JP2009174364A - エンジン制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】例えばシーケンシャルタ−ボチャージャを備えるリーンバーンエンジンにおいてターボラグを低減又は解消する。
【解決手段】エンジン制御装置は、複数の気筒群の各々からの排気を並行して導くとともに連通管によって互いに連通されている複数の排気管と、該複数の排気管の各々に配置されており互いに容量の異なる複数のタービンと、複数の気筒群からの排気を、複数のタービンのうち少なくとも一つへと誘導するように、複数の排気管及び連通管からなる排気通路を切り換える切換手段と、当該エンジンの目標回転数、及び目標トルクにより規定される運転ポイントが属する運転領域に応じて、切換手段を制御する制御手段とを備える。そして、運転領域において、両ターボ領域が、高回転数側または高トルク側で大ターボ領域と接する場合には、該接する範囲において少なくとも部分的に小ターボ領域を介在させる。
【選択図】図５

Description

本発明は、例えばシーケンシャルタ−ボチャージャを備えるリーンバーンエンジンを制御するための、エンジン制御装置の技術分野に関する。

エンジンが所定運転状態にある時に空燃比を理論空燃比（例えば、１４．７）よりも燃料希薄側（すなわち、リーン側）の目標値（例えば、２２）に制御して、エンジンの燃費特性等を改善するリーンバーンエンジンが知られている。

ところが、このような燃料希薄において、従来の三元触媒装置では排気中の窒素酸化物（ＮＯｘ）が充分に浄化できないという問題がある。

そこで、所謂ＮＯｘ触媒が知られている。ＮＯｘ触媒は、リーン空燃比制御によって形成される酸素富過状態（すなわち、酸化雰囲気）において、排気中のＮＯｘを吸着し、その後、リッチ空燃比制御によって形成される炭化水素ＨＣ過剰状態（すなわち、還元雰囲気）において、吸着したＮＯｘを還元させる。

ところで、このＮＯｘ触媒には、硫黄被毒という別の問題がある。すなわち、ＮＯｘを吸着する部分に硫黄Ｓやその化合物ＳＯｘ等が付着してしまうと、ＮＯｘ吸着能力が低下してしまう。

そこで、特許文献２には、硫黄Ｓ等が所定の高温状態（例えば、６５０℃以上）のもとでＮＯｘ触媒から脱離する性質を利用して、硫黄被毒からの回復を試みるバンク制御が提案されている。このバンク制御によると、燃焼に供する混合ガスの空燃比を気筒毎にリッチ側あるいはリーン側の所定の値にそれぞれ振り分け、これによりＮＯｘ触媒に未燃焼ガスが適宜供給され、この未燃焼ガスに含まれる未燃炭化水素と残存酸素とを燃焼させ、ＮＯｘ触媒を所定の高温状態（例えば、６５０℃以上）に昇温し、もって硫黄Ｓ等が脱離される。

ここで、リーンバーンエンジンが、並列に配置された大・小のタ−ボチャージャからなるシーケンシャルタ−ボチャージャを備えている場合には、エンジン運転領域のうち、上記バンク制御を行うバンク制御領域（図５（ａ）を参照）において、大・小何れか一方のタ−ボチャージャを作動させるだけではなく、両方のタ−ボチャージャを作動させる。なお、小タ−ボチャージャのみを作動させる運転領域を「小ターボ領域」といい、大タ−ボチャージャのみを作動させる運転領域を適宜「大ターボ領域」ともいう。

ところが、運転ポイントがバンク制御領域から、高回転数または高トルク側の大ターボ領域に切り換えられると、つまり、大・小両方のタ−ボチャージャの作動から、大タ−ボチャージャのみの作動へ切り換わると、以下の問題が生じうる。すなわち、大ターボ領域への切り換え直前までは大・小両方に排気エネルギが分散されているので、大タ−ボチャージャには単独で所望の過給圧を出力するのに必要な排気エネルギが蓄積されていない。そのため、バンク制御領域から、高回転数または高トルク側の大ターボ領域に遷移する場合には、大タ−ボチャージャに必要な排気エネルギに到達するまでに相応の時間を要し、トルクの上昇が遅れ、もってターボラグやトルクショックが生じうるのである。

