(57)【要約】【課題】複数のターボチャージャが直列に配置されたエンジンにおいて、単段過給時のタービンの過回転を防ぎながら、多段過給時の過給圧を確保するエンジン及びその制御方法を提供する。【解決手段】エンジン１０の運転状態に基づいてウエストゲートバルブ２１の開度Ｘｗｇを調節する開ループ制御ブロックＢ２０として、高回転領域Ｒ２でウエストゲートバルブ２１を開く単段開ループ制御ブロックＢ２１と、その高回転領域Ｒ２よりもエンジン回転数Ｎｅが高い側の領域及び燃料噴射量Ｑｅが多い側の領域の少なくとも一方の領域までウエストゲートバルブ２１を閉じる多段開ループ制御ブロックＢ２２とを有し、切替機構２０により単段過給Ｃｓに切り替えた場合に、単段開ループ制御ブロックＢ２１を選択する一方、多段過給Ｃｍに切り替えた場合に、多段開ループ制御ブロックＢ２２を選択して、ウエストゲートバルブ２１の開度Ｘｗｇを調節する制御装置４０を備えた。【選択図】図４
2018119473.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
排気ガスにより駆動するタービン及び吸気を過給するコンプレッサを有してなる複数のターボチャージャが直列に配置され、これらの複数のターボチャージャのうちの排気通路における下流側に配置された第一ターボチャージャが有する第一タービンへ流入する排気ガスの流量を調節するウエストゲートバルブと、その第一ターボチャージャのみで過給する単段過給及び複数のターボチャージャで過給する多段過給を切り替える切替機構と、を備えているエンジンにおいて、
当該エンジンのエンジン回転数及び燃料噴射量に基づいて前記ウエストゲートバルブの開度を調節する開ループ制御ブロックとして、前記第一タービンの回転数が予め設定された閾値以上になる領域で前記ウエストゲートバルブを開く単段開ループ制御ブロックと、その領域よりも前記エンジン回転数が高い側の領域及び前記燃料噴射量が多い側の領域の少なくとも一方の領域まで前記ウエストゲートバルブを閉じる多段開ループ制御ブロックとを有し、
前記切替機構により前記単段過給に切り替えた場合に、前記単段開ループ制御ブロックを選択する一方、前記多段過給に切り替えた場合に、前記多段開ループ制御ブロックを選択して、前記ウエストゲートバルブの開度を調節する制御装置を備えていることを特徴とするエンジン。
【請求項２】
前記制御装置が、前記単段開ループ制御ブロックと前記多段開ループ制御ブロックとの切り替えたときに、前記ウエストゲートバルブの開度を円滑に変化するフィルタブロックを有している請求項１に記載のエンジン。
【請求項３】
直列に配置された複数のターボチャージャのうちの排気通路における下流側に配置された第一ターボチャージャのみで過給する単段過給と、複数のターボチャージャで過給する多段過給とを切り替えると共に、ウエストゲートバルブによりその第一ターボチャージャに流入する排気ガスの流量を調節するエンジンの制御方法において、
当該エンジンの運転状態を取得するステップと、
取得したその運転状態に基づいて、前記単段過給及び前記多段過給を切り替えるステップと、
前記単段過給に切り替えた場合に、取得した前記運転状態のエンジン回転数及び燃料噴射量に基づいて、前記ターボチャージャの第一タービンの回転数が予め設定された閾値以上になる領域で前記ウエストゲートバルブを開く単段開ループ制御で前記ウエストゲートバルブの開度を調節するステップと、
前記多段過給に切り替えた場合に、取得した前記運転状態のエンジン回転数及び燃料噴射量に基づいて、前記単段過給時における領域よりも前記エンジン回転数が高い側の領域及び前記燃料噴射量が多い側の領域の少なくとも一方の領域まで、前記ウエストゲートバルブを閉じる多段開ループ制御で前記ウエストゲートバルブの開度を調節するステップと、を含むことを特徴とするエンジンの制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジン及びその制御方法に関し、より詳細には、複数のターボチャージャが直列に配置されたエンジンにおいて、タービンの過回転を防ぎながら、必要な過給圧を確保するエンジン及びその制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
