(57)【要約】【課題】エンジンに要求されるトルクの変動が大きい場合であっても、エンジンのトルク応答遅れ、エンジン回転数のハンチング、ターボラグに伴うスモークスパイクの発生を抑制することができる多段過給内燃機関の制御装置を提供する。【解決手段】エンジン本体１１のシリンダ１１１内へ供給される吸気を加圧する過給器１４，１５と、過給器１５をバイパスするバイパス通路１４１，１５１と、バイパス通路１４１，１５１に設けられたバイパスバルブ２０，２１と、過給器１４，１５の吸気通路１４下流側にそれぞれ設けられた中間冷却器１７及びインタークーラー１８とを備えた多段過給内燃機関の制御装置が、制御入力に応じて過給器１４，１５の稼働過給段数を固定する上陸モード用マップ３６を有する構成とした。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジン本体のシリンダ内へ供給される吸気を加圧する二段以上の過給器と、少なくとも一段の前記過給器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過給段数切換手段と、各前記過給器の吸気通路下流側にそれぞれ設けられた冷却手段とを備えた多段過給内燃機関の制御装置であって、
制御入力に応じて前記過給器の稼働過給段数を固定する専用マップを有する
ことを特徴とする多段過給内燃機関の制御装置。
【請求項２】
前記過給段数切換手段を制御して稼動過給段数の切り替えを行う過給段数切替制御手段を有し、
前記過給段数切替制御手段は、前記専用マップに基づき、エンジンの負荷変動が大きく且つ高トルクが必要となる場合には稼動過給段数を多段側に固定する
ことを特徴とする請求項１記載の多段過給内燃機関の制御装置。
【請求項３】
前記冷却手段のうちの前記吸気通路の最も下流側に設けられた冷却手段によって冷却された吸気を加熱する吸気加熱手段と、
前記吸気加熱手段の起動及び停止を制御する吸気加熱制御手段とを有し、
前記吸気加熱制御手段は、前記専用マップに基づいて前記稼動過給段数を多段側に固定したときに前記吸気加熱手段による吸気の加熱を行う
ことを特徴とする請求項２記載の多段過給内燃機関の制御装置。
【請求項４】
前記吸気加熱手段は、前記エンジン本体の吸気マニホールドの入口側に配置された吸気ヒーターである
ことを特徴とする請求項３記載の多段過給内燃機関の制御装置。
【請求項５】
前記吸気加熱手段は、前記エンジン本体の燃焼室内に設けられたグロープラグである
ことを特徴とする請求項３記載の多段過給内燃機関の制御装置。
【請求項６】
前記吸気加熱制御手段は、前記エンジン本体の燃焼室内への燃料の噴射量を制御する燃料噴射制御手段であり、エンジンの低負荷域において減筒運転を行うことにより吸気を加熱する
ことを特徴とする請求項３記載の多段過給内燃機関の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、多段過給内燃機関の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の過給機付エンジンの制御装置には、トルクショックの発生を防止し、広い運転領域にわたって容易にスムーズな目標過給圧の制御を行うために、エンジン回転数が低回転の運転領域の場合は、ターボ過給機のタービンスクロール部を構成する複数の排気通路の少なくとも一つの通路に設けたエンジン運転状態に応じて開閉する排気カット弁と、タービンをバイパスするバイパス通路に設けられてエンジン運転状態に応じて開閉するウエストゲート弁とを全開とする等、エンジン回転数の運転領域（低回転又は高回転）及びスロットル開度に応じてウエストゲート弁の開閉を固定するものがある（例えば、下記特許文献１参照）。
【０００３】
また、低負荷域で駆動する場合の燃費を向上させるために、過給機とエンジン本体のシリンダとの間の吸気経路内に設けられたインタークーラーを冷却する冷却手段による冷却を、低負荷時の場合に停止するようにしたエンジン制御装置も開示されている（例えば、下記特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−２０４７４１号公報
【特許文献２】特開２００３−２４７４２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ここで、推進器及び履帯（又は車輪）を備え、主に推進器のみを駆動させて水上を航行する水上航行モード、主に推進器及び履帯（又は車輪）の両方を駆動させて水上から陸上又は陸上から水上へ移動する水陸移行モード、及び、主に履帯（又は車輪）のみを駆動させて陸上を走行する陸上走行モードを可能とした水陸両用車では、水上航行モードで必要となる推進器を駆動するために必要なエンジンのトルク（以下、推進器トルクという）は、エンジンの回転数に対して三乗特性で決まる一方、水陸移行モードのうちの水上から地表面に接岸して陸上へ上陸する上陸モードでは、それまで使用されていた推進器に加えて履帯（又は車輪）が駆動することとなる。