この種のターボラグやトルクショックの発生を防止する技術として、例えば特許文献１には、大・小何れか一方のタ−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の過給作動への切り換え時に、空燃比をリーン側に補正することで、燃料気化に伴う気化熱量を減少させ、排気温度の低下分を補う技術が提案されている。

しかし、特許文献１では、上述のようなリーンバーンエンジンに固有のバンク制御は想定されていない。すなわち、リーンバーンエンジンにおいて、大・小両方のタ−ボチャージャの作動から、大タ−ボチャージャのみの作動へ切り換え時ついては特段考慮がなされていない。この場合特に、大・小両方のタ−ボチャージャに排気エネルギが分散されているため、切り換え後にターボラグやトルクショックが生じうる。

特開平７−２１７４７６号公報 特開平８−１８９３８８号公報

本発明は、例えば上述した問題点に鑑みてなされたものであり、ＮＯｘ触媒を備えるリーンバーンエンジンの吸、排気系に、大・小のタ−ボチャージャを並列に配置した構成において、ターボラグやトルクショックを低減又は解消可能なエンジン制御装置を提供することを課題とする。

本発明に係るエンジン制御装置は、上記課題を解決するため、リーンバーンエンジンを制御するためのエンジン制御装置であって、複数の気筒群の各々からの排気を並行して導くとともに連通管によって互いに連通されている複数の排気管と、該複数の排気管の各々に配置されており互いに容量の異なる複数のタービンと、前記複数の気筒群からの排気を、前記複数のタービンのうち少なくとも一つへと誘導するように、前記複数の排気管及び前記連通管からなる排気通路を切り換える切換手段と、当該エンジンの目標回転数、及び目標トルクにより規定される運転ポイントが属する運転領域に応じて、前記切換手段を制御する制御手段とを備え、前記運転領域は、前記複数のタービンのうち容量が比較的小さい小タービンにのみ排気が導かれる小ターボ領域、前記小タービンよりも容量が大きい大タービンにのみ排気が導かれる大ターボ領域、及び前記小タービン及び前記大タービンの両方に排気が導かれる両ターボ領域を含んでなり、前記運転領域において、前記両ターボ領域が、高回転数側又は高トルク側で前記大ターボ領域と接する場合には、該接する範囲において少なくとも部分的に前記小ターボ領域を介在させる。

この構成において、リーンバーンエンジンは、燃費向上の目的で、燃料を、常時は空燃比がリーン（すなわち、空気過剰）の条件下で燃焼させ、一時的にストイキ（すなわち、理論空燃比）〜リッチ（すなわち、燃料過剰）の条件下で燃焼させるエンジンをいう。リーンバーンエンジンは、典型的には、三元触媒のほかに、ＮＯｘ触媒をその排気管に備える。ＮＯｘ触媒は、酸素の共存する排気に含まれる窒素酸化物（すなわち、ＮＯｘ）を効果的に浄化する触媒であり、例えば、リーン雰囲気でＮＯｘを吸蔵する吸蔵材を付加させたリーン吸蔵還元型ＮＯｘ触媒である。

気筒群は、好ましくは、排気の干渉を避けるために、互いの作動位相が極力離れている複数の気筒からなる。一の気筒群を構成する複数の気筒からの排気はマニホールドによって集められ、該一の気筒群に対応した一の排気管によって、他の排気管と並行して車外へと導かれる。ただし、各排気管は連通管によって互いに連通されている。それゆえ、後述する切換手段によって、一の気筒群からの排気を、選択的に他の排気管へと誘導することも可能となる。

