(57)【要約】  多段式ターボ過給システムにおいて、エンジンの吸気通路又は排気通路において複数のターボ過給機のうち何れかのターボ過給機をバイパスするバイパス通路と、バイパス通路に設けられたバイパスバルブと、運転モード選択部と、エンジンの複数の制御パラメータとバイパスバルブの開度との関係をそれぞれ示す複数のバイパスバルブ開度マップから、運転モード選択部によって選択された運転モードに応じて、少なくとも１つのバイパスバルブ開度マップを選択するよう構成されたバイパスバルブ開度マップ選択部と、バイパスバルブ開度マップと複数の制御パラメータを示す制御パラメータ情報とに基づいてバイパスバルブの開度指令値を決定するよう構成されたバイパスバルブ開度決定部と、バイパスバルブの開度指令値に基づいて、バイパスバルブの開度を制御するよう構成されたバイパスバルブ開度制御部と、を備える。
2017199363.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンの排ガスにより駆動される複数のターボ過給機を備えた多段式ターボ過給システムであって、
前記エンジンの吸気通路又は排気通路において前記複数のターボ過給機のうち何れかのターボ過給機をバイパスするバイパス通路と、
前記バイパス通路に設けられたバイパスバルブと、
前記エンジンの複数の運転モードから、何れか１つの運転モードを選択するよう構成された運転モード選択部と、
前記エンジンの複数の制御パラメータと前記バイパスバルブの開度との関係をそれぞれ示す複数のバイパスバルブ開度マップから、前記運転モード選択部によって選択した前記運転モードに応じて、少なくとも１つのバイパスバルブ開度マップを選択するよう構成されたバイパスバルブ開度マップ選択部と、
前記バイパスバルブ開度マップ選択部によって選択された前記バイパスバルブ開度マップと、前記複数の制御パラメータを示す制御パラメータ情報とに基づいて、前記バイパスバルブの開度指令値を決定するよう構成されたバイパスバルブ開度決定部と、
前記バイパスバルブ開度決定部によって決定された前記バイパスバルブの開度指令値に基づいて、前記バイパスバルブの開度を制御するよう構成されたバイパスバルブ開度制御部と、
を備える、多段式ターボ過給システム。
【請求項２】
前記排気通路と前記吸気通路とを連通するＥＧＲ通路と、
前記ＥＧＲ通路に設けられたＥＧＲバルブと、をさらに備え、
前記複数の運転モードは、
低ＥＧＲ運転モードと、
前記エンジンの吸気量に対する、前記ＥＧＲ通路を介した前記吸気通路への前記排ガスの再循環流量の割合を示すＥＧＲ率が前記低ＥＧＲ運転モードよりも大きい高ＥＧＲ運転モードと、
を含み、
前記複数のバイパスバルブ開度マップは、前記低ＥＧＲ運転モードに対応する低ＥＧＲマップと、前記高ＥＧＲ運転モードに対応する高ＥＧＲマップとを含み、
前記バイパスバルブ開度マップ選択部は、前記運転モード選択部によって前記低ＥＧＲ運転モードが選択された場合に、前記複数のバイパスバルブ開度マップから前記低ＥＧＲマップを選択し、前記運転モード選択部によって前記高ＥＧＲ運転モードが選択された場合に、前記複数のバイパスバルブ開度マップから前記高ＥＧＲマップを選択するよう構成された、請求項１に記載の多段式ターボ過給システム。
【請求項３】
前記排気通路と前記吸気通路とを連通するＥＧＲ通路と、
前記ＥＧＲ通路に設けられたＥＧＲバルブと、をさらに備え、
前記複数の運転モードは、前記排ガスの浄化を優先する排ガス浄化モードを含み、
前記複数のバイパスバルブ開度マップは、前記エンジンの吸気量に対する、前記ＥＧＲ通路を介した前記吸気通路への前記排ガスの再循環流量の割合を示すＥＧＲ率を優先するＥＧＲ優先マップを含み、
前記バイパスバルブ開度マップ選択部は、前記運転モード選択部によって前記排ガス浄化モードが選択された場合に、前記複数のバイパスバルブ開度マップから前記ＥＧＲ優先マップを選択するよう構成された、請求項１又は２に記載の多段式ターボ過給システム。
【請求項４】
前記複数の運転モードは、エコ運転モードおよび加速重視モードを含み、
前記複数のバイパスバルブ開度マップは、前記エンジンの燃費を優先する燃費優先マップと、前記エンジンの出力を優先する出力優先マップとを含み、
前記バイパスバルブ開度マップ選択部は、前記運転モード選択部によって前記エコ運転モードが選択された場合に、前記複数のバイパスバルブ開度マップから前記燃費優先マップを選択し、前記運転モード選択部によって前記加速重視モードが取得された場合に、前記複数のバイパスバルブ開度マップから前記出力優先マップを選択するよう構成された、請求項１乃至３の何れか１項に記載の多段式ターボ過給システム。
【請求項５】
前記排気通路と前記吸気通路とを連通するＥＧＲ通路と、
前記ＥＧＲ通路に設けられたＥＧＲバルブと、
前記エンジンの吸気量に対する、前記ＥＧＲ通路を介した前記吸気通路への前記排ガスの再循環流量の割合を示すＥＧＲ率を計測するためのＥＧＲ率センサと、
前記エンジンの複数の制御パラメータと目標ＥＧＲ率との関係をそれぞれ示す複数のＥＧＲ率マップから、前記運転モード選択部によって選択された前記運転モードに応じて、少なくとも１つのＥＧＲ率マップを選択するよう構成されたＥＧＲ率マップ選択部と、
前記ＥＧＲ率マップ選択部によって選択された前記ＥＧＲ率マップと、前記複数の制御パラメータを示す制御パラメータ情報とに基づいて、前記目標ＥＧＲ率を決定するよう構成されたＥＧＲ率決定部と、
前記ＥＧＲ率センサによって計測された前記ＥＧＲ率と、前記ＥＧＲ率決定部によって決定された前記目標ＥＧＲ率とに基づいて、前記ＥＧＲバルブの開度指令値を決定するよう構成されたＥＧＲバルブ開度決定部と、
前記ＥＧＲバルブ開度決定部によって決定された前記ＥＧＲバルブの開度指令値に基づいて、前記ＥＧＲバルブの開度を制御するよう構成されたＥＧＲバルブ開度制御部と、
を更に備える、請求項１乃至４の何れか１項に記載の多段式ターボ過給システム。
【請求項６】
前記エンジンは自動車用エンジンであり、
前記複数の制御パラメータは、前記エンジンの目標トルクを含み、
前記多段式ターボ過給システムは、ドライバーのアクセル操作量に基づいて前記目標トルクを決定するよう構成された目標トルク決定部を含む、請求項１乃至５の何れか１項に記載の多段式ターボ過給システム。
【請求項７】
前記複数のターボ過給機のうち前記バイパス通路にバイパスされるターボ過給機の回転数を計測するよう構成された回転センサを更に備え、
前記バイパスバルブ開度制御部は、前記回転センサによって計測された前記ターボ過給機の回転数が閾値を超過した場合に、前記バイパスバルブ開度マップ選択部によって選択された前記バイパスバルブ開度マップから得られる前記バイパスバルブの前記開度指令値よりも前記バイパスバルブの開度が大きくなるよう前記バイパスバルブを制御するよう構成された、請求項１乃至６の何れか１項に記載の多段式ターボ過給システム。
【請求項８】
前記複数のターボ過給機は、タービンブレードへの排気の流速を調節するための可変ノズル翼を備える可変容量型ターボ過給機を含み、
前記多段式ターボ過給システムは、
