(57)【要約】【課題】過給圧の急激な変動を抑えながらサージングの発生を未然に防止することが出来るとともに、通信遅れの影響を回避して過給圧を迅速に制御すること。【解決手段】エンジン（６）に圧縮した吸気を供給するための過給システムの制御装置（１０）において、制御装置は、エンジン信号入力部（１０Ａ１）、およびエンジンの運転状態を制御するとともに過給器（４）の目標過給圧を演算するエンジン制御部（１０Ａ２）、を有するエンジンコントローラ（１０Ａ）と、ターボ信号入力部（１０Ｂ１）、および過給器のマージンを演算するターボ制御部（１０Ｂ２）、を有するターボコントローラ（１０Ｂ）とを備え、制御装置は、ターボ制御部で演算されるマージンの大きさに応じて目標過給圧を補正して目標過給圧補正値を演算し、過給器の過給圧が該目標過給圧補正値となるように過給圧制御手段（１２）を制御するように構成される。【選択図】図４
2015129510.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンに圧縮した吸気を供給するための過給システムの制御装置において、
前記過給システムは、
前記エンジンに供給する吸気を圧縮する過給器と、
前記過給器の過給圧を制御する過給圧制御手段と、
前記過給圧制御手段を制御する制御装置と、からなり、
前記制御装置は、
前記エンジンの運転状態に関する各種のセンサ信号が入力されるエンジン信号入力部、および該エンジン信号入力部に入力されるセンサ信号に基づいて、前記エンジンの運転状態を制御するとともに、前記過給器の目標過給圧を演算するエンジン制御部、を有するエンジンコントローラと、
前記エンジンの運転状態に関する各種のセンサ信号の内、少なくとも前記過給器の運転状態に関するセンサ信号が入力されるターボ信号入力部、および該ターボ信号入力部に入力されるセンサ信号に基づいて前記過給器のマージンを演算するターボ制御部、を有する、前記エンジンコントローラとは別に独立した制御部および信号入力部を有するターボコントローラと、を備え、
前記制御装置は、前記ターボ制御部で演算される前記マージンの大きさに応じて前記目標過給圧を補正して目標過給圧補正値を演算し、前記過給器の過給圧が該目標過給圧補正値となるように前記過給圧制御手段を制御するように構成される、
過給システムの制御装置。
【請求項２】
前記エンジンコントローラは、前記マージンの大きさに応じて前記目標過給圧を補正して前記目標過給圧補正値を演算するとともに、該目標過給圧補正値に対応するターボ制御指令値を演算し、前記ターボコントローラを介して、該演算したターボ制御指令値を前記過給圧制御手段へ出力するとともに、
前記ターボコントローラは、前記ターボ制御指令値に基づいて前記過給圧制御手段が制御された後の前記過給器の運転状態に関するセンサ信号に基づいて前記過給器のマージンを再演算するとともに、該再演算されたマージンの大きさに応じて前記ターボ制御指令値を補正し、該補正したターボ制御指令値を前記過給圧制御手段に出力する、自律保護機能を有する、
請求項１に記載の過給システムの制御装置。
【請求項３】
前記ターボコントローラは、前記補正したターボ制御指令値を前記過給圧制御手段に出力するときには、該補正したターボ制御指令値を前記エンジンコントローラにも出力するように構成される、
請求項２に記載の過給システムの制御装置。
【請求項４】
前記エンジンコントローラは、前記エンジン制御部で演算された目標過給圧を前記ターボコントローラに出力するとともに、
前記ターボコントローラは、前記ターボ制御部で演算される前記マージンに基づいて前記目標過給圧を補正して目標過給圧補正値を演算するとともに、該目標過給圧補正値に対応するターボ制御指令値を演算し、該演算したターボ制御指令値を前記過給圧制御手段へ出力する、
請求項１に記載の過給システムの制御装置。
【請求項５】
前記ターボコントローラは、前記演算した目標過給圧補正値を前記エンジンコントローラにも出力するように構成される、
請求項４に記載の過給システムの制御装置。
【請求項６】
前記マージンは、サージングが発生する限界圧力であるサージ圧力に対する、該サージ圧力と過給圧との差分の比であるサージ圧力マージンからなる、
請求項１に記載の過給システムの制御装置。
【請求項７】
前記マージンは、前記サージ圧力マージンに加えて、
前記過給器の最大許容回転数に対する、該最大許容回転数と前記過給器の回転数との差分の比である最大許容回転数マージン、および
前記最大許容回転数よりも低い回転数として設定される前記過給器の定常許容回転数を前記過給器の回転数が継続して上回ることが許容される限界時間である最大許容継続時間に対する、該最大許容継続時間と前記定常許容回転数を継続して上回る経過時間との差分の比である定常回転数許容時間マージン、
の何れか小さい方として規定される回転数マージンを含む、
請求項６に記載の過給システムの制御装置。
【請求項８】
前記エンジンコントローラは、
前記過給器の最高許容温度に対する、該最高許容温度と前記エンジンの排気管路を流れる排気ガスの温度との差分の比である最高許容温度マージン、および
前記最高許容温度よりも低い温度として設定される前記過給器の定常許容温度を前記排気ガスの温度が継続して上回ることが許容される限界時間である最大許容継続時間に対する、該最大許容継続時間と前記定常許容温度を連続して上回る経過時間との差分の比である定常温度許容時間マージン、
の何れか小さいほうとして規定される排温マージンの大きさに応じて、前記エンジン信号入力部に入力されるセンサ信号に基づいて演算される燃料噴射量を補正する、
請求項１に記載の過給システムの制御装置。
【請求項９】
前記過給器が、前記エンジンから排出される排気ガスの排気エネルギーによって回転駆動する前記エンジンの排気管路に配置されたタービンと、該タービンと同軸駆動する前記エンジンの吸気管路に配置されたコンプレッサと、を有するターボチャージャからなり、
前記エンジンの排気管路には前記タービンを迂回するバイパス管路が接続され、該バイパス管路にはウェイストゲートバルブが設けられるとともに、該ウェイストゲートバルブのバルブ開度を調整することで前記過給器の過給圧が制御されるように構成される、
請求項１に記載の過給システムの制御装置。
【請求項１０】
前記過給器が、前記エンジンから排出される排気ガスの排気エネルギーによって回転駆動するタービンと、該タービンと同軸駆動するコンプレッサと、前記タービンに流れ込む前記排気ガスの流れを制御する可変制御機構と、を有する可変型ターボチャージャからなり、
前記可変制御機構を調整して前記タービンに流れ込む前記排気ガスの流れを制御することで前記過給器の過給圧が制御されるように構成される、
請求項１に記載の過給システムの制御装置。
【請求項１１】
前記過給器が、
前記エンジンから排出される排気ガスの排気エネルギーによって回転駆動する、前記エンジンの排気管路に配置された高圧段タービン、および該高圧段タービンと同軸駆動する前記エンジンの吸気管路に配置された高圧段コンプレッサ、を有する高圧段ターボチャージャと、
前記排気管路における前記高圧段タービンよりも下流側に配置された低圧段タービン、および該低圧段タービンと同軸駆動する、前記吸気管路における前記高圧段コンプレッサよりも上流側に配置された低圧段コンプレッサ、を有する低圧段ターボチャージャと、からなり、
前記エンジンの排気管路には、前記高圧段タービンを迂回する高圧段バイパス管路、および前記低圧段タービンを迂回する低圧段バイパス管路、が夫々接続され、前記高圧段バイパス管路には高圧段ウェイストゲートバルブが設けられ、前記低圧段バイパス管路には低圧段ウェイストゲートバルブが設けられるとともに、
前記高圧段ウェイストゲートバルブおよび前記低圧段ウェイストゲートバルブのバルブ開度を夫々調整することで、前記高圧段ターボチャージャおよび前記低圧段ターボチャージャの過給圧が夫々制御されるように構成される、
請求項１に記載の過給システムの制御装置。
【請求項１２】
前記過給器が、
前記エンジンから排出される排気ガスの排気エネルギーによって回転駆動する、前記エンジンの排気管路に配置されたタービン、および該タービンと同軸駆動する前記エンジンの吸気管路に配置されたコンプレッサ、を有するターボチャージャと、
前記ターボチャージャのコンプレッサに対して上下流の何れかに配置された電動コンプレッサ、該電動コンプレッサを回転駆動させるモータ、および該モータの回転数を制御する回転数制御手段、を有する電動ターボチャージャと、からなり、
前記エンジンの排気管路には、前記タービンを迂回するバイパス管路が接続され、前記バイパス管路にはウェイストゲートバルブが設けられており、
前記ウェイストゲートバルブのバルブ開度を調整することで、前記ターボチャージャの過給圧が制御されるとともに、前記回転数制御手段で前記モータの回転数を制御することで、前記電動ターボチャージャの過給圧が制御されるように構成されている、
請求項１に記載の過給システムの制御装置。
【請求項１３】
エンジンに圧縮した吸気を供給するための過給システムの制御装置において、
前記過給システムは、
前記エンジンに供給する吸気を圧縮する過給器と、
前記過給器の過給圧を制御する過給圧制御手段と、
前記過給圧制御手段を制御する制御装置と、からなり、
前記制御装置は、
前記エンジンの運転状態に関する各種のセンサ信号が入力されるエンジン信号入力部、該エンジン信号入力部に入力されるセンサ信号に基づいて、前記エンジンの運転状態を制御するとともに、前記過給器の目標過給圧を演算するエンジン制御部、及び該エンジン制御部で演算された前記目標過給圧を出力するエンジン信号出力部、を有するエンジンコントローラと、
前記エンジンの運転状態に関する各種のセンサ信号の内、少なくとも前記過給器の運転状態に関するセンサ信号と前記目標過給圧とが入力されるターボ信号入力部、該ターボ信号入力部に入力される前記目標過給圧を補正して目標過給圧補正値を演算するとともに、該目標過給圧補正値に対応するターボ制御指令値を演算するターボ制御部、及び該ターボ制御部で演算された前記ターボ制御指令値を前記過給圧制御手段に出力するターボ信号出力部、を有する、前記エンジンコントローラとは別に独立した制御部および信号入出力部を有するターボコントローラと、を備え、
