JP2021124041A - 内燃機関の制御システム - Google Patents

Abstract

【課題】ツインターボモードへの切り替え時における動力低下及び副コンプレッサの空気の逆流を効果的に抑制することができる内燃機関の制御システムを提供する。【解決手段】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時に、排気切替弁と吸気切替弁と吸気バイパス弁のそれぞれを開弁状態又は閉弁状態に切り替え設定するように制御する弁切替制御装置を備え、弁切替制御装置は、主コンプレッサの出口圧力に対する副コンプレッサの出口圧力の第１差圧が吸気切替弁開閾値以上になったと判定された場合に、排気切替弁と吸気バイパス弁の開弁状態を継続すると共に吸気切替弁を閉弁状態から開弁状態に設定する開弁設定部と、主コンプレッサと副コンプレッサのそれぞれの出口圧力に関連するパラメータに基づいて、排気切替弁と吸気切替弁の開弁状態を継続すると共に吸気バイパス弁を開弁状態から閉弁状態に設定する閉弁設定部と、を有する。【選択図】図１

Description

本発明は、並列にターボチャージャを備えた内燃機関の制御システムに関するものである。

並列にターボチャージャを備えた内燃機関の制御システムに関する技術が種々提案されている。例えば、下記特許文献１に記載される内燃機関の故障診断装置では、並列に設けられた第１過給機と第２過給機のうち、第１過給機のみが作動し、第２過給機が作動しない「シングルターボモード」と、第１過給機及び第２過給機が作動する「ツインターボモード」との切替制御が行われる。また、シングルターボモードでは、吸気切替バルブ、及び排気切替バルブの両方が閉弁されて、吸気バイパスバルブが開弁される。

そして、シングルターボモードからツインターボモードへ運転状態が切り替えられるときは、先ず、排気切替バルブが閉弁状態から開弁状態に設定される。その後、吸気バイパスバルブの開弁状態と吸気切替バルブの閉弁状態を保った状態で所定時間経過して、第２過給機の第２コンプレッサの出口圧力Ｐ２が上昇する。その後、吸気バイパスバルブが閉弁状態にされると共に、吸気リードバルブが開弁する。その後、吸気切替バルブが閉弁状態から開弁状態にされる。吸気切替バルブが開弁状態にされてから所定時間経過すると、吸気バイパスバルブ及び吸気リードバルブが閉弁状態にされるように構成されている。

特開２００９−１８５６８４号公報

しかしながら、吸気切替バルブが閉弁状態から開弁状態に設定されてから、吸気バイパスバルブ及び吸気リードバルブを閉弁状態にするまでの時間ＴＮを、例えば、低負荷の運転条件で、若しくは、過給上昇性能が遅い第２過給機で、第１過給機の第１コンプレッサの出口圧力Ｐ１よりも第２過給機の第２コンプレッサの出口圧力Ｐ２が高くなる時間に設定する。その結果、高負荷の運転条件、若しくは、過給上昇性能が速い第２過給機では、時間ＴＮよりも短い時間ＴＭにおいて、既に第１コンプレッサの出口圧力Ｐ１よりも第２コンプレッサの出口圧力Ｐ２が高くなり、無駄に吸気リードバルブを開弁することになり、過給効率が悪く、動力低下を招くこととなる。

また、吸気切替バルブが閉弁状態から開弁状態に設定されてから、吸気バイパスバルブ及び吸気リードバルブを閉弁状態にするまでの時間ＴＮを、高負荷の運転条件で、若しくは、過給上昇性能が速い第２過給機で、第１コンプレッサの出口圧力Ｐ１よりも第２コンプレッサの出口圧力Ｐ２が高くなる時間に設定する。その結果、低負荷の運転条件、若しくは、過給上昇性能が遅い第２過給機では、時間ＴＮにおいて、第２コンプレッサの出口圧力Ｐ２が未だ第１コンプレッサの出口圧力Ｐ１よりも低いため、吸気バイパスバルブ及び吸気リードバルブを閉弁することによって、第２コンプレッサの空気の逆流が発生し、音発生等を招くこととなる。

そこで、本発明は、このような点に鑑みて創案されたものであり、ツインターボモードへの切り替え時における動力低下及び副コンプレッサの空気の逆流を効果的に抑制することができる内燃機関の制御システムを提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明の第１の発明は、主ターボチャージャと、前記主ターボチャージャに対して並列に接続される副ターボチャージャと、前記副ターボチャージャの副タービンの入口側に接続された上流側副排気管に設けられる排気切替弁と、前記副ターボチャージャの副コンプレッサの出口側に接続された吸気管に設けられた吸気切替弁と、前記吸気管の前記吸気切替弁よりも上流側と前記副コンプレッサの入口側とを接続する吸気バイパス管に設けられた吸気バイパス弁と、前記主ターボチャージャのみが作動して過給するシングルターボモードから、前記主ターボチャージャと前記副ターボチャージャを作動させて過給するツインターボモードへの切り替え時に、前記排気切替弁と前記吸気切替弁と前記吸気バイパス弁のそれぞれを開弁状態又は閉弁状態に切り替え設定するように制御する弁切替制御装置と、前記主ターボチャージャの主コンプレッサの出口圧力を取得する主出口圧力取得装置と、前記副コンプレッサの出口圧力を取得する副出口圧力取得装置と、を備え、前記弁切替制御装置は、前記排気切替弁と前記吸気バイパス弁を閉弁状態から開弁状態に設定すると共に前記吸気切替弁を閉弁状態に設定した後、前記主コンプレッサの出口圧力に対する前記副コンプレッサの出口圧力の第１差圧が吸気切替弁開閾値以上になったか否かを判定する第１判定部と、前記第１判定部を介して前記第１差圧が前記吸気切替弁開閾値以上になったと判定された場合に、前記排気切替弁と前記吸気バイパス弁の開弁状態を継続すると共に前記吸気切替弁を閉弁状態から開弁状態に設定する開弁設定部と、前記開弁設定部を介して前記吸気切替弁が閉弁状態から開弁状態に設定された場合に、前記主コンプレッサと前記副コンプレッサのそれぞれの出口圧力に関連するパラメータを取得するパラメータ取得部と、前記パラメータ取得部を介して取得された前記パラメータに基づいて、前記排気切替弁と前記吸気切替弁の開弁状態を継続すると共に前記吸気バイパス弁を開弁状態から閉弁状態に設定する閉弁設定部と、を有する、内燃機関の制御システムである。