【０００６】
図１５にエンジン回転数とエンジンに要求されるトルク（以下、機関トルクという）との関係を示す。図１５中、８１は上陸時に推進器及び履帯を駆動するために必要な機関トルク、８２は推進器トルク、８３は陸上走行時に履帯を駆動するために必要な機関トルク、８４は上陸時に履帯を駆動するために必要な機関トルク（以下、履帯トルク）を示している。なお、機関トルク８１は推進器トルク８２と履帯トルク８４とを加算した値となっている。
【０００７】
図１５に示すように、エンジン回転数に対する履帯トルクと推進器トルクとはその値が大きく異なる。上陸時には波による海水面の変動や上陸地の海底形状から、推進器の海面上への出現による推進器負荷の低減や、履帯（又は車輪）の海底面からの離脱による履帯トルクの低減が発生する。特に上陸完了直前に推進器が海上に出現する際には推進器負荷が大きく低減し、これにより機関トルクが大きく変動する。
【０００８】
そのため、従来の水陸両用車のエンジンでは上陸時の機関トルクの変動に対応して、しきい値Ａ（図５（ａ）参照）に基づき過給システムにおいて一段過給、多段過給の切替制御を実施していた（図５（ｂ）の破線５１参照）。
【０００９】
しかしながら、上述した従来の水陸両用車のエンジンでは、機関トルクの変動に対応して一段過給と多段過給との切替制御を実施した場合、過給段数切換バルブの応答性が低い、または過給システムの容積が大きいと、エンジンのトルク応答遅れ、エンジン回転数のハンチング、ターボラグによるスモークスパイク（図５（ｃ）の破線５２参照）など、車両運用上の不具合が発生する場合があるという問題があった。
【００１０】
このようなことから本発明は、エンジンに要求されるトルクの変動が大きい場合であっても、エンジンのトルク応答遅れ、エンジン回転数のハンチング、ターボラグに伴うスモークスパイクの発生を抑制することができる多段過給内燃機関の制御装置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】
【００１１】
上記の課題を解決するための第１の発明に係る多段過給内燃機関の制御装置は、
エンジン本体のシリンダ内へ供給される吸気を加圧する二段以上の過給器と、少なくとも一段の前記過給器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過給段数切換手段と、各前記過給器の吸気通路下流側にそれぞれ設けられた冷却手段とを備えた多段過給内燃機関の制御装置であって、
制御入力に応じて前記過給器の稼働過給段数を固定する専用マップを有する
ことを特徴とする。
【００１２】
上記の課題を解決するための第２の発明に係る多段過給内燃機関の制御装置は、
前記過給段数切換手段を制御して稼動過給段数の切り替えを行う過給段数切替制御手段を有し、
前記過給段数切替制御手段は、前記専用マップに基づき、エンジンの負荷変動が大きく且つ高トルクが必要となる場合には稼動過給段数を多段側に固定する
ことを特徴とする。
【００１３】
上記の課題を解決するための第３の発明に係る多段過給内燃機関の制御装置は、
前記冷却手段のうちの前記吸気通路の最も下流側に設けられた冷却手段によって冷却された吸気を加熱する吸気加熱手段と、
前記吸気加熱手段の起動及び停止を制御する吸気加熱制御手段とを有し、
前記吸気加熱制御手段は、前記専用マップに基づいて前記稼動過給段数を多段側に固定したときに前記吸気加熱手段による吸気の加熱を行う
ことを特徴とする。
【００１４】
上記の課題を解決するための第４の発明に係る多段過給内燃機関の制御装置は、
前記吸気加熱手段は、前記エンジン本体の吸気マニホールドの入口側に配置された吸気ヒーターである
ことを特徴とする。
【００１５】
上記の課題を解決するための第５の発明に係る多段過給内燃機関の制御装置は、
前記吸気加熱手段は、前記エンジン本体の燃焼室内に設けられたグロープラグである
ことを特徴とする。
【００１６】
上記の課題を解決するための第６の発明に係る多段過給内燃機関の制御装置は、
前記吸気加熱制御手段は、前記エンジン本体の燃焼室内への燃料の噴射量を制御する燃料噴射制御手段であり、エンジンの低負荷域において減筒運転を行うことにより吸気を加熱する
ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
上述した本発明に係る多段過給内燃機関の制御装置によれば、エンジンに要求されるトルクの変動が大きい場合であっても、エンジンのトルク応答遅れ、エンジン回転数のハンチング、ターボラグに伴うスモークスパイクの発生を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明に係る多段過給内燃機関の制御装置を適用する水陸両用車による水上航行から上陸運転、陸上走行までの流れの一例を示す説明図である。
【図２】図１に示す水陸両用車の基準位置を検出する例を示す説明図である。
