特開 2022-35736 内燃機関の制御装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022035736

(43)【公開日】2022-03-04

(54)【発明の名称】内燃機関の制御装置

(51)【国際特許分類】

   F02D 23/02 20060101AFI20220225BHJP

   F02B 37/007 20060101ALI20220225BHJP

   F02B 37/00 20060101ALI20220225BHJP

【ＦＩ】

F02D23/02 A

F02B37/007

F02B37/00 400C

【審査請求】未請求

【請求項の数】4

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2020140256

(22)【出願日】2020-08-21

(71)【出願人】

【識別番号】000003218

【氏名又は名称】株式会社豊田自動織機

(74)【代理人】

【識別番号】110000394

【氏名又は名称】特許業務法人岡田国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】楠 昌幸

【テーマコード（参考）】

3G005

3G092

【Ｆターム（参考）】

3G005EA04

3G005EA16

3G005EA24

3G005EA26

3G005FA02

3G005HA05

3G005JA13

3G005JA24

3G005JA39

3G092AA18

3G092BB01

3G092DB03

3G092DB05

3G092EA01

3G092EA02

3G092EA09

3G092EA11

3G092FA04

3G092GA17

3G092GA18

3G092HA04Z

3G092HA16Z

3G092HE01Z

3G092HE06X

(57)【要約】

【課題】２機のターボチャージャを有する内燃機関において、シングルターボモードとツインターボモードの、どちらのモードも有り得るターボ切替領域にて出力トルクが目標トルクとなるように制御する際、よりシンプルな処理にて、シングルターボモードの場合の出力トルクと、ツインターボモードの場合の出力トルクとの差をより低減することができる、内燃機関の制御装置を提供する。
【解決手段】内燃機関の運転領域として、シングルターボモードの１ターボ領域と、ツインターボモードの２ターボ領域と、１ターボ領域と２ターボ領域の間にターボモードの切り替えが発生するターボ切替領域とが設定され、ターボ切替領域の場合、シングルターボモードの場合の出力トルクと、ツインターボモードの場合の出力トルクとの差が小さくなるように、シングルターボモードの場合の噴射量とツインターボモードの場合の噴射量とを異なる値とする。
【選択図】図１３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１ターボチャージャと第２ターボチャージャを有する内燃機関の運転状態を検出し、検出した前記運転状態に基づいて、前記内燃機関のシリンダ内へ燃料を噴射する噴射量を制御するとともに前記第１ターボチャージャのみを用いて過給するシングルターボモードと前記第１ターボチャージャ及び前記第２ターボチャージャの双方を用いて過給するツインターボモードとを切り替える、内燃機関の制御装置において、
前記制御装置には、前記内燃機関の運転領域として、
前記シングルターボモードで制御する前記運転領域である１ターボ領域と、
前記ツインターボモードで制御する前記運転領域である２ターボ領域と、
前記１ターボ領域と前記２ターボ領域の間に設定されて前記シングルターボモードから前記ツインターボモードへの切り替えまたは前記ツインターボモードから前記シングルターボモードへの切り替えが発生する前記運転領域であるターボ切替領域と、が設定されており、
前記制御装置は、
前記運転状態に基づいて前記内燃機関の目標トルクを求め、前記内燃機関の出力トルクが前記目標トルクに近づくように前記噴射量を求める際に、前記運転状態に基づいて判定した前記運転領域が前記ターボ切替領域である場合には、前記シングルターボモードで制御した場合の前記内燃機関の出力トルクと、前記ツインターボモードで制御した場合の前記内燃機関の出力トルクとの差が小さくなるように、前記シングルターボモードで制御した場合の前記噴射量と前記ツインターボモードで制御した場合の前記噴射量とが異なる値となるように前記噴射量を求める、切替領域噴射量調整部を有している、
内燃機関の制御装置。

【請求項2】

請求項１に記載の内燃機関の制御装置であって、
前記制御装置には、
前記１ターボ領域から前記ターボ切替領域を経由して前記２ターボ領域へとまたがって、許容される前記噴射量の上限量である許容上限噴射量が設定されており、
前記制御装置は、
前記切替領域噴射量調整部にて、前記運転状態に基づいて判定した前記運転領域が前記ターボ切替領域である場合、前記シングルターボモードで制御した場合の前記噴射量と前記許容上限噴射量を、前記ツインターボモードで制御した場合の前記噴射量と前記許容上限噴射量よりも大きな値とする、
あるいは、前記切替領域噴射量調整部にて前記運転状態に基づいて判定した前記運転領域が前記ターボ切替領域である場合、前記切替領域噴射量調整部にて、前記ツインターボモードで制御した場合の前記噴射量と前記許容上限噴射量を、前記シングルターボモードで制御した場合の前記噴射量と前記許容上限噴射量よりも小さな値とする、
内燃機関の制御装置。

【請求項3】

請求項２に記載の内燃機関の制御装置であって、
前記制御装置は、
前記運転状態に基づいて判定した前記運転領域が前記ターボ切替領域である場合、前記シングルターボモードで制御した場合における前記内燃機関の吸気及び排気の際に使われる運動エネルギーの損失である１ターボ時ポンピング損失と、前記ツインターボモードで制御した場合における前記内燃機関の吸気及び排気の際に使われる運動エネルギーの損失である２ターボ時ポンピング損失と、を推定し、推定した前記１ターボ時ポンピング損失と前記２ターボ時ポンピング損失との差であるポンピング損失差を求める、ポンピング損失推定部を有しており、
前記制御装置は、
前記切替領域噴射量調整部にて、前記運転状態に基づいて判定した前記運転領域が前記ターボ切替領域である場合、前記ポンピング損失差に基づいてターボモード調整噴射量を求め、前記シングルターボモードで制御した場合の前記噴射量及び前記許容上限噴射量を、前記ツインターボモードで制御した場合の前記噴射量及び前記許容上限噴射量に対して、前記ターボモード調整噴射量だけ増量する、
あるいは、前記切替領域噴射量調整部にて、前記運転状態に基づいて判定した前記運転領域が前記ターボ切替領域である場合、前記ポンピング損失差に基づいて前記ターボモード調整噴射量を求め、前記ツインターボモードで制御した場合の前記噴射量及び前記許容上限噴射量を、前記シングルターボモードで制御した場合の前記噴射量及び前記許容上限噴射量に対して、前記ターボモード調整噴射量だけ減量する、
内燃機関の制御装置。

【請求項4】

請求項３に記載の内燃機関の制御装置であって、
前記制御装置は、
前記運転状態に基づいて判定した前記運転領域が前記ターボ切替領域である場合、前記シングルターボモードで制御した場合における前記内燃機関の熱エネルギーの損失である１ターボ時冷却損失と前記１ターボ時ポンピング損失とを含むエネルギー損失である１ターボ時総合損失と、前記ツインターボモードで制御した場合における前記内燃機関の熱エネルギーの損失である２ターボ時冷却損失と前記２ターボ時ポンピング損失とを含むエネルギー損失である２ターボ時総合損失と、を推定し、推定した前記１ターボ時総合損失と前記２ターボ時総合損失との差である総合損失差を求める、総合損失推定部を有しており、
前記制御装置は、
前記切替領域噴射量調整部にて、前記運転状態に基づいて判定した前記運転領域が前記ターボ切替領域である場合、前記総合損失差に基づいて前記ターボモード調整噴射量を求める、
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、内燃機関の制御装置に関する。

【背景技術】

【0002】

近年の車両や建設機械等に搭載された内燃機関には、より大きな駆動トルクを得るために、排気ガスのエネルギーを用いて過給するターボチャージャを備えた内燃機関がある。さらに、２機のターボチャージャを備えた内燃機関がある。

【0003】

例えば並列に配置された２機の比較的小型のターボチャージャを有する内燃機関は、１機の大型のターボチャージャのみを有する内燃機関と比較して、レスポンスの向上と低回転領域からトルクを得ることができる等のメリットがある。しかし、２機のターボチャージャを備えた内燃機関では、運転状態に応じて、１機のターボチャージャのみで過給するシングルターボモードで制御する場合と、２機のターボチャージャで過給するツインターボモードで制御する場合と、を切り替える必要がある。