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システムにおいて、前記パラメータは、前記主コンプレッサと前記副コンプレッサのそれぞれの出口圧力を含み、前記閉弁設定部は、前記主コンプレッサの出口圧力に対する前記副コンプレッサの出口圧力の第２差圧が第１閉閾値以上になったか否かを判定する第２判定部を有し、前記第２判定部を介して前記第２差圧が前記第１閉閾値以上になったと判定された場合に、前記排気切替弁と前記吸気切替弁の開弁状態を継続すると共に前記吸気バイパス弁を開弁状態から閉弁状態に設定する、内燃機関の制御システムである。

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システムにおいて、前記第１閉閾値は、前記吸気切替弁開閾値よりも少ない差圧値に設定されている、内燃機関の制御システムである。

次に、本発明の第４の発明は、上記第１の発明に係る内燃機関の制御システムにおいて、前記主ターボチャージャの回転数を取得する主回転数取得装置と、前記副ターボチャージャの回転数を取得する副回転数取得装置と、を備え、前記パラメータは、前記主ターボチャージャと前記副ターボチャージャのそれぞれの回転数を含み、前記閉弁設定部は、前記主ターボチャージャの回転数に対する前記副ターボチャージャの回転数の回転数差が第２閉閾値以上になったか否かを判定する第３判定部を有し、前記第３判定部を介して前記回転数差が前記第２閉閾値以上になったと判定された場合に、前記排気切替弁と前記吸気切替弁の開弁状態を継続すると共に前記吸気バイパス弁を開弁状態から閉弁状態に設定する、内燃機関の制御システムである。

次に、本発明の第５の発明は、上記第４の発明に係る内燃機関の制御システムにおいて、前記第２閉閾値は、前記吸気切替弁開閾値に対応する前記主ターボチャージャの回転数に対する前記副ターボチャージャの回転数の回転数差よりも少ない回転数差に設定されている、内燃機関の制御システムである。

次に、本発明の第６の発明は、上記第１の発明に係る内燃機関の制御システムにおいて、前記主コンプレッサに流入する空気流量を取得する主空気流量取得装置と、前記副コンプレッサに流入する空気流量を取得する副空気流量取得装置と、を備え、前記パラメータは、前記主コンプレッサと前記副コンプレッサのそれぞれに流入する空気流量を含み、前記閉弁設定部は、前記主コンプレッサに流入する空気流量に対する前記副コンプレッサに流入する空気流量の流量差が第３閉閾値以上になったか否かを判定する第４判定部を有し、前記第４判定部を介して前記流量差が前記第３閉閾値以上になったと判定された場合に、前記排気切替弁と前記吸気切替弁の開弁状態を継続すると共に前記吸気バイパス弁を開弁状態から閉弁状態に設定する、内燃機関の制御システムである。

次に、本発明の第７の発明は、上記第６の発明に係る内燃機関の制御システムにおいて、前記第３閉閾値は、前記吸気切替弁開閾値に対応する前記主コンプレッサに流入する空気流量に対する前記副コンプレッサに流入する空気流量の流量差よりも少ない流量差に設定されている、内燃機関の制御システムである。

第１の発明によれば、弁切替制御装置は、主コンプレッサの出口圧力に対する副コンプレッサの出口圧力の第１差圧が吸気切替弁開閾値以上になったと判定された場合に、排気切替弁と吸気バイパス弁と吸気切替弁を開弁状態に設定する。その後、弁切替制御装置は、パラメータ取得部を介して取得された主コンプレッサと副コンプレッサのそれぞれの出口圧力に関連するパラメータに基づいて、排気切替弁と吸気切替弁の開弁状態を継続すると共に吸気バイパス弁を開弁状態から閉弁状態に設定する。

従って、弁切替制御装置は、吸気バイパス弁を開弁状態から閉弁状態に設定するタイミングを、主コンプレッサと副コンプレッサのそれぞれの出口圧力に関連するパラメータに基づいて決定する。これにより、弁切替制御装置は、運転負荷の大小や、副ターボチャージャの過給上昇性能のバラツキ等を考慮しないで、吸気バイパス弁を開弁状態から閉弁状態に設定するタイミングを決定することができる。つまり、弁切替制御装置は、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時における動力低下及び副コンプレッサの空気の逆流を効果的に抑制することができる。

第２の発明によれば、弁切替制御装置は、主コンプレッサの出口圧力に対する副コンプレッサの出口圧力の第２差圧が第１閉閾値以上になったと判定された場合に、排気切替弁と吸気切替弁の開弁状態を継続すると共に吸気バイパス弁を開弁状態から閉弁状態に設定する。従って、弁切替制御装置は、吸気バイパス弁を開弁状態から閉弁状態に設定するタイミングを、主コンプレッサの出口圧力に対する副コンプレッサの出口圧力の第２差圧に基づいて決定する。

これにより、弁切替制御装置は、運転負荷の大小や、副ターボチャージャの過給上昇性能のバラツキ等を考慮しないで、吸気バイパス弁を開弁状態から閉弁状態に設定するタイミングを決定することができる。つまり、弁切替制御装置は、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時における動力低下及び副コンプレッサの空気の逆流を効果的に抑制することができる。