【図３】本発明の第一の実施形態に係る多段過給内燃機関の制御装置の概略構成図である。
【図４】本発明の第一の実施形態に係る多段過給内燃機関の制御装置による制御の流れを示すフローチャートである。
【図５】図５（ａ）は上陸運転前後の機関トルクの変化を示す説明図、図５（ｂ）は上陸運転前後の過給段数の変化を示す説明図、図５（ｃ）は上陸運転前後のスモークの変化を示す説明図、図５（ｄ）は上陸運転前後の地表面までの距離の変化を示す説明図である。
【図６】本発明の第二の実施形態に係る多段過給内燃機関の制御装置の概略構成図である。
【図７】本発明の第二の実施形態に係る多段過給内燃機関の制御装置による制御の流れを示すフローチャートである。
【図８】本発明の第二の実施形態における上陸運転時の低負荷域における吸気温度の変化を示す説明図である。
【図９】本発明の第三の実施形態における減筒運転マップの一例を示す説明図である。
【図１０】本発明の第三の実施形態におけるエンジン本体の概略図である。
【図１１】本発明の第四の実施形態に係る多段過給内燃機関の制御装置による制御の流れを示すフローチャートである。
【図１２】図１２（ａ）は上陸運転前後の機関トルクの変化を示す説明図、図１２（ｂ）は上陸運転前後の過給段数の変化を示す説明図、図１２（ｃ）は上陸運転前後の吸気温度の変化を示す説明図、図１２（ｄ）は上陸運転前後の吸気過冷却回避制御の起動及び停止の制御を示す説明図である。
【図１３】海水冷却式インタークーラーの一例を示す概略図である。
【図１４】しきい値マップの一例を示す説明図である。
【図１５】水陸両用車における機関トルクの一例を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、図面を参照しつつ本発明に係る多段過給内燃機関の制御装置の一実施形態について説明するが、本発明は以下の実施形態において示す構成に限定されるものではない。
【００２０】
〔第一の実施形態〕
以下、図１から図５を用いて本発明の第一の実施形態に係る多段過給内燃機関の制御装置について詳細に説明する。本実施形態に係る多段過給内燃機関の制御装置は、例えば、図１に示すように推進器１ａ及び履帯１ｂを備え、主に推進器１ａのみを駆動させる水上航行運転、主に推進器１ａ及び履帯１ｂの両方を駆動させる上陸運転、及び、主に履帯１ｂのみを駆動させる陸上走行運転を可能とした水陸両用車（以下、車両という）１のエンジンの制御装置に適用される。なお、本実施形態において車両１には、図２に示すように車両１と地上面２との距離を検知する赤外線測距センサ４０が設置されているものとする。
【００２１】
図３に示すように、本実施形態に係る多段過給内燃機関の制御装置は、エンジン１０と、該エンジン１０の電子的な制御を行う電子制御装置（以下、ＥＣＵという）３０とを備えている。
【００２２】
本実施形態において、エンジン１０は、エンジン本体１１に過給された吸気を供給するための低圧段過給器（低圧段ターボチャージャ）１２ａ，１２ｂおよび高圧段過給器（高圧段ターボチャージャ）１３ａ，１３ｂを備えた二段過給システムとなっている。
【００２３】
エンジン本体１１は複数（図３では１２個）のシリンダ１１１を有し、該エンジン本体１１の吸気マニホールド１１２には吸気通路１４ａ，１４ｂの下流側が合流して接続され、エンジン本体１１の排気マニホールド１１３ａ，１１３ｂにはそれぞれ排気通路１５ａ，１５ｂの上流側が接続されている。
【００２４】
低圧段過給器１２ａ，１２ｂはそれぞれコンプレッサ（以下、低圧段コンプレッサという）１２１ａ，１２１ｂおよびタービン（以下、低圧段タービンという）１２２ａ，１２２ｂと、これら低圧段コンプレッサ１２１ａ，１２１ｂおよび低圧段タービン１２２ａ，１２２ｂを連結するタービン軸１２３ａ，１２３ｂとを備えている。低圧段コンプレッサ１２１ａ，１２１ｂはそれぞれ吸気通路１４ａ，１４ｂに設けられ、低圧段タービン１２２ａ，１２２ｂはそれぞれ排気通路１５ａ，１５ｂに設けられており、排気による低圧段タービン１２２ａ，１２２ｂの回転を利用して低圧段コンプレッサ１２１ａ，１２１ｂを駆動し、吸気を加圧する。
【００２５】
また、高圧段過給器１３ａ，１３ｂはそれぞれコンプレッサ（以下、高圧段コンプレッサという）１３１ａ，１３１ｂおよびタービン（以下、高圧段タービンという）１３２ａ，１３２ｂと、これら高圧段コンプレッサ１３１ａ，１３１ｂおよび高圧段タービン１３２ａ，１３２ｂを連結するタービン軸１３３ａ，１３３ｂとを備えている。高圧段コンプレッサ１３１ａ，１３１ｂはそれぞれ吸気通路１４ａ，１４ｂの低圧段コンプレッサ１２１ａ，１２１ｂよりも下流側に設けられ、高圧段タービン１３２ａ，１３２ｂはそれぞれ排気通路１５ａ，１５ｂの低圧段タービン１２２ａ，１２２ｂよりも上流側に設けられており、排気による高圧段タービン１３２ａ，１３２ｂの回転を利用して、高圧段コンプレッサ１３１ａ，１３１ｂを駆動し、低圧段コンプレッサ１２１ａ，１２１ｂにより加圧された吸気をさらに加圧し、エンジン本体１１のシリンダ１１１に供給する。
