JPWO2010084616A1 - 車両の制御装置 - Google Patents

Abstract

複数の過給器を備える車両において、複数の過給モードを実現するための切り替え弁の固着を効率的に検出すると共に、固着が検出された場合の好適なフェールセーフを実現する。夫々排気駆動型のプライマリターボ３００及びセカンダリターボ４００と、セカンダリターボ４００に対応するセカンダリ排気通路２０９及びセカンダリ吸気通路２１５に夫々設置された排気切り替え弁２１０及び吸気切り替え弁２１６と、吸気バイパス通路２１７に設置された吸気バイパス弁２１８とを備える車両において、ＥＣＵ１００は、エンジン停止時に各切り替え弁の開閉状態をツインターボモードに相当する開閉状態とし、エンジン始動時にシングルターボモードへ移行するに際して必然的に生じる各切り替え弁の駆動制御を利用して、切り替え弁の固着検出を同時に行う。

Description

本発明は、例えばツインターボ等の過給システムを有する車両の制御装置の技術分野に関する。

この種の装置として、排気切り替え弁の固着を防止するものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に開示された過給機付エンジンの異常防止制御装置によれば、バルブスティック状態予測手段によりエンジンやシステムの状態量若しくは作動条件に基づいてバルブスティック状態が予測された場合に、排気切り替え弁が強制的に駆動される。このため、排気切り替え弁が次に閉じた場合に、バルブ外周部とハウジング内周部との接触位置が変化し、バルブスティックが防止されるとされている。

尚、排気切り替え弁を強制的に駆動させることで固着を抑制する技術に関しては、例えば特許文献２にも開示されている。

また、エンジン停止時に排気切り替え弁及びＷＧＶを所定の中間開度に制御しておくことにより、これらの全開又は全閉状態での固着を抑制する技術も提案されている（例えば、特許文献３参照）。

特開平４−４７１２５号公報 特開平５−２７２３４４号公報 特開２００８−１８０１７６号公報

特許文献１及び特許文献２に開示された技術では、エンジン運転中に排気切り替え弁が強制駆動され、排気切り替え弁の固着防止が図られるものの、実践的見地から言えば、この種の強制駆動により確実に固着が回避される保証はない。従って、固着の発生頻度は減少するにせよ、固着の生じる可能性はゼロとはならない。

このような問題は、上記特許文献３に開示された技術においても同様であり、排気切り替え弁が全閉状態で固着することは回避されたとしても、結局は中間開度での固着の可能性がゼロとなることはない。即ち、複数の過給器を備えた車両においては、固着の防止と同時に固着の検出が重要となる。

一方、固着検出の観点に立つと、上記いずれの技術においても、固着が検出されるのはエンジン運転中であり、排気切り替え弁の固着は、過給器の予期せぬ性能低下を招来する要因となり得る。また、複数の過給モードを実現しようとする場合、好適には、排気切り替え弁のみならず各種切り替え弁の協調動作が必要となるが、これら各種切り替え弁にも同様に固着の可能性があり、いずれに固着が生じるかは全く不定であって、エンジン運転中に各種切り替え弁の固着が検出された場合、例えば、コンプレッササージ、過給器のオーバーシュート或いは過給圧の低下等に起因するドライバビリティの低下は、実践上十分に回避され難い。

他方、このような問題に対処すべく、車両がさしたる運動状態にない内燃機関の始動時においてこの種の強制駆動を行って固着の検出を図ることは、比較的容易であって、その実践に特段の困難もない。ところが、始動時に各種切り替え弁の強制駆動が行われた場合、これら各種切り替え弁の開閉状態は、本来切り替え弁が採るべき最適化された開閉状態から一時的にせよ乖離することになる。即ち、言わば固着検出のために、切り替え弁の駆動に要するエネルギ資源を浪費し、また過給器の性能を低下させていることになり、効率の点からは全く望ましくない。

このように、上記各種従来の技術から想達し得る技術思想には、固着の防止を図りつつ、固着の検出を効率的に行うことが極めて困難であるという問題点がある。また、これらの技術思想には、フェールセーフの観念が不足しており、効率的か否かは別として固着が検出されたとしても、車両性能の著しい低下は免れ難い。

本発明は、上述した問題点に鑑みてなされたものであり、複数の過給器の動作に関連する各種切り替え弁の固着を防止しつつ、固着を効率的に検出すると共に、好適なフェールセーフを実現し得る車両の制御装置を提供することを課題とする。

上述した課題を解決するため、本発明に係る車両の制御装置は、内燃機関と、夫々前記内燃機関の排気により駆動される第１過給器及び第２過給器を含む過給システムと、前記内燃機関の吸気通路及び排気通路のうち少なくとも一方に設けられ、開閉状態に応じて、前記過給システムに係る過給モードを、前記第１過給器のみにより過給を行うシングル過給モードと、前記第１及び第２過給器双方により過給を行うツイン過給モードとを含む複数の過給モードの中で切り替え可能な少なくとも一つの切り替え弁とを備えた車両の制御装置であって、前記内燃機関の機関停止時に、前記開閉状態が、前記複数の過給モードのうち前記内燃機関の始動時に選択されるべき過給モードと異なる過給モードに対応する開閉状態となるように前記切り替え弁を制御する第１制御手段と、前記内燃機関の始動時に、前記開閉状態が、前記始動時に選択されるべき過給モードに対応する開閉状態となるように前記切り替え弁を制御する第２制御手段とを具備することを特徴とする。

本発明に係る第１過給器及び第２過給器は、夫々が、内燃機関の排気通路に設置されたタービン等の排気エネルギ回収手段により、吸気通路に設置されたコンプレッサ等の過給手段を駆動する、所謂ターボチャージャ等の排気駆動型の過給器として構成される。この際、第１及び第２過給器相互間の位置関係は特に限定されるものではなく、第１及び第２過給器は、夫々並列配置され所謂パラレルツインターボを構成していてもよいし、夫々直列配置され所謂シリーズツインターボを構成していてもよい。尚、本発明に係る過給システムが有する過給器の個数もまた自由であり、必ずしも二個（ツインターボ）に限定されない。

