JP2009030493A - 内燃機関の過給システム - Google Patents
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Abstract
【課題】過給態様が切り替わる際のトルクショックを軽減する。
【解決手段】エンジン200には、主排気通路212に設けられたタービン311を有するプライマリターボ310と、副排気通路213に設けられたタービン321を有するセカンダリターボ320を含むツインターボチャージャ300が設置される。ここで、副排気通路213に設けられた副排気切り替え弁340の開閉状態に応じ、シングル過給モードとツイン過給モードとが切り替えられる。一方、主排気通路212には、主排気通路212の排気流量を調整する主排気切り替え弁330が設けられており、シングル過給モードからツイン過給モードへの切り替え時には、この主排気切り替え弁330及び副排気切り替え弁340が夫々中間開度に制御される。その結果、プライマリ側の過給圧低下を抑制しつつタービン321を助走させることが可能となる。
【選択図】図6
【解決手段】エンジン200には、主排気通路212に設けられたタービン311を有するプライマリターボ310と、副排気通路213に設けられたタービン321を有するセカンダリターボ320を含むツインターボチャージャ300が設置される。ここで、副排気通路213に設けられた副排気切り替え弁340の開閉状態に応じ、シングル過給モードとツイン過給モードとが切り替えられる。一方、主排気通路212には、主排気通路212の排気流量を調整する主排気切り替え弁330が設けられており、シングル過給モードからツイン過給モードへの切り替え時には、この主排気切り替え弁330及び副排気切り替え弁340が夫々中間開度に制御される。その結果、プライマリ側の過給圧低下を抑制しつつタービン321を助走させることが可能となる。
【選択図】図6
Description
本発明は、例えば2ウェイツインターボ等、内燃機関の過給システムの技術分野に関する。
この種のシステム或いは装置に関連するものとして、セカンダリターボの排気通路側に排気カット弁を備えたものが提案されている(例えば、特許文献1参照)。特許文献1に開示されたターボ過給付きエンジンの制御装置(以下、「従来の技術」と称する)によれば、排気カット弁を、閉じ方向に排気圧力を受けるように設けることにより、低吸入空気領域において排気脈動によって排気カット弁が不用意に開くことが防止され、セカンダリターボ専用の排気通路が安定して閉じられると共に、高吸入空気領域においては、排気漏らし通路に設けられた排気漏らし弁を開弁して排気カット弁前後の圧力差を減少させることにより排気カット弁の応答性を向上させ、セカンダリターボの過給の立ち上がりを速くすることによってトルクショックを軽減することが可能であるとされている。
排気カット弁を開弁した直後は、セカンダリターボは無回転状態であることが多く、排気カット弁の開弁時点から実際にセカンダリターボによる過給が開始される時点までには相応の時間遅延が発生する。一方、排気カット弁を開弁すると、プライマリターボの駆動に供される排気の一部が、セカンダリターボ側へ流れるため、プライマリターボの過給圧は一時的に低下する。従って、排気カット弁の開弁時点付近においては、内燃機関全体として過給圧が一時的に低下した状態となり易い。このような問題は、従来の技術のように、排気カット弁の応答性を向上させた所で回避され難く、場合によっては、応答性が向上するが故にかえって一時的な過給圧の低下が顕在化し易い。即ち、従来の技術には、過給態様を切り替える際のトルクショックを低減することが困難であるという技術的な問題点がある。
本発明は、上述した問題点に鑑みてなされたものであり、過給態様が切り替わる際のトルクショックを軽減することが可能な内燃機関の過給システムを提供することを課題とする。
上述した課題を解決するため、本発明に係る内燃機関の過給システムは、内燃機関の過給システムであって、前記内燃機関の排気通路の少なくとも一部をなす主排気通路に設置された主タービンを含む主過給器と、前記排気通路の少なくとも一部をなし、前記主排気通路と連通し且つ並列する副排気通路に設置された副タービンを含む副過給器と、前記副排気通路に設置され、開閉状態に応じて、前記主過給器のみにより過給を行うシングル過給モードと前記主及び副過給器により過給を行うツイン過給モードとの間で過給態様を切り替え可能な副排気切り替え弁と、前記主排気通路に設けられ、開閉状態に応じて、前記主排気通路の排気流量を調整可能な主排気切り替え弁とを具備することを特徴とする。
本発明における「内燃機関」とは、例えば複数の気筒を有し、当該各々の燃焼室において、例えば、軽油、ガソリン、アルコール又はそれらの混合燃料等の各種燃料を含む混合気が燃焼した際に発生する爆発力を、例えばピストン、コネクティングロッド及びクランク軸等を適宜介して(即ち、これらの間で適宜運動態様の変換を伴いつつ動力伝達を行うことにより)、例えば車両の車軸を駆動するための動力として取り出すことが可能に構成された機関を包括する概念であり、例えば2サイクル或いは4サイクル型のレシプロエンジン等を指す。
本発明に係る内燃機関における、例えば排気ポート、排気マニホールド及び排気管等を適宜に含む概念としての排気通路は、その少なくとも一部が、夫々相互に連通し且つ並列する主排気通路及び副排気通路をなしており、このうち主排気通路には、主タービンを含む(必然的に、それに対応するコンプレッサ等の圧縮器を含む)、例えばプライマリターボチャージャ(以下、適宜「プライマリターボ」と称する)等の主過給器が、また副排気通路には、副タービンを含む(必然的に、それに対応するコンプレッサ等の圧縮器を含む)、例えばセカンダリターボチャージャ(以下、適宜「セカンダリターボ」と称する)等の副過給器が設置される。
尚、「連通し且つ並列する」とは、必ずしも、ある区間にわたって視覚上隣接している或いは隣接しているとみなし得る設置態様の下に設置されている状態を表すものではなく、排気通路を流れる排気が、主排気通路と副排気通路とに分流する或いはある条件の下に(例えば、開閉可能な弁体の開閉状態等に応じて)分流し得る例えば物理的、機械的、機構的又は電気的な構成を有することを包括してなる概念である。従って、主排気通路及び副排気通路は、好適な一形態として、排気通路の一区間における、相対的上流側の分岐部位において分岐し、且つ相対的下流側の合流部位において合流する、その物理的、機械的、機構的又は電気的な構成及びそれら相互間の空間的な位置関係が問われることのない二種類の排気系統の各々を指す。或いは好適な他の形態として、排気通路の一部位において分岐する、その物理的、機械的、機構的又は電気的な構成及びそれら相互間の空間的な位置関係が問われない二種類の排気系統の各々を指す。
