JPH0772496B2

JPH0772496B2 - ターボ過給機付エンジンの排気制御装置

Info

Publication number: JPH0772496B2
Application number: JP1227910A
Authority: JP
Inventors: 晴男沖本; 誠司田島; 章博中元; 郁男鬼村
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 1989-08-31
Filing date: 1989-08-31
Publication date: 1995-08-02
Anticipated expiration: 2010-08-02
Also published as: DE4027502A1; JPH0388917A; US5197287A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、複数の排気ターボ過給機を備え、一部の排気
ターボ過給機をエンジンの高吸入空気量域でのみ作動さ
せるようにしたターボ過給機付エンジンの排気制御装置
に関する。

（従来の技術）従来、二つの排気ターボ過給機を備えたターボ過給機付
エンジンとして、例えば実開昭60-178329号公報に開示
されるように、排気通路にプライマリおよびセカンダリ
の排気ターボ過給機のタービンを並列的に設け、この二
つの排気ターボ過給機のブロアをエンジンの吸気通路に
接続するとともに、セカンダリターボ過給機のタービン
上流側の排気通路に排気カット弁を設け、吸入吸気量が
設定値よりも少ない低吸入吸気量域では排気カット弁を
閉じてセカンダリターボ過給機を不作動とし、排気通路
からの排気ガスをプライマリターボ過給機のタービンに
集中的に供給して高い過給圧を確保する一方、吸入吸気
量が設定値よりも多い高吸入吸気量域では排気カット弁
を開いてセカンダリターボ過給機を作動させ、排気通路
からの排気ガスを二つの排気ターボ過給機のタービンに
供給して吸入吸気量を確保しながら適正な過給圧を得る
ようにしたものが知られている。

（発明が解決しようとする課題）ところで、このようなターボ過給機付エンジンでは、排
気通路に、プライマリターボ過給機のタービンをバイパ
スするウエストゲート通路を設け、該ウエストゲート通
路にウエストゲート弁を設け、プライマリターボ過給機
のブロア下流の吸気圧力が所定値以上になったときに上
記ウエストゲート弁を開いてプライマリターボ過給機の
タービンに供給される排気の一部をタービン下流の排気
通路にリリーフし、過給圧特性を適正化することが行わ
れる。

このようにウエストゲート弁を備えたターボ過給機付エ
ンジンにおいて、加速時など低吸入吸気量域から高吸入
吸気量域への移行時、低吸入吸気量域ではセカンダリタ
ーボ過給機は停止していたか、せいぜい極低回転で助走
していた程度であるので、セカンダリターボ過給機が過
給可能な回転数になるまで時間がかかり、過給能力の不
足をきたして加速感が損なわれる。

本発明はこのような点に着目してなされたものであり、
その目的とするところは、加速時など低吸入吸気量域か
ら高吸入吸気量域への移行時にはセカンダリターボ過給
機に供給する排気の圧力を高くすることにある。

その場合、この排気圧力の高圧化が行き過ぎると却って
過給圧が過大になり（オーバ過給）、トルクショックが
発生する。そこで、本発明では、この排気圧力の高圧化
を適性に行うようにしている。

（課題を解決するための手段）上記目的を達成するため、本発明では、加速時など低吸
入吸気量域から高吸入吸気量域への移行時にはウエスト
ゲート弁による排気のリリーフを所定期間禁止するよう
にしている。

具体的に、請求項（１）記載の発明の講じた解決手段
は、吸気通路に複数の排気ターボ過給機を並列に配設
し、このうち少くとも一つの排気ターボ過給機をセカン
ダリターボ過給機として該セカンダリターボ過給機専用
の排気通路に排気カット弁を設け、エンジンの高吸入空
気量域でのみ排気カット弁を開いてセカンダリターボ過
給機を作動させるようにしたターボ過給機付エンジンを
前提とする。そして、これに対し、上記排気通路に設け
られ、過給圧に応じて排気ターボ過給機に供給される排
気をリリーフするウエストゲート弁と、低吸入空気量域
から高吸入空気量域への移行要求時に、上記排気カット
弁の開作動以前から開作動後に至る所定期間、上記ウエ
ストゲート弁を閉じるリリーフ制限手段とを設ける構成
としている。

また、オーバ過給を確実に防止するため、ウエストゲー
ト弁による排気リリーフの禁止の解除を適切に行うよう
にしている。具体的には、請求項（２）記載の発明とし
て、上記請求項（１）記載の構成を前提とし、排気ター
ボ過給機下流側の吸気通路に過給圧を検出する圧力検出
手段を設け、該圧力検出手段の検出する過給圧が設定値
を超えたときをリリーフ制限手段における所定期間の終
期とする構成としている。

さらに、このオーバ過給防止のため、請求項（３）記載
の発明として、上記請求項（１）記載の構成を前提と
し、エンジンの運転状態に応じてリリーフ制限手段にお
ける所定期間を変更する構成としている。

（作用）上記の構成により、請求項（１）記載の発明では、低吸
入空気量域ではセカンダリターボ過給機が不作動になっ
てセカンダリターボ過給機以外の過給機に排気ガスが集
中的に供給されて高い過給圧が確保される一方、高吸入
空気量域ではセカンダリターボ過給機が作動して双方の
排気ターボ過給機に排気ガスが供給され、吸気流量を確
保しながら適正な過給圧が得られる。