【００２６】
吸気通路１４ａ，１４ｂの低圧段コンプレッサ１２１ａ，１２１ｂよりも上流側には吸気通路１４ａ，１４ｂに流入する外気に含まれる塵埃を除去するためのエアフィルター１６ａ，１６ｂが設けられている。また、吸気通路１４ａ，１４ｂの低圧段コンプレッサ１２１ａ，１２１ｂと高圧段コンプレッサ１３１ａ，１３１ｂとの間、高圧段コンプレッサ１３１ａ，１３１ｂと吸気マニホールド１１２との間には、それぞれ吸気通路１４ａ，１４ｂ内を流通する吸気を冷却するための冷却手段としての中間冷却器１７ａ，１７ｂ、インタークーラー１８が設けられている。この吸気通路１４ａ，１４ｂはインタークーラー１８の下流側で合流し、合流した吸気通路１４ｃの下流側が吸気マニホールド１１２に接続されている。
さらに、吸気通路１４ａ，１４ｂには、中間冷却器１７ａ，１７ｂの上流側と高圧段コンプレッサ１３１ａ，１３１ｂの下流側とを連通して高圧段過給器１３ａ，１３ｂをバイパスするバイパス通路１４１ａ，１４１ｂが設けられ、該バイパス通路１４１ａ，１４１ｂにはそれぞれ過給段数切換手段として高圧段コンプレッサバイパスバルブ２０ａ，２０ｂが設けられている。
【００２７】
一方、排気通路１５ａ，１５ｂには、高圧段タービン１３２ａ，１３２ｂの上流側と下流側とを連通して高圧段過給器１３ａ，１３ｂをバイパスするバイパス通路１５１ａ，１５１ｂが設けられ、該バイパス通路１５１ａ，１５１ｂにはそれぞれ過給段数切換手段として高圧段タービンバイパスバルブ２１ａ，２１ｂが設けられている。
【００２８】
また、ＥＣＵ３０は、マップ選択部３１と、燃料噴射制御部３２と、過給段数切替制御部３４と、上陸完了判定部３５とを備えているとともに、専用マップとして車両１が水上航行から陸上走行に移行する上陸時に適用される上陸モード用のマップ（以下、上陸モード用マップという）３６と、車両１が水上航行時又は陸上走行を行う際に適用される水上航行・陸上走行モード用のマップ（以下、陸上走行モード用マップという）３７の異なる二つのマップを保有している。
【００２９】
マップ選択部３１は車両運転モードを乗員により手動で切り替えるための図示しない車両運転モード切換手段（例えば切換ボタン等）から入力される車両運転モード、又は上陸完了判定部３５から入力される上陸完了判定信号等の制御入力に応じて、マップ（上陸モード用マップ３６又は陸上走行モード用マップ３７）を選択する。
ここで、上陸モード用マップ３６は、アクセル開度及びエンジン回転数をパラメータとする燃料噴射量マップと、多段（本実施形態では二段）に固定された過給段数マップと、燃料噴射量及びエンジン回転数をパラメータとするレール圧マップ及び噴射時期マップとを保有し、陸上走行モード用マップ３７は、アクセル開度及びエンジン回転数をパラメータとする燃料噴射量マップと、燃料噴射量及びエンジン回転数をパラメータとする過給段数マップ、レール圧マップ及び噴射時期マップとを保有しており、マップ選択部３１は選択したマップに応じた過給段数を過給段数切替制御部３４へ、またレール圧及び噴射時期を燃料噴射制御部３２へ出力する。
なお、図３では、上陸モード用マップ３６を選択した例を示している。
【００３０】
燃料噴射制御部３２はマップ選択部３１により選択したマップ（上陸モード用マップ３６又は陸上走行モード用マップ３７が保有するレール圧マップ及び噴射時期マップ）に応じて図示しないコモンレール噴射装置のレール圧及び燃料噴射時期を制御する。
【００３１】
過給段数切替制御部３４はマップ選択部３１により選択したマップ（上陸モード用マップ３６又は陸上走行モード用マップ３７が保有する過給段数マップ）に応じて高圧段コンプレッサバイパスバルブ２０ａ，２０ｂおよび高圧段タービンバイパスバルブ２１ａ，２１ｂの開閉を制御する。
【００３２】
上陸完了判定部３５は、図２に示す赤外線測距センサ４０により検知した該赤外線測距センサ４０から地上面２までの距離と、車両基準高さｈとに基づき上陸が完了したか否かを判定する。具体的には、赤外線測距センサ４０から入力される検知結果に基づく車両１と地上面２との距離の変動が、車両基準高さｈに基づいて予め設定する基準範囲（以下、上陸判定基準距離という）Ｄ内に所定時間（以下、上陸判定基準時間という）Ｔ1以上収まった場合に上陸が完了したと判断する。判定結果はマップ選択部３１に入力される。なお、上陸判定基準距離Ｄ及び上陸判定基準時間Ｔ1は計算や試験などによって適宜設定するものとする。
【００３３】
以下、図４及び図５を用いて車両１の上陸運転時におけるＥＣＵ３０によるエンジン１０の制御について説明する。図５中、時刻ｔ２以前は水上航行、時刻ｔ２からｔ３の間は上陸運転、時刻ｔ３以降は陸上走行を示している。
【００３４】
図４に示すように、ＥＣＵ３０では、まず車両運転モード切換手段において設定された車両運転モードが上陸モードであるか否かを判断する（ステップＳ１）。ここで、車両１の上陸運転を行う場合には、上陸運転を開始する前（例えば、図５に示す時刻ｔ１）に乗員が手動で車両運転モード切換手段を操作することにより、車両運転モードをそれまでの水上航行モードから上陸モードに切り替えるものとする。
