JPH0598981A

JPH0598981A - 過給機付エンジンの制御装置

Info

Publication number: JPH0598981A
Application number: JP3280288A
Authority: JP
Inventors: Akira Kotani; 彰小谷; Toshiji Nishiwaki; 俊示西脇
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1991-10-02
Filing date: 1991-10-02
Publication date: 1993-04-20

Abstract

(57)【要約】【目的】吸気切替弁および排気切替弁が閉弁状態で故
障した場合でも、これに起因する副ターボチャージャの
異常加熱と主ターボチャージャの過回転を防止する。【構成】２個ターボチャージャ切替条件検知手段６０
により双方のターボチャージャ７、８による過給作動へ
の切替条件が成立したと検知された後、エンジン回転数
センサ５０からのエンジン回転数と過給圧検知センサ３
０からの過給圧とに基づいて吸気切替弁１８と排気切替
弁１７とが閉弁状態で故障であるか否を故障判定手段６
１によって判定し、両切替弁１８、１７が閉弁状態で故
障であると判定された場合は、故障判定手段６１により
排気バイパス弁４１を閉弁させるとともに、ウェストゲ
ートバルブ３１の制御過給圧に基づく開弁制御を禁止す
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ウェイツインターボエ
ンジンの制御装置に関する。

【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ウェイツインターボシステム
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７に示すようになっている。エンジン本体９１に
対し、主ターボチャージャ（Ｔ／Ｃ−１）９２と副ター
ボチャージャ（Ｔ／Ｃ−２）９３が並列に設けられてい
る。副ターボチャージャ９３に接続される吸、排気系に
は、それぞれ吸気切替弁９４、排気切替弁９５が設けら
れ、副ターボチャージャ９３のコンプレッサをバイパス
する吸気バイパス通路９７には、吸気バイパス弁９６が
設けられている。低吸入空気量域では吸気切替弁９４、
排気切替弁９５をともに全閉とすることにより、主ター
ボチャージャ９２のみを過給作動させ、高吸入空気量域
では両切替弁９４、９５をともに全開とし、吸気バイパ
ス弁９６を閉じることにより、副ターボチャージャ９３
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９５および排気切替弁９
４が閉じられているときに排気バイパス弁９８を小開制
御し、さらに吸気バイパス弁９６を閉じることにより副
ターボチャージャ９３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】排気バイパス弁９８は、アクチュエータと
連結されており、アクチュエータのダイヤフラム室に導
入される過給気の大気へのブリード量を電磁弁のデュー
ティ制御によって可変させることにより、排気バイパス
弁９８の開度が制御されるようになっている。この排気
バイパス弁９８の開度制御により、１個ターボチャージ
ャ時の過給圧の制御が行なわれるようになっている。

【０００５】主ターボチャージャ９２と副ターボチャー
ジャ９３の双方が過給作動する２個ターボチャージャ時
には、ウェストゲートバルブの開度制御によって過給圧
の制御が行なわれるようになっている。ウェストゲート
バルブは、アクチュエータと連結されており、アクチュ
エータのダイヤフラム室に導入される過給気の大気への
ブリード量を電磁弁のデューティ制御によって可変させ
ることにより、ウェストゲートバルブの開度が制御され
るようになっている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、２ウェ
イツインターボシステムにおいて、電磁弁等の故障によ
り吸気切替弁および排気切替弁が閉弁状態で故障したま
ま２個ターボチャージャに切替えられた場合は、つぎの
ような問題が生じる。以下これについて説明する。

【０００７】２個ターボチャージャ域では、排気バイパ
ス弁用の電磁弁のデューティ比が０％になっているた
め、タービン出口の圧力で排気バイパス弁が開き副ター
ボチャージャが回転するが、故障により吸気切替弁が閉
じていると、副ターボチャージャのコンプレッサ入口に
おける吸気の温度が著しく高くなる。この吸気温度の著
しい上昇は、コンプレッサのインペラ（翼車）の疲労要
因となり、副ターボチャージャの耐久性を低下させる。
この問題は、排気切替弁が閉弁状態で故障した際に、ウ
ェストゲートバルブを低吸入空気量域で開くようにした
特開平２−１３６５１６号公報の装置についても同様な
ことが言える。