また、ウエストゲート弁により、過給圧に応じて排気タ
ーボ過給機に供給される排気がリリーフされるので、過
給圧特性が適正化される。

そして、リリーフ制限手段の制御により、吸入空気量域
から高吸入空気量域への移行要求時には、排気カット弁
の開作動以前から開作動後に至る所定期間、ウエストゲ
ート弁が閉じるので、ウエストゲート弁による排気のリ
リーフが禁止されてセカンダリターボ過給機に供給する
排気の圧力が高くなる。よって、セカンダリターボ過給
機の回転数が応答性良く速やかに上昇し、加速感が向上
する。

その場合、所定期間の後はウエストゲート弁による排気
リリーフの禁止が解除されるので、排気圧力の高圧化が
適性に行われてオーバ過給が防止され、トルクショック
の発生が防止される。

また、請求項（２）記載の発明では、圧力検出手段で検
出された過給圧に基づいて、該圧力検出手段の検出する
過給圧が設定値を超えたときをリリーフ制限手段におけ
る所定期間の終期としたので、過給圧が設定値を超えた
ときからウエストゲート弁による排気リリーフがなされ
てオーバ過給が確実に防止される。

さらに、請求項（３）記載の発明では、エンジンの運転
状態に応じてリリーフ制限手段における所定期間が変更
されるので、ウエストゲート弁による排気リリーフが運
転状態に応じて適切になされてオーバ過給が確実に防止
される。

（第１実施例）以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第１図は本発明の第１実施例に係る排気制御装置を備え
た２ロータタイプのターボ過給機付ロータリピストンエ
ンジンを示す。第１図において、201はエンジンであっ
て、各気筒の排気通路202,203は互いに独立して設けら
れている。そして、これら二つの排気通路202,203の一
方にはプライマリターボ過給機204のタービン205が、ま
た、他方にはセカンダリターボ過給機206のタービン207
がそれぞれ配設されている。すなわち、このエンジン20
1では、各気筒の排気通路202,203を独立してプライマリ
およびセカンダリの両排気ターボ過給機204,206のター
ビン205,207に導くことにより、両排気ターボ過給機20
4,206によって過給を行う領域で排気動圧を両タービン2
05,207に効果的に作用させて過給効率を向上させてい
る。二つの排気通路202,203は、両タービン205,207の下
流において合流して一本の排気通路224になっている。

また、吸気通路209は図示しないエアクリーナの下流で
二つに分かれ、その第１の分岐通路210の途中にはプラ
イマリターボ過給機204のブロア211が、また、第２の分
岐通路212の途中にはセカンダリターボ過給機206のブロ
ア213が配設されている。これら分岐通路210,212は、分
岐部において互いに対向し、両側に略一直線に延びるよ
う形成されている。また、二つの分岐通路210,212は各
ブロア211,213の下流で再び合流する。そして、再び一
本になった吸気通路209にはインタークーラ214が配設さ
れ、その下流にはサージタンク215が、また、インター
クーラ214とサージタンク215の間に位置してスロットル
弁216が配設されている。該スロットル弁216にはスロッ
トルセンサ258が連結され、該スロットルセンサ258によ
りスロットル弁216の開度が検出される。たま、吸気通
路209の下流端は分岐してエンジン201の各気筒に対応し
た二つの独立吸気通路217,218となり、図示しない各吸
気ポートに接続されている。そして、これら各独立吸気
通路217,218にはそれぞれ燃料噴射弁219,220が配設され
ている。

吸気通路209の上流側には、上記第１および第２の分岐
通路210,212の分岐部上流に位置して、吸入空気量を検
出するエアフローメータ221が設けられている。また、
上記サージタンク215には過給圧を検出する圧力センサ2
57が設けられている。

二つの排気通路202,203は、プライマリおよびセカンダ
リの両ターボ過給機204,205の上流において、比較的小
径の連通路222によって互いに連通されている。そし
て、セカンダリ側のタービン207が配設された排気通路2
03には、上記連通路222の開口位置直下流に排気カット
弁223が設けられている。また、上記連通路222の途中か
ら延びてタービン205,207下流の合流排気通路224に連通
するウエストゲート通路225が形成され、該ウエストゲ
ート通路225には、ダイアフラム式のアクチュエータ226
がリンク結合されたウエストゲート弁227が配設されて
いる。そして、上記ウエストゲート通路225のウエスト
ゲート弁227上流部分とセカンダリ側タービン207につな
がる排気通路203の排気カット弁223下流とを連通させる
洩らし通路228が形成され、該洩らし通路228には、ダイ
アフラム式のアクチュエータ229にリンク連結された排
気洩らし弁230が設けられている。

排気カット弁223はアダイアフラム式のアクチュエータ2
31にリンク連結されている。一方、セカンダリターボ過
給機206のブロア213が配設された分岐通路212には、ブ
ロア213下流に吸気カット弁232が配設されている。この
吸気カット弁232はバタフライ弁で構成され、やはりダ
イアフラム式のアクチュエータ233にリンク結合されて
いる。また、同セカンダリ側の分岐通路212には、ブロ
ア213をバイパスするようにリリーフ通路234が形成さ
れ、該リリーフ通路234にはダイアフラム式の吸気リリ
ーフ弁235が配設されている。