【0004】

例えば２機のターボチャージャを有する内燃機関の運転領域として、１ターボ領域と２ターボ領域とターボ切替領域との３つの運転領域が設定されている。１ターボ領域は、内燃機関の負荷が比較的小さく（排気流量が比較的小さく）、シングルターボモードで制御する運転領域である。２ターボ領域は、内燃機関の負荷が比較的大きく（排気流量が比較的大きく）、ツインターボモードで制御する運転領域である。ターボ切替領域は、１ターボ領域と２ターボ領域の間の領域であって、シングルターボモードからツインターボモード、またはツインターボモードからシングルターボモード、への切り替えが発生する運転領域である。また内燃機関には、運転領域内における運転状態に応じた目標トルクが設定されており、運転状態に応じた出力トルクが目標トルクに近づくように（目標トルクとなるように）燃料の噴射量が制御される。

【0005】

内燃機関の運転状態が１ターボ領域内である場合、シングルターボモードとされてツインターボモードに切り替わることがないので、目標トルクを発生させる燃料の噴射量は１つの値に決まる。同様に、内燃機関の運転状態が２ターボ領域内である場合、ツインターボモードとされてシングルターボモードに切り替わることがないので、目標トルクを発生させる燃料の噴射量は１つの値に決まる。しかし、内燃機関の運転状態がターボ切替領域内である場合、目標トルクを発生させる燃料の噴射量は、シングルターボモードで制御している場合の噴射量と、ツインターボモードで制御している場合の噴射量とでは、異なる噴射量となる。

【0006】

ツインターボモードの場合は並列に配置された２機のターボチャージャに排気を分割して流すことになるので、全排気を１機のターボチャージャに流すシングルターボモードの場合と比較して、排気の圧損が少ない（いわゆるポンピング損失が少ない）。このため、同じ燃料量を噴射しても、シングルターボモードの場合よりもツインターボモードの場合のほうが、内燃機関の出力トルクが大きくなる。この点を考慮せずにシングルターボモードからツインターボモード、あるいはツインターボモードからシングルターボモードに切り替えると、トルクの変動が発生してユーザがはっきりと体感できるレベルのショックが発生する可能性があるので好ましくない。

【0007】

例えば特許文献１には、エンジンの燃焼室内の圧力を圧力センサにて直接検出することなくエンジンの発生する軸トルクを推定可能な、エンジンの制御装置が開示されている。特許文献１に記載の制御装置は、熱発生開始時期（または燃焼開始から所定クランク角度までの燃焼期間）である運転状態に基づいて、燃焼室内のガスの燃焼中のクランク角度における燃焼質量、燃焼室内のガスの燃焼中のクランク角度における燃焼質量割合、熱発生パターンのいずれか一つを推定し、推定したいずれか一つの値に基づいて、エンジンの発生する軸トルクを推定し、点火時期を制御してトルクの急変を抑制している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0008】

【特許文献1】特開２００５－３３０９３１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0009】

特許文献１では、エンジンの燃焼室内の圧力を圧力センサにて直接検出してはいないが、熱発生開始時期（または燃焼期間）の検出と、燃焼質量または燃焼質量割合または熱発生パターンのいずれか一つを推定し、推定したいずれか一つの値に基づいてエンジンの発生する軸トルクを推定する処理が複雑であり、処理の量も多く、制御装置への負荷が大きくなるので、あまり好ましくない。

【0010】

本発明は、このような点に鑑みて創案されたものであり、２機のターボチャージャを有する内燃機関において、シングルターボモードとツインターボモードの、どちらのモードも有り得るターボ切替領域にて出力トルクが目標トルクとなるように制御する際、よりシンプルな処理にて、シングルターボモードの場合の出力トルクと、ツインターボモードの場合の出力トルクとの差をより低減することができる、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】

【0011】

上記課題を解決するため、本発明の第１の発明は、第１ターボチャージャと第２ターボチャージャを有する内燃機関の運転状態を検出し、検出した前記運転状態に基づいて、前記内燃機関のシリンダ内へ燃料を噴射する噴射量を制御するとともに前記第１ターボチャージャのみを用いて過給するシングルターボモードと前記第１ターボチャージャ及び前記第２ターボチャージャの双方を用いて過給するツインターボモードとを切り替える、内燃機関の制御装置である。前記制御装置には、前記内燃機関の運転領域として、前記シングルターボモードで制御する前記運転領域である１ターボ領域と、前記ツインターボモードで制御する前記運転領域である２ターボ領域と、前記１ターボ領域と前記２ターボ領域の間に設定されて前記シングルターボモードから前記ツインターボモードへの切り替えまたは前記ツインターボモードから前記シングルターボモードへの切り替えが発生する前記運転領域であるターボ切替領域と、が設定されている。そして、前記制御装置は、前記運転状態に基づいて前記内燃機関の目標トルクを求め、前記内燃機関の出力トルクが前記目標トルクに近づくように前記噴射量を求める際に、前記運転状態に基づいて判定した前記運転領域が前記ターボ切替領域である場合には、前記シングルターボモードで制御した場合の前記内燃機関の出力トルクと、前記ツインターボモードで制御した場合の前記内燃機関の出力トルクとの差が小さくなるように、前記シングルターボモードで制御した場合の前記噴射量と前記ツインターボモードで制御した場合の前記噴射量とが異なる値となるように前記噴射量を求める、切替領域噴射量調整部を有している、内燃機関の制御装置である。

【0012】

次に、本発明の第２の発明は、上記第１の発明に係る内燃機関の制御装置であって、前記制御装置には、前記１ターボ領域から前記ターボ切替領域を経由して前記２ターボ領域へとまたがって、許容される前記噴射量の上限量である許容上限噴射量が設定されている。そして、前記制御装置は、前記切替領域噴射量調整部にて、前記運転状態に基づいて判定した前記運転領域が前記ターボ切替領域である場合、前記シングルターボモードで制御した場合の前記噴射量と前記許容上限噴射量を、前記ツインターボモードで制御した場合の前記噴射量と前記許容上限噴射量よりも大きな値とする、あるいは、前記切替領域噴射量調整部にて前記運転状態に基づいて判定した前記運転領域が前記ターボ切替領域である場合、前記切替領域噴射量調整部にて、前記ツインターボモードで制御した場合の前記噴射量と前記許容上限噴射量を、前記シングルターボモードで制御した場合の前記噴射量と前記許容上限噴射量よりも小さな値とする、内燃機関の制御装置である。

【0013】

次に、本発明の第３の発明は、上記第２の発明に係る内燃機関の制御装置であって、前記制御装置は、前記運転状態に基づいて判定した前記運転領域が前記ターボ切替領域である場合、前記シングルターボモードで制御した場合における前記内燃機関の吸気及び排気の際に使われる運動エネルギーの損失である１ターボ時ポンピング損失と、前記ツインターボモードで制御した場合における前記内燃機関の吸気及び排気の際に使われる運動エネルギーの損失である２ターボ時ポンピング損失と、を推定し、推定した前記１ターボ時ポンピング損失と前記２ターボ時ポンピング損失との差であるポンピング損失差を求める、ポンピング損失推定部を有している。そして、前記制御装置は、前記切替領域噴射量調整部にて、前記運転状態に基づいて判定した前記運転領域が前記ターボ切替領域である場合、前記ポンピング損失差に基づいてターボモード調整噴射量を求め、前記シングルターボモードで制御した場合の前記噴射量及び前記許容上限噴射量を、前記ツインターボモードで制御した場合の前記噴射量及び前記許容上限噴射量に対して、前記ターボモード調整噴射量だけ増量する、あるいは、前記切替領域噴射量調整部にて、前記運転状態に基づいて判定した前記運転領域が前記ターボ切替領域である場合、前記ポンピング損失差に基づいて前記ターボモード調整噴射量を求め、前記ツインターボモードで制御した場合の前記噴射量及び前記許容上限噴射量を、前記シングルターボモードで制御した場合の前記噴射量及び前記許容上限噴射量に対して、前記ターボモード調整噴射量だけ減量する、内燃機関の制御装置である。

【0014】

次に、本発明の第４の発明は、上記第３の発明に係る内燃機関の制御装置であって、前記制御装置は、前記運転状態に基づいて判定した前記運転領域が前記ターボ切替領域である場合、前記シングルターボモードで制御した場合における前記内燃機関の熱エネルギーの損失である１ターボ時冷却損失と前記１ターボ時ポンピング損失とを含むエネルギー損失である１ターボ時総合損失と、前記ツインターボモードで制御した場合における前記内燃機関の熱エネルギーの損失である２ターボ時冷却損失と前記２ターボ時ポンピング損失とを含むエネルギー損失である２ターボ時総合損失と、を推定し、推定した前記１ターボ時総合損失と前記２ターボ時総合損失との差である総合損失差を求める、総合損失推定部を有している。そして、前記制御装置は、前記切替領域噴射量調整部にて、前記運転状態に基づいて判定した前記運転領域が前記ターボ切替領域である場合、前記総合損失差に基づいて前記ターボモード調整噴射量を求める、内燃機関の制御装置である。