【０００８】また、吸気切替弁および排気切替弁が閉弁
状態で故障すると、つぎのような問題も生じる。２個タ
ーボチャージャ域では、ウェストゲートバルブ用の電磁
弁のデューティ制御によって制御過給圧が目標過給圧と
なるように制御されるが、吸気切替弁および排気切替弁
が閉弁状態で２個ターボチャージャに切替えられると、
吸、排気抵抗が大となり、過給圧が低下する。過給圧が
低下するとウェストゲートバルブ用電磁弁のデューティ
比は大となり、主ターボチャージャのタービン回転数は
高くなるように制御される。主ターボチャージャのター
ビン回転数の著しい上昇は、主ターボチャージャのイン
ペラ（コンプレッサ側の翼車）およびホイール（タービ
ン側の翼車）の疲労要因となる。

【０００９】本発明は、上記の問題に着目し、吸気切替
弁および排気切替弁が閉弁状態で故障した場合でも、こ
れに起因する副ターボチャージャの異常加熱と主ターボ
チャージャの過回転を防止する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を目的とする。

【００１０】

【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
作動時には副ターボチャージャの下流に設けられた排気
バイパス弁の開弁制御により過給圧の制御を行なうとと
もに副ターボチャージャの助走回転を行ない、双方のタ
ーボチャージャの過給作動時には主ターボチャージャを
バイパスするウェストゲートバルブの開弁制御により過
給圧の制御を行なうようにした過給機付エンジンの制御
装置において、エンジン回転数を検知するエンジン回転
数検知センサと、前記排気バイパス弁とウェストゲート
バルブのいずれか一方により制御される過給圧を検知す
る過給圧検知センサと、前記主ターボチャージャと副タ
ーボチャージャの双方による過給作動への切替条件成立
を検知する２個ターボチャージャ切替条件検知手段と、
前記２個ターボチャージャ切替条件検知手段による前記
切替条件成立の検知後、前記エンジン回転数検知センサ
からのエンジン回転数と前記過給圧検知センサからの過
給圧とに基づいて吸気切替弁と排気切替弁とが閉弁状態
で故障であるか否かを判定し、該吸気切替弁と排気切替
弁とが閉弁状態で故障であると判定した場合は前記排気
バイパス弁を閉弁させるとともに、前記ウェストゲート
バルブの制御過給圧に基づく開弁制御を禁止する故障判
定手段と、を具備したものから成る。

【００１１】

【作用】このように構成された過給機付エンジンの制御
装置においては、２個ターボチャージャ域で吸気切替弁
および排気切替弁が閉弁状態で故障した場合は、エンジ
ン回転数と過給圧との関係が正常時に比べて変化するの
で、故障判定手段では故障の発生を把握することができ
る。故障判定手段により吸気切替弁と排気切替弁とが閉
弁状態で故障であると判定された場合は、排気バイパス
弁が閉弁され、副ターボチャージャの助走回転数が低下
される。したがって、副ターボチャージャの過給能力は
低下され、吸気切替弁が閉弁状態であっても副ターボチ
ャージャのコンプレッサ入口における吸気温の上昇が抑
制され、コンプレッサの異常加熱が防止される。

【００１２】また、故障判定手段によって故障であると
判定された場合は、ウェストゲートバルブの制御過給圧
に基づく開弁制御が禁止されるので、吸、排気切替弁の
故障により過給圧の低下が生じても、これに応じた過給
圧制御が行なわれなくなる。したがって、主ターボチャ
ージャの回転数を著しく上昇させるようなウェストゲー
トバルブの制御は行なわれなくなり、主ターボチャージ
ャの過回転によるインペラおよびタービンホイールの疲
労発生が防止される。

【００１３】

【実施例】以下に、本発明に係る過給機付エンジンの制
御装置の望ましい実施例を、図面を参照して説明する。
図１ないし図６は、本発明の一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、８ａ
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。

【００１４】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。副ターボチャージャ
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１７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。

【００１５】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、１６はコンプレッサ入口
側の吸気通路を示す。

【００１６】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。ウェストゲートバルブ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。