排気洩らし弁230を操作する上記アクチュエータ229は、
導管236によりプライマリターボ過給機204のブロア211
が配設された分岐通路210のブロア211下流に連通されて
いる。そして、このブロア211下流側の圧力が所定値以
上となったとき、アクチュエータ229が作動して排気洩
らし弁230が開き、それによって、排気カット弁223が閉
じているときに少量の排気ガスが洩らし通路228を流れ
てセカンダリ側のタービン207に供給される。したがっ
て、セカンダリターボ過給機206は、排気カット弁223が
開く前に予め回転を開始する。

上記導管236は導管255を介してブロア211上流の分岐通
路210に接続されている。該導管255にはデューティ・ソ
レノイド・バルブ256が設けられている。このデューテ
ィ・ソレノイド・バルブ256のデューティ比の調整によ
り、ウエストゲート弁227および排気洩らし弁230の作動
特性を変えるようにしている。

吸気カット弁232を操作する上記アクチュエータ233の圧
力室は、導管237により電磁ソレノイド式三方弁238の出
力ポートに接続されている。また、排気カット弁223を
操作する上記アクチュエータ231は、導管239により電磁
ソレノイド式の別の三方弁240の出力ポートに接続され
ている。さらに、吸気リリーフ弁235を操作するアクチ
ュエータ241の圧力室は、導管242により電磁ソレノイド
式の別の三方弁243の出力ポートに接続されている。吸
気リリーフ弁235は、後述のように、排気カット弁223お
よび吸気カット弁232が開く前の所定の時期までリリー
フ通路234を開いておく。そして、それにより、洩らし
通路228を流れる排気ガスによってセカンダリターボ過
給機206が予回転する際に、吸気カット弁232上流の圧力
が上昇してサージング領域に入るのを抑え、また、ブロ
ア213の回転を上げさせる。

上記ウエストゲート弁227を操作する上記アクチュエー
タ226は、導管244により電磁ソレノイド式の三方弁245
の出力ポートに接続されている。

上記４個の電磁ソレノイド式三方弁238,240,243,245、
デューティ・ソレノイド・バルブ256および２個の燃料
噴射弁219,220は、マイクロコンピュータを利用して構
成されたコントロールユニット246によって制御され
る。コントロールユニット246にはエンジン回転数セン
サの出力信号、エアフローメータ221の出力信号、圧力
センサ257の出力信号、スロットルセンサ258の出力信号
のほか、プライマリ側ブロア211下流の過給圧P1、トラ
ンスミッションのシフト位置等が入力され、それらに基
づいて後述のような制御が行われる。

吸気カット弁232制御用の上記電磁ソレノイド式三方弁2
38の一方の入力ポートは、導管247を介して負圧タンク2
48に接続され、他方の入力ポートは導管249を介して後
述の差圧検出弁250の出力ポート270に接続されている。
負圧タンク248には、スロットル弁216下流の吸気負圧が
チェック弁251を介して導入されている。また、排気カ
ット弁制御用の上記三方弁240の一方の入力ポートは大
気に解放されており、他方の入力ポートは、導管252を
介して、上記負圧タンク248に接続された上記導管247に
接続されている。一方、吸気リリーフ弁235制御用の三
方弁243の一方の入力ポートは上記負圧タンク248に接続
され、他方の入力ポートは大気に解放されている。ま
た、ウエストゲート弁227制御用の三方弁245の一方の入
力ポートは大気に解放されており、他方の入力ポート
は、導管254により導管236に接続されている。

第２図に示すように、上記差圧検出弁250は、そのケー
シング261内が第１および第２の二つのダイアフラム26
2,263によって三つの室264,265,266に区画されている。
そして、その一端側の第１の室264には、第１の入力ポ
ート267が開口され、また、ケーシング261端部内面と第
１のダイアフラム262との間に圧縮スプリング268が配設
されている。また、真中の第２の室265には第２の入力
ポート269が開口され、他端側の第３の室266には、ケー
シング261端壁部中央に出力ポート270が、また、側壁部
に大気解放ポート271が開口されている。そして、第１
のダイアフラム262には、第２のダイアフラム263を貫通
し第３の室266の上記出力ポート270に向けて延びる弁体
272が固設されている。

第１の入力ポート267は、導管273によって、第２図に示
すように吸気カット弁232の下流側に接続され、プライ
マリ側ブロア211下流側の過給圧P1を上記第１の室264に
導入する。また、第２の入力ポート269は、導管274によ
って吸気カット弁232上流に接続され、したがって、吸
気カット弁232が閉じているときの吸気カット弁232上流
側の圧力P2を導入するようになっている。この両入力ポ
ート267,269から導入される圧力P1,P2の差（P2−P1）が
所定値以上になると、弁体272が出力ポート270を開く。
この出力ポート270は、導管249を介して、吸気カット弁
232制御用の三方弁238の入力ポートの一つに接続されて
いる。したがって、該三方弁238がONで吸気カット弁232
操作用のアクチュエータ233の圧力室につながる導管237
を差圧検出弁250の出力ポートにつながる上記導管249に
連通させている状態で、吸気カット弁232上流の圧力つ
まりセカンダリ側の過給圧P2がプライマリ側の過給圧P1
に近づいてきて、差圧P1−P2がなくなり、更に、差圧P2
−P1が所定値よりも大きくなると、該アクチュエータ23
3に大気が導入され、吸気カット弁232が開かれる。ま
た、三方弁238がOFFになってアクチュエータ233側の上
記導管237を負圧タンク248につながる導管247に連通さ
せたときには、該アクチュエータ233に負圧が供給され
て、吸気カット弁232が閉じられる。