複数のターボチャージャを備えて、第一ターボチャージャのみで過給する単段過給と、複数のターボチャージャで過給する多段過給とを切り替えるエンジンが提案されている。（例えば、特許文献１を参照）。
【０００３】
この装置では、ウエストゲートバルブにより、排気通路における下流側に配置された第一ターボチャージャが有する第一タービンへ流入する排気ガスの流量を調節している。そして、このウエストゲートバルブの調節には、エンジン回転数及びアクセル信号（燃料噴射量）に基づいたフィードフォワード制御（開ループ制御）を用いている。
【０００４】
この開ループ制御により、単段過給時に第一タービンの回転数が予め設定された閾値以上になる高回転領域では、ウエストゲートバルブが開く。その結果として、その高回転領域では、第一タービンの回転数が閾値未満になるので、第一タービンの過回転が防止されている。
【０００５】
しかし、その開ループ制御においては、多段過給時にも、その高回転領域よりもエンジン回転数が高い領域、あるいは燃料噴射量が多い領域で、ウエストゲートバルブが開くことになる。そのため、多段過給時に、第一タービンの回転数が上昇せずに、過給圧の上昇遅れを生じるという問題があった。
【０００６】
一方で、その開ループ制御おいては、その高回転領域よりもエンジン回転数が高い領域、あるいは燃料噴射量が多い領域まで、ウエストゲートバルブを閉じるようにすると、単段過給時に、第一タービンが過回転し、損傷するおそれがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１５−１２９５１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の目的は、複数のターボチャージャが直列に配置されたエンジンにおいて、単段過給時のタービンの過回転を防ぎながら、多段過給時の過給圧を確保することができるエンジン及びその制御方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の目的を達成する本発明のエンジンは、排気ガスにより駆動するタービン及び吸気を過給するコンプレッサを有してなる複数のターボチャージャが直列に配置され、これらの複数のターボチャージャのうちの排気通路における下流側に配置された第一ターボチャージャが有する第一タービンへ流入する排気ガスの流量を調節するウエストゲートバルブと、その第一ターボチャージャのみで過給する単段過給及び複数のターボチャージャで過給する多段過給を切り替える切替機構と、を備えているエンジンにおいて、当該エンジンのエンジン回転数及び燃料噴射量に基づいて前記ウエストゲートバルブの開度を調節する開ループ制御ブロックとして、前記第一タービンの回転数が予め設定された閾値以上になる領域で前記ウエストゲートバルブを開く単段開ループ制御ブロックと、その領域よりも前記エンジン回転数が高い側の領域及び前記燃料噴射量が多い側の領域の少なくとも一方の領域まで前記ウエストゲートバルブを閉じる多段開ループ制御ブロックとを有し、前記切替機構により前記単段過給に切り替えた場合に、前記単段開ループ制御ブロックを選択する一方、前記多段過給に切り替えた場合に、前記多段開ループ制御ブロックを選択して、前記ウエストゲートバルブの開度を調節する制御装置を備えていることを特徴とするものである。
【００１０】
