(57)【要約】【課題】  可動ベーンを備えたターボ過給機を多段に接続した多段過給システムにおいて、各可動ベーンの開度を制御してエンジンブレーキの効きを強めることが可能な内燃機関用多段過給システムの制御方法を提供する。【解決手段】  可動ベーン６ｄを備えた可変容量式の高圧ターボ過給機６と、前記高圧ターボ過給機のタービン６ａよりも排気通路５の下流に配置されるタービン７ａ及び前記高圧ターボ過給機のコンプレッサ６ｂよりも吸気通路４の上流に配置されるコンプレッサ７ｂをそれぞれ有するとともに可動ベーン７ｄを備え、前記高圧ターボ過給機とは最大容量が異なる可変容量式の低圧ターボ過給機７と、を備えた内燃機関用多段過給システムに適用される制御方法であって、前記内燃機関１の減速時、前記内燃機関のポンピングロス及び冷却損失がそれぞれ増加するように前記高圧ターボ過給機の可動ベーンの開度及び前記低圧ターボ過給機の可動ベーンの開度をそれぞれ制御する。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
可動ベーンを備えた可変容量式の高圧ターボ過給機と、前記高圧ターボ過給機のタービンよりも排気通路の下流に配置されるタービン及び前記高圧ターボ過給機のコンプレッサよりも吸気通路の上流に配置されるコンプレッサをそれぞれ有するとともに可動ベーンを備え、前記高圧ターボ過給機とは最大容量が異なる可変容量式の低圧ターボ過給機と、を備えた内燃機関用多段過給システムに適用される制御方法であって、
前記内燃機関の減速時、前記内燃機関のポンピングロス及び冷却損失がそれぞれ増加するように前記高圧ターボ過給機の可動ベーンの開度及び前記低圧ターボ過給機の可動ベーンの開度をそれぞれ制御することを特徴とする内燃機関用多段過給システムの制御方法。
【請求項２】
前記内燃機関の減速時、吸気温度が上昇するように前記吸気通路の圧力を上昇させるとともに、前記吸気通路の圧力よりも前記排気通路の圧力が高く、かつ前記排気通路の圧力と前記吸気通路の圧力との差が拡大するように前記高圧ターボ過給機の可動ベーンの開度及び前記低圧ターボ過給機の可動ベーンの開度をそれぞれ制御することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関用多段過給システムの制御方法。
【請求項３】
前記排気通路には、前記高圧ターボ過給機のタービンを迂回するバイパス通路と、前記バイパス通路への排気ガスの流入及びその禁止を切り替え可能な排気バイパスバルブと、が設けられ、
前記内燃機関の減速時、前記内燃機関の吸入空気量が多いほど前記低圧ターボ過給機の可動ベーンを閉じ側に設定するとともに前記高圧ターボ過給機の可動ベーンを開き側に設定し、かつ前記内燃機関の吸入空気量が前記高圧ターボ過給機の最大容量に基づいて設定された判定吸入空気量以上である場合は前記バイパス通路に排気ガスが流入するように前記排気バイパスバルブを切り替え、前記内燃機関の吸入空気量が前記判定吸入空気量未満である場合は前記バイパス通路への排気ガスの流入が禁止されるように前記排気バイパスバルブを切り替えることを特徴とする請求項１又は２に記載の内燃機関用多段過給システムの制御方法。
【請求項４】
前記吸気通路に吸入空気量を調整するスロットル弁が設けられ、
前記排気通路から前記吸気通路に排気ガスの一部を還流させるＥＧＲ通路と、前記ＥＧＲ通路に設けられて前記吸気通路に還流される排気ガス量を調整するＥＧＲ弁と、をさらに備え、
前記内燃機関の減速時、前記スロットル弁を開くとともに前記ＥＧＲ弁を全閉に制御することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の内燃機関用多段過給システムの制御方法。
【請求項５】
前記低圧ターボ過給機のタービンよりも下流の前記排気通路に設けられる排気浄化触媒と、前記排気浄化触媒の温度を取得する触媒温度取得手段と、前記内燃機関の減速時に前記内燃機関への燃料供給を停止する燃料供給停止手段と、を備え、
前記内燃機関の減速時に前記触媒温度取得手段により取得された温度が前記排気浄化触媒の活性温度域に応じて予め設定された所定温度よりも高いと判断した場合は、前記スロットル弁を全開に制御するとともに前記ＥＧＲ弁を閉じ、一方前記内燃機関の減速時に前記触媒温度取得手段により取得された温度が前記所定温度以下であると判断した場合は、前記スロットル弁を全閉に制御するとともに前記ＥＧＲ弁を開き、さらに前記高圧ターボ過給機の可動ベーンの開度及び前記低圧ターボ過給機の可動ベーンの開度をそれぞれ閉じ側に制御することを特徴とする請求項４に記載の内燃機関用多段過給システムの制御方法。
【請求項６】
前記触媒温度取得手段は、減速前の前記内燃機関の運転状態及び減速時の前記内燃機関の吸入空気量に基づいて前記排気浄化触媒の温度を推定することを特徴とする請求項５に記載の内燃機関用多段過給システムの制御方法。
【請求項７】
可動ベーンを備えた可変容量式の高圧ターボ過給機と、前記高圧ターボ過給機のタービンよりも排気通路の下流に配置されるタービン及び前記高圧ターボ過給機のコンプレッサよりも吸気通路の上流に配置されるコンプレッサを有し、前記高圧ターボ過給機とは最大容量が異なる低圧ターボ過給機と、前記排気通路に設けられ、前記高圧ターボ過給機のタービンを迂回するバイパス通路と、前記バイパス通路を通過する排気ガスの流量を調整する排気バイパスバルブと、を備えた内燃機関用多段過給システムに適用される制御方法であって、
前記内燃機関の減速時、前記内燃機関のポンピングロス及び冷却損失がそれぞれ増加するように前記高圧ターボ過給機の可動ベーンの開度及び前記排気バイパスバルブの開度をそれぞれ制御することを特徴とする内燃機関用多段過給システムの制御方法。
【請求項８】
可動ベーンを備えた可変容量式の高圧ターボ過給機と、前記高圧ターボ過給機のタービンよりも排気通路の下流に配置されるタービン及び前記高圧ターボ過給機のコンプレッサよりも吸気通路の上流に配置されるコンプレッサをそれぞれ有するとともに可動ベーンを備え、前記高圧ターボ過給機とは最大容量が異なる可変容量式の低圧ターボ過給機と、を備えた内燃機関用多段過給システムであって、
前記内燃機関の減速時、前記内燃機関のポンピングロス及び冷却損失がそれぞれ増加するように前記高圧ターボ過給機の可動ベーンの開度及び前記低圧ターボ過給機の可動ベーンの開度をそれぞれ制御する制御手段を備えていることを特徴とする内燃機関用多段過給システム。
【請求項９】
前記制御手段は、前記内燃機関の減速時、吸気温度が上昇するように前記吸気通路の圧力を上昇させるとともに、前記吸気通路の圧力よりも前記排気通路の圧力が高く、かつ前記排気通路の圧力と前記吸気通路の圧力との差が拡大するように前記高圧ターボ過給機の可動ベーンの開度及び前記低圧ターボ過給機の可動ベーンの開度をそれぞれ制御することを特徴とする請求項８に記載の内燃機関用多段過給システム。
