(57)【要約】【課題】ターボモードの切り替え時における過給圧の急変を抑えることが可能な内燃機関の制御装置を提供する。【解決手段】内燃機関の制御装置は、吸気通路及び排気通路に配置された第１及び第２の過給機と、排気通路に設置された触媒と、低圧ＥＧＲ通路と、高圧ＥＧＲ通路と、を備える内燃機関に適用される。内燃機関の制御装置は、第１の過給機のみを動作させる１個ターボモードと第１及び第２の過給機を動作させる２個ターボモードとを切り替えるターボモードの切り替え時において、低圧ＥＧＲ通路又は高圧ＥＧＲ通路を通過するＥＧＲガスの量に基づいて、第１及び第２の過給機を通過する排気ガスの排気エネルギーを制御する。このようにすることで、ターボモードの切り替え時における過給圧の急変を抑えることができ、ターボラグの発生を抑えることができる。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
気筒に接続された吸気通路及び排気通路と、前記吸気通路及び前記排気通路に配置された第１及び第２の過給機と、前記第１及び第２の過給機よりも下流側の排気通路に設置された触媒と、前記触媒よりも下流側の排気通路と前記第１及び第２の過給機よりも上流側の吸気通路とを接続する低圧ＥＧＲ通路と、前記第１及び第２の過給機よりも上流側の排気通路と前記第１及び第２の過給機よりも下流側の吸気通路とを接続する高圧ＥＧＲ通路と、を備えた内燃機関に適用される内燃機関の制御装置であって、
前記第１の過給機のみを動作させる１個ターボモードと前記第１及び第２の過給機を動作させる２個ターボモードとを切り替えるターボモードの切り替え時において、前記低圧ＥＧＲ通路又は前記高圧ＥＧＲ通路を通過するＥＧＲガスの量に基づいて、前記第１及び第２の過給機を通過する排気ガスの排気エネルギーを制御する制御手段と、を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項２】
前記制御手段は、１個ターボモードから２個ターボモードへと切り替えるターボモードの第１の切り替え時において、前記高圧ＥＧＲ通路を通過するＥＧＲガスの量を減少させることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項３】
前記制御手段は、前記第１の切り替え時において、前記低圧ＥＧＲ通路を通過するＥＧＲガスの量を増加させることを特徴とする請求項２に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項４】
前記制御手段は、前記第１の切り替え時において、前記気筒内から排出される排気ガスの排気エネルギーを増加させることを特徴とする請求項２又は３に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項５】
前記制御手段は、前記第１の切り替え時において、前記気筒内から排出される排気ガスの量を増加させることを特徴とする請求項４に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項６】
前記制御手段は、２個ターボモードから１個ターボモードへと切り替えるターボモードの第２の切り替え時において、前記高圧ＥＧＲ通路を通過するＥＧＲガスの量を増加させることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項７】
前記制御手段は、前記第２の切り替え時において、前記低圧ＥＧＲ通路を通過するＥＧＲガスの量を減少させることを特徴とする請求項６に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項８】
前記制御手段は、前記第２の切り替え時において、前記気筒内から排出される排気ガスの排気エネルギーを減少させることを特徴とする請求項６又は７に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項９】
前記制御手段は、前記内燃機関の運転状態に基づいて、２個ターボモードから１個ターボモードへと切り替えるか否かを判定し、切り替えると判定した場合には、判定時から所定時間経過後に、２個ターボモードから１個ターボモードへと切り替えることを特徴とする請求項６乃至８のいずれか一項に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項１０】
前記制御手段は、前記第１の過給機が可変ノズル機構を有する場合には、判定時から所定時間経過後に、可変ノズルの開度を開き側に制御することを特徴とする請求項９に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項１１】
前記制御手段は、前記内燃機関の運転状態に基づいて、前記触媒の温度を維持すると判定した場合には、判定時から前記所定時間以内であっても、２個ターボモードから１個ターボモードへと切り替えることを特徴とする請求項９又は１０に記載の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、吸気通路及び排気通路に２つの過給機を備えた内燃機関に適用される内燃機関の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、吸気通路及び排気通路に低圧ターボ及び高圧ターボの２つの過給機を備えた内燃機関が知られている。このような内燃機関は２ステージターボシステムとも呼ばれる。このような内燃機関としては、種々の構成が提案されている。例えば、特許文献１には、１ターボ過給機運転と並列２ターボ過給機運転の間に切り替えて運転される２連ターボ過給機を備え、機関低速回転域にて単独運転される過給機を可変ノズル型とし、機関低速回転域における過給効率を可変ノズルの開度調節により高めると共に、１ターボ過給機運転より２ターボ過給機運転への切り替え時に可変ノズルを一旦絞って機関背圧と過給圧の急低下を防止する過給装置が記載されている。また、特許文献２には、高圧ターボのタービンをバイパスしてエンジンからの排気を低圧ターボのタービンに導入するバイパス路と、該バイパス路の途中に設けられる開閉弁と、エンジンの回転数が所定回転数以上の領域では前記開閉弁の閉弁状態を解除し、かつ、前記高圧ターボのタービンに供給される排気エネルギーを制御して過給圧を制御する制御手段とを備えた過給機付きエンジンが記載されている。更に、本発明に関連のある技術が、特許文献３にも記載されている。
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−１５５３５６号公報
【特許文献２】特開２００５−１４６９０６号公報
【特許文献３】特開平３−９６６２０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、２つの過給機のタービンより下流側の排気通路から２つの過給機のコンプレッサより上流側の吸気通路へと排気ガスを還流させる低圧ＥＧＲ通路（ＬＰＬ）と、２つの過給機のタービンより上流側の排気通路から２つの過給機のコンプレッサより下流側の吸気通路へと排気ガスを還流させる高圧ＥＧＲ通路（ＨＰＬ）と、を備えた内燃機関では、ＨＰＬとＬＰＬの動作領域の違いにより、２つのターボチャージャへの排気ガスの供給量に差が生じやすくなるため、ターボモードの切り替え時において、過給圧が急変して、ターボラグが発生しやすくなる。この点について、特許文献１乃至３には何ら記載されていない。
【０００５】