複数のタービンは、複数の排気管の各々に配置されている。上記したように、複数の排気管は並行しているので、複数のタービンは並列に配置されているともいえる。各タービンは、吸気管に配置されたコンプレッサとペアを組み、ターボチャージャとして機能する。これらのタービンは、互いに容量が異なる。すなわち、吹き付けられる排気ガスの流量、あるいは流速等が異なる。タービンの容量は、予め構造的に異ならしめてもよいし、いわゆる可変容量 型ターボチャージャとすることで事後的に異ならしめてもよい。

排気通路は、複数の排気管及び連通管、及び排気が通過しうる他の管路からなり、これらの管路のうち排気が通過するものを示す。

切換手段は、例えば複数の排気管や連通管の管路に備わる１又は複数の切替弁からなり、これらの開閉状態を切り換えることによって、何れの管路に排気を通過させるか否かを切り換え、もって排気通路を切り換える。これにより、複数の気筒群からの排気を、複数のタービンのうち少なくとも一つへと誘導できる。

制御手段は、例えば電子制御ユニットであり、各種センサからの信号、及び所定のマップに基づいて設定される当該エンジンの目標回転数、及び目標トルクにより運転ポイントを規定し、該運転ポイントが属する運転領域に応じて、切換手段を制御する。

この運転領域は、小ターボ領域、大ターボ領域、及び両ターボ領域を含んでなる。ここで、小ターボ領域では、複数のタービンのうち容量が比較的小さい小タービンにのみ排気が導かれる。大ターボ領域では、小タービンよりも容量が大きい大タービンにのみ排気が導かれる。両ターボ領域では、小タービン及び大タービンの両方に排気が導かれる。ただし、小ターボ領域は、小タービンに１００％の排気が導かれる態様だけではなく、他のタービンにも少量の排気が導かれる態様も含まれてよい。大ターボ領域についても同様である。

そして、運転領域において、両ターボ領域が、高回転数側または高トルク側で大ターボ領域と接する場合には、該接する範囲において少なくとも部分的に小ターボ領域を介在させる。なお、「少なくとも部分的に」としたのは、両ターボ領域が、高回転数側または高トルク側で大ターボ領域と接する範囲の全てにわたって、小ターボ領域を介在させることまでは要しない趣旨である。すなわち、運転領域において、高回転数側または高トルク側に向かって、両ターボ領域、小ターボ領域、及び大ターボ領域が基本的にはこの順に存在することとなるが、例外的には、小ターボ領域を介在させない場合も許容する趣旨である。

この構成によると、運転ポイントが、両ターボ領域から、高回転数側または高トルク側の大ターボ領域に遷移する場合には、直接的に大ターボ領域に遷移するのではなく、小ターボ領域を経由して間接的に大ターボ領域に遷移する。そうすると、大タービンの容量よりも小タービンの容量の方が小さいので、経由する小ターボ領域において、過給が立ち上がるまでに要する時間が短縮される。その結果、直接的に大ターボ領域に遷移する場合に比べて、ターボラグやトルクショックを低減又は解消できる。

本発明に係るエンジン制御装置の一態様では、前記両ターボ領域はバンク制御領域であり、該バンク制御領域においては、前記前記複数の気筒群のうち、空燃比がリーンに制御された第１気筒群からの排気が前記複数のタービンのうち一方へ導入され、空燃比がリーン以外に制御された第２気筒群からの排気が他方へ導入されるように、前記排気通路が切り換えられる、バンク制御が前記制御手段によって行われる。

この構成によると、両ターボ領域においてバンク制御が行われるので、硫黄被毒したＮＯｘ触媒において未燃焼ガスを燃焼させ、所定の高温状態（例えば、６５０℃以上）を形成し、もって被毒回復が可能となる。そして、その後に運転ポイントが高回転数側または高トルク側の大ターボ領域に遷移する際にも、直接的に大ターボ領域に遷移する場合に比べて、ターボラグやトルクショックを低減又は解消できる。