前記ターボ制御部は、
前記ターボ信号入力部に入力されるセンサ信号に基づいてサージングが発生する限界圧力であるサージ圧力を演算し、
前記演算されたサージ圧力から予め一定値として規定されるマージン制限値に相当する圧力値を差し引いて上限圧力を算出し、
前記上限圧力と前記目標過給圧とを比較して、前記目標過給圧が前記上限圧力よりも大きい場合には、前記目標過給圧補正値が前記上限圧力と等しくなるように前記目標過給圧を補正するように構成される、
過給システムの制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、エンジンに圧縮した吸気を供給するための過給システムの制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
エンジンの出力を向上させる技術として、過給器によって吸気を圧縮し、この圧縮した吸気をエンジンに供給する方法（過給）が知られており、自動車用エンジン等において広く用いられている。過給器はその運転状態により、過渡的にサージングや過回転などの異常運転状態となることがある。これらの異常運転は機器の破損に繋がる恐れがあるため、極力防止する必要がある。
【０００３】
特許文献１には、ターボ過給器の制御装置として、ターボ過給器の運転状態からサージングの発生を予測し、サージングの発生直前にウェイストゲートバルブを開弁してタービンに流れる排気ガスの流量を低下させることで、サージングを抑制する発明が開示されている。
【０００４】
特許文献２には、過給制御装置として、コンプレッサの下流側から上流側に向かって吸気を還流させるコンプレッサバイパス弁を設置し、サージングの発生が予測される場合には、該バイパス弁を開弁して吸気を還流させることで、サージングを抑制する発明が開示されている。
【０００５】
特許文献３には、可変容量ターボチャージャの制御装置として、ターボチャージャの過回転時に、ノズルベーンの翼角度をノズル面積が最大となるように変化させることで過回転を抑制する発明が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００４−２７８９７号公報
【特許文献２】特開２００６−２０７５０６号公報
【特許文献３】特開平５−２８０３６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上述した特許文献１−３に開示されている発明は、基本的にサージングの発生が懸念されるサージ領域か否かのみを判定し、サージ領域にある場合には過給圧を低下させるべく、過給圧を制御するための各種機器類の制御を行うものである。このような従来技術にあっては、サージ領域か否かで各種機器類が択一的に切り替えられるように制御されるため、過給圧が急激に変動するとの問題がある。また、上記特許文献２に開示されている発明では、コンプレッサバイパス弁を追加する必要があるため、過給器が大型化、複雑化するとの課題がある。
【０００８】
また、昨今のエンジンの高度化に伴って、エンジンコントローラの制御ロジックやハードウェアは複雑化の一途をたどっている。このような背景の下、上述した特許文献１−３に開示されている技術では、サージングを防止する機能をエンジンコントローラ上に実装しているため、エンジンコントローラの制御ロジックやハードウェア構成が益々複雑化するとの問題がある。さらに、サージングのような変化の速い過渡現象を複雑な制御ロジックやハードウェア構成を有するエンジンコントローラで制御する場合には、その通信遅れが問題となる可能性がある。
【０００９】
本発明の少なくとも一つの実施形態は、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、過給圧の急激な変動を抑えながらサージングの発生を未然に防止することが出来るとともに、通信遅れの影響を回避して過給圧を迅速に制御することが出来る、過給システムの制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の少なくとも一つの実施形態は、
エンジンに圧縮した吸気を供給するための過給システムの制御装置において、
前記過給システムは、
前記エンジンに供給する吸気を圧縮する過給器と、
前記過給器の過給圧を制御する過給圧制御手段と、
前記過給圧御手段を制御する制御装置と、からなり、
前記制御装置は、
前記エンジンの運転状態に関する各種のセンサ信号が入力されるエンジン信号入力部、および該エンジン信号入力部に入力されるセンサ信号に基づいて、前記エンジンの運転状態を制御するとともに、前記過給器の目標過給圧を演算するエンジン制御部、を有するエンジンコントローラと、
前記エンジンの運転状態に関する各種のセンサ信号の内、少なくとも前記過給器の運転状態に関するセンサ信号が入力されるターボ信号入力部、および該ターボ信号入力部に入力されるセンサ信号に基づいて前記過給器のマージンを演算するターボ制御部、を有する、前記エンジンコントローラとは別に独立した制御部および信号入力部を有するターボコントローラと、を備え、
前記制御装置は、前記ターボ制御部で演算される前記マージンの大きさに応じて前記目標過給圧を補正して目標過給圧補正値を演算し、前記過給器の過給圧が該目標過給圧補正値となるように前記過給圧制御手段を制御するように構成される。
【００１１】
上記過給システムの制御装置は、サージングに対する余裕を表す数値指標であるマージン（サージマージン）を用い、該マージンの大きさに応じて目標過給圧を補正して目標過給圧補正値を演算する。そして、過給器の過給圧が目標過給圧補正値となるように過給圧制御手段を制御する。このような過給システムの制御装置によれば、マージンの大きさに応じて過給圧制御手段の制御量が変化するため、従来のようにサージ領域にあるか否かで過給圧制御手段を択一的に切り替える場合と比べて、過給圧の急激な変動を抑えながらサージングの発生を未然に防止することが出来る。
【００１２】
また、上記過給システムの制御装置は、エンジンコントローラとは別に独立した制御部および信号入力部を有するターボコントローラを備える。このターボコントローラは、複数の機器類の制御を同時に行うエンジンコントローラとは異なり、基本的に過給器の制御だけを行うコントローラである。よって、このターボコントローラのターボ制御部においてマージンを演算することで、マージンの演算を高速且つ精度良く演算することが可能である。したがって、エンジンコントローラでマージンを演算する場合に生じる通信遅れの影響を回避し、迅速に過給圧を制御することが出来る。
【００１３】
幾つかの実施形態では、上記エンジンコントローラは、マージンの大きさに応じて目標過給圧を補正して目標過給圧補正値を演算するとともに、該目標過給圧補正値に対応するターボ制御指令値を演算し、ターボコントローラを介して、該演算したターボ制御指令値を過給圧制御手段へ出力するとともに、上記ターボコントローラは、ターボ制御指令値に基づいて過給圧制御手段が制御された後の過給器の運転状態に関するセンサ信号に基づいて過給器のマージンを再演算するとともに、該再演算されたマージンの大きさに応じてターボ制御指令値を補正し、該補正したターボ制御指令値を過給圧制御手段に出力する、自律保護機能を有する。
【００１４】
本実施形態では、基本的には、エンジンコントローラが上記目標過給圧補正値に対応するターボ制御指令値を演算し、該ターボ制御指令値を過給圧制御手段へ出力することで過給圧制御手段が制御される。しかしながら、上述したように、複雑な制御ロジックやハードウェア構成を有するエンジンコントローラで過給圧制御手段を制御する場合には、その通信遅れが問題となる可能性がある。よって、ターボコントローラが上述する自律保護機能を有することで、エンジンコントローラによる制御が間に合わない場合や、補正が不十分でサージングを回避できないような場合に、ターボコントローラによって迅速に過給圧制御手段を制御することで、より確実にサージングを回避することが出来る。
【００１５】
上記実施形態において、上記ターボコントローラは、補正したターボ制御指令値を過給圧制御手段に出力するときには、該補正したターボ制御指令値をエンジンコントローラにも出力するように構成される。
このような実施形態によれば、ターボコントローラが自律保護機能によって自律的に過給圧制御手段を制御した場合には、その制御内容がエンジンコントローラにも送信される。このため、エンジンコントローラでは、送信された制御内容を反映して、以後の過給圧制御手段の制御や、他の機器類の制御を行うことが出来る。また、ターボコントローラが自律的に過給圧制御手段を制御したことを記憶しておくことで、メンテナンス時における故障診断用のデータとしても活用することが出来る。
【００１６】
幾つかの実施形態では、上記エンジンコントローラは、エンジン制御部で演算された目標過給圧をターボコントローラに出力するとともに、上記ターボコントローラは、ターボ制御部で演算されるマージンに基づいて目標過給圧を補正して目標過給圧補正値を演算するとともに、該目標過給圧補正値に対応するターボ制御指令値を演算し、該演算したターボ制御指令値を過給圧制御手段へ出力する。
【００１７】
このような実施形態によれば、ターボコントローラ内で目標過給圧補正値を演算するとともに、該目標過給圧補正値に対応するターボ制御指令値を演算し、該ターボ制御指令値を過給圧制御手段へと出力する。すなわち、過給圧制御手段の制御に関してはターボコントローラ自身が全てを行い、エンジンコントローラと通信する必要がないため、エンジンコントローラの通信遅れの影響を回避して迅速に制御することが出来る。
【００１８】
上記実施形態において、上記ターボコントローラは、演算した目標過給圧補正値をエンジンコントローラにも出力するように構成される。
このような実施形態によれば、エンジンコントローラでは、ターボコントローラが演算した目標過給圧補正値を反映して、以後の過給圧制御手段の制御や、他の機器類の制御を行うことが出来る。
【００１９】
幾つかの実施形態では、上記マージンは、サージングが発生する限界圧力であるサージ圧力に対する、該サージ圧力と過給圧との差分の比であるサージ圧力マージンからなる。