また、上記の目的を達成する本発明のエンジンの制御方法は、直列に配置された複数のターボチャージャのうちの排気通路における下流側に配置された第一ターボチャージャのみで過給する単段過給と、複数のターボチャージャで過給する多段過給とを切り替えると共に、ウエストゲートバルブによりその第一ターボチャージャに流入する排気ガスの流量を調節するエンジンの制御方法において、当該エンジンの運転状態を取得するステップと、取得したその運転状態に基づいて、前記単段過給及び前記多段過給を切り替えるステップと、前記単段過給に切り替えた場合に、取得した前記運転状態のエンジン回転数及び燃料噴射量に基づいて、前記ターボチャージャの第一タービンの回転数が予め設定された閾値以上になる領域で前記ウエストゲートバルブを開く単段開ループ制御で前記ウエストゲートバルブの開度を調節するステップと、前記多段過給に切り替えた場合に、取得した前記運転状態のエンジン回転数及び燃料噴射量に基づいて、前記単段過給時における領域よりも前記エンジン回転数が高い側の領域及び前記燃料噴射量が多い側の領域の少なくとも一方の領域まで、前記ウエストゲートバルブを閉じる多段開ループ制御で前記ウエストゲートバルブの開度を調節するステップと、を含むことを特徴とする方法である。
【００１１】
切換機構としては、排気通路における上流に配置された第二ターボチャージャの第二タービンをバイパスする排気バイパス通路と、この排気バイパス通路を開放および閉鎖する排気バイパスバルブと、その第二ターボチャージャの第二コンプレッサをバイパスする吸気バイパス通路と、この吸気バイパス通路を開放および閉鎖する吸気バイパスバルブとからなる機構を例示できる。また、吸気バイパス通路及び吸気バイパスバルブが無く、排気バイパス通路及び排気バイパスバルブのみからなる機構も例示できる。この切換機構は、エンジンの気筒へ吸入される吸気の実過給圧に基づいて、単段過給及び多段過給を切り替えている。
【００１２】
また、開ループ制御としては、エンジンの運転状態、具体的には、エンジン回転数及び燃料噴射量に対してウエストゲートバルブの開度が設定されたマップデータに基づいて、ウエストゲートバルブの開度を調節する制御を例示できる。この開ループ制御は、フィードフォワード制御に言い換えることができる。
【００１３】
この開ループ制御を、単段過給時に単段開ループ制御に切り替え、多段過給時には多段開ループ制御に切り替えることで、単段過給時と多段過給時とで、ウエストゲートバルブを開く領域を異ならせることができる。
【００１４】
具体的には、単段開ループ制御では、単段過給時で、ウエストゲートバルブを閉じても第一タービンが過回転しない低回転領域で、ウエストゲートバルブを閉じる。一方、単段過給時で、ウエストゲートバルブを閉じると第一タービンが過回転すると予測される高回転領域で、ウエストゲートバルブを開く。
【００１５】
多段開ループ制御では、その高回転領域よりもエンジン回転数が高い側の領域及び燃料噴射量が多い側の領域の少なくとも一方の領域まで、ウエストゲートバルブを閉じ、それ以外の領域では、ウエストゲートバルブを開く。
【発明の効果】
【００１６】
上記のエンジン及びその制御方法によれば、複数のターボチャージャが直列に配置されたエンジンにおいて、単段過給時に、単段開ループ制御によりウエストゲートバルブの開度を調節し、多段過給時に、多段開ループ制御によりウエストゲートバルブの開度を調節するようにしたことで、単段過給時と多段過給時とで、ウエストゲートバルブの開閉タイミングを異ならせることができる。
【００１７】
これにより、単段過給時では、第一タービンの回転数が閾値以上になる高回転領域で、ウエストゲートバルブを開くことにより、第一タービンの過回転を防止することができる。一方、多段過給時では、その高回転領域よりも高回転側の領域及び高負荷側の領域まで、ウエストゲートバルブを閉じることにより、効果的に過給圧を上昇できるので、必要な過給圧を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施形態からなるエンジンの単段過給時の状態を例示する構成図である。
【図２】本発明の実施形態からなるエンジンの多段過給時の状態を例示する構成図である。
【図３】図１の制御装置におけるウエストゲートバルブの制御を例示するブロック図である。