【請求項１０】
前記排気通路には、前記高圧ターボ過給機のタービンを迂回するバイパス通路と、前記バイパス通路への排気ガスの流入及びその禁止を切り替え可能な排気バイパスバルブと、が設けられ、
前記制御手段は、前記内燃機関の減速時、前記内燃機関の吸入空気量が多いほど前記低圧ターボ過給機の可動ベーンを閉じ側に設定するとともに前記高圧ターボ過給機の可動ベーンを開き側に設定し、かつ前記内燃機関の吸入空気量が前記高圧ターボ過給機の最大容量に基づいて設定された判定吸入空気量以上である場合は前記バイパス通路に排気ガスが流入するように前記排気バイパスバルブを切り替え、前記内燃機関の吸入空気量が前記判定吸入空気量未満である場合は前記バイパス通路への排気ガスの流入が禁止されるように前記排気バイパスバルブを切り替えることを特徴とする請求項８又は９に記載の内燃機関用多段過給システム。
【請求項１１】
前記吸気通路に吸入空気量を調整するスロットル弁が設けられ、
前記排気通路から前記吸気通路に排気ガスの一部を還流させるＥＧＲ通路と、前記ＥＧＲ通路に設けられて前記吸気通路に還流される排気ガス量を調整するＥＧＲ弁と、をさらに備え、
前記制御手段は、前記内燃機関の減速時、前記スロットル弁を開くとともに前記ＥＧＲ弁を全閉に制御することを特徴とする請求項８〜１０のいずれか一項に記載の内燃機関用多段過給システム。
【請求項１２】
前記低圧ターボ過給機のタービンよりも下流の前記排気通路に設けられる排気浄化触媒と、前記排気浄化触媒の温度を取得する触媒温度取得手段と、前記内燃機関の減速時に前記内燃機関への燃料供給を停止する燃料供給停止手段と、を備え、
前記制御手段は、前記内燃機関の減速時に前記触媒温度取得手段により取得された温度が前記排気浄化触媒の活性温度域に応じて予め設定された所定温度よりも高いと判断した場合は、前記スロットル弁を全開に制御するとともに前記ＥＧＲ弁を閉じ、一方前記内燃機関の減速時に前記触媒温度取得手段により取得された温度が前記所定温度以下であると判断した場合は、前記スロットル弁を全閉に制御するとともに前記ＥＧＲ弁を開き、さらに前記高圧ターボ過給機の可動ベーンの開度及び前記低圧ターボ過給機の可動ベーンの開度をそれぞれ閉じ側に制御することを特徴とする請求項１１に記載の内燃機関用多段過給システム。
【請求項１３】
前記触媒温度取得手段は、減速前の前記内燃機関の運転状態及び減速時の前記内燃機関の吸入空気量に基づいて前記排気浄化触媒の温度を推定することを特徴とする請求項１２に記載の内燃機関用多段過給システム。
【請求項１４】
可動ベーンを備えた可変容量式の高圧ターボ過給機と、前記高圧ターボ過給機のタービンよりも排気通路の下流に配置されるタービン及び前記高圧ターボ過給機のコンプレッサよりも吸気通路の上流に配置されるコンプレッサを有し、前記高圧ターボ過給機とは最大容量が異なる低圧ターボ過給機と、前記排気通路に設けられ、前記高圧ターボ過給機のタービンを迂回するバイパス通路と、前記バイパス通路を通過する排気ガスの流量を調整する排気バイパスバルブと、を備えた内燃機関用多段過給システムであって、
前記内燃機関の減速時、前記内燃機関のポンピングロス及び冷却損失がそれぞれ増加するように前記高圧ターボ過給機の可動ベーンの開度及び前記排気バイパスバルブの開度をそれぞれ制御する制御手段を備えていることを特徴とする内燃機関用多段過給システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関用多段過給システム及びその制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、互いに最大容量の異なる高圧ターボ過給機と低圧ターボ過給機とを直列に配置した内燃機関用多段過給システムが知られている。この種のシステムにおいて高圧ターボ過給機と低圧ターボ過給機とを適宜に使い分けるため、高圧ターボ過給機のタービンをバイパスするバイパス通路を設けるとともに、バイパス通路への排気ガスの流量を調整する排気バイパスバルブを設けたものが提案されている（例えば、特許文献１及び特許文献２参照）。また、内燃機関の減速時にタービンのノズル開口面積を狭めてエンジンブレーキを効率良く働かせる装置が知られている（例えば、特許文献３参照）。その他、本発明に関連する先行技術文献として特許文献４〜７が存在する。
【特許文献１】特開２００１−１４０６５３号公報
【特許文献２】特開２００１−３２９８４９号公報
【特許文献３】実公平０３−０２０５１１号公報
【特許文献４】特開平０８−１１４１５６号公報
【特許文献５】特開２０００−２７４２８９号公報
【特許文献６】実公平０１−０２１１４７号公報
【特許文献７】実開平０１−１６２０５１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
これらの文献には、可動ベーンを備えた容量可変式のターボ過給機を多段に接続した多段過給システムにおいて各可動ベーンの開度及び排気バイパスバルブの開度をそれぞれ制御してエンジンブレーキの効きを強める方法について開示されていない。
【０００４】
そこで、本発明は、可動ベーンを備えたターボ過給機を多段に接続した多段過給システムにおいて、各可動ベーンの開度を制御してエンジンブレーキの効きを強めることが可能な内燃機関用多段過給システム及びその制御方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の第一の内燃機関用多段過給システムの制御方法は、可動ベーンを備えた可変容量式の高圧ターボ過給機と、前記高圧ターボ過給機のタービンよりも排気通路の下流に配置されるタービン及び前記高圧ターボ過給機のコンプレッサよりも吸気通路の上流に配置されるコンプレッサをそれぞれ有するとともに可動ベーンを備え、前記高圧ターボ過給機とは最大容量が異なる可変容量式の低圧ターボ過給機と、を備えた内燃機関用多段過給システムに適用される制御方法であって、前記内燃機関の減速時、前記内燃機関のポンピングロス及び冷却損失がそれぞれ増加するように前記高圧ターボ過給機の可動ベーンの開度及び前記低圧ターボ過給機の可動ベーンの開度をそれぞれ制御することにより、上述した課題を解決する（請求項１）。
【０００６】
本発明の第一の制御方法によれば、内燃機関の減速時、低圧ターボ過給機及び高圧ターボ過給機の各可動ベーンによって内燃機関のポンピングロス及び冷却損失をそれぞれ増加させるので、エンジンブレーキの効きを強めることができる。
【０００７】