本発明において、これら過給システムに係る過給モードは、排気通路、吸気通路或いはバイパス通路等、各々その役割に即した位置に設置された弁体を有し、それらの開閉状態が二値的に、段階的に又は連続的に可変である、例えばバタフライ弁や電磁弁等の各種弁装置としての切り替え弁の開閉状態に応じて適宜に切り替えられる。

ここで、これら各種態様を有する切り替え弁は、各種デポジットや水分等、内燃機関の動作上生成され得る各種の生成物により、或いはその物理的、機械的又は電気的な構成上生じ得る不定の要因により、固着状態に陥ることがある。尚、「固着状態」とは、事前に期待される円滑な開閉動作が阻害された状態であり、必ずしも弁体が全く回動不能であることに限定されない。また、主として冷間時に生じる氷結等を含む概念である。

本発明に係る車両の制御装置は、この種の固着の防止を図りつつ、固着の検出をも効率的に検出すべく、以下の如くに動作する。即ち、例えばＥＣＵ（Electronic Control Unit：電子制御ユニット）等の各種処理ユニット、各種コントローラ或いはマイコン装置等各種コンピュータシステム等の形態を採り得る第１制御手段が、内燃機関の機関停止時に、切り替え弁の開閉状態が、過給システムに係る過給モードのうち内燃機関の始動時に選択されるべき過給モードと異なる過給モードに対応する開閉状態となるように、切り替え弁を制御する。

一方、例えばＥＣＵ等の各種処理ユニット、各種コントローラ或いはマイコン装置等各種コンピュータシステム等の形態を採り得る第２制御手段は、このような第１制御手段に係る切り替え手段の制御動作を受けて、内燃機関の始動時に、切り替え弁の開閉状態が、係る始動時に選択されるべき過給モードに対応する開閉状態となるように切り替え弁を制御する。

ここで、内燃機関の始動時において、既に切り替え弁が始動時に採るべき開閉状態にある場合、始動時に固着を検出しようとすれば、必然的に上述した如く切り替え弁の全く非効率な動作を余儀なくされる。

然るに、本発明によれば、敢えて始動時に採るべき開閉状態とは異なる開閉状態で機関停止するように一又は複数の切り替え弁が駆動制御されているため、始動時に、切り替え弁が、その最適化された開閉状態へ向けて駆動制御される過程において、固着の検出が併せて行われることになる。このような切り替え弁の駆動制御は、本来採るべき開閉状態へ向けた合理的な駆動であり、エネルギ資源を浪費する無駄な駆動とは、本質的に異なるものである。

即ち、本発明によれば、機関停止時において、既に再始動時の固着検出へ向けた準備が整えられており、再始動に至って初めて固着検出のプロセスが始動する如何なる技術思想に対しも、明らかな優位性を有しているのである。

ここで特に、一見すれば、このような第１制御手段の制御は、内燃機関の始動時になすべき切り替え弁の駆動を、単に機関停止時に前倒しで行うものに過ぎない。ところが、切り替え弁の固着が機関停止中に顕著に生じ得る点と、固着が生じた場合の車両のフェールセーフの点から検証すると、第１制御手段の作用には、特筆すべき優位性が見出される。

即ち、複数の過給器を備える過給システムにおいては、始動時のように、機関回転速度が低く且つ軽負荷であり回収すべき排気エネルギが比較的小さい運転領域においては、稼動状態にある過給器は少ない方が望ましく、過給モードとして、例えば、第１過給器のみを使用したシングル過給モードが好適に選択される。言い換えれば、始動時には、過給圧の限界値よりも過給の応答特性が優先される傾向がある。従って、始動時に採るべき過給モードに相当する開閉状態で切り替え弁が固着すると、過給システムの性能は著しく制限されることになる。

一方で、始動時以外で選択され得る、例えば、第１及び第２過給器双方を使用したツイン過給モード等の他の過給モードは、排気エネルギの大小に関係なく、少なくともその運用は可能であり、無論低回転領域或いは軽負荷領域の過給圧の応答が緩慢になるとは言っても、始動時に採るべき過給モードと較べて、その限界過給圧は十分に高い。即ち、始動時以外で選択され得る過給モードに相当する開閉状態で切り替え弁が固着しても、実践的にみれば、過給システムの性能が大きく制限されることはないのである。

即ち、本発明によれば、機関停止時点において、内燃機関が再始動した際の効率的な固着検出が考慮されているのみならず、固着が生じた際の車両の性能低下の抑制までもが考慮されており、実践上極めて有益なフェールセーフが実現されるのである。尚、内燃機関の始動時において、確実に固着検出効果を有する切り替え弁の駆動がなされる点において、本発明に係る車両の制御装置には、固着そのものを防止する旨の作用も備わっていることは言うまでもない。

本発明に係る車両の制御装置の一の態様では、前記過給システムは、前記第１及び第２過給器が夫々独立して過給可能なパラレル過給システムであり、前記切り替え弁は、前記第２過給器に対応する排気通路に設置された排気切り替え弁と、前記第２過給器に対応する吸気通路に設置された吸気切り替え弁とを少なくとも含む。

この態様によれば、吸気切り替え弁と排気切り替え弁の双方を全閉とすることによりシングル過給モードが実現され、吸気切り替え弁と排気切り替え弁の双方を全開とすることによりツイン過給モードが実現されるパラレル過給システムにおいて、これら各切り替え弁の固着を防止し且つ効率的に検出することが可能となる。