前記エンジンの複数の制御パラメータと前記可変ノズル翼の開度との関係をそれぞれ示す複数のノズル翼開度マップから、前記運転モード選択部によって選択された前記運転モードに応じて、少なくとも１つのノズル翼開度マップを選択するよう構成されたノズル翼開度マップ選択部と、
前記ノズル翼開度マップ選択部によって選択された前記ノズル翼開度マップと、前記複数の制御パラメータを示す制御パラメータ情報とに基づいて、前記可変ノズル翼の開度指令値を決定するよう構成されたノズル翼開度決定部と、
前記ノズル翼開度決定部によって決定された前記可変ノズル翼の開度指令値に基づいて、前記可変ノズル翼の開度を制御するよう構成されたノズル翼開度制御部と、
を更に備える、請求項１乃至７の何れか１項に記載の多段式ターボ過給システム。
【請求項９】
多段式ターボ過給システムの制御装置であって、
前記多段式ターボ過給システムは、
エンジンの排ガスにより駆動される複数のターボ過給機と、
エンジンの吸気通路又は排気通路において前記複数のターボ過給機のうち何れかのターボ過給機をバイパスするバイパス通路と、
前記バイパス通路に設けられたバイパスバルブと、
を備え、
前記制御装置は、
前記エンジンの複数の運転モードから、何れか１つの運転モードを選択するよう構成された運転モード選択部と、
前記エンジンの回転数と前記エンジンの複数の制御パラメータとの関係をそれぞれ示す複数のバイパスバルブ開度マップから、前記運転モード選択部によって選択した前記運転モードに応じて、少なくとも１つのバイパスバルブ開度マップを選択するバイパスバルブ開度マップ選択部と、
前記バイパスバルブ開度マップ選択部によって選択された前記バイパスバルブ開度マップと、前記複数の制御パラメータを示す制御パラメータ情報とに基づいて、前記バイパスバルブの開度指令値を決定するよう構成されたバイパスバルブ開度決定部と、
前記バイパスバルブ開度決定部によって決定された前記バイパスバルブの開度指令値に基づいて、前記バイパスバルブの開度を制御するよう構成されたバイパスバルブ開度制御部と、
を備える、多段式ターボ過給システムの制御装置。
【請求項１０】
エンジンの排ガスにより駆動される複数のターボ過給機と、前記エンジンの吸気通路又は排気通路において前記複数のターボ過給機のうち何れかのターボ過給機をバイパスするバイパス通路と、前記バイパス通路に設けられたバイパスバルブと、を備えた多段式ターボ過給システムの運転制御プログラムであって、
前記エンジンの複数の運転モードから、何れか１つの運転モードを選択する手順と、
前記エンジンの複数の制御パラメータと前記バイパスバルブの開度との関係をそれぞれ示す複数のバイパスバルブ開度マップから、前記運転モードに応じて、少なくとも１つのバイパスバルブ開度マップを選択する手順と、
前記バイパスバルブ開度マップと、前記複数の制御パラメータを示す制御パラメータ情報とに基づいて、前記バイパスバルブの開度指令値を決定する手順と、
前記バイパスバルブの開度指令値に基づいて、前記バイパスバルブの開度を制御する手順と、
をコンピュータに実行させるための多段式ターボ過給システムの運転制御プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、多段式ターボ過給システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
ターボチャージャは、エンジンの排ガスによってタービンを回転駆動し、タービンと同軸に設けられたコンプレッサの回転によって空気を圧縮してエンジンに供給するよう構成されており、エンジンの出力を上昇、又は同出力における燃料消費量を減少させることができる。【０００３】
ターボチャージャの仕事は、タービンが排ガスから受けとるエネルギーに依存するため、排気が少ないエンジン低回転域では過給の効果が小さい。【０００４】
かかる問題を解決可能な構成の一つとして、複数のターボ過給機を備えた多段式ターボ過給システムが知られており、例えば大小２種類のターボチャージャを組み合わせた２ステージターボチャージャが販売されている。【０００５】
２ステージターボチャージャには、大小２種類のターボチャージャと、小さいターボチャージャをバイパスするバイパス通路と、バイパス通路に設けられたバイパスバルブとを備えるものがある。【０００６】
かかる構成では、エンジンが低回転且つ低負荷で運転していて排ガスの流量が少ないときにはタービン側、コンプレッサ側双方のバイパスバルブが閉じて、小さいターボチャージャに排ガスを送りこむことで、少流量の排ガスでも効率よく過給を行うことができる。一方、エンジンが高回転で運転していて排ガスの流量が十分なときには、タービン側、コンプレッサ側双方のバイパスバルブが開いて、小さいターボチャージャをバイパスさせて大きいターボチャージャに排ガスを送り込むことで、大流量の排ガスに対応することができる。【０００７】
特許文献１には、ロータ径の小さい高圧段と、ロータ径の大きい低圧段と、エンジンの排気通路において高圧段のタービンをバイパスするバイパス通路とを備えた多段式ターボ過給システムが開示されている。【０００８】
特許文献２には、ロータ径の小さい高圧段と、ロータ径の大きい低圧段と、エンジンの吸気通路において高圧段のコンプレッサをバイパスするバイパス通路と、エンジンの排気通路において高圧段のタービンをバイパスするバイパス通路と、エンジンの排気通路において低圧段のタービンをバイパスするバイパス通路とを備えた多段式過給システムが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特表２００２―５１２３３７号公報
【特許文献２】米国特許第８６３５８６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
ところで、特許文献１及び特許文献２では、多段式過給システム内に設けられた圧力センサの圧力計測結果に基づいてバイパスバルブを制御し、過給性能の向上を図っている。【００１１】
かかる構成の場合、所望の過給性能を実現するために圧力センサの高性能化を追求すると、センサの構成が複雑化しコストの増大を招いてしまう。【００１２】
本発明は、上述したような従来の課題に鑑みなされたものであって、その目的とするところは、簡素な構成で所望の過給性能を実現可能な多段式ターボ過給システム並びにその制御装置及び運転制御プログラムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
（１）本発明の少なくとも一実施形態に係る多段式ターボ過給システムは、エンジンの排ガスにより駆動される複数のターボ過給機を備えた多段式ターボ過給システムであって、前記エンジンの吸気通路又は排気通路において前記複数のターボ過給機のうち何れかのターボ過給機をバイパスするバイパス通路と、前記バイパス通路に設けられたバイパスバルブと、前記エンジンの複数の運転モードから、何れか１つの運転モードを選択するよう構成された運転モード選択部と、前記エンジンの複数の制御パラメータと前記バイパスバルブの開度との関係をそれぞれ示す複数のバイパスバルブ開度マップから、前記運転モード取得部によって取得された前記運転モード情報に応じて、少なくとも１つのバイパスバルブ開度マップを選択するよう構成されたバイパスバルブ開度マップ選択部と、前記バイパスバルブ開度マップ選択部によって選択された前記バイパスバルブ開度マップと、前記複数の制御パラメータを示す制御パラメータ情報とに基づいて、前記バイパスバルブの開度指令値を決定するよう構成されたバイパスバルブ開度決定部と、前記バイパスバルブ開度決定部によって決定された前記バイパスバルブの開度指令値に基づいて、前記バイパスバルブの開度を制御するよう構成されたバイパスバルブ開度制御部と、を備える。【００１４】