本発明の第一の内燃機関用多段過給システムの制御方法は、前記内燃機関の減速時、吸気温度が上昇するように前記吸気通路の圧力を上昇させるとともに、前記吸気通路の圧力よりも前記排気通路の圧力が高く、かつ前記排気通路の圧力と前記吸気通路の圧力との差が拡大するように前記高圧ターボ過給機の可動ベーンの開度及び前記低圧ターボ過給機の可動ベーンの開度をそれぞれ制御してもよい（請求項２）。排気通路の圧力と吸気通路の圧力との差が拡大すると、内燃機関のピストンは吸気行程時に吸気から受ける力よりも大きい力で排気行程時に排気を押し出すため、ポンピングロスを増加させることができる。また、吸気温度を上昇させることで、圧縮行程時及び膨張行程時に吸気から内燃機関に逃げる熱を増加させ、内燃機関の冷却損失を増加させることができる。このように内燃機関のポンピングロス及び冷却損失をそれぞれ増加させることで、エンジンブレーキの効きを強めることができる。
【０００８】
本発明の第一の内燃機関用多段過給システムの制御方法において、前記排気通路には、前記高圧ターボ過給機のタービンを迂回するバイパス通路と、前記バイパス通路への排気ガスの流入及びその禁止を切り替え可能な排気バイパスバルブと、が設けられ、前記内燃機関の減速時、前記内燃機関の吸入空気量が多いほど前記低圧ターボ過給機の可動ベーンを閉じ側に設定するとともに前記高圧ターボ過給機の可動ベーンを開き側に設定し、かつ前記内燃機関の吸入空気量が前記高圧ターボ過給機の最大容量に基づいて設定された判定吸入空気量以上である場合は前記バイパス通路に排気ガスが流入するように前記排気バイパスバルブを切り替え、前記内燃機関の吸入空気量が前記判定吸入空気量未満である場合は前記バイパス通路への排気ガスの流入が禁止されるように前記排気バイパスバルブを切り替えてもよい（請求項３）。
【０００９】
この態様によれば、内燃機関の減速時に吸入空気量が少ない場合は、高圧ターボ過給機の可動ベーンが閉じ側に制御されるので、高圧ターボ過給機のタービンよりも上流側の排気通路の圧力を上昇させ、排気通路の圧力と吸気通路の圧力の差を拡大させることができる。また、可動ベーンを閉じ側に制御することで、高圧ターボ過給機の回転数を増加させることができるので、吸気通路の圧力を上昇させ、吸気温度を上昇させることができる。また、このように高圧ターボ過給機の回転数を上昇させておくことで、再加速時に内燃機関の過給を速やかに行うことができる。この際、低圧ターボ過給機の可動ベーンは開き側に制御されるので、高圧ターボ過給機のタービンよりも下流側の排気通路の圧力の上昇が抑制される。これにより、高圧ターボ過給機のタービン前後の圧力差の縮小を抑制することができるので、高圧ターボ過給機の回転数の低下を抑制することができる。
【００１０】
一方、内燃機関の減速時に吸入空気量が多い場合は、低圧ターボ過給機の可動ベーンが閉じ側に制御されるので、低圧ターボ過給機のタービンよりも上流側の排気通路の圧力を上昇させ、排気通路の圧力と吸気通路の圧力の差を拡大させることができる。また、この可動ベーンの閉じ側の制御により、低圧ターボ過給機の回転数を増加させて吸気通路の圧力を上昇させ、吸気温度を上昇させることができる。この際、高圧ターボ過給機の可動ベーンは開き側に制御されるので、高圧ターボ過給機の回転数の増加を抑制することができる。さらに、吸入空気量が判定吸入空気量以上である場合は、バイパス通路に排気が流入するように排気バイパスバルブが切り替えられるので、高圧ターボ過給機の過回転を防止することができる。このように各可動ベーンの開度及び排気バイパスバルブの開度を制御することで、エンジンブレーキの効きを強めつつ、高圧ターボ過給機の過回転を防止することができる。
【００１１】
本発明の第一の内燃機関用多段過給システムの制御方法は、前記吸気通路に吸入空気量を調整するスロットル弁が設けられ、前記排気通路から前記吸気通路に排気ガスの一部を還流させるＥＧＲ通路と、前記ＥＧＲ通路に設けられて前記吸気通路に還流される排気ガス量を調整するＥＧＲ弁と、をさらに備え、前記内燃機関の減速時、前記スロットル弁を開くとともに前記ＥＧＲ弁を全閉に制御してもよい（請求項４）。内燃機関の減速時にスロットル弁を開けることで、吸気通路の圧力を低下させることなく内燃機関に吸気を流入させることができる。また、ＥＧＲ弁を全閉に制御することで、排気通路と吸気通路の間のガス流れを遮断して排気通路の圧力と吸気通路の圧力との圧力差を維持することができる。さらに、ＥＧＲ弁を閉じることで、各ターボの回転数をそれぞれ増加させることができるので、吸気通路の圧力を上昇させることができる。
【００１２】
本発明の第一の内燃機関用多段過給システムの制御方法は、前記低圧ターボ過給機のタービンよりも下流の前記排気通路に設けられる排気浄化触媒と、前記排気浄化触媒の温度を取得する触媒温度取得手段と、前記内燃機関の減速時に前記内燃機関への燃料供給を停止する燃料供給停止手段と、を備え、前記内燃機関の減速時に前記触媒温度取得手段により取得された温度が前記排気浄化触媒の活性温度域に応じて予め設定された所定温度よりも高いと判断した場合は、前記スロットル弁を全開に制御するとともに前記ＥＧＲ弁を閉じ、一方前記内燃機関の減速時に前記触媒温度取得手段により取得された温度が前記所定温度以下であると判断した場合は、前記スロットル弁を全閉に制御するとともに前記ＥＧＲ弁を開き、さらに前記高圧ターボ過給機の可動ベーンの開度及び前記低圧ターボ過給機の可動ベーンの開度をそれぞれ閉じ側に制御してもよい（請求項５）。
【００１３】
この態様によれば、内燃機関の減速時に内燃機関への燃料供給が停止されるので、排気ガスの温度が低下する。減速が長時間継続し、温度の低い排気ガスが排気浄化触媒に流入し続ける場合は、排気浄化触媒の温度が排気浄化触媒の活性温度域の下限値以下に低下するおそれがある。そこで、排気浄化触媒の温度がこの活性温度域に応じて設定された所定温度以下である場合、スロットル弁を全閉にして吸入空気量を減少させて排気浄化触媒に流入するガス量を減少させる。さらに、ＥＧＲ弁を開いて排気通路から吸気通路に排気ガスを戻すとともに、低圧ターボ過給機の可動ベーンの開度及び高圧ターボ過給機の可動ベーンの開度をそれぞれ閉じ側に制御することで、排気浄化触媒に流入する排気ガスの量を減少させる。このようにスロットル弁、ＥＧＲ弁、及び各可動ベーンの開度を制御することで、内燃機関の減速時における排気浄化触媒の温度低下を抑制し、排気エミッションの悪化を抑制することができる。
【００１４】
この態様において、前記触媒温度取得手段は、減速前の前記内燃機関の運転状態及び減速時の前記内燃機関の吸入空気量に基づいて前記排気浄化触媒の温度を推定してもよい（請求項６）。内燃機関の減速時、排気ガスの温度は、高圧ターボ過給機のタービンの温度、低圧ターボ過給機のタービンの温度、及び排気通路の温度が高いほど高く、また吸入空気量が少ないほど高くなる。各タービンの温度及び排気通路の温度は減速前の内燃機関の運転状態に応じて変化し、例えば内燃機関が高負荷で運転されていた場合は、内燃機関が低負荷で運転されていた場合よりも、各タービンの温度及び排気通路の温度が高くなる。このような関係に基づいて、減速前の内燃機関の運転状態及び減速時の吸入空気量から減速時の排気ガスの温度を推定し、この排気ガスが流入する排気浄化触媒の温度を推定する。このように、減速前の内燃機関に運転状態及び吸入空気量に基づいて温度を排気浄化触媒の推定することで、新たなセンサを設けることなく排気浄化触媒の温度を取得することができる。