第３の発明によれば、第１閉閾値は、吸気切替弁開閾値よりも少ない差圧値に設定されている。これにより、弁切替制御装置は、吸気切替弁を開弁状態に設定した後、副コンプレッサの出口圧力が主コンプレッサの出口圧力にほぼ達したタイミングで、吸気バイパス弁を閉弁状態に設定することができる。その結果、弁切替制御装置は、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時における動力低下及び副コンプレッサの空気の逆流を効果的に抑制することができる。

第４の発明によれば、弁切替制御装置は、主ターボチャージャの回転数に対する副ターボチャージャの回転数の回転数差が第２閉閾値以上になったと判定された場合に、排気切替弁と吸気切替弁の開弁状態を継続すると共に吸気バイパス弁を開弁状態から閉弁状態に設定する。従って、弁切替制御装置は、吸気バイパス弁を開弁状態から閉弁状態に設定するタイミングを、主ターボチャージャの回転数に対する副ターボチャージャの回転数の回転数差に基づいて決定する。

これにより、弁切替制御装置は、運転負荷の大小や、副ターボチャージャの過給上昇性能のバラツキ等を考慮しないで、吸気バイパス弁を開弁状態から閉弁状態に設定するタイミングを決定することができる。つまり、弁切替制御装置は、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時における動力低下及び副コンプレッサの空気の逆流を効果的に抑制することができる。

第５の発明によれば、第２閉閾値は、吸気切替弁開閾値に対応する主ターボチャージャの回転数に対する副ターボチャージャの回転数の回転数差よりも少ない回転数差に設定されている。これにより、弁切替制御装置は、吸気切替弁を開弁状態に設定した後、副ターボチャージャの回転数が主ターボチャージャの回転数にほぼ達したタイミングで、吸気バイパス弁を閉弁状態に設定することができる。その結果、弁切替制御装置は、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時における動力低下及び副コンプレッサの空気の逆流を効果的に抑制することができる。

第６の発明によれば、弁切替制御装置は、主コンプレッサに流入する空気流量に対する副コンプレッサに流入する空気流量の流量差が第３閉閾値以上になったと判定された場合に、排気切替弁と吸気切替弁の開弁状態を継続すると共に吸気バイパス弁を開弁状態から閉弁状態に設定する。従って、弁切替制御装置は、吸気バイパス弁を開弁状態から閉弁状態に設定するタイミングを、主コンプレッサに流入する空気流量に対する副コンプレッサに流入する空気流量の流量差に基づいて決定する。

これにより、弁切替制御装置は、運転負荷の大小や、副ターボチャージャの過給上昇性能のバラツキ等を考慮しないで、吸気バイパス弁を開弁状態から閉弁状態に設定するタイミングを決定することができる。つまり、弁切替制御装置は、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時における動力低下及び副コンプレッサの空気の逆流を効果的に抑制することができる。

第７の発明によれば、第３閉閾値は、吸気切替弁開閾値に対応する主コンプレッサに流入する空気流量に対する副コンプレッサに流入する空気流量の流量差よりも少ない流量差に設定されている。これにより、弁切替制御装置は、吸気切替弁を開弁状態に設定した後、副コンプレッサに流入する空気流量が、主コンプレッサに流入する空気流量にほぼ達したタイミングで、吸気バイパス弁を閉弁状態に設定することができる。その結果、弁切替制御装置は、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時における動力低下及び副コンプレッサの空気の逆流を効果的に抑制することができる。

本実施形態に係る内燃機関の制御システムの概略構成を説明する図である。 本実施形態に係る制御装置が実行する第１弁切替制御処理の一例を示すフローチャートである。 シングルターボモードとツインターボモードの動作領域を決定する動作領域マップの一例を示す図である。 ツインターボモードへ切り替わる際の主コンプレッサの出口圧力に対する副コンプレッサの出口圧力の圧力差の一例を示す図である。 他の第１実施形態に係る制御装置が実行する第２弁切替制御処理の一例を示すフローチャートである。 他の第２実施形態に係る制御装置が実行する第３弁切替制御処理の一例を示すフローチャートである。

以下、本発明に係る内燃機関の制御システムを具体化した一実施形態に基づき図面を参照しつつ詳細に説明する。先ず、本発明に係る内燃機関の制御システムの概略構成について図１に基づいて説明する。

図１に示すように、本実施形態に係る内燃機関の制御システム１は、エアクリーナ５と、吸気流量検出装置６と、車両に搭載されたエンジン（例えば、ディーゼルエンジン）１０と、主ターボチャージャ２１と、副ターボチャージャ２２と、制御装置（以下、「ＥＣＵ」という。）８０等から構成されている。エンジン１０は、左バンク１０Ｌと右バンク１０Ｒを有する多気筒エンジンであり、左バンク１０Ｌには主ターボチャージャ２１が設けられ、右バンク１０Ｒには副ターボチャージャ２２が設けられている。

また、左バンク１０Ｌには、ＥＣＵ８０の制御信号によって各気筒内に直接燃料を噴射可能な燃料噴射装置１５Ｌが設けられている。右バンク１０Ｒには、ＥＣＵ８０の制御信号によって各気筒内に直接燃料を噴射可能な燃料噴射装置１５Ｒが設けられている。以下、エンジン１０への吸気経路とエンジン１０からの排気経路を説明しながら、各部材等を説明する。

エアクリーナ５は、外部から取得された空気（吸気）を浄化して、吸気管３に供給する。吸気管３は、途中で吸気管３１Ｌ、３１Ｒに分岐されている。また、エアクリーナ５の下流側には、エアクリーナ５から吸気管３が分岐されるまでの間に、吸気管３に供給される吸気流量を検出する吸気流量検出装置（例えば、エアフロメータ）６が配置されている。