一方、排気カット弁223は、排気カット弁223制御用の三
方弁240がOFFで排気カット弁223操作用アクチュエータ2
31が圧力室につながる導管239を負圧タンク248側の導管
252に連通させたとき、該アクチュエータ231に負圧が供
給されることによって閉じられる。また、この三方弁24
0がONとなって出力側の上記導管239を大気に解放する
と、排気カット弁223は開かれ、セカンダリターボ過給
機206による過給が行われる。

吸気リリーフ弁235は、吸気リリーフ弁235制御用の三方
弁243がOFFで吸気リリーフ弁235操作用アクチュエータ2
41の圧力室につながる導管242を負圧タンク248側に連通
させたとき、該アクチュエータ241に負圧が供給される
ことによって開き、また、この三方弁243がONでアクチ
ュエータ241の圧力室につながる上記導管242を大気に解
放すると閉じられる。

また、ウエストゲート弁227操作用アクチュエータ226
は、ウエストゲート弁227制御用の三方弁245がONのとき
導管254を介してプライマリ側ブロア211下流に連通し、
このブロア下流の圧力が所定値以上になったとき、アク
チュエータ226が作動してウエストゲート弁227を開き、
排気をリリーフして過給圧特性を適正化するようにして
いる。また、この三方弁245がOFFのとき大気に解放され
てウエストゲート弁227は閉じる。

この実施例では、後述のように排気カット弁223、吸気
カット弁232および吸気リリーフ弁235の開閉作動にいず
れもヒステリシスが設けられている。また、高吸入空気
量域から低吸入空気量域への移行時に排気カット弁223
が閉じて吸気カット弁232が開いた状態が続くときのセ
カンダリ側ブロアへの吸気逆流を防ぐために、この領域
においては排気カット弁223が閉じた時を起点として所
定時間（例えば２秒）経過後に吸気カット弁232を強制
的に閉じるようにしている。

第３図は、吸気カット弁232、排気カット弁223、吸気リ
リーフ弁235およびウエストゲート弁227の開閉制御を、
排気洩らし弁230の開閉制御とともに示す制御マップで
ある。このマップはコントロールユニット246内に格納
されており、これをベースに上記電磁ソレノイド式三方
弁238,240,243,245の制御が行われる。

低吸入空気量域から高吸入空気量域に移行する時、エン
ジン回転数Ｒが低く、あるいは吸入空気量Ｑが少ない領
域においては、吸気リリーフ弁235は開かれており、排
気洩らし弁230が開くことによってセカンダリターボ過
給機206の予回転が行われる。そして、エンジン回転数
がR2あるいは吸入空気量がQ2-R2のラインに達すると、
吸気リリーフ弁235制御用のソレノイド式三方弁243がON
になって吸気リリーフ弁235が閉じられ、その後、排気
カット弁223が開くまでの間、セカンダリ側ブロア213下
流の圧力が上昇する。そして、Q4-R4のラインに達する
と、排気カット弁223制御用のソレノイド式三方弁240が
ONになって排気カット弁223が開き、次いで、Q6-R6ライ
ンに達し、吸気カット弁232制御用のソレノイド式三方
弁238がONになって吸気カット弁232が開くことによりセ
カンダリターボ過給機206による過給が始まる。つま
り、このQ6-R6ラインを境にプライマリとセカンダリの
両過給機による過給領域に入る。尚、吸気カット弁232
を駆動するアクチュエータ233はソレノイド238の作動の
みに支配されるものではなく、吸気カット弁232を開閉
作動させる圧力源である大気圧が差圧検出弁250を介し
て供給されるため、吸気カット弁232の実際の開作動は
ソレノイド238の作動に対し遅れることになる。したが
って、吸気カット弁232制御用ソレノイド238をOFFからO
Nにする上記Q6,R6のラインは差圧検出弁250による遅れ
を考慮した設定とされ、その結果、Q6,R6のラインは排
気カット弁223制御用ソレノイド240がOFFからONになるQ
4,R4のラインに近接したものとされる。また、これらQ
6,R6とQ4,R4は一致させることもできる。

逆に、高吸入空気量域から低吸入空気量域へ移行する時
には、吸気カット弁232、排気カット弁223および吸気リ
リーフ弁235を制御する各ソレノイド式三方弁238,240,2
43はヒステリシスをもって、第３図に破線で示すように
それぞれQ5-R5,Q3-R3,Q1-R1のラインで切り換わるよう
設定されている。すなわち、高吸入空気量域から低吸入
空気量域へ移行する時、Q3,R3のラインに達すると排気
カット弁223の閉制御が行われ、さらに低吸入空気量域
に移行してQ5,R5のラインに達したとき吸気カット弁232
の閉制御が行われ、それより遅れて吸気リリーフ弁235
の開制御が行われる。このように吸気カット弁232が排
気カット弁223より遅れて閉じることにより、低吸入空
気量域への移行時におけるサージングの発生が防止され
る。