【００１７】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。

【００１８】第１の電磁弁２５のＯＮは、吸気切替弁１
８を全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。

【００１９】排気バイパス弁４１を作動させるアクチュ
エータ４２にかかる過給圧を大気にブリードさせる第５
の電磁弁３２は、ＯＮ、ＯＦＦ制御でなく、デューティ
制御される。同様に、ウェストゲートバルブ３１を作動
させるアクチュエータ９にかかる過給圧を大気にブリー
ドさせる第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。

【００２０】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。ウェストゲーとバルブ３１の開度は、ア
クチュエータ９のダイヤフラム室９ａ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。

【００２１】本実施例では、吸気バイパス弁３３を設け
て助走回転時におけるコンプレッサ８ｂによる吸気温度
の上昇を抑制する機能も付加されているが、助走回転時
間を長く必要とする登坂走行のような走行がほとんど生
じない場合には、とくに吸気バイパス弁３３を設ける構
成にしなくともよく、装置の簡素化がはかれる。

【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、過給圧検知センサ（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
数検知センサ５０、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】本実施例では、メインスロットル弁４ａの
上流にサブスロットル弁４ｂが配置されている。メイン
スロットル弁４ａは、図示されていアクセルペダルと連
動しており、運転者によるアクセルペダルの踏込みによ
って開度が変化するようになっている。サブスロットル
弁４ｂは、運転者の意志に関係なく外部環境条件（気象
条件）に基づいて開閉するようになっている。

【００２４】サブスロットル弁４ｂは、トラクションコ
ントロールバルブと呼ばれており、エンジンコントロー
ルコンピュータ２９からの信号に基づいて開閉するよう
になっている。サブスロットル弁４ｂは、通常の路面走
行時は全開状態となっており、雪道等の滑りやすい路面
の走行時には閉じ側に作動し吸気通路を絞るようになっ
ている。これにより、エンジン出力が適度に低下され、
雪道等での発進加速時、過剰な駆動力によるホイールス
ピンが抑えられ、車両の方向安定性、駆動力が確保され
る。

【００２５】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、２個ターボチャージャ切替条件
検知手段６０、故障判定手段６１が形成されている。２
個ターボチャージャ切替条件検知手段６０、故障判定手
段６１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る。

【００２６】エンジン回転数検知センサ５０からの回転
数信号、過給圧検知センサ３０からの圧力信号は、故障
判定手段６１にそれぞれ入力されている。２個ターボチ
ャージャ切替条件検知手段６０は、エンジンの吸入空気
量が所定値に達した時に、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に切替える
条件が成立した旨を検知する機能を有している。

【００２７】２個ターボチャージャ切替条件検知手段６
０からの信号は、故障判定手段６１に入力されている。
故障判定手段６１は、２個ターボチャージャ切替条件検
知手段６０によって双方のターボチャージャ７、８によ
る過給作動への切替条件が成立したと検知された後、エ
ンジン回転数検知センサ５０からのエンジン回転数ＮＥ
と過給圧検知センサ３０からの制御過給圧ＰＭとの関係
を示すマップＭ₁、Ｍ₂に基づいて吸気切替弁１８と排
気切替弁１７とが閉弁状態で故障であるか否かを判定す
る機能を有している。

【００２８】本実施例では、エンジン１と連結される変
速機５５の変速比によって適用されるマップが異なって
おり、１速では図３に示す第１のマップＭ₁が用いら
れ、２速ないし４速では図４に示す第２のマップＭ₂が
用いられる。変速比の検知は、変速比検知センサ５６に
よって行なわれるようになっている。変速比検知センサ
５６からの信号は、故障判定手段６１に入力されるよう
になっている。

【００２９】故障判定手段６１は、吸気切替弁１８と排
気切替弁１７とが閉弁状態で故障であると判定した場合
は、排気バイパス弁４１を閉弁させるとともに、制御過
給圧の値に基づくフィードバック制御によるウェストゲ
ートバルブ３１の開弁制御を禁止する機能を有してい
る。本実施例では、故障判定手段６１により排気バイパ
ス弁４１用の第５の電磁弁３２のデューティ比が８５％
に設定されるとともに、ウェストゲートバルブ３１用の
第６の電磁弁４４のデューティ比がたとえば０％に設定
される。この状態では排気バイパス弁４１はアクチュエ
ータ４２内のスプリングの付勢力によって閉弁状態とさ
れる。したがって、ウェストゲートバルブ３１と連結さ
れるアクチュエータ９に供給される過給気の大気へのブ
リード量はゼロとされ、ウェストゲートバルブ３１は、
主ターボチャージャ７の回転数を高める方向には制御さ
れない。