吸気管３１Ｌの下流側は主ターボチャージャ２１の主コンプレッサ２１Ｂの吸入口に接続されている。主コンプレッサ２１Ｂの吐出口は、吸気管３２Ｌの上流側に接続されている。また、吸気管３１Ｒの下流側は副ターボチャージャ２２の副コンプレッサ２２Ｂの吸入口に接続されている。副コンプレッサ２２Ｂの吐出口は、吸気管３２Ｒの上流側に接続されている。そして、吸気管３２Ｌ及び吸気管３２Ｒの下流側は、吸気管３３の上流側に接続されている。吸気管３３の下流側は吸気マニホールド３４の上流側に接続されている。吸気マニホールド３４は、エンジン１０の右バンク１０Ｒの各気筒と、左バンク１０Ｌの各気筒と、のそれぞれに吸気を供給する。

主コンプレッサ２１Ｂは、排気ガスによって回転駆動される主タービン２１Ａにて回転駆動され、吸気管３１Ｌから吸入した空気を圧縮して吸気管３２Ｌ、３３を経由して吸気マニホールド３４へと吐出する。また、副コンプレッサ２２Ｂの吐出口に上流側が接続された吸気管３２Ｒには、吸気管３２Ｒの開口と閉鎖を行う吸気切替弁５１が設けられている。吸気切替弁５１は、例えば、ダイヤフラム式アクチュエータによって駆動され、ＥＣＵ８０からの制御信号によって開閉されるようになっている。

また、吸気バイパス管３６は、一端が副コンプレッサ２２Ｂの吐出口と吸気切替弁５１との間で、吸気管３２Ｒに接続されていると共に、他端が、吸気流量検出装置６と副コンプレッサ２２Ｂの吸入口との間で、吸気管３１Ｒに接続されている。すなわち、吸気バイパス管３６は、副コンプレッサ２２Ｂの吐出口の下流側と副コンプレッサ２２Ｂの吸入口の上流側とをバイパスする。また、吸気バイパス管３６の両端の間には、吸気バイパス管３６の開口と閉鎖を行う吸気バイパス弁５２が設けられている。吸気バイパス弁５２は、例えば、ダイヤフラム式アクチュエータによって駆動され、ＥＣＵ８０からの制御信号によって開閉されるようになっている。

従って、吸気切替弁５１が吸気管３２Ｒを開口し、且つ、吸気バイパス弁５２が吸気バイパス管３６を閉鎖した場合には、副コンプレッサ２２Ｂは、排気ガスによって回転駆動される副タービン２２Ａにて回転駆動され、吸気管３１Ｒから吸入した空気を圧縮して吸気管３２Ｒ、３３を経由して吸気マニホールド３４へと吐出する。また、吸気管３２Ｒの吸気切替弁５１よりも下流側の位置に、過給圧センサ５５が設けられている。また、吸気管３２Ｒの吸気切替弁５１と副コンプレッサ２２Ｂの吐出口との間の位置に、好ましくは、吸気管３２Ｒの吸気切替弁５１と吸気バイパス管３６の接続部との間の位置に、圧力センサ５６が設けられている。

一方、吸気切替弁５１が吸気管３２Ｒを閉鎖し、且つ、吸気バイパス弁５２が吸気バイパス管３６を開口した場合には、副コンプレッサ２２Ｂは、排気ガスによって回転駆動される副タービン２２Ａにて回転駆動され、吸気管３１Ｒから吸入した空気を圧縮して吸気管３２Ｒ及び吸気バイパス管３６を経由して、吸気管３１Ｒへと吐出する。つまり、副コンプレッサ２２Ｂから吸気管３２Ｒ、３３を経由して吸気マニホールド３４に吸気を供給できない。

エンジン１０の左バンク１０Ｌの排気側には、排気マニホールド４１Ｌが接続され、右バンク１０Ｒの排気側には、排気マニホールド４１Ｒが接続されている。排気マニホールド４１Ｌの下流側には排気管４２Ｌの上流側が接続されている。排気管４２Ｌの下流側には、主ターボチャージャ２１の主タービン２１Ａの流入口（入口側）に接続された上流側主排気管４３Ｌの上流側が接続されている。

また、排気マニホールド４１Ｒの下流側には排気管４２Ｒの上流側が接続されている。排気管４２Ｒの下流側には、副ターボチャージャ２２の副タービン２２Ａの流入口（入口側）に接続された上流側副排気管４３Ｒの上流側が接続されている。また、連通配管４５は、一端側が排気管４２Ｌの下流側に接続されると共に、他端側が排気管４２Ｒの下流側に接続されている。つまり、排気管４２Ｌと排気管４２Ｒは、連通配管４５によって連通されている。

また、エンジン１０には、エンジン回転数検出装置２８等が設けられている。エンジン回転数検出装置２８は、例えば、エンジン１０のクランク軸の回転数（エンジン回転数）や、クランク軸の回転角度（例えば、各気筒の圧縮上死点タイミング）等を検出可能な回転角度センサである。ＥＣＵ８０は、エンジン回転数検出装置２８からの検出信号に基づいて、エンジン１０のクランク軸の回転数や回転角度等を検出することが可能である。

主タービン２１Ａは、上流側主排気管４３Ｌから流入してくる排気ガスによって回転駆動され、直結された主コンプレッサ２１Ｂを回転駆動する。副タービン２２Ａは、上流側副排気管４３Ｒから流入してくる排気ガスによって回転駆動され、直結された副コンプレッサ２２Ｂを回転駆動する。また、副ターボチャージャ２２の連結軸の回転数を検出する副回転数検出装置２３が設けられている。従って、副ターボチャージャ２２は、主ターボチャージャ２１に対して並列に接続されている。