また、この実施例においてウエストゲート弁227制御用
のソレノイド式三方弁245をON,OFFするラインは排気カ
ット弁223制御用ソレノイド240のON,OFFラインであるQ4
-R4,Q3-R3の各ラインと一致させている。すなわち、低
吸入空気量域から高吸入空気量域への移行時にはQ4-R4
のラインでソレノイド245をONからOFFにする。また、高
吸入空気量域から低吸入空気量域への移行時にはQ3-R3
のラインでソレノイド245をOFFからONにする。

そして、例えばスロットル弁開度か所定量以上増したと
きなどのように、低吸入空気量域から高吸入空気量域へ
の移行要求があったと判断したときには、排気カット弁
223の開作動以前から開作動後に至る所定期間、上記ウ
エストゲート弁227を強制的に閉じる。すなわち、上記
移行要求があったと判断すると、三方弁245をOFFにして
ウエストゲート弁227を即座に閉じる。そして、排気カ
ット弁223が開作動してから設定時間Ｔが経過すると三
方弁245をONにしてウエストゲート弁227を作動可能にす
る。

尚、第３図において上記各ラインの折れた部分は、所謂
ノーロードラインもしくはロードロードライン上にあ
る。

したがって、上記実施例においては、エンジンがライン
Q6-R6よりも低吸入空気量域にあるときにはセカンダリ
ターボ過給機206への排気の導入が停止されるので、プ
ライマリターボ過給機204のみが作動して高い過給圧が
立上がり良く得られる。一方、エンジンが上記ラインQ6
-R6よりも高吸入空気量域にあるときにはプライマリタ
ーボ過給機204およびセカンダリターボ過給機206の双方
が作動して吸気流量を確保しながら適正な過給圧が得ら
れることになる。

また、吸入空気量域から高吸入空気量域への移行要求時
には、排気カット弁223の開作動以前から開作動後に至
る所定期間、ウエストゲート弁227が閉じるので、、こ
のウエストゲート弁227による排気のリリーフが禁止さ
れてセカンダリターボ過給機206に供給する排気の圧力
が高くなる。よって、セカンダリターボ過給機206の回
転数が応答性良く速やかに上昇し、加速感が向上する。

その場合、所定期間の後はウエストゲート弁227による
排気リリーフの禁止が解除されるので、排気圧力の高圧
化が適性に行われてオーバ過給が防止され、トルクショ
ックの発生が防止されることになる。

第４図は、上記第３図の特性図に基づいて各弁のソレノ
イド作動状態を運転状態の移行（横軸左方が低吸入空気
量域、右方が高吸入空気量域）との関係で見たものであ
る。この図からも判るように、排気カット弁223開閉作
動のヒステリシスは吸気カット弁232開閉作動のヒステ
リシスに完全に包含されている。尚、吸気カット弁232
制御用ソレノイド238がQ6,R6でONとなっても、差圧検出
弁250の作用によって、実際の吸気カット弁232の開作動
は同図に破線で示すように遅れる。したがって、このQ
6,R6は、上述のように排気カット弁223制御用のQ4,R4と
近接したラインまたは同一ラインとされる。一方、吸気
カット弁232の閉作動の方は、ソレノイド238の作動に対
し上記のような遅れを伴わないので、その設定ラインで
あるQ5,R5はQ5＜Q3,R5＜R3とする必要がある。

つぎに、第３図の特性に基づいた各弁の制御を第５図の
制御回路によって説明する。吸気リリーフ弁作動用ソレ
ノイド243は、図の最上位に示す第１の比較回路111の出
力とその下に示す第２の比較回路112の出力とを入力と
する第１のOR回路121の出力によって制御される。ここ
で、第１の比較回路111は、エアフローメータ221の検出
信号である吸入空気量Ｑと基準値である第１の加算回路
131の出力値とを比較するものである。そして、上記第
１の加算回路131は、第３図のQ₁ラインに相当する設定
値Q₁が入力され、また、このQ₁に対するＱ′₁という値
（ただし、Q₁＋Ｑ′₁＝Q₂）が第１のゲート141を介して
入力されるよう構成されていて、第１のゲート141が開
かれたときはQ₁＋Ｑ′₁＝Q₂を基準値として第１の比較
回路111に出力し、また、第１のゲート141が閉じられた
ときにはQ₁を基準値として第１の比較回路111に出力す
る。そして、この第１のゲート141は上記第１のOR回路1
21の出力によって開閉される。

第２の比較回路112は、エンジン回転数センサによって
検出したエンジン回転数Ｒを基準値である第２の加算回
路132の出力値とを比較するものである。第２の加算回
路132は、第３図のR₁ラインに相当する設定値R₁が入力
され、また、このR₁に対するＲ′₁という値（ただし、R
₁＋Ｒ′₁＝R₂）が第２のゲート142を介して入力される
よう構成されていて、第２のゲート142が開かれたとき
はR₁＋Ｒ′₁＝R₂を基準値として第２の比較回路112に出
力し、また、第２のゲート142が閉じられたときにはR₁
を基準値として第２の比較回路112に出力する。第２の
ゲート142もまた上記第１のOR回路121の出力によって開
閉される。