本発明に係るエンジン制御装置の他の態様では、前記運転領域において、前記大ターボ領域は、前記小ターボ領域と高回転数側または高トルク側で接しており、前記両ターボ領域が、前記小ターボ領域と前記大ターボ領域との境界にまたがっている。

この構成によると、両ターボ領域が、高回転数側または高トルク側で大ターボ領域と接することになる。そこで、上述のように、該接する範囲において少なくとも部分的に前記小ターボ領域を介在させれば、同様にターボラグやトルクショックを低減又は解消できる。

本発明に係るエンジン制御装置の他の態様では、前記複数のタービンの対となる複数のコンプレッサが配置された吸気管における吸気圧を検出する吸気圧検出手段を更に備え、前記制御手段は、前記介在させた小ターボ領域において、前記検出される吸気圧が所定の圧力閾値を超えた場合に、前記大ターボ領域に遷移するように、前記切換手段を制御する。

この構成において、所定の圧力閾値は、小タービンによる過給の立ち上がりを示す圧力として、予め経験、実験、又はシミュレーションによって特定される値であり、該特定される圧力に若干のマージン加味した値としてもよい。なお、「吸気圧が所定の圧力閾値を超えた場合」には、「吸気圧が所定の圧力閾値以上となる場合」、或いは「「吸気圧が所定の圧力閾値よりも大きくなった場合」が含まれる。

この構成によると、小ターボ領域を介在させているのでターボラグやトルクショックを低減又は解消でき、加えて、小タービンによる過給の立ちを確認してから、適切なタイミングで大ターボ領域に遷移できる。

本発明の作用及び他の利得は、次に説明する実施するための最良の形態から明らかにされよう。

以下、発明を実施するための最良の形態として本発明の一実施形態を、図面に基いて詳細に説明する。

図１は、実施形態に係るエンジン、及びその制御装置の模式的な上面図である。図１に示すように、当該エンジンは例えば４気筒からなるリーンバーンエンジンであり、シリンダブロック１０内には４つの気筒１２a，１２b，１２c，１２dが設けられている。

吸気は、吸気管３８の管路に設けられた小ターボチャージャ３１の小コンプレッサ３１Ｃ，大ターボチャージャ３２の大コンプレッサ３２Ｃの入口へ導かれる。小コンプレッサ３１Ｃ，大コンプレッサ３２Ｃにて加圧された吸気は、不図示のインタークーラにより冷却され、スロットル弁４０、及び吸気マニホールド４２を経て気筒１２a〜１２dへ供給される。なお、小コンプレッサ３１Ｃ，大コンプレッサ３２Ｃは、小タービン３１Ｔ，大タービン３２Ｔによって各々駆動され、吸気管３８の管路に直列に設けられてもよいし、あるいは並列に設けられてもよい。

電子制御ユニット４６は、演算処理装置、及びメモリを備えており、エンジンの運転状態を示す種々のセンサからの信号が供給される入力ポートと、スロットル弁４０や可変動弁装置４４に対する制御信号を出力する出力ポートを備える。なお、種々のセンサは、例えば、スロットル弁４０の開度（ポジション）を検出するスロットルバルブポジションセンサ、スロットル弁４０よりも上流の吸気圧を検出する吸気圧センサ３８１、運転者によるアクセルペダルの踏み込み量を検出するアクセルセンサ３８２、当該エンジンが搭載された車両の車速を検出する車速センサ３８３、クランクシャフト１３の回転数及び回転角度を検出する回転数センサ及び回転角度センサなどである。ここで、エンジンの目標回転数と目標トルクの組み合わせを、エンジンの運転ポイントともいう。電子制御ユニット４６は、予め定められたマップに従って、基本的にはエンジンの運転効率を優先して、運転ポイントを設定する。