【００１５】
本発明の第二の内燃機関用多段過給システムの制御方法は、可動ベーンを備えた可変容量式の高圧ターボ過給機と、前記高圧ターボ過給機のタービンよりも排気通路の下流に配置されるタービン及び前記高圧ターボ過給機のコンプレッサよりも吸気通路の上流に配置されるコンプレッサを有し、前記高圧ターボ過給機とは最大容量が異なる低圧ターボ過給機と、前記排気通路に設けられ、前記高圧ターボ過給機のタービンを迂回するバイパス通路と、前記バイパス通路を通過する排気ガスの流量を調整する排気バイパスバルブと、を備えた内燃機関用多段過給システムに適用される制御方法であって、前記内燃機関の減速時、前記内燃機関のポンピングロス及び冷却損失がそれぞれ増加するように前記高圧ターボ過給機の可動ベーンの開度及び前記排気バイパスバルブの開度をそれぞれ制御することにより、上述した課題を解決する（請求項７）。
【００１６】
本発明の第二の制御方法によれば、内燃機関の減速時、高圧ターボ過給機の可動ベーンの開度及び排気バイパスバルブの開度をそれぞれ制御して内燃機関のポンピングロス及び冷却損失をそれぞれ増加させるので、第一の制御方法と同様に、エンジンブレーキの効きを強めることができる。
【００１７】
本発明の第一の内燃機関用多段過給システムは、可動ベーンを備えた可変容量式の高圧ターボ過給機と、前記高圧ターボ過給機のタービンよりも排気通路の下流に配置されるタービン及び前記高圧ターボ過給機のコンプレッサよりも吸気通路の上流に配置されるコンプレッサをそれぞれ有するとともに可動ベーンを備え、前記高圧ターボ過給機とは最大容量が異なる可変容量式の低圧ターボ過給機と、を備えた内燃機関用多段過給システムであって、前記内燃機関の減速時、前記内燃機関のポンピングロス及び冷却損失がそれぞれ増加するように前記高圧ターボ過給機の可動ベーンの開度及び前記低圧ターボ過給機の可動ベーンの開度をそれぞれ制御する制御手段を備えていることにより、上述した課題を解決する（請求項８）。
【００１８】
本発明の第一の内燃機関用多段過給システムによれば、内燃機関の減速時、制御手段が高圧ターボ過給機の可動ベーンの開度及び低圧ターボ過給機の可動ベーンの開度をそれぞれ制御して内燃機関のポンピングロス及び冷却損失をそれぞれ増加させるので、エンジンブレーキの効きを強めることができる。
【００１９】
本発明の第一の内燃機関用多段過給システムは、上述した本発明の制御方法の好ましい態様を実現するために以下のような態様を備えることができる。
【００２０】
すなわち、本発明の第一の内燃機関用多段過給システムにおいて、前記制御手段は、前記内燃機関の減速時、吸気温度が上昇するように前記吸気通路の圧力を上昇させるとともに、前記吸気通路の圧力よりも前記排気通路の圧力が高く、かつ前記排気通路の圧力と前記吸気通路の圧力との差が拡大するように前記高圧ターボ過給機の可動ベーンの開度及び前記低圧ターボ過給機の可動ベーンの開度をそれぞれ制御してもよい（請求項９）。また、本発明の第一の内燃機関用多段過給システムにおいて、前記排気通路には、前記高圧ターボ過給機のタービンを迂回するバイパス通路と、前記バイパス通路への排気ガスの流入及びその禁止を切り替え可能な排気バイパスバルブと、が設けられ、前記制御手段は、前記内燃機関の減速時、前記内燃機関の吸入空気量が多いほど前記低圧ターボ過給機の可動ベーンを閉じ側に設定するとともに前記高圧ターボ過給機の可動ベーンを開き側に設定し、かつ前記内燃機関の吸入空気量が前記高圧ターボ過給機の最大容量に基づいて設定された判定吸入空気量以上である場合は前記バイパス通路に排気ガスが流入するように前記排気バイパスバルブを切り替え、前記内燃機関の吸入空気量が前記判定吸入空気量未満である場合は前記バイパス通路への排気ガスの流入が禁止されるように前記排気バイパスバルブを切り替えてもよい（請求項１０）。このように各可動ベーンの開度及びを制御することで、内燃機関のポンピングロス及び冷却損失をそれぞれ増加させることができるので、エンジンブレーキの効きを強めることができる。
【００２１】
本発明の第一の内燃機関用多段過給システムは、前記吸気通路に吸入空気量を調整するスロットル弁が設けられ、前記排気通路から前記吸気通路に排気ガスの一部を還流させるＥＧＲ通路と、前記ＥＧＲ通路に設けられて前記吸気通路に還流される排気ガス量を調整するＥＧＲ弁と、をさらに備え、前記制御手段は、前記内燃機関の減速時、前記スロットル弁を開くとともに前記ＥＧＲ弁を全閉に制御してもよい（請求項１１）。さらに、前記低圧ターボ過給機のタービンよりも下流の前記排気通路に設けられる排気浄化触媒と、前記排気浄化触媒の温度を取得する触媒温度取得手段と、前記内燃機関の減速時に前記内燃機関への燃料供給を停止する燃料供給停止手段と、を備え、前記制御手段は、前記内燃機関の減速時に前記触媒温度取得手段により取得された温度が前記排気浄化触媒の活性温度域に応じて予め設定された所定温度よりも高いと判断した場合は、前記スロットル弁を全開に制御するとともに前記ＥＧＲ弁を閉じ、一方前記内燃機関の減速時に前記触媒温度取得手段により取得された温度が前記所定温度以下であると判断した場合は、前記スロットル弁を全閉に制御するとともに前記ＥＧＲ弁を開き、さらに前記高圧ターボ過給機の可動ベーンの開度及び前記低圧ターボ過給機の可動ベーンの開度をそれぞれ閉じ側に制御してもよい（請求項１２）。この場合、前記触媒温度取得手段は、減速前の前記内燃機関の運転状態及び減速時の前記内燃機関の吸入空気量に基づいて前記排気浄化触媒の温度を推定してもよい（請求項１３）。
【００２２】
本発明の第二の内燃機関用多段過給システムは、可動ベーンを備えた可変容量式の高圧ターボ過給機と、前記高圧ターボ過給機のタービンよりも排気通路の下流に配置されるタービン及び前記高圧ターボ過給機のコンプレッサよりも吸気通路の上流に配置されるコンプレッサを有し、前記高圧ターボ過給機とは最大容量が異なる低圧ターボ過給機と、前記排気通路に設けられ、前記高圧ターボ過給機のタービンを迂回するバイパス通路と、前記バイパス通路を通過する排気ガスの流量を調整する排気バイパスバルブと、を備えた内燃機関用多段過給システムであって、前記内燃機関の減速時、前記内燃機関のポンピングロス及び冷却損失がそれぞれ増加するように前記高圧ターボ過給機の可動ベーンの開度及び前記排気バイパスバルブの開度をそれぞれ制御する制御手段を備えていることにより、上述した課題を解決する（請求項１４）。
【００２３】