一方、副排気通路には、開閉可能な物理的、機械的、機構的又は電気的構成を有し、二値的、段階的又は連続的に制御される開度によって好適に表し得る概念としての開閉状態に応じて、本発明に係る内燃機関の過給システムの過給態様を、主過給器のみにより過給が行われるシングル過給モードと、主及び副過給器により過給が行われるツイン過給モードとの間で切り替えることが可能な弁装置を包括する概念としての副排気切り替え弁が備わる。
ここで、内燃機関の排気は、主及び副排気通路の上述した構成に鑑みれば、排気通路を流れる過程において、主及び副排気通路各々の物理形状等に起因する流路抵抗によって変化し得る流量比率は別として、主及び副排気通路が設けられた区間において幾らかなり主排気通路と副排気通路とに分流する。主及び副排気通路の各々に分流した排気は、夫々主及び副タービンを駆動することが可能であり、結果として主及び副タービンに対応するコンプレッサ等により夫々過給が行われる。このように、副排気切り替え弁が、副タービンを少なくとも副過給器により実践上有意な過給効果が得られる程度に駆動し得る開閉状態にある場合における過給システムの過給態様は、本発明において「ツイン過給モード」と称される。
反対に、副排気切り替え弁が、副タービンを、副過給器により実践上有意な過給効果が得られない程度にしか駆動し得ない開閉状態にある、或いは副タービンに対し物理的に、実質的に或いは現実的に排気が供給されない、換言すれば副排気通路における排気の流れを遮断する開閉状態にある場合、排気は、少なくとも実質的には、主排気通路のみに導かれ、主タービンのみを少なくとも有意に駆動する。好適な一形態としては主タービンのみを物理的に駆動する。このような過給態様は、本発明において「シングル過給モード」と称される。
副排気切り替え弁の採り得る開閉状態とは、少なくともこのようなシングル過給モードとツイン過給モードとの間の過給態様の切り替えを可能とする限りにおいて、二値的、段階的或いは連続的であってよい。尚、副排気切り替え弁の開閉状態と、副排気通路における排気の流れ易さとは、どのように対応していてもよく、例えば副排気切り替え弁の閉じ側への開閉状態の変化が、副排気通路における排気の流れを遮断する方向に(即ち、排気が流れにくくなる方向に)作用してもよいし、副排気通路における排気の流れを促進する方向に(即ち、排気が流れ易くなる方向に)作用してもよい。但し、好適には、副排気切り替え弁における開弁方向への開閉状態の変化は、副排気通路における排気の流れが促進される方向へ作用する。言い換えれば、副排気切り替え弁の開閉は、夫々副排気通路の排気流量の大小に対応する。
ここで特に、副排気切り替え弁が如何なる制御態様の下でその開閉状態を制御されるにせよ、シングル過給モードからツイン過給モードへ過給態様が切り替わる場合、限定劇な状況(例えば、過給態様がこれらの間で頻繁に切り替えられた結果、副タービンが過去の駆動の影響により未だ停止していない状況等)を除けば、副タービンは物理的に或いは実質的に停止している。従って、副排気切り替え弁が開弁(即ち、開弁方向への開閉状態の変化が副排気通路の排気の流れを促進する方向に作用する場合)された、或いは閉弁(閉弁方向への開閉状態の変化が副排気通路の排気の流れを促進する方向に作用する場合)されたとしても、副タービンに係るタービン回転速度が低いことにより、或いは副タービンの慣性重量によって副タービンの回転上昇が妨げられることにより、過給態様の切り替え時点を含む一定又は不定の期間において、副過給器の過給圧の上昇速度は遅くなり易い。
一方、副排気切り替え弁の開閉状態が、副過給器を作動せしめるべく変化するのに伴い、主排気通路を介して主タービンへ供給される排気の量(即ち、主排気通路の排気流量)は、当該開閉状態が如何なる制御態様の下で変化するにしろ、分岐前の排気流量が同一であれば少なくとも幾らかなり減少する。このため、主過給器の過給圧は、主排気通路の排気流量がどの程度主過給器の過給圧に影響するか否かは別として、過給態様の切り替わり以前と比較すれば低下する傾向を有し易い。
従って、副過給器の過給圧の上昇速度が遅くなり易いこととあいまって、過給システム全体としての過給圧が低下し易い。過給圧の低下は、吸入空気量の低下と相関するから、結局この場合、内燃機関の出力(例えばトルク)は一時的であれ減少し、ドライバにより知覚可能な有意なトルクショックとして顕在化し、ドライバビリティの低下を招きかねない。
また、このような観点から、過給態様の切り替え時における副排気切り替え弁の開閉状態の変化を相対的に小さくする(例えば、一時的に、副排気切り替え弁の開度を、副過給器を実践上停止させている開閉状態に対応する開度よりも若干量開弁(又は閉弁)する)ことによって、主過給器の過給圧の低下を幾らかなり抑制しようとしても、主及び副タービン相互間との回転速度差、或いは切り替え以前の主及び副排気通路相互間の排気流量差等に起因して、実質的に副排気通路の流路抵抗が主排気通路と較べて大きい(即ち、副排気通路への排気の流れが形成され難い)ため、実際には副排気通路に十分な量の排気が供給されない。
ここで、本発明に係る内燃機関の過給システムは、主排気通路に、開閉状態に応じて主排気通路の排気流量を調整可能な、例えば副排気切り替え弁と少なくとも一部が同等の、同様の、又は同種の弁装置、或いは副排気切り替え弁とは全く異なる物理的、機械的、機構的又は電気的構成を有する弁装置としての主排気切り替え弁を備える。
このような主排気切り替え弁が備わることにより、主排気通路の排気流量を能動的に変化させることが可能となり、例えば主排気通路の排気流量を幾らかなり減少させることによって、副排気通路の排気流量を増加させる、或いは少なくともその増加を促進することが可能となる。従って、主排気切り替え弁によるこの種の調整動作に同期して、副排気切り替え弁の開閉状態を副排気通路の排気流量が増加する側へ変化させること等によって、副タービンの回転を助長することが可能となる。この際、主排気切り替え弁の物理的、機械的、機構的又は電気的な構成は主排気通路の排気流量を調整可能である限りにおいて限定されないが、如何なる態様を採るにせよ、また如何なる調整態様を採るにせよ、主排気通路の排気流量の変化は、副排気通路の排気流量の変化と相関するから、主排気切り替え弁が存在することにより、存在しない場合と較べ、例えば過給態様の切り替え時において副タービンの回転速度を幾らかなり上昇させることが可能となる。その結果、副過給器の過給圧の上昇速度をより高速化することが可能となり、トルクショックの発生が抑制される。即ち、過給態様が切り替わる際のトルクショックを軽減することが可能となるのである。
本発明に係る内燃機関の過給システムの一の態様では、前記内燃機関の運転条件に応じて前記シングル過給モードと前記ツイン過給モードとが切り替わるように前記副排気切り替え弁の開閉状態を制御する副排気切り替え制御手段を更に具備する。