【図４】図３の開ループ制御ブロックを例示するブロック図である。
【図５】単段過給におけるエンジン回転数及び燃料噴射量とウエストゲートバルブの開度との関係を例示している相関図である。
【図６】多段過給におけるエンジン回転数及び燃料噴射量とウエストゲートバルブの開度との関係を例示している相関図である。
【図７】本発明の実施形態からなるエンジンの制御方法を例示するフロー図である。
【図８】多段過給から単段過給に切り替えられた場合の、時間経過とウエストゲートバルブの開度との関係を例示する相関図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下に、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。図１、２は、本発明のエンジン１０の実施形態の構成を例示している。このエンジン１０は、直列に配置された複数のターボチャージャ１１、１２を備え、切替機構２０により第一ターボチャージャ１１のみで過給する単段過給Ｃｓ及び複数のターボチャージャ１１、１２で過給する多段過給Ｃｍを切り替えると共に、ウエストゲートバルブ２１の開度を調節するものである。
【００２０】
第一ターボチャージャ１１は、吸気通路１３における上流側に配置された第一コンプレッサ１４と排気通路１５における下流側に配置された第一タービン１６とが連結されてなる。第二ターボチャージャ１２は、吸気通路１３における下流側に配置された第二コンプレッサ１７と排気通路１５における上流側に配置された第二タービン１８とが連結されてなる。
【００２１】
切替機構２０は、第一ターボチャージャ１１のみで過給する単段過給Ｃｓ及び複数のターボチャージャ１１、１２で過給する多段過給Ｃｍを切り替える機構である。この切替機構２０は、第二コンプレッサ１７をバイパス（迂回）する吸気バイパス通路２２と、この吸気バイパス通路２２を通過する吸気Ａ１の流量を調節する吸気バイパスバルブ２３と、第二タービン１８をバイパス（迂回）する排気バイパス通路２４と、この排気バイパス通路２４を通過する排気ガスＧ１の流量を調節する排気バイパスバルブ２５と、を有して構成されている。なお、切替機構２０は、単段過給Ｃｓ及び多段過給Ｃｍを切り替えることができればよく、上記の構成に限定されない。例えば、吸気バイパス通路２２及び吸気バイパスバルブ２３が無く、排気バイパス通路２４及び排気バイパスバルブ２５のみからなる機構も例示できる。
【００２２】
ウエストゲートバルブ２１は、第一タービン１６に流入する排気ガスＧ１を分流するウエストゲート通路２６に配置されて、第一タービン１６に流入する排気ガスＧ１の流量を調節するバルブである。
【００２３】
図１に示すように、単段過給Ｃｓ時では、排気通路１５へ排気された排気ガスＧ１が、排気バイパス通路２４を経由することで第二タービン１８をバイパスした後に、その一部が第一タービン１６を駆動させている。その残りは、ウエストゲート通路２６を経由して、第一タービン１６をバイパスする。一方、吸気Ａ１が、外部から吸気通路１３へ吸入されて、第一コンプレッサ１４により圧縮されて高温になり、吸気バイパス通路２２を経由することで第二コンプレッサ１７をバイパスした後に、インタークーラ２７で冷却されている。
【００２４】
図２に示すように、多段過給Ｃｍ時では、排気通路１５へ排気された排気ガスＧ１が、第二タービン１８、第一タービン１６を順に駆動させている。一方、吸気Ａ１が、外部から吸気通路１３へ吸入されて、第一コンプレッサ１４、第二コンプレッサ１７の順に圧縮されて高温になり、インタークーラ２７で冷却されている。
【００２５】
つまり、エンジン１０においては、吸気通路１３へ吸入された吸気Ａ１が、複数のターボチャージャ１１、１２による単段過給Ｃｓ又は多段過給Ｃｍのどちらかにより圧縮されて、インテークマニホールド２８からエンジン本体２９の気筒３０に供給される。気筒３０に供給された吸気Ａ１は、インジェクタ３１から噴射された燃料と混合されて燃焼して熱エネルギーを発生させた後に、排気ガスＧ１となって、エキゾーストマニホールド３２から排気通路１５へ排出される。また、このときに発生した熱エネルギーが、クランクシャフト３３を回転させ、その回転動力が、図示しない動力伝達機構により駆動輪に伝達される。