【発明の効果】

【0015】

第１の発明によれば、内燃機関の運転状態に基づいて判定した運転領域がターボ切替領域である場合、シングルターボモードで制御した場合の出力トルクと、ツインターボモードで制御した場合の出力トルクとの差が小さくなるように、シングルターボモードの場合の燃料の噴射量と、ツインターボモードの場合の燃料の噴射量とが異なる値となるように噴射量を求める。これにより、２機のターボチャージャを有する内燃機関において、シングルターボモードとツインターボモードの、どちらのモードも有り得るターボ切替領域にて出力トルクが目標トルクとなるように制御する際、よりシンプルな処理とすることができる。また、このシンプルな処理にて、シングルターボモードの場合の出力トルクと、ツインターボモードの場合の出力トルクとの差をより低減することができる、

【0016】

同一の運転状態の場合に同一の燃料の噴射量であっても、上述したとおり、ツインターボモードの場合のほうがシングルターボモードの場合よりも内燃機関の出力トルクが大きくなる。第２の発明によれば、シングルターボモードとツインターボモードのどちらのモードも有り得るターボ切替領域において、シングルターボモードの場合の噴射量と許容上限噴射量を、ツインターボモードの場合の噴射量と許容上限噴射量よりも大きな値とする。または、ツインターボモードの場合の噴射量と許容上限噴射量を、シングルターボモードの場合の噴射量と許容上限噴射量よりも小さな値とする。これにより、よりシンプルな処理にて、シングルターボモードの場合の出力トルクと、ツインターボモードの場合の出力トルクとの差をより低減することができる。

【0017】

第３の発明によれば、シングルターボモードで制御した場合の１ターボ時ポンピング損失と、ツインターボモードで制御した場合の２ターボ時ポンピング損失とを推定し、ポンピング損失差を求め、ポンピング損失差に基づいてターボモード調整噴射量を求める。これにより、よりシンプルな処理にて、シングルターボモードの場合の出力トルクとツインターボモードの場合の出力トルクとの差をより低減することができる適切な補正量（ターボモード調整噴射量）を求めることができる。

【0018】

第４の発明によれば、シングルターボモードの場合とツインターボモードの場合における運動エネルギーの差であるポンピング損失差に、さらに熱エネルギーの差を加えた総合損失差に基づいてターボモード調整噴射量を求める。これにより、シングルターボモードの場合の出力トルクとツインターボモードの場合の出力トルクとの差を、さらに低減することができる適切な補正量（ターボモード調整噴射量）を求めることができる。

【図面の簡単な説明】

【0019】

【図1】本発明の内燃機関の制御装置を有する内燃機関システムの例を説明する図である。

【図2】図１に示す内燃機関システムにおいて、シングルターボモードの場合の吸気の経路と排気の経路を説明する図である。

【図3】図１に示す内燃機関システムにおいて、ツインターボモードの場合の吸気の経路と排気の経路を説明する図である。

【図4】シングルターボモードの場合とツインターボモードの場合の内燃機関の出力トルクの差を説明する図である。

【図5】内燃機関の運転領域を、１ターボ領域、ターボ切替領域、２ターボ領域、に区分した例を説明する図である。

【図6】図５に示した運転領域に対して、目標トルクを設定した例を説明する図である。

【図7】図６に示した目標トルクに対して、出力トルクが目標トルクとなるように燃料噴射量を設定した例を説明する図である。

【図8】図７に示した燃料噴射量に対して、許容上限噴射量を設定した例を説明する図である。

【図9】図８に対して、燃料噴射量についてはターボ切替領域ではツインターボモードの燃料噴射量を採用し、許容上限噴射量についてはツインターボモードの許容上限噴射量を採用した例を説明する図である。

【図10】図７に示す例に対して、２ターボ領域において燃料噴射量の特性Ｇ１１に沿った燃料噴射量とした場合では２ターボ領域のトルクがトルク特性ＴＱ２０となる例を説明する図である。

【図11】制御装置の処理手順の例を説明するフローチャートである。

【図12】図１１に示すフローチャートにおける処理ＳＡ０００の詳細を説明するフローチャートである。

【図13】図１１に示すフローチャートにおける処理ＳＢ０００の詳細を説明するフローチャートである。

【図14】ターボ切替領域内においてシングルターボモードからツインターボモードに切り替えた場合における最終噴射量及び最終許容上限噴射量を徐々に減量する例を説明する図である。

【図15】ターボ切替領域内においてツインターボモードからシングルターボモードに切り替えた場合における最終噴射量及び最終許容上限噴射量を徐々に増量する例を説明する図である。

【図16】その他の実施の形態において、図９に対して、燃料噴射量についてはターボ切替領域ではシングルターボモードの燃料噴射量を採用し、許容上限噴射量についてはシングルターボモードの許容上限噴射量を採用した例を説明する図である。

【図17】その他の実施の形態において、図１３に示す処理ＳＢ０００からの変更個所を説明するフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0020】

●［内燃機関システム１の構成の例（図１）］
以下に本発明を実施するための形態を図面を用いて説明する。まず図１を用いて、車両に搭載された内燃機関システム１の構成の例について説明する。本実施の形態の説明では、内燃機関の例として、車両に搭載された内燃機関１０（例えばディーゼルエンジン）を用いて説明する。また図１に示す内燃機関システム１は、第１ターボチャージャ３１と第２ターボチャージャ３２とを有する過給システム３０を有している。

【0021】

以下、内燃機関システム１について、図１を用いて吸気側（図１の上方）から排気側（図１の下方）に向かって順に説明する。吸気管１１Ａの流入側には、吸気流量検出手段２１（例えば、吸気流量センサ）、大気圧検出手段２２Ｄ（例えば、圧力センサ）、吸気温度検出手段２２Ｅ（例えば、温度センサ）、が設けられている。吸気流量検出手段２１は、内燃機関１０が吸入した空気の流量に応じた検出信号を制御装置７０に出力する。大気圧検出手段２２Ｄは、雰囲気の大気の圧力（大気圧）に応じた検出信号を制御装置７０に出力し、吸気温度検出手段２２Ｅは、内燃機関１０が吸入した空気の温度（外気温度）に応じた検出信号を制御装置７０に出力する。吸気管１１Ａの流出側は、第１吸気流入通路１１Ｂ１と第２吸気流入通路１１Ｂ２の二股に分岐しており、第１吸気流入通路１１Ｂ１の流入側と第２吸気流入通路１１Ｂ２の流入側とに接続されている。

【0022】

第１吸気流入通路１１Ｂ１の流出側は、第１ターボチャージャ３１の第１コンプレッサ３１Ａの吸気流入口に接続されている。また第１吸気流入通路１１Ｂ１の途中には、吸気バイパス通路１１ＣＢの流出側が接続されている。第１コンプレッサ３１Ａの吸気吐出口は、第１吸気吐出通路１１Ｃ１の流入側に接続され、第１吸気吐出通路１１Ｃ１の流出側は、第２吸気吐出通路１１Ｃ２の流出側と吸気最終合流点ＰＡ３にて合流されて合流吸気通路１１Ｄの流入側に接続されている。第１コンプレッサ３１Ａは第１タービン３１Ｂにて回転駆動され、第１吸気流入通路１１Ｂ１から吸入した空気を圧縮して第１吸気吐出通路１１Ｃ１へ吐出する。

【0023】

第２吸気流入通路１１Ｂ２の流出側は、第２ターボチャージャ３２の第２コンプレッサ３２Ａの吸気流入口に接続されている。第２コンプレッサ３２Ａの吸気吐出口は、第２吸気吐出通路１１Ｃ２の流入側に接続され、第２吸気吐出通路１１Ｃ２の流出側は、第１吸気吐出通路１１Ｃ１の流出側と吸気最終合流点ＰＡ３にて合流されて合流吸気通路１１Ｄの流入側に接続されている。第２コンプレッサ３２Ａは第２タービン３２Ｂにて回転駆動され、第２吸気流入通路１１Ｂ２から吸入した空気を圧縮して第２吸気吐出通路１１Ｃ２へ吐出する。吸気バイパス通路１１ＣＢは、第２吸気吐出通路１１Ｃ２の吸気分岐点ＰＡ１から分岐されて第１吸気流入通路１１Ｂ１の吸気中間合流点ＰＡ２に接続されている。