上記第１および第２の比較回路111,112は、検出された
吸入空気量Ｑおよびエンジン回転数Ｒを第１および第２
の加算回路の出力であるそれぞれの基準値と比較し、Ｑ
あるいはＲが基準値以上となったときにON信号を吸気リ
リーフ弁作動用ソレノイド243に出力する（ONで吸気リ
リーフ弁235は閉じる）。第１および第２のゲート141,1
42は、第１のOR回路121の出力信号がONのとき閉じられ
ており、OR回路信号がOFFのとき開かれる。したがっ
て、低吸入空気量域から高吸入空気量域への移行時に
は、第１のOR回路121の出力信号はOFFであるので、各ゲ
ート141,142は開かれ第１および第２の比較回路111,112
に基準値としてQ₂,R₂が入力される。したがって、第３
図でQ₂,R₂のラインに達した時にON信号が出され吸気リ
リーフ弁235が開かれる。また、このON信号によって第
１および第２のゲート141,142が閉じられ、それによ
り、ＱおよびＲの基準値がそれぞれQ1,R1となる。つま
り、Ｑ′₁,R′₁に相当するヒステリシスをもって逆方向
への移行に備えたライン設定がなされる。

排気カット弁作動用ソレノイド240もまた、同様の制御
回路によって制御される。つまり、吸入空気量Ｑに対し
て第３の比較回路113が、また、エンジン回転数Ｒに対
して第４の比較回路141が設けられ、これらの比較回路1
13,114の出力が第２のOR回路122を介してソレノイド240
に送られる。第３の比較回路113に対しては第３の加算
回路133が、また、第４の比較回路114に対しては第４の
加算回路134が同様に設けられる。そして、第３の加算
回路133には、設定値Q₃が入力され、また、第３のゲー
ト143を介してＱ′₃（ただしQ₃＋Ｑ′₃＝Q₄）が入力さ
れる。同様に、第４の加算回路134には、設定値R₃と、
第４のゲート144を介するＲ′₃（ただしR₃＋Ｒ′₃＝
R₄）が入力される。同様に、第４の加算回路134には、
設定値R₃と、第４のゲート144を介するＲ′₃（ただし、
R₃＋Ｒ′₃＝R₄）が入力される。この回路は上記第１お
よび第２比較回路の場合と同様に作動し、それにより、
高吸入空気量域への移行時には第３図のQ₄,R₄ラインを
基準として排気カット弁223が開作動され、また、低吸
入空気量域への移行時にはQ₃,R₃ラインによって弁223が
閉作動される。

吸気カット弁作動用ソレノイド238に対しては、第５お
よび第６の比較回路115,116の出力を第３のOR回路123を
介して供給する同様の制御回路が設けられている。この
制御回路は、それぞれの比較回路115,116に対し第５お
よび第６の加算回路135,136を有し、また、各加算回路1
35,136に対して第５および第６のゲート145,146を備え
ている。そして、基本的な作動は上記各弁に対する回路
と差異がない。つまり、高吸入空気量域への移行時には
Q₆,R₆のラインによる吸気カット弁開制御が行われ、低
吸入空気量域への移行時にはQ₅,R₅のラインによる吸気
カット弁閉制御が行われる。ここで、Q₆およびR₆は同様
にQ₅＋Ｑ′₅＝Q₆,R₅＋Ｒ′₅＝R₆の形で設定される。

ただし、この吸気カット弁制御の回路の場合には、上記
第３のOR回路123の出力側に第７のゲート147が接続さ
れ、ソレノイド238へはこのゲート147を介して制御信号
が送られる。そして、排気カット弁作動用の上記第２の
OR回路122の出力がONからOFFに変った時を起点としてカ
ウントアップを開始するタイマ150が設けられ、また、
このタイマ150のカウント値が設定値（例えば２秒に相
当する値）を越えたらON信号を発する第７の比較回路11
7が設けられて、この第７の比較回路117からON信号が出
力されたとき、上記第７のゲート147を閉じて吸気カッ
ト弁232を強制的に閉作動させ、同時にQ,Rの基準値を
Q₆,R₆に変更し、また、タイマ150をリセットするよう構
成されている。一旦第７のゲート147が閉じると、上記
第７の比較回路117の出力はOFFとなるが、上記のように
切り換えラインである基準値が上記のようにQ₆,R₆へ変
更されているので、吸気カット弁作動用ソレノイド238
は閉作動状態に保持される。これにより、低吸入空気量
域への移行時に、排気カット弁ソレノイド238がOFF状態
で吸気カット弁ソレノイド240がON状態が長くつづくこ
とによるサージングの発生が防がれる。