上記（１）に記載の多段式ターボ過給システムによれば、エンジンの各運転点での複数の制御パラメータ（例えばエンジンの回転数及び目標トルク）と、所望の過給性能を実現するためのバイパスバルブの開度との関係を示すバイパスバルブ開度マップを、予めシミュレーションやエンジン試験等に基づいて作成しておけば、運転モードに適したバイパスバルブ開度マップを適時選択することにより、運転モードに適した所望の過給性能を実現することができる。【００１５】
また、複数の制御パラメータとして、エンジンにおいて通常計測されている制御パラメータ（例えばエンジンの回転数及び目標トルク）を用いて上記バイパスバルブ開度マップの作成やバイパスバルブ開度決定部によるバイパスバルブ開度の決定を行うことで、簡素な構成で、上記所望の過給性能を実現することができる。例えば、特許文献１や特許文献２のような圧力センサを設けることなく所望の過給性能を実現することができ、低コスト化と圧力センサの故障リスク回避を実現できる。あるいは、圧力センサを吸気通路や排気通路に設けて圧力センサの計測結果をバイパスバルブの開度決定の際に勘案すれば、特許文献１や特許文献２と比較してより簡素な圧力センサで所望の過給性能を実現し、又は同等性能の圧力センサでより優れた過給性能を実現することが可能となる。【００１６】
（２）幾つかの実施形態では、上記（１）に記載の多段式ターボ過給システムにおいて、前記排気通路と前記吸気通路とを連通するＥＧＲ通路と、前記ＥＧＲ通路に設けられたＥＧＲバルブと、をさらに備え、前記複数の運転モードは、低ＥＧＲ運転モードと、前記エンジンの吸気量に対する、前記ＥＧＲ通路を介した前記吸気通路への前記排ガスの再循環流量の割合を示すＥＧＲ率が前記低ＥＧＲ運転モードよりも大きい高ＥＧＲ運転モードと、を含み、前記複数のバイパスバルブ開度マップは、前記低ＥＧＲ運転モードに対応する低ＥＧＲマップと、前記高ＥＧＲ運転モードに対応する高ＥＧＲマップとを含み、前記バイパスバルブ開度マップ選択部は、前記運転モード選択部によって前記低ＥＧＲ運転モードが選択された場合に、前記複数のバイパスバルブ開度マップから前記低ＥＧＲマップを選択し、前記運転モード選択部によって前記高ＥＧＲ運転モードが選択された場合に、前記複数のバイパスバルブ開度マップから前記高ＥＧＲマップを選択するよう構成される。【００１７】
上記（２）に記載の多段式ターボ過給システムによれば、エンジンの排ガスの一部をＥＧＲ通路を介して吸気通路へ再循環させることにより、エンジンの吸気の酸素濃度を低下させてエンジンの燃焼温度を低下させ、ＮＯｘの発生を抑制することができる。【００１８】
また、低ＥＧＲ運転モードが選択された場合には、低いＥＧＲ率に適したバイパスバルブ開度マップをバイパスバルブ開度マップ選択部が選択し、高ＥＧＲ運転モードが選択された場合には、高いＥＧＲ率に適したバイパスバルブ開度マップをバイパスバルブ開度マップ選択部が選択する。これにより、ＥＧＲ率が変化しても簡素な構成で所望の過給性能を実現することができる。【００１９】
（３）幾つかの実施形態では、上記（１）又は（２）に記載の多段式ターボ過給システムにおいて、前記排気通路と前記吸気通路とを連通するＥＧＲ通路と、前記ＥＧＲ通路に設けられたＥＧＲバルブと、をさらに備え、前記複数の運転モードは、前記排ガスの浄化を優先する排ガス浄化モードを含み、前記複数のバイパスバルブ開度マップは、前記エンジンの吸気量に対する、前記ＥＧＲ通路を介した前記吸気通路への前記排ガスの再循環流量の割合を示すＥＧＲ率を優先するＥＧＲ優先マップを含み、前記バイパスバルブ開度マップ選択部は、前記運転モード選択部によって前記排ガス浄化モードが選択された場合に、前記複数のバイパスバルブ開度マップから前記ＥＧＲ優先マップを選択するよう構成される。【００２０】
上記（３）に記載の多段式ターボ過給システムによれば、排ガスの浄化を優先する排ガス浄化モードが選択された場合には、ＥＧＲ率を優先するＥＧＲ優先マップを用いてバイパスバルブの開度が制御されるため、ＮＯｘの発生を抑制して所望の過給性能を得ることができる。【００２１】
（４）幾つかの実施形態では、上記（１）乃至（３）の何れか１項に記載の多段式ターボ過給システムにおいて、前記複数の運転モードは、エコ運転モードおよび加速重視モードを含み、前記複数のバイパスバルブ開度マップは、前記エンジンの燃費を優先する燃費優先マップと、前記エンジンの出力を優先する出力優先マップとを含み、前記バイパスバルブ開度マップ選択部は、前記運転モード選択部によって前記エコ運転モードが取得された場合に、前記複数のバイパスバルブ開度マップから前記燃費優先マップを選択し、前記運転モード選択部によって前記加速重視モードが選択された場合に、前記複数のバイパスバルブ開度マップから前記出力優先マップを選択するよう構成される。【００２２】
上記（４）に記載の多段式ターボ過給システムによれば、エコ運転モードが選択された場合には、エンジンの燃費を優先する燃費優先マップを用いてバイパスバルブの開度が制御されるため、エンジンの燃費を優先した所望の過給性能を得ることができる。また、加速重視モードが選択された場合には、エンジンの出力を優先する出力優先マップを用いてバイパスバルブの開度が制御されるため、エンジンの出力を優先した所望の過給性能を得ることができる。【００２３】
（５）幾つかの実施形態では、上記（１）乃至（４）の何れか１項に記載の多段式ターボ過給システムにおいて、前記排気通路と前記吸気通路とを連通するＥＧＲ通路と、前記ＥＧＲ通路に設けられたＥＧＲバルブと、前記エンジンの吸気量に対する、前記ＥＧＲ通路を介した前記吸気通路への前記排ガスの再循環流量の割合を示すＥＧＲ率を計測するためのＥＧＲ率センサと、前記エンジンの複数の制御パラメータと目標ＥＧＲ率との関係をそれぞれ示す複数のＥＧＲ率マップから、前記運転モード選択部によって選択された前記運転モードに応じて、少なくとも１つのＥＧＲ率マップを選択するよう構成されたＥＧＲ率マップ選択部と、前記ＥＧＲ率マップ選択部によって選択された前記ＥＧＲ率マップと、前記複数の制御パラメータを示す制御パラメータ情報とに基づいて、前記目標ＥＧＲ率を決定するよう構成されたＥＧＲ率決定部と、前記ＥＧＲ率センサによって計測された前記ＥＧＲ率と、前記ＥＧＲ率決定部によって決定された前記目標ＥＧＲ率とに基づいて、前記ＥＧＲバルブの開度指令値を決定するよう構成されたＥＧＲバルブ開度決定部と、前記ＥＧＲバルブ開度決定部によって決定された前記ＥＧＲバルブの開度指令値に基づいて、前記ＥＧＲバルブの開度を制御するよう構成されたＥＧＲバルブ開度制御部と、を更に備える。【００２４】