尚、この態様では、前記第１制御手段は、前記機関停止時に、前記排気切り替え弁及び前記吸気切り替え弁を夫々全開状態に制御し、前記第２制御手段は、前記始動時に、前記排気切り替え弁及び前記吸気切り替え弁を夫々全閉状態に制御してもよい。

この種のパラレル過給システムにおいては、吸気切り替え弁を閉弁し、第２過給器に対応する吸気通路を閉塞させると共に、排気切り替え弁を閉弁し、第２過給器に対応する排気通路を閉塞させることにより、第１過給器のみを使用したシングル過給モードが比較的簡便に実現される。一方、吸気切り替え弁を開弁し、第２過給器に対応する吸気通路を開放すると共に、排気切り替え弁を開弁し、第２過給器に対応する排気通路を開放することにより、第１及び第２過給器の双方を稼動状態としたツイン過給モードが簡便に実現される。

ここで、上記の如く切り替え弁を駆動制御すると、機関停止時にはツイン過給モードが、始動時にはシングル過給モードが夫々選択される。即ち、固着が生じたとしても、過給システムの過給モードはツイン過給モードであり、低回転領域或いは軽負荷領域から高回転領域或いは高負荷領域まで、幅広い運転領域において過給の効果を得ることが可能となる。

本発明に係る車両の制御装置の他の態様では、前記開閉状態を特定する特定手段と、前記始動時に前記開閉状態が前記始動時に選択されるべき過給モードに対応する開閉状態に制御されるに際し、前記特定された開閉状態に基づいて前記切り替え弁が固着状態にあるか否かを判別する判別手段とを更に具備する。

この態様によれば、例えばＥＣＵ等の各種処理ユニット、各種コントローラ或いはマイコン装置等各種コンピュータシステム等の形態を採り得る特定手段により特定される切り替え弁の開閉状態に基づいて、例えばＥＣＵ等の各種処理ユニット、各種コントローラ或いはマイコン装置等各種コンピュータシステム等の形態を採り得る判別手段により、切り替え弁が固着状態にあるか否かを簡便に且つ正確に判別可能である。

また、このように特定手段により開閉状態の特定がなされることにより、過給システムに切り替え弁がどれだけ備わるにせよ、固着状態にある切り替え弁の特定が容易である。このため、少なくとも一部の切り替え弁が固着状態にあると判別された場合において、望ましいフェールセーフ措置を講じることが容易にして可能である。

尚、本発明に係る「特定」とは、検出、推定、同定、算出及び取得等各種の実践的態様を伴う包括概念である。

本発明のこのような作用及び他の利得は次に説明する実施形態から明らかにされる。

本発明の一実施形態に係るエンジンシステムの模式図である。 図１のエンジンシステムにおける、各切り替え弁の制御状態と過給モードとの対応関係を表す表である。 図１のエンジンシステムにおいてＥＣＵにより実行されるエンジン停止制御のフローチャートである。 図１のエンジンシステムにおいてＥＣＵにより実行されるエンジン始動制御のフローチャートである。

符号の説明

１０…エンジンシステム、１００…ＥＣＵ、２００…エンジン、２１０…排気切り替え弁、２１６…吸気切り替え弁、２１８…バイパス切り替え弁、３００…プライマリターボ、４００…セカンダリターボ、５００…ＥＧＲ装置、６０１…ＩＧ、６０２…第１開度センサ、６０３…第２開度センサ、６０４…第３開度センサ。

＜発明の実施形態＞
以下、図面を参照して、本発明の好適な実施形態について説明する。

＜実施形態の構成＞
始めに、図１を参照し、本発明の一実施形態に係るエンジンシステムの構成について説明する。ここに、図１は、エンジンシステム１０の模式図である。

図１において、エンジンシステム１０は、図示せぬ車両に搭載され、ＥＣＵ１００、エンジン２００、プライマリターボ３００、セカンダリターボ４００及びＥＧＲ装置５００を備える。

ＥＣＵ１００は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）及びＲＡＭ（Random Access Memory）等を備え、エンジンシステム１０の動作全体を制御することが可能に構成された電子制御ユニットであり、本発明に係る「車両の制御装置」の一例である。ＥＣＵ１００は、ＲＯＭに格納された制御プログラムに従って、後述するエンジン停止制御及びエンジン始動制御を実行可能に構成されている。

尚、ＥＣＵ１００は、本発明に係る「第１制御手段」、「第２制御手段」、「特定手段」及び「判別手段」の夫々一例として機能する一体の電子制御ユニットであるが、本発明に係るこれら各手段の物理的、機械的及び電気的な構成は、これに限定されるものではなく、例えば複数のＥＣＵ、各種処理ユニット、各種コントローラ或いはマイコン装置等各種コンピュータシステム等として構成されていてもよい。

エンジン２００は、シリンダブロック２０１に４本の気筒２０２が相互に直列に配されてなる、本発明に係る「内燃機関」の一例たる直列４気筒ガソリンエンジンである。

エンジン２００においては、第２主吸気通路２０３に導かれた吸気が、第２主吸気通路２０３に連通する吸気マニホールド２０４及び各気筒に対応する不図示の吸気ポートに導かれる過程において、不図示のインジェクタにより霧状に噴射されるガソリンと混合され、混合気として不図示の吸気バルブの開弁時に各気筒内部に吸入される。この際、第２主吸気通路２０３における吸気の流量は、電子制御式スロットルバルブ２０５の開閉状態に応じて調整される構成となっている。

この混合気は、各気筒の燃焼行程において、不図示の点火装置による火花点火により着火燃焼し、排気として、各気筒の排気行程において不図示の排気バルブの開弁時に各気筒に対応する不図示の排気ポートに排出される。