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、ターボモードの切り替え時における過給圧の急変を抑えることが可能な内燃機関の制御装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の１つの観点では、気筒に接続された吸気通路及び排気通路と、前記吸気通路及び前記排気通路に配置された第１及び第２の過給機と、前記第１及び第２の過給機よりも下流側の排気通路に設置された触媒と、前記触媒よりも下流側の排気通路と前記第１及び第２の過給機よりも上流側の吸気通路とを接続する低圧ＥＧＲ通路と、前記第１及び第２の過給機よりも上流側の排気通路と前記第１及び第２の過給機よりも下流側の吸気通路とを接続する高圧ＥＧＲ通路と、を備えた内燃機関に適用される内燃機関の制御装置は、前記第１の過給機のみを動作させる１個ターボモードと前記第１及び第２の過給機を動作させる２個ターボモードとを切り替えるターボモードの切り替え時において、前記低圧ＥＧＲ通路又は前記高圧ＥＧＲ通路を通過するＥＧＲガスの量に基づいて、前記第１及び第２の過給機を通過する排気ガスの排気エネルギーを制御する制御手段と、を備える。
【０００７】
上記の内燃機関の制御装置は、気筒に接続された吸気通路及び排気通路と、前記吸気通路及び前記排気通路に配置された第１及び第２の過給機と、前記第１及び第２の過給機よりも下流側の排気通路に設置された触媒と、前記触媒よりも下流側の排気通路と前記第１及び第２の過給機よりも上流側の吸気通路とを接続する低圧ＥＧＲ通路と、前記第１及び第２の過給機よりも上流側の排気通路と前記第１及び第２の過給機よりも下流側の吸気通路とを接続する高圧ＥＧＲ通路と、を備える内燃機関に適用される。内燃機関の制御装置は、例えばＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｕｎｉｔ）などの制御手段を備える。制御手段は、前記第１の過給機のみを動作させる１個ターボモードと前記第１及び第２の過給機を動作させる２個ターボモードとを切り替えるターボモードの切り替え時において、前記低圧ＥＧＲ通路又は前記高圧ＥＧＲ通路を通過するＥＧＲガスの量に基づいて、前記第１及び第２の過給機を通過する排気ガスの排気エネルギーを制御する。このようにすることで、ターボモードの切り替え時における過給圧の急変を抑えることができ、ターボラグの発生を抑えることができる。
【０００８】
上記の内燃機関の制御装置の他の一態様は、前記制御手段は、１個ターボモードから２個ターボモードへと切り替えるターボモードの第１の切り替え時において、前記高圧ＥＧＲ通路を通過するＥＧＲガスの量を減少させる。これにより、より効果的にオーバーシュートが発生するのを抑えることができる。
【０００９】
上記の内燃機関の制御装置の他の一態様は、前記制御手段は、前記第１の切り替え時において、前記低圧ＥＧＲ通路を通過するＥＧＲガスの量を増加させる。これにより、高圧ＥＧＲ通路を通過するＥＧＲガスの量を減少させたことによる排気ガス中のＮＯｘの増加を防ぐことができる。
【００１０】
上記の内燃機関の制御装置の他の一態様は、前記制御手段は、前記第１の切り替え時において、前記気筒内から排出される排気ガスの排気エネルギーを増加させる。これによっても、スムーズにターボモードの切り替えを行うことができ、ターボラグが発生するのを防ぐことができる。また、これにより、高圧ＥＧＲ通路を通過するＥＧＲガスの減少量を抑えることが可能となり、排気ガス中のＮＯｘの増加を抑えることができる。
【００１１】
上記の内燃機関の制御装置の他の一態様は、前記第１の切り替え時において、前記気筒内から排出される排気ガスの量を増加させる。これにより、吸気ガスの吸気温度が低下するのを防ぐことができる。
【００１２】
上記の内燃機関の制御装置の他の一態様は、前記制御手段は、２個ターボモードから１個ターボモードへと切り替えるターボモードの第２の切り替え時において、前記高圧ＥＧＲ通路を通過するＥＧＲガスの量を増加させる。これにより、第１の過給機を通過する排気ガスの量を減少させることができ、オーバーシュートが発生するのを防ぐことができる。
【００１３】
上記の内燃機関の制御装置の他の一態様は、前記制御手段は、前記第２の切り替え時において、前記低圧ＥＧＲ通路を通過するＥＧＲガスの量を減少させる。これにより、吸気ガス中の全ＥＧＲガス量が過剰になるのを抑えることができる。
【００１４】
上記の内燃機関の制御装置の他の一態様は、前記制御手段は、前記第２の切り替え時において、前記気筒内から排出される排気ガスの排気エネルギーを減少させる。これにより、低圧ＥＧＲ通路を通過するＥＧＲガスの減少量を抑えることが可能となり、排気ガス中のＮＯｘの増加やスモークの発生を抑えることができる。
【００１５】
上記の内燃機関の制御装置の他の一態様は、前記制御手段は、前記内燃機関の運転状態に基づいて、２個ターボモードから１個ターボモードへと切り替えるか否かを判定し、切り替えると判定した場合には、判定時から所定時間経過後に、２個ターボモードから１個ターボモードへと切り替える。これにより、排気ガス量が減少した状態でターボモードを切り替えることができ、オーバーシュートを抑えることができる。
【００１６】
上記の内燃機関の制御装置の他の一態様は、前記制御手段は、前記第１の過給機が可変ノズル機構を有する場合には、判定時から所定時間経過後に、可変ノズルの開度を開き側に制御する。これにより、より効果的にオーバーシュートを抑えることができる。
【００１７】
上記の内燃機関の制御装置の他の一態様は、前記制御手段は、前記内燃機関の運転状態に基づいて、前記触媒の温度を維持すると判定した場合には、判定時から前記所定時間以内であっても、２個ターボモードから１個ターボモードへと切り替える。これにより、排気ガスの排気温度が低下するのを防ぐことができ、触媒の温度を維持することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、図面を参照して本発明の好適な実施の形態について説明する。
【００１９】
［全体構成］
図１は、本発明の各実施形態に係る内燃機関１の構成を示す構成図である。
【００２０】
内燃機関（エンジン）１は、自動車などの車両に走行用動力源として搭載されるディーゼルエンジンであり、複数の気筒２と、各気筒２にそれぞれ接続される吸気通路３及び排気通路４と、吸気通路３及び排気通路４に直列に配列されたターボ過給機７Ａ、７Ｂとを備えている。吸気通路３には、外部から吸入された新気ガスの量（新気量）に応じた信号を出力するエアフローメータ５と、新気量を調整するためのスロットルバルブ６と、ターボ過給機７Ａのコンプレッサ７Ａａと、ターボ過給機７Ｂのコンプレッサ７Ｂａと、インタークーラ８とが設けられている。排気通路４には、ターボ過給機７Ａのタービン７Ａｂと、ターボ過給機７Ｂのタービン７Ｂｂと、触媒９と、排気通路４を流れる排気ガスの流量を調整可能なエキゾーストリターダ１６とが設けられている。触媒９は、例えば、排気ガス中のＮＯｘを吸蔵して還元浄化するＮＯｘ吸蔵還元触媒である。なお、触媒９の代わりに、排気ガス中の粒子状物質を捕集するパティキュレートフィルタと触媒９とを組み合わせた排気浄化装置を用いるとしてもよい。
【００２１】
ターボ過給機７Ａ、７Ｂは、吸気通路３及び排気通路４に直列に配置されている。ターボ過給機７Ｂのコンプレッサ７Ｂａは、ターボ過給機７Ａのコンプレッサ７Ａａの下流側の吸気通路３に設けられ、ターボ過給機７Ｂのタービン７Ｂｂは、ターボ過給機７Ａのタービン７Ａｂの上流側の排気通路４に設けられている。ターボ過給機７Ａはコンプレッサ７Ａａとタービン７Ａｂとが一体回転するように構成され、ターボ過給機７Ｂはコンプレッサ７Ｂａとタービン７Ｂｂとが一体回転するように構成されている。図１では図示の便宜のために、ターボ過給機７Ａ、７Ｂについてそれぞれコンプレッサとタービンとを分離して示した。なお、ターボ過給機７Ａは、可変容量型のターボ過給機であるとしても良い。可変容量型のターボ過給機は、可変ノズル（Ｖａｒｉａｂｌｅ  Ｎｏｚｚｌｅ：ＶＮ）機構を備えている。可変ノズル機構とは、タービンの上流側に設けられた可変ノズルの開度を制御することにより排気ガス量を調整する機構である。
【００２２】