【００２０】
このように、サージ圧力に対する該サージ圧力と過給圧との差分の比であるサージ圧力マージンとしてマージンを規定することで、サージングの発生を確実に防止しつつ、精度良く過給圧制御手段を制御することが出来る。
【００２１】
上記実施形態において、上記サージ圧力マージンに加えて、過給器の最大許容回転数に対する、該最大許容回転数と過給器の回転数との差分の比である最大許容回転数マージン、および上記最大許容回転数よりも低い回転数として設定される過給器の定常許容回転数を過給器の回転数が継続して上回ることが許容される限界時間である最大許容継続時間に対する、該最大許容継続時間と定常許容回転数を連続して上回る経過時間との差分の比である定常回転数許容時間マージン、の何れか小さい方として規定される回転数マージンをマージンとして用いることができる。
【００２２】
このような実施形態によれば、上記サージ圧力マージンに加えて、上記のとおり規定される回転数マージンもマージンとして含めることで、サージングとともに過給器の過回転も防止することが出来る。また、最大許容回転数マージンと定常回転数許容時間マージンの何れか小さい方として回転数マージンを規定することで、過給器は最大許容回転数を超えることはないものの、定常許容回転数（過給器の定格回転数）を一時的に超過することは許容される。これにより、過給器の性能が最大限に発揮されるような制御を行うことが出来る。
【００２３】
幾つかの実施形態では、上記エンジンコントローラは、過給器の最高許容温度に対する、該最高許容温度とエンジンの排気管路を流れる排気ガスの温度との差分の比である最高許容温度マージン、および上記最高許容温度よりも低い温度として設定される過給器の定常許容温度を排気ガスの温度が継続して上回ることが許容される限界時間である最大許容継続時間に対する、該最大許容継続時間と定常許容温度を連続して上回る経過時間との差分の比である定常温度許容時間マージン、の何れか小さいほうとして規定される排温マージンの大きさに応じて、上記エンジン信号入力部に入力されるセンサ信号に基づいて演算される燃料噴射量を補正する。
【００２４】
このような実施形態によれば、排気温度が高くなり過ぎると燃料噴射量を減らすように補正して排気温度を低下させる。よって、排気温度が高くなり過ぎることによって過給器のタービンが損傷するのを防止することが出来る。
【００２５】
幾つかの実施形態では、上記過給器が、エンジンから排出される排気ガスの排気エネルギーによって回転駆動するエンジンの排気管路に配置されたタービンと、該タービンと同軸駆動するエンジンの吸気管路に配置されたコンプレッサと、を有するターボチャージャからなり、上記エンジンの排気管路にはタービンを迂回するバイパス管路が接続され、該バイパス管路にはウェイストゲートバルブが設けられるとともに、該ウェイストゲートバルブのバルブ開度を調整することで過給器の過給圧が制御されるように構成される。
【００２６】
このような実施形態によれば、過給圧制御手段としてのウェイストゲートバルブのバルブ開度を調整することで過給器の過給圧を制御し、過給圧の急激な変動を抑えながらサージングの発生を未然に防止することが出来る。
【００２７】
幾つかの実施形態では、上記過給器が、エンジンから排出される排気ガスの排気エネルギーによって回転駆動するタービンと、該タービンと同軸駆動するコンプレッサと、タービンに流れ込む排気ガスの流れを制御する可変制御機構と、を有する可変型ターボチャージャからなり、可変制御機構を調整してタービンに流れ込む排気ガスの流れを制御することで過給器の過給圧が制御されるように構成される。
【００２８】
このような実施形態によれば、過給圧制御手段としての可変制御機構を調整してタービンに流れ込む排気ガスの流れを制御することで過給器の過給圧を制御し、過給圧の急激な変動を抑えながらサージングの発生を未然に防止することが出来る。
【００２９】
幾つかの実施形態では、上記過給器が、エンジンからの排気エネルギーによって回転駆動する、エンジンの排気管路に配置された高圧段タービン、および該高圧段タービンと同軸駆動するエンジンの吸気管路に配置された高圧段コンプレッサ、を有する高圧段ターボチャージャと、排気管路における高圧段タービンよりも下流側に配置された低圧段タービン、および該低圧段タービンと同軸駆動する、吸気管路における高圧段コンプレッサよりも上流側に配置された低圧段コンプレッサ、を有する低圧段ターボチャージャ、からなり、上記エンジンの排気管路には、高圧段タービンを迂回する高圧段バイパス管路、および低圧段タービンを迂回する低圧段バイパス管路、が夫々接続され、高圧段バイパス管路には高圧段ウェイストゲートバルブが設けられ、低圧段バイパス管路には低圧段ウェイストゲートバルブが設けられるとともに、上記高圧段ウェイストゲートバルブおよび低圧段ウェイストゲートバルブのバルブ開度を夫々調整することで、高圧段ターボチャージャおよび低圧段ターボチャージャの過給圧が夫々制御されるように構成される。
【００３０】
このような実施形態によれば、高圧段ターボチャージャと低圧段ターボチャージャを備える所謂二段過給システムにおいて、高圧段ターボチャージャに対する過給圧制御手段である高圧段ウェイストゲートバルブ、および低圧段ターボチャージャに対する過給圧制御手段である低圧段ウェイストゲートバルブ、の夫々バルブ開度を調整することで、高圧段ターボチャージャおよび低圧段ターボチャージャの過給圧を制御し、過給圧の急激な変動を抑えながらサージングの発生を未然に防止することが出来る。
【００３１】
幾つかの実施形態では、上記過給器が、エンジンからの排気エネルギーによって回転駆動する、エンジンの排気管路に配置されたタービン、および該タービンと同軸駆動するエンジンの吸気管路に配置されたコンプレッサ、を有するターボチャージャと、ターボチャージャのコンプレッサの上下流の何れかに配置された電動コンプレッサ、該電動コンプレッサを回転駆動させるモータ、および該モータの回転数を制御する回転数制御手段、を有する電動ターボチャージャと、からなり、上記エンジンの排気管路には、タービンを迂回するバイパス管路が接続され、バイパス管路にはウェイストゲートバルブが設けられており、該ウェイストゲートバルブのバルブ開度を調整することで、ターボチャージャの過給圧が制御されるとともに、回転数制御手段でモータの回転数を制御することで、電動ターボチャージャの過給圧が制御されるように構成されている。
【００３２】
このような実施形態によれば、ターボチャージャと電動ターボチャージャとを備える二段過給システムにおいて、ターボチャージャに対する過給圧制御手段であるウェイストゲートバルブのバルブ開度を調整し、電動ターボチャージャに対する過給圧制御手段である回転数制御手段でモータの回転数を制御することで、ターボチャージャおよび電動ターボチャージャの過給圧を夫々制御し、過給圧の急激な変動を抑えながらサージングの発生を未然に防止することが出来る。
【００３３】
また、本発明の少なくとも一つの実施形態は、
エンジンに圧縮した吸気を供給するための過給システムの制御装置において、
前記過給システムは、
前記エンジンに供給する吸気を圧縮する過給器と、
前記過給器の過給圧を制御する過給圧制御手段と、
前記過給圧制御手段を制御する制御装置と、からなり、
前記制御装置は、
前記エンジンの運転状態に関する各種のセンサ信号が入力されるエンジン信号入力部、該エンジン信号入力部に入力されるセンサ信号に基づいて、前記エンジンの運転状態を制御するとともに、前記過給器の目標過給圧を演算するエンジン制御部、及び該エンジン制御部で演算された前記目標過給圧を出力するエンジン信号出力部、を有するエンジンコントローラと、
前記エンジンの運転状態に関する各種のセンサ信号の内、少なくとも前記過給器の運転状態に関するセンサ信号と前記目標過給圧とが入力されるターボ信号入力部、該ターボ信号入力部に入力される前記目標過給圧を補正して目標過給圧補正値を演算するとともに、該目標過給圧補正値に対応するターボ制御指令値を演算するターボ制御部、及び該ターボ制御部で演算された前記ターボ制御指令値を前記過給圧制御手段に出力するターボ信号出力部、を有する、前記エンジンコントローラとは別に独立した制御部および信号入出力部を有するターボコントローラと、を備え、
前記ターボ制御部は、
前記ターボ信号入力部に入力されるセンサ信号に基づいてサージングが発生する限界圧力であるサージ圧力を演算し、
前記演算されたサージ圧力から予め一定値として規定されるマージン制限値に相当する圧力値を差し引いて上限圧力を算出し、
前記上限圧力と前記目標過給圧とを比較して、前記目標過給圧が前記上限圧力よりも大きい場合には、前記目標過給圧補正値が前記上限圧力と等しくなるように前記目標過給圧を補正するように構成される。
【００３４】
このような実施形態によれば、ターボコントローラ内で目標過給圧補正値を演算するとともに、該目標過給圧補正値に対応するターボ制御指令値を演算し、該ターボ制御指令値を過給圧制御手段へと出力する。すなわち、過給圧制御手段の制御に関してはターボコントローラ自身が全てを行い、エンジンコントローラと通信する必要がないため、エンジンコントローラの通信遅れの影響を回避して迅速に制御することが出来る。
【００３５】
しかも、本実施形態にあっては、目標過給圧と上限圧力とを比較して、目標過給圧が上限圧力よりも大きい場合には、目標過給圧補正値が上限圧力と等しくなるように目標過給圧を補正するとのシンプルな演算ロジックで目標過給圧を補正する。このため、ターボコントローラにおける演算ロジックを簡素化でき、瞬時にターボ制御指令値を演算することが出来ることから、ＷＧバルブやＶＧアクチュエータなどの過給圧制御手段に対する制御の応答性を高めることが出来るようになっている。
【発明の効果】
【００３６】
本発明の少なくとも一つの実施形態によれば、過給圧の急激な変動を抑えながらサージングの発生を未然に防止することが出来るとともに、通信遅れの影響を回避して迅速に過給圧を制御することが出来る、過給システムの制御装置を提供することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の第１実施形態にかかる過給システムの制御装置が適用されるエンジンシステムの全体構成を示した図である。