【0024】

吸気切替弁６２は、第２吸気吐出通路１１Ｃ２における吸気バイパス通路１１ＣＢとの分岐点である吸気分岐点ＰＡ１よりも吸気下流側に設けられて、制御装置７０からの制御信号に基づいて第２吸気吐出通路１１Ｃ２を開閉する。また吸気バイパス弁６１は、吸気バイパス通路１１ＣＢに設けられて、制御装置７０からの制御信号に基づいて吸気バイパス通路１１ＣＢを開閉する。第２吸気吐出通路１１Ｃ２における吸気分岐点ＰＡ１から吸気切替弁６２の間には、過給圧検出手段２２Ｇが設けられている。過給圧検出手段２２Ｇは、例えば圧力センサであり、自身が設けられている位置の第２吸気吐出通路１１Ｃ２内の吸気の圧力に応じた検出信号を制御装置７０に出力する。

【0025】

合流吸気通路１１Ｄの流入側は、第１吸気吐出通路１１Ｃ１の流出側と第２吸気吐出通路１１Ｃ２の流出側とが接続され、合流吸気通路１１Ｄの流出側は、吸気マニホルド１１Ｅの流入側に接続されている。また合流吸気通路１１Ｄには、過給圧検出手段２２Ｆ、インタークーラ３８、制御装置７０から制御されるスロットル装置３３等が設けられている。過給圧検出手段２２Ｆは、例えば圧力センサであり、合流吸気通路１１Ｄ内の吸気の圧力に応じた検出信号を制御装置７０に出力する。

【0026】

また合流吸気通路１１Ｄには、ＥＧＲ通路１３Ａの流出側が接続されている。ＥＧＲ通路１３Ａの流入側は排気マニホルド１２Ａ２に接続されている。そしてＥＧＲ通路１３Ａには、ＥＧＲクーラ３４と、制御装置７０から制御されるＥＧＲ弁３５が設けられている。

【0027】

吸気マニホルド１１Ｅには、吸気マニホルド１１Ｅ内の過給圧を検出する吸気マニホルド内過給圧検出手段２２Ａ（例えば、圧力センサ）と、吸気マニホルド１１Ｅ内の吸気温度を検出する吸気マニホルド内吸気温度検出手段２８Ａ（例えば、温度センサ）が設けられている。吸気マニホルド内過給圧検出手段２２Ａは、吸気マニホルド１１Ｅ内の吸気（過給された吸気）の圧力に応じた検出信号を制御装置７０に出力する。吸気マニホルド内吸気温度検出手段２８Ａは、吸気マニホルド１１Ｅ内の吸気の温度に応じた検出信号を制御装置７０に出力する。

【0028】

吸気マニホルド１１Ｅの流出側は、内燃機関１０の各シリンダに接続されている。

【0029】

内燃機関１０は複数のシリンダを有しており、インジェクタ４３Ａ～４３Ｈが、それぞれのシリンダに設けられている。インジェクタ４３Ａ～４３Ｈには、コモンレール４２から燃料配管を介して燃料が供給されており、インジェクタ４３Ａ～４３Ｈは、制御装置７０からの制御信号によって駆動され、それぞれのシリンダ内に燃料を噴射する。

【0030】

コモンレール４２には、制御装置７０からの制御信号に基づいて駆動される燃圧調整ポンプ４１から燃料が供給されている。またコモンレール４２には、コモンレール４２内の燃料の圧力を検出する燃圧検出手段２３（例えば、圧力センサ）が設けられている。燃圧検出手段２３は、検出した燃料圧力に応じた検出信号を制御装置７０に出力する。制御装置７０は、燃圧検出手段２３からの検出信号に基づいた燃料圧力が目標燃料圧力となるように燃圧調整ポンプ４１を制御する。

【0031】

内燃機関１０には、クランク角度検出手段２５Ａ（例えば回転センサ）、カム角度検出手段２５Ｂ（例えば回転センサ）、クーラント温度検出手段２４（例えば温度センサ）等が設けられている。クランク角度検出手段２５Ａは、内燃機関１０のクランクシャフトの回転角度に応じた検出信号を制御装置７０に出力する。制御装置７０は、クランク角度検出手段２５Ａからの検出信号に基づいて内燃機関１０の回転数を検出する。カム角度検出手段２５Ｂは、内燃機関１０のカムシャフトの回転角度に応じた検出信号を制御装置７０に出力する。クーラント温度検出手段２４は、内燃機関１０内に循環されている冷却用クーラントの温度に応じた検出信号を制御装置７０に出力する。

【0032】

内燃機関１０の排気側には排気マニホルド１２Ａ１、１２Ａ２の流入側が接続され、排気マニホルド１２Ａ１の流出側には第１排気流入通路１２Ｂ１の流入側が接続され、排気マニホルド１２Ａ２の流出側には第２排気流入通路１２Ｂ２の流入側が接続されている。また第１排気流入通路１２Ｂ１の流出側は第１タービン３１Ｂの排気流入口に接続され、第２排気流入通路１２Ｂ２の流出側は第２タービン３２Ｂの排気流入口に接続されている。また第１排気流入通路１２Ｂ１の流入側と第２排気流入通路１２Ｂ２の流入側は、排気連通通路１２ＢＢにて連通されている。

【0033】

第１タービン３１Ｂの排気吐出口には、第１排気吐出通路１２Ｃ１の流入側が接続され、第１排気吐出通路１２Ｃ１の流出側は、第２排気吐出通路１２Ｃ２の流出側と排気最終合流点ＰＢ３にて合流されて合流排気通路１２Ｄの流入側に接続されている。第２タービン３２Ｂの排気吐出口には、第２排気吐出通路１２Ｃ２の流入側が接続され、第２排気吐出通路１２Ｃ２の流出側は、第１排気吐出通路１２Ｃ１の流出側と排気最終合流点ＰＢ３にて合流されて合流排気通路１２Ｄの流入側に接続されている。そして合流排気通路１２Ｄの流出側は、酸化触媒５１の流入側に接続されている。

【0034】

排気切替弁６３は、第２排気流入通路１２Ｂ２における排気連通通路１２ＢＢとの接続個所よりも排気下流側に設けられている。排気切替弁６３は、制御装置７０からの制御信号に基づいて、第２排気流入通路１２Ｂ２を開閉する。

【0035】

また第１排気吐出通路１２Ｃ１には、第１排気吐出通路１２Ｃ１内の排気の圧力を検出する排気圧力検出手段２２Ｂ（例えば圧力センサ）、第１排気吐出通路１２Ｃ１内の排気の温度を検出する排気温度検出手段２６（例えば温度センサ）等が設けられている。排気圧力検出手段２２Ｂは、検出した圧力に応じた検出信号を制御装置７０に出力し、排気温度検出手段２６は、検出した温度に応じた検出信号を制御装置７０に出力する。

【0036】

第１タービン３１Ｂには、第１タービン３１Ｂの排気流入口から第１タービン３１Ｂへと導かれる排気ガスの流路である第１タービン内流路の開度（閉度）を調整することで排気の流速を調整可能な複数の第１可変ノズル３１Ｃが設けられている。第１可変ノズル３１Ｃは、制御装置７０からの制御信号に応じて動作するノズル駆動手段３１Ｄ（例えば電動モータ）にて動作される。またノズル開度検出手段３１Ｅ（例えば回転角度センサ）は、第１可変ノズル３１Ｃの開度に応じたノズル駆動手段３１Ｄの動作状態（この場合、電動モータの回転角度）に応じた検出信号を制御装置７０に出力する。なお、第２タービン内流路の開度（閉度）を調整する第２可変ノズル３２Ｃ、ノズル駆動手段３２Ｄ、ノズル開度検出手段３２Ｅも同様であるので、これらの説明は省略する。

【0037】

酸化触媒５１の流出側は、ＤＰＦ５２（微粒子捕集フィルタ）の流入側に接続されている。酸化触媒５１は、内燃機関１０の排気中のＨＣ（炭化水素）とＣＯ（一酸化炭素）を酸化して浄化する。