この態様によれば、例えばECU(Electronic Control Unit:電子制御ユニット)等の各種処理ユニット、各種コントローラ或いはマイコン装置等各種コンピュータシステム等の形態を採り得る副排気切り替え制御手段が備わり、内燃機関の運転条件、例えば負荷(吸入空気量)等に応じて、過給態様が切り替わるように副排気切り替え弁の開閉状態が制御されるため、その都度内燃機関の状態に応じた適切な過給態様を選択することが可能であり、本発明に係る主排気切り替え弁によりもたらされる上述した利益がより顕著なものとなる。
副排気切り替え制御手段を備えた本発明に係る内燃機関の過給システムの一の態様では、前記副排気切り替え制御手段は更に、前記過給態様を前記ツイン過給モードに切り替える場合に、所定期間、前記副排気切り替え弁の開閉状態を全開状態及び全閉状態のいずれにも該当しない中間状態に制御する。
副排気切り替え弁の開閉状態として全開状態及び全閉状態の二値状態を採る場合、いずれの状態が副排気通路への排気の供給に対応しているにせよ、過給態様の切り替わり時点において、主過給器の過給圧の低下が、実践上トルクショックを顕在化させる程度に大きくなりかねない。このように、副排気切り替え弁が、その開閉状態として全開状態及び全閉状態のいずれにも該当しない一の又は多段階の、或いは連続的な複数の状態を包括する概念としての中間状態を採り、過給態様の切り替わり時において、その開閉状態がこの中間状態に制御される場合、主過給器の過給圧の低下を相対的に抑制することが可能である点において明らかに効果的である。
また、中間状態における排気の圧力は、全開(或いは全閉)状態における当該圧力よりも、例えば排気通路と副排気通路との連通面積が絞られること等により高圧であり、主排気切り替え弁によって副排気通路へ排気が誘われた場合、実質的に停止状態にある副タービンの回転を開始させ且つその回転上昇を助長するには十分となり易く、実践上の利益はより高いものとなる。
尚、このような中間状態により副過給器側にもたされる利益は、副タービンが副排気通路に供給される排気により実践上不足無い範囲で駆動される状況、或いは副過給器による過給効果を可及的最大限に得ようとするような状況等においては比較的不要であり、「所定期間」とは、好適な一形態として、シングル過給モードからツイン過給モードへの過給態様の切り替わり時点、当該切り替わり時点を含む過渡的な期間、又は当該過渡的な期間から連続する期間、或いは例えば、予め実験的に、経験的に、理論的に、又はシミュレーション等に基づいて、副排気切り替え弁が中間状態にあっても副過給器の過給圧が実践上不足無い範囲で得られる期間、或いは副タービンを停止状態から実践上十分に駆動するのに要する期間等として定められた期間であってもよい。
副排気弁が中間開度に制御される本発明に係る内燃機関の過給システムの一の態様では、前記副排気切り替え制御手段は更に、前記副過給器の過給圧に基づいて前記中間状態の度合いを制御する。
この態様によれば、副過給器の過給圧に基づいて、例えば副過給器の過給圧そのもの、或いは当該過給圧を代替的に表し得る各種の指標値(例えば副タービンの回転速度等)を制御上の指標として、例えば予め実験的に、経験的に、理論的に又はシミュレーション等に基づいて副過給器の過給圧が実践上トルクショックを顕在化させる程度に低下又は上昇しないように定められてなるアルゴリズムや制御量に従う等して、中間状態の度合い(例えば、開度、開弁時間、或いは開度の時間変化パターン等)が制御されるため、副過給器の過給圧を実際にツイン過給モードに必要とされる値又は範囲に維持することが、或いは過給態様の切り替わり前後における内燃機関の出力トルクの特性を滑らかにすることが容易にして可能となり、ツイン過給モードによる過給をより効率的且つ効果的に行うことが可能となる。
副排気切り替え弁が中間開度に制御される本発明に係る内燃機関の過給システムの他の態様では、前記副排気切り替え弁の開閉状態が前記中間状態に制御される期間の少なくとも一部において前記排気流量が減少するように前記主排気切り替え弁の開閉状態を制御する主排気切り替え制御手段を更に具備する。
この態様によれば、例えばECU(Electronic Control Unit:電子制御ユニット)等の各種処理ユニット、各種コントローラ或いはマイコン装置等各種コンピュータシステム等の形態を採り得る主排気切り替え制御手段が備わり、副排気切り替え弁の開閉状態が上述した中間状態に制御される期間の少なくとも一部において、主排気通路の排気流量が減少するように主排気切り替え弁の開閉状態が制御される。
副排気切り替え弁が中間状態に制御される期間とは、上述したように、好適にはシングル過給モードからツイン過給モードへの過給態様の切り替わり時に対応する期間であり、物理的に又は実質的に停止状態又は極低回転状態にある副タービンを、主過給器の過給圧の低下を可及的に抑制しつつ助走させる必要が生じる期間に相当する。
従って、このような期間の少なくとも一部において、主排気切り替え弁により主排気通路の排気流量を減少せしめることによって、当該排気流量の減少量に相当する副排気通路の排気流量の増量が得られ、副タービンの助走をより効果的に助長することが可能となる。
より実践的な見地から言えば、主排気通路の排気流量が何ら調整されない状況においては、主排気通路(主タービン)への排気の流れが支配的なため、副排気切り替え弁の開閉状態を主過給器の過給圧を低下させない範囲で中間状態に制御した所で、主排気通路における受動的な排気流量の減少は生じ難く、副排気通路に有意な量の排気が分流し難い。それを回避すべく有意な量の排気を副排気通路に分流させようとすれば、逆に主排気通路の排気流量が急激に落ち込んで過給圧の低下を招き易い。本発明に係る主排気切り替え弁によれば、主排気通路の排気流量を能動的にコントロールすることが可能であり、副排気切り替え弁が中間状態にある場合に顕著に効果的である。
主排気切り替え制御手段を備えた本発明に係る内燃機関の過給システムの一の態様では、前記主排気切り替え制御手段は、前記主過給器の過給圧に基づいて前記排気流量の減少量を制御する。
副タービンを助走させるべく、或いは副タービンの助走を助長すべく主排気通路の排気流量を調整した結果、副過給器の過給圧の上昇速度を上回る速度で主過給器の過給圧が減少すれば、過給システム全体としての過給圧は低下して、トルクショックが顕在化し易い。
この場合、主過給器の過給圧に基づいて、例えば主過給器の過給圧そのもの、或いは当該過給圧を代替的に表し得る各種の指標値(例えば主タービンの回転速度等)を制御上の指標として、例えば予め実験的に、経験的に、理論的に又はシミュレーション等に基づいて主過給器の過給圧が実践上トルクショックを顕在化させる程度に低下しないように定められてなるアルゴリズムや制御量に従う等して排気流量の減少量が制御されることによって、主過給器の過給圧の低下を少なくとも実践上不具合が顕在化しない範囲に抑制しつつ、副タービンの回転上昇を助長することが可能となり、実践上極めて高い利益が提供される。