また、上流側副排気管４３Ｒには、上流側副排気管４３Ｒの開口と閉鎖を行う排気切替弁５３が設けられている。排気切替弁５３は、例えば、ダイヤフラム式アクチュエータによって駆動され、ＥＣＵ８０からの制御信号によって開閉されるようになっている。これにより、吸気切替弁５１と排気切替弁５３が、両方とも開弁され、吸気バイパス弁５２が閉弁されたときには、排気ガスが主タービン２１Ａと副タービン２２Ａに流入する。その結果、主ターボチャージャ２１と副ターボチャージャ２２が作動して、主コンプレッサ２１Ｂと副コンプレッサ２２Ｂによって吸気が過給される（以下、「ツインターボモード」と記載する場合もある。）。

一方、吸気切替弁５１と排気切替弁５３が、両方とも閉弁され、吸気バイパス弁５２が開弁されたときには、排気ガスは主タービン２１Ａに流入するが、副タービン２２Ａへの流入が阻止される。その結果、主ターボチャージャ２１が作動して、主コンプレッサ２１Ｂによって吸気が過給されるが、副ターボチャージャ２２が作動せず、副コンプレッサ２２Ｂによる吸気の過給が行われない（以下、「シングルターボモード」と記載する場合もある。）。つまり、吸気切替弁５１、吸気バイパス弁５２及び排気切替弁５３は、連動して開弁・閉弁を切り替えられる。尚、図１は、吸気切替弁５１と排気切替弁５３が、両方とも開弁され、吸気バイパス弁５２が閉弁された際の吸気及び排気の流れを点線の矢印で示す。

また、主タービン２１Ａには、主タービン２１Ａへの排気ガスの流速を制御する主可変ノズル機構５７が設けられている。主可変ノズル機構５７は、複数の可変ノズル（ＶＮ：Variable Nozzle）５７Ａと、アクチュエータ５７Ｂと、ノズル開度センサ５７Ｃとを含む。複数の可変ノズル５７Ａは、タービンホイールの回転軸を中心とした周囲の排気流入部に配置され、上流側主排気管４３Ｌから流入する排気ガスをタービンホイールに導く。

アクチュエータ５７Ｂは、複数の可変ノズル５７Ａのそれぞれを回転させることによって隣接する可変ノズル５７Ａ間の隙間（以下の説明において、この隙間を「ノズル開度」と記載する。）を調整する。アクチュエータ５７Ｂは、例えば、ステンピングモータ等で構成され、ＥＣＵ８０からの制御信号に応じて可変ノズル５７Ａのノズル開度を調整する。可変ノズル５７Ａを閉じる（ノズル開度を大きくする）ことによって、吸気の過給圧Ｐは上昇し、可変ノズル５７Ａを開く（ノズル開度を小さくする）ことによって、吸気の過給圧Ｐは減少する。また、ノズル開度センサ５７Ｃは、可変ノズル５７Ａのノズル開度を検出して、ＥＣＵ８０に検出信号を出力する。

また、副タービン２２Ａには、副タービン２２Ａへの排気ガスの流速を制御する副可変ノズル機構５８が設けられている。副可変ノズル機構５８は、複数の可変ノズル（ＶＮ：Variable Nozzle）５８Ａと、アクチュエータ５８Ｂと、ノズル開度センサ５８Ｃとを含む。複数の可変ノズル５８Ａは、上記主可変ノズル機構５７を構成する複数の可変ノズル５７Ａとほぼ同じ構成である。アクチュエータ５８Ｂ、ノズル開度センサ５８Ｃも、上記主可変ノズル機構５７を構成するアクチュエータ５７Ｂ、ノズル開度センサ５７Ｃとほぼ同じ構成である。

従って、複数の可変ノズル５８Ａは、アクチュエータ５８Ｂの駆動によりノズル開度が調整され、副タービン２２Ａに流入する排気ガスの流速を変化させる。これにより、可変ノズル５８Ａを閉じる（ノズル開度を大きくする）ことによって、吸気の過給圧Ｐは上昇し、可変ノズル５８Ａを開く（ノズル開度を小さくする）ことによって、吸気の過給圧Ｐは減少する。

主タービン２１Ａの吐出口（出口側）には排気管４６Ｌの上流側が接続されている。また、副タービン２２Ａの吐出口（出口側）には排気管４６Ｒの上流側が接続されている。排気管４６Ｌの下流側と排気管４６Ｒの下流側とは、排気管４７の上流側に接続されている。また、排気管４６Ｌには、主タービン２１Ａの出口側の第１排気ガス温度を検出する第１温度検出装置（例えば、温度検出センサ）２５が設けられている。また、排気管４６Ｒには、副タービン２２Ａの出口側の第２排気ガス温度を検出する第２温度検出装置（例えば、温度検出センサ）２６が設けられている。

排気管４７の下流側は、排気ガス浄化装置６１の流入口に接続されている。排気ガス浄化装置６１の内部には、上流側から、酸化触媒（ＤＯＣ：Diesel Oxidation Catalyst）６２、ＤＰＦ（Diesel Particulate Filter）６３が設けられている。酸化触媒６２は、排気ガスに含まれる一酸化炭素（ＣＯ）、炭化水素（ＨＣ）等を酸化して除去する。ＤＰＦ６３は、セラミックス材料等からなる多孔質な部材によって円柱状等に形成され、上流側から各小孔に流入する排気ガスを多孔質材料に通すことで粒子状物質（ＰＭ：Particulate Matter）を捕集し、排気ガスのみを下流側へと流出させる。そして、排気ガス浄化装置６１の流出口には、排気管４８の上流側が接続されている。

ＥＣＵ８０は、ＣＰＵ、ＥＥＰＲＯＭ、ＲＡＭ、タイマ、不図示のバックアップＲＡＭ等を備えた公知のものである。ＣＰＵは、ＥＥＰＲＯＭに記憶された各種プログラムや各種パラメータに基づいて、種々の演算処理を実行する。また、ＲＡＭは、ＣＰＵでの演算結果や各検出装置から入力されたデータ等を一時的に記憶し、バックアップＲＡＭは、例えば、エンジン１０の停止時にその保存すべきデータ等を記憶する。