上記（５）に記載の多段式ターボ過給システムによれば、エンジンの各運転点での複数の制御パラメータ（例えばエンジンの回転数及び目標トルク）と、所望の過給性能を実現するための目標ＥＧＲ率との関係を示すＥＧＲ率マップを、予めシミュレーションやエンジン試験等に基づいて作成しておけば、運転モードに適したＥＧＲバルブ開度マップを適時選択することにより、運転モードに適した所望の過給性能を実現することができる。【００２５】
また、複数の制御パラメータとして、エンジンにおいて通常計測されている制御パラメータ（例えばエンジンの回転数及び目標トルク）を用いて上記ＥＧＲバルブ開度マップの作成やＥＧＲバルブ開度決定部によるＥＧＲバルブ開度の決定を行うことで、簡素な構成で、上記所望の過給性能を実現することができる。【００２６】
（６）幾つかの実施形態では、上記（１）乃至（５）の何れか１項に記載の多段式ターボ過給システムにおいて、前記エンジンは自動車用エンジンであり、前記複数の制御パラメータは、前記エンジンの目標トルクを含み、前記多段式ターボ過給システムは、ドライバーのアクセル操作量に基づいて前記目標トルクを決定するよう構成された目標トルク決定部を含む。【００２７】
上記（６）に記載の多段式ターボ過給システムによれば、ドライバーのアクセル操作量に基づいて決定された目標トルクに基づいてバイパスバルブの開度が制御されるため、簡素な構成でドライバーの意思を反映した所望の過給性能を実現することができる。【００２８】
（７）幾つかの実施形態では、上記（１）乃至（６）の何れか１項に記載の多段式ターボ過給システムにおいて、前記複数のターボ過給機のうち前記バイパス通路にバイパスされるターボ過給機の回転数を計測するよう構成された回転センサを更に備え、前記バイパスバルブ開度制御部は、前記回転センサによって計測された前記ターボ過給機の回転数が閾値を超過した場合に、前記バイパスバルブ開度マップ選択部によって選択された前記バイパスバルブ開度マップから得られる前記バイパスバルブの前記開度指令値よりも前記バイパスバルブの開度が大きくなるよう前記バイパスバルブを制御するよう構成される。【００２９】
上記（１）乃至（６）の多段式ターボ過給システムでは、シミュレーションやエンジン試験等に基づいて作成したバイパスバルブ開度マップに基づいてバイパスバルブの開度が制御されるため、シミュレーションやエンジン試験等の条件と実際のエンジンの作動条件とが大きく異なると、ターボ過給機の回転数が設計許容値を一時的にオーバーする可能性がある。【００３０】
この点、上記（７）に記載の多段式ターボ過給システムによれば、バイパス通路にバイパスされるターボ過給機の回転数が閾値を超過した場合に、バイパスバルブ開度マップから得られるバイパスバルブの開度指令値よりもバイパスバルブの開度が大きくなるようバイパスバルブが制御されるため、当該ターボ過給機の回転数が過度に増大することを抑制することができる。これにより、ターボ過給機の破損を抑制することができる。【００３１】
（８）幾つかの実施形態では、上記（１）乃至（７）の何れか１項に記載のターボチャージャにおいて、前記複数のターボ過給機は、タービンブレードへの排気の流速を調節するための可変ノズル翼を備える可変容量型ターボ過給機を含み、前記多段式ターボ過給システムは、前記エンジンの複数の制御パラメータと前記可変ノズル翼の開度との関係をそれぞれ示す複数のノズル翼開度マップから、前記運転モード選択部によって選択された前記運転モードに応じて、少なくとも１つのノズル翼開度マップを選択するよう構成されたノズル翼開度マップ選択部と、前記ノズル翼開度マップ選択部によって選択された前記ノズル翼開度マップと、前記複数の制御パラメータを示す制御パラメータ情報とに基づいて、前記可変ノズル翼の開度指令値を決定するよう構成されたノズル翼開度決定部と、前記ノズル翼開度決定部によって決定された前記可変ノズル翼の開度指令値に基づいて、前記可変ノズル翼の開度を制御するよう構成されたノズル翼開度制御部と、を更に備える。【００３２】
上記（８）に記載の多段式ターボ過給システムによれば、エンジンの各運転点での複数の制御パラメータ（例えばエンジンの回転数及び目標トルク）と、所望の過給性能を実現するためのノズル翼の開度との関係を示すノズル翼開度マップを、予めシミュレーションやエンジン試験等に基づいて作成しておけば、運転モードに適したノズル翼開度マップを適時選択することにより、運転モードに適した所望の過給性能を実現することができる。【００３３】
また、複数の制御パラメータとして、エンジンにおいて通常計測されている制御パラメータ（例えばエンジンの回転数及び目標トルク）を用いて上記ノズル翼開度マップの作成やノズル翼開度決定部によるノズル翼開度の決定を行うことで、簡素な構成で、上記所望の過給性能を実現することができる。【００３４】
（９）本発明の少なくとも一実施形態に係る多段式ターボ過給システムの制御装置は、エンジンの排ガスにより駆動される複数のターボ過給機と、エンジンの吸気通路又は排気通路において前記複数のターボ過給機のうち何れかのターボ過給機をバイパスするバイパス通路と、前記バイパス通路に設けられたバイパスバルブと、を備え、前記制御装置は、前記エンジンの複数の運転モードから、何れか１つの運転モードを選択するよう構成された運転モード選択部と、前記エンジンの回転数と前記エンジンの複数の制御パラメータとの関係をそれぞれ示す複数のバイパスバルブ開度マップから、前記運転モード選択部によって選択した前記運転モードに応じて、少なくとも１つのバイパスバルブ開度マップを選択するバイパスバルブ開度マップ選択部と、前記バイパスバルブ開度マップ選択部によって選択された前記バイパスバルブ開度マップと、前記複数の制御パラメータを示す制御パラメータ情報とに基づいて、前記バイパスバルブの開度指令値を決定するよう構成されたバイパスバルブ開度決定部と、前記バイパスバルブ開度決定部によって決定された前記バイパスバルブの開度指令値に基づいて、前記バイパスバルブの開度を制御するよう構成されたバイパスバルブ開度制御部と、を備える。【００３５】
上記（９）に記載の多段式ターボ過給システムの制御装置によれば、エンジンの各運転点での複数の制御パラメータ（例えばエンジンの回転数及び目標トルク）と、所望の過給性能を実現するためのバイパスバルブの開度との関係を示すバイパスバルブ開度マップを、予めシミュレーションやエンジン試験等に基づいて作成しておけば、運転モードに適したバイパスバルブ開度マップを適時選択することにより、運転モードに適した所望の過給性能を実現することができる。【００３６】
また、複数の制御パラメータとして、エンジンにおいて通常計測されている制御パラメータ（例えばエンジンの回転数及び目標トルク）を用いて上記バイパスバルブ開度マップの作成やバイパスバルブ開度決定部によるバイパスバルブ開度の決定を行うことで、簡素な構成で、上記所望の過給性能を実現することができる。例えば、特許文献１や特許文献２のような圧力センサを設けることなく所望の過給性能を実現することができ、低コスト化と圧力センサの故障リスク回避を実現できる。あるいは、圧力センサを吸気通路や排気通路に設けて圧力センサの計測結果をバイパスバルブの開度決定の際に勘案すれば、特許文献１や特許文献２と比較してより簡素な圧力センサで所望の過給性能を実現し、又は同等性能の圧力センサでより優れた過給性能を実現することが可能となる。【００３７】