【００２６】
このようなエンジン１０において、切替機構２０とウエストゲートバルブ２１とを制御する制御装置４０を備えて構成される。この制御装置４０は、切替機構２０により単段過給Ｃｓに切り替えた場合に、単段開ループ制御ブロックＢ２１を選択する一方、多段過給Ｃｍに切り替えた場合に、多段開ループ制御ブロックＢ２２を選択して、ウエストゲートバルブ２１の開度Ｘｗｇを調節するように構成される。
【００２７】
制御装置４０は、各種処理を行うＣＰＵ、その各種処理を行うために用いられるプログラムが一時的に格納されるＲＯＭ、処理結果を読み書き可能なＲＡＭ、および各種インターフェースなどから構成される。
【００２８】
この制御装置４０は、信号線を介してインジェクタ３１、ウエストゲートバルブ２１、吸気バイパスバルブ２３、及び排気バイパスバルブ２５に接続されて、それらを制御する。加えて、この制御装置４０は、信号線を介してアクセル開度センサ４１、エンジン回転数センサ４２、及びＭＡＦセンサ４３に接続されて、エンジン１０の運転状態として、アクセル開度に基づいた燃料噴射量Ｑｅ、エンジン回転数Ｎｅ、及び実過給圧Ｐｅを取得する。
【００２９】
制御装置４０は、複数の実行プログラムがＲＡＭに記憶されており、これらの実行プログラムがＣＰＵによりＲＡＭからＲＯＭに読み出されることで、それぞれ予め指定された処理を行う。この実行プログラムとしては、燃料噴射プログラム、目標過給圧算出プログ
ラム、過給切替制御プログラム、及びウエストゲートバルブ２１の流量調節制御プログラムを例示できる。
【００３０】
燃料噴射プログラムは、アクセル開度センサ４１の検出したアクセル開度に基づいて燃料噴射量Ｑｅを算出し、インジェクタ３１から噴射された燃料を、その燃料噴射量Ｑｅに調節するプログラムである。
【００３１】
目標過給圧算出プログラムは、予め実験や試験により作成されて、ＲＡＭに記憶されているエンジン回転数Ｎｅ及び燃料噴射量Ｑｅに対して目標過給圧Ｐａが設定されたマップデータを参照して、目標過給圧Ｐａを算出するプログラムである。なお、このマップデータとしては、燃料噴射量Ｑｅの代わりにアクセル開度やエンジン１０の出力トルクを用いてもよい。
【００３２】
過給切替制御プログラムは、エンジン１０の運転状態に基づいて、吸気バイパスバルブ２３及び排気バイパスバルブ２５の開度を調節して、単段過給Ｃｓと多段過給Ｃｍとを切り替えるプログラムである。具体的には、エンジン１０の運転状態としてＭＡＦセンサ４３の検出した実過給圧Ｐｅを取得して、実過給圧Ｐｅと目標過給圧Ｐａとを比較して切り替えるプログラムを例示できる。また、エンジン１０の運転状態としてエンジン回転数Ｎｅ及び燃料噴射量Ｑｅを取得して、それらに基づいて算出された目標過給圧Ｐａと単段過給Ｃｓ時の推定過給圧Ｐｃとを比較して切り替えるプログラムを例示できる。なお、単段過給Ｃｓ時の推定過給圧Ｐｃは、エンジン回転数Ｎｅ及び燃料噴射量Ｑｅに対して推定過給圧Ｐｃが設定されたマップデータから算出するとよい。
【００３３】
図３は、流量調節制御プログラムのブロック図を例示している。この流量調節制御プログラムは、制御対象を実過給圧Ｐｅとして、閉ループ制御ブロックＢ１０と開ループ制御ブロックＢ２０との両方によりウエストゲートバルブ２１の開度Ｘｗｇを調節するプログラムである。
【００３４】
閉ループ制御ブロックＢ１０は、実過給圧Ｐｅを目標過給圧Ｐａにするようにウエストゲートバルブ２１の開度Ｘｗｇを調節する閉ループ制御（フィードバック制御）を行うブロックである。より具体的に、この閉ループ制御ブロックＢ１０は、実過給圧Ｐｅが目標過給圧Ｐａより小さい場合には、ウエストゲートバルブ２１の開度Ｘｗｇを閉側に調節し、実過給圧Ｐｅが目標過給圧Ｐａより大きい場合には、ウエストゲートバルブ２１の開度Ｘｗｇを開側に調節する。