ＥＣＵ８０は、燃料噴射装置１５Ｌ、１５Ｒ、副回転数検出装置２３、第１温度検出装置２５、第２温度検出装置２６、エンジン回転数検出装置２８、吸気切替弁５１、吸気バイパス弁５２、排気切替弁５３、過給圧センサ５５、圧力センサ５６、アクチュエータ５７Ｂ、５８Ｂ、ノズル開度センサ５７Ｃ、５８Ｃ、アクセルペダル踏込量検出装置（例えば、アクセルペダル踏込角度センサ）７１等が、電気的に接続されている。

ＥＣＵ８０には、吸気流量検出装置６、副回転数検出装置２３、第１温度検出装置２５、第２温度検出装置２６、エンジン回転数検出装置２８、過給圧センサ５５、圧力センサ５６、ノズル開度センサ５７Ｃ、５８Ｃ、アクセルペダル踏込量検出装置７１の検出信号が入力される。ＥＣＵ８０は、吸気流量検出装置６からの検出信号に基づいて、エンジン１０が吸入した吸気流量を検出することができる。

ＥＣＵ８０は、過給圧センサ５５からの検出信号に基づいて、主コンプレッサ２１Ｂの出口圧力Ｐ１を検出することができる。ＥＣＵ８０は、圧力センサ５６からの検出信号に基づいて、副コンプレッサ２２Ｂの出口圧力Ｐ２を検出することができる。ＥＣＵ８０は、副回転数検出装置２３からの検出信号に基づいて、副ターボチャージャ２２の回転数を検出することができる。ＥＣＵ８０は、第１温度検出装置２５からの検出信号に基づいて、主タービン２１Ａの出口側の第１排気ガス温度を検出することができる。ＥＣＵ８０は、第２温度検出装置２６からの検出信号に基づいて、副タービン２２Ａの出口側の第２排気ガス温度を検出することができる。

ＥＣＵ８０は、エンジン回転数検出装置２８からの検出信号に基づいて、エンジン１０のクランク軸の回転数や回転角度等を検出することが可能である。エンジン回転数検出装置２８は、例えば、エンジン１０のクランク軸の回転数や、クランク軸の回転角度（例えば、各気筒の圧縮上死点タイミング）等を検出可能な回転角度センサである。ＥＣＵ８０は、ノズル開度センサ５７Ｃ、５８Ｃからの検出信号に基づいて、複数の可変ノズル５７Ａ、５８Ａのノズル開度を検出することができる。

ＥＣＵ８０は、アクセルペダル踏込量検出装置７１からの検出信号に基づいて、運転者によるアクセルペダルの踏込量（運転者の加速要求、減速要求）を検出することが可能である。アクセルペダル踏込量検出装置７１は、例えば、アクセルペダル踏込角度センサであり、アクセルペダルに設けられている。

また、ＥＣＵ８０は、吸気切替弁５１、吸気バイパス弁５２、及び、排気切替弁５３を運転状態に応じて開弁させる開弁信号又は閉弁させる閉弁信号を出力する。また、ＥＣＵ８０は、ノズル開度センサ５７Ｃ、５８Ｃの検出信号に基づいてアクチュエータ５７Ｂ、５８Ｂを駆動する駆動信号を出力して、複数の可変ノズル５７Ａ、５８Ａのそれぞれのノズル開度を調整する。また、ＥＣＵ８０は、エンジン回転数検出装置２８とアクセルペダル踏込量検出装置７１等の検出信号に基づいて、燃料噴射装置１５Ｌ、１５Ｒを駆動する制御信号を出力して、各気筒内に直接噴射する燃料噴射量を制御する。

次に、上記のように構成された内燃機関の制御システム１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へ切り替える際に、ＥＣＵ８０（弁切替制御装置）によって実行される処理であって、吸気切替弁５１、吸気バイパス弁５２、及び、排気切替弁５３を開弁状態又は閉弁状態に切り替える「第１弁切替処理」について図２乃至図４に基づいて説明する。ＥＣＵ８０は、起動されると所定時間間隔（例えば、数ミリ秒〜数１０ミリ秒間隔）にて、図２に示す処理を起動し、ステップＳ１１へと処理を進める。尚、図２にフローチャートで示されるプログラムは、ＥＣＵ８０のＥＥＰＲＯＭに予め記憶されている。

図２に示すように、先ず、ステップＳ１１において、ＥＣＵ８０は、シングルターボモードからツインターボモードへ切り替えるか否かを判定する。つまり、ＥＣＵ８０は、吸気切替弁５１と排気切替弁５３を、両方とも閉弁し、吸気バイパス弁５２を開弁しており、且つ、エンジン１０の回転数及び要求トルク（燃料噴射量）によって定まる動作領域マップ８２（図３参照）での動作点が「ツインターボモード」であるか否かを判定する。

具体的には、ＥＣＵ８０は、先ず、吸気切替弁５１に開弁信号を出力した旨を表す吸気切替開弁フラグと、排気切替弁５３に開弁信号を出力した旨を表す排気切替開弁フラグと、吸気バイパス弁５２に開弁信号を出力した旨を表す吸気バイパス開弁フラグをＲＡＭから読み出す。

尚、ＥＣＵ８０は、吸気切替弁５１に開弁信号を出力した際に、吸気切替開弁フラグをＯＮに設定してＲＡＭに記憶し、吸気切替弁５１に閉弁信号を出力した際に、吸気切替開弁フラグをＯＦＦに設定してＲＡＭに記憶する。ＥＣＵ８０は、吸気バイパス弁５２に開弁信号を出力した際に、吸気バイパス開弁フラグをＯＮに設定してＲＡＭに記憶し、吸気バイパス弁５２に閉弁信号を出力した際に、吸気バイパス開弁フラグをＯＦＦに設定してＲＡＭに記憶する。ＥＣＵ８０は、排気切替弁５３に開弁信号を出力した際に、排気切替開弁フラグをＯＮに設定してＲＡＭに記憶し、排気切替弁５３に閉弁信号を出力した際に、排気切替開弁フラグをＯＦＦに設定してＲＡＭに記憶する。