各気筒における点火順序は、共有するクランクシャフト１３の回転をスムーズにするために、吸気行程、圧縮行程、燃焼・膨張行程、排気行程が互いに極力重複しないように調整されている。特に、各気筒からクランクシャフト１３に加わる力が分散するように、点火順序は、例えば１２a−１２c−１２d−１２bとされている。この際、各気筒からの排気をマニホールドにより一つに集めてタービンへ送るにあたっては、各気筒からの排気の干渉を避けるため、作動位相が互いに最も離れている気筒１２a、及び１２dからなる第１気筒群からの排気が排気サブマニホールド２０１により集められ、その下流端と連通する排気管２１１を介して、その管路に設けられた小ターボチャージャ３１の小タービン３１Ｔに導入される。一方で、同じく作動位相が互いに最も離れている気筒１２bと１２cからなる第２気筒群からの排気が排気サブマニホールド２０２により集められ、その下流端と連通する排気管２１２を介して、その管路に設けられた大ターボチャージャ３２の大タービン３２Ｔに導入される。小タービン３１Ｔ，大タービン３２Ｔの各々からの排気に含まれる炭化水素（ＨＣ）は、三元触媒よりなるプリ触媒２３１，２３２において浄化される。浄化後の排気はその後段で排気管２４によりまとめられ、残りの窒素酸化物（以下、ＮＯｘという）が、ＮＯｘ触媒２６において浄化される。その後、排気は不図示の消音器等を経て大気へ放出される。

ここで、排気通路の切り換え制御に利用される制御弁について、図１に加えて、図２から図５を参照して説明を加える。ここで、図２は、実施形態に係るエンジン制御装置において、小タービン３１Ｔのみに排気を導入するための各制御弁の開閉状態を示す模式的な平面図である。図３は、実施形態に係るエンジン制御装置において、大タービン３２Ｔのみに排気を導入するための各制御弁の開閉状態を示す模式的な平面図である。図４は、実施形態に係るエンジン制御装置において、小タービン３１Ｔ、及び大タービン３２Ｔの両方に排気を導入するための各制御弁の開閉状態を示す模式的な平面図である。排気通路の切り換え制御のために、排気管２１１と排気管２１２とは、小タービン３１Ｔ，大タービン３２Ｔの各々よりも上流において、排気連通管２１３によって連通されている。そして、第１制御弁２２１が、排気管２１１の管路において、排気連通管２１３との接続部と小タービン３１Ｔとの間に設けられている。第２制御弁２２２が、排気管２１２の管路において、排気連通管２１３との接続部と大タービン３２Ｔとの間に設けられている。連通制御弁２２３が、排気連通管２１３の管路に設けられている。

図２に示すように、第１制御弁２２１を開き、第２制御弁２２２を閉じ、連通制御弁２２３を開くと、第１気筒群からの排気、及び第２気筒群からの排気の何れも、小タービン３１Ｔのみに導入される。

図３に示すように、第１制御弁２２１を閉じ、第２制御弁２２２を開き、連通制御弁２２３を開くと、第１気筒群からの排気、及び第２気筒群からの排気の何れも、大タービン３２Ｔのみに導入される。

図４に示すように、第１制御弁２２１も第２制御弁２２２も開き、連通制御弁２２３を閉じると、第１気筒群からの排気、及び第２気筒群からの排気は夫々、小タービン３１Ｔ、及び大タービン３２Ｔに導入される。

これら第１制御弁２２１，第２制御弁２２２，連通制御弁２２３の開閉制御は電子制御ユニット４６により、図５に示すエンジンの運転領域における運転ポイントに応じて行われる。図５は、実施形態に係るエンジンの運転領域を、エンジンの目標回転数と目標トルクの組み合わせによって示すマップである。