一方、これら排気ポートには、排気マニホールド２０６が接続されており、各々その内部において排気マニホールドに連通している。排気マニホールド２０６に集約された排気は、第１主排気通路２０７に導かれる。この第１主排気通路２０７は、下流側の分岐位置においてプライマリ排気通路２０８とセカンダリ排気通路２０９とに分岐している。

プライマリ排気通路２０８には、プライマリタービンハウジング３０１が設置されており、その内部にプライマリタービン３０２が収容されている。プライマリタービン３０２は、排気によりタービン回転軸３０３を回転軸として回転駆動される、排気エネルギ（排気熱或いは排気圧）回収器である。特に、プライマリタービンハウジング３０１には、ノズルベーンの開度に応じて、その上下流の連通面積を可変とすることにより、プライマリタービン３０２へ供給される排気の量を調節可能な、公知のＶＮ（Variable Nozzle：可変ノズル）３０６が設置されている。

セカンダリ排気通路２０９には、セカンダリタービンハウジング４０１が設置されており、その内部にセカンダリタービン４０２が収容されている。セカンダリタービン４０２は、排気によりタービン回転軸４０３を回転軸として回転駆動される、排気エネルギ（排気熱或いは排気圧）回収器である。

また、セカンダリ排気通路２０９には、排気切り替え弁２１０が設置されている。排気切り替え弁２１０は、セカンダリ排気通路２０９内において回動可能な弁体を有する公知のバタフライバルブであり、本発明に係る「切り替え弁」の一例である。排気切り替え弁２１０は、ＥＣＵ１００と電気的に接続された不図示のアクチュエータ（モータ及びその駆動装置）を備えており、上記弁体は、係るアクチュエータからの駆動力の供給を受けて、セカンダリ排気通路２０９を閉塞させる全閉位置と、セカンダリ排気通路２０９を開放する全開位置との間で、その位置が連続的に可変に制御される構成となっている。尚、係る全開位置及び全閉位置に相当する排気切り替え弁２１０の開度を、これ以降適宜「全開開度」及び「全閉開度」と夫々称することとする。

プライマリ排気通路２０８及びセカンダリ排気通路２０９は、夫々プライマリタービン３０２及びセカンダリタービン４０２の下流側にある合流部位において、第２主排気通路２１１に合流する。この第２主排気通路２１１は、不図示の触媒装置に接続されている。

一方、エンジン２００において、外界から吸入される吸入空気は、エアクリーナ２１２により浄化された後、第１主吸気通路２１３に導かれる。第１主吸気通路２１３は、下流側の分岐位置において、プライマリ吸気通路２１４とセカンダリ吸気通路２１５とに分岐している。

プライマリ吸気通路２１４には、プライマリコンプレッサハウジング３０４が設置されており、その内部にプライマリコンプレッサ３０５が収容されている。プライマリコンプレッサ３０５は、上述したタービン回転軸３０３に連結された流体圧縮装置であり、タービン回転軸３０３を回転軸として、プライマリタービン３０２と略一体に回転駆動される構成となっている。プライマリコンプレッサ３０５は、基本的に、その回転速度に応じた過給圧で吸入空気を過給可能に構成されている。プライマリコンプレッサハウジング３０４及びプライマリコンプレッサ３０５は、先述したプライマリタービンハウジング３０１、プライマリタービン３０２、タービン回転軸３０３及びＶＮ３０６と共に、プライマリターボ３００を構成する。プライマリターボ３００は、本発明に係る「第１過給器」の一例である。

セカンダリ吸気通路２１５には、セカンダリコンプレッサハウジング４０４が設置されており、その内部にセカンダリコンプレッサ４０５が収容されている。セカンダリコンプレッサ４０５は、上述したタービン回転軸４０３に連結された流体圧縮装置であり、タービン回転軸４０３を回転軸として、セカンダリタービン４０２と略一体に回転駆動される構成となっている。セカンダリコンプレッサ４０５は、基本的に、その回転速度に応じた過給圧で吸入空気を過給可能に構成されている。セカンダリコンプレッサハウジング４０４及びセカンダリコンプレッサ４０５は、先述したセカンダリタービンハウジング４０１、セカンダリタービン４０２及びタービン回転軸４０３と共に、セカンダリターボ４００を構成する。セカンダリターボ４００は、本発明に係る「第２過給器」の一例である。

また、セカンダリ吸気通路２１５におけるセカンダリコンプレッサ４０５下流側には、吸気切り替え弁２１６が設置されている。吸気切り替え弁２１６は、セカンダリ吸気通路２１５内において回動可能な弁体を有する公知のバタフライバルブであり、本発明に係る「切り替え弁」の他の一例である。吸気切り替え弁２１６は、ＥＣＵ１００と電気的に接続された不図示のアクチュエータ（モータ及びその駆動装置）を備えており、上記弁体は、係るアクチュエータからの駆動力の供給を受けて、セカンダリ吸気通路２１５を閉塞させる全閉位置と、セカンダリ吸気通路２１５を開放する全開位置との間で、その位置が連続的に可変に制御される構成となっている。尚、係る全開位置及び全閉位置に相当する吸気切り替え弁２１６の開度を、これ以降適宜「全開開度」及び「全閉開度」と夫々称することとする。尚、セカンダリ吸気通路２１５は、この吸気切り替え弁２１６の下流側における合流位置においてプライマリ吸気通路２１４と共に、先述した第２主吸気通路２０３に合流接続されている。

一方、セカンダリ吸気通路２１５におけるセカンダリコンプレッサ４０５下流側且つ吸気切り替え弁２１６上流側には、吸気バイパス通路２１７の一端部が接続されている。この吸気バイパス通路２１７の他端部は、第１主吸気通路２１３における先述した分岐位置近傍に接続されており、この吸気バイパス通路２１７により、プライマリ吸気通路２１４とセカンダリ吸気通路２１５とは連通可能となっている。