【0038】

ＤＰＦ５２の流出側は、尿素ＳＣＲ５３の流入側に接続されており、ＤＰＦ５２は、排気中の微粒子を捕集する。またＤＰＦ５２には、ＤＰＦ５２の流入側と流出側の圧力差を検出する差圧検出手段２２Ｃ（例えば差圧センサ）が設けられている。差圧検出手段２２Ｃは、ＤＰＦ５２の流入側と流出側の圧力差に応じた検出信号を制御装置７０に出力する。制御装置７０は、差圧検出手段２２Ｃからの検出信号に基づいた差圧から、ＤＰＦ５２に堆積された微粒子の量を推定することができる。

【0039】

尿素ＳＣＲ５３は、図示省略した尿素水添加弁から噴射された尿素を用いて、排気中のＮＯｘ（窒素酸化物）を還元して浄化する。

【0040】

アクセルペダル踏込量検出手段２７（例えばアクセルペダル踏込角度センサ）は、アクセルペダルに設けられており、運転者によるアクセルペダルの踏込量に応じた検出信号を制御装置７０に出力する。

【0041】

制御装置７０は、ＣＰＵ７１、ＲＡＭ７２、記憶手段７３、ＥＥＰＲＯＭ７４、タイマ７５等を有している。ＲＡＭ７２、記憶手段７３、ＥＥＰＲＯＭ７４、タイマ７５等は、各種のバスにてＣＰＵ７１と接続されている。記憶手段７３は、例えばＦｌａｓｈＲＯＭ等の記憶装置であり、後述する処理を実行するためのプログラムやデータ等が記憶されている。またＣＰＵ７１は、後述する切替領域噴射量調整部７１Ａ、ポンピング損失推定部７１Ｂ、総合損失推定部７１Ｃ等を有しているが、これらの詳細については後述する。

【0042】

●［シングルターボモードの場合と、ツインターボモードの場合の、吸気の経路及び排気の経路の違いと、出力トルクの違い（図２～図４）］
図２は、図１に示す内燃機関システム１において、第１ターボチャージャ３１のみを用いて過給するシングルターボモードにおける吸気の経路（図２中の太実線）と排気の経路（図２中の太点線）を示している。シングルターボモードの場合、吸気バイパス弁６１と吸気切替弁６２と排気切替弁６３は、制御装置７０から閉じる側に制御されている。また図３は、図１に示す内燃機関システム１において、第１ターボチャージャ３１と第２ターボチャージャ３２の双方を用いて過給するツインターボモードにおける吸気の経路（図３中の太実線）と排気の経路（図３中の太点線）を示している。ツインターボモードの場合、吸気バイパス弁６１は制御装置７０から閉じる側に制御され、吸気切替弁６２と排気切替弁６３は制御装置７０から開く側に制御されている。

【0043】

図２に示すシングルターボモードの場合の排気の経路では、図３に示すツインターボモードの場合の排気の経路と比較して、排気マニホルド１２Ａ１、１２Ａ２の双方からの排気が第１排気流入通路１２Ｂ１にまとめられる。従って、図２に示すシングルターボモードの場合の排気マニホルド１２Ａ１、１２Ａ２内の排気の圧力は、図３に示すツインターボモードの場合の排気マニホルド１２Ａ１、１２Ａ２内の排気の圧力よりも高くなる。別の言い方をすると、図３に示すツインターボモードの場合の排気の経路では、図２に示すシングルターボモードの場合の排気の経路と比較して、排気マニホルド１２Ａ１、１２Ａ２からのそれぞれの排気が、第１排気流入通路１２Ｂ１と第２排気流入通路１２Ｂ２のそれぞれに分散されて流れる。従って、図３に示すツインターボモードの場合の排気マニホルド１２Ａ１、１２Ａ２内の排気の圧力は、図２に示すシングルターボモードの場合の排気マニホルド１２Ａ１、１２Ａ２内の排気の圧力よりも低くなる。

【0044】

以上により、図４に示すように、同じ運転状態で同じ燃料噴射量であっても、シングルターボモードの場合のポンピング損失である１ターボ時ポンピング損失ＳＰ１は、ツインターボモードの場合のポンピング損失である２ターボ時ポンピング損失ＳＰ２よりも大きくなる。

【0045】

なお、図４におけるポンピング損失は、内燃機関１０の吸気及び排気の際に使われる運動エネルギーの損失である。また図４におけるその他の損失は、内燃機関１０の熱エネルギーの損失である冷却損失を含む損失であり、排気損失や機械損失なども含む。シングルターボモードの場合の、ポンピング損失である１ターボ時ポンピング損失ＳＰ１と、冷却損失を含む１ターボ時その他損失ＳＲ１と、を含む損失を１ターボ時総合損失ＳＳ１とする。またツインターボモードの場合の、ポンピング損失である２ターボ時ポンピング損失ＳＰ２と、冷却損失を含む２ターボ時その他損失ＳＲ２と、を含む損失を２ターボ時総合損失ＳＳ２とする。１ターボ時ポンピング損失ＳＰ１は、２ターボ時ポンピング損失ＳＰ２よりも大きく、１ターボ時総合損失ＳＳ１は、２ターボ時総合損失ＳＳ２よりも大きい。従って、同じ燃料噴射量であっても、ツインターボモードの場合の内燃機関１０の出力トルクである２ターボ時出力トルクＴＱ２は、シングルターボモードの場合の内燃機関１０の出力トルクである１ターボ時出力トルクＴＱ１よりも大きくなる。

【0046】

●［内燃機関の運転領域、目標トルク、燃料噴射量、許容上限噴射量の設定（図５～図１０）］
図５は、内燃機関１０の運転状態に基づいた運転領域の例を示している。制御装置７０の記憶手段には、内燃機関１０の運転状態に応じた運転領域が設定されている。例えば運転領域は、図５に示すように、内燃機関１０の回転数に応じた３つの領域が設定されている。回転数が第１回転数Ｎ１よりも低い領域は、シングルターボモードで制御する運転領域である１ターボ領域に設定されている。回転数が第２回転数Ｎ２以上の領域は、ツインターボモードで制御する運転領域である２ターボ領域に設定されている。そして回転数が第１回転数Ｎ１以上かつ第２回転数Ｎ２未満の領域（１ターボ領域と２ターボ領域の間の領域）は、シングルターボモードからツインターボモードへの切り替え、またはツインターボモードからシングルターボモードへの切り替えが発生する運転領域であるターボ切替領域に設定されている。以降の説明では、回転数に応じて運転領域を区分した例で説明するが、回転数に限定されず、排気流量や、過給圧等に応じて運転領域を区分してもよい。

【0047】

図６は、図５に示した運転領域に対して、内燃機関１０の耐久性や内燃機関１０を搭載した車両の目標運動性能等に基づいて設定された目標トルクＴｇＴＱが、内燃機関の回転数に応じて（運転領域に応じて）設定された例を示している。

【0048】

図７は、図５に示した運転領域に対して、内燃機関１０の出力トルクが図６に示した目標トルクとなるように燃料噴射量を設定した例を示している。上述したように、同じ燃料噴射量であっても、シングルターボモードの場合の出力トルクよりも、ツインターボモードの場合の出力トルクのほうが大きい。従って、シングルターボモードの場合は特性Ｇ１の燃料噴射量、ツインターボモードの場合は特性Ｇ２の燃料噴射量、となった例を示している。なお、同じ回転数であっても、平地走行時、登坂時、降坂時等、運転状態に応じて燃料噴射量（及び目標トルク）は異なるので、ここでは、ある運転状態Ａの場合の例として説明する。なお、燃料噴射量の特性Ｇ１と特性Ｇ２との差ΔＱは、上述した総合損失差に基づいた燃料噴射量であり、後述するターボモード調整噴射量に相当している。

【0049】

図８は、図６に示した燃料噴射量に対する、許容上限噴射量を設定した例を示している。許容上限噴射量は、内燃機関１０の出力トルクや耐久性等に基づいた上限の燃料噴射量が設定されている。許容上限噴射量は、シングルターボモードの燃料噴射量である特性Ｇ１に対して、シングルターボモードの場合の特性ＬＭ１、ツインターボモードの燃料噴射量である特性Ｇ２に対して、ツインターボモードの場合の特性ＬＭ２、が設定されている。