【図２】エンジンＥＣＵの機能を説明するためのブロック図である。
【図３】ターボＥＣＵの機能を説明するためのブロック図である。
【図４】第１実施形態における過給圧制御手段の制御フロー図である。
【図５】サージ圧力マージンの演算ロジックを説明するための図である。
【図６】回転数マージンの演算ロジックを説明するための図である。
【図７】排温マージンの演算ロジックを説明するための図である。
【図８】Ｗ／Ｇバルブ開度指令値を演算するロジックを説明するための図である。
【図９】燃料噴射量に関する制御指令値を演算するロジックを説明するための図である。
【図１０】制御指令値の演算に使用する補正量を演算するためのロジックを説明するための図である。
【図１１】本発明の第２実施形態にかかる過給システムの制御装置が適用されるエンジンシステムの全体構成を示した図である。
【図１２】本発明の第３実施形態にかかる過給システムの制御装置が適用されるエンジンシステムの全体構成を示した図である。
【図１３】横軸にエンジン回転数、縦軸に負荷をとった、制御フラグに関する二次元マップである。
【図１４】図１３に対応する図であって、２つのウェイストゲートバルブの操作と排気ガスの流れを説明するための図である。
【図１５】２つのＷ／Ｇバルブ開度指令値を演算するロジックを説明するための図である。
【図１６】本発明の第４実施形態にかかる過給システムの制御装置が適用されるエンジンシステムの全体構成を示した図である。
【図１７】第４実施形態における過給圧制御手段の制御フロー図である。
【図１８】第５実施形態におけるエンジンＥＣＵの機能を説明するためのブロック図である。
【図１９】第５実施形態におけるターボＥＣＵの機能を説明するためのブロック図である。
【図２０】第５実施形態における過給圧制御手段の制御フロー図である。
【図２１】Ｗ／Ｇバルブ開度指令値を演算するロジックを説明するための図である。
【図２２】第６実施形態におけるエンジンＥＣＵの機能を説明するためのブロック図である。
【図２３】第６実施形態におけるターボＥＣＵの機能を説明するためのブロック図である。
【図２４】第６実施形態における過給圧制御手段の制御フロー図である。
【図２５】Ｗ／Ｇバルブ開度指令値を演算するロジックを説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００３８】
以下、本発明の実施形態について、図面に基づいてより詳細に説明する。
ただし、本発明の範囲は以下の実施形態に限定されるものではない。以下の実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは、本発明の範囲をそれにのみ限定する趣旨ではなく、単なる説明例に過ぎない。
【００３９】
＜第１実施形態＞
図１は、本発明の第１実施形態にかかる過給システムの制御装置が適用されるエンジンシステムの全体構成を示した図である。
図１に示す本実施形態のエンジンシステム１において、エアクリーナ２を介して吸気管路３に導入された空気（吸気）は、ターボチャージャ４（過給器）のコンプレッサ４ａに流入する。ターボチャージャ４は、吸気管路３に配置されたコンプレッサ４ａと、排気管路５に配置されたタービン４ｂと、コンプレッサ４ａとタービン４ｂとを連結するロータ４ｃと、からなる。そして、エンジン６から排出される排気ガスの排気エネルギーによってタービン４ｂが回転駆動し、これに伴ってコンプレッサ４ａが同軸駆動することで、コンプレッサ４ａに流入した吸気が圧縮される。
【００４０】
コンプレッサ４ａで圧縮された吸気は、インタークーラ１９で冷却され、スロットルバルブ７でその吸気量が調整される。そして、インジェクタ８から噴射される燃料と予混合された後、吸気ポート９ａを介して、シリンダライナ６ｂとピストン６ｃの頂面との間で画定されるエンジン６の燃焼室６ａに供給される。燃焼室６ａ内に供給された予混合気は、点火プラグ１１によって着火され、燃焼室６ａ内で燃焼・膨張する。そして、燃焼室６ａ内で生成された排気ガスが、排気ポート９ｂを介して排気管路５へと排出される。
【００４１】
排気管路５に排出された排気ガスは、上述したターボチャージャ４のタービン４ｂに流入し、タービン４ｂを回転駆動させる。また、排気管路５には、タービン４ｂを迂回するバイパス管路１４が接続している。そしてバイパス管路１４には、ウェイストゲートバルブ１２が設けられている。
【００４２】
ウェイストゲートバルブ１２の開度を調整することで、タービン４ｂに流れる排気ガスの流量と、バイパス管路１４を流れる排気ガスの流量を制御することが出来る。タービン４ｂに流れる排気ガスの流量を制御することで、タービン４ｂおよびこれと同軸駆動するコンプレッサ４ａの回転数を制御することが出来る。すなわち、本実施形態のウェイストゲートバルブ１４は、コンプレッサ４ａで圧縮される吸気の過給圧を制御する過給圧制御手段に相当する。
【００４３】
ウェイストゲートバルブ１２のバルブ開度は、制御装置１０によって制御される。本実施形態の過給システムは、上述したターボチャージャ４、ウェイストゲートバルブ１２、および該制御装置１０から構成される。
制御装置１０は、エンジンＥＣＵ１０Ａ（エンジンコントローラ）およびターボＥＣＵ１０Ｂ（ターボコントローラ）からなる。エンジンＥＣＵ１０ＡおよびターボＥＣＵ１０Ｂの各々は、中央処理装置（ＣＰＵ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、リードオンリメモリ（ＲＯＭ）、およびＩ／Ｏインターフェイスなどからなり、互いに別体として構成されたマイクロコンピュータからなる。
【００４４】
図２は、エンジンＥＣＵの機能を説明するためのブロック図である。図２に示したように、エンジンＥＣＵ１０Ａは、エンジンの運転状態に関する各種のセンサ信号が入力されるエンジン信号入力部１０Ａ１、エンジンの運転状態を制御するためのエンジン制御部１０Ａ２、およびエンジン制御部１０Ａ２で演算された各種機器類の制御指令値等を出力するためのエンジン信号出力部１０Ａ３、からなる。
【００４５】
図３はターボＥＣＵの機能を説明するためのブロック図である。図３に示したように、ターボＥＣＵ１０Ｂは、エンジンの運転状態に関する各種のセンサ信号の内、少なくともターボチャージャ４の運転状態に関するセンサ信号が入力されるターボ信号入力部１０Ｂ１、後述するターボチャージャ４のマージン等を演算するターボ制御部１０Ｂ２、およびターボ制御部１０Ｂ２で演算されたマージン等を出力するターボ信号出力部１０Ｂ３、からなる。
【００４６】
エンジンＥＣＵ１０Ａのエンジン信号入力部１０Ａ１には、エンジンの運転状態に関する各種のセンサ信号として、回転数センサ３０で検出されたエンジン回転数、不図示のアクセルポジションセンサで検出されたアクセル信号、空燃比センサ３１で検出された空燃比、圧力センサ３２で検出された過給圧、エアフロメータ３３で検出された吸気流量、排温センサ３４で検出された排気温度、ウェイストゲートバルブ１２のバルブ開度、ターボ回転数センサ３５で検出されたターボ回転数、並びにターボＥＣＵ１０Ｂで演算されたサージ圧力マージン、回転数マージン、排温マージンが入力される。
【００４７】
エンジンＥＣＵ１０Ａのエンジン制御部１０Ａ２では、上記エンジン信号入力部１０Ａ１に入力された各種のセンサ信号に基づいて、燃料噴射量、点火タイミング、スロットル開度等の各種機器類に対する制御指令値が演算される。これら演算された制御指令値は、エンジン信号出力部１０Ａ３から各種機器類に出力される。さらに、エンジン制御部１０Ａ２では、ターボチャージャ４の過給圧を制御するため、上記ウェイストゲートバルブ１２（過給圧制御手段）に対する制御指令値であるＷ／Ｇバルブ開度指令値（ターボ制御指令値）が演算される。この演算されたＷ／Ｇバルブ開度指令値は、エンジン信号出力部１０Ａ３からターボＥＣＵ１０Ｂを介してターボチャージャ４へと出力される。
【００４８】
ターボＥＣＵ１０Ｂのターボ信号入力部１０Ｂ１には、少なくともターボチャージャ４の運転状態に関するセンサ信号として、上述した各種センサ類より、エンジン回転数、アクセル信号、過給圧、吸気流量、排気温度、ウェイストゲートバルブ１２のバルブ開度、およびターボ回転数等が入力される。さらに、上記エンジンＥＣＵ１０Ａから出力されたＷ／Ｇバルブ開度指令値が入力される。
【００４９】
ターボＥＣＵ１０Ｂのターボ制御部１０Ｂ２では、上記ターボ信号入力部１０Ｂ１に入力された各種のセンサ信号に基づいて、後述するように、サージ圧力マージンおよび回転数マージン、並びに排温マージンを演算する。演算されたサージ圧力マージン、回転数マージン、および排温マージンは、ターボ信号出力部１０Ｂ３からエンジンＥＣＵ１０Ａに出力される。
これらエンジンＥＣＵ１０Ａ、ターボＥＣＵ１０Ｂ、各種のセンサ類、および各種機器類等は、ＣＡＮを介して通信可能に接続されている。
【００５０】
図４は、第１実施形態における過給圧制御手段の制御フロー図である。
図４に示したように、エンジンＥＣＵ１０Ａにあっては、上述した各種のセンサ信号を読み込んだ後（ステップＥ１）、燃料噴射量、点火タイミング、スロットル開度、および過給圧等の各種機器類に対する制御指令値が演算される（ステップＥ２）。これと並行して、ターボＥＣＵ１０Ｂにあっては、上述した各種のセンサ信号を読み込んだ後（ステップＴ１）、サージ圧力が演算され（ステップＴ２）、サージ圧力マージン、回転数マージン、および排温マージンの各マージン値が演算される（ステップＴ３）。そして、演算されたサージ圧力マージン、回転数マージン、および排温マージンの各マージン値は、エンジンＥＣＵ１０Ａに出力される。エンジンＥＣＵ１０Ａでは、各マージン値に基づいて補正量を演算するとともに、この補正量に基づいて制御指令値を演算し、各種機器類へと出力する（ステップＥ３）。これら制御指令値の内、Ｗ／Ｇバルブ開度指令値は、ターボＥＣＵ１０Ｂへと出力される。ターボＥＣＵ１０Ｂは、ウェイストゲートバルブ１２のバルブ開度をＷ／Ｇバルブ開度指令値に一致させるようにフィードバック制御を行う（ステップＴ４）。
