターボチャージャを過給作動さ
   せ、主ターボチャージャのみの過給作動から両方のター
   ボチャージャによる過給作動への切替時に、副ターボチ
   ャージャの下流に設けられた排気バイパス弁を開弁し副
   ターボチャージャの助走回転を行なうようにした過給機
   付エンジンの過給圧制御装置において、 前記主ターボチャージャのみの過給作動から双方のター
   ボチャージャによる過給作動への切替条件成立を検知す
   る切替条件検知手段と、 前記切替条件検知手段から出力される信号により主ター
   ボチャージャのみの過給作動から双方のターボチャージ
   ャへの切替指令を行なう切替指令手段と、 前記切替指令手段による双方のターボチャージャへの切
   替を遅延させるとともに、エンジンが高回転になるにつ
   れて遅延時間を短かくする切替遅延手段と、 前記エンジンの高回転時の回転数が設定値を超えたとき
   に前記切替遅延手段による遅延制御を禁止するととも
   に、切替指令手段からの信号に基づいて双方のターボチ
   ャージャへの切替を指令する遅延制御判定手段と、を具
   備したことを特徴とする過給機付エンジンの過給圧制御
   装置。