エンジン１は排気通路４から排気ガスの一部を吸気通路３に還流させるためのＥＧＲ（Ｅｘｈａｕｓｔ  Ｇａｓ  Ｒｅｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ）通路１０を備えている。ＥＧＲ通路１０は、低圧ＥＧＲ通路１１と、高圧ＥＧＲ通路１２とを備えている。低圧ＥＧＲ通路１１は、触媒９より下流側の排気通路４とコンプレッサ７Ａａより上流側の吸気通路３とを接続している。高圧ＥＧＲ通路１２は、タービン７Ｂｂより上流側の排気通路４とコンプレッサ７Ｂａより下流側の吸気通路３とを接続している。低圧ＥＧＲ通路１１には、排気ガスを冷却するためのＥＧＲクーラ１３と、低圧ＥＧＲ通路１１を介して吸気通路３に還流される排気ガス（低圧ＥＧＲガス）の流量を調整するための低圧ＥＧＲ弁１４が設けられている。高圧ＥＧＲ通路１２には、高圧ＥＧＲ通路１２を介して吸気通路３に還流される排気ガス（高圧ＥＧＲガス）の流量を調整するための高圧ＥＧＲ弁１５が設けられている。なお、以下では低圧ＥＧＲガスと高圧ＥＧＲガスを区別しないで単にＥＧＲガスと称する。
【００２３】
吸気通路３には、バイパス通路１７ａが設けられている。バイパス通路１７ａは、コンプレッサ７Ａａとコンプレッサ７Ｂａとの間の吸気通路と、コンプレッサ７Ｂａの下流側の吸気通路３とを接続することにより、コンプレッサ７Ｂａをバイパスしている。バイパス通路１７ａには、バイパス通路１７ａに流入する吸気ガス（新気ガスとＥＧＲガスが混合したガス）の流量を調整するためのバルブ１８ａが設けられている。一方、排気通路４には、バイパス通路１７ｂが設けられている。バイパス通路１７ｂは、タービン７Ｂｂの上流側と、タービン７Ａｂとタービン７Ｂｂとの間の排気通路４とを接続することにより、タービン７Ｂｂをバイパスしている。バイパス通路１７ｂには、バイパス通路１７ｂに流入する排気ガスの流量を調整するためのバルブ１８ｂが設けられている。
【００２４】
図２は気筒２内部の断面構成を示している。気筒２には、吸気通路３より吸気ガスが供給されると共に、燃料噴射弁２８によって噴射された燃料が供給される。具体的には、吸気ガス及び燃料は、気筒２の燃焼室２ｂ内に供給される。燃焼室２ｂ内では、点火プラグ２７の点火により着火されることによって、供給された吸気ガスと燃料との混合気が燃焼される。この場合、燃焼によってピストン２ｃが往復運動し、この往復運動がコンロッド２ｄを介してクランク軸２ａに伝達され、クランク軸２ａが回転する。更に、気筒２の燃焼室２ｂには、吸気弁２５と排気弁２６が設けられている。吸気弁２５は、開閉することによって、吸気通路３と燃焼室２ｂとの導通／遮断を制御する。また、排気弁２６は、開閉することによって、排気通路４と燃焼室２ｂとの導通／遮断を制御する。クランク軸２ａ近傍には、クランク軸２ａの回転角を検出するクランク角センサ２９が設けられている。
【００２５】
図１に戻り説明を続けると、エンジン１はＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｕｎｉｔ）２０を備える。ＥＣＵ２０は、各種センサからの検出信号に基づいてエンジン１の運転状態を検出し、検出された運転状態に基づいてエンジン１の制御を行う。ＥＣＵ２０は、図示しないＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、Ａ／Ｄ変換器及び入出力インターフェイスなどを有している。
【００２６】
例えば、ＥＣＵ２０には、各種センサとして、例えば、アクセル開度に対応した検出信号Ｓ２３を出力するアクセル開度センサ２３、クランク軸２ａの回転角に対応した検出信号Ｓ２９を出力するクランク角センサ２９が接続されている。ＥＣＵ２０は、アクセル開度センサ２３からの検出信号Ｓ２３やクランク角センサ２９からの検出信号Ｓ２９に基づいて、エンジン回転数やトルクを求めることができる。
【００２７】
また、ＥＣＵ２０は、制御信号Ｓ１４を低圧ＥＧＲ弁１４に供給することにより低圧ＥＧＲ弁１４の動作を制御し、制御信号Ｓ１５を高圧ＥＧＲ弁１５に供給することにより高圧ＥＧＲ弁１５の動作を制御する。また、ＥＣＵ２０は、バルブ１８ａに制御信号Ｓ１８ａを供給することによりバルブ１８ａの動作を制御し、バルブ１８ｂに制御信号Ｓ１８ｂを供給することによりバルブ１８ｂの動作を制御する。また、ＥＣＵ２０は、制御信号Ｓ２５を吸気弁２５に供給することにより吸気弁２５の動作を制御し、制御信号Ｓ２６を排気弁２６に供給することにより排気弁２６の動作を制御する。さらに、ＥＣＵ２０は、制御信号Ｓ２７を点火プラグ２７に供給することにより、点火プラグ２７の動作を制御し、制御信号Ｓ２８を燃料噴射弁２８に供給することにより、燃料噴射弁２８の動作を制御する。
【００２８】
ＥＣＵ２０は、バルブ１８ａ、１８ｂを制御することによって、ターボ過給機７Ａのみを動作させるモード（「１個ターボモード」と呼ぶ）と、ターボ過給機７Ａ、７Ｂの両方を作動させるモード（「２個ターボモード」と呼ぶ）とを切り替える制御を行う。詳しくは、ＥＣＵ５０は、エンジン１の運転状態、例えばエンジン回転数及びトルク（又は燃料噴射量）に基づいて、１個ターボモードから２個ターボモードへの切り替え、及び、２個ターボモードから１個ターボモードへの切り替えを実行する。また、ＥＣＵ２０は、ターボ過給機７Ａが可変容量型のターボ過給機である場合には、その可変ノズルの開度を制御する。
【００２９】
ＥＣＵ２０は、ターボ過給機７Ａのみを動作させる１個ターボモードとターボ過給機７Ａ、７Ｂの両方を動作させる２個ターボモードとを切り替えるターボモードの切り替え時において、低圧ＥＧＲ通路１１又は高圧ＥＧＲ通路１２を通過するＥＧＲガスの量に基づいて、ターボ過給機７Ａ、７Ｂを通過する排気ガスの排気エネルギーを制御する。従って、ＥＣＵ２０は、本発明における制御手段として機能する。また、ターボ過給機７Ａが本発明における第１の過給機として機能し、ターボ過給機７Ｂが本発明における第２の過給機として機能する。このようにすることで、ターボモードの切り替え時における過給圧の急変を抑えることができ、ターボラグの発生を抑えることができる。以下の各実施形態で具体的に述べる。
【００３０】
［第１実施形態］
まず、第１実施形態に係る内燃機関の制御方法について説明する。第１実施形態では、ＥＣＵ２０は、１個ターボモードから２個ターボモードへと切り替えるターボモードの切り替え時において、切り替え時の前と比較して、高圧ＥＧＲ通路１２を通過するＥＧＲガスの量を減少させることとする。
【００３１】
ＥＣＵ２０は、バルブ１８ａ、１８ｂを開から閉へ制御することにより、１個ターボモードから２個ターボモードへの切り替えを実行する。ＥＣＵ２０では、バルブ１８ａ、１８ｂの開度のモードとして、例えば、バルブ１８ａ、１８ｂが完全に閉まった状態となる閉モード、バルブ１８ａ、１８ｂが完全に開いた状態となる開モード、開モードのときの開度と閉モードのときの開度との中間の開度である中間モードの３段階のモードが設定されている。
【００３２】
開度のモードが閉モードのときには、バルブ１８ａに吸気ガスは流れず、バルブ１８ｂにも排気ガスは流れない。このとき、全ての吸気ガスはコンプレッサ７Ａａ、７Ｂａを流れ、全ての排気ガスはタービン７Ａｂ、７Ｂｂを流れる。これにより、ターボ過給機７Ａ、７Ｂの両方が動作する。開度のモードが開モードのときには、バルブ１８ａに殆どの吸気ガスが流れ、バルブ１８ｂに殆どの排気ガスが流れる。そのため、コンプレッサ７Ｂａには吸気ガスが殆ど流れず、タービン７Ｂｂにも排気ガスが殆ど流れない。つまり、開度のモードが開モードのときには、ターボ過給機７Ａのみが動作する。開度のモードが中間モードのときには、吸気ガスはコンプレッサ７Ａａ、７Ｂａを流れ、排気ガスはタービン７Ａｂ、７Ｂｂを流れる。しかしながら、開度のモードが閉モードのときと比較して、バルブ１８ａに吸気ガスが流れる分、コンプレッサ７Ｂａに流れる吸気ガス量は減り、バルブ１８ｂに排気ガスが流れる分、タービン７Ｂｂに流れる排気ガス量は減る。これにより、ターボ過給機７Ａ、７Ｂの両方が動作するものの、ターボ過給機７Ｂの回転する力は、開度のモードが閉モードのときのターボ過給機７Ｂの回転する力と比較して弱くなる。
【００３３】