まず、図５（ａ）を参照して比較例とその課題について説明する。図５（ａ）には、ＷＯＴトルク、すなわちスロットル弁４０全開時のトルクを上限として、当該エンジンの運転領域である小ターボ領域、大ターボ領域、及びバンク制御領域が夫々示されている。一般に、広い運転領域にわたって高効率にて過給できるように、低回転数・低負荷領域が小ターボ領域とされ、高回転数・高トルク領域が大ターボ領域とされる。バンク制御領域は、小ターボ領域と大ターボ領域との境界にまたがる。バンク制御領域においては、ＮＯｘ触媒２６の温度を硫黄Ｓ等の脱離温度にするために、第１気筒群の空燃比が例えばリーンに制御されると、第２気筒群の空燃比がリッチに制御され、夫々の気筒群からの排気が小タービン３１Ｔ，大タービン３２Ｔの各々に導入される。ここで、図５（ａ）の太矢印で示すように、運転ポイントがバンク制御領域から、高回転数または高トルク側の大ターボ領域に切り換えられると、上述の背景技術において指摘したように、大ターボチャージャ３２による過給に必要な排気エネルギに到達するまでに相応の時間を要し、トルクの上昇が遅れ、もってターボラグやトルクショックが生じうる。

これに対し、本実施形態では、図５（ｂ）に示すように、バンク制御領域と大ターボ領域との間に拡張小ターボ領域を設ける。小ターボチャージャ３１単独で所望の過給圧を出力するのに十分な排気の流量は、大ターボチャージャ３２単独でのそれよりも少ない。よって、排気の流量が変わらないとすれば、所望の過給圧を出力するのに十分な排気の流量に達するまでの時間は、大ターボチャージャ３２単独よりも短縮される。その結果、過給の立ち上がりが早期化され、ターボラグが低減される。このときの具体的な制御を、図６を参照して説明する。ここで、図６は、実施形態に係るエンジン制御装置による制御を示すフローチャートである。

図６に示すように、先ず、バンク制御の実行条件が成立するか否かが判定される（ステップＳ１）。ここで、バンク制御の実行条件は、例えば、前回のバンク制御実行時期から所定時間が経過しており、ＮＯｘ触媒２６が再び硫黄被毒していると想定されるか否かが判定される。

ここで、バンク制御の実行条件が成立しないと判定される場合（ステップＳ１：Ｎｏ）、バンク制御は実行されないので、運転ポイントがバンク制御領域から大ターボ領域に切り換えられることはない。よって、本制御を終了する。

他方で、バンク制御の実行条件が成立すると判定される場合（ステップＳ１：Ｙｅｓ）、次いで、当該エンジンの運転ポイントがバンク制御領域にあるか否かが、判定される（ステップＳ２）。

ここで、当該エンジンの運転ポイントがバンク制御領域にあると判定される場合（ステップＳ２：Ｙｅｓ）、小タービン３１Ｔ、及び大タービン３２Ｔの両方に排気を導入するべく、図４に示すように第１制御弁２２１も第２制御弁２２２も開き、連通制御弁２２３を閉じる（ステップＳ３）。

他方で、当該エンジンの運転ポイントがバンク制御領域にないと判定される場合（ステップＳ２：Ｎｏ）、小ターボ領域であるか否かが判定される（ステップＳ４）。

ここで、当該エンジンの運転ポイントが小ターボ領域にあると判定される場合（ステップＳ４：Ｙｅｓ）、排気を小タービン３１Ｔのみに導入するべく、図２に示すように、第１制御弁２２１を開き、第２制御弁２２２を閉じ、連通制御弁２２３を開く（ステップＳ５）。

他方で、当該エンジンの運転ポイントが小ターボ領域にないと判定される場合（ステップＳ４：Ｎｏ）、残る大ターボ領域にあると想定される。当該エンジンの運転ポイントが大ターボ領域にあるということは、バンク制御領域から高回転数または高トルク側の大ターボ領域に運転ポイントが切り換わった直後の可能性もある。そうすると、上述の背景技術で指摘したターボラグやトルクショックが生じる可能性もある。そこで、目標回転数、又は目標トルクが、バンク制御領域以上の値であるか否かが判定される（ステップＳ６）。