次に、ウエストゲート弁227を制御するための回路につ
いて説明する。120は第10の比較回路であって、該比較
回路120にはスロットルセンサ258の出力信号が入力され
ている。この比較回路120ではスロットルセンサ258の出
力信号が設定値を超えたか否かを判定する。そして、設
定値を超えたと判定したときには、低吸入空気量域から
高吸入空気量域への移行要求があったと判断して、ウエ
ストゲート弁用ソレノイド245にOFF信号を出力してウエ
ストゲート弁227を閉じる。

また、118は第８の比較回路であって、該比較回路118に
は上記OR回路122の出力信号が入力されている。この比
較回路118ではOR回路122の出力信号が“ONからOFFに変
った”か“OFFからONに変った”かが判定される。そし
て、OR回路122の出力信号がOFFからONに変ったとき、つ
まり排気カット弁223が閉作動から開作動に切替わった
ときにはウエストゲート弁用ソレノイド245に所定時間
ＴだけOFF信号を出力し続けてウエストゲート弁227を所
定時間Ｔ閉じる。一方、OR回路122の出力信号がONからO
FFに変ったとき、つまり排気カット弁223が開作動から
閉作動に切替わったときにはウエストゲート弁用ソレノ
イド245にON信号を出力してウエストゲート弁227を閉じ
る。具体的には、上記比較回路118にはタイマ151が接続
され、該タイマ151には第９の比較回路119が接続され、
この比較回路119の出力信号がウエストゲート弁作動用
ソレノイド245に入力されている。したがって、OR回路1
22の出力信号がOFFからONに変ると、タイマ151がカウン
トアップを開始し、このカウント値が設定値Ｔを超える
と比較回路119からON信号が出力されてウエストゲート
弁227の作動が許容される。尚、上記タイマ151はOR回路
122の出力信号がONからOFFに変ったときにリセットされ
る。

この場合、比較回路119の設定値はエンジンの運転状態
に応じて変更される。具体的には、（１）エンジン負荷が高いほど設定値を大きくする。す
なわち、第７図および第８図に示すように、負荷が高い
ほどセカンダリターボ過給機206の加速に要する時間が
短くなるので、ウエストゲート弁227を閉じる期間を長
くとってセカンダリターボ過給機206の回転数の上昇が
促進される。

（２）走行距離が所定距離以下のときには設定値を小さ
く補正する。いわゆる、ならし運転時におけるオーバ供
給を防止してエンジンの負う負荷を軽減し、エンジンを
保護するためである。

（３）エンジン冷却水温が所定温度以下のときには設定
値を小さく補正する。同じくエンジンを保護するためで
ある。

（４）ハイオクタン・ガソリン仕様のエンジンでありな
がらレギュラー・ガソリンが供給されていることをノッ
クセンサ等で検出したときには設定値を小さく補正す
る。ノッキングの発生を防止してエンジンを保護するた
めである。

さらに、オートマチック・トランスミッション仕様の車
両に搭載されたエンジンの場合には、キックダウン時に
は、上記リリーフ制限手段によるウエストゲート弁227
の閉作動保持を解除してウエストゲート弁227を開ける
ようにしても良い。こうすれば、排気カット弁223の上
下流の差圧が減って排気カット弁223が速やかに作動で
きる。

以上の構成において、コントロールユニット246は、低
吸入空気量域から高吸入空気量域への移行要求時に、上
記排気カット弁223の開作動以前から開作動後に至る所
定期間、上記ウエストゲート弁227を閉じるリリーフ制
限手段として機能している。

（第２実施例）第２実施例は、基本構成において上記第１実施例と共通
している。異なる点は、リリーフ制限手段（コントロー
ルユニット246）における所定期間の終期を、第１実施
例では設定時間Ｔの経過時としたが、この第２実施例で
は過給圧が設定値を超えたときとしている。そして、圧
力検出手段としての圧力センサ257により、上記過給圧
を検出している。

したがって、吸入空気量域から高吸入空気量域への移行
要求時には、スロットルセンサ258の出力信号が設定値
を超えてから過給圧が設定値を超えるまでの所定期間
（排気カット弁223の開作動以前から開作動後に至る所
定期間）、ウエストゲート弁227が閉じるので、このウ
エストゲート弁227による排気のリリーフが禁止されて
セカンダリターボ過給機206に供給する排気の圧力が高
くり、センカダリターボ過給機206の回転数が応答性良
く速やかに上昇し、加速感が向上する。

その場合、過給圧が設定値を超えた後はウエストゲート
弁227による排気リリーフの禁止が解除されるので、排
気圧力の高圧化が適性に行われてオーバ過給が防止さ
れ、トルクショックの発生が防止されることになる。

このことを第６図により具体的に示す。この図では、ト
ルク、ブースト圧力、排気ガス流量に関しては、破線は
従来例を、実線は本発明例をそれぞれ示している。同図
において、排気カット弁223の開作動以前から開作動後
に至る所定期間、ウエストゲート弁227が閉じるので、
その分、セカンダリターボ過給機206に流入する排気ガ
ス流量が増えている。このため、ブースト圧力において
は、セカンダリ側の圧力が上昇しており、この圧力上昇
のためにプライマリ側とセカンダリ側との圧力差が減っ
てプライマリ側からセカンダリ側への吸気の逆流が抑制
されてプライマリ側のブースト圧力も上昇している。こ
れに応じてトルクの落ち込みも解消されている。