【００３５】
ステップＳ１において車両運転モードが上陸モードでなければ（ＮＯ）、ステップＳ１の処理に戻る。一方、ステップＳ１において車両運転モードが上陸モードであれば（ＹＥＳ）、マップ選択部３１により噴射・過給マップの切り替えを行い（ステップＳ２）、上陸モード用マップ３６を適用する（ステップＳ３）。これにより、上陸モード用マップ３６が保有する過給段数マップに基づき過給段数切替制御部３４により高圧段コンプレッサバイパスバルブ２０ａ，２０ｂおよび高圧段タービンバイパスバルブ２１ａ，２１ｂが閉じられて過給段数が二段に固定される（図５（ｂ）参照）とともに、上陸モード用マップ３６が保有するレール圧マップ及び噴射時期マップに基づき燃料噴射制御部３２により図示しないコモンレール装置が制御される。
【００３６】
続いて、上陸完了判定部３５において赤外線測距センサ４０により検知した値に基づき、図５（ｄ）に示すように、車両１と地上面２との距離の変動が、上陸判定基準距離Ｄ内に上陸判定基準時間Ｔ1以上収まったか否かの判断を実施する（ステップＳ４）。そして、車両１と地上面２との距離の変動が、上陸判定基準距離Ｄ内に上陸判定基準時間Ｔ1以上収まっていない場合（ＮＯ）は上陸が完了していないとみなしてステップＳ４の処理に戻り、車両１と地上面２との距離の変動が、上陸判定基準距離Ｄ内に上陸判定基準時間Ｔ1以上収まっている場合（ＹＥＳ）は、上陸が完了したとみなしてステップＳ６の処理に移行する（ステップＳ５）。なお、図５では、時刻ｔ３において上陸が完了した例を示している。
【００３７】
ステップＳ６では、マップ選択部３１により噴射・過給マップの切り替えを行い、陸上走行モード用マップ３７に応じた過給段数マップ、レール圧マップ及び噴射時期マップを適用する（ステップＳ７）。
以上により、ＥＣＵ３０による上陸運転時における多段過給内燃機関の制御が実施される。
【００３８】
このように構成される本実施形態に係る多段過給内燃機関の制御装置によれば、まず、図５（ａ）に示すような上陸時における機関トルクの変動に対し、図５（ｂ）に実線で示すように上陸運転を開始する前（例えば、図５に示す時刻ｔ１）から上陸完了と判断される時刻（例えば、図５に示す時刻ｔ４）までの間、高圧段コンプレッサバイパスバルブ２０ａ，２０ｂ及び高圧段タービンバイパスバルブ２１ａ，２１ｂを閉じて過給段数を二段に固定することにより、図５（ｃ）に実線で示すようにスモークの発生量を許容値Ｂ以下に抑えることができるなど、機関トルクの変動に対してエンジンのトルク応答遅れ、エンジン回転数のハンチング、ターボラグによるスモークスパイク等が発生することがなく、機関トルクの変動が大きい上陸運転時においても車両の運行を安定して行うことが可能となる。
【００３９】
〔第二の実施形態〕
図６から図８を用いて本発明の第二の実施形態に係る多段過給内燃機関の制御装置の詳細を説明する。
【００４０】
図６に示すように、本実施形態に係る多段過給内燃機関の制御装置は、図３に示し上述した第一の実施形態に係る多段過給内燃機関の制御装置において、吸気通路１４ａ，１４ｂが合流した吸気通路１４ｃの、インタークーラー１８と吸気マニホールド１１２との間に吸気ヒーター１９を設けるとともに、ＥＣＵ３０に吸気ヒーター制御部３３を設けたものである。
その他の構成については上述した実施形態と同様であるので、重複する説明は省略する。
【００４１】
吸気ヒーター１９は、吸気通路１４ｃ内を流通する吸気を加熱するものであり、吸気ヒーター制御部３３は車両運転モード切換手段から入力される車両運転モードに応じて吸気ヒーター１９の起動及び停止を制御するものである。
【００４２】
以下、図７を用いて水陸両用車の上陸運転時におけるＥＣＵ３０による多段過給内燃機関の制御について説明する。
図７に示すように、ＥＣＵ３０では、まず車両運転モード切換手段において設定された車両運転モードが上陸モードであるか否かを判断する（ステップＳ１１）。上述した第一の実施形態と同様に、車両１の上陸運転を行う場合には、上陸運転を開始する前に乗員が手動で車両運転モード切換手段を操作することにより、車両運転モードをそれまでの水上航行モードから上陸モードに切り替えるものとする。
【００４３】
ステップＳ１１において車両運転モードが上陸モードでなければ（ＮＯ）、ステップＳ１１の処理に戻る。一方、ステップＳ１１において車両運転モードが上陸モードであれば（ＹＥＳ）、吸気ヒーター制御部３３により吸気ヒーター１９を起動して吸気吸気通路１４ｃを流通する吸気の加熱を開始する（ステップＳ１２）。
【００４４】