本発明の第二の内燃機関用多段過給システムによれば、内燃機関の減速時、制御手段が高圧ターボ過給機の可動ベーンの開度及び排気バイパスバルブの開度を制御して内燃機関のポンピングロス及び冷却損失をそれぞれ増加させるので、減速時のエンジンブレーキの効きを強めることができる。
【発明の効果】
【００２４】
以上に説明したように、本発明によれば、内燃機関の減速時に低圧ターボ過給機の可動ベーンの開度、高圧ターボ過給機の可動ベーンの開度、及び排気バイパスバルブの開度をそれぞれ制御して内燃機関のポンピングロス及び冷却損失を増加させるので、エンジンブレーキの効きを強くすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
（第一の実施形態）
図１は、本発明の多段過給システムを内燃機関としてのディーゼルエンジン（以下、エンジンと略称する。）１に適用した第一の実施形態を示した全体構成図である。エンジン１は、車両に走行用動力源として搭載されるもので、吸気マニホールド２及び排気マニホールド３をそれぞれ備え、吸気マニホールド２には吸気通路４が、排気マニホールド３には排気通路５がそれぞれ接続される。このように接続されることで、吸気マニホールド２は吸気通路４の一部を形成し、排気マニホールド３は排気通路５の一部を形成する。排気通路５には、高圧ターボチャージャ（以下、高圧ＴＣと略称する。）６のタービン６ａが設けられ、このタービン６ａの下流側に低圧ターボチャージャ（以下、低圧ＴＣと略称する。）７のタービン７ａが設けられている。吸気通路４には、低圧ＴＣ７のコンプレッサ７ｂが設けられ、このコンプレッサ７ｂの下流側に高圧ＴＣ６のコンプレッサ６ｂが設けられている。高圧ＴＣ６のタービン６ａ及びコンプレッサ６ｂは、タービン６ａとコンプレッサ６ｂが一体に回転可能なように、互いに共通の回転軸６ｃを介して連結されている。また、低圧ＴＣ７のタービン７ａ及びコンプレッサ７ｂも同様に、タービン７ａ及びコンプレッサ７ｂが一体に回転可能なように、互いに共通の回転軸７ｃを介して連結されている。
【００２６】
高圧ＴＣ６及び低圧ＴＣ７はそれぞれ可変容量式のターボチャージャであり、低圧ＴＣ７の最大容量は高圧ＴＣ６の最大容量よりも大きい。高圧ＴＣ６のタービン６ａの入口部には、複数の可動ベーン６ｄが配置されており、これら複数の可動ベーン６ｄにより可変ノズルＶＮが構成される。この可変ノズルＶＮは、複数の可動ベーン６ｄの傾きを変更することで開口面積（可動ベーンの開度）を変化させることができる。低圧ＴＣ７も高圧ＴＣ６と同様に可動ベーン７ｄを備えており、この可動ベーン７ｄも可動ベーン６ｄと同様の機能を有している。周知のように、可動ベーン６ｄの開度を閉じ側に制御することで、過給圧を上げるとともにタービン６ａよりも上流側の排気通路３の圧力を上昇させることができ、反対に可動ベーン６ｄの開度を開き側に制御することで、エンジン１の背圧を下げることができる。可動ベーン７ｄも同様に、開度を閉じ側に制御することで過給圧を上げるとともにタービン７ａよりも上流側の排気通路３の圧力を上昇させることができ、開度を開き側に制御することでエンジン１の背圧を下げることができる。以降、可動ベーン６ｄ及び可動ベーン７ｄの開度を最も閉じ側に変化させた状態を全閉状態と呼称し、可動ベーン６ｄ及び可動ベーン７ｄの開度を最も開き側に変化させた状態を全開状態と呼称する。可動ベーン６ｄ及び可動ベーン７ｄを動作させるための機構は、周知のものと同様でよいため、詳細は省略する。
【００２７】
排気通路５には、高圧ＴＣ６のタービン６ａを迂回するためのバイパス通路８と、バイパス通路８に導かれる排気ガスの流量を調整する排気バイパスバルブ９と、低圧ＴＣ７のタービン７ａの下流側に配置される排気浄化触媒１０とが設けられている。吸気通路４には、吸気濾過用のエアクリーナ１１と、吸入空気量に対応した信号を出力するエアフローメータ１２と、低圧ＴＣ７のコンプレッサ７ｂで昇温された吸気を冷却するための第一インタークーラ１３と、高圧ＴＣ６のコンプレッサ６ｂで昇温された吸気を冷却するための第二インタークーラ１４と、吸入空気量を調節するためのスロットル弁１５が設けられている。排気通路５と吸気通路４とはＥＧＲ通路１６で接続されており、ＥＧＲ通路１６にはＥＧＲ弁１７が設けられている。
【００２８】
可動ベーン６ｄの開度、可動ベーン７ｄの開度、及び排気バイパスバルブ９の開度はエンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）２０によってそれぞれ制御されている。ＥＣＵ２０は、マイクロプロセッサ及びその動作に必要なＲＯＭ、ＲＡＭ等の周辺装置を備え、エンジン１の運転状態を制御する周知のコンピュータユニットであり、スロットル弁１５の開度を制御して吸入空気量を調整したり、ＥＧＲ弁１７の開度を制御して再循環される排気ガス量を調整している。また、ＥＣＵ２０は、エンジン１の気筒内に燃料を供給するための燃料噴射弁（不図示）の動作を制御している。例えばＥＣＵ２０は、エンジン１が減速状態であると判断した場合、エンジン１への燃料供給を停止させる。このように、減速時にエンジン１への燃料供給を停止させることで、ＥＣＵ２０は本発明の燃料供給停止手段として機能する。ＥＣＵ２０には、これらの機器を制御する際に参照する情報を取得するため、例えばエアフローメータ１２の信号や、不図示のアクセルの開度に対応した信号を出力するアクセル開度センサ２１の信号などが入力されている。
【００２９】
図２は、ＥＣＵ２０が可動ベーン６ｄの開度、可動ベーン７ｄの開度、及び排気バイパスバルブ９の開度を制御するために実行する可動ベーン開度制御ルーチンを示している。図２の制御ルーチンを実行することにより、ＥＣＵ２０は本発明の制御手段として機能する。図２の制御ルーチンは、エンジン１の運転中に所定の周期で繰り返し実行される。
【００３０】
図２の制御ルーチンにおいてＥＣＵ２０は、まずステップＳ１１において、エンジン１が減速状態か否か判断する。減速状態の判定は、例えばアクセル開度とエンジン１の回転速度とに基づいて行われ、エンジン１の回転速度が所定の回転速度（例えば、１４００ｒｐｍ）を超え、かつアクセル開度センサ２１を参照して取得したアクセル開度が０％（即ちアクセルが踏み込まれていない。）である場合に減速状態であると判定する。エンジン１が減速状態ではないと判断した場合、今回の制御ルーチンを終了する。一方、エンジン１が減速状態であると判断した場合はステップＳ１２に進み、ＥＣＵ２０はエアフローメータ１２の出力信号を参照して吸入空気量を取得する。次のステップＳ１３においてＥＣＵ２０は、後述する設定方法によって設定された開度に調整されるように、可動ベーン６ｄの開度、可動ベーン７ｄの開度、及び排気バイパスバルブ９の開度を制御する。その後、今回の制御ルーチンを終了する。
【００３１】