【００３５】
開ループ制御ブロックＢ２０は、エンジン１０の運転状態として取得されたエンジン回転数Ｎｅ及び燃料噴射量Ｑｅに基づいて、ウエストゲートバルブ２１の開度Ｘｗｇを実過給圧Ｐｅが目標過給圧Ｐａになるような目標開度Ｘａに調節する開ループ制御（フィードフォワード制御）を行うブロックである。
【００３６】
図４は、開ループ制御ブロックＢ２０を例示している。この開ループ制御ブロックＢ２０は、単段開ループ制御ブロックＢ２１と、多段開ループ制御ブロックＢ２２と、それらを切り替える切替スイッチブロックＢ２３と、を有して構成される。
【００３７】
単段開ループ制御ブロックＢ２１は、切替機構２０により単段過給Ｃｓで過給された場合に切替スイッチブロックＢ２３により選択されるブロックである。この単段開ループ制御ブロックＢ２１は、低回転領域Ｒ１でウエストゲートバルブ２１を閉じ、高回転領域Ｒ２でウエストゲートバルブ２１を開くように目標開度Ｘａを設定するブロックである。
【００３８】
図５は、単段過給Ｃｓにおけるエンジン回転数Ｎｅ及び燃料噴射量Ｑｅとウエストゲートバルブ２１の開閉領域との関係を例示しているマップデータである。
【００３９】
低回転領域Ｒ１は、エンジン回転数Ｎｅの低回転側の領域に設定される。この低回転領域Ｒ１は、単段過給Ｃｓ時で、ウエストゲートバルブ２１の開度Ｘｗｇを全閉にしても、第一タービン１６の回転数Ｎｔが予め設定された閾値Ｎａ以下になる領域である。従って、エンジン１０の運転状態がこの低回転領域Ｒ１にある場合には、ウエストゲートバルブ２１の目標開度Ｘａは全閉（ゼロ％）に調節される。
【００４０】
高回転領域Ｒ２は、エンジン回転数Ｎｅの高回転側の領域に設定される。この高回転領域Ｒ２は、単段過給Ｃｓ時で、ウエストゲートバルブ２１の開度Ｘｗｇを全閉にすると、第一タービン１６の回転数Ｎｔが閾値Ｎａを超える領域である。従って、エンジン１０の運転状態がこの高回転領域Ｒ２にある場合には、ウエストゲートバルブ２１の開度Ｘｗｇは開側（ゼロ％を超える値）に設定される。なお、この高回転領域Ｒ２においては、エンジン回転数Ｎｅが高くなる、あるいは、燃料噴射量Ｑｅが多くなるに連れて、目標開度Ｘａが大きくなるように設定される。
【００４１】
閾値Ｎａは、エンジン１０の種類ごとに、予め実験や試験により設定された値であり、第一タービン１６の耐久性に基づいた回転数の上限値に設定される。つまり、第一タービン１６の回転数Ｎｔがこの閾値Ｎａを超えると第一タービン１６が過回転となる。
【００４２】
多段開ループ制御ブロックＢ２２は、切替機構２０により多段過給Ｃｍで過給された場合に切替スイッチブロックＢ２３により選択されるブロックである。この多段開ループ制御ブロックＢ２２は、低回転領域Ｒ３でウエストゲートバルブ２１を閉じ、高回転領域Ｒ４でウエストゲートバルブ２１を開くように目標開度Ｘａを設定するブロックである。
【００４３】
図６は、多段過給Ｃｍにおけるエンジン回転数Ｎｅ及び燃料噴射量Ｑｅとウエストゲートバルブ２１の開閉領域との関係を例示しているマップデータである。
【００４４】
低回転領域Ｒ３は、エンジン回転数Ｎｅの低回転側の領域に設定される。この低回転領域Ｒ３は、多段過給Ｃｍ時で、ウエストゲートバルブ２１の開度Ｘｗｇを全閉にしても、第一タービン１６の回転数Ｎｔが予め設定された閾値Ｎａ以下になる領域である。従って、エンジン１０の運転状態がこの低回転領域Ｒ３にある場合には、目標開度Ｘａは全閉に調節される。
【００４５】
高回転領域Ｒ４は、エンジン回転数Ｎｅの高回転側の領域に設定される。この高回転領域Ｒ４は、多段過給Ｃｍ時で、ウエストゲートバルブ２１の開度Ｘｗｇを全閉にすると、第一タービン１６の回転数Ｎｔが閾値Ｎａを超える領域である。従って、エンジン１０の運転状態がこの高回転領域Ｒ４にある場合には、目標開度Ｘａは開側（ゼロ％を超える値）に設定される。なお、この高回転領域Ｒ４においては、エンジン回転数Ｎｅが高くなる、あるいは、燃料噴射量Ｑｅが多くなるに連れて、開度Ｘｗｇが大きくなるように調節される。