本発明のこのような作用及び他の利得は次に説明する実施形態から明らかにされる。
<発明の実施形態>
以下、図面を参照して、本発明の好適な実施形態について説明する。
以下、図面を参照して、本発明の好適な実施形態について説明する。
<実施形態の構成>
始めに、図1を参照し、本発明の一実施形態に係るエンジンシステムの構成について説明する。ここに、図1は、エンジンシステム10の模式図である。
始めに、図1を参照し、本発明の一実施形態に係るエンジンシステムの構成について説明する。ここに、図1は、エンジンシステム10の模式図である。
図1において、エンジンシステム10は、図示せぬ車両に搭載され、ECU100、エンジン200及びツインターボチャージャ300を備える。
ECU100は、CPU(Central Processing Unit)、ROM(Read Only Memory)及びRAM(Random Access Memory)等を備え、エンジンシステム10の動作全体を制御することが可能に構成された電子制御ユニットであり、本発明に係る「副排気切り替え制御手段」及び「主排気切り替え制御手段」の夫々一例である。ECU100は、ROMに格納された制御プログラムに従って、後述する過給制御を実行することが可能に構成されている。
尚、ECU100は、本発明に係る「副排気切り替え制御手段」及び「主排気切り替え制御手段」の夫々一例として機能する一体の電子制御ユニットであるが、本発明に係るこれら各手段の物理的、機械的及び電気的な構成は、これに限定されるものではなく、例えば複数のECU、各種処理ユニット、各種コントローラ或いはマイコン装置等各種コンピュータシステム等として構成されていてもよい。
エンジン200は、本発明に係る「内燃機関」の一例たるV型6気筒エンジンである。尚、エンジン200は、本発明に係る内燃機関の一例に過ぎず、例えば、直列4気筒エンジン、直列5気筒エンジン、直列6気筒エンジン、V型8気筒エンジン、V型12気筒エンジン、水平対向4気筒エンジン或いは水平対向6気筒エンジン等であってもよい。
エンジン200は、二つのバンク200a及び200bを備えており、バンク200aには、第1気筒201A、第3気筒201C及び第5気筒201Eが、またバンク200bには、第2気筒201B、第4気筒201D及び第6気筒201Fが収容されている。以下に、エンジン200の要部構成について、その動作の一部を交えて説明する。
図1において、インタークーラ(以下、適宜「I/C」と略称する)203により冷却され吸気効率が高められた吸入空気は、吸気管202を介して導かれ、一時的にサージタンク204に貯留される。サージタンク204には、バンク200aと連通する吸気マニホールド205及びバンク200bと連通する吸気マニホールド207が、夫々サージタンク204との連通を保って接続されている。サージタンク204に貯留される吸入空気は、吸気マニホールド205及び207を介して、夫々第1、第3及び第5気筒、並びに第2、第4及び第6気筒へ供給される構成となっている。
各気筒には、吸排気夫々に対応するバルブ、インジェクタ、点火装置、ピストン、コネクティングロッド等が設けられている(いずれも不図示)。吸気マニホールド205を介して導かれた吸入空気は、インジェクタから噴射される燃料と、吸気ポートにおいて混合され、混合気として吸気バルブの開弁時に各気筒に吸入される。この吸入された混合気は、点火装置による点火動作によって着火燃焼し、排気バルブの開弁時に気筒外へ排出される構成となっている。この際、混合気の燃焼に伴う爆発力によりピストンは押し下げられ、コネクティングロッドを介してクランクシャフト(不図示)を回転駆動する。このクランクシャフトは、エンジン200に共通であり、各気筒における爆発力は、このクランクシャフトに集約され、不図示の駆動系を駆動する動力として供される。尚、エンジン200における気筒内部の燃焼プロセス及び詳細な構造は、本発明の要旨と相関が低いため、紙面の煩雑化を防ぐ目的からここでは割愛することとする。
バンク200aに収容される各気筒から排出される排気は、排気マニホールド206に導かれ、排気マニホールド206に連通するフロントパイプ209に3気筒分が集約され排出される構成となっている。また、バンク200bに収容される各気筒から排出される排気は、排気マニホールド208に導かれ、排気マニホールド208に連通するフロントパイプ210に3気筒分が集約され排出される構成となっている。フロントパイプ209及び210の下流側には、リアパイプ211が設置されている。リアパイプ211は、フロントパイプ209及び210を夫々独立して流れる排気を集約してツインターボチャージャ300に導く排気管である。
ツインターボチャージャ300は、リアパイプ211及びI/C203よりも上流側の吸気管202に接続された過給装置である。ツインターボチャージャ300及びECU100により、本発明に係る「内燃機関の過給システム」の一例が構成される。
ここで、図2を参照し、ツインターボチャージャ300の詳細な構成について説明する。ここに、図2は、ツインターボチャージャ300の構成を概念的に表してなる概略構成図である。尚、同図において、図1と重複する箇所には同一の符号を付してその説明を適宜省略することとする。
図2において、ツインターボチャージャ300は、プライマリターボ310、セカンダリターボ320、主排気切り替え弁330、副排気切り替え弁340、リード弁350及び吸気切り替え弁360を備える。
一方、図2において、図1には示されないエンジン200の一部が示されている。即ち、エンジン200は、主排気通路212、副排気通路213、三元触媒214、エアクリーナ215、エアフローメータ216及びスロットルバルブ217を更に備える。
主排気通路212は、リアパイプ211から分岐する排気管であり、本発明に係る「主排気通路」の一例である。
副排気通路213は、リアパイプ211から分岐する排気管であり、本発明に係る「副排気通路」の一例である。
三元触媒214は、エンジン200の排気中に含まれるHC(炭化水素)、CO2(二酸化炭素)及びNOx(窒素酸化物)を同時に浄化することが可能に構成された触媒装置である。
エアクリーナ215は、車両の外部から吸入された外気を浄化するためのフィルタ等を含む浄化装置である。
エアフローメータ216は、吸入空気の質量流量を直接検出することが可能に構成された吸入空気量の検出装置である。エアフローメータ216は、ECU100と電気的に接続されており、検出された吸入空気量は、ECU100により絶えず、或いは一定又は不定のタイミングで把握される構成となっている。