ここで、目標回転数、及び目標トルクの何れもが、バンク制御領域以上の値ではないと判定される場合（ステップＳ６：Ｎｏ）、大ターボ領域に切り換えてもターボラグやトルクショックが生じる虞は殆どない。そこで、排気を大タービン３２Ｔのみに導入するべく、図３に示すように、第１制御弁２２１を閉じ、第２制御弁２２２を開き、連通制御弁２２３を開く（ステップＳ８）。

他方で、目標回転数、又は目標トルクが、バンク制御領域以上の値であると判定される場合（ステップＳ６：Ｙｅｓ）、直接に大ターボ領域に切り換えると、上述の背景技術で指摘したターボラグやトルクショックが生じうる。そこで先ず、排気を小タービン３１Ｔのみに導入するべく、図２に示すように、第１制御弁２２１を開き、第２制御弁２２２を閉じ、連通制御弁２２３を開く（ステップＳ７）。そうすると、排気を小タービン３１Ｔのみに導入する場合に比べて、所望の過給圧を出力するのに十分な排気の流量に達するまでの時間が短縮される。その結果、過給の立ち上がりが早期化され、ターボラグが低減される。

その後、スロットル弁４０の上流の吸気圧が、吸気圧センサ３８１によって検出され、その値が、小ターボチャージャ３１の過給の立ち上がりを示す所定の圧力閾値以上であるか否かが判定される（ステップＳ９）。

ここで、スロットル弁４０の上流圧力が所定の圧力閾値以上ではないと判定される場合（ステップＳ９：Ｎｏ）、まだ過給の立ち上がりが不十分であり、ターボラグの虞がある。そこで、引き続き排気を小タービン３１Ｔのみに導入する（ＲＥＴＵＲＮ）。

他方で、スロットル弁４０の上流圧力が所定の圧力閾値以上であると判定される場合（ステップＳ９：Ｙｅｓ）、過給の立ち上がりが十分であり、ターボラグの虞も解消されている。そこで、排気を大タービン３２Ｔのみに導入するべく、図３に示すように、第１制御弁２２１を閉じ、第２制御弁２２２を開き、連通制御弁２２３を開く（ステップＳ１０）。

以上説明した実施形態によれば、ＮＯｘ触媒２６を備えるリーンバーンエンジンの吸、排気系に、大・小のタ−ボチャージャを並列に配置した構成において、運転ポイントがバンク制御領域から、高回転数または高トルク側の大ターボ領域に切り換えられる場合に生じうるターボラグやトルクショックを低減又は解消可能となる。

なお、上記実施形態において、ＮＯｘ触媒２６は、本発明に係る「ＮＯｘ触媒」の一例である。気筒１２a、及び１２dからなる第１気筒群、及び気筒１２bと１２cからなる第２気筒群は、本発明に係る「気筒群」の一例である。排気連通管２１３は、本発明に係る「連通管」の一例である。排気管２１１、及び排気管２１２は、本発明に係る「排気管」の一例である。小タービン３１Ｔ、及び大タービン３２Ｔは、本発明に係る「タービン」の一例である。第１制御弁２２１、第２制御弁２２２、及び連通制御弁２２３は、本発明に係る「切換手段」の一例である。電子制御ユニット４６は、本発明に係る「制御手段」の一例である。小ターボ領域は、本発明に係る「小ターボ領域」の一例である。大ターボ領域は、本発明に係る「大ターボ領域」の一例である。バンク制御領域は、本発明に係る「両ターボ領域」の一例である。小コンプレッサ３１Ｃ、及び大コンプレッサ３２Ｃは、本発明に係る「コンプレッサ」の一例である。吸気圧センサ３８１は、本発明に係る「吸気圧検出手段」の一例である。

なお、上述の実施形態では、４気筒エンジンを用いて説明したが、その他の多気筒エンジンについても本発明は適用可能である。或いは、上述の実施形態では、大・小のタ−ボチャージャが一つずつ備わる構成を用いて説明したが、各々が２以上備わる構成についても本発明は適用可能である。