ＥＣＵ２０は、エンジン１の運転状態、例えばエンジン回転数及びトルク（又は燃料噴射量）に基づいて、バルブ１８ａ、１８ｂの開度のモードを開モードから中間モード、中間モードから閉モードへと制御することにより、１個ターボモードから２個ターボモードへの切り替えを実行する。
【００３４】
図３は、１個ターボモードと２個ターボモードの動作領域マップを概略的に示す。図３において、横軸はエンジン回転数を示し、縦軸はトルク（又は燃料噴射量）を示している。また、低圧側ターボ使用域とは１個ターボモード、即ち、ターボ過給機７Ａのみが使用される動作領域を示し、高圧側ターボ使用域とは２個ターボモード、即ち、ターボ過給機７Ａ、７Ｂの両方が使用される動作領域を示している。ここで、２つの破線で挟まれる領域は、ターボモードの切り替えが行われる動作領域である。以下では、ターボモードの切り替えが行われる動作領域をターボモード切り替え領域と称することとする。
【００３５】
図３に示す矢印は、１個ターボモードから２個ターボモードへの切り替えが実行される場合における動作領域の変化を示している。矢印に示すように、ターボモードは、エンジン回転数及びトルク（又は燃料噴射量）が大きくなるに従って、１個ターボモードから２個ターボモードへと切り替えられることが分かる。具体的には、ＥＣＵ２０は、エンジン１の運転状態（ここではエンジン回転数及びトルク（又は燃料噴射量））がターボモードの切り替え領域に該当する場合において、バルブ１８ａ、１８ｂの開度のモードを開モードから中間モード、中間モードから閉モードへと制御することにより、１個ターボモードから２個ターボモードへの切り替えを実行する。
【００３６】
また、ＥＣＵ２０では、排気通路４から吸気通路３に排気ガスを還流させるための複数種類のＥＧＲモードがエンジン１の運転状態に対応付けて設定されている。ＥＧＲモードとしては、低圧ＥＧＲ通路１１のみを介して排気ガスを吸気通路３に還流する低圧ＥＧＲモード（ＬＰＬモード）、高圧ＥＧＲ通路１２のみを介して排気ガスを吸気通路３に還流する高圧ＥＧＲモード（ＨＰＬモード）、低圧ＥＧＲ通路１１及び高圧ＥＧＲ通路１２の両方のＥＧＲ通路を介して排気ガスを吸気通路に還流する混合ＥＧＲモード（ＭＰＬモード）が設定されている。
【００３７】
ＥＣＵ２０は、エンジン１の運転状態、例えば、エンジン回転数及びトルク（又は燃料噴射量）に基づいて、高圧ＥＧＲ弁１５及び低圧ＥＧＲ弁１４を制御することにより、ＥＧＲモードの切り替えを実行する。具体的には、ＥＣＵ２０は、高圧ＥＧＲ弁１５を閉じ、低圧ＥＧＲ弁１４を開くことで、低圧ＥＧＲモードを実現し、高圧ＥＧＲ弁１５を開き、低圧ＥＧＲ弁１４を閉じることで、高圧ＥＧＲモードを実現し、高圧ＥＧＲ弁１５、低圧ＥＧＲ弁１４の両方を開くことで、混合ＥＧＲモードを実現する。
【００３８】
図４は、ＥＧＲモードの動作領域マップを概略的に示す。図４において、横軸はエンジン回転数を示し、縦軸はトルク（又は燃料噴射量）を示している。図４にも、図３と同様、ターボモード切り替え領域が示している。
【００３９】
図４からも分かるように、ＥＧＲモードは、エンジン回転数及びトルク（又は燃料噴射量）が大きくなるに従って、ＨＰＬモードからＭＰＬモード、ＭＰＬモードからＬＰＬモードへと切り替えられることが分かる。
【００４０】
先に図３で述べたように、エンジン１の運転状態がターボモード切り替え領域に該当する場合において、１個ターボモードから２個ターボモードへと切り替えるターボモードの切り替えが行われる。しかしながら、このとき、図４より分かるように、ＥＧＲモードがＭＰＬモードとなっている場合がある。つまり、低圧ＥＧＲ通路１１だけでなく、高圧ＥＧＲ通路１２によっても排気ガスが吸気通路３に還流されている場合がある。この場合には、タービン７Ｂｂ、７Ａｂに流れる排気ガス量は、気筒２から排出された全排気ガス量と比較して、高圧ＥＧＲ通路１２に還流される排気ガス量の分だけ減少する。このような状態で、ターボモードの切り替えが行われると、過給圧が急変して、ターボラグが発生する可能性がある。
【００４１】
そこで、第１実施形態では、ＥＣＵ２０は、１個ターボモードから２個ターボモードへと切り替えるターボモードの切り替え時において、高圧ＥＧＲ弁１５を制御して、高圧ＥＧＲ通路１２のＥＧＲガス量を減少させることとする。このようにすることで、ターボモードの切り替えが行われる際に、タービン７Ａｂ、７Ｂｂを通過する排気ガスの量を増加させることができ、即ち、タービン７Ａｂ、７Ｂｂを通過する排気ガスの排気エネルギーを増加させることができ、ターボ過給機７Ｂの回転を加速させることができる。これにより、スムーズにターボモードの切り替えを行うことができ、ターボラグが発生するのを防ぐことができる。
【００４２】
（第１実施形態に係る制御処理）
次に、第１実施形態に係る制御処理について、図５に示すフローチャートを用いて説明する。
【００４３】
まず、ステップＳ１０１において、ＥＣＵ２０は、エンジン回転数及びトルク（又は燃料噴射量）に基づいて、エンジン１の運転状態が、１個ターボモードから２個ターボモードへの切り替えが行われるターボモード切り替え領域にあるか否かについて判定する。ＥＣＵ２０は、エンジン１の運転状態がターボモード切り替え領域にないと判定した場合には（ステップＳ１０１：Ｎｏ）、エンジン１の運転状態がターボモード切り替え領域にあると判定するまでステップＳ１０１の処理を繰り返す。一方、ＥＣＵ２０は、エンジン１の運転状態がターボモード切り替え領域にあると判定した場合には（ステップＳ１０１：Ｙｅｓ）、ステップＳ１０２の処理へ進む。
【００４４】
ステップＳ１０２において、ＥＣＵ２０は、エンジン１の運転状態に基づいて、ＥＧＲ通路１０が使用されているか否かについて判定する（ステップＳ１０２）。ＥＣＵ２０は、ＥＧＲ通路１０が使用されていないと判定した場合には（ステップＳ１０２：Ｎｏ）、本制御処理を終了し、ＥＧＲ通路１０が使用されていると判定した場合には（ステップＳ１０２：Ｙｅｓ）、ステップＳ１０３の処理へ進む。
【００４５】
ステップＳ１０３において、ＥＣＵ２０は、高圧ＥＧＲ通路１２が使用されているか否か、即ち、高圧ＥＧＲ通路１２によっても排気ガスが吸気通路３に還流されているか否かについて判定する。例えば、ＥＣＵ２０は、高圧ＥＧＲ弁１５の制御も行っているので、高圧ＥＧＲ弁１５に供給した制御信号Ｓ１５に基づいて、高圧ＥＧＲ通路１２が使用されているか否かを判定することができる。ＥＣＵ２０は、高圧ＥＧＲ通路１２が使用されていないと判定した場合には（ステップＳ１０３：Ｎｏ）、本制御処理を終了する。一方で、ＥＣＵ２０は、高圧ＥＧＲ通路１２が使用されていると判定した場合には（ステップＳ１０３：Ｙｅｓ）、ステップＳ１０４の処理へ進む。
【００４６】
ステップＳ１０４において、ＥＣＵ２０は、高圧ＥＧＲ弁１５を制御して高圧ＥＧＲ通路１２のＥＧＲガス量を減少させるとともに、低圧ＥＧＲ弁１４を制御して低圧ＥＧＲ通路１１のＥＧＲガス量を増加させる。このように、ターボモード切り替え領域において、高圧ＥＧＲ通路１２のＥＧＲガス量を減少させることで、ターボ過給機７Ａ、７Ｂに流す排気ガスの量を増加させることができる。このようにすることで、高圧ＥＧＲ通路１２にＥＧＲガスが流れていた場合と比較して、ターボ過給機７Ｂのタービン７Ｂｂの回転をより加速させることができる。これにより、スムーズにターボモードの切り替えを行うことができ、ターボラグが発生するのを防ぐことができる。また、低圧ＥＧＲ通路１１のＥＧＲガス量を増加させることにより、高圧ＥＧＲ通路１２のＥＧＲガス量を減少させたことによる吸気ガス中の全ＥＧＲガスにおける不足分を補償することができ、排気ガス中のＮＯｘの増加を抑えることができる。この後、ＥＣＵ２０は、本制御処理を終了する。
【００４７】