吸気バイパス通路２１７には、吸気バイパス弁２１８が設置されている。吸気バイパス弁２１８は、吸気バイパス通路２１７内において回動可能な弁体を有する公知のバタフライバルブであり、本発明に係る「切り替え弁」の更に他の一例である。吸気バイパス弁２１８は、ＥＣＵ１００と電気的に接続された不図示のアクチュエータ（モータ及びその駆動装置）を備えており、上記弁体は、係るアクチュエータからの駆動力の供給を受けて、吸気バイパス通路２１７を閉塞させる全閉位置と、吸気バイパス通路２１７を開放する全開位置との間で、その位置が連続的に可変に制御される構成となっている。尚、係る全開位置及び全閉位置に相当する吸気バイパス弁２１８の開度を、これ以降適宜「全開開度」及び「全閉開度」と夫々称することとする。

ＥＧＲ装置５００は、ＥＧＲ通路５０１、ＥＧＲ弁５０２、ＥＧＲクーラ５０３、ＥＧＲクーラバイパス通路５０４及びＥＧＲクーラバイパス弁５０５を備えた排気循環装置である。

ＥＧＲ通路５０１は、一端部が第１主排気通路２０７に接続された金属製の管状部材である。ＥＧＲ通路５０１の他端部は、第２主吸気通路２０３におけるスロットル弁２０５下流側に接続されている。このため、第１主排気通路２０７に輩出された排気は、一部がＥＧＲガスとして第２主吸気通路２０３に循環される構成となっている。

ＥＧＲ弁５０２は、ＥＧＲ通路５０１に設置され、弁体の位置により定まるＥＧＲ弁５０２上下流の連通面積に応じてＥＧＲガスの供給量を段階的に制御可能に構成された弁装置である。ＥＧＲ弁５０２における上記弁体は、ＥＣＵ１００と電気的に接続された、不図示のステッピングモータにより、ＥＧＲ率の目標値に応じて駆動される構成となっている。

ＥＧＲクーラ５０３は、ＥＧＲ通路５０１上に設置された、ＥＧＲガスの冷却装置である。ＥＧＲクーラ５０３は、外周部にエンジン２００の冷却水循環系統の一部が張り巡らされた構成を有しており、ＥＧＲ通路５０１におけるＥＧＲクーラ５０３の設置区間を通過するＥＧＲガスを、係る冷却水との熱交換により冷却可能に構成されている。

ＥＧＲクーラバイパス通路５０４は、ＥＧＲ通路５０１におけるＥＧＲクーラ５０３上流側から分岐して、ＥＧＲクーラ５０３下流側において再びＥＧＲ通路５０１に合流する管状部材である。このＥＧＲクーラバイパス通路５０４には、ＥＧＲクーラバイパス弁５０５が設置されており、ＥＧＲガスの循環経路を、ＥＧＲクーラ５０３を経由する冷却経路と、ＥＧＲクーラ５０３をバイパスする非冷却経路との間で切り替え可能に構成されている。

エンジンシステム１０は、ＩＧスイッチ６０１、第１開度センサ６０２、第２開度センサ６０３及び第３開度センサ６０４を有する。

ＩＧスイッチ６０１は、エンジン２００の始動及び停止させることが可能なスイッチであり、車両のドライバにより適宜操作可能に構成されている。尚、本実施形態においては、エンジン２００の始動を要求すべくＩＧスイッチ６０１が操作された状態を適宜「ＩＧオン状態」、またエンジン２００の停止を要求すべくＩＧスイッチ６０１が操作された状態を適宜「ＩＧオフ状態」と夫々称することとする。

第１開度センサ６０２は、排気切り替え弁２１０の開度を検出可能に構成されたセンサである。第１開度センサ６０２は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、検出された排気切り替え弁２１０の開度は、ＥＣＵ１００により一定又は不定の周期で参照される構成となっている。

第２開度センサ６０３は、吸気切り替え弁２１６の開度を検出可能に構成されたセンサである。第２開度センサ６０３は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、検出された吸気切り替え弁２１６の開度は、ＥＣＵ１００により一定又は不定の周期で参照される構成となっている。

第３開度センサ６０４は、吸気バイパス弁２１８の開度を検出可能に構成されたセンサである。第３開度センサ６０４は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、検出された吸気バイパス弁２１８の開度は、ＥＣＵ１００により一定又は不定の周期で参照される構成となっている。

＜実施形態の動作＞
エンジンシステム１０では、排気切り替え弁２１０、吸気切り替え弁２１６及び吸気バイパス弁２１８の協調制御により二種類の過給モードが選択的に切り替えられる。ここで、図２を参照し、これら各切り替え弁の開閉状態と過給モードとの対応関係について説明する。ここに、図２は、係る対応関係を表す表である。

図２に示すように、排気切り替え弁２１０及び吸気切り替え弁２１６が全閉開度を採り、吸気バイパス弁２１８が全開開度を採る場合、シングルターボモードが実現される。

シングルターボモードでは、排気切り替え弁２１０が全閉開度となるため、セカンダリタービン４０２に対する排気の供給は遮断される。このため、タービン回転軸４０３を介してセカンダリタービン４０２に連結されたセカンダリコンプレッサ４０５が回転駆動されることはなく、セカンダリターボ４００は非稼動状態となる。即ち、エンジンシステム１０において、過給に寄与するのはプライマリターボ３００のみとなる。

ここで、セカンダリターボ４００が非稼動状態にあるため、プライマリ吸気通路２１４とセカンダリ吸気通路２１５とが連通した状態にあると、プライマリターボ３００により過給された吸入空気の一部が、第２主吸気通路２０３に向かわずにセカンダリ吸気通路２１５を第１主吸気通路２１３へ逆流し、過給圧が低下する。このため、シングルターボモードでは、吸気切り替え弁２１６が全閉開度とされ、プライマリ吸気通路２１４とセカンダリ吸気通路２１５との連通が遮断される。