ステップＳ１２に続いては、マップ選択部３１により噴射・過給マップの切り替えを行い（ステップＳ１３）、上陸モード用マップ３６を適用する（ステップＳ１４）。これにより、上陸モード用マップ３６が保有する過給段数マップに基づき過給段数切替制御部３４により高圧段コンプレッサバイパスバルブ２０ａ，２０ｂおよび高圧段タービンバイパスバルブ２１ａ，２１ｂが閉じられて過給段数が二段に固定されるとともに、上陸モード用マップ３６が保有するレール圧マップ及び噴射時期マップに基づき燃料噴射制御部３２により上陸モード用マップ３６に対応したレール圧及び噴射時期となるように図示しないコモンレール装置が制御される。
【００４５】
続いて、上陸完了判定部３５において赤外線測距センサ４０により検知した値に基づき、車両１と地上面２との距離の変動が、上陸判定基準距離Ｄ内に上陸判定基準時間Ｔ1以上収まったか否かの判断を実施する（ステップＳ１５）。そして、車両１と地上面２との距離の変動が、上陸判定基準距離Ｄ内に上陸判定基準時間Ｔ1以上収まっていない場合（ＮＯ）は上陸が完了していないとみなしてステップＳ１５の処理に戻り、車両１と地上面２との距離の変動が、上陸判定基準距離Ｄ内に上陸判定基準時間Ｔ1以上収まっている場合（ＹＥＳ）は、上陸が完了したとみなしてステップＳ１７の処理に移行する（ステップＳ１６）。
【００４６】
ステップＳ１７では、マップ選択部３１により噴射・過給マップの切り替えを行い、続いて吸気ヒーター制御部３３により吸気ヒーター１９を停止し（ステップＳ１８）、陸上走行モード用マップ３７に応じた過給段数マップ、レール圧マップ及び噴射時期マップを適用する（ステップＳ１９）。
以上により、ＥＣＵ３０による上陸運転時における多段過給内燃機関の制御が実施される。
【００４７】
このように構成される本実施形態に係る多段過給内燃機関の制御装置によれば、上述した第一の実施形態に係る多段過給内燃機関の制御装置による効果に加えて、上陸運転を開始する前に乗員が車両運転モードをそれまでの水上航行モードから上陸モードに切り替えてから上陸完了判定部３５により上陸が完了したと判断されるまでの間（例えば、図５に示す時刻ｔ１からｔ４までの間）、吸気ヒーター１９により吸気マニホールド１１２の入口側で吸気を加熱することにより、上陸後、一段過給への切替が完了するまでの間（例えば、図５に示す時刻ｔ３からｔ４までの間）の機関トルクが相対的に小さい低負荷域で、図８に実線で示すように、中間冷却器１７ａ，１７ｂおよびインタークーラー１８によって冷却された吸気の温度を上昇させて、図８に破線６３で示す一段過給の場合と同程度の吸気温度とすることができ、燃焼不安定、ＨＣ増加、着火の不具合等が発生することを防止して車両の運行をより安定して行うことが可能となる。
【００４８】
〔第三の実施形態〕
図９及び図１０を用いて本発明の第三の実施形態に係る多段過給内燃機関の制御装置の詳細を説明する。
本実施形態に係る多段過給内燃機関の制御装置は、上述した第一の実施形態に係る多段過給内燃機関の制御装置において、上陸モード用マップ３６が上述した燃料噴射量マップ、過給段数マップ、レール圧マップ及び噴射時期マップに加えて図９に示すような減筒運転マップをさらに保有し、燃料噴射制御部３２により、例えば従来一段過給と二段過給との切り替えを行うために設定されていたしきい値Ａ（図５（ａ）参照）に基づき、機関トルクがしきい値Ａ以上である高負荷域においては全筒による運転を行う一方、機関トルクがしきい値Ａ未満である低負荷域においては例えば左バンク１１４ａのみ全筒運転を行い、右バンク１１４ｂについては全筒を休止する減筒運転を実施するものである。なお、図９に示すＣｙｌ．Ｎｏ．は、図１０においてシリンダ１１１に付した番号に対応している。
【００４９】
すなわち、本実施形態においては、図４に示し上述したステップＳ３において、上陸モード用マップ３６を適用することにより、上陸モード用マップ３６が保有する過給段数マップに基づき過給段数切替制御部３４により高圧段コンプレッサバイパスバルブ２０ａ，２０ｂおよび高圧段タービンバイパスバルブ２１ａ，２１ｂが閉じられて過給段数が二段に固定されるとともに、上陸モード用マップ３６が保有するレール圧マップ、噴射時期マップ及び減筒運転マップに基づき燃料噴射制御部３２により図示しないコモンレール装置が制御されて高負荷域においては左バンク１１４ａ及び右バンク１１４ｂの全てのシリンダ１１１において燃焼を行う一方、低負荷域においては左バンク１１４ａのシリンダ１１１においては燃焼を行い右バンク１１４ｂのシリンダ１１１においては燃焼を休止する減筒運転が行われる。
【００５０】
その他の構成については上述した第一の実施形態と同様であり、以下、重複する説明は省略する。
【００５１】