【0050】

図８に示す燃料噴射量の特性Ｇ１、Ｇ２は、ターボ切替領域では２通りあり、１本の燃料噴射量の特性Ｇ３にするために、図９に示すように、１ターボ領域では特性Ｇ１、ターボ切替領域及び２ターボ領域では特性Ｇ２、とした特性Ｇ３を（仮の）燃料噴射量とする。同様に、図８に示す許容上限噴射量の特性ＬＭ１、ＬＭ２は、ターボ切替領域では２通りあり、１本の許容上限噴射量の特性ＬＭ３とするために、図９に示すように、１ターボ領域では特性ＬＭ１、ターボ切替領域及び２ターボ領域では特性ＬＭ２、とした特性ＬＭ３を（仮の）許容上限噴射量とする。以降に説明するフローチャートでは、燃料噴射量については、まず（仮の）燃料噴射量である特性Ｇ３に基づいて算出した後、シングルターボモード等の場合に補正（調整）する。同様に、許容上限噴射量については、まず（仮の）許容上限噴射量である特性ＬＭ３に基づいて算出した後、シングルターボモード等の場合に補正（調整）する。なお、許容上限噴射量（特性ＬＭ３）は、１ターボ領域からターボ切替領域を経由して２ターボ領域へとまたがって、許容される燃料噴射量の上限量として設定されている。

【0051】

なお、比較用として図示した図１０に示すように、燃料噴射量を、１ターボ領域及びターボ切替領域では特性Ｇ１、２ターボ領域では特性Ｇ１を延長した特性Ｇ１１とした場合、シングルターボモードで制御した場合の特性ＴＱ１０と、ツインターボモードで制御した場合の特性ＴＱ２０と、に段差ΔＴＱが発生するので、燃料噴射量を段差なく連続させた特性Ｇ１１は、好ましくない。

【0052】

●［制御装置７０の処理手順（図１１）］
次に図１１に示すフローチャートを用いて、制御装置７０（ＣＰＵ７１）の処理手順の例について説明する。図１１に示す処理は、例えば所定時間間隔（例えば、数［ｍｓ］～数１０［ｍｓ］間隔）で起動され、起動されると、制御装置７０（ＣＰＵ７１）は、ステップＳ０１０へと処理を進める。

【0053】

ステップＳ０１０にて制御装置７０は、上述した種々の検出手段からの検出信号や、種々のアクチュエータの制御信号等に基づいて、内燃機関１０の運転状態を検出する。運転状態には、内燃機関の回転数、アクセルペダル踏込量、燃料噴射量などが含まれている。そして制御装置７０は、運転状態に基づいて目標トルクを求め、ステップＳ０１５へ処理を進める。例えば制御装置７０は、内燃機関の回転数、燃料噴射量、アクセルペダル踏込量等に基づいて目標トルクを求める。

【0054】

ステップＳ０１５にて制御装置７０は、運転状態に基づいて運転領域を判定し、ステップＳ０２０へ処理を進める。例えば制御装置７０は、内燃機関の回転数に基づいて、図５に示す１ターボ領域、ターボ切替領域、２ターボ領域、のいずれの運転領域であるかを判定し、判定した運転領域を記憶する。

【0055】

ステップＳ０２０にて制御装置７０は、運転領域と運転状態に基づいて、シングルターボモードで制御するか、ツインターボモードで制御するか、を判定する。例えば制御装置７０は、運転領域が１ターボ領域である場合はシングルターボモードで制御すると判定し、運転領域が２ターボ領域である場合はツインターボモードで制御すると判定する。また運転領域がターボ切替領域である場合は、予め設定された切替条件と運転状態等に基づいて、シングルターボモードで制御するか、ツインターボモードで制御するか、を判定し、必要に応じてターボモードの切替制御を実行して、ステップＳ０２５へ処理を進める。

【0056】

ターボモードの切替制御では、制御装置７０は、現在、シングルターボモードからツインターボモードへの切り替え中である１－２助走モード（図１４参照）の途中、あるいはシングルターボモードからツインターボモードへの切り替え開始、と判定した際には、１－２助走モードに応じて排気切替弁、吸気バイパス弁、吸気切替弁を制御する（図１４参照）。また制御装置７０は、現在、ツインターボモードからシングルターボモードへの切り替え中である２－１助走モード（図１５参照）の途中、あるいはツインターボモードからシングルターボモードへの切り替え開始、と判定した際には、２－１助走モードに応じて排気切替弁、吸気バイパス弁、吸気切替弁を制御する（図１５参照）。また制御装置７０は、ターボモードが、１－２助走モード、２－１助走モードではなく、シングルターボモードであると判定した場合は、排気切替弁、吸気バイパス弁、吸気切替弁をシングルターボモードに応じて制御（図１４、図１５参照）する。また制御装置７０は、ターボモードが、１－２助走モード、２－１助走モードではなく、ツインターボモードであると判定した場合は、排気切替弁、吸気バイパス弁、吸気切替弁をツインターボモードに応じて制御（図１４、図１５参照）する。なお、１－２助走モード、２－１助走モードの期間Ｔ１、Ｔ２（図１４、図１５参照）は、例えば１［秒］程度である。また、ターボモードの判定とターボモードの切替制御は、既存の処理と同様であるので、詳細については省略する。

【0057】

ステップＳ０２５にて制御装置７０は、内燃機関の回転数と許容上限噴射量特性（図９に示した特性ＬＭ３の許容上限噴射量特性）に基づいて、（仮）許容上限噴射量を求めて記憶し、ステップＳ０３０へ処理を進める。

【0058】

ステップＳ０３０にて制御装置７０は、運転領域が１ターボ領域であるか否かを判定する。制御装置７０は、運転領域が１ターボ領域である場合（Ｙｅｓ）はステップＳ０５０Ｃへ処理を進め、運転領域が１ターボ領域でない場合（Ｎｏ）はステップＳ０３５へ処理を進める。

【0059】

ステップＳ０３５へ処理を進めた場合、制御装置７０は、運転領域が２ターボ領域であるか否かを判定する。制御装置７０は、運転領域が２ターボ領域である場合（Ｙｅｓ）はステップＳ０５０Ｂへ処理を進め、運転領域が２ターボ領域でない場合（Ｎｏ）はステップＳ０４０へ処理を進める。

【0060】

ステップＳ０５０Ｂへ処理を進めた場合、制御装置７０は、２ターボ領域内でツインターボモードで制御した場合の噴射量として、目標トルクとなるように（近づくように）図９に示す特性Ｇ３に基づいて燃料噴射量を求め、求めた燃料噴射量を（仮）噴射量に記憶する。また制御装置７０は、２ターボ領域内でツインターボモードで制御した場合の許容上限噴射量として、ステップＳ０２５にて求めた（仮）許容上限噴射量を最終許容上限噴射量に記憶して、ステップＳ０６０へ処理を進める。

【0061】

ステップＳ０５０Ｃへ処理を進めた場合、制御装置７０は、１ターボ領域内でシングルターボモードで制御した場合の噴射量として、目標トルクとなるように（近づくように）図９に示す特性Ｇ３に基づいて燃料噴射量を求め、求めた燃料噴射量を（仮）噴射量に記憶する。また制御装置７０は、１ターボ領域内でシングルターボモードで制御した場合の許容上限噴射量として、ステップＳ０２５にて求めた（仮）許容上限噴射量を最終許容上限噴射量に記憶して、ステップＳ０６０へ処理を進める。

【0062】

ステップＳ０４０へ処理を進めた場合、制御装置７０は、処理ＳＡ０００を実行してステップＳ０５０Ａへ処理を進める。なお処理ＳＡ０００は、総合損失差とターボモード調整噴射量を算出する処理であり、詳細については後述する。

【0063】

ステップＳ０５０Ａにて制御装置７０は、処理ＳＢ０００を実行してステップＳ０６０へ処理を進める。なお処理ＳＢ０００は、ターボ切替領域での（仮）噴射量、最終許容上限噴射量を算出する処理であり、詳細については後述する。

【0064】

なお処理ＳＢ０００の処理を実行している制御装置７０（ＣＰＵ７１）は、ターボ切替領域である場合には、シングルターボモードで制御した場合の内燃機関１０の出力トルクと、ツインターボモードで制御した場合の内燃機関１０の出力トルクとの差が小さくなるように、シングルターボモードで制御した場合の（燃料）噴射量とツインターボモードで制御した場合の（燃料）噴射量とが異なる値となるように（燃料）噴射量を求める、切替領域噴射量調整部７１Ａ（図１参照）に相当している。