以上に述べたことから分かるように、第１実施形態では、ＥＣＵ２０は、１個ターボモードから２個ターボモードへと切り替えるターボモードの切り替え時において、切り替え時の前と比較して、高圧ＥＧＲ通路１２を通過するＥＧＲガスの量を減少させることとする。このようにすることで、スムーズにターボモードの切り替えを行うことができ、ターボラグが発生するのを防ぐことができる。また、このときに、低圧ＥＧＲ通路１１を通過するＥＧＲガスの量を増加させることにより、高圧ＥＧＲ通路１２のＥＧＲガス量を減少させたことによる吸気ガス中の全ＥＧＲガスにおける不足分を補償することができ、排気ガス中のＮＯｘの増加を抑えることができる。
【００４８】
［第２実施形態］
第２実施形態に係る内燃機関の制御方法について説明する。第１実施形態に係る内燃機関の制御方法では、ＥＣＵ２０は、高圧ＥＧＲ通路１２を通過するＥＧＲガスの量を減少させるとしている。しかし、この方法だと、吸気ガスの吸気温度が低下して失火してしまう恐れがある。そこで、第２実施形態では、ＥＣＵ２０は、１個ターボモードから２個ターボモードへと切り替えるターボモードの切り替え時において、通常時（例えばターボモードの切り換え時の前）の場合と比較して、気筒２内から排出される排気ガスの排気エネルギーを増加させることとする。図６を用いて、気筒２内から排出される排気ガスの排気エネルギーを増加させる具体的な方法について述べる。
【００４９】
図６は排気弁２６のバルブタイミングダイヤグラムを示している。図６に示すように、第２実施形態において、通常時では、ピストン２ｃの位置が下死点前３０°ＣＡ〜８０°ＣＡで、排気弁２６が開かれるのに対し、１個ターボモードから２個ターボモードへと切り替えるターボモードの切り替え時では、排気弁２６が開かれる通常時のタイミングよりも早く、排気弁２６が開かれる。このようにすることで、通常時の場合よりも気筒２内の排気ガスの圧力が高い状態で、排気ガスを排気通路４に排出することができる。言い替えると、排気弁２６が開かれるときのピストン２ｃの位置からピストン２ｃを上死点側に進角させる分だけ、通常時の場合よりも、排気通路４に排出される排気ガスの排気エネルギーを増加させることができる。このようにすることで、ターボモードの切り替え時において、排気エネルギーの高い排気ガスをタービン７Ａｂ、７Ｂｂに供給することができ、ターボ過給機７Ｂの回転を加速させることができる。また、気筒２内から排出される排気ガスの排気エネルギーを増加させることにより、高圧ＥＧＲ通路１２を通過するＥＧＲガスの減少量を抑えることが可能となり、吸気ガスの吸気温度が低下するのを抑えることができる。
【００５０】
（第２実施形態に係る制御処理）
次に、第２実施形態に係る制御処理について、図７に示すフローチャートを用いて説明する。
【００５１】
図７のフローチャートにおいて、ステップＳ２０１〜ステップＳ２０３までの処理は、図５のフローチャートにおけるステップＳ１０１〜ステップＳ１０３までの処理と同様の処理であるので説明を省略する。
【００５２】
ステップＳ２０４において、ＥＣＵ２０は、排気弁２６が開かれる通常時のタイミングよりも早く、排気弁２６を開く。なお、排気弁２６を開く具体的なタイミングは、予め実験などにより求められ、ＥＣＵ２０のＲＯＭなどに記録されている。また、このとき、ＥＣＵ２０は、高圧ＥＧＲ通路１２を通過するＥＧＲガスの量を減少させない。このように、排気弁２６が開かれる通常時のタイミングよりも早く排気弁２６を開くことにより、排気ガスの排気エネルギーを増加させることができ、高圧ＥＧＲ通路１２を通過するＥＧＲガスの量を減少させなくても、通常時の場合と比較して、ターボ過給機７Ｂの回転をより加速させることができる。また、高圧ＥＧＲ通路１２を通過するＥＧＲガスの量を減少させないことにより、吸気ガスの吸気温度が低下して失火してしまうのを防ぐことができる。この後、ＥＣＵ２０は、本制御処理を終了する。
【００５３】
上記の制御処理では、排気ガスの排気エネルギーを増加させるために、排気弁２６を通常時よりも早く開くこととしているが、排気ガスの排気エネルギーを増加させる方法としてはこれに限られない。代わりに、又は、加えて、アフター噴射を行うことにより燃料噴射弁２８からの燃料噴射量を増量したり、点火時期を進角したりすることとしても、気筒２内から排出される排気ガスの排気エネルギーを増加させることができる。また、排気弁２６が開かれる通常時のタイミングよりも早く排気弁２６を開く操作に加えて、例えばアフター噴射等を行って排気ガスの排気エネルギーを増加させれば、排気弁２６の早開きによるエンジン１のトルク不足を補うこともできる。
【００５４】
以上に述べたことから分かるように、第２実施形態では、ＥＣＵ２０は、１個ターボモードから２個ターボモードへと切り替えるターボモードの切り替え時において、通常時の場合と比較して、気筒２内から排出される排気ガスの排気エネルギーを増加させる。このようにすることで、通常時の場合と比較して、ターボ過給機７Ｂの回転を加速させることができる。これにより、スムーズにターボモードの切り替えを行うことができ、ターボラグが発生するのを防ぐことができる。また、高圧ＥＧＲ通路１２を通過するＥＧＲガスの減少量を抑えることが可能となり、吸気ガスの吸気温度が低下して失火してしまうのを防ぐことができる。
【００５５】
なお、第２実施形態に係る内燃機関の制御方法と、前述した第１実施形態に係る内燃機関の制御方法とを組み合わせて実行することも可能である。第１実施形態に係る内燃機関の制御方法と組み合わせて実行することにより、ターボモードの切り替え時におけるターボラグをより効果的に抑えることができる。
【００５６】
［第３実施形態］
第３実施形態に係る内燃機関の制御方法について説明する。吸気ガスの吸気温度の低下を防ぐ他の方法として、第３実施形態では、ＥＣＵ２０は、１個ターボモードから２個ターボモードへと切り替えるターボモードの切り替え時において、通常時の場合と比較して、気筒２内から排出される排気ガスの量を増加させることとする。図８を用いて、排気ガスの量を増加させる具体的な方法について述べる。
【００５７】
図８は排気弁２６のバルブタイミングダイヤグラムを示している。図８に示すように、第３実施形態において、通常時では、ピストン２ｃの位置が下死点前３０°ＣＡ〜８０°ＣＡで、排気弁２６が開かれ、ピストン２ｃの位置が上死点を過ぎたところで、排気弁２６が閉じられるのに対し、１個ターボモードから２個ターボモードへと切り替えるターボモードの切り替え時では、排気弁２６は、排気弁２６が閉じられる通常時のタイミングよりも早く閉じられ、且つ／又は、排気弁２６が開かれる通常時のタイミングよりも遅く開かれる。このようにすることで、気筒２内に残留する排気ガスの量を増加させることができ、排気ガスの温度を上昇させることができる。これにより、低圧ＥＧＲ通路１１を通過するＥＧＲガスの温度を上昇させることができ、吸気ガスの吸気温度が低下するのを防ぐことができる。
【００５８】
（第３実施形態に係る制御処理）
次に、第３実施形態に係る制御処理について、図９に示すフローチャートを用いて説明する。
【００５９】
図９のフローチャートにおいて、ステップＳ３０１〜ステップＳ３０３までの処理は、図５のフローチャートにおけるステップＳ１０１〜ステップＳ１０３までの処理と同様の処理であるので説明を省略する。
【００６０】
ステップＳ３０４において、ＥＣＵ２０は、高圧ＥＧＲ弁１５を制御して、高圧ＥＧＲ通路１２を通過するＥＧＲガスの量を減少させるとともに、低圧ＥＧＲ弁１４を制御して、低圧ＥＧＲ通路１１を通過するＥＧＲガスの量を増加させる。このように、ターボモード切り替え領域において、高圧ＥＧＲ通路１２を通過するＥＧＲガスの量を減少させることにより、ターボ過給機７Ａ、７Ｂを通過する排気ガスの量を増加させることができ、スムーズにターボモードの切り替えを行うことができる。さらに、ＥＣＵ２０は、排気弁２６を、排気弁２６が閉じられる通常時のタイミングよりも早く閉じ、且つ／又は、排気弁２６が開かれる通常時のタイミングよりも遅く開く。なお、排気弁２６を開く具体的なタイミングは、予め実験などにより求められ、ＥＣＵ２０のＲＯＭなどに記録されている。このようにすることで、気筒２内に残留する排気ガスの量を増加させることができ、排気ガスの温度を上昇させることができる。これにより、低圧ＥＧＲ通路１１を通過するＥＧＲガスの温度を上昇させることができ、吸気ガスの吸気温度が低下するのを防ぐことができる。