（１０）本発明の少なくとも一実施形態に係る多段式ターボ過給システムの運転制御プログラムは、エンジンの排ガスにより駆動される複数のターボ過給機と、前記エンジンの吸気通路又は排気通路において前記複数のターボ過給機のうち何れかのターボ過給機をバイパスするバイパス通路と、前記バイパス通路に設けられたバイパスバルブと、を備えた多段式ターボ過給システムの運転制御プログラムであって、前記エンジンの複数の運転モードから、何れか１つの運転モードを選択する手順と、前記エンジンの複数の制御パラメータと前記バイパスバルブの開度との関係をそれぞれ示す複数のバイパスバルブ開度マップから、前記運転モード情報に応じて、少なくとも１つのバイパスバルブ開度マップを選択する手順と、前記バイパスバルブ開度マップと、前記複数の制御パラメータを示す制御パラメータ情報とに基づいて、前記バイパスバルブの開度指令値を決定する手順と、前記バイパスバルブの開度指令値に基づいて、前記バイパスバルブの開度を制御する手順と、をコンピュータに実行させるための多段式ターボ過給システムの運転制御プログラムである。【００３８】
上記（１０）に記載の多段式ターボ過給システムの運転制御プログラムによれば、エンジンの各運転点での複数の制御パラメータ（例えばエンジンの回転数及び目標トルク）と、所望の過給性能を実現するためのバイパスバルブの開度との関係を示すバイパスバルブ開度マップを、予めシミュレーションやエンジン試験等に基づいて作成しておけば、運転モードに適したバイパスバルブ開度マップを適時選択することにより、運転モードに適した所望の過給性能を実現することができる。【００３９】
また、複数の制御パラメータとして、エンジンにおいて通常計測されている制御パラメータ（例えばエンジンの回転数及び目標トルク）を用いて上記バイパスバルブ開度マップの作成やバイパスバルブ開度決定部によるバイパスバルブ開度の決定を行うことで、簡素な構成で、上記所望の過給性能を実現することができる。例えば、特許文献１や特許文献２のような圧力センサを設けることなく所望の過給性能を実現することができ、低コスト化と圧力センサの故障リスク回避を実現できる。あるいは、圧力センサを吸気通路や排気通路に設けて圧力センサの計測結果をバイパスバルブの開度決定の際に勘案すれば、特許文献１や特許文献２と比較してより簡素な圧力センサで所望の過給性能を実現し、又は同等性能の圧力センサでより優れた過給性能を実現することが可能となる。
【発明の効果】
【００４０】
本発明の少なくとも一つの実施形態によれば、簡素な構成で所望の過給性能を実現可能な多段式ターボ過給システム並びにその制御装置及び運転制御プログラムが提供される。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の一実施形態に係る多段式過給システム１００の概略構成を模式的に示す図である。
【図２】一実施形態に係る制御装置の構成を説明するための概略図である。
【図３】バイパスバルブ１４の開度制御フローの一例を示す図である。
【図４】バイパスバルブマップ上の運転点の移動を説明するための模式図である。
【図５】バイパスバルブ１４の開度制御フローの他の例を示す図である。
【図６】ＥＧＲバルブ２６の開度制御フローの一例を示す図である。
【図７】可変ノズル翼３１の開度制御フローの一例を示す図である。
【図８】多段式過給システム１００の他の構成例を模式的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００４２】
以下、添付図面を参照して本発明の幾つかの実施形態について説明する。ただし、実施形態として記載されている又は図面に示されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、本発明の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
例えば、「ある方向に」、「ある方向に沿って」、「平行」、「直交」、「中心」、「同心」或いは「同軸」等の相対的或いは絶対的な配置を表す表現は、厳密にそのような配置を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の角度や距離をもって相対的に変位している状態も表すものとする。
例えば、「同一」、「等しい」及び「均質」等の物事が等しい状態であることを表す表現は、厳密に等しい状態を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の差が存在している状態も表すものとする。
例えば、四角形状や円筒形状等の形状を表す表現は、幾何学的に厳密な意味での四角形状や円筒形状等の形状を表すのみならず、同じ効果が得られる範囲で、凹凸部や面取り部等を含む形状も表すものとする。
一方、一の構成要素を「備える」、「具える」、「具備する」、「含む」、又は、「有する」という表現は、他の構成要素の存在を除外する排他的な表現ではない。
【００４３】
図１は、本発明の一実施形態に係る多段式過給システム１００の概略構成を模式的に示す図である。
【００４４】
図１に示す多段式過給システム１００は、エンジン２、吸気通路４、排気通路６、複数のターボ過給機８、バイパス通路１０、バイパス通路１２、バイパスバルブ１４、バイパスバルブ１６、エアクリーナ１８、インタークーラ２０、マフラー２２、ＥＧＲ通路２４、ＥＧＲバルブ２６及び制御装置２８を備えている。
【００４５】
エンジン２は、自動車用のディーゼルエンジンである。多段式過給システム１００は、エンジン２の排ガスによって駆動される複数のターボ過給機８として、高圧段に配置された小型のターボ過給機３０と、低圧段に配置された、ターボ過給機３０よりも大型のターボ過給機３２と、を含む２ステージターボ過給システムである。ターボ過給機３２は、エンジン２の排気通路６においてターボ過給機３０の下流側に直列に設けられている。ターボ過給機３０は、当該ターボ過給機３０のタービン側の流量を調節するための可変ノズル翼３１を有する可変容量型ターボ過給機である。
【００４６】
バイパス通路１０は、排気通路６において、ターボ過給機３０のタービン側をバイパスするように、ターボ過給機３０のタービン側とエンジン２との間から分岐してターボ過給機３０のタービン側とターボ過給機３２のタービン側との間に接続する。
【００４７】
バイパス通路１２は、吸気通路４において、ターボ過給機３０のコンプレッサ側をバイパスするように、ターボ過給機３０のコンプレッサ側とターボ過給機３２のコンプレッサ側との間から分岐してターボ過給機３０のコンプレッサ側とインタークーラ２０との間に接続する。
【００４８】
バイパスバルブ１４は、バイパス通路１０に設けられている。バイパスバルブ１４は、制御装置２８によって開度を制御可能に構成された流量制御弁である。
【００４９】
バイパスバルブ１６は、バイパス通路１２に設けられている。バイパスバルブ１６は、制御装置２８によって開度を制御可能に構成された流量制御弁である。
【００５０】
ＥＧＲ通路２４は、吸気通路４と排気通路６とを連通しており、排気通路６を流れるエンジン２の排ガスを吸気通路４に再循環させるよう構成されている。
【００５１】