可動ベーン６ｄの開度、可動ベーン７ｄの開度、及び排気バイパスバルブ９の開度は、例えば図３に示したマップに基づいて設定される。図３は、エンジン１の減速時における吸入空気量と、可動ベーン６ｄの開度、可動ベーン７ｄの開度、及び排気バイパスバルブ９の開度との関係の一例を示したマップである。なお、図３では、線Ａが吸入空気量と可動ベーン６ｄの開度との関係の一例を、線Ｂが吸入空気量と可動ベーン７ｄの開度との関係の一例を、線Ｃが吸入空気量と排気バイパスバルブ９の開度との関係の一例をそれぞれ示している。これらの関係は、予め実験や数値計算などによって求めておき、ＥＣＵ２０のＲＯＭにマップとして記憶させておく。図３に示したように、吸入空気量が少ない場合、可動ベーン６ｄの開度は閉じ側に設定され、可動ベーン７ｄの開度は開き側に設定される。一方、吸入空気量が多い場合、可動ベーン６ｄの開度は開き側に設定され、可動ベーン７ｄの開度は閉じ側に設定される。即ち、吸入空気量が多いほど可動ベーン６ｄは開き側に設定され、可動ベーン７ｄは閉じ側に設定される。排気バイパスバルブ９は、図３に示したように吸入空気量が判定吸入空気量Ｇａ未満の場合は閉じられ、吸入空気量が判定吸入空気量Ｇａ以上の場合に開けられる。判定吸入空気量Ｇａは、例えば高圧ＴＣ６の最大容量に基づいて設定され、可動ベーン６ｄが全開状態において高圧ＴＣ６の回転数が許容上限回転数を超えないように、即ち高圧ＴＣ６が過回転しないように設定される。
【００３２】
エンジン１の減速時、吸入空気量が少ない場合は、高圧ＴＣ６の可動ベーン６ｄを閉じ側に設定することで、排気マニホールド３の圧力を吸気マニホールド２の圧力よりも上昇させ、吸気マニホールド２の圧力と排気マニホールド３の圧力との差を拡大させることができる。そのため、エンジン１のポンピングロスを増加させることができる。また、高圧ＴＣ６の回転数を増加させ、吸気通路４の圧力を上昇させることができる。この際、低圧ＴＣ７の可動ベーン７ｄは開き側に設定されるので、タービン６ａよりも下流の排気通路５の圧力の上昇を抑制することができる。これにより、タービン６ａの上流側圧力と下流側圧力との差の縮小が抑制されるので、高圧ＴＣ６の回転数の低下が抑制される。また、排気バイパスバルブ９は閉じているので、高圧ＴＣ６のタービン６ａに全ての排気ガスを導入することができる。このように吸気通路４の圧力を上昇させることで、エンジン１の冷却損失を増加させることができる。また、排気マニホールド３の圧力を高い状態に維持させることで、再加速時に速やかにタービン６ａに排気ガスを導入し、迅速にエンジン１を過給できるため、エンジン１の加速性を向上させることができる。
【００３３】
一方、エンジン１の減速時、吸入空気量が多い場合は、低圧ＴＣ７の可動ベーン７ｄが閉じ側に制御されるので、低圧ＴＣ７のタービン７ａよりも上流側の排気通路５の圧力を上昇させることができる。そのため、吸気マニホールド２の圧力と排気マニホールド３の圧力との差を拡大し、エンジン１のポンピングロスを増加させることができる。また、可動ベーン７ｄを閉じ側に制御することで、低圧ＴＣ７の回転数を増加させることができるので、吸気マニホールド２の圧力を上昇させて吸気温度を上昇させ、エンジン１の冷却損失を増加させることができる。この際、高圧ＴＣ６の可動ベーン６ｄは開き側に制御されるので、高圧ＴＣ６の回転数の上昇を抑制することができる。さらに、吸入空気量が判定吸入空気量Ｇａ以上の場合は、排気バイパスバルブ９が開くので、高圧ＴＣ６のタービン６ａに流入する排気ガス量を減少させて高圧ＴＣ６の過回転を防止することができる。
【００３４】
以上に説明したように、エンジン１の減速時、可動ベーン６ｄの開度、可動ベーン７ｄの開度、及び排気バイパスバルブ９の開度を吸入空気量に応じて制御し、エンジン１のポンピングロス及び冷却損失をそれぞれ増加させるので、エンジン１のエンジンブレーキの効きを強めることができる。また、排気マニホールド３の圧力を上昇させるので、再加速時にエンジン１の過給を速やかに行うことができる。そのため、エンジン１の加速性を向上させることができる。
【００３５】
図４は、図２の可動ベーン開度制御ルーチンの変形例を示している。なお、図４において図２と同一の処理には同一の参照符号を付し、説明を省略する。図４の制御ルーチンも、エンジン１の運転中に所定の周期で繰り返し実行される。
【００３６】
図４の制御ルーチンにおいてＥＣＵ２０は、ステップＳ１３まで図２の制御ルーチンと同様の処理を行う。続くステップＳ２１においてＥＣＵ２０は、スロットル弁１５を開けるとともにＥＧＲ弁１７を全閉に制御する。その後、今回の制御ルーチンを終了する。
【００３７】
図４の制御ルーチンによれば、エンジン１の減速時にＥＧＲ弁１７を全閉に制御することで、吸気通路４と排気通路５との間のガス流れを遮断し、吸気マニホールド２の圧力と排気マニホールド３の圧力との差を維持することができる。そのため、エンジン１のポンピングロスが低減されることがない。ＥＧＲ弁１７を全閉に制御することで、高圧ＴＣ６のタービン６ａ及び低圧ＴＣ７のタービン７ａに導かれる排気ガス量を増加させることができるので、高圧ＴＣ６及び低圧ＴＣ７の回転数をそれぞれ増加させて吸気マニホールド３の圧力を上昇させることができる。さらに、スロットル弁１５を開けることで、吸気通路２の圧力を低下させることなく、エンジン１に吸気を導くことができる。そのため、エンジン１の冷却損失を増加させることができる。このように、エンジン１のポンピングロスの低減を抑制するとともに冷却損失を増加させることで、エンジンブレーキの効きを強くすることができる。
【００３８】
図５は、図２の可動ベーン開度制御ルーチンの他の変形例を示している。なお、図５において図２と同一の処理には同一の参照符号を付し、説明を省略する。図５の制御ルーチンもエンジン１の運転中に所定の周期で繰り返し実行される。
【００３９】
図５の制御ルーチンにおいてＥＣＵ２０は、ステップＳ１３まで図２の制御ルーチンと同様の処理を行う。続くステップＳ３１においてＥＣＵ２０は、排気浄化触媒１０に流入する排気ガスの温度が所定の判定温度よりも低いか否か判断する。排気浄化触媒１０の温度は排気浄化触媒１０に流入する排気ガスの温度に応じて変化するので、この処理では排気ガスの温度を使用して排気浄化触媒１０の温度が触媒活性温度域であるか否か判断する。排気浄化触媒１０に流入する排気ガスの温度は、例えば排気通路５に排気ガスの温度に対応した信号を出力する温度センサを設けて取得してもよいし、後述する図６の温度推定ルーチンをＥＣＵ２０に実行させて取得してもよい。所定の判定温度は、排気浄化触媒１０の触媒活性温度域に応じて設定され、エンジン１の減速時の排気ガスによって排気浄化触媒１０の温度が触媒活性温度域の下限値以下に低下しないような排気ガスの温度が設定される。なお、触媒活性温度域は排気浄化触媒１０の種類などに応じて異なるため、所定の判定温度は排気浄化触媒１０に応じて適宜設定される。
【００４０】