このように構成される本実施形態に係る多段過給内燃機関の制御装置によれば、上述した第一の実施形態に係る多段過給内燃機関の制御装置による効果に加えて、上陸運転を開始する前に乗員が車両運転モードをそれまでの水上航行モードから上陸モードに切り替えてから上陸完了判定部３５により上陸が完了したと判断されるまでの間（例えば、図５に示す時刻ｔ１からｔ４までの間）、低負荷域において減筒運転を行うことにより、上陸後、一段過給への切替が完了するまでの間（例えば、図５に示す時刻ｔ３からｔ４までの間）の機関トルクが相対的に小さい低負荷域で、燃焼を行う側のシリンダ（本実施形態では、左バンク１１４ａのシリンダ１１１）に対する燃料噴射量を増加させることができるためシリンダ１１１内の残留ガス温度が上昇し、これが圧縮開始温度の上昇につながり、着火性を向上させることができる。また、高圧段タービン１３２ａ、低圧段タービン１３１ａへ供給される排気エネルギーの増加によって、吸気圧力比が増加して吸気温度増加につながり、着火性を向上させることができる。その結果、燃焼不安定、ＨＣ増加、着火の不具合等が発生することを防止して車両の運行をより安定して行うことが可能となる。
【００５２】
なお、上述した第二、第三の実施形態においては、吸気加熱手段としてインタークーラー１８と吸気マニホールド１１２との間に吸気ヒーター１９を設ける例、減筒運転を行う例を示したが、吸気加熱手段としては、例えば、燃焼室内にグロープラグを設けてもよく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
【００５３】
〔第四の実施形態〕
図１１から図１３を用いて本発明の第四の実施形態に係る多段過給内燃機関の制御装置の詳細を説明する。
本実施形態に係る多段過給内燃機関の制御装置は、上述した第二の実施形態に係る多段過給内燃機関の制御装置において、陸上走行モード用マップ３７が上述した燃料噴射量マップ、過給段数マップ、レール圧マップ及び噴射時期マップに加えてさらにインタークーラー出口吸気温度のしきい値マップ（以下、しきい値マップという）を保有するとともに、インタークーラー１８の出口側に吸気温度を検出する図示しない温度センサを設置し、上陸完了判定部３５による上陸完了判断後、マップ選択部３１により噴射・過給マップの切り替えを行って陸上走行モード用マップ３７を適用し一段過給による陸上走行を実施した場合に、前記温度センサの検出値に基づいて吸気ヒーター１９の起動及び停止を制御するものである。また、本実施形態においては、インタークーラー１８として、図１３に示すような空冷式の冷却器１８ａ，１８ｃと海水冷却式の冷却器１８ｂとからなるものを適用しているものとする。
【００５４】
しきい値マップは、図１４に示すようにエンジン回転数と燃料噴射量をパラメータとしてインタークーラー出口吸気温度のしきい値を設定したものである。
その他の構成については上述した第二の実施形態と同様であり、以下、重複する説明は省略する。
【００５５】
すなわち、図１１に示すように、本実施形態においてＥＣＵ３０では、上陸完了判定部３５において赤外線測距センサ４０により検知した値に基づき、車両１と地上面２との距離の変動が、上陸判定基準距離Ｄ内に上陸判定基準時間Ｔ1以上収まったか否かの判断を実施する（ステップＳ２１）。そして、車両１と地上面２との距離の変動が、上陸判定基準距離Ｄ内に上陸判定基準時間Ｔ1以上収まっていない場合（ＮＯ）は上陸が完了していないとみなしてステップＳ２１の処理に戻り、車両１と地上面２との距離の変動が、上陸判定基準距離Ｄ内に上陸判定基準時間Ｔ1以上収まっている場合（ＹＥＳ）は、上陸が完了したとみなしてステップＳ２２の処理に移行する。
【００５６】
ステップＳ２２では、マップ選択部３１により噴射・過給マップの切り替えを行い、陸上走行モード用マップ３７を適用（ステップＳ２３）した後、温度センサの検出値に基づいてインタークーラー１８の出口側の吸気温度がしきい値マップに設定するしきい値Ｃ（図１２（ｃ）参照）以上であるか否かの判断を行い（ステップＳ２４）、図１２に示すように、インタークーラー１８の出口側の吸気温度がしきい値Ｃ以上（図１２では時刻ｔ４から時刻ｔ５の間）であれば（ＹＥＳ）、吸気ヒーター１９が停止された状態を維持する一方、インタークーラー１８の出口側の吸気温度がしきい値Ｃ未満（図１２では時刻ｔ５以降）であれば（ＮＯ）、吸気過冷却回避制御をＯＮとして、吸気ヒーター制御部３３により吸気ヒーター１９を起動して吸気吸気通路１４ｃを流通する吸気の加熱を開始する（ステップＳ２５）。
【００５７】
続いて、インタークーラー１８の出口側の吸気温度がしきい値Ｃ以上である時間が所定時間Ｔ2以上継続しているか否かの判断を行い（ステップＳ２６）、図１２に示す時刻ｔ５からｔ８までの間のようにインタークーラー１８の出口側の吸気温度がしきい値Ｃ以上である時間が所定時間Ｔ2以上継続していない場合（ＮＯ）は、ステップＳ２５の処理に戻る。一方、図１２に示す時刻ｔ８以降のようにインタークーラー１８の出口側の吸気温度が予めしきい値Ｃ以上である時間が所定時間Ｔ2以上継続している場合（ＹＥＳ）は、吸気過冷却回避制御をＯＦＦとして、吸気ヒーター制御部３３により吸気ヒーター１９を停止し吸気吸気通路１４ｃを流通する吸気の加熱を終了する（ステップＳ２７）
以上により、ＥＣＵ３０による陸上走行時における多段過給内燃機関の制御が実施される。
【００５８】