さらに、上記デューティ・ソレノイド・バルブ256の制
御について説明する。このデューティ・ソレノイド・バ
ルブ256のデューティ比は、トランスミッションのシフ
ト位置がハイギヤのときには大きく（実質的開度が大き
い）、ローギヤのときには小さく（実質的開度が小さ
い）設定される。すなわち、ハイギヤのときには加速が
小さくてエンジン回転数の上昇が遅いので、バルブ256
の実質的開度を大きくしてウエストゲート弁227に導入
する過給圧を多量にリリーフしてその圧力値を小さくす
る（第６図の最上段に破線で示す制御値）。一方、ロー
ギヤのときには加速が大きくてエンジン回転数の上昇が
速いので、バルブ256の実質的開度を小さくしてウエス
トゲート弁227に導入する過給圧をほとんどリリーフせ
ずにその圧力値を大きくする（第６図の最上段に実線で
示す制御値）。このことにより、排気カット弁223が開
作動してからウエストゲート弁227が開作動し始めるま
での時間ｔを略一定にできる。

（発明の効果）以上説明したように、本発明のターボ過給機付エンジン
の排気制御装置によれば、吸気通路に複数の排気ターボ
過給機を並列に配設し、このうち少くとも一つの排気タ
ーボ過給機をセカンダリターボ過給機として該センカダ
リターボ過給機専用の排気通路に排気カット弁を設け、
エンジンの高吸入空気量域でのみ排気カット弁を開いて
セカンダリターボ過給機を作動させるとともに、上記排
気通路に設けられ、過給圧に応じて排気ターボ過給機に
供給される排気をリリーフするウエストゲート弁と、低
吸入空気量域から高吸入空気量域への移行要求時に、上
記排気カット弁の開作動以前から開作動後に至る所定期
間、上記ウエストゲート弁を閉じるリリーフ制限手段と
を設けたので、低吸入空気量域におる過給圧の確保と高
吸入空気量域における吸気流量の確保を実現し、および
ウエストゲート弁による過給圧の適正化という基本的効
果を得ながら、ウエストゲート弁による排気リリーフの
禁止によりセカンダリターボ過給機の回転数を応答性良
く速やかに上昇させて加速感を向上できるとともに、ウ
エストゲート弁による排気リリーフ禁止の解除により排
気圧力の高圧化を適性に行ってオーバ過給を防止し、ト
ルクショックの発生を防止することができる。

また、排気ターボ過給機下流側の吸気通路に過給圧を検
出する圧力検出手段を設け、該圧力検出手段の検出する
過給圧が設定値を超えたときをリリーフ制限手段におけ
る所定期間の終期としたので、過給圧が設定値を超えた
ときからウエストゲート弁による排気リリーフがなされ
てオーバ過給を確実に防止できる。

さらに、リリーフ制限手段における所定期間をエンジン
の運転状態に応じて変更すれば、ウエストゲート弁によ
る排気リリーフが運転状態に応じて適切になされてオー
バ過給を確実に防止することができる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例を例示し、第１図は全体概略構成
図、第２図は差圧検出弁の断面図、第３図は各弁の作動
領域を示すマップ図、第４図は各弁の作動を説明する説
明図、第５図は制御回路図、第６図は低吸入空気量域か
ら高吸入空気量域への移行時における各状態量を示す時
間図、第７図はスロットル弁開度と設定値との関係を示
す特性図、第８図は各シフト位置における設定値を示す
特性図である。 202……排気通路 203……排気通路 204……プライマリターボ過給機 206……セカンダリターボ過給機 223……排気カット弁 227……ウエストゲート弁 246……コントロールユニット246（リリーフ制限手段） 257……圧力センサ（圧力検出手段）

フロントページの続き (72)発明者鬼村郁男広島県安芸郡府中町新地３番１号マツダ株式会社内 (56)参考文献特開昭59−147826（ＪＰ，Ａ) 特開昭59−145326（ＪＰ，Ａ)

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】吸気通路に複数の排気ターボ過給機を並列
に配設し、このうち少くとも一つの排気ターボ過給機を
セカンダリターボ過給機として該セカンダリターボ過給
機専用の排気通路に排気カット弁を設け、エンジンの高
吸入空気量域でのみ排気カット弁を開いてセカンダリタ
ーボ過給機を作動させるようにしたターボ過給機付エン
ジンにおいて、上記排気通路に設けられ、過給圧に応じて排気ターボ過
給機に供給される排気をリリーフするウエストゲート弁
と、低吸入空気量域から高吸入空気量域への移行要求時に、
上記排気カット弁の開作動以前から開作動後に至る所定
期間、上記ウエストゲート弁を閉じるリリーフ制限手段
とを設けたことを特徴とするターボ過給機付エンジンの
排気制御装置。
【請求項２】排気ターボ過給機下流側の吸気通路に過給
圧を検出する圧力検出手段を設け、該圧力検出手段の検出する過給圧が設定値を超えたとき
をリリーフ制限手段における所定期間の終期とする請求
項（１）記載のターボ過給機付エンジンの排気制御装
置。
【請求項３】リリーフ制限手段における所定期間は、エ
ンジンの運転状態に応じて変更される請求項（１）記載
のターボ過給機付エンジンの排気制御装置。