排気ガスの温度が所定の判定温度よりも低いと判断した場合はステップＳ３２に進み、ＥＣＵ２０は、スロットル弁１５を全閉状態に制御する。続くステップＳ３３においてＥＣＵ２０は、ＥＧＲ弁１７を開ける。次のステップＳ３４においてＥＣＵ２０は、高圧ＴＣ６の可動ベーン６ｄ及び低圧ＴＣ７の可動ベーン７ｄをそれぞれ全閉状態に制御する。続くステップＳ３５においてＥＣＵ２０は、排気バイパスバルブ９を閉じる。その後、今回の制御ルーチンを終了する。一方、排気ガスの温度が所定の判定温度よりも高いと判断した場合はステップＳ３６に進み、ＥＣＵ２０はスロットル弁１５を全開状態に制御する。続くステップＳ３７においてＥＣＵ２０は、ＥＧＲ弁１７を閉じる。その後、今回の制御ルーチンを終了する。
【００４１】
エンジン１の減速時はエンジン１に燃料が供給されないので、排気ガスの温度が低下する。減速が長時間継続した場合、この排気ガスの温度低下の影響により排気マニホールド３、タービン６ａ及びタービン７ａの温度が低下するので、排気浄化触媒１０に流入するガスの温度が低下し、排気浄化触媒１０の温度が低下する。そこで、以上に説明したように図５の制御ルーチンでは、排気ガスの温度が所定の判定温度よりも低い場合、スロットル弁１５を全閉状態に制御して吸入空気量を減少させて排気ガス量を減少させる。また、ＥＧＲ弁１７を開けることによって排気ガスを排気通路５からＥＧＲ通路１６を介して吸気通路４に戻し、排気浄化触媒１０に流入する排気ガスの量を減少させる。さらに、高圧ＣＴ６の可動ベーン６ｄ及び低圧ＴＣ７の可動ベーン７ｄを全閉状態に制御するとともに排気バイパスバルブ９を閉じることで、タービン６ａ、タービン７ａ、及び排気浄化触媒１０に流入する排気ガス量を減少させる。このように、排気浄化触媒１０に流入する排気ガス量を減少させることで、排気浄化触媒１０の温度低下を抑制することができる。そのため、排気エミッションの悪化を抑制することができる。
【００４２】
排気浄化触媒１０に流入する排気ガスの温度は、排気マニホールド３の温度、高圧ＴＣ６のタービン６ａの温度、及び低圧ＴＣ７のタービン７ａの温度とそれぞれ相関関係を有している。例えば、エンジン１の減速時、即ちエンジン１に燃料が供給されていないとき、排気ガスの温度は、排気マニホールド３、タービン６ａ、及びタービン７ａから受ける熱に応じて決まる。一方、エンジン１の減速時以外、即ちエンジン１に燃料が供給されているとき、排気マニホールド３の温度、タービン６ａの温度、及びタービン７ａの温度は、排気ガスから受ける熱に応じて決まる。そのため、排気ガスの温度は、排気マニホールド３の温度、タービン６ａの温度、及びタービン７ａの温度に基づいて推定することができる。図６は、この関係を利用してＥＣＵ２０が排気ガスの温度を推定するために実行する排気ガス温度推定ルーチンを示している。なお、図６において図２と同一の処理には同一の参照符号を付し、説明を省略する。図６の推定ルーチンは、エンジン１の運転中に所定の周期で繰り返し実行される。図６の推定ルーチンを実行することにより、ＥＣＵ２０は本発明の触媒温度取得手段として機能する。
【００４３】
図６の推定ルーチンにおいてＥＣＵ２０は、まずステップＳ１１でエンジン１が減速状態か否か判断する。減速状態であると判断した場合はステップＳ１２に進み、吸入空気量を取得する。続くステップＳ４１においてＥＣＵ２０は、取得した吸入空気量に基づいて排気マニホールド３の温度、高圧ＴＣ６のタービン６ａの温度、及び低圧ＴＣ７のタービン７ａの温度を推定する。これらの温度は、例えば以下に示す方法により推定される。なお、ここでは排気マニホールド３の温度の推定方法を一例として示す。タービン６ａの温度及びタービン７ａの温度もこの方法と同様の方法で推定することができる。排気マニホールド３の温度は、前回推定した排気マニホールド３の温度及び前回推定してからの排気マニホールド３の温度変化に基づいて推定する。エンジン１の減速時、排気マニホールド３の温度は排気ガスの量が多いほど大きく低下する。排気ガスの量は吸入空気量と相関関係を有しているので、予め実験などによって減速時に吸入空気量と排気マニホールド３の温度変化との関係を求め、この関係をＥＣＵ２０のＲＯＭにマップとして記憶させておく。前回推定してからの排気マニホールド３の温度は、このマップを参照して求める。今回推定する排気マニホールド３の温度は、前回推定した排気マニホールド３の温度にこの排気マニホールド３の温度変化を加算することで推定することができる。
【００４４】
タービン６ａの温度及びタービン７ａの温度もこの方法と同様の方法で推定することができる。なお、タービン６ａの温度及びタービン７ａの温度も排気ガス量が多いほど、即ち吸入空気量が多いほど大きく低下するので、予め実験などによってタービン６ａの温度変化及びタービン７ａの温度変化と減速時の吸入空気量との関係を求めておき、この関係を、ＥＣＵ２０にマップとして記憶させておく。
【００４５】
次のステップＳ４２においてＥＣＵ２０は、排気浄化触媒１０に流入する排気ガスの温度を推定する。その後、今回の推定ルーチンを終了する。排気ガスの温度は、排気マニホールド３の温度、タービン６ａの温度、及びタービン７ａの温度に応じて変化する。例えば排気マニホールド３の温度が高いほど排気ガスが排気マニホールド３から受ける熱量が多いため、排気ガスの温度が高くなる。また、排気ガスの温度は、タービン６ａの温度及びタービン７ａの温度とも同様の関係を有する。そこで、排気マニホールド３の温度、タービン６ａの温度、及びタービン７ａの温度と減速時の排気ガスの温度との関係を予め実験などによって求めてＥＣＵ２０のＲＯＭにマップとして記憶させておき、このマップを参照して排気ガスの温度を推定する。
【００４６】
一方、減速状態ではないと判断した場合はステップＳ４３に進み、ＥＣＵ２０はエンジン１に供給した燃料量の積算値（以下、供給量積算値と略称する。）を取得する。ＥＣＵ２０は、燃料噴射弁の動作を制御するために燃料噴射弁からエンジン１に供給すべき燃料量を算出している。供給量積算値は、例えば、この供給すべき燃料量が、図６の推定ルーチンが実行されている時点の排気マニホールド３の温度、タービン６ａの温度、及びタービン７ａの温度が推定可能な程度の所定時間分積算された値である。
【００４７】
次のステップＳ４４においてＥＣＵ２０は、取得した供給量積算値に基づいて排気マニホールド３の温度、高圧ＴＣ６のタービン６ａの温度、及び低圧ＴＣ７のタービン７ａの温度を推定する。その後、今回の推定ルーチンを終了する。周知のように、エンジン１が高負荷で運転されている場合、エンジン１に供給される燃料量が多いので、排気ガスの温度が高い。一方、エンジン１が低負荷で運転されている場合は、エンジン１に供給される燃料量が少ないので、排気ガスの温度が低い。このようにエンジン１に運転状態に応じて供給される燃料量が変化し、排気ガスの温度が変化する。また、上述したように、エンジン１に燃料が供給されているとき、排気マニホールド３の温度、タービン６ａの温度、及びタービン７ａの温度は、排気ガスから受ける熱に応じて決まるので、これらの温度は供給量積算値とも関係を有している。そこで、排気マニホールド３の温度、タービン６ａの温度、及びタービン７ａの温度と、供給量積算値との関係を予め実験などにより求めてＥＣＵ２０にマップとして記憶させておく。ステップＳ４４では、このマップを参照して排気マニホールド３の温度、タービン６ａの温度、及びタービン７ａの温度のそれぞれ推定する。