【0065】

ステップＳ０６０へ処理を進めた場合、制御装置７０は、（仮）噴射量が最終許容上限噴射量以下であるか否かを判定する。制御装置７０は、（仮）噴射量が最終許容上限噴射量以下である場合（Ｙｅｓ）はステップＳ０６５Ａへ処理を進め、（仮）噴射量が最終許容上限噴射量以下でない場合（Ｎｏ）はステップＳ０６５Ｂへ処理を進める。

【0066】

ステップＳ０６５Ａへ処理を進めた場合、制御装置７０は、（仮）噴射量を最終噴射量に記憶し、図１１に示す処理を終了する。

【0067】

ステップＳ０６５Ｂへ処理を進めた場合、制御装置７０は、最終許容上限噴射量を最終噴射量に記憶し、図１１に示す処理を終了する。

【0068】

そして制御装置７０は、図示省略したインジェクタの駆動処理にて、最終噴射量を用いてインジェクタを制御する。

【0069】

●［処理ＳＡ０００の詳細（図１２）］
次に図１２に示すフローチャートを用いて、処理ＳＡ０００（総合損失差とターボモード調整噴射量の算出）の詳細について説明する。制御装置７０は、図１１に示すステップＳ０４０に処理を進めた場合、図１２に示すステップＳＡ０１０へ処理を進める。

【0070】

ステップＳＡ０１０にて制御装置７０は、ステップＳ０１０にて検出した運転状態に基づいて、シングルターボの場合のポンピング損失である１ターボ時ポンピング損失と、ツインターボの場合のポンピング損失である２ターボ時ポンピング損失と、を推定する。そして制御装置７０は、１ターボ時ポンピング損失と２ターボ時ポンピング損失との差であるポンピング損失差を求めて記憶し、ステップＳＡ０２０へ処理を進める。なお、運転状態に基づいてポンピング損失を算出する方法には、種々の方法があり、特に限定しない。

【0071】

ステップＳＡ０１０の処理を実行している制御装置７０（ＣＰＵ７１）は、１ターボ時ポンピング損失と２ターボ時ポンピング損失とを推定し、ポンピング損失差を求める、ポンピング損失推定部７１Ｂ（図１参照）に相当している。なお、１ターボ時ポンピング損失は、シングルターボモードで制御した場合における内燃機関の吸気及び排気の際に使われる運動エネルギーの損失である。また２ターボ時ポンピング損失は、ツインターボモードで制御した場合における内燃機関の吸気及び排気の際に使われる運動エネルギーの損失である。またポンピング損失差は、１ターボ時ポンピング損失と２ターボ時ポンピング損失との差である。

【0072】

ステップＳＡ０２０にて制御装置７０は、検出した運転状態に基づいて、シングルターボモードの場合の冷却損失である１ターボ時冷却損失と、ツインターボモードの場合の冷却損失である２ターボ時冷却損失と、を推定し、ステップＳＡ０３０へ処理を進める。なお、運転状態に基づいて冷却損失を算出する方法には、種々の方法があり、特に限定しない。

【0073】

ステップＳＡ０３０にて制御装置７０は、１ターボ時ポンピング損失と１ターボ時冷却損失を含む１ターボ時総合損失を推定し、２ターボ時ポンピング損失と２ターボ時冷却損失を含む２ターボ時総合損失を推定する。なお、１ターボ時総合損失、２ターボ時総合損失には、（１ターボ時、２ターボ時の）機械損失や排気損失等の損失を含めてもよい。そして制御装置７０は、１ターボ時総合損失と２ターボ時総合損失との差である総合損失差を求めて記憶し、ステップＳＡ０４０へ処理を進める。

【0074】

ステップＳＡ０２０、ＳＡ０３０の処理を実行している制御装置７０（ＣＰＵ７１）は、１ターボ時総合損失と２ターボ時総合損失とを推定し、総合損失差を求める、総合損失推定部７１Ｃ（図１参照）に相当している。なお１ターボ時総合損失は、シングルターボモードで制御した場合における内燃機関の熱エネルギーの損失である１ターボ時冷却損失と１ターボ時ポンピング損失とを含むエネルギー損失である。また２ターボ時総合損失は、ツインターボモードで制御した場合における内燃機関の熱エネルギーの損失である２ターボ時冷却損失と２ターボ時ポンピング損失とを含むエネルギー損失である。また総合損失差は、１ターボ時総合損失と２ターボ時総合損失との差である。

【0075】

ステップＳＡ０４０にて制御装置７０は、総合損失差に基づいてターボモード調整噴射量を求めて記憶し、図１２に示す処理を終了し、図１１に示すステップＳ０６０へ処理を進める。なお、ターボモード調整噴射量は、総合損失差であるトルクを発生させるために必要な燃料量である。なお、ステップＳＡ０２０、ＳＡ０３０の処理を省略して、総合損失差の代わりにポンピング損失差を用いてターボモード調整噴射量を求めてもよい。

【0076】

●［処理ＳＢ０００の詳細（図１３）］
次に図１３に示すフローチャートを用いて、処理ＳＢ０００（ターボ切替領域での（仮）噴射量、最終許容上限噴射量の算出）の詳細について説明する。制御装置７０は、図１１に示すステップＳ０５０Ａに処理を進めた場合、図１３に示すステップＳＢ０１０へ処理を進める。

【0077】

ステップＳＢ０１０にて制御装置７０は、ターボ切替領域内でツインターボモードで制御した場合の噴射量として、目標トルクとなるように（近づくように）図９に示す特性Ｇ３に基づいて燃料噴射量を求め、求めた燃料噴射量を２ターボ噴射量に記憶する。また制御装置７０は、２ターボ噴射量にターボモード調整噴射量を加算（増量）した噴射量を１ターボ噴射量に記憶する。また制御装置７０は、ターボ切替領域内でツインターボモードで制御した場合の許容上限噴射量として、図９に示す特性ＬＭ３に基づいて許容上限噴射量を求め、求めた許容上限噴射量を２ターボ許容上限噴射量に記憶する。また制御装置７０は、２ターボ許容上限噴射量にターボモード調整噴射量を加算（増量）した噴射量を１ターボ許容上限噴射量に記憶する。そして制御装置７０は、ステップＳＢ０１５へ処理を進める。

【0078】

ステップＳＢ０１５にて制御装置７０は、現在、１－２助走モード（シングルターボモードからツインターボへの切替中、図１４参照）であるか否かを判定する。制御装置７０は、１－２助走モードである場合（Ｙｅｓ）はステップＳＢ４１０へ処理を進め、１－２助走モードでない場合（Ｎｏ）はステップＳＢ０２０へ処理を進める。

【0079】

ステップＳＢ０２０へ処理を進めた場合、制御装置７０は、現在、２－１助走モード（ツインターボモードからシングルターボモードへの切替中、図１５参照）であるか否かを判定する。制御装置７０は、２－１助走モードである場合（Ｙｅｓ）はステップＳＢ３１０へ処理を進め、２－１助走モードでない場合（Ｎｏ）はステップＳＢ０３０へ処理を進める。

【0080】

ステップＳＢ０３０へ処理を進めた場合、制御装置７０は、現在、シングルターボモードであるか否かを判定する。制御装置７０は、シングルターボモードである場合（Ｙｅｓ）はステップＳＢ１２０へ処理を進め、シングルターボモードでない場合（Ｎｏ）はステップＳＢ２２０へ処理を進める。

【0081】

ステップＳＢ１２０へ処理を進めた場合、制御装置７０は、（仮）噴射量に１ターボ噴射量を記憶してステップＳＢ１３０へ処理を進める。

【0082】

ステップＳＢ１３０にて制御装置７０は、最終許容上限噴射量に１ターボ許容上限噴射量を記憶して図１３に示す処理を終了し、図１１に示すステップＳ０６０へ処理を進める。

【0083】

ステップＳＢ２２０へ処理を進めた場合、制御装置７０は、（仮）噴射量に２ターボ噴射量を記憶してステップＳＢ２３０へ処理を進める。

【0084】

ステップＳＢ２３０にて制御装置７０は、最終許容上限噴射量に２ターボ許容上限噴射量を記憶して図１３に示す処理を終了し、図１１に示すステップＳ０６０へ処理を進める。

【0085】

ステップＳＢ３１０に処理を進めた場合、制御装置７０は、１ターボ噴射量と２ターボ噴射量の差であるターボモード調整噴射量ΔＱ２１（図１５参照）と、切替タイマ（２－１助走モードの経過時間であり、図１５参照）とに基づいた増加量を算出してステップＳＢ３２０へ処理を進める。