【００５１】
上記各マージン値の演算方法について、図５〜図７に基づいて説明する。図５は、サージ圧力マージンの演算ロジックを説明するための図、図６は、回転数マージンの演算ロジックを説明するための図、図７は、排温マージンの演算ロジックを説明するための図である。
【００５２】
図５に示したように、サージ圧力マージンの演算は、先ずサージ圧力マップＭ１に吸気流量およびＷ／Ｇバルブ開度を入力してサージ圧力比を算出し、これに大気圧を乗じてサージ圧力を演算する。なお、Ｗ/Ｇバルブ開度に代えて、ターボ回転数や、ターボ回転数に関する他のパラメータを入力してもよい。このサージ圧力は、サージングが発生する限界圧力を意味するものである。そして、この算出されたサージ圧力と、圧力センサ３２で検出された過給圧より、下記式（１）で表されるサージ圧力マージンが演算される。
サージ圧力マージン（％）＝（サージ圧力−過給圧）／サージ圧力×１００  ・・・（１）
【００５３】
また図６（ｂ）に示したように、回転数マージンは、最大許容回転数マージンと定常回転数許容時間マージンの何れか小さい方として演算される。最大許容回転数マージンとは、ターボチャージャ４が許容し得る最大許容回転数に対するマージンを意味し、下記式（２）のとおり表される。
最大許容回転数マージン（％）＝（最大許容回転数−ターボ回転数）／最大許容回転数×１００  ・・・（２）
【００５４】
これに対して定常回転数許容時間マージンとは、ターボチャージャ４のターボ回転数が、最大許容回転数は超えないものの定常許容回転数を継続して上回る、図６（ａ）に示す経過時間（定常許容回転数以上経過時間）、および定常許容回転数を継続して上回ることが許容される限界時間である最大許容継続時間、とから下記式（３）のとおり表される。
定常回転数許容時間マージン（％）＝（最大許容継続時間−定常回転数以上経過時間）／最大許容継続時間×１００  ・・・（３）
【００５５】
また図７（ｂ）に示したように、排温マージンは、最高許容温度マージンと定常温度許容時間マージンの何れか小さい方として演算される。最高許容温度マージンンとは、ターボチャージャ４のタービン４ｂが許容し得る最高許容温度に対するマージンを意味し、下記式（４）のとおり表される。
最高許容温度マージン（％）＝（最高許容温度−排気温度）／最高許容温度×１００・・・（４）
【００５６】
これに対して定常温度許容時間マージンとは、ターボチャージャ４のタービン４ｂが最高許容温度は超えないものの定常許容温度を継続して上回る、図７（ａ）に示す経過時間（定常許容温度以上経過時間）、および定常許容温度を継続して上回ることが許容される限界時間である最大許容継続時間、とから下記式（５）のとおり表される。
定常温度許容時間マージン（％）＝（最高許容継続時間−定常許容温度以上経過時間）／最大許容継続時間×１００  ・・・（５）
【００５７】
以上のとおり演算されたサージ圧力マージン、回転数マージン、および排温マージンの各マージン値は、図４に示したように、エンジンＥＣＵ１０Ａに出力される（ステップＴ３）。そして、エンジンＥＣＵ１０Ａでは、各マージン値に基づいて補正量を演算するとともに、この補正量に基づいて制御指令値を演算し、各種機器類へと出力する（ステップＥ３）。具体的には、サージ圧力マージンおよび回転数マージン等のマージンは、主としてＷ／Ｇバルブ開度指令値の演算に用いられる。排温マージンは、主として燃料噴射量の制御指令値の演算に用いられる。
【００５８】
図８は、Ｗ／Ｇバルブ開度指令値を演算するロジックを説明するための図である。図９は、燃料噴射量に関する制御指令値を演算するロジックを説明するための図である。
図８に示したように、Ｗ／Ｇバルブ開度指令値の演算では、先ず目標過給圧マップＭ２にエンジン回転数およびアクセル信号を入力して目標過給圧を算出する。そして、算出した目標過給圧から、後述する方法によりマージン等を基に演算される補正量を差し引いて目標過給圧補正値を算出する。そして、圧力センサ３２で検出された過給圧に対するフィードバック制御により、目標過給圧補正値と過給圧との偏差に対するＷ／Ｇバルブ開度を演算する。そしてこの値に、Ｗ／Ｇバルブ開度マップＭ３にエンジン回転数およびアクセル信号を入力して算出された値を加算することで、Ｗ／Ｇバルブ開度指令値が算出される。この演算は、図２に示したエンジン制御部１０Ａ２のターボ制御指令値演算部１０Ａ２ａで実行される。なお、上記ロジックでは、応答性を高めるために、フィードフォワード回路としてＷ／Ｇ開度マップＭ３を追加しているが、上記ロジックからＷ／Ｇ開度マップＭ３を省略し、単純なフィードバック制御回路として構成することも可能である。
【００５９】
また図９に示したように、燃料噴射量の制御指令値の演算では、先ず空燃比目標値マップＭ４にエンジン回転数やアクセル信号等を入力することで目標空燃比を算出する。そして、空燃比センサ３１で検出された空燃比に対するフィードバック制御により、燃料噴射量を演算する。そして、算出した燃料噴射量から後述する方法により排温マージン等を基に演算される補正量を差し引いて燃料噴射量の制御指令値が算出される。この演算は、図２に示したエンジン制御部１０Ａ２で実行される。
【００６０】
図１０は、制御指令値の演算に使用する補正量を演算するためのロジックを説明するための図である。図１０に示したように、補正量は、サージ圧力マージン、回転数マージン、および排温マージンの各マージン値がマージン制限値を下回っている場合に、そのマージン制限値と各マージン値との差分にゲインを乗じて算出される。図１０からも分かるように、補正量はマージン値の大きさに応じて変化し、マージン値が小さいほど補正量が大きくなるように算出される。
【００６１】
この際、マージン制限値は予め一定値として設定しても良いが、図１０に示したように、マージン制限値マップＭ５にエンジン回転数およびアクセル信号を入力することでマージン制限値を算出するようにしても良い。このようにすれば、エンジンの運転状態に応じた適切なマージン制限値を算出することが出来る。またこの際、マージン制限値マップＭ５に累積運転時間を入力し、累積運転時間が長いほど大きいマージン制限値が算出されるように構成してもよい。このようにすれば、累積運転時間が長いエンジンほど、サージング等に対して安全になるようにすることが出来る。
また、ゲインについても予め一定値として設定されていても良いが、図１０に示したように、ゲインマップＭ６にエンジン回転数等やアクセル信号を入力とすることでゲインを算出することで、エンジンの運転状態に応じた適切なゲインを算出することが出来る。
【００６２】
このように構成される本実施形態の過給システムの制御装置１０は、サージングに対する余裕を表す数値指標であるマージン（サージマージン）を用い、該マージンの大きさに応じて目標過給圧を補正して目標過給圧補正値を演算する。そして、ターボチャージャ４（過給器）の過給圧が目標過給圧補正値となるようにウェイストゲートバルブ１２（過給圧制御手段）を制御する。このような過給システムの制御装置１０によれば、マージンの大きさに応じてウェイストゲートバルブ１２のバルブ開度が変化するため、従来のようにサージ領域にあるか否かで過給圧制御手段を択一的に切り替える場合と比べて、過給圧の急激な変動を抑えながらサージングの発生を未然に防止することが出来る。
【００６３】
また、上記過給システムの制御装置１０は、エンジンＥＣＵ１０Ａとは別に独立した制御部および信号入力部を有するターボＥＣＵ１０Ｂを備える。このターボＥＣＵ１０Ｂは、エンジンＥＣＵ１０Ａとは異なり、ターボチャージャ４の制御だけを行うコントローラである。よって、このターボＥＣＵ１０Ｂのターボ制御部１０Ｂ２においてマージンを演算することで、マージンの演算を高速且つ精度良く演算することが可能である。したがって、エンジンＥＣＵ１０Ａでマージンを演算する場合に生じる通信遅れの影響を回避して迅速に過給圧を制御することが出来る。
【００６４】
また、上述した実施形態において、図８に示したように、目標過給圧を補正する補正量を演算するのに用いるマージンとして、サージ圧力マージンを使用することで、サージングの発生を確実に防止しつつ、精度良くウェイストゲートバルブ１２を制御することが出来る。
【００６５】
また、上述した実施形態において、サージ圧力マージンに加えて回転数マージンもマージンとして含めることが出来る。例えば、サージ圧力マージンと回転数マージンの何れか小さい方をマージンとして使用することが考えられる。このようにすることで、サージングとともにターボチャージャ４の過回転も防止することが出来る。また、最大許容回転数マージンと定常回転数許容時間マージンの何れか小さい方として回転数マージンを規定することで、ターボチャージャ４は最大許容回転数を超えることはないものの、定常許容回転数（ターボチャージャ４の定格回転数）を一時的に超過することは許容される。これにより、ターボチャージャ４の性能が最大限に発揮されるような制御を行うことが出来る。
【００６６】
また、上述した実施形態では、図９に示したように、排温マージンに基づいて演算された補正量によって燃料噴射量を補正している。このような実施形態によれば、排気温度が高くなり過ぎると燃料噴射量を減らすように補正して排気温度を低下させる。よって、排気温度が高くなり過ぎることによってターボチャージャ４のタービン４ｂが損傷するのを防止することが出来る。
【００６７】
幾つかの実施形態では、図４に示したように、上記ターボＥＣＵ１０Ｂは、Ｗ／Ｇバルブ開度指令値（ターボ制御指令値）に基づいてウェイストゲートバルブ１２が制御された後のターボチャージャ４の運転状態に関するセンサ信号に基づいてターボチャージャ４のマージン（サージ圧力マージン，回転数マージン）を再演算するとともに、該再演算されたマージンの大きさに応じてＷ／Ｇバルブ開度指令値を補正し、該補正したＷ／Ｇバルブ開度指令値をウェイストゲートバルブ１２（過給圧制御手段）に出力する、自律保護機能を有する。
【００６８】