【００３０】つぎに、本実施例の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１個のターボチャージャ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。

【００３１】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。

【００３２】図２に示す装置では、第１の電磁弁２５の
故障に起因する吸気切替弁１８の全閉状態での故障が生
じたり、第４の電磁弁２８の故障に起因する排気切替弁
１７の全閉状態での故障が生じたりすることがある。吸
気切替弁１８および排気切替弁１７が全閉状態で故障す
ると、副ターボチャージャ８のコンプレッサ８ｂ入口の
吸気温度の著しい上昇によってコンプレッサが異常加熱
されたり、主ターボチャージャ７が過回転するという問
題が生じる。本実施例では、これらを防止するために、
図５に示す制御が行なわれる。

【００３３】図５は、副ターボチャージャ８のコンプレ
ッサ８ｂ入口の吸気温度の上昇と、主ターボチャージャ
７の過回転を防止するための処理手順を示している。ス
テップ１０１で処理が開始され、ステップ１０２に進ん
で、メインスロットル弁４ａのスロットル開度ＴＡＭが
６０°以上であるか否かが判断される。ステップ１０２
でメインスロットル弁４ａのスロットル開度ＴＡＭが６
０°以上であると判断された場合は、ステップ１０３に
進む。ステップ１０３では、サブスロットル弁４ｂのス
ロットル開度ＴＡＳが６０°以上であるか否かが判断さ
れる。ステップ１０３でサブスロットル弁４ｂのスロッ
トル開度ＴＡＳが６０°以上であると判断された場合
は、ステップ１０４に進む。

【００３４】ステップ１０４では、ウェストゲートバル
ブ３１のフィードバック制御による開度制御を行なうた
めの条件が成立したか否かが判断される。つまり、ステ
ップ１０４では、主ターボチャージャ７と副ターボチャ
ージャ８の双方による過給作動への切替条件が２個ター
ボチャージャ切替条件検知手段６０によって検知された
か否かが判断される。ここで、２個ターボチャージャへ
の切替条件が検知されたと判断された場合は、ステップ
１０５に進む。

【００３５】ステップ１０２でメインスロットル弁４ａ
の開度が６０°よりも小さいと判断された場合、または
ステップ１０３でサブスロットル弁４ｂの開度が６０°
よりも小さいと判断された場合は、ステップ１１３に進
む。また、ステップ１０４で２個ターボチャージャへの
切替条件が成立していないと判断された場合は、同様ス
テップ１１３に進む。ステップ１１３では、ウェストゲ
ートバルブ３１の開度制御を行なう第６の電磁弁４４の
カウント値のリセットが行なわれる。

【００３６】ステップ１０５では、ウェストゲートバル
ブ３１のフィードバック制御による開弁制御が開始され
る旨の条件が成立した後、２秒経過したか否かが判断さ
れる。これは、第６の電磁弁４４の作動時間を計測する
コンピュータ内のカウンタＣＶ６ＦＢＴＣのカウント値
から判断される。ステップ１０５において、切替条件成
立から２秒経過していると判断された場合は、ステップ
１０６に進み、変速機５５の変速比が１速になっている
か否かが判断される。

【００３７】本実施例では、吸気切替弁１８と排気切替
弁１７との閉弁状態での故障の判定は、２つのマップＭ
₁、Ｍ₂に基づいて行なわれる。これは、変速比を１速
にした場合と４速にした場合とでは、エンジン回転数の
上昇率が異なり、これが過給圧の立ち上がりの変化とな
って表われるからである。したがって、変速比が１速の
場合のみ第１のマップＭ₁が用いられ、他の変速比の場
合は第２のマップＭ₂が用いられる。