また、ＥＣＵ８０は、起動時に、吸気切替弁５１と排気切替弁５３に閉弁信号を出力して、吸気切替開弁フラグと排気切替開弁フラグをＯＦＦに設定してＲＡＭに記憶する。また、ＥＣＵ８０は、起動時に、吸気バイパス弁５２に開弁信号を出力して、吸気バイパス開弁フラグをＯＮに設定してＲＡＭに記憶する。つまり、ＥＣＵ８０は、起動時に、「シングルターボモード」に設定する。

そして、吸気切替開弁フラグと排気切替開弁フラグが共にＯＮに設定され、吸気バイパス開弁フラグがＯＦＦに設定されていると判定した場合、つまり、吸気切替弁５１と排気切替弁５３を両方とも開弁し、吸気バイパス弁５２を閉弁していると判定した場合には、ＥＣＵ８０は、ツインターボモードであると判定して（Ｓ１１：ＮＯ）、当該処理を終了する。

一方、吸気切替開弁フラグと排気切替開弁フラグが共にＯＦＦに設定され、吸気バイパス開弁フラグがＯＮに設定されていると判定した場合、つまり、吸気切替弁５１と排気切替弁５３を両方とも閉弁し、吸気バイパス弁５２を開弁している「シングルターボモード」であると判定した場合には、ＥＣＵ８０は、エンジン回転数検出装置２８とアクセルペダル踏込量検出装置７１等の検出信号に基づいて、エンジン回転数と要求トルク（燃料噴射量）を取得する。そして、ＥＣＵ８０は、エンジン１０の回転数及び要求トルク（燃料噴射量）によって定まる動作領域マップ８２（図３参照）での動作点が「ツインターボモード」であるか否かを判定する。

ここで、動作領域マップ８２の一例について図３に基づいて説明する。図３に示すように、動作領域マップ８２では、横軸はエンジン回転数を示し、縦軸は要求トルク（燃料噴射量）を示している。実線８２Ａは、「シングルターボモード」の動作特性を示し、破線８２Ｂは、「ツインターボモード」の動作特性を示す。

エンジン回転数及び要求トルク（燃料噴射量）によって定まる動作点が実線８２Ａよりも下側にある場合、エンジン１０は「シングルターボモード」で動作する。また、エンジン回転数及び要求トルクが増加し、動作点が実線８２Ａよりも上側の領域に入った場合、エンジン１０は「ツインターボモード」で動作する。即ち、動作点が破線８２Ｃで囲まれた切替ラインより下側にある場合は、「シングルターボモード」が選択され、上側にある場合は「ツインターボモード」が選択される。

従って、動作領域マップ８２の動作点が実線８２Ａよりも下側にある場合は、ＥＣＵ８０は、動作点が「シングルターボモード」であると判定して（Ｓ１１：ＮＯ）、当該処理を終了する。一方、動作領域マップ８２の動作点が破線８２Ｃで囲まれた切替ラインよりも上側にある場合には、ＥＣＵ８０は、動作点が「ツインターボモード」である、つまり、「シングルターボモード」から「ツインターボモード」へ切り替えると判定して（Ｓ１１：ＹＥＳ）、ステップＳ１２に進む。

ステップＳ１２において、ＥＣＵ８０は、吸気切替弁５１の閉弁状態と、吸気バイパス弁５２の開弁状態を維持する。一方、ＥＣＵ８０は、排気切替弁５３に開弁信号を出力して、閉弁状態から開弁状態に設定する。また、ＥＣＵ８０は、排気切替開弁フラグをＲＡＭから読み出し、ＯＮに設定して、再度ＲＡＭに記憶した後、ステップＳ１３に進む。

これにより、上流側副排気管４３Ｒを介して副タービン２２Ａの流入口（入口側）に排気ガスが流入して、副タービン２２Ａ及び副コンプレッサ２２Ｂが回転駆動される。そして、副コンプレッサ２２Ｂは、吸気管３１Ｒから吸入した空気を圧縮して吸気管３２Ｒへ吐出する。この吸気管３２Ｒへ吐出された空気は、吸気バイパス管３６を介して、吸気管３１Ｒへ流入し、副コンプレッサ２２Ｂの吸入口に流入する。

ステップＳ１３において、ＥＣＵ８０は、主コンプレッサ２１Ｂの出口圧力Ｐ１を過給圧センサ５５からの検出信号に基づいて検出して、ＲＡＭに記憶する。また、ＥＣＵ８０は、副コンプレッサ２２Ｂの出口圧力Ｐ２を圧力センサ５６からの検出信号に基づいて検出して、ＲＡＭに記憶した後、ステップＳ１４に進む。

ステップＳ１４において、ＥＣＵ８０は、副コンプレッサ２２Ｂの出口圧力Ｐ２から主コンプレッサ２１Ｂの出口圧力Ｐ１を減算した負の差圧ΔＰ１（第１差圧）が吸気切替弁開閾値Ａ１（例えば、−２０ｋＰａ）以上になったか否かを判定する。尚、吸気切替弁開閾値Ａ１は、実機試験、又は、ＣＡＥ（Computer Aided Engineering）解析により予め取得され、ＥＥＰＲＯＭに予め記憶されている。