【００４８】
以上に説明したように、図６の推定ルーチンでは、供給量積算値及び吸入空気量を参照して排気浄化触媒１０に流入する排気ガスの温度を推定するので、新たに温度センサを設ける必要がない。なお、ステップＳ４３において取得する物理量は供給量積算値に限定されない。例えば、吸入空気量の積算値など、エンジン１の運転状態を判断できる種々の物理量を使用してよい。
【００４９】
（第二の実施形態）
図７は、本発明の多段過給システムが適用されたディーゼルエンジンの第二の実施形態を示した全体構成図である。なお、図７において、図１と共通する部分には同一符号を付してある。この実施形態では、低圧ＴＣ７が可動ベーンを備えていない点が第一の実施形態と異なる。そのため、ＥＣＵ２０は、エンジン１の減速時、高圧ＴＣ６の可動ベーン６ｄの開度及び排気バイパスバルブ９の開度を制御して、エンジン１のポンピングロス及び冷却損失を増加させる。図８は、ＥＣＵ２０が可動ベーン６ｄの開度及び排気バイパスバルブ９の開度を制御するために実行する可動ベーン開度制御ルーチンを示している。図８の制御ルーチンは、エンジン１の運転中に所定の周期で繰り返し実行される。なお、図８において図２と同一の処理には同一の参照符号を付し、説明を省略する。
【００５０】
図８の制御ルーチンにおいて、ＥＣＵ２０はステップＳ１２まで図２の制御ルーチンと同様の処理を行う。続くステップＳ５１においてＥＣＵ２０は、取得した吸入空気量と後述する図９のマップに基づいて可動ベーン６ｄの開度及び排気バイパスバルブ９の開度を制御する。その後、今回の制御ルーチンを終了する。図９は、可動ベーン６ｄの開度及び排気バイパスバルブ９の開度と、吸入空気量との関係の一例を示している。なお、図９では、線Ｄが吸入空気量と可動ベーン６ｄの開度との関係の一例を、線Ｅが吸入空気量と排気バイパスバルブ９の開度との関係の一例をそれぞれ示している。これらの関係は、予め実験などにより求めておき、ＥＣＵ２０のＲＯＭにマップとして記憶させておく。図９に示したように、エンジン１の減速時に吸入空気量が少ない場合は、可動ベーン６ｄの開度が閉じ側に設定されるので、排気マニホールド３の圧力を上昇させ、吸気マニホールド２の圧力と排気マニホールド３の圧力との差を拡大させることができる。そのため、エンジン１のポンピングロスを増加させることができる。また、可動ベーン６ｄの開度を閉じ側に設定することで、高圧ＴＣ６の回転数が増加させて吸気温度を上昇させ、エンジン１の冷却損失を増加させることができる。また、排気マニホールド３の圧力を高い状態に維持することができるので、再加速時に高圧ＴＣ６の回転数を速やかに増加させ、エンジン１の過給を迅速に行うことができる。そのため、エンジン１の加速性を向上させることができる。一方、減速時に吸入空気量が多い場合は可動ベーン６ｄの開度が開き側に設定されるので、高圧ＴＣ６の回転数の増加を抑制することができる。また、吸入空気量が判定吸入空気量Ｇａ以上の場合は排気バイパスバルブ９が開くので、高圧ＴＣ６のタービン６ａに導入される排気ガスの量を減少させることで高圧ＴＣ６の過回転を防止することができる。
【００５１】
以上に説明したように、本発明の第二の実施形態によれば、減速時の吸入空気量に応じて高圧ＴＣ６の可動ベーン６ｄの開度及び排気バイパスバルブ９の開度を制御し、エンジン１のポンピングロス及び冷却損失をそれぞれ増加させることができるので、エンジンブレーキの効きを強めることができる。なお、この第二の実施形態においても、第一の実施形態と同様に、減速時にスロットル弁１５を開け、ＥＧＲ弁１７を全閉状態にしてもよい。このようにスロットル弁１５及びＥＧＲ弁１７をそれぞれ制御することで、エンジン１のポンピングロス及び冷却損失をさらに増加させることができる。また、排気浄化触媒１０に流入する排気ガスの温度に応じてスロットル弁１５の開度、ＥＧＲ弁１７の開度、及び排気バイパスバルブ９の開度を制御してもよい。この場合は、排気浄化触媒１０の温度低下を抑制することができる。
【００５２】
本発明は以上の実施形態に限定されず、種々の形態で実施してよい。例えば、エンジンの減速時における、高圧ＴＣの可動ベーンの開度、低圧ＴＣの可動ベーンの開度、及びバイパス弁の開度は、エンジンの回転数に応じて変化させてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明の多段過給システムが適用されたディーゼルエンジンの第一の実施形態の全体構成を示す図。
【図２】ＥＣＵが実行する可動ベーン開度制御ルーチンを示すフローチャート。
【図３】減速時の吸入空気量と、高圧ＴＣの可動ベーンの開度、低圧ＴＣの可動ベーンの開度、及びバイパス弁の開度との関係の一例を示す図。
【図４】ＥＣＵが実行する可動ベーン開度制御ルーチンの変形例を示すフローチャート。
【図５】ＥＣＵが実行する可動ベーン開度制御ルーチンの他の変形例を示すフローチャート。
【図６】ＥＣＵが実行する排気ガス温度推定ルーチンを示すフローチャート。
【図７】本発明の多段過給システムが適用されたディーゼルエンジンの第二の実施形態の全体構成を示す図。
【図８】図７のＥＣＵが実行する可動ベーン開度制御ルーチンを示すフローチャート。
【図９】減速時の吸入空気量と高圧ＴＣの可動ベーンの開度及びバイパス弁の開度との関係の一例を示す図。
【符号の説明】
【００５４】
１  ディーゼルエンジン（内燃機関）
４  吸気通路
５  排気通路
６  高圧ターボチャージャ（高圧ターボ過給機）
６ａ  タービン
６ｂ  コンプレッサ
６ｄ  可動ベーン
７  低圧ターボチャージャ（低圧ターボ過給機）
７ａ  タービン
７ｂ  コンプレッサ
７ｄ  可動ベーン
８  バイパス通路
９  排気バイパスバルブ
１０  排気浄化触媒
１５  スロットル弁
１６  ＥＧＲ通路
１７  ＥＧＲ弁
２０  エンジンコントロールユニット（制御手段、触媒温度取得手段、燃料供給停止手段）
【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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【図９】
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