また、このようにプライマリ吸気通路２１４とセカンダリ吸気通路２１５との連通が遮断された状態においても、第１主吸気通路２１３とセカンダリ吸気通路２１５との連通は遮断されていないため、場合によっては、吸入空気の一部がセカンダリコンプレッサ４０５へ流入する可能性がある。この際、この流入した吸入空気の行き場が無いと、セカンダリコンプレッサ４０５がコンプレッササージを引き起こす可能性がある。即ち、シングルターボモードでは、セカンダリコンプレッサ４０５へ流入した空気を然るべき経路で逃がす必要がある。そこで、吸気バイパス弁２１８が全開開度とされ、この種の空気が、適宜第１主吸気通路２１３へ戻されるのである。

一方、図２において、排気切り替え弁２１０及び吸気切り替え弁２１６が全開開度を採り、吸気バイパス弁２１８が全閉開度を採る場合、ツインターボモードが実現される。

ツインターボモードでは、排気切り替え弁２１０が全開開度となるため、セカンダリタービン４０２には、プライマリタービン３０２と同様に排気が供給される。このため、タービン回転軸４０３を介してセカンダリタービン４０２に連結されたセカンダリコンプレッサ４０５が回転駆動され、セカンダリターボ４００は稼動状態となる。即ち、プライマリターボ３００及びセカンダリターボ４００の双方が過給に寄与することになる。

ここで、吸気バイパス弁２１９が開弁状態にあると、折角セカンダリターボ４００で過給した吸入空気の一部が、第１主吸気通路２１３に逃げてしまう。このような事態を防止するために、ツインターボモードでは、吸気バイパス弁２１８が全閉開度とされ、吸気バイパス通路２１７と第１主吸気通路２１３との連通が遮断されるのである。このように、シングルターボモードとツインターボモードとでは、各切り替え弁の開閉状態が真逆となる。

シングルターボモードでは、プライマリターボ３００のみが稼動状態となるから、エンジンシステム１０の到達過給圧の上限値は、ツインターボモードと比較して低い。但し、セカンダリタービン４０２を排気で駆動する必要がないため、過給の立ち上がり速度はツインターボモードと比較して良好である。このため、シングルターボモードは、エンジン２００の始動時を含む、低回転又は軽負荷の運転領域で選択される。

逆に、ツインターボモードでは、プライマリターボ３００とセカンダリターボ４００との双方が稼動状態となるから、エンジンシステム１０の到達過給圧の上限値は、シングルターボモードと比較して高い。但し、ツインターボモードでは、プライマリタービン３０２に加えセカンダリタービン４０２を駆動する必要があるため、シングルターボモードと比較して大きな排気エネルギが必要である。このため、ツインターボモードは、高回転又は高負荷領域で選択される。

尚、本実施形態では、エンジンシステム１０における過給モードを、シングルターボモード及びツインターボモードのみとしたが、無論これは一例であり、例えば、シングルターボモードとツインターボモードとの間に、排気切り替え弁２１０及び吸気切り替え弁２１６を夫々一義的でない中間開度に維持することによりセカンダリターボ４００を助走させる、助走ツインターボモードが備わっていてもよい。助走ツインターボモードは、到達過給圧及び過給の立ち上がり速度が、夫々シングルターボモードとツインターボモードとの間に位置する。

ここで、このようなエンジンシステム１０において、排気切り替え弁２１０、吸気切り替え弁２１６又は吸気バイパス弁２１８が固着して動作不良に陥った場合、固着した切り替え弁の種類に応じて、例えば過給圧の低下、セカンダリターボ４００のコンプレッササージ或いはプライマリターボ３００のオーバーシュート等、各種の不具合が発生する可能性がある。このため、これら各切り替え弁の固着は、迅速、正確且つ効率的に検出される必要がある。

ＥＣＵ１００は、この種の固着を検出するため、エンジン停止制御及びエンジン始動制御を実行する。ここで、図３を参照し、先ずエンジン停止制御の詳細について説明する。ここに、図３は、エンジン停止制御のフローチャートである。尚、エンジン停止制御は、エンジン２００の稼動期間において実行される制御である。

図３において、ＥＣＵ１００は、ＩＧスイッチ６０１の操作状態がＩＧオフ状態であるか否か、即ちエンジン停止要求が存在するか否かを判別する（ステップＳ１０１）。

エンジン停止要求が存在しない場合（ステップＳ１０１：ＮＯ）、ＥＣＵ１００は、先に述べたように車両の運転条件に応じて過給モードを選択し、選択された過給モードに対応する開閉状態が得られるように、排気切り替え弁２１０、吸気切り替え弁２１６及び吸気バイパス弁２１８を駆動制御する（ステップＳ１０３）。ステップＳ１０３が実行されると、処理はステップＳ１０１に戻される。

一方エンジン停止要求が存在する場合（ステップＳ１０１：ＹＥＳ）、ＥＣＵ１００は、過給モードとしてツインターボモードを選択する（ステップＳ１０２）。即ち、排気切り替え弁２１０及び吸気切り替え弁２１６は全開開度に制御され、吸気バイパス弁２１８は全閉開度に制御される。尚、ツインターボモードは、本発明に係る「内燃機関の始動時に選択されるべき過給モードと異なる過給モード」に相当する。

過給モードとしてツインターボモードが選択されると、ＥＣＵ１００は、エンジン２００を機関停止状態に制御し（ステップＳ１０４）、エンジン停止制御を終了する。

次に、図４を参照してエンジン始動制御の詳細について説明する。ここに、図４は、エンジン始動制御のフローチャートである。尚、エンジン始動制御は、エンジン２００が機関停止状態にある場合に実行される。