【００６１】
以上に述べたように、第３実施形態では、ＥＣＵ２０は、１個ターボモードから２個ターボモードへと切り替えるターボモードの切り替え時において、通常時の場合と比較して、気筒２内から排出される排気ガスの量を増加させる。このようにしても、低圧ＥＧＲ通路１１を通過するＥＧＲガスの温度を上昇させることができるので、吸気ガスの吸気温度が低下するのを防ぐことができる。
【００６２】
なお、第３実施形態に係る内燃機関の制御方法と、前述した第１又は第２実施形態に係る内燃機関の制御方法とを組み合わせて実行することも可能である。
【００６３】
［第４実施形態］
第４実施形態に係る内燃機関の制御方法について説明する。第４実施形態では、ＥＣＵ２０は、エンジン回転数及びトルク（又は燃料噴射量）に基づいて、バルブ１８ａ、１８ｂの開度のモードを閉モードから中間モード、中間モードから開モードへと制御することにより、２個ターボモードから１個ターボモードへの切り替えを実行する。
【００６４】
図１０は、図３と同様、１個ターボモードと２個ターボモードの動作領域マップを概略的に示す。図１０に示す矢印は、２個ターボモードから１個ターボモードへの切り替えが実行される場合における動作領域の変化を示している。矢印に示すように、ターボモードは、エンジン回転数及びトルク（又は燃料噴射量）が小さくなるに従って、２個ターボモードから１個ターボモードへと切り替えられることが分かる。ＥＣＵ２０は、ターボモード切り替え領域において、バルブ１８ａ、１８ｂの開度のモードを閉モードから中間モード、中間モードから開モードへと制御することにより、２個ターボモードから１個ターボモードへの切り替えを実行する。
【００６５】
図１１は、図４と同様、ＥＧＲモードの動作領域マップを概略的に示す。図１１からも分かるように、ＥＧＲモードは、エンジン回転数及びトルク（又は燃料噴射量）が小さくなるに従って、ＬＰＬモードからＭＰＬモード、ＭＰＬモードからＨＰＬモードへと切り替えられることが分かる。
【００６６】
ターボモード切り替え領域では、図１１より分かるように、ＥＧＲモードがＭＰＬモード又はＬＰＬモードとなっている可能性が高い。このままの状態で、２個ターボモードから１個ターボモードへとターボモードが切り替えられると、１個ターボモードとなったときに、ターボ過給機７Ａにおいて、過給圧が目標過給圧に対して上がり過ぎるオーバーシュートが発生する可能性がある。
【００６７】
そこで、第４実施形態では、ＥＣＵ２０は、２個ターボモードから１個ターボモードへと切り替えるターボモードの切り替え時において、切り替え時の前と比較して、高圧ＥＧＲ通路１２を通過するＥＧＲガスの量を増加させるとともに、低圧ＥＧＲ通路１１を通過するＥＧＲガスの量を減少させることとする。このようにすることで、タービン７Ａｂ、を通過する排気ガスの量を減少させることができ、即ち、タービン７Ａｂを通過する排気ガスの排気エネルギーを減少させることができ、オーバーシュートが発生するのを防ぐことができる。
【００６８】
（第４実施形態に係る制御処理）
次に、第４実施形態に係る制御処理について、図１２に示すフローチャートを用いて説明する。
【００６９】
まず、ステップＳ４０１において、ＥＣＵ２０は、エンジン回転数及びトルク（又は燃料噴射量）に基づいて、エンジン１の運転状態が２個ターボモードから１個ターボモードへの切り替えが行われるターボモード切り替え領域にあるか否かについて判定する。ＥＣＵ２０は、エンジン１の運転状態がターボモード切り替え領域にないと判定した場合には（ステップＳ４０１：Ｎｏ）、エンジン１の運転状態がターボモード切り替え領域にあると判定するまでステップＳ４０１の処理を繰り返す。一方、ＥＣＵ２０は、エンジン１の運転状態がターボモード切り替え領域にあると判定した場合には（ステップＳ４０１：Ｙｅｓ）、ステップＳ４０２の処理へ進む。
【００７０】
ステップＳ４０２において、ＥＣＵ２０は、エンジン１の運転状態に基づいて、ＥＧＲ通路１０が使用されているか否かについて判定する（ステップＳ４０２）。ＥＣＵ２０は、ＥＧＲ通路１０が使用されていないと判定した場合には（ステップＳ４０２：Ｎｏ）、本制御処理を終了し、ＥＧＲ通路１０が使用されていると判定した場合には（ステップＳ４０２：Ｙｅｓ）、ステップＳ４０３の処理へ進む。
【００７１】
ステップＳ４０３において、ＥＣＵ２０は、低圧ＥＧＲ通路１１が使用されているか否か、即ち、低圧ＥＧＲ通路１１によって排気ガスが吸気通路３に還流されているか否かについて判定する。例えば、ＥＣＵ２０は、低圧ＥＧＲ弁１４の制御も行っているので、低圧ＥＧＲ弁１４に供給した制御信号Ｓ１４に基づいて、低圧ＥＧＲ通路１１が使用されているか否かを判定することができる。ＥＣＵ２０は、低圧ＥＧＲ通路１１が使用されていないと判定した場合には（ステップＳ４０３：Ｎｏ）、本制御処理を終了する。一方で、ＥＣＵ２０は、低圧ＥＧＲ通路１１が使用されていると判定した場合には（ステップＳ４０３：Ｙｅｓ）、ステップＳ４０４の処理へ進む。
【００７２】
ステップＳ４０４において、ＥＣＵ２０は、高圧ＥＧＲ弁１５を制御して、高圧ＥＧＲ通路１２を通過するＥＧＲガスの量を増加させるとともに、低圧ＥＧＲ弁１４を制御して、低圧ＥＧＲ通路１１を通過するＥＧＲガスの量を減少させる。このように、高圧ＥＧＲ通路１２を通過するＥＧＲガスの量を増加させることにより、タービン７Ａｂを通過する排気ガスの量を減少させることができ、オーバーシュートが発生するのを防ぐことができる。また、低圧ＥＧＲ通路１１を通過するＥＧＲガスの量を減少させることにより、高圧ＥＧＲ通路１２を通過するＥＧＲガスの量を増加させたことによる吸気ガス中の全ＥＧＲガス量の増加を抑えることができる。つまり、低圧ＥＧＲ通路１１を通過するＥＧＲガスの量を減少させることにより、吸気ガス中の全ＥＧＲガス量が過剰になるのを抑えることができる。
【００７３】
以上に述べたことから分かるように、第４実施形態では、ＥＣＵ２０は、２個ターボモードから１個ターボモードへと切り替えるターボモードの切り替え時において、切り替え時の前と比較して、高圧ＥＧＲ通路１２を通過するＥＧＲガスの量を増加させることとする。このようにすることで、タービン７Ａｂを通過する排気ガスの量を減少させることができ、オーバーシュートが発生するのを防ぐことができる。また、低圧ＥＧＲ通路１１を通過するＥＧＲガスの量を減少させることにより、吸気ガス中の全ＥＧＲガス量が過剰になるのを抑えることができる。
［第５実施形態］
第５実施形態に係る内燃機関の制御方法について説明する。第４実施形態では、ＥＣＵ２０は、低圧ＥＧＲ通路１１を通過するＥＧＲガスの量を減少させるとしていた。しかし、この方法だと、排気ガス中のＮＯｘが増加したり、スモークが発生したりする可能性がある。そこで、第５実施形態では、ＥＣＵ２０は、１個ターボモードから２個ターボモードへと切り替えるターボモードの切り替え時において、通常時（例えばターボモードの切り替え時の前）の場合と比較して、気筒２内から排出される排気ガスの排気エネルギーを減少させることとする。図１３を用いて、排気ガスの排気エネルギーを減少させる具体的な方法について述べる。
【００７４】
図１３は排気弁２６のバルブタイミングダイヤグラムを示している。図１３に示すように、第５実施形態において、通常時では、ピストン２ｃの位置が下死点前３０°ＣＡ〜８０°ＣＡで、排気弁２６が開かれるのに対し、２個ターボモードから１個ターボモードへと切り替えるターボモードの切り替え時では、排気弁２６が開かれる通常時のタイミングよりも遅く排気弁２６が開かれる。
【００７５】