すなわち、図４に示した制御フローのステップＴ４においてウェイストゲートバルブ１２が制御され、ターボチャージャ４の運転状態が変化した後、上述した各種のセンサ信号を再度読み込み（ステップＴ５）、図５に示した如くサージ圧力が演算され（ステップＴ６）、図５〜図８に示した如く、サージ圧力マージン、回転数マージン、および排温マージンの各マージン値が夫々再演算される（ステップＴ７）。そして、図１０に示したように、マージン制限値マップＭ５からマージン制限値を読み込み（ステップＴ８）、再演算したマージンとマージン制限値とを比較し（ステップＴ９）、再演算したマージンがマージン制限値以下の場合は、Ｗ／Ｇバルブ開度指令値を補正し、この補正したＷ／Ｇバルブ開度指令補正値をウェイストゲートバルブ１２に出力する（ステップＴ１０）ように構成されている。これらステップＴ８〜Ｔ１０は、ターボ制御部１０Ｂ２のターボ制御指令値補正演算部１０Ｂ２ａで実行される。
【００６９】
本実施形態では、基本的には、エンジンＥＣＵ１０Ａが上述した目標過給圧補正値に対応するＷ／Ｇバルブ開度指令値を演算し、該Ｗ／Ｇバルブ開度指令値をウェイストゲートバルブ１２へ出力することでウェイストゲートバルブ１２が制御される。しかしながら、上述したように、複雑な制御ロジックやハードウェア構成を有するエンジンＥＣＵ１０Ａでウェイストゲートバルブ１２を制御する場合には、その通信遅れが問題となる可能性がある。よって、ターボＥＣＵ１０Ｂが上述する自律保護機能を有することで、エンジンＥＣＵ１０Ａによる制御が間に合わない場合や、補正が不十分でサージングを回避できないような場合に、ターボＥＣＵ１０Ｂによって迅速にウェイストゲートバルブ１２を制御することで、より確実にサージングを回避することが出来る。
【００７０】
上記実施形態において、図４に示したように、上記ターボＥＣＵ１０Ｂは、補正したＷ／Ｇバルブ開度指令値（ターボ制御指令値）をウェイストゲートバルブ１２に出力するときには、該補正したＷ／Ｇバルブ開度指令値をエンジンＥＣＵ１０Ａにも出力するように構成される。
【００７１】
このような実施形態によれば、ターボＥＣＵ１０Ｂが自律保護機能によって自律的にウェイストゲートバルブ１２を制御した場合には、その制御内容がエンジンＥＣＵ１０Ａにも送信される。このため、エンジンＥＣＵ１０Ａでは、送信された制御内容を反映して、以後のウェイストゲートバルブ１２の制御や、他の機器類の制御を行うことが出来る。また、ターボＥＣＵ１０Ｂが自律的にウェイストゲートバルブ１２を制御したことを記憶しておくことで、メンテナンス時における故障診断用のデータとしても活用することが出来る（ステップＥ４）。
【００７２】
＜第２実施形態＞
図１１は、本発明の第２実施形態にかかる過給システムの制御装置が適用されるエンジンシステムの全体構成を示した図である。本実施形態のエンジンシステム１ａは、バイパス管路１４およびウェイストゲートバルブ１２を備えていない点を除いて、基本的には図１に示した実施形態と同様な構成を有している。よって、同一の構成には同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【００７３】
本実施形態では、図１１に示したように、ターボチャージャ４が、エンジン６から排出される排気ガスの排気エネルギーによって回転駆動するタービン４ｂと、該タービン４ｂと同軸駆動するコンプレッサ４ａと、タービン４ｂに流れ込む排気ガスの流れを制御する可変制御機構４ｄと、を有する可変型ターボチャージャからなる。そして、可変制御機構４ｄを調整してタービン４ｂに流れ込む排気ガスの流れを制御することでターボチャージャ４の過給圧が制御されるように構成される。
【００７４】
すなわち本実施形態では、可変制御機構４ｄが、コンプレッサ４ａで圧縮される吸気の過給圧を制御する過給圧制御手段に相当する。このようなターボチャージャ４の一例としては、タービン４ｂの外周側に回動自在に配置された複数のノズルベーンからなる可変ノズル機構４ｄを有する、所謂可変容量型ターボチャージャが挙げられる。
【００７５】
このような実施形態によれば、過給圧制御手段としての可変制御機構４ｄを調整してタービン４ｂに流れ込む排気ガスの流れを制御することでターボチャージャ４の過給圧を制御し、過給圧の急激な変動を抑えながらサージングの発生を未然に防止することが出来る。
【００７６】
＜第３実施形態＞
図１２は、本発明の第３実施形態にかかる過給システムの制御装置が適用されるエンジンシステムの全体構成を示した図である。本実施形態のエンジンシステム１ｂは、高圧段ターボチャージャ４Ａと低圧段ターボチャージャ４Ｂの２つのターボチャージャを備える所謂二段過給システムとなっている点を除いて、基本的には図１に示した実施形態と同様の構成を有している。よって、同一の構成には同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【００７７】
本実施形態では、図１２に示したように、エンジン６に供給する吸気を圧縮する過給器が、エンジン６からの排気エネルギーによって回転駆動する、エンジン６の排気管路５に配置された高圧段タービン４Ａｂ、および該高圧段タービン４Ａｂと同軸駆動するエンジン６の吸気管路３に配置された高圧段コンプレッサ４Ａａ、を有する高圧段ターボチャージャ４Ａと、排気管路５における高圧段タービン４Ａｂよりも下流側に配置された低圧段タービン４Ｂｂ、および該低圧段タービン４Ｂｂと同軸駆動する、吸気管路３における高圧段コンプレッサ４Ａａよりも上流側に配置された低圧段コンプレッサ４Ｂａ、を有する低圧段ターボチャージャ４Ｂ、からなる。そして、エンジン６の排気管路５には、高圧段タービン４Ａｂを迂回する高圧段バイパス管路１４Ａ、および低圧段タービン４Ｂｂを迂回する低圧段バイパス管路１４Ｂ、が夫々接続されている。そして、高圧段バイパス管路１４Ａには高圧段ウェイストゲートバルブ１２Ａが設けられ、低圧段バイパス管路１４Ｂには低圧段ウェイストゲートバルブ１２Ｂが設けられている。そして、上述した制御装置１０によって、高圧段ウェイストゲートバルブ１２Ａおよび低圧段ウェイストゲートバルブ１２Ｂのバルブ開度を夫々調整することで、高圧段ターボチャージャ４Ａおよび低圧段ターボチャージャ４Ｂの過給圧が夫々制御されるように構成されている。すなわち本実施形態では、高圧段ウェイストゲートバルブ１２Ａおよび低圧段ウェイストゲートバルブ１２Ｂの各々が本発明の過給圧制御手段に相当する。
【００７８】
次に、高圧段ターボチャージャ４Ａおよび低圧段ターボチャージャ４Ｂの過給圧の制御方法について、図１３〜図１５を基に説明する。図１３は、横軸にエンジン回転数、縦軸に負荷をとった制御フラグに関する二次元マップである。図１４は、図１３に対応する図であって、２つのウェイストゲートバルブの操作と排気ガスの流れを説明するための図である。図１４における矢印は排気ガスの流れ方向を示している。
【００７９】
図１３に示したように、低速領域（ａ）においては２つのウェイストゲートバルブ１２Ａ，１２Ｂともに全閉に制御する。すると、図１４（ａ）に示したように、排気ガスは高圧段バイパス管路１４Ａおよび低圧段バイパス管路１４Ｂには流れず、排気管路５を通って高圧段タービン４Ａｂおよび低圧段タービン４Ｂｂに流入する。そして、高圧段タービン４Ａｂおよび低圧段タービン４Ｂｂが回転駆動し、これに伴って高圧段コンプレッサ４Ａａおよび低圧段コンプレッサ４Ｂａが同軸駆動する。これにより、エンジン６に供給される吸気が過給される。
【００８０】
そして、エンジン回転数が上昇して中速領域（ｂ）に突入すると、特に高圧段コンプレッサ４Ａの過給圧が高くなり、サージングが懸念されるようになる。そこで、中速領域（ｂ）では、図１４（ｂ）に示したように、高圧段ウェイストゲートバルブ１２Ａのバルブ開度を調整することで高圧段タービン４Ａｂを流れる排気ガスの流量を抑制し、高圧段コンプレッサ４Ａａの過給圧を制御する。一方、低圧段コンプレッサ４Ｂａの過給圧は、高圧段コンプレッサ４Ａの過給圧よりも低く、サージングは懸念されないため、低圧段ウェイストゲートバルブ１２Ｂは全閉状態のままに制御する。
【００８１】
そして、エンジン回転数がさらに上昇して高速領域（ｃ）に突入すると、高圧段ウェイストゲートバルブ１２Ａを全開状態に制御し、高圧段タービン４Ａｂには排気ガスが流入しないように制御する。さらに、この高速領域においては、低圧段コンプレッサ４Ｂにおいても過給圧が上昇し、サージングが懸念されるようになる。このことから、高速領域（ｃ）においては、低圧段ウェイストゲートバルブ１２Ｂのバルブ開度を調整することで低圧段タービン４Ｂｂを流れる排気ガスの流量を抑制し、低圧段コンプレッサ４Ｂａの過給圧を制御する。
【００８２】
図１５は、２つのＷ／Ｇバルブ開度指令値を演算するロジックを説明するための図であって、第１実施形態における図８に対応するものである。図１５に示したように、先ず目標過給圧マップＭ２にエンジン回転数およびアクセル信号を入力して目標過給圧を算出する。そして、算出した目標過給圧から、上述した方法によりマージン等を基に演算される補正量を差し引いて目標過給圧補正値を算出する。そして、圧力センサ３２で検出された過給圧に対するフィードバック制御により、高圧段ウェイストゲートバルブ１２Ａおよび低圧段ウェイストゲートバルブ１２Ｂの夫々に対して、目標過給圧補正値と過給圧との偏差に対するＷ／Ｇバルブ開度を演算する。この際、図１３に示した制御フラグマップＭ５にエンジン回転数およびアクセル信号を入力することで、エンジン６の運転状態が上述した（ａ）、（ｂ）、（ｃ）のいずれの運転領域にあるかを判定し、制御フラグとして出力する。Ｗ／Ｇバルブ開度の演算では、この制御フラグに応じて、図１４に示した運転状態における過給圧制御内容と対応するようにＷ／Ｇバルブ開度を演算する。例えば、制御フラグ（ａ）の場合は、高圧段ウェイストゲートバルブ１２Ａおよび低圧段ウェイストゲートバルブ１２ＢのＷ／Ｇバルブ開度は全閉と演算される。制御フラグ（ｂ）の場合は、低圧段ウェイストゲートバルブ１２ＢのＷ／Ｇバルブ開度は全閉と演算され、高圧段ウェイストゲートバルブ１２ＡのＷ／Ｇバルブ開度は、高圧段ターボチャージャ４Ａの過給圧が目標過給圧となるように演算される。制御フラグ（ｃ）の場合は、高圧段ウェイストゲートバルブ１２ＡのＷ／Ｇバルブ開度は全開と演算され、低圧段ウェイストゲートバルブ１２ＢのＷ／Ｇバルブ開度は、高圧段ターボチャージャ４Ａの過給圧が目標過給圧となるように演算される。そしてこれら演算されたＷ／Ｇバルブ開度に、Ｗ／Ｇバルブ開度マップＭ３Ａ、Ｍ３Ｂにエンジン回転数およびアクセル信号を入力して算出された値を加算することで、高圧段ウェイストゲートバルブ１２Ａおよび低圧段ウェイストゲートバルブ１２Ｂの夫々に対するＷ／Ｇバルブ開度指令値が算出される。