ここで、インタークーラー１８として海水冷却式の冷却器１８ｂを備えている場合、上陸後、過給段数を一段に切り替えた場合であっても、海水が十分に排出されるまでの間、図１２（ｃ）に破線７１で示すように、インタークーラー１８の出口側の吸気温度がしきい値Ｃを下回る可能性がある。
これに対し、本実施形態に係る多段過給内燃機関の制御装置によれば、上陸判断後の一段過給による陸上走行時において、海水冷却式インタークーラー１８の出口の吸気温度がしきい値Ｃ未満である場合に、吸気ヒーター１９により吸気を加熱し、所定時間Ｔ2以上継続してインタークーラー１８の出口側の吸気温度がしきい値Ｃ以上となったら吸気ヒーター１９による過熱を終了するようにしたので、上述した第二の実施形態に係る多段過給内燃機関の制御装置による効果に加えて、上陸完了後の陸上走行時において吸気の過冷却により燃焼不安定状態となることを回避することができ、車両の運行をより安定して行うことが可能となる。
【００５９】
なお、本実施形態では上述した第二の実施形態に係る多段過給内燃機関の制御装置において、陸上走行モード用マップ３７にしきい値マップを設け、インタークーラー１８の出口側の吸気温度に基づいて吸気ヒーター１９の起動及び停止を制御する例を示したが、第三の実施形態においてＥＣＵ３０の陸上走行モード用マップ３７にしきい値マップを設け、吸気過冷却回避制御としてインタークーラー１８の出口側の吸気温度に基づき、海水冷却式インタークーラー１８の出口の吸気温度が所定のしきい値未満である場合に、減筒運転を実施し、所定時間以上継続してインタークーラー１８の出口側の吸気温度がしきい値以上となったら全筒運転に切り替えるようにしてもよい。また、本実施形態ではインタークーラー１８として空冷式の冷却器１８ａ，１８ｃと海水冷却式の冷却器１８ｂとを備える例を示したが、インタークーラー１８として空冷式の冷却器を用いる場合であっても、上陸後に吸気温度が上記しきい値Ｃ未満となるような場合には本実施形態を適用することにより上陸完了後の陸上走行時において吸気の過冷却により燃焼不安定状態となることを回避することができることは言うまでもない。
【００６０】
また、上述した実施形態においては、本発明に係る多段過給内燃機関の制御装置を水陸両用車に適用する例を示したが、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、例えば建機等、多段の過給器を備える内燃機関を搭載して機関トルクの変動が大きい運転を行う車両に適用することができる。
また、上陸完了の判断は、上述した赤外線測距センサ４０に代えて、乗員が車両窓、または車両上部ハッチから目視確認する、推進器１ａの回転速度を検出する回転センサを設置し、該回転センサがしきい値以上である時間が基準時間以上継続した場合に上陸完了と判断する、又は、推進器１ａの下流側に圧力センサ（水圧センサ）を設置し、基準圧力範囲（大気圧レベル）を基準時間以上検知した場合に上陸完了と判断する等のいずれかの方法、もしくは上述した複数の方法の組み合わせにより行ってもよく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。なお、切替制御は乗員による手動切替、もしくはＥＣＵ３０による自動切替にて行うものとすればよい。
【産業上の利用可能性】
【００６１】
本発明は、水陸両用車または建機等に搭載される多段過給内燃機関の制御装置に適用して好適なものである。
【符号の説明】
【００６２】
１  水陸両用車
１ａ  推進器
１ｂ  履帯
２  地表面
１０  多段過給内燃機関
１１  エンジン本体
１２ａ，１２ｂ  低圧段過給器
１３ａ，１３ｂ  高圧段過給器
１４ａ，１４ｂ  吸気通路
１５ａ，１５ｂ  排気通路
１６ａ，１６ｂ  エアフィルター
１７ａ，１７ｂ  中間冷却器
１８  インタークーラー
１９  吸気ヒーター
２０ａ，２０ｂ  高圧段コンプレッサバイパスバルブ
２１ａ，２１ｂ  高圧段タービンバイパスバルブ
３０  電子制御装置（ＥＣＵ）
３１  マップ選択部
３２  燃料噴射制御部
３３  吸気ヒーター制御部
３４  過給段数切替制御部
３５  上陸完了判定部
３６  上陸モード用マップ
３７  水上航行・陸上走行モード用マップ
４０  赤外線測距センサ
１１１  シリンダ
１１２  吸気マニホールド
１１３ａ，１１３ｂ  排気マニホールド
１１４ａ，１１４ｂ  バンク
１２１ａ，１２１ｂ  低圧段コンプレッサ
１２２ａ，１２２ｂ  低圧段タービン
１２３ａ，１２３ｂ  タービン軸
１３１ａ，１３１ｂ  高圧段コンプレッサ
１３２ａ，１３２ｂ  高圧段タービン
１３３ａ，１３３ｂ  タービン軸
１４１ａ，１４１ｂ  バイパス通路
１５１ａ，１５１ｂ  バイパス通路
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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