ＥＧＲバルブ２６は、ＥＧＲ通路２４に設けられている。ＥＧＲバルブ２６は、制御装置２８によって開度を制御可能に構成された流量制御弁である。
【００５２】
また、図示する形態では、多段式過給システム１００は、エンジン２の回転数を計測するためのエンジン回転センサ６４と、バイパス通路１０にバイパスされるターボ過給機３０の回転数を計測するための過給機回転センサ６６と、エンジンの吸気量に対する、ＥＧＲ通路２４を介した吸気通路４への排ガスの再循環流量（ＥＧＲバルブ２６を流れる排ガスの流量）の割合を示すＥＧＲ率を計測するためのＥＧＲ率センサ６８と、自動車のドライバーのアクセル操作量を計測するためのアクセルセンサ７０とを備えている。なお、ＥＧＲ率センサ６８は、例えばエンジン２の吸気側のＣＯ２濃度とＥＧＲ通路２４のＣＯ２濃度を計測して、ＥＧＲ率を推定するよう構成される。
【００５３】
図２は、一実施形態に係る制御装置の構成を説明するための概略図である。図３は、バイパスバルブ１４の開度制御フローの一例を示す図である。図５は、バイパスバルブ１４の開度制御フローの他の例を示す図である。図６は、ＥＧＲバルブ２６の開度制御フローの一例を示す図である。図７は、可変ノズル翼３１の開度制御フローの一例を示す図である。
【００５４】
図２に示すように、制御装置２８は、ＥＣＵ３４、記憶装置３６、バイパスバルブ開度制御部３８、ＥＧＲバルブ開度制御部３９及びノズル翼開度制御部４０を含む。
【００５５】
図２に示すように、ＥＣＵ３４は、目標トルク決定部４２、運転モード選択部４１、バイパスバルブ開度マップ選択部４４、バイパスバルブ開度決定部４６、ＥＧＲ率マップ選択部４８、ＥＧＲ率決定部５０、ＥＧＲバルブ開度決定部５２、ノズル翼開度マップ選択部５３及びノズル翼開度決定部５４を有する。記憶装置３６は、運転モードデータベース（運転モードＤＢ）５６、負荷マップデータベース（負荷マップＤＢ）５７、バイパスバルブ開度マップデータベース（バイパスバルブ開度マップＤＢ）５８、ＥＧＲバルブ開度マップデータベース（ＥＧＲバルブ開度マップＤＢ）６０及びノズル翼開度マップデータベース（ノズル翼開度マップＤＢ）６２を有する。
【００５６】
運転モードＤＢ５６には、エンジンの複数の運転モードが記憶されている。負荷マップＤＢ５７には、自動車のドライバー（以下、単にドライバーと記載する。）のアクセル操作量とエンジン２の目標トルクとの関係を示す負荷マップが記憶されている。バイパスバルブ開度マップＤＢ５８には、エンジン２の回転数とエンジン２の目標トルクとバイパスバルブ１４の開度との関係（エンジン２の複数の制御パラメータとバイパスバルブ１４の開度との関係）をそれぞれ示す複数のバイパスバルブ開度マップが記憶されている。ＥＧＲバルブ開度マップＤＢ６０には、エンジン２の回転数とエンジン２の目標トルクと目標ＥＧＲ率との関係（エンジン２の複数の制御パラメータと目標ＥＧＲ率との関係）をそれぞれ示す複数のＥＧＲ率マップが記憶されている。ノズル翼開度マップデータベース（ノズル翼開度マップＤＢ）６２には、エンジン２の回転数とエンジン２の目標トルクと可変ノズル翼３１の開度との関係（エンジン２の複数の制御パラメータとバイパスバルブ１４の開度との関係）をそれぞれ示す複数のノズル翼開度マップが記憶されている。なお、各マップにおけるエンジン２の目標トルクは、スロットル開度や燃料噴射量に代替されてもよい。
【００５７】
ここで、図２及び図３を用いてバイパスバルブ１４の開度制御フローの一例を説明する。
まず図３のＳ１１において、運転モードＤＢ５６に記憶されたエンジン２の複数の運転モードから、ドライバーの指示に基づいて何れか１つの運転モードを運転モード選択部４１が選択する。なお、運転モード選択部４１は、アクセルセンサ７０の計測結果等に基づいて運転モードを自動的に選択するよう構成されていてもよい。
【００５８】
次に、Ｓ１２において、負荷マップＤＢ５７に記憶された、ドライバーのアクセル操作量とエンジン２の目標トルクとの関係を示す負荷マップと、アクセルセンサ７０によって計測されたドライバーのアクセル操作量とに基づいて、エンジン２の目標トルクを目標トルク決定部４２が決定する。なお、Ｓ１２はＳ１１の前又は同時に行われてもよい。
【００５９】
Ｓ１３では、バイパスバルブ開度マップＤＢに記憶された、エンジン２の回転数とエンジン２の目標トルクとバイパスバルブ１４の開度との関係をそれぞれ示す複数のバイパスバルブ開度マップから、運転モード選択部４１によって選択された運転モードに応じて、何れか１つのバイパスバルブ開度マップをバイパスバルブ開度マップ選択部４４が選択する。
【００６０】
Ｓ１４では、バイパスバルブ開度マップ選択部４４によって選択されたバイパスバルブ１４に係るバイパスバルブ開度マップと、エンジン回転センサ６４によって計測されたエンジン２の回転数と、目標トルク決定部４２によって決定されたエンジン２の目標トルクとに基づいて、バイパスバルブ１４の開度指令値をバイパスバルブ開度決定部４６が決定する。
【００６１】
Ｓ１５では、バイパスバルブ開度決定部４６によって決定されたバイパスバルブ１４の開度指令値に基づいて、バイパスバルブ１４の開度を不図示のアクチュエータを介してバイパスバルブ開度制御部３８が制御する。
【００６２】
かかる制御フローによれば、エンジン２の回転数とエンジン２の目標トルクと所望の過給性能を実現するためのバイパスバルブ１４の開度との関係を示すバイパスバルブ開度マップを、予めシミュレーションやエンジン試験等に基づいて作成しておけば、運転モードに適したバイパスバルブ開度マップを適時選択することにより、運転モードに適した所望の過給性能を実現することができる。
【００６３】
例えば自動車を加速させる場合には、図４に示すように、エンジン２の回転数とエンジン２の目標トルクの２軸を有するバイパスバルブ開度マップにおいて、「（１）低速低負荷（アイドリング〜低速走行）」、「（２）低速高負荷」、「（３）高速低負荷」の順にマップ上の点を移動することでバイパスバルブ１４の開度制御が行われる。
【００６４】
また、例えば高速道路等での加減速であれば、図４に示すように、バイパスバルブ開度マップ上の点を、「（３）高速低負荷」から「（４）高速高負荷」へ移動することも、「（４）高速高負荷」から「（３）高速低負荷」へ移動することもできる。あるいは、例えば高速登坂部への侵入時等には、バイパスバルブ開度マップ上の点を、「（４）高速高負荷」から「（２）低速高負荷」へ移動することもできる。このように、自動車のあらゆる加減速の状況に対してマップにより一元的な制御が可能となる。
【００６５】
また、エンジン２において通常計測されている制御パラメータ（上記例ではエンジン２の回転数及び目標トルク）を用いてバイパスバルブ開度マップの作成やバイパスバルブ開度決定部４６によるバイパスバルブ開度の決定を行うことで、簡素な構成で、上記所望の過給性能を実現することができる。例えば、特許文献１や特許文献２のような圧力センサを設けることなく所望の過給性能を実現することができ、低コスト化と圧力センサの故障リスク回避を実現できる。あるいは、圧力センサを吸気通路４や排気通路６に設けて圧力センサの計測結果をバイパスバルブ１４の開度決定の際に勘案すれば、特許文献１や特許文献２と比較してより簡素な圧力センサで所望の過給性能を実現し、又は同等性能の圧力センサでより優れた過給性能を実現すること可能となる。