すなわち、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エンジン制御装置も又、本発明の技術的範囲に含まれるものである。

実施形態に係るエンジン、及びその制御装置の模式的な上面図である。 実施形態に係るエンジン制御装置において、小タービン３１Ｔのみに排気を導入するための各制御弁の開閉状態を示す模式的な平面図である。 実施形態に係るエンジン制御装置において、大タービン３２Ｔのみに排気を導入するための各制御弁の開閉状態を示す模式的な平面図である。 実施形態に係るエンジン制御装置において、小タービン３１Ｔ、及び大タービン３２Ｔの両方に排気を導入するための各制御弁の開閉状態を示す模式的な平面図である。 実施形態に係るエンジンの運転領域を、エンジンの目標回転数と目標トルクの組み合わせによって示すマップである。 実施形態に係るエンジン制御装置による制御を示すフローチャートである。

符号の説明

３８…吸気管、４０…スロットル弁、４２…吸気マニホールド、４４…可変動弁装置、１０…シリンダブロック、１２a，１２b，１２c．１２d…気筒、２０１…排気サブマニホールド、２０２…排気サブマニホールド、２１３…排気連通管、２２１…第１制御弁、２２２…第２制御弁、２２３…連通制御弁、３１…小ターボチャージャ、３１Ｔ…小タービン、３１Ｃ…小コンプレッサ、３２…大ターボチャージャ、３２Ｔ…大タービン、３２Ｃ…大コンプレッサ、２３１…プリ触媒、２３２…プリ触媒、２４…排気管、２６…ＮＯｘ触媒

Claims (4)

1. リーンバーンエンジンを制御するためのエンジン制御装置であって、
   複数の気筒群の各々からの排気を並行して導くとともに連通管によって互いに連通されている複数の排気管と、
   該複数の排気管の各々に配置されており互いに容量の異なる複数のタービンと、
   前記複数の気筒群からの排気を、前記複数のタービンのうち少なくとも一つへと誘導するように、前記複数の排気管及び前記連通管からなる排気通路を切り換える切換手段と、
   当該エンジンの目標回転数、及び目標トルクにより規定される運転ポイントが属する運転領域に応じて、前記切換手段を制御する制御手段とを備え、
   前記運転領域は、前記複数のタービンのうち容量が比較的小さい小タービンにのみ排気が導かれる小ターボ領域、前記小タービンよりも容量が大きい大タービンにのみ排気が導かれる大ターボ領域、及び前記小タービン及び前記大タービンの両方に排気が導かれる両ターボ領域を含んでなり、
   前記運転領域において、前記両ターボ領域が、高回転数側または高トルク側で前記大ターボ領域と接する場合には、該接する範囲において少なくとも部分的に前記小ターボ領域を介在させる
   ことを特徴とするエンジン制御装置。
2. 前記両ターボ領域はバンク制御領域であり、
   該バンク制御領域においては、前記前記複数の気筒群のうち、空燃比がリーンに制御された第１気筒群からの排気が前記複数のタービンのうち一方へ導入され、空燃比がリーン以外に制御された第２気筒群からの排気が他方へ導入されるように、前記排気通路が切り換えられる、バンク制御が前記制御手段によって行われる
   ことを特徴とする請求項１に記載のエンジン制御装置。
3. 前記運転領域において、
   前記大ターボ領域は、前記小ターボ領域と高回転数側又は高トルク側で接しており、
   前記両ターボ領域が、前記小ターボ領域と前記大ターボ領域との境界にまたがっている
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載のエンジン制御装置。
4. 前記複数のタービンの対となる複数のコンプレッサが配置された吸気管における吸気圧を検出する吸気圧検出手段を更に備え、
   前記制御手段は、前記介在させた小ターボ領域において、前記検出される吸気圧が所定の圧力閾値を超えた場合に、前記大ターボ領域に遷移するように、前記切換手段を制御する
   ことを特徴とする請求項１から３の何れか一項に記載のエンジン制御装置。

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