このようにすることで、通常時の場合よりも、気筒２内の排気ガスの圧力が低い状態で、排気ガスを排気通路４に排出することができる。即ち、通常時の場合よりも、気筒２内から排出される排気ガスの排気エネルギーを減少させることができる。このようにすることで、オーバーシュートが発生するのを防ぐことができるとともに、低圧ＥＧＲ通路１１を通過するＥＧＲガスの減少量を抑えることが可能となり、排気ガス中のＮＯｘの増加やスモークの発生を抑えることができる。なお、気筒２内から排出される排気ガスの排気エネルギーを減少させる方法としては上記の方法には限られないのは言うまでもない。
【００７６】
（第５実施形態に係る制御処理）
次に、第５実施形態に係る制御処理について、図１４に示すフローチャートを用いて説明する。
【００７７】
図１４のフローチャートにおいて、ステップＳ５０１〜ステップＳ５０３までの処理は、図１２のフローチャートにおけるステップＳ４０１〜ステップＳ４０３までの処理と同様の処理であるので説明を省略する。
【００７８】
ステップＳ５０４において、ＥＣＵ２０は、気筒２内から排出される排気ガスの排気エネルギーが減少するように排気弁２６を制御する。具体的には、ＥＣＵ２０は、排気弁２６が開かれる通常時のタイミングよりも遅く排気弁２６を開くことにより、排気通路４に排出される排気ガスの排気エネルギーを減少させる。なお、排気弁２６を開く具体的なタイミングは、予め実験などにより求められ、ＥＣＵ２０のＲＯＭなどに記録されている。また、このとき、ＥＣＵ２０は、低圧ＥＧＲ通路１１に流れるＥＧＲガスの量を減少させない。このように、排気弁２６が開かれる通常時のタイミングよりも遅く排気弁２６を開くことにより、排気ガスの排気エネルギーを減少させることができ、低圧ＥＧＲ通路１１に流れるＥＧＲガスの量を減少させなくても、タービン７Ａｂを通過する排気ガスの排気エネルギーを減少させることができる。また、低圧ＥＧＲ通路１１を通過するＥＧＲガスの量を減少させないことにより、排気ガス中のＮＯｘの増加やスモークの発生を抑えることができる。この後、ＥＣＵ２０は本制御処理を終了する。
【００７９】
以上に述べたように、第５実施形態では、ＥＣＵ２０は、２個ターボモードから１個ターボモードへと切り替えるターボモードの切り替え時において、通常時の場合と比較して、気筒２内から排出される排気ガスの排気エネルギーを減少させる。このようにすることで、オーバーシュートが発生するのを防ぐことができるとともに、低圧ＥＧＲ通路１１を通過するＥＧＲガスの減少量を抑えることが可能となり、排気ガス中のＮＯｘの増加やスモークの発生を抑えることができる。
【００８０】
なお、第５実施形態に係る内燃機関の制御方法と、前述した第４実施形態に係る内燃機関の制御方法とを組み合わせて実行することも可能である。このようにすることで、より効果的にオーバーシュートの発生を抑えることができる。
［第６実施形態］
第６実施形態に係る内燃機関の制御方法について説明する。第６実施形態では、オーバーシュートの発生を抑える他の方法として、ＥＣＵ２０は、エンジン１の運転状態に基づいて、２個ターボモードから１個ターボモードへと切り替えるか否かを判定し、切り替えると判定した場合には、所定時間経過後に、２個ターボモードから１個ターボモードへと切り替えることとする。
【００８１】
図１５はターボ過給機７Ａの過給圧の時間に対する変化を示すグラフである。図１５において、グラフ５１は、エンジン１の運転状態がターボモード切り替え領域に該当すると判定された直後に２個ターボモードから１個ターボモードへと切り替えた場合における、ターボ過給機７Ａの過給圧の変化を示している。グラフ５１に示すように、２個ターボモードから１個ターボモードへと切り替えた場合には、所定時間Ｔ０の間、過給圧は目標過給圧と比較して大きくなっていることが分かる。このように、目標過給圧と比較して過給圧が大きくなっている状態（オーバーシュート）が続く時間をオーバーシュート時間という。一方、グラフ５２は、運転状態がターボモード切り替え領域に該当すると判定されてから所定時間Ｔ経過後に２個ターボモードから１個ターボモードへと切り替えた場合における、ターボ過給機７Ａの過給圧の変化を示している。グラフ５２に示すように、所定時間Ｔ経過した後の所定時間Ｔ１の間、過給圧は目標過給圧と比較して大きくなってはいるものの、過給圧と目標過給圧との差は、グラフ５１と比較して小さくなっていることが分かる。これは、時間が経過に伴い、燃料噴射量の減少やエンジン回転数の減少による影響により、排気ガス量が減少するからである。
【００８２】
このように、エンジン１の運転状態がターボモード切り替え領域に該当すると判定された直後に２個ターボモードから１個ターボモードへと切り替えた場合（グラフ５１）と比較して、エンジン１の運転状態がターボモード切り替え領域に該当すると判定されてから所定時間Ｔ経過後に２個ターボモードから１個ターボモードへと切り替えた場合（グラフ５２）には、排気ガス量が減少しているので、オーバーシュート時間における過給圧と目標過給圧との差を小さくすることができる。即ち、オーバーシュートを抑えることができる。
【００８３】
そこで、第６実施形態に係る内燃機関の制御方法では、ＥＣＵ２０は、エンジン１の運転状態に基づいて、２個ターボモードから１個ターボモードへと切り替えるか否かを判定し、切り替えると判定した場合には、切り替えると判定してから所定時間Ｔ経過後に、２個ターボモードから１個ターボモードへと切り替えることとする。ここで、所定時間Ｔは予め実験などによって求められる。これにより、排気ガス量が減少した状態でターボモードを切り替えることができ、オーバーシュートを抑えることができる。
【００８４】
（第６実施形態に係る制御処理）
次に、第６実施形態に係る制御処理について、図１６に示すフローチャートを用いて説明する。
【００８５】
まず、ステップＳ６０１において、ＥＣＵ２０は、エンジン１の運転状態に基づいて、例えば、エンジン回転数及びトルク（又は燃料噴射量）に基づいて、２個ターボモードから１個ターボモードへターボモードを切り替えるか否かについて判定する。ＥＣＵ２０は、ターボモードを切り替えないと判定した場合には（ステップＳ６０１：Ｎｏ）、ターボモードを切り替えると判定するまでステップＳ６０１の処理を繰り返す。一方、ＥＣＵ２０は、ターボモードを切り替えると判定した場合には（ステップＳ６０１：Ｙｅｓ）、ステップＳ６０２の処理へ進む。
【００８６】
ステップＳ６０２において、ＥＣＵ２０は、ターボモードを切り替えると判定してから所定時間Ｔ経過したか否かについて判定し、所定時間Ｔ経過していると判定した場合には（ステップＳ６０２：Ｎｏ）、ターボモードの切り替えを行わないこととし（ステップＳ６０３）、再びステップＳ６０２の処理を実行する。一方、ＥＣＵ２０は、ターボモードを切り替えると判定してから所定時間Ｔ経過していると判定した場合には（ステップＳ６０２：Ｙｅｓ）、２個ターボモードから１個ターボモードへの切り替えを行う（ステップＳ６０４）。なお、所定時間Ｔは予め実験などによって求められ、ＥＣＵ２０のＲＯＭなどに記録されている。このようにすることで、過給圧と目標過給圧との差を小さくすることができる。即ち、オーバーシュートを抑えることができる。
【００８７】
なお、ターボ過給機７Ａが可変容量型のターボ過給機となっている場合には、ステップＳ６０４の処理に加えて、可変ノズルの開度を開き側に制御するとしてもよい。即ち、マップなどで通常求められる開度よりも大きな開度となるように、可変ノズルの開度を制御するとしてもよい。このようにすることで、より効果的にオーバーシュートを抑えることが可能となる。この後、ＥＣＵ２０は、本制御処理を終了する。
【００８８】
以上に述べたように、第６実施形態では、ＥＣＵ２０は、エンジン１の運転状態に基づいて、２個ターボモードから１個ターボモードへと切り替えるか否かを判定し、切り替えると判定した場合には、判定時から所定時間経過後に、２個ターボモードから１個ターボモードへと切り替える。このようにすることで、排気ガス量が減少した状態でターボモードを切り替えることができ、オーバーシュートを抑えることができる。
【００８９】
なお、第６実施形態に係る内燃機関の制御方法と、前述した第４又は第５実施形態に係る内燃機関の制御方法とを組み合わせて実行することも可能である。これによっても、より効果的にオーバーシュートの発生を抑えることができる。