【００３８】ステップ１０６において、変速比検知セン
サ５６からの信号により変速比が１速であると判断され
た場合は、ステップ１０７に進み、図６に示すように、
制御過給圧ＰＭが第１のマップＭ₁の基準値Ｓ以下であ
るか否かが判断される。ステップ１０６において変速比
が１速以外であると判断された場合は、ステップ１１２
に進み、制御過給圧ＰＭが第２のマップＭ₂の基準値Ｓ
以下であるか否かが判断される。

【００３９】ステップ１０７およびステップ１０８のい
ずれにおいても制御過給圧ＰＭが各マップＭ₁、Ｍ₂の
基準値Ｓよりも低いと判断された場合は、ステップ１０
８に進む。ステップ１０８では、レジスタＡにデューテ
ィ比０％が記憶され、ステップ１０９に進む。ステップ
１０９では、レジスタＡに記憶されたデューティ比に基
づいてウェストゲートバルブ３１用の第６の電磁弁４４
のデューティ比が０％に固定され、ウェストゲートバル
ブ３１の開度制御が禁止される。

【００４０】ステップ１０９の処理が終了すると、ステ
ップ１１０に進み、レジスタＢにデューティ比８５％が
記憶される。つぎに、ステップ１１１に進み、レジスタ
Ｂに記憶されたデューティ比に基づいて排気バイパス弁
４１用の第５の電磁弁３２のデューティ比が８５％に設
定される。これにより、アクチュエータ４２に供給され
る過給気の大部分が大気にブリードされ、排気バイパス
弁４１は、アクチュエータ４２内のスプリングの付勢力
によって閉弁される。

【００４１】ステップ１０９において、ウェストゲート
バルブ３１用の第６の電磁弁４４のデューティ比が０％
が固定されフィードバック制御による開度制御が禁止さ
れると、アクチュエータ９に導かれる過給気の大気への
ブリード量がゼロとなり、ウェストゲートバルブ３１は
素早く開弁される。そのため、主ターボチャージャ７の
タービン７ａに流入する排気ガス量が著しく抑制され、
主ターボチャージャ７の回転数が低下される。

【００４２】このように、吸、排気切替弁１８、１７の
閉弁状態での故障時には吸、排気抵抗が大となり、通常
は過給圧の低下を補正するために主ターボチャージャ７
の回転数が上昇するのであるが、本実施例では制御過給
圧ＰＭに基づく過給圧制御が禁止されるので、主ターボ
チャージャ７の過回転が確実に防止される。

【００４３】ステップ１１１において、排気バイパス弁
４１用の第５の電磁弁３２のデューティ比が８５％に設
定されると、上述したように排気バイパス弁４１は閉弁
される。これにより、排気バイパス通路４０から流出す
る排気ガスが抑制され、副ターボチャージャ８の助走回
転が低下される。したがって、吸気切替弁１８が閉じて
いても、副ターボチャージャ８の過給能力は小さくなる
ので、コンプレッサ８ｂ入口における吸気温度が著しく
高くなることはなくなり、コンプレッサ８ｂの異常加熱
が防止される。

【００４４】ステップ１０７およびステップ１１２のい
ずれにおいても制御過給圧ＰＭが各マップＭ₁、Ｍ₂の
基準値よりも高いと判断された場合は、ステップ１１４
に進む。ステップ１１３の処理が終了すると、同様にス
テップ１１４に進む。ステップ１１４は、吸気切替弁１
８および排気切替弁１７が閉弁状態での故障が生じてい
ない場合の処理であり、この場合は過給制御圧を目標過
給圧に追従させるようにウェストゲートバルブ３１用の
第６の電磁弁４４のデューティ比が設定される。ステッ
プ１１１およびステップ１１４の処理が終了すると、ス
テップ１１５に進み、処理のリターンが行なわれる。

【００４５】本実施例では、吸気バイパス弁３３を設け
て助走回転時におけるコンプレッサ８ｂによる吸気温度
の上昇を抑制する機能も付加されているが、吸気バイパ
ス弁３３を備えていない装置でも上述したような制御処
理を行なうことにより、吸、排気切替弁１８、１７が故
障した際のコンプレッサ８ｂ入口の吸気温度の上昇を抑
えることが可能となる。