【００６６】
一実施形態では、運転モードＤＢ５６に記憶された複数の運転モードは、低ＥＧＲ運転モードと、ＥＧＲ率が低ＥＧＲ運転モードよりも大きい高ＥＧＲ運転モードと、を含む。また、バイパスバルブ開度マップＤＢ５８に記憶された複数のバイパスバルブ開度マップは、低ＥＧＲ運転モードに対応する低ＥＧＲマップと、高ＥＧＲ運転モードに対応する高ＥＧＲマップとを含む。また、バイパスバルブ開度マップ選択部４４は、運転モード選択部４１によって低ＥＧＲ運転モードが選択された場合に、バイパスバルブ開度マップＤＢ５８に記憶された複数のバイパスバルブ開度マップから低ＥＧＲマップを選択し、運転モード選択部４１によって高ＥＧＲ運転モードが選択された場合に、バイパスバルブ開度マップＤＢ５８に記憶された複数のバイパスバルブ開度マップから高ＥＧＲマップを選択するよう構成される。
【００６７】
かかる構成によれば、低ＥＧＲ運転モードが選択された場合には、低いＥＧＲ率に適したバイパスバルブ開度マップをバイパスバルブ開度マップ選択部４４が選択し、高ＥＧＲ運転モードが選択された場合には、高いＥＧＲ率に適したバイパスバルブ開度マップをバイパスバルブ開度マップ選択部４４が選択する。これにより、ＥＧＲ率が変化しても簡素な構成で所望の過給性能を実現することができる。
【００６８】
一実施形態では、運転モードＤＢ５６に記憶された複数の運転モードは、排ガスの浄化を優先する排ガス浄化モードと、エンジン２の燃費を優先するエコ運転モードと、エンジン２の出力を優先する加速重視モードとを含む。また、バイパスバルブ開度マップＤＢ５８に記憶された複数のバイパスバルブ開度マップは、ＥＧＲ率を優先するＥＧＲ優先マップと、エンジン２の燃費を優先する燃費優先マップと、エンジン２の出力を優先する出力優先マップとを含む。また、バイパスバルブ開度マップ選択部４４は、運転モード選択部４１によって排ガス浄化モードが選択された場合に、上記複数のバイパスバルブ開度マップからＥＧＲ優先マップを選択し、運転モード選択部４１によってエコ運転モードが選択された場合に、上記複数のバイパスバルブ開度マップから燃費優先マップを選択し、運転モード選択部によって加速重視モードが取得された場合に上記複数のバイパスバルブ開度マップから出力優先マップを選択するよう構成される。
【００６９】
かかる構成によれば、排ガスの浄化を優先する排ガス浄化モードが選択された場合には、ＥＧＲ率を優先するＥＧＲ優先マップを用いてバイパスバルブ１４の開度が制御されるため、ＮＯｘの発生を抑制した所望の過給性能を得ることができる。また、エコ運転モードが選択された場合には、エンジンの燃費を優先する燃費優先マップを用いてバイパスバルブ１４の開度が制御されるため、エンジン２の燃費を優先した所望の過給性能を得ることができる。また、加速重視モードが選択された場合には、エンジン２の出力を優先する出力優先マップを用いてバイパスバルブ１４の開度が制御されるため、エンジン２の出力を優先した所望の過給性能を得ることができる。
【００７０】
一実施形態では、図５に示すように、制御装置２８は、ターボ過給機３０の回転数（回転速度）抑制機能を有していてもよい。
図５に示す制御フローでは、Ｓ２１〜Ｓ２４は図３に示したＳ１１〜Ｓ１４と同様であるため説明を省略する。Ｓ２５では、過給機回転センサ６６によって計測されたターボ過給機３０の回転数が閾値（例えば設計限界値×０．９程度の値）を超過しているか否かを判定する。Ｓ２５において、過給機回転センサ６６によって計測されたターボ過給機３０の回転数が閾値を超過していないと判定されれば、Ｓ２６において、バイパスバルブ開度制御部３８は、バイパスバルブ開度決定部４６によって決定されたバイパスバルブ１４の開度指令値（バイパスバルブ開度マップ選択部４４によって選択されたバイパスバルブ開度マップから得られる開度指令値）にてバイパスバルブ１４を制御する。
【００７１】
Ｓ２５において、過給機回転センサ６６によって計測されたターボ過給機３０の回転数が閾値を超過していると判定されれば、Ｓ２７において、バイパスバルブ開度制御部３８は、バイパスバルブ開度決定部４６によって決定されたバイパスバルブ１４の開度指令値（バイパスバルブ開度マップ選択部４４によって選択されたバイパスバルブ開度マップから得られる開度指令値）よりもバイパスバルブ１４の開度が大きくなるようバイパスバルブ１４を制御する。この場合、バイパスバルブ開度制御部３８は、バイパスバルブ開度マップから得られる開度指令値に対して事前に決めた固定値を加算してバイパスバルブ１４を制御してもよいし、ターボ過給機３０の回転数が閾値を下回るまでバイパスバルブ１４の開度を増加させ続けてもよい。
【００７２】
シミュレーションやエンジン試験等に基づいて作成したバイパスバルブ開度マップに基づいてバイパスバルブ１４の開度を制御する構成では、シミュレーションやエンジン試験等の条件と実際のエンジン２の作動条件とが大きく異なると、何も工夫しなければターボ過給機３０の回転数が設計許容値を一時的にオーバーする可能性がある。
【００７３】
この点、図５に示す制御フローによれば、バイパス通路１０にバイパスされるターボ過給機３０の回転数が閾値を超過した場合に、バイパスバルブ開度マップから得られるバイパスバルブ１４の開度指令値よりもバイパスバルブ１４の開度が大きくなるようバイパスバルブ１４を制御することにより、ターボ過給機３０の回転数が過度に増大することを抑制することができる。これにより、ターボ過給機３０の破損を抑制することができる。
【００７４】
次に、図２及び図６を用いてＥＧＲバルブ２６の開度制御フローの一例を説明する。
図６に示す制御フローでは、Ｓ３１及びＳ３２は、それぞれ図３に示したＳ１１及びＳ１２と同様であるため、説明を省略する。
【００７５】
Ｓ３３では、ＥＧＲバルブ開度マップＤＢ５８に記憶された、エンジン２の回転数とエンジン２の目標トルクと目標ＥＧＲ率との関係をそれぞれ示す複数のＥＧＲ率マップから、運転モード選択部４１によって選択された運転モードに応じて、何れか１つのＥＧＲ率マップをＥＧＲ率マップ選択部４８が選択する。
【００７６】
Ｓ３４では、ＥＧＲ率マップ選択部４８によって選択されたＥＧＲ率マップと、エンジン回転センサ６４によって計測されたエンジン２の回転数と、目標トルク決定部４２によって決定されたエンジン２の目標トルクとに基づいて、目標ＥＧＲ率をＥＧＲ率決定部５０が決定する。
【００７７】
Ｓ３５では、ＥＧＲ率決定部５０によって決定された目標ＥＧＲ率と、ＥＧＲ率センサ６８によって計測されたＥＧＲ率との偏差に基いて、ＥＧＲ率を目標ＥＧＲ率に近づけるように、ＥＧＲバルブ２６の開度指令値をＥＧＲバルブ開度決定部５２が決定する。
【００７８】
Ｓ３６では、ＥＧＲバルブ開度決定部５２によって決定されたＥＧＲバルブ１４の開度指令値に基づいて、ＥＧＲバルブ１４の開度を不図示のアクチュエータを介してＥＧＲバルブ開度制御部３９が制御する。
【００７９】