【００４６】
また、この高回転領域Ｒ４は、単段過給Ｃｓ時の高回転領域Ｒ２と比較して、エンジン回転数Ｎｅが高い側及び燃料噴射量Ｑｅが多い側の少なくとも一方側まで、ウエストゲートバルブ２１を閉じる領域である。なお、図中の点線で示した領域が高回転領域Ｒ２を示している。
【００４７】
以下、このエンジン１０の制御方法を、図７のフロー図を参照しながら制御装置４０の機能として以下に説明する。なお、この制御方法は、エンジン１０の運転中に行われるも
のであり、エンジン１０が始動してから開始され、エンジン１０の停止と共に終了する。
【００４８】
まず、ステップＳ１０では、制御装置４０が、エンジン１０の運転状態を取得する。より具体的には、エンジン１０の運転状態として、エンジン回転数Ｎｅ、燃料噴射量Ｑｅ、及び実過給圧Ｐｅを取得する。
【００４９】
次いで、ステップＳ２０では、制御装置４０が、エンジン１０の運転状態に基づいて、より具体的には、エンジン回転数Ｎｅ及び燃料噴射量Ｑｅに基づいて、目標過給圧Ｐａを算出する。
【００５０】
次いで、ステップＳ３０では、制御装置４０が、切替機構２０により単段過給Ｃｓ及び多段過給Ｃｍを切り替える。より具体的には、エンジン回転数Ｎｅ及び燃料噴射量Ｑｅから算出された目標過給圧Ｐａが実過給圧Ｐｅよりも高い場合は、吸気バイパスバルブ２３及び排気バイパスバルブ２５を閉じて、多段過給Ｃｍに切り替える。また、実過給圧Ｐｅがエンジン回転数Ｎｅ及び燃料噴射量Ｑｅから算出された単段過給Ｃｓ時の推定過給圧Ｐｂよりも低い場合は、吸気バイパスバルブ２３及び排気バイパスバルブ２５を開いて、単段過給Ｃｓに切り替える。
【００５１】
次いで、ステップＳ４０では、制御装置４０が、ステップＳ３０で、単段過給Ｃｓ及び多段過給Ｃｍのどちらに切り替えたかを判定する。このステップＳ４０では、多段過給Ｃｍか否か、つまり、吸気バイパスバルブ２３及び排気バイパスバルブ２５の両方が閉じているか否かを判定したり、単段過給Ｃｓか否か、つまり、吸気バイパスバルブ２３及び排気バイパスバルブ２５の両方が開いているか否かを判定したりする。
【００５２】
このステップＳ４０で、多段過給Ｃｍと判定した場合は、ステップＳ５０へ進む。次いで、ステップＳ５０では、制御装置４０が、多段開ループ制御ブロックＢ２２を選択する。一方、ステップＳ４０で、単段過給Ｃｓと判定した場合は、ステップＳ６０へ進む。次いで、ステップＳ６０では、制御装置４０が、単段開ループ制御ブロックＢ２１を選択する。
【００５３】
次いで、ステップＳ７０では、制御装置４０が、開ループ制御ブロックＢ２０により、ウエストゲートバルブ２１の開度Ｘｗｇを調節する。次いで、ステップＳ８０では、制御装置４０が、閉ループ制御ブロックＢ１０により、ウエストゲートバルブ２１の開度Ｘｗｇを調節する。なお、このステップＳ７０及びＳ８０は、並列処理されたり、ステップＳ７０及びＳ８０を一つの項として、つまり、開ループ制御ブロックＢ２０で求められた目標開度Ｘａを、閉ループ制御ブロックＢ１０で補正するように処理されたりしてもよい。このステップＳ７０及びＳ８０が完了すると、スタートへ戻る。
【００５４】
以上のような制御を行うようにしたことで、単段過給Ｃｓ時と多段過給Ｃｍ時とで、ウエストゲートバルブ２１の開閉タイミングを異ならせることができる。
【００５５】
これにより、単段過給Ｃｓ時では、第一タービン１６の回転数Ｎｔが閾値Ｎａ以上になる高回転領域Ｒ２で、ウエストゲートバルブ２１を開くことにより、第一タービン１６の過回転を防止することができる。一方、多段過給Ｃｍ時では、その高回転領域Ｒ２よりも高回転側の領域及び高負荷側の領域まで、ウエストゲートバルブ２１を閉じることにより、効果的に実過給圧Ｐｅを上昇できるので、始動時や加速時に必要な過給圧を確保することができる。
【００５６】
また、図４に示すように、上記の開ループ制御ブロックＢ２０は、切替スイッチブロックＢ２３の下流にフィルタブロックＢ２４を有して構成されることが望ましい。