エアフローメータ216の下流側には、スロットルバルブ217が配設されている。スロットルバルブ217は、プライマリターボ310及びセカンダリターボ320を介して前述したサージタンク207へ供給される吸入空気の量を調節するためのバルブ装置であり、ECU100と電気的に接続された不図示のスロットルバルブモータの駆動力により駆動される構成となっている。即ち、エンジン200において、スロットルバルブ217は一種の電子制御式スロットルの一例を構成している。
プライマリターボ310は、本発明に係る「主過給器」の一例たる過給器であり、タービン311、コンプレッサ312及び可変ノズル313を備える。
タービン311は、主排気通路212に設置され、主排気通路に導かれた排気により回転可能に構成されてなる、本発明に係る「主タービン」の一例たる回転翼車である。タービン311の回転に係る回転力は、タービン311に対向配置され、且つタービン311と回転軸が同軸に構成されたコンプレッサ312に機械的に伝達される構成となっている。
コンプレッサ312は、吸気管202における、スロットルバルブ217下流側に設置された、タービン311と同軸の回転軸を有する圧縮器である。コンプレッサ312は、タービン311が主排気通路212を流れる排気により回転せしめられると、その回転に同期して回転する構成となっており、回転状態において吸入空気を圧縮し、大気圧以上の吸気圧(即ち、過給圧)で吸入空気をインタークーラ213に供給することが可能に構成されている。
可変ノズル(Variable Nozzle)313は、タービン311を格納するタービンハウジング(符号省略)に設置されたノズル装置(符号省略)と、当該ノズル装置を駆動する駆動装置(これら全てを総称して可変ノズル313と表される)とを有する。可変ノズル312は、タービン311と主排気通路212と連通面積を可変とすることによりタービン311に流入する排気の量を変化させることが可能に構成されている。但し、可変ノズル312は、図示せぬEGR(Exhaust Gas Recirculation:排気ガス再循環)装置におけるEGRガスの流量制御に使用されており、本発明との相関は低いため、ここではその詳細な説明を省略する。
尚、可変ノズル313は、タービン311へ供給される排気の流量(タービン311下流側に限れば主排気通路212の排気流量と一義的である)を調整可能であり、本発明に係る「主排気切り替え弁」としての作用を代替し得る構成を有している。然るに、上述したように可変ノズル313は、EGRガス量の制御に使用されており、実質的に、本発明に係る内燃機関の過給システムにおける上述した各種作用効果の実現には寄与し得ない構成となっている。即ち、可変ノズル313は、本発明に係る「主排気切り替え弁」とは全く異なる性質を有するものである。
セカンダリターボ320は、本発明に係る「副過給器」の一例たる過給器であり、タービン321、コンプレッサ322、エアバイパスバルブ(図中「ABV」と示される)323及びウェストゲイトバルブ(図中「WGV」と称される)324を備える。
タービン321は、副排気通路213に設置され、副排気通路に導かれた排気により回転可能に構成されてなる、本発明に係る「副タービン」の一例たる回転翼車である。タービン321の回転に係る回転力は、タービン321に対向配置され、且つタービン321と回転軸が同軸に構成されたコンプレッサ322に機械的に伝達される構成となっている。
コンプレッサ322は、吸気管202における、スロットルバルブ217下流側に設置された、タービン321と同軸の回転軸を有する圧縮器である。コンプレッサ322は、タービン321が副排気通路213を流れる排気により回転せしめられると、その回転に同期して回転する構成となっており、回転状態において吸入空気を圧縮し、大気圧以上の吸気圧(即ち、過給圧)で吸入空気をインタークーラ213に供給することが可能に構成されている。尚、吸気管202は、スロットルバルブ217下流、且つ各コンプレッサ上流側の区間に設定された分岐位置において、プライマリターボ310側及びセカンダリターボ320側へ分岐しており、一方がコンプレッサ312へ、他方がコンプレッサ322へ、夫々連結されている。
エアバイパスバルブ323は、吸気管の分岐位置からコンプレッサ322へ向かう吸入空気を、コンプレッサ322を通過させることなくバイパスさせるためのダイアフラム式の圧力調整弁であり、通常は閉弁しており、予め設定された圧力以上の圧力が加わることにより開弁する構成となっている。
ウェストゲイトバルブ324は、副排気通路213を流れる排気を、タービン321を通過させることなくバイパスさせるための、電磁開閉弁である。ウェストゲイトバルブ324を駆動する電磁アクチュエータ(不図示)は、ECU100と電気的に接続されており、ウェストゲイトバルブ324の開度は、ECU100により連続的に可変に制御される構成となっている。
主排気切り替え弁330は、ECU100と電気的に接続され、ECU100による制御を受けてその開閉状態が制御される電磁開閉弁であり、本発明に係る「主排気切り替え弁」の一例である。主排気切り替え弁330の開閉状態については後述する。主排気切り替え弁330は、その開閉状態を連続的に可変に制御することが可能に構成されている。尚、主排気切り替え弁330は、その開閉が、夫々主排気通路212の排気流量の増減に対応するように構成されている。また、これ以降の説明において、この主排気切り替え弁330の開閉状態を指し示す言葉として適宜「開度」なる言葉を使用することとする。本実施形態において、この開度は0%から100%までの値を採り、0%が全閉状態に、又100%が全開状態に、夫々対応する構成となっている。
副排気切り替え弁340は、ECU100と電気的に接続され、ECU100による制御を受けてその開閉状態が制御される電磁開閉弁であり、本発明に係る「副排気切り替え弁」の一例である。副排気切り替え弁340は、全閉状態において副排気通路213における排気の流れを遮断することが可能に構成され、また、その開閉状態を連続的に可変に制御することが可能に構成されている。尚、副排気切り替え弁340は、その開閉が、夫々副排気通路213の排気流量の増減に対応するように構成されている。また、これ以降の説明において、この副排気切り替え弁340の開閉状態を指し示す言葉として適宜「開度」なる言葉を使用することとする。本実施形態において、この開度は0%から100%までの値を採り、0%が全閉状態に、又100%が全開状態に、夫々対応する構成となっている。
リード弁350は、ダイアフラム式の圧力調整弁であり、コンプレッサ322からインタークーラ213へ向かう吸気通路(即ち、セカンダリターボ320の吸気通路)に設けられ、通常は閉弁しており、予め設定された圧力以上の圧力が加わることにより開弁する構成となっている。尚、リード弁350は、上述したエアバイパスバルブ323の開弁タイミングと同期して開弁する構成となっている。