図４において、ＥＣＵ１００は、ＩＧスイッチ６０１の操作状態が、ＩＧオン状態にあるか否か、即ち、エンジン始動要求が存在するか否かを判別する（ステップＳ２０１）。

エンジン始動要求が存在しない場合（ステップＳ２０１：ＮＯ）、ＥＣＵ１００は、実質的に処理を待機する。

一方、エンジン始動要求が存在する場合（ステップＳ２０１：ＹＥＳ）、ＥＣＵ１００は、過給モードとしてシングルターボモードを選択する（ステップＳ２０２）。尚、シングルターボモードは、本発明に係る「内燃機関の始動時に選択されるべき過給モード」に相当する。

ここで、先のエンジン停止制御において、機関停止時における各切り替え弁の開閉状態は、ツインターボモードに相当する開閉状態となっている。このため、ステップＳ２０２においては、排気切り替え弁２１０、吸気切り替え弁２１６及び吸気バイパス弁２１８が、夫々全閉状態、全閉状態及び全開状態を目標状態として駆動を開始する。

一方、ステップＳ２０２を実行するに際して、ＥＣＵ１００は、第１開度センサ６０２、第２開度センサ６０３及び第３開度センサ６０４のセンサ出力を取得して、目標開度と実開度との比較を実行し、センサ値が正常であるか否かを判別する（ステップＳ２０３）。尚、「センサ値が正常である」とは、各切り替え弁が、予め実験的に得られた動作速度で、或いは当該動作速度に準じた速度で駆動されていることを指す。この際、ＥＣＵ１００は、係る動作速度に基づいて算出される制限時間内に、各切り替え弁が目標となる開閉状態に移行したか否かをもって、センサ値が正常であるか否かの判別を行う。尚、このような動作は、センサ値が正常であるか否かの判別に係る実践的態様の一例である。

センサ値が正常である場合（ステップＳ２０３：ＹＥＳ）、即ち、排気切り替え弁２１０、吸気切り替え弁２１６及び吸気バイパス弁２１８が夫々制限時間内に全閉状態、全閉状態及び全開状態に移行した場合、ＥＣＵ１００はエンジン始動制御を終了する。

また、センサ値が異常である場合（ステップＳ２０３：ＮＯ）、即ち、排気切り替え弁２１０、吸気切り替え弁２１６及び吸気バイパス弁２１８のうち少なくとも一つが、制限時間内に目標となる開閉状態に移行しない場合、ＥＣＵ１００は、フェールセーフ制御を実行する（ステップＳ２０４）。

ここで、フェールセーフ制御とは、固着による車両性能の低下を最大限緩和する各種の制御を包括する概念であり、その実践的態様は一意に限定されないが、本実施形態では、先ず（１）固着状態にある切り替え弁の記憶、（２）ドライバへの告知、及び（３）ツインターボモードへの復帰を指す。

（１）は、各開度センサのセンサ値から固着状態にある切り替え弁の特定は容易であり、ＲＡＭやフラッシュメモリ等の然るべき記憶手段へ然るべき態様（例えば、フラグ等）で情報を書き込むことにより実行される。また（２）は、予めメータフード内やコンソールパネル等に設置されたウォーニングランプ等の点灯制御を指す。

一方、（３）は、正常状態にある切り替え弁を、従前の開閉状態、即ち、ツインターボモードに相当する開閉状態に戻すことを指し、その結果、固着状態にある切り替え弁の開閉状態と併せ、過給モードがツインターボモードに復帰する。フェールセーフ制御が終了すると、エンジン始動制御は終了する。

このように、本実施形態によれば、エンジン２００の機関停止時において、過給モードが、始動時に選択されるべきシングルターボモードとは異なるツインターボモードに制御される。このため、内燃機関の始動時においては、本来選択すべき過給モードとしてのシングルターボモードを得るために、毎回、半ば自動的に、排気切り替え弁２１０、吸気切り替え弁２１６及び吸気バイパス弁２１８の駆動が開始される。

即ち、これら切り替え弁の駆動は、固着の検出を目的として特別になされるものではなく、あくまで、本来始動時に選択すべきものして定められた最適な過給モードを得るためのプロセスに組み込まれている。このため、本実施形態によれば、極めて効率的な固着検出が実現されるのである。

より具体的に本実施形態の効果について説明すると、機関停止時において、車両は通常停止しており、本来選択すべき過給モードは、シングルターボモードである。従って、本実施形態に係るエンジン停止制御に類する制御を適用しない場合、エンジン始動時には、既に本来選択すべきシングルターボモードが実現されていることになる。

この場合、先ず第１に、固着検出を目的とした強制駆動を行わない限り、始動後暫時は切り替え弁の固着検出が行われない。このような強制駆動を行うためには、シングルターボモードに対応する開閉状態から、他の開閉状態（例えば、ツインターボモードに対応する開閉状態等）を経由して再びシングルターボモードに復帰する必要があり、各切り替え弁の駆動に要する電力資源を浪費する結果となりかねない。特に、始動時のように、エンジン２００の発電電力が定常時と較べて期待できない状況ではその影響が顕著である。

また、第２に、このように始動時に過給モードが既にシングルターボモードである場合、固着が検出された場合に復帰する過給モードは（復帰がなされるとして）、シングルターボモードである。シングルターボモードは、既に述べたように到達過給圧がツインターボモードと比較して低いから、エンジンシステム１０の採り得る過給圧の範囲は著しく制限される。また、プライマリターボ３００が、セカンダリターボ４００との協調動作を前提に設置される場合、総じてその体格は小型であり、高回転高負荷時等、本来ツインターボモードが選択されるべき状況において、オーバーシュート状態に陥り易い。