［第７実施形態］
第７実施形態に係る内燃機関の制御方法について説明する。先に述べた第６実施形態では、ＥＣＵ２０は、エンジン１の運転状態に基づいて、２個ターボモードから１個ターボモードへと切り替えるか否かを判定し、切り替えると判定した場合には、所定時間経過後に、２個ターボモードから１個ターボモードへと切り替えることとしていた。ところで、触媒再生時や車両がコールド状態で走行していた場合には、触媒９の温度を維持するために排気温度を維持する必要がある。しかしながら、第６実施形態に係る内燃機関の制御方法では、ターボモードを切り換えると判定した判定時から所定時間Ｔ以内では、触媒９の温度を維持する必要がある場合であっても、排気温度を十分に維持することができず触媒９の温度を維持できなくなる可能性がある。
【００９０】
そこで、第７実施形態では、第６実施形態と同様、ＥＣＵ２０は、エンジン１の運転状態に基づいて、２個ターボモードから１個ターボモードへと切り替えるか否かを判定し、切り替えると判定した場合には、所定時間経過後に、２個ターボモードから１個ターボモードへと切り替えることとする。そして、第７実施形態では、更に加えて、ＥＣＵ２０は、所定時間経過していない場合であっても、触媒９の温度を維持する場合には、２個ターボモードから１個ターボモードへと切り替えることとする。つまり、第７実施形態では、触媒再生時や車両がコールド状態で走行している等により、触媒９の温度を維持する必要がある場合には、２個ターボモードから１個ターボモードへと切り替えて、オーバーシュートとなることを許容することとする。このようにすることで排気ガスの排気温度が低下するのを防ぐことができ、触媒９の温度を維持することができる。
【００９１】
（第７実施形態に係る制御処理）
次に、第７実施形態に係る制御処理について、図１７に示すフローチャートを用いて説明する。
【００９２】
まず、ステップＳ７０１において、ＥＣＵ２０は、エンジン１の運転状態に基づいて、例えば、エンジン回転数及びトルク（又は燃料噴射量）に基づいて、２個ターボモードから１個ターボモードへターボモードを切り替えるか否かについて判定する。ＥＣＵ２０は、ターボモードを切り替えないと判定した場合には（ステップＳ７０１：Ｎｏ）、ターボモードを切り替えると判定するまでステップＳ７０１の処理を繰り返す。一方、ＥＣＵ２０は、ターボモードを切り替えると判定した場合には（ステップＳ７０１：Ｙｅｓ）、ステップＳ７０２の処理へ進む。
【００９３】
ステップＳ７０２において、ＥＣＵ２０は、ターボモードを切り替えると判定してから所定時間Ｔ経過したか否かについて判定し、所定時間Ｔ経過していないと判定した場合には（ステップＳ７０２：Ｎｏ）、ステップＳ７０３の処理へ進む。一方、ＥＣＵ２０は、ターボモードを切り替えると判定してから所定時間Ｔ経過していると判定した場合には（ステップＳ７０２：Ｙｅｓ）、２個ターボモードから１個ターボモードへの切り替えを行った後（ステップＳ７０５）、本制御処理を終了する。このようにすることで、過給圧と目標過給圧との差を小さくすることができ、オーバーシュートを抑えることができる。
【００９４】
ステップＳ７０３において、ＥＣＵ２０は、排気温度維持優先フラグがオンになっているか否かについて判定する。排気温度維持優先フラグは、触媒９の温度が維持される必要があるときにオンにされるフラグである。具体的には、ＥＣＵ２０は、エンジン１の運転状態に基づいて、触媒９の温度を維持するか否かについて判定し、維持する必要があると判定した場合には、排気温度維持優先フラグをオンにする。ＥＣＵ２０は、排気温度維持優先フラグがオンになっていないと判定した場合には（ステップＳ７０３：Ｎｏ）、ターボモードの切り替えを行わずに（ステップＳ７０４）、再びステップＳ７０２の処理へ進む。一方、ＥＣＵ２０は、排気温度維持優先フラグがオンになっていると判定した場合には（ステップＳ７０３：Ｙｅｓ）、ステップＳ７０５へ進み、２個ターボモードから１個ターボモードへの切り替えを行った後（ステップＳ７０５）、本制御処理を終了する。このようにすることで排気ガスの排気温度が低下するのを防ぐことができ、触媒９の温度を維持することができる。
【００９５】
以上に述べたことから分かるように、第７実施形態では、ＥＣＵ２０は、エンジン１の運転状態に基づいて、触媒９の温度を維持すると判定した場合には、判定時から所定時間内であっても、２個ターボモードから１個ターボモードへと切り替える。このようにすることで、排気ガスの排気温度が低下するのを防ぐことができ、触媒９の温度を維持することができる。
【００９６】
なお、第７実施形態に係る内燃機関の制御方法と、前述した第４又は第５実施形態に係る内燃機関の制御方法とを組み合わせて実行することも可能である。
【００９７】
［変形例］
なお、上述の各実施形態に係る内燃機関１は、ターボ過給機７Ａ、７Ｂは、吸気通路及び排気通路に直列に配置されているとしているがこれに限られるものではなく、代わりに、吸気通路及び排気通路に並列に配置されているとしてもよい。即ち、吸気通路及び排気通路に並列に配列された大小の２つのターボ過給機と、大小の２つのターボ過給機のタービンよりも下流側の排気通路に設けられた触媒と、２つのターボ過給機のタービンよりも上流側の排気通路と２つのターボ過給機のコンプレッサよりも下流側の吸気通路とを接続する高圧ＥＧＲ通路と、触媒よりも下流側の排気通路と２つのターボ過給機のコンプレッサよりも上流側の吸気通路とを接続する低圧ＥＧＲ通路と、を備えた内燃機関についても本発明を適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００９８】
【図１】本発明の各実施形態に係る内燃機関の構成を示す構成図である。
【図２】気筒内部の断面構成を示している。
【図３】１個ターボモードと２個ターボモードの動作領域マップである。
【図４】ＥＧＲモードの動作領域マップである。
【図５】第１実施形態に係る制御処理を示すフローチャートである。
【図６】排気弁のバルブタイミングダイヤグラムである。
【図７】第２実施形態に係る制御処理を示すフローチャートである。
【図８】排気弁のバルブタイミングダイヤグラムである。
【図９】第３実施形態に係る制御処理を示すフローチャートである。
【図１０】１個ターボモードと２個ターボモードの動作領域マップである。
【図１１】ＥＧＲモードの動作領域マップを概略的である。
【図１２】第４実施形態に係る制御処理を示すフローチャートである。
【図１３】排気弁のバルブタイミングダイヤグラムである。
【図１４】第５実施形態に係る制御処理を示すフローチャートである。
【図１５】過給圧の時間に対する変化を示すグラフである。
【図１６】第６実施形態に係る制御処理を示すフローチャートである。
【図１７】第７実施形態に係る制御処理を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００９９】
１  内燃機関
２  気筒
３  吸気通路
４  排気通路
７Ａ、７Ｂ  ターボ過給機
９  触媒
１０  ＥＧＲ通路
１１  低圧ＥＧＲ通路
１２  高圧ＥＧＲ通路
１４  低圧ＥＧＲ弁
１５  高圧ＥＧＲ弁
１７ａ、１７ｂ  バイパス通路
１８ａ、１８ｂ  バイパス弁
２０  ＥＣＵ
２３  アクセル開度センサ
２５  吸気弁
２６  排気弁
２７  点火プラグ
２８  燃料噴射弁
２９  クランク角センサ
【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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【図１６】
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【図１７】
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