【００４６】

【発明の効果】本発明によれば、２個ターボチャージャ
切替条件検知手段により双方のターボチャージャによる
過給作動への切替条件が成立したと検知された後、エン
ジン回転数センサからのエンジン回転数と過給圧検知セ
ンサからの過給圧とに基づいて吸気切替弁と排気切替弁
とが閉弁状態で故障であるか否を故障判定手段によって
判定し、両切替弁が閉弁状態で故障であると判定された
場合は、故障判定手段により排気バイパス弁を閉弁させ
るとともに、ウェストゲートバルブの開弁制御を禁止す
るようにしたので、つぎのような効果が得られる。

【００４７】故障判定手段により排気バイパス弁が閉弁
されるので、副ターボチャージャの助走回転数が低下さ
れ、吸気切替弁が閉弁状態であっても副ターボチャージ
ャのコンプレッサ入口における吸気温の著しい上昇を防
止することができる。したがって、異常加熱による副タ
ーボチャージャのインペラ（コンプレッサ側の翼車）の
疲労を低減することができ、副ターボチャージャの耐久
性を高めることができる。

【００４８】故障判定手段によりウェストゲートバルブ
の制御過給圧に基づく開弁制御が禁止されるので、吸、
排気切替弁の閉弁状態での故障による過給圧の低下が生
じても、低下した過給圧に基づく過給圧制御は行なわれ
なくなる。そのため、主ターボチャージャの回転数を異
常に上昇させるようなウェストゲートバルブの制御は行
なわれなくなり、主ターボチャージャの過回転が防止さ
れる。したがって、主ターボチャージャのインペラ（コ
ンプレッサ側の翼車）およびタービンホイール（タービ
ン側の翼車）の疲労要因が低減でき、主ターボチャージ
ャの耐久性を高めることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係る過給機付エンジンの制
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系統図
である。

【図３】図１の装置の故障判定手段で用いられる第１の
マップの概念図である。

【図４】図１の装置の故障判定手段で用いられる第２の
マップの概念図である。

【図５】図２の装置における吸気切替弁および排気切替
弁の故障発生の際の処理手順を示すフローチャートであ
る。

【図６】図２の装置におけるエンジン回転数と制御過給
圧との関係を示す特性図である。

【図７】従来の過給機付エンジンの系統図である。

【符号の説明】

１エンジン４スロットル弁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２９エンジンコンロールコンピュータ３０過給圧検知センサ３１ウェストゲートバルブ４１排気バイパス弁５０エンジン回転数検知センサ５６変速比検知センサ６０２個ターボチャージャ切替条件検知手段６１故障判定手段Ｍ₁ 第１のマップＭ₂ 第２のマップ

Claims

【特許請求の範囲】

【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時には副ターボ
チャージャの下流に設けられた排気バイパス弁の開弁制
御により過給圧の制御を行なうとともに副ターボチャー
ジャの助走回転を行ない、双方のターボチャージャの過
給作動時には主ターボチャージャをバイパスするウェス
トゲートバルブの開弁制御により過給圧の制御を行なう
ようにした過給機付エンジンの制御装置において、エンジン回転数を検知するエンジン回転数検知センサ
と、前記排気バイパス弁とウェストゲートバルブのいずれか
一方により制御される過給圧を検知する過給圧検知セン
サと、前記主ターボチャージャと副ターボチャージャの双方に
よる過給作動への切替条件成立を検知する２個ターボチ
ャージャ切替条件検知手段と、前記２個ターボチャージャ切替条件検知手段による前記
切替条件成立の検知後、前記エンジン回転数検知センサ
からのエンジン回転数と前記過給圧検知センサからの過
給圧とに基づいて吸気切替弁と排気切替弁とが閉弁状態
で故障であるか否かを判定し、該吸気切替弁と排気切替
弁とが閉弁状態で故障であると判定した場合は前記排気
バイパス弁を閉弁させるとともに、前記ウェストゲート
バルブの制御過給圧に基づく開弁制御を禁止する故障判
定手段と、を具備したことを特徴とする過給機付エンジ
ンの制御装置。