【0086】

ステップＳＢ３２０にて制御装置７０は、２ターボ噴射量に増加量を加算した噴射量を（仮）噴射量に記憶してステップＳＢ３３０へ処理を進める。

【0087】

ステップＳＢ３３０にて制御装置７０は、２ターボ許容上限噴射量に増加量を加算した噴射量を最終許容上限噴射量に記憶して図１３に示す処理を終了し、図１１に示すステップＳ０６０へ処理を進める。ステップＳＢ３１０～ＳＢ３３０の処理にて、図１５に示すように、２－１助走モードの際、（仮）噴射量、最終許容上限噴射量を徐々に増加させ、急変を回避する。

【0088】

ステップＳＢ４１０に処理を進めた場合、制御装置７０は、１ターボ噴射量と２ターボ噴射量の差であるターボモード調整噴射量ΔＱ１２（図１４参照）と、切替タイマ（１－２助走モードの経過時間であり、図１４参照）とに基づいた減少量を算出してステップＳＢ４２０へ処理を進める。

【0089】

ステップＳＢ４２０にて制御装置７０は、１ターボ噴射量から減少量を減算した噴射量を（仮）噴射量に記憶してステップＳＢ４３０へ処理を進める。

【0090】

ステップＳＢ４３０にて制御装置７０は、１ターボ許容上限噴射量から減少量を減算した噴射量を最終許容上限噴射量に記憶して図１３に示す処理を終了し、図１１に示すステップＳ０６０へ処理を進める。ステップＳＢ４１０～ＳＢ４３０の処理にて、図１４に示すように、１－２助走モードの際、（仮）噴射量、最終許容上限噴射量を徐々に減少させ、急変を回避する。

【0091】

●［その他の実施の形態（図１６、図１７）］
上述した実施の形態の説明では、目標トルクとなるように（近づくように）図９に示す燃料噴射量の特性Ｇ３、許容上限噴射量の特性ＬＭ３を用いた。燃料噴射量の特性Ｇ３は、ターボ切替領域ではツインターボモードの燃料噴射量の特性Ｇ２を採用している。また許容上限噴射量の特性ＬＭ３は、ターボ切替領域ではツインターボモードの許容上限噴射量の特性ＬＭ２を採用している。

【0092】

これに対して、以下に説明する、その他の実施の形態では、図１６に示すように、燃料噴射量では特性Ｇ４を用い、許容上限噴射量には特性ＬＭ４を用いる。燃料噴射量の特性Ｇ４は、ターボ切替領域ではシングルターボモードの燃料噴射量の特性Ｇ１を採用している点が異なる。また許容上限噴射量の特性ＬＭ４は、ターボ切替領域ではシングルターボモードの許容上限噴射量の特性ＬＭ１を採用している点が異なる。

【0093】

上記の相違点により、制御装置７０の処理は、図１３に示す処理ＳＢ０００のステップＳＢ０１０の処理が、図１７に示す処理ＳＢ０００のステップＳＢ０１０Ａに変更される。以下、変更されたステップＳＢ０１０Ａの処理について説明する。なお、他の処理に変更はないので他の処理の説明については省略する。制御装置７０は、図１１に示すステップＳ０５０Ａに処理を進めた場合、図１７に示すステップＳＢ０１０Ａへ処理を進める。

【0094】

ステップＳＢ０１０Ａにて制御装置７０は、ターボ切替領域内でシングルターボモードで制御した場合の噴射量として、図１６に示す特性Ｇ４に基づいて燃料噴射量を求め、求めた燃料噴射量を１ターボ噴射量に記憶する。また制御装置７０は、１ターボ噴射量からターボモード調整噴射量を減算（減量）した噴射量を２ターボ噴射量に記憶する。また制御装置７０は、ターボ切替領域内でシングルターボモードで制御した場合の許容上限噴射量として、図１６に示す特性ＬＭ４に基づいて許容上限噴射量を求め、求めた許容上限噴射量を１ターボ許容上限噴射量に記憶する。また制御装置７０は、１ターボ許容上限噴射量からターボモード調整噴射量を減算（減量）した噴射量を２ターボ許容上限噴射量に記憶する。そして制御装置７０は、ステップＳＢ０１５へ処理を進める。

【0095】

以上、本実施の形態にて説明した内燃機関の制御装置によれば、２機のターボチャージャを有する内燃機関において、シングルターボモードとツインターボモードの、どちらのモードも有り得るターボ切替領域にて出力トルクが目標トルクとなるように制御する際、よりシンプルな処理にて、シングルターボモードの場合の出力トルクと、ツインターボモードの場合の出力トルクとの差をより低減することができる。

【0096】

本発明の内燃機関の制御装置は、本実施の形態で説明した構成、構造、処理手順、動作等に限定されず、本発明の要旨を変更しない範囲で種々の変更、追加、削除が可能である。また、内燃機関システムについては、本実施の形態にて説明したものに限定されず、第１ターボチャージャと第２ターボチャージャを備えた種々の内燃機関システムに適用することが可能である。

【0097】

また制御装置の処理手順については、本実施の形態にて説明した処理手順に限定されるものではない。また、以上（≧）、以下（≦）、より大きい（＞）、未満（＜）等は、等号を含んでも含まなくてもよい。

【符号の説明】

【0098】

１ 内燃機関システム
１０ 内燃機関
１１Ａ 吸気管
１１Ｂ１ 第１吸気流入通路
１１Ｂ２ 第２吸気流入通路
１１Ｃ１ 第１吸気吐出通路
１１Ｃ２ 第２吸気吐出通路
１１ＣＢ 吸気バイパス通路
１１Ｄ 合流吸気通路
１１Ｅ 吸気マニホルド
１２Ａ１、１２Ａ２ 排気マニホルド
１２Ｂ１ 第１排気流入通路
１２Ｂ２ 第２排気流入通路
１２ＢＢ 排気連通通路
１２Ｃ１ 第１排気吐出通路
１２Ｃ２ 第２排気吐出通路
１２Ｄ 合流排気通路
１３Ａ ＥＧＲ通路
２１ 吸気流量検出手段
２２Ａ 吸気マニホルド内過給圧検出手段
２２Ｂ 排気圧力検出手段
２２Ｃ 差圧検出手段
２２Ｄ 大気圧検出手段
２２Ｅ 吸気温度検出手段
２２Ｆ 過給圧検出手段
２２Ｇ 過給圧検出手段
２３ 燃圧検出手段
２４ クーラント温度検出手段
２５Ａ クランク角度検出手段
２５Ｂ カム角度検出手段
２６ 排気温度検出手段
２７ アクセルペダル踏込量検出手段
２８Ａ 吸気マニホルド内吸気温度検出手段
３０ 過給システム
３１ 第１ターボチャージャ
３１Ａ 第１コンプレッサ
３１Ｂ 第１タービン
３１Ｃ 第１可変ノズル
３１Ｄ、３２Ｄ ノズル駆動手段
３１Ｅ、３２Ｅ ノズル開度検出手段
３２ 第２ターボチャージャ
３２Ａ 第２コンプレッサ
３２Ｂ 第２タービン
３２Ｃ 第２可変ノズル
３３ スロットル装置
３４ ＥＧＲクーラ
３５ ＥＧＲ弁
３８ インタークーラ
４１ 燃圧調整ポンプ
４２ コモンレール
５１ 酸化触媒
５２ ＤＰＦ
５３ 尿素ＳＣＲ
６１ 吸気バイパス弁
６２ 吸気切替弁
６３ 排気切替弁
７０ 制御装置
７１ ＣＰＵ
７１Ａ 切替領域噴射量調整部
７１Ｂ ポンピング損失推定部
７１Ｃ 総合損失推定部
７３ 記憶手段
ＰＡ１ 吸気分岐点
ＰＡ２ 吸気中間合流点
ＰＡ３ 吸気最終合流点
ＰＢ３ 排気最終合流点
ＳＰ１ １ターボ時ポンピング損失
ＳＰ２ ２ターボ時ポンピング損失
ＳＲ１ １ターボ時その他損失
ＳＲ２ ２ターボ時その他損失
ＳＳ１ １ターボ時総合損失
ＳＳ２ ２ターボ時総合損失

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】