吸気切り替え弁360は、ECU100と電気的に接続され、ECU100による制御を受けてその開閉状態が制御される電磁開閉弁である。吸気切り替え弁340は、全閉状態においてセカンダリターボ320の吸気通路を遮断することが可能に構成され、また、その開閉状態を連続的に可変に制御することが可能に構成されている。尚、吸気切り替え弁360は、その開閉が、夫々セカンダリターボ320側の吸気通路における吸気流量の増減に対応するように構成されている。また、これ以降の説明において、この吸気切り替え弁360の開閉状態を指し示す言葉として適宜「開度」なる言葉を使用することとする。本実施形態において、この開度は0%から100%までの値を採り、0%が全閉状態に、又100%が全開状態に、夫々対応する構成となっている。
尚、図示は省略するが、プライマリターボ310には、タービン311の回転速度たるプライマリタービン回転速度を検出するプライマリ側タービン回転センサと、コンプレッサ312の過給圧たるプライマリ過給圧を検出するプライマリ側過給圧センサとが配設されており、夫々ECU100と電気的に接続されている。従って、各々検出されたプライマリタービン回転速度と、プライマリ過給圧とは、ECU100により絶えず、或いは一定又は不定のタイミングで把握される構成となっている。同様に図示は省略するが、セカンダリターボ320には、タービン321の回転速度たるセカンダリタービン回転速度を検出するセカンダリ側タービン回転センサと、コンプレッサ322の過給圧たるセカンダリ過給圧を検出するセカンダリ側過給圧センサとが配設されており、夫々ECU100と電気的に接続されている。従って、各々検出されたセカンダリタービン回転速度と、セカンダリ過給圧とは、ECU100により絶えず、或いは一定又は不定のタイミングで把握される構成となっている。
尚、本実施形態において、主排気切り替え弁330、副排気切り替え弁340及び吸気切り替え弁360は、ソレノイドの電磁力により駆動される電磁アクチュエータによって、その弁体の開閉状態が制御される電磁開閉弁として構成されているが、各々主排気通路212の排気流量の調整、副排気通路213の排気流量の調整、及びセカンダリターボ320側の吸気通路における吸気流量の調整を可能とする限りにおいて、その物理的、機械的、機構的又は電気的な構成は何ら限定されない。例えば、これらの各弁の少なくとも一部が、バタフライ弁として構成されていてもよい。
<実施形態の動作>
次に、図3を参照し、本発明に係るツインターボチャージャ300の過給態様について説明する。ここに、図3は、各切り替え弁の制御状態と過給態様との相関を表す表である。
次に、図3を参照し、本発明に係るツインターボチャージャ300の過給態様について説明する。ここに、図3は、各切り替え弁の制御状態と過給態様との相関を表す表である。
図3において、本実施形態に係るツインターボチャージャ300は、シングル過給モード、助走ツイン過給モード及びツイン過給モードの三種類の過給態様を採る。
シングル過給モードは、プライマリターボ310のみを使用して過給を行う過給態様である。この際、主排気切り替え弁330は全開状態に、副排気切り替え弁340は全閉状態に夫々制御される。また、吸気切り替え弁360は全閉状態に制御される。
ここで、図4を参照し、シングル過給モードにおける吸排気の流れについて説明する。ここに、図4は、シングル過給モードにおけるツインターボチャージャ300の吸排気の流れを説明する模式図である。尚、同図において、図2と重複する箇所には同一の符号を付してその説明を適宜省略することとする。
図4において、排気の流れは実線の矢印によって、吸気の流れは破線の矢印によって表される。シングル過給モードにおいては、副排気切り替え弁340が全閉状態に制御されるため、セカンダリターボ320側に排気の流れは形成されない。従って、リアパイプ211を介して導かれた排気は、実質的に全て主排気通路212に導かれ、全開状態に制御された主排気切り替え弁330を通過してタービン311の駆動に供される。その後、三元触媒214により浄化され車外へ排気される。一方、スロットルバルブ217を通過した吸気は、吸気切り替え弁360が全閉状態であるために、セカンダリターボ320側へ導かれることなくコンプレッサ312へ供給される。その結果、過給動作はプライマリターボ310のみによって行われる。
図3に戻り、ツイン過給モードは、プライマリターボ310及びセカンダリターボ320の両方を使用して過給を行う過給態様である。この際、主排気切り替え弁330、副排気切り替え弁340及び吸気切り替え弁360の全てが全開状態に制御される。
ここで、図5を参照し、ツイン過給モードにおける吸排気の流れについて説明する。ここに、図5は、ツイン過給モードにおけるツインターボチャージャ300の吸排気の流れを説明する模式図である。尚、同図において、図4と重複する箇所には同一の符号を付してその説明を適宜省略することとする。
図5において、排気の流れは実線の矢印によって、吸気の流れは破線の矢印によって表される。ツイン過給モードにおいては、副排気切り替え弁340が全開状態に制御されるため、シングル過給モードと異なり、セカンダリターボ320側にも排気の流れが形成される。従って、リアパイプ211を介して導かれた排気は、主排気通路212及び副排気通路213に夫々導かれ、夫々全開状態に制御された主排気切り替え弁330及び副排気切り替え弁340を通過してタービン311及びタービン321の駆動に供される。その後、三元触媒214により浄化され車外へ排気される。一方、スロットルバルブ217を通過した吸入空気は、吸気切り替え弁360が全開状態であるために、プライマリターボ310側及びセカンダリターボ320側へ夫々導かれ、コンプレッサ312及びコンプレッサ322により夫々過給された状態で、インター蔵203及びそれに連通するサージタンク204に供給される。
ここで、ツインターボチャージャ300の採り得る過給態様として、シングル過給モード及びツイン過給モードのみの過給態様であれば、実質的に主排気切り替え弁330は必要とされない(即ち、いずれの過給態様においても全開状態である)が、主排気切り替え弁330が存在しない場合、以下の如き問題が生じる。
即ち、シングル過給モードにおいては、副排気切り替え弁340は全閉状態にあり、排気が副排気通路に導かれないためにタービン321は実質的に停止した状態にある。従って、シングル過給モードから、ツイン過給モードへ過給態様を切り替える場合、タービン321の回転速度が、実際にセカンダリターボ320による過給効果が得られるレベルまで上昇するのに看過し得ない時間遅延が生じる。
一方、プライマリターボ310側では、副排気切り替え弁340が全開状態に制御されるのに伴い、リアパイプ211を介して導かれた排気が大量に副排気通路213に分流するため、主排気通路212の排気流量が激減する。その結果、過給圧が低下する。