かかる制御フローによれば、エンジン２の回転数とエンジン２の目標トルクと所望の過給性能を実現するための目標ＥＧＲ率との関係を示すＥＧＲバルブ開度マップを、エンジン２の各運転点について予めシミュレーションやエンジン試験等に基づいて作成しておけば、運転モードに適したＥＧＲバルブ開度マップを適時選択することにより、運転モードに適した所望の過給性能を実現することができる。
【００８０】
また、エンジン２において通常計測されている複数の制御パラメータ（上記例ではエンジンの回転数及び目標トルク）を用いて上記ＥＧＲバルブ開度マップの作成やＥＧＲバルブ開度決定部５２によるＥＧＲバルブ開度の決定を行うことで、簡素な構成で、上記所望の過給性能を実現することができる。
【００８１】
次に、図２及び図７を用いて可変ノズル翼３１の開度制御フローの一例を説明する。
図７に示す制御フローでは、Ｓ４１及びＳ４２は、それぞれ図３に示したＳ１１及びＳ１２と同様であるため、説明を省略する。
【００８２】
Ｓ４３では、エンジン２の回転数とエンジン２の目標トルクと可変ノズル翼３１の開度との関係をそれぞれ示す複数のノズル翼開度マップから、運転モード選択部４１によって選択された運転モードに応じて、何れか１つのノズル翼開度マップをノズル翼開度マップ選択部５３が選択する。
【００８３】
Ｓ４４では、ノズル翼開度マップ選択部５３によって選択されたノズル翼開度マップと、エンジン回転センサ６４によって計測されたエンジン２の回転数と、目標トルク決定部４２によって決定されたエンジン２の目標トルクとに基づいて、可変ノズル翼３１の開度指令値をノズル翼開度決定部５４が決定する。
【００８４】
Ｓ４５では、ノズル翼開度決定部５４によって決定された可変ノズル翼３１の開度指令値に基づいて、可変ノズル翼３１の開度を不図示のアクチュエータを介してノズル翼開度制御部４０が制御する。
【００８５】
かかる制御フローによれば、エンジン２の各運転点での複数の制御パラメータ（上記例ではエンジンの回転数及び目標トルク）と、所望の過給性能を実現するための可変ノズル翼３１の開度との関係を示すノズル翼開度マップを、予めシミュレーションやエンジン試験等に基づいて作成しておけば、運転モードに適したノズル翼開度マップを適時選択することにより、運転モードに適した所望の過給性能を実現することができる。一実施形態では、ノズル翼開度マップ、上述したバイパスバルブ開度マップ及びＥＧＲ率マップは、シミュレーション等によりバイパスバルブ１４、ＥＧＲバルブ２６及び可変ノズル翼３１の各々の開度を変動させながら導出された最適なバイパスバルブ開度、ＥＧＲバルブ開度、及びノズル翼開度をマップ化したものが用いられる。
【００８６】
また、かかる制御フローによれば、エンジンにおいて通常計測されている制御パラメータ（上記例ではエンジン２の回転数及び目標トルク）を用いて上記ノズル翼開度マップの作成やノズル翼開度決定部５４によるノズル翼開度の決定を行うことで、簡素な構成で、上記所望の過給性能を実現することができる。
【００８７】
本発明は上述した実施形態に限定されることはなく、上述した実施形態に変形を加えた形態や、これらの形態を適宜組み合わせた形態も含む。
【００８８】
例えば、上述した形態では、ターボ過給機３０のタービン側をバイパスするバイパス通路１０に設けられたバイパスバルブ１４の開度制御を例示したが、本発明は、ターボ過給機３０のコンプレッサ側をバイパスするバイパス通路１２に設けられたバイパスバルブ１６の開度制御にも同様に適用可能である。また、図８に示すように、排気通路６においてターボ過給機３２を迂回するバイパス通路７２が設けられている場合には、バイパス通路７２に設けられたバイパスバルブ７４の開度制御にも同様に適用可能である。また、図８に示すように、吸気通路４においてターボ過給機３２を迂回するバイパス通路７６が設けられている場合には、バイパス通路７６に設けられたバイパスバルブ７８の開度制御にも同様に適用可能である。これらの場合、バイパスバルブ毎にバイパスバルブ開度マップを予めシミュレーションやエンジン試験等に基づいて作成し、上述の制御に使用すればよい。
【００８９】
また、上述した形態では、バイパスバルブ開度マップとして、エンジン２の回転数とエンジン２の目標トルクとバイパスバルブ１４の開度との関係を示すマップを例示した。しかしながら、バイパスバルブ開度マップはこれに限定されず、エンジン２の複数の制御パラメータ（上記回転数やトルクの他、例えば負荷、ＥＧＲ率、又はＥＧＲバルブ２６の開度等）とバイパスバルブの開度との関係を示すマップであればよい。また、ＥＧＲ率マップは、同様にエンジン２の複数の制御パラメータ（上記回転数やトルクの他、例えば負荷、ＥＧＲ率、ＥＧＲバルブ２６の開度等）と目標ＥＧＲ率との関係を示すマップであればよく、ノズル翼開度マップは、同様にエンジン２の複数の制御パラメータ（上記回転数やトルクの他、例えば負荷、ＥＧＲ率、ＥＧＲバルブ２６の開度等）とノズル翼開度との関係を示すマップであればよい。
【００９０】
また、上述した形態では、バイパスバルブ開度マップ選択部４４が、バイパスバルブ開度マップＤＢ５８から何れか１つのバイパスバルブ開度マップを選択する形態を例示した。しかしながら、バイパスバルブ開度マップ選択部４４は、バイパスバルブ開度マップＤＢ５８から複数のバイパスバルブ開度マップを選択してもよく、少なくとも１つのバイパスバルブ開度マップを選択すればよい。同様に、ＥＧＲ率マップ選択部４８は、少なくとも１つのバイパスバルブ開度マップを選択すればよく、ノズル翼開度マップ選択部は、少なくとも１つのノズル翼開度マップを選択すればよい。
【００９１】
また、図１では、エンジン２の入口側（吸気通路４における過給機３０とエンジン２の間）にＥＧＲ通路２４が接続された所謂高圧ＥＧＲを例示したが、本願発明は、過給機３０のコンプレッサ入口側（吸気通路４における過給機３０と過給機３２の間）にＥＧＲ通路２４が接続された所謂低圧ＥＧＲを有する構成にも同様に適用することができる。
【符号の説明】
【００９２】
２  エンジン
４  吸気通路
６  排気通路
８，３０，３２  過給機
１０，１２，７２，７６  バイパス通路
１４，１６，７４，７８  バイパスバルブ
１８  エアクリーナ
２０  インタークーラ
２２  マフラー
２４  ＥＧＲ通路
２６  ＥＧＲバルブ
２８  制御装置
３１  可変ノズル翼
３６  記憶装置
３８  バイパスバルブ開度制御部
３９  ＥＧＲバルブ開度制御部
４０  ノズル翼開度制御部
４１  運転モード選択部
４２  目標トルク決定部
４４  バイパスバルブ開度マップ選択部
４６  バイパスバルブ開度決定部
４８  ＥＧＲ率マップ選択部
５０  ＥＧＲ率決定部
５２  ＥＧＲバルブ開度決定部
５３  ノズル翼開度マップ選択部
５４  ノズル翼開度決定部
５６  運転モードＤＢ
５７  負荷マップＤＢ
５８  バイパスバルブ開度マップＤＢ
６０  ＥＧＲ率マップＤＢ
６２  ノズル翼開度マップＤＢ
６４  エンジン回転センサ
６６  過給機回転センサ
６８  ＥＧＲ率センサ
７０  アクセルセンサ
１００  多段式ターボ過給システム
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【国際調査報告】
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