その点、本実施形態の如く、固着が検出された際に復帰する過給モードがツインターボモードであれば、過給圧の採り得る範囲はシングルターボモードよりも広範囲であり、過給圧の応答速度が緩慢であることを差し引いても、その実践上の利益はシングルターボモード復帰時と較べて遥かに高い。また、ツインターボモードであれば、上記オーバーシュート等の問題が生じることもない。即ち、ツインターボモードは、シングルターボモードと較べて、元よりフェールセーフ側の過給モードであり、固着が検出された際に選択すべき過給モードとして最適なのである。

このように、本実施形態によれば、エンジン始動時に、常に過給モードの選択に係る切り替え弁の全てが駆動されるため、固着防止効果を期待することができ、また、その駆動が、始動時に選択すべき過給モードであるシングルターボモードへの移行に付随して効率的に行なわれる上、例え切り替え弁の固着が検出されたとしても、よりフェールセーフ側のツインターボモードが担保されるため、車両の走行に与える影響を可及的に低減することができるといった、実践上極めて高い利益が享受されるのである。

本発明は、上述した実施形態に限られるものではなく、請求の範囲及び明細書全体から読み取れる発明の要旨或いは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴う車両の制御装置もまた本発明の技術的範囲に含まれるものである。

本発明は、複数の過給器と切り替え弁とを備え、該切り替え弁の制御により複数の過給器に係る過給モードを変化せしめ得るように構成された車両における、当該切り替え弁の固着検出に利用可能である。

上述した課題を解決するため、本発明に係る車両の制御装置は、内燃機関と、夫々前記内燃機関の排気により駆動される第１過給器及び第２過給器を含む過給システムと、前記内燃機関の吸気通路及び排気通路のうち少なくとも一方に設けられ、開閉状態に応じて、前記過給システムに係る過給モードを、前記第１過給器のみにより過給を行うシングル過給モードと、前記第１及び第２過給器双方により過給を行うツイン過給モードとを含む複数の過給モードの中で切り替え可能な少なくとも一つの切り替え弁とを備えた車両の制御装置であって、前記内燃機関の機関停止時に、前記開閉状態が、前記複数の過給モードのうち前記内燃機関の始動時に選択されるべき過給モードと異なり、且つ前記始動時よりも高負荷側の運転領域において選択されるべき過給モードに対応する開閉状態となるように前記切り替え弁を制御する第１制御手段と、前記内燃機関の始動時に、前記開閉状態が、前記始動時に選択されるべき過給モードに対応する開閉状態となるように前記切り替え弁を制御する第２制御手段とを具備することを特徴とする。

本発明に係る車両の制御装置は、この種の固着の防止を図りつつ、固着の検出をも効率的に検出すべく、以下の如くに動作する。即ち、例えばＥＣＵ（Electronic Control Unit：電子制御ユニット）等の各種処理ユニット、各種コントローラ或いはマイコン装置等各種コンピュータシステム等の形態を採り得る第１制御手段が、内燃機関の機関停止時に、切り替え弁の開閉状態が、過給システムに係る過給モードのうち内燃機関の始動時に選択されるべき過給モードと異なり、且つ始動時よりも高負荷側の運転領域において選択されるべき過給モードに対応する開閉状態となるように、切り替え弁を制御する。

一方エンジン停止要求が存在する場合（ステップＳ１０１：ＹＥＳ）、ＥＣＵ１００は、過給モードとしてツインターボモードを選択する（ステップＳ１０２）。即ち、排気切り替え弁２１０及び吸気切り替え弁２１６は全開開度に制御され、吸気バイパス弁２１８は全閉開度に制御される。尚、ツインターボモードは、本発明に係る「内燃機関の始動時に選択されるべき過給モードと異なり、且つ始動時よりも高負荷側の運転領域において選択されるべき過給モード」に相当する。

Claims (4)

1. 内燃機関と、
   夫々前記内燃機関の排気により駆動される第１過給器及び第２過給器を含む過給システムと、
   前記内燃機関の吸気通路及び排気通路のうち少なくとも一方に設けられ、開閉状態に応じて、前記過給システムに係る過給モードを、前記第１過給器のみにより過給を行うシングル過給モードと、前記第１及び第２過給器双方により過給を行うツイン過給モードとを含む複数の過給モードの中で切り替え可能な少なくとも一つの切り替え弁と
   を備えた車両の制御装置であって、
   前記内燃機関の機関停止時に、前記開閉状態が、前記複数の過給モードのうち前記内燃機関の始動時に選択されるべき過給モードと異なる過給モードに対応する開閉状態となるように前記切り替え弁を制御する第１制御手段と、
   前記内燃機関の始動時に、前記開閉状態が、前記始動時に選択されるべき過給モードに対応する開閉状態となるように前記切り替え弁を制御する第２制御手段と
   を具備することを特徴とする車両の制御装置。
2. 前記過給システムは、前記第１及び第２過給器が夫々独立して過給可能なパラレル過給システムであり、
   前記切り替え弁は、前記第２過給器に対応する排気通路に設置された排気切り替え弁と、前記第２過給器に対応する吸気通路に設置された吸気切り替え弁とを少なくとも含む
   ことを特徴とする請求項１に記載の車両の制御装置。
3. 前記第１制御手段は、前記機関停止時に、前記排気切り替え弁及び前記吸気切り替え弁を夫々全開状態に制御し、
   前記第２制御手段は、前記始動時に、前記排気切り替え弁及び前記吸気切り替え弁を夫々全閉状態に制御する
   ことを特徴とする請求項２に記載の車両の制御装置。
4. 前記開閉状態を特定する特定手段と、
   前記始動時に前記開閉状態が前記始動時に選択されるべき過給モードに対応する開閉状態に制御されるに際し、前記特定された開閉状態に基づいて前記切り替え弁が固着状態にあるか否かを判別する判別手段と
   を更に具備する
   ことを特徴とする請求項１に記載の車両の制御装置。

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