従って、シングル過給モードからツイン過給モードへ過給態様が切り替わる場合には、セカンダリターボ320の過給効果が得られない期間においてプライマリターボ310の過給圧低下の影響が顕著に現れ、エンジン200のトルクショックとなって顕在化し易い。
一方、副排気切り替え弁340を全閉状態から全開状態へ二値的に制御するのではなく、全閉状態から徐々に開弁させるべく段階的又は連続的な開度制御(即ち、副排気切り替え弁340の開度として中間開度を採る)が行われてもよいが、主排気通路212への排気の流れが確立しているシングル過給モードの状態において副排気切り替え弁340が中間開度に制御されても、実際には、副排気通路213への有意な排気の流れを作り出すことが困難である。
そこで、本実施形態に係るツインターボチャージャ300は、シングル過給モード及びツイン過給モードに加えて、助走ツイン過給モードを過給態様として備えている。尚、助走ツイン過給モードは、ツイン過給モードと共に本発明に係る「ツイン過給モード」の一例をなす過給態様である。
但し、本実施形態に係る助走ツイン過給モードが、本発明に係る「シングル過給モード」と「ツイン過給モード」とのうちいずれに属するかは、適宜設計事項に過ぎず、シングル過給モードからツイン過給モードへの過給態様の切り替え時に、切り替え期間に、或いはそれらを含む過渡的な期間に、シングル過給モードの一部として実現されても、ツイン過給モードの一部として実現されても、得られる効果には何らの相違も生じない。
図3に戻り、助走ツイン過給モードにおいて、主排気切り替え弁330の開度は中間開度に制御され、副排気切り替え弁340も同様に中間開度に制御される。尚、これら各弁において実現される「中間開度」の技術的な詳細については後述することとし、ここでは定性的な表現に留めることとする。
ここで、図6を参照し、助走ツイン過給モードにおける吸排気の流れについて説明する。ここに、図6は、助走ツイン過給モードにおけるツインターボチャージャ300の吸排気の流れを説明する模式図である。尚、同図において、図5と重複する箇所には同一の符号を付してその説明を適宜省略することとする。
図6において、排気の流れは実線の矢印によって、吸気の流れは破線の矢印によって表される。また、その流量は、各矢印各々の太さによって表される(即ち、各矢印共に太い程流量が多いことを意味する)。助走ツイン過給モードにおいては、副排気切り替え弁340が中間開度に制御されるため、シングル過給モードと異なり、理論的にはセカンダリターボ320側にも小規模ながら排気の流れが形成される。
但し、単に副排気切り替え弁340を中間開度に制御しただけでは、上述したように副排気通路213への有意な排気の流れが形成され難い。ところが、主排気切り替え弁330が、副排気切り替え弁340の中間開度制御に相前後して中間開度に制御されると、主排気通路212の排気流量が、幾らかなり閉弁されることになる主排気切り替え弁330により能動的に減少させられる。このため、当該減少分に相当する排気は、必然的に副排気通路213へ誘われる。この際、副排気通路213は中間開度であって、少なくとも幾らかなり開弁状態にあるため、この排気は、タービン321を小規模に駆動する。即ち、タービン321は、言わば助走するように停止状態から回転を開始する。
このようなタービン321の助走動作により、助走ツイン過給モードではセカンダリターボ320による小規模な過給が行われる。従って、助走ツイン過給モードでは、シングル過給モードからツイン過給モードへの過給態様のシームレスな受け渡しが可能となり、上述したトルクショックが軽減されるのである。
ここで、このような過給態様の切り替えは、ECU100により実行される過給制御によって実現される。ここで、図7を参照し、過給制御の詳細について説明することとする。ここに、図7は、過給制御のフローチャートである。
図7において、ECU100は、エアフローメータ216により検出される吸入空気量に基づいて、エンジン200の要求負荷が低負荷であるか否かを判別する(ステップS101)。尚、本実施形態では、検出される吸入空気量と、予め設定された軽負荷判断用の基準値との比較により(即ち、検出された吸入空気量が当該基準未満(或いは以下)であるか否かに基づいて)当該判別が行われる。要求負荷が低負荷である旨が判別されると(ステップS101:YES)、ECU100は、各切り替え弁の制御を介して過給態様を上述したシングル過給モードに制御する(ステップS102)。
一方、要求負荷が軽負荷でない場合(ステップS101:NO)、ECU100は更に、要求負荷が中負荷であるか否かを判別する(ステップS103)。尚、本実施形態では、検出される吸入空気量と、予め設定された中負荷判断用の基準値との比較により(即ち、検出された吸入空気量が当該基準未満(或いは以下)であるか否かに基づいて)当該判別が行われる。要求負荷が中負荷でない旨が判別された場合(ステップS103:NO)、即ち、要求負荷が高負荷である場合、ECU100は、各切り替え弁の制御を介して過給態様を上述したツイン過給モードに制御する(ステップS105)。
他方、要求負荷が中負荷である旨が判別されると(ステップS103:YES)、ECU100は、各切り替え制御弁の制御を介して過給態様を上述した助走ツイン過給モードに制御する(ステップS104)。即ち、係る中負荷である旨の判別が下される期間は、本発明に係る「所定期間」の一例である。
ここで、助走ツイン過給モードでは、主排気切り替え弁330及び副排気切り替え弁340の開閉状態を規定する開度が、夫々中間開度に制御されるため、その制御目標値(即ち、本発明に係る「中間状態の度合い」の一例)を決定する必要がある。そこで、ECU100は、主排気切り替え弁330の開度については、タービン311の回転速度たるプライマリタービン回転速度に基づいて、また副排気切り替え弁340の開度については、タービン321の回転速度たるセカンダリタービン回転速度に基づいて、夫々決定する。各タービン回転速度は、即ち各ターボチャージャの過給圧を表す指標として参照される。
より具体的には、ECU100は、主排気切り替え弁330の中間開度を、主排気切り替え弁330を閉弁することによるプライマリターボ310の過給圧の低下を実践上の不具合を顕在化させない範囲に留め得る最小の開度に制御する。また、ECU100は、副排気切り替え弁340の開度を、副排気切り替え弁340を開弁することによってセカンダリターボ320の過給圧が実践上有意に上昇し得る範囲で最小の開度に制御する。好適な一形態としては、主排気切り替え弁330は、全開開度から若干量閉弁側に開度が変更され、副排気切り替え弁340は、全閉開度から若干量開弁側に開度が変更される。