【００５７】
フィルタブロックＢ２４は、単段開ループ制御ブロックＢ２１と多段開ループ制御ブロックＢ２２とを切り替えたときに、ウエストゲートバルブ２１の開度Ｘｗｇを円滑に変化するブロックである。より具体的には、このフィルタブロックＢ２４は、ウエストゲートバルブ２１の開度Ｘｗｇを目標開度Ｘａに調節する制御信号の高周波信号成分を抑制する一次遅れフィルタ（低域フィルタ）ブロックである。なお、このフィルタブロックＢ２４は一次遅れフィルタブロックに限定されずに、例えば、一次遅れフィルタが直列した二次遅れフィルタブロックとしてもよい。
【００５８】
図８は、多段過給Ｃｍから単段過給Ｃｓに切り替えられた場合の、時間経過とウエストゲートバルブ２１の開度Ｘｗｇとの関係を例示している。なお、図中の実線が、フィルタブロックＢ２４が有る場合を例示し、一点鎖線が、フィルタブロックＢ２４が無い場合を例示している。
【００５９】
時間ｔ１で、多段過給Ｃｍから単段過給Ｃｓに切り替えられたとする。また、このとき、エンジン１０の運転状態は、多段過給Ｃｍにおける低回転領域Ｒ３で、且つ単段過給ＣＳにおける高回転領域Ｒ２の領域にあるものとする。
【００６０】
多段過給Ｃｍ時には、エンジン１０の運転状態が低回転領域Ｒ３にあるため、目標開度Ｘａは全閉（ゼロ％）に設定される。この状態で、多段過給Ｃｍから単段過給Ｃｓに切り替わると、エンジン１０の運転状態は、高回転領域Ｒ２にあることになり、目標開度Ｘａは、開側の開度Ｘ１に設定される。
【００６１】
フィルタブロックＢ２４が無い場合には、時間ｔ１で、ウエストゲートバルブ２１は、全閉から開度Ｘ１まで一気に開かれることになる。このような場合に、ウエストゲートバルブ２１の動作が不安定になったり、実際にウエストゲートバルブ２１が作動しなかったりするおそれがある。
【００６２】
一方、フィルタブロックＢ２４が有る場合には、その一次遅れフィルタにより、時間ｔ１から時間ｔ２までの間に、目標開度Ｘａが緩やかに変化するので、ウエストゲートバルブ２１の開度Ｘｗｇの全閉から開度Ｘ１までの変化が緩やかになる。
【００６３】
このように、開ループ制御ブロックＢ２０に、フィルタブロックＢ２４を設けることにより、単段過給Ｃｓ及び多段過給Ｃｍの切り替え時に、ウエストゲートバルブ２１の開度Ｘｗｇの変化を緩やかにできる。これにより、単段過給Ｃｓ及び多段過給Ｃｍの切り替え時に生じる動作不良を回避することができる。
【００６４】
なお、単段過給Ｃｓから多段過給Ｃｍに切り替える場合も同様であり、フィルタブロックＢ２４を設けることで、開度Ｘ１から全閉までの変化が緩やかになる。
【００６５】
また、図４に示すように、上記の開ループ制御ブロックＢ２０は、単段開ループ制御ブロックＢ２１及び多段開ループ制御ブロックＢ２２による目標開度Ｘａを補正する補正ブロックＢ２５、Ｂ２６を有して構成されることが望ましい。
【００６６】
この補正ブロックＢ２５、Ｂ２６は、大気圧Ｐ０、インタークーラ２７を通過後の吸気Ａ１の温度Ｔ１、エンジン本体２９を冷却する冷却水の水温Ｔ２などに基づいて、目標開度Ｘａを補正するブロックである。この補正ブロックＢ２５、Ｂ２６により、目標開度Ｘａを補正することで、ウエストゲートバルブ２１の開度Ｘｗｇをより高精度に調節することができる。
【符号の説明】
【００６７】
１０  エンジン
１１、１２  ターボチャージャ
２０  切替機構
２１  ウエストゲートバルブ
４０  制御装置
Ｂ２０  開ループ制御ブロック
Ｂ２１  単段開ループ制御ブロック
Ｂ２２  多段開ループ制御ブロック
Ｃｓ  単段過給
Ｃｍ  多段過給
Ｎｅ  エンジン回転数
Ｑｅ  燃料噴射量
Ｒ１、Ｒ３  低回転領域
Ｒ２、Ｒ４  高回転領域
Ｘｗｇ  開度
【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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