【００８３】
このような実施形態によれば、高圧段ターボチャージャ４Ａと低圧段ターボチャージャ４Ｂを備える所謂二段過給システムにおいて、高圧段ターボチャージャ４Ａに対する過給圧制御手段である高圧段ウェイストゲートバルブ１２Ａ、および低圧段ターボチャージャ４Ｂに対する過給圧制御手段である低圧段ウェイストゲートバルブ１２Ｂ、の夫々バルブ開度を調整することで、高圧段ターボチャージャ４Ａおよび低圧段ターボチャージャ４Ｂの過給圧を制御し、過給圧の急激な変動を抑えながらサージングの発生を未然に防止することが出来る。
【００８４】
＜第４実施形態＞
図１６は、本発明の第４実施形態にかかる過給システムの制御装置が適用されるエンジンシステムの全体構成を示した図である。本実施形態のエンジンシステム１ｃは、ターボチャージャ４Ａと電動ターボチャージャ４Ｃの２つのターボチャージャを備える二段過給システムとなっている点を除いて、基本的には図１に示した実施形態と同様の構成を有している。よって、同一の構成には同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【００８５】
本実施形態では、図１６に示したように、エンジン６に供給する吸気を圧縮する過給器が、エンジン６からの排気エネルギーによって回転駆動する、エンジン６の排気管路５に配置されたタービン４Ａｂ、および該タービン４Ａｂと同軸駆動するエンジン６の吸気管路３に配置されたコンプレッサ４Ａａ、を有するターボチャージャ４Ａと、ターボチャージャ４Ａのコンプレッサ４Ａａの上流に配置された電動コンプレッサ４Ｃａ、該電動コンプレッサ４Ｃａを回転駆動させるモータ４Ｃｄ、および該モータ４Ｃｄの回転数を制御するインバータ４Ｃｅ（回転数制御手段）、を有する電動ターボチャージャ４Ｃと、からなる。そして、上記エンジン６の排気管路５には、タービン４Ａｂを迂回するバイパス管路１４が接続され、このバイパス管路１４にはウェイストゲートバルブ１２が設けられている。そして、ウェイストゲートバルブ１２のバルブ開度を調整することで、ターボチャージャ４Ａの過給圧が制御されるようになっている。また、インバータ４Ｃｅでモータ４Ｃｄの回転数を制御することで、電動ターボチャージャ４Ｃの過給圧が制御されるように構成されている。すなわち本実施形態では、ウェイストゲートバルブ１２、インバータ４Ｃｅの各々が本発明の過給圧制御手段に相当する。
【００８６】
図１７は、第４実施形態における過給圧制御手段の制御フロー図であって、第１実施形態における図４に対応するものである。よって、図４と同一のステップには同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
本実施形態の制御フローでは、ステップＥ３において、ウェイストゲートバルブ１２に対するＷ／Ｇバルブ開度指令値（ターボ制御指令値）に加えて、インバータ４Ｃｅに対する制御指令値であるモータ回転数指令値も演算する。そして、演算されたモータ回転数指令値は、ターボＥＣＵ１０Ｂに出力され、ターボＥＣＵ１０Ｂによってインバータ４Ｃｅの出力が制御される（ステップＴ４´）点が、上述した第１実施形態と異なっている。
【００８７】
また、ステップＴ９において再演算したマージンとマージン制限値とを比較し、再演算したマージンがマージン制限値以下の場合は、Ｗ／Ｇバルブ開度指令値だけでなく、モータ回転数指令値も補正し、この補正したモータ回転数指令補正値をインバータ４Ｃｅに出力する（ステップＴ１０´）ように構成されている点が、上述した第１実施形態と異なっている。
【００８８】
このような実施形態によれば、ターボチャージャ４Ａと電動ターボチャージャ４Ｃとを備える二段過給システムにおいて、ターボチャージャ４Ａに対する過給圧制御手段であるウェイストゲートバルブ１２のバルブ開度を調整し、電動ターボチャージャ４Ｃに対する過給圧制御手段であるインバータ４Ｃｅでモータ４Ｃｄの回転数を制御することで、ターボチャージャ４Ａおよび電動ターボチャージャ４Ｃの過給圧を夫々制御し、過給圧の急激な変動を抑えながらサージングの発生を未然に防止することが出来る。なお、上記実施形態では、電動ターボチャージャ４Ｃを低圧段側に配置していたが、ターボチャージャ４Ａと電動ターボチャージャ４Ｃの位置を入れ替え、電動ターボチャージャ４Ｃを高圧段側に配置しても良いものである。
【００８９】
＜第５実施形態＞
次に図１８〜図２１に基づいて、本発明の第５実施形態について説明する。図１８は、第５実施形態におけるエンジンＥＣＵの機能を説明するためのブロック図である。図１９は、第５実施形態におけるターボＥＣＵの機能を説明するためのブロック図である。なお、本実施形態にかかるエンジンシステムの全体構成は、図１に示した第１実施形態におけるエンジンシステムの全体構成と同じであるため、その詳細な説明を省略する。
【００９０】
本実施形態のエンジンＥＣＵ１０Ａは、図１８に示したように、上述した第１実施形態とは異なり、エンジン制御部１０Ａ２においてＷ／Ｇバルブ開度指令値（ターボ制御指令値）の演算を行っていない。本実施形態では、エンジンＥＣＵ１０Ａにおいて目標過給圧を演算し、演算した目標過給値をターボＥＣＵ１０Ｂへと出力する。ターボＥＣＵ１０Ｂは、図１９に示したように、ターボ制御部１０Ｂ２で演算されるマージンに基づいて目標過給圧を補正して目標過給圧補正値を演算するとともに、該目標過給圧補正値に対応するＷ／Ｇバルブ開度指令値を演算する。そして、この演算したＷ／Ｇバルブ開度指令値（ターボ制御指令値）をウェイストゲートバルブ１２へと出力する。
【００９１】
図２０は、第５実施形態における過給圧制御手段の制御フロー図である。
本実施形態では、図２０に示したように、エンジンＥＣＵ１０Ａにあっては、上述した各種のセンサ信号を読み込んだ後（ステップＥ１）、燃料噴射量、点火タイミング、スロットル開度、および過給圧等の各種機器類に対する制御指令値が演算されるとともに、目標過給圧が演算される（ステップＥ２）。これと並行して、ターボＥＣＵ１０Ｂにあっては、上述した各種のセンサ信号を読み込んだ後（ステップＴ１）、サージ圧力が演算され（ステップＴ２）、サージ圧力マージン、回転数マージン、および排温マージンの各マージン値が演算される（ステップＴ３）。そして、マージンに基づいて目標過給圧を補正して目標過給圧補正値を演算するとともに、該目標過給圧補正値に対応するＷ／Ｇバルブ開度指令値を演算する。この演算された目標過給圧補正値は、エンジンＥＣＵ１０Ａにも出力される。そして、ターボＥＣＵ１０Ｂは、ウェイストゲートバルブ１２のバルブ開度をＷ／Ｇバルブ開度指令値に一致させるようにフィードバック制御を行う（ステップＴ４）。
【００９２】
図２１は、Ｗ／Ｇバルブ開度指令値を演算するロジックを説明するための図である。
本実施形態では、図２１に示したように、Ｗ／Ｇバルブ開度指令値の演算では、先ずエンジンＥＣＵ１０Ａで演算された目標過給圧から上述した方法によりマージン等を基に演算される補正量を差し引いて目標過給圧補正値を算出する。そして、圧力センサ３２で検出された過給圧に対するフィードバック制御により、目標過給圧補正値と過給圧との偏差に対するＷ／Ｇバルブ開度を演算する。そしてこの値に、Ｗ／Ｇバルブ開度マップＭ３にエンジン回転数およびアクセル信号を入力して算出された値を加算することで、Ｗ／Ｇバルブ開度指令値が算出される。この演算は、図１９に示したターボ制御部１０Ｂ２のターボ制御指令値演算部１０Ｂ２ｂで実行される。
【００９３】
このような実施形態によれば、ターボＥＣＵ１０Ｂ内で目標過給圧補正値を演算するとともに、該目標過給圧補正値に対応するＷ／Ｇバルブ開度指令値（ターボ制御指令値）を演算し、該Ｗ／Ｇバルブ開度指令値をウェイストゲートバルブ１２へと出力する。すなわち、過給圧制御手段の制御に関してはターボＥＣＵ１０Ｂ自身が全てを行い、エンジンＥＣＵ１０Ａと通信する必要がないため、エンジンＥＣＵ１０Ａの通信遅れの影響を回避して迅速に制御することが出来る。
【００９４】
上記実施形態において、図２０に示したように、ターボＥＣＵ１０Ｂは、演算した目標過給圧補正値をエンジンＥＣＵ１０Ａにも出力するように構成される。
このような実施形態によれば、エンジンＥＣＵ１０Ａでは、ターボＥＣＵ１０Ｂが演算した目標過給圧補正値を反映して、以後の過給圧制御手段の制御や、他の機器類の制御を行うことが出来る
【００９５】
＜第６実施形態＞
次に図２２〜図２５に基づいて、本発明の第６実施形態について説明する。図２２は、第６実施形態におけるエンジンＥＣＵの機能を説明するためのブロック図である。図２３は、第６実施形態におけるターボＥＣＵの機能を説明するためのブロック図である。なお、本実施形態にかかるエンジンシステムの全体構成は、図１に示した第１実施形態におけるエンジンシステムの全体構成と同じであるため、その詳細な説明を省略する。
【００９６】
本実施形態のエンジンＥＣＵ１０Ａは、図２２に示したように、上述した第１実施形態とは異なり、エンジン制御部１０Ａ２においてＷ／Ｇバルブ開度指令値（ターボ制御指令値）の演算を行っていない。本実施形態では、エンジンＥＣＵ１０Ａにおいて目標過給圧を演算し、演算した目標過給値をターボＥＣＵ１０Ｂへと出力する。この点については、上述した第５実施形態と同様である。
【００９７】
さらに、本実施形態では、図２３に示したように、ターボ制御部１０Ｂ２において、上述したようなマージンの演算は行われない。その代りに、ターボ制御部１０Ｂ２において、ターボ信号入力部１０Ｂ１に入力される過給圧や吸気流量などのセンサ信号に基づいてサージングが発生する限界圧力であるサージ圧力を演算する。そして、演算されたサージ圧力から予め規定されているマージン制限値に相当する圧力値を差し引いて上限圧力を算出する。そして、上限圧力と目標過給圧とを比較して、目標過給圧が上限圧力よりも大きい場合には、目標過給圧補正値が上限圧力と等しくなるように目標過給圧を補正するように構成される。