また、エンジン要求負荷が中負荷である期間においては、主排気切り替え弁330及び副排気切り替え弁340の開度は絶えずフィードバック制御され、ツインターボチャージャ300の過給圧は目標過給圧に好適に維持される。
尚、このような制御は一例に過ぎず、プライマリターボ310の過給圧の低下を実践上問題となる程度に顕在化させない範囲でセカンダリターボ320のタービン321を幾らかなり助走させることを可能とする限りにおいて、如何なる態様を採ってもよい。ステップS102、S104及びS105のいずれかに係る動作により過給態様が制御されると、処理はステップS101に戻され、一連の処理が繰り返される。
このように、本実施形態に係るツインターボチャージャ300によれば、プライマリターボ310のタービン311に排気を供給する主排気通路212に主排気切り替え弁330が設置されたことにより、シングル過給モードとツイン過給モードとの切り替わり時、或いはそのような切り替わり時を含む切り替わり期間において、プライマリターボ310の過給圧を実践上問題となる程度に低下させることなく、停止状態にあるセカンダリターボ320のタービン321を助走させることが可能となる。従って、ツインターボチャージャ300において過給態様が切り替わる際の過給圧の不連続性が緩和され、トルクショックが軽減されるのである。
尚、本実施形態においては、エンジン要求負荷が中負荷である場合に、助走ツイン過給モードが採用されるが、中負荷であるか否かを規定するエンジン200の運転条件(ここでは、吸入空気量)の範囲の設定如何により、助走ツイン過給モードを過渡的な過給態様として限定的に使用するか、恒常的な過給態様として積極的に使用するかを自由に選択可能である。
尚、本実施形態においては、エンジン要求負荷が中負荷に該当する場合に、助走ツイン過給モードが採用されるが、本発明に係る「所定期間」とは固定された期間であってもよく、例えば、シングル過給モードからツイン過給モードへの過給態様の切り替わり時に、予め実験的に、経験的に、理論的に、或いはシミュレーション等に基づいてタービン321の助走を有効に助長し得るに十分な時間等として定められた一定又は不定の期間助走ツイン過給モードが実行された後、過給態様が自動的にツイン過給モードに移行されてもよい。
また、上述した説明では、助走ツイン過給モードにおける副排気切り替え弁340の中間開度は、フィードバックの有無は別として固定値であるが、開弁方向に経時的に且つ段階的に又は連続的に制御され、ツイン過給モードへの移行の一層の円滑化が図られてもよい。即ち、助走ツイン過給モードとして、副排気切り替え弁340の中間開度の連続制御(更に、それに伴うプライマリターボ310側の過給圧変化を鑑みた主排気切り替え弁330の中間開度の連続制御を伴ってもよい)を伴う、過給圧の精細な制御が実現されてもよい。
尚、主排気切り替え弁330は、セカンダリターボ320が実践上問題無く駆動される限りにおいて、基本的に全開状態でよく、その意味では、過給態様の切り替わり時においてタービン321の回転を助長させるのに要する程度の可動範囲を少なくとも有していればよい。このように、主排気切り替え弁330を構成した場合には、主排気切り替え弁330の物理的、機械的、機構的又は電気的な構成が簡素化され、コスト低下及び設置スペースの節約等を図り得る点において実践上有益である。
尚、本実施形態において、本発明に係る利益をもたらす主排気切り替え弁330は、主排気通路212において、主タービン311の上流側に設置されているが、主タービン311の下流側に設置されていてもよい。この場合も、主排気通路212の排気流量を何ら変わり無く調整することが可能である。
尚、本実施形態において、図3に示す表に従って、各切り替え弁の制御態様が決定されることに鑑みれば、ツイン過給モードからシングル過給モードへの過給態様の切り替わり時(即ち、中負荷)においても、助走ツイン過給モードが実現されることになるが、このような、過給圧を低下させる側への過給態様の切り替えに際しては、トルクショックは顕在化し難い。従って、この場合、副排気切り替え弁340を速やかに閉弁し、速やかにシングル過給モードへの移行が図られてもよい。
本発明は、上述した実施形態に限られるものではなく、請求の範囲及び明細書全体から読み取れる発明の要旨或いは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴う内燃機関の過給システムもまた本発明の技術的範囲に含まれるものである。
10…エンジンシステム、100…ECU、200…エンジン、212…主排気通路、213…副排気通路、300…ツインターボチャージャ、310…プライマリターボ、311…主タービン、312…主コンプレッサ、320…セカンダリターボ、321…副タービン、322…副コンプレッサ、330…主排気切り替え弁、340…副排気切り替え弁、350…リード弁、360…吸気切り替え弁。
Claims (6)
- 内燃機関の過給システムであって、
前記内燃機関の排気通路の少なくとも一部をなす主排気通路に設置された主タービンを含む主過給器と、
前記排気通路の少なくとも一部をなし、前記主排気通路と連通し且つ並列する副排気通路に設置された副タービンを含む副過給器と、
前記副排気通路に設置され、開閉状態に応じて、前記主過給器のみにより過給を行うシングル過給モードと前記主及び副過給器により過給を行うツイン過給モードとの間で過給態様を切り替え可能な副排気切り替え弁と、
前記主排気通路に設けられ、開閉状態に応じて、前記主排気通路の排気流量を調整可能な主排気切り替え弁と
を具備することを特徴とする内燃機関の過給システム。 - 前記内燃機関の運転条件に応じて前記シングル過給モードと前記ツイン過給モードとが切り替わるように前記副排気切り替え弁の開閉状態を制御する副排気切り替え制御手段を更に具備する
ことを特徴とする請求項1に記載の内燃機関の過給システム。 - 前記副排気切り替え制御手段は更に、前記過給態様を前記ツイン過給モードに切り替える場合に、所定期間、前記副排気切り替え弁の開閉状態を全開状態及び全閉状態のいずれにも該当しない中間状態に制御する
ことを特徴とする請求項2に記載の内燃機関の過給システム。 - 前記副排気切り替え制御手段は更に、前記副過給器の過給圧に基づいて前記中間状態の度合いを制御する
ことを特徴とする請求項3に記載の内燃機関の過給システム。 - 前記副排気切り替え弁の開閉状態が前記中間状態に制御される期間の少なくとも一部において前記排気流量が減少するように前記主排気切り替え弁の開閉状態を制御する主排気切り替え制御手段を更に具備する
ことを特徴とする請求項3又は4に記載の内燃機関の過給システム。 - 前記主排気切り替え制御手段は、前記主過給器の過給圧に基づいて前記排気流量の減少量を制御する
ことを特徴とする請求項5に記載の内燃機関の過給システム。
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