【００９８】
マージン制限値は、例えば５％、１０％、１５％などのように、エンジンの運転状態（エンジン回転数やアクセル信号など）が変化しても、これに伴って時々刻々と変化することのない一定値として設定されている。したがって、上述した実施形態のように、エンジンの運転状態の変化に応じてマージン制限値を時々刻々と演算する必要がなく、ターボコントローラ１０Ｂにおける演算ロジックを簡素化することが出来る。
【００９９】
図２４は、第６実施形態における過給圧制御手段の制御フロー図である。
本実施形態では、図２４に示したように、エンジンＥＣＵ１０Ａにあっては、上述した各種のセンサ信号を読み込んだ後（ステップＥ１）、燃料噴射量、点火タイミング、スロットル開度、および過給圧等の各種機器類に対する制御指令値が演算されるとともに、目標過給圧が演算される（ステップＥ２）。これと並行して、ターボＥＣＵ１０Ｂにあっては、上述した各種のセンサ信号を読み込んだ後（ステップＴ１）、サージ圧力が演算され（ステップＴ２）、このサージ圧力と予め定められたマージン制限値とから上限圧力が演算される（ステップＴ３）。そして、上限圧力と目標過給圧とを比較し（ステップＴ４）、上限圧力＞目標過給圧の場合（ステップＴ４においてＹＥＳ）は、目標過給圧に対する補正は行わずに（すなわち、「目標過給圧」＝「目標過給圧補正値」に設定し）、この目標過給圧補正値（目標過給圧）に対応するＷ／Ｇバルブ開度指令値を演算する（ステップＴ６）。一方、上限圧力≦目標過給圧の場合（ステップ４においてＮＯ）は、目標過給圧補正値が上限圧力と等しくなるように目標過給圧補正値を演算し（ステップＴ５）、この目標過給圧補正値（上限圧力）に対応するＷ／Ｇバルブ開度指令値を演算する（ステップＴ６）。またこの際、目標過給圧補正値が上限圧力と等しくなるように目標過給圧を補正したこと（補正フラグ）、及び目標過給圧補正値が、エンジンＥＣＵ１０Ａに送信される。
【０１００】
図２５は、Ｗ／Ｇバルブ開度指令値を演算するロジックを説明するための図である。
本実施形態では、図２５に示したように、Ｗ／Ｇバルブ開度指令値の演算では、先ずサージ圧力マップＭ１に吸気流量およびＷ／Ｇバルブ開度を入力してサージ圧力比を算出し、これに大気圧を乗じてサージ圧力を演算する。そして、このサージ圧力から予め設定されているマージン制限値に相当する圧力値を差し引いて上限圧力を演算する。ここで、マージン制限値に相当する圧力値は、演算されたサージ圧力にマージン制限値を乗ずることで算出される。そして、このようにして算出された上限圧力と、エンジンＥＣＵ１０Ａで演算された目標過給圧とを比較して、何れか小さい方を目標過給圧補正値として出力する。そして、圧力センサ３２で検出された過給圧に対するフィードバック制御により、目標過給圧補正値と過給圧との偏差に対するＷ／Ｇバルブ開度を演算する。
【０１０１】
このような実施形態によれば、上述した第５実施形態と同様、ターボＥＣＵ１０Ｂ内で目標過給圧補正値を演算するとともに、該目標過給圧補正値に対応するＷ／Ｇバルブ開度指令値（ターボ制御指令値）を演算し、該Ｗ／Ｇバルブ開度指令値をウェイストゲートバルブ１２へと出力する。すなわち、過給圧制御手段の制御に関してはターボＥＣＵ１０Ｂ自身が全てを行い、エンジンＥＣＵ１０Ａと通信する必要がないため、エンジンＥＣＵ１０Ａの通信遅れの影響を回避して迅速に制御することが出来る。
【０１０２】
しかも、本実施形態にあっては、目標過給圧と上限圧力とを比較して、目標過給圧が上限圧力よりも大きい場合には、目標過給圧補正値が上限圧力と等しくなるように目標過給圧を補正するとのシンプルな演算ロジックで目標過給圧を補正する。このため、第５実施形態のものと比べてもターボコントローラ１０Ｂにおける演算ロジックを簡素化でき、瞬時にターボ制御指令値を演算することが出来ることから、ＷＧバルブやＶＧアクチュエータなどの過給圧制御手段に対する制御の応答性を高めることが出来るようになっている。
【０１０３】
幾つかの実施形態では、ターボコントローラ１０Ｂには、予め一定値として規定される複数のマージン制限値が格納されている。これら複数のマージン制限値の各々は、予め設定されている複数の運転モードの各々と紐づけられており、選択された運転モードに対応するマージン制限値が選択されるように構成されている。
【０１０４】
例えば、マージン制限値として、通常モードに対応する第１マージン制限値（例えば１０％）と、高レスポンスモードに対応する、第１マージン制限値よりも小さい第２マージン制限値（例えば５％）と、安全モードに対応する、第１マージン制限値よりも大きい第３マージン制限値（例えば１５％）の３つのマージン制限値を予め設定しておく。そして、運転者などの操作によって運転モードが切り替えられることで、選択された運転モードに対応するマージン制限値が選択されるように構成することも出来る。
このような実施形態によれば、ターボコントローラ１０Ｂにおける演算ロジックを複雑化することなく、マージン制限値を可変に構成することが出来る。
【０１０５】
以上、本発明の好ましい形態について説明したが、本発明は上記の形態に限定されるものではない。例えば上述した実施形態を組み合わせても良く、本発明の目的を逸脱しない範囲での種々の変更が可能である。
【産業上の利用可能性】
【０１０６】
本発明の少なくとも一実施形態は、エンジンに圧縮した吸気を供給するための過給システムの制御装置として、自動車用、舶用、産業等用のエンジンにおいて好適に用いることが出来る。
【符号の説明】
【０１０７】
１，１ａ，１ｂ，１ｃ    エンジンシステム
２                      エアクリーナ
３                      吸気管路
４                      ターボチャージャ（過給器）
４Ａ                    高圧段ターボチャージャ（過給器）
４Ｂ                    低圧段ターボチャージャ（過給器）
４Ｃ                    電動ターボチャージャ（過給器）
４ａ，４Ａａ，４Ｂａ    コンプレッサ
４Ｃａ                  電動コンプレッサ
４ｂ，４Ａｂ，４Ｂｂ    タービン
４Ｃｄ                  モータ
４Ｃｅ                  インバータ（回転数制御手段、過給圧制御手段）
４ｃ                    ローラ
４ｄ                    可変制御機構（過給圧制御手段）
５                      排気管路
６                      エンジン
６ａ                    燃焼室
６ｂ                    シリンダライナ
６ｃ                    ピストン
７                      スロットルバルブ
８                      インジェクタ
９ａ                    吸気ポート
９ｂ                    排気ポート
１０                    制御装置
１０Ａ                  エンジンＥＣＵ（エンジンコントローラ）
１０Ａ１                エンジン信号入力部
１０Ａ２                エンジン制御部
１０Ａ３                エンジン信号出力部
１０Ｂ                  ターボＥＣＵ（ターボコントローラ）
１０Ｂ１                ターボ信号入力部
１０Ｂ２                ターボ制御部
１０Ｂ３                ターボ信号出力部
１１                    点火プラグ、
１２，１２Ａ，１２Ｂ    ウェイストゲートバルブ（過給圧制御手段）
１４                    バイパス管路
１４Ａ                  高圧段バイパス管路
１４Ｂ                  低圧段バイパス管路
１９                    インタークーラ
３０                    回転数センサ
３１                    空燃比センサ
３２                    圧力センサ
３３                    エアフロメータ
３４                    排温センサ
３５                    ターボ回転数センサ
【図１】
2015129510.tif 000003
【図２】
2015129510.tif 000004
【図３】
2015129510.tif 000005
【図４】
2015129510.tif 000006
【図５】
2015129510.tif 000007
【図６】
2015129510.tif 000008
【図７】
2015129510.tif 000009
【図８】
2015129510.tif 000010
【図９】
2015129510.tif 000011
【図１０】
2015129510.tif 000012
【図１１】
2015129510.tif 000013
【図１２】
2015129510.tif 000014
【図１３】
2015129510.tif 000015
【図１４】
2015129510.tif 000016
【図１５】
2015129510.tif 000017
【図１６】
2015129510.tif 000018
【図１７】
2015129510.tif 000019
【図１８】
2015129510.tif 000020
【図１９】
2015129510.tif 000021
【図２０】
2015129510.tif 000022
【図２１】
2015129510.tif 000023
【図２２】
2015129510.tif 000024
【図２３】
2015129510.tif 000025
【図２４】
2015129510.tif 000026
【図２５】
2015129510.tif 000027