そして、副コンプレッサ２２Ｂの出口圧力Ｐ２から主コンプレッサ２１Ｂの出口圧力Ｐ１を減算した負の差圧ΔＰ１（第１差圧）が吸気切替弁開閾値Ａ１（例えば、−２０ｋＰａ）未満であると判定した場合には（Ｓ１４：ＮＯ）、ＥＣＵ８０は、再度、ステップＳ１３以降の処理を実行する。つまり、主コンプレッサ２１Ｂの出口圧力Ｐ１に対する副コンプレッサ２２Ｂの出口圧力Ｐ２の差圧ΔＰ１が吸気切替弁開閾値Ａ１未満であると判定した場合には（Ｓ１４：ＮＯ）、ＥＣＵ８０は、再度、ステップＳ１３以降の処理を実行する。

一方、副コンプレッサ２２Ｂの出口圧力Ｐ２から主コンプレッサ２１Ｂの出口圧力Ｐ１を減算した負の差圧ΔＰ１（第１差圧）が吸気切替弁開閾値Ａ１（例えば、−２０ｋＰａ）以上になったと判定した場合には（Ｓ１４：ＹＥＳ）、ＥＣＵ８０は、ステップＳ１５に進む。つまり、主コンプレッサ２１Ｂの出口圧力Ｐ１に対する副コンプレッサ２２Ｂの出口圧力Ｐ２の差圧ΔＰ１（第１差圧）が吸気切替弁開閾値Ａ１以上になったと判定した場合には（Ｓ１４：ＹＥＳ）、ＥＣＵ８０は、ステップＳ１５に進む。

ステップＳ１５において、ＥＣＵ８０は、排気切替弁５３の開弁状態と、吸気バイパス弁５２の開弁状態を維持する。一方、ＥＣＵ８０は、吸気切替弁５１に開弁信号を出力して、閉弁状態から開弁状態に設定する。また、ＥＣＵ８０は、吸気切替開弁フラグをＲＡＭから読み出し、ＯＮに設定して、再度ＲＡＭに記憶した後、ステップＳ１６に進む。

これにより、主コンプレッサ２１Ｂから圧縮されて吐出された空気は、吸気管３２Ｒ及び吸気切替弁５１を介して吸気バイパス管３６に流入する。この吸気バイパス管３６に流入した空気は、吸気管３１Ｒへ流入し、副コンプレッサ２２Ｂの吸入口に流入する。従って、副コンプレッサ２２Ｂの吐出口から吸気管３２Ｒへ吐出された空気が、副コンプレッサ２２Ｂの吐出口へ逆流するのを防止できる。

ステップＳ１６において、ＥＣＵ８０は、主コンプレッサ２１Ｂの出口圧力Ｐ１を過給圧センサ５５からの検出信号に基づいて検出して、ＲＡＭに記憶する。また、ＥＣＵ８０は、副コンプレッサ２２Ｂの出口圧力Ｐ２を圧力センサ５６からの検出信号に基づいて検出して、ＲＡＭに記憶した後、ステップＳ１７に進む。

ステップＳ１７において、ＥＣＵ８０は、副コンプレッサ２２Ｂの出口圧力Ｐ２から主コンプレッサ２１Ｂの出口圧力Ｐ１を減算した差圧ΔＰ２（第２差圧）が吸気バイパス弁閉閾値Ａ２（第１閉閾値）（例えば、０ｋＰａ）以上になったか否かを判定する。ここで、吸気バイパス弁閉閾値Ａ２（第１閉閾値）（例えば、０ｋＰａ）は、吸気切替弁開閾値Ａ１（例えば、−２０ｋＰａ）よりも少ない差圧値に設定されている。尚、吸気バイパス弁閉閾値Ａ２は、実機試験、又は、ＣＡＥ（Computer Aided Engineering）解析により予め取得され、ＥＥＰＲＯＭに予め記憶されている。

そして、副コンプレッサ２２Ｂの出口圧力Ｐ２から主コンプレッサ２１Ｂの出口圧力Ｐ１を減算した差圧ΔＰ２（第２差圧）が吸気バイパス弁閉閾値Ａ２（第１閉閾値）（例えば、０ｋＰａ）未満である判定した場合には（Ｓ１７：ＮＯ）、ＥＣＵ８０は、再度、ステップＳ１６以降の処理を実行する。つまり、主コンプレッサ２１Ｂの出口圧力Ｐ１に対する副コンプレッサ２２Ｂの出口圧力Ｐ２の差圧ΔＰ２が吸気バイパス弁閉閾値Ａ２（第１閉閾値）未満であると判定した場合には（Ｓ１７：ＮＯ）、ＥＣＵ８０は、再度、ステップＳ１６以降の処理を実行する。

一方、副コンプレッサ２２Ｂの出口圧力Ｐ２から主コンプレッサ２１Ｂの出口圧力Ｐ１を減算した差圧ΔＰ２（第２差圧）が吸気バイパス弁閉閾値Ａ２（第１閉閾値）（例えば、０ｋＰａ）以上になったと判定した場合には（Ｓ１７：ＹＥＳ）、ＥＣＵ８０は、ステップＳ１８に進む。つまり、主コンプレッサ２１Ｂの出口圧力Ｐ１に対する副コンプレッサ２２Ｂの出口圧力Ｐ２の差圧ΔＰ２（第２差圧）が吸気バイパス弁閉閾値Ａ２（第１閉閾値）（例えば、０ｋＰａ）以上になったと判定した場合には（Ｓ１７：ＹＥＳ）、ＥＣＵ８０は、ステップＳ１８に進む。

ステップＳ１８において、ＥＣＵ８０は、排気切替弁５３の開弁状態と、吸気切替弁５１の開弁状態を維持する。一方、ＥＣＵ８０は、吸気バイパス弁５２に閉弁信号を出力して、開弁状態から閉弁状態に設定する。また、ＥＣＵ８０は、吸気バイパス開弁フラグをＲＡＭから読み出し、ＯＦＦに設定して、再度ＲＡＭに記憶した後、当該処理を終了する。

これにより、副コンプレッサ２２Ｂの吐出口から吸気管３２Ｒへ吐出された空気は、吸気切替弁５１を介して吸気マニホールド３４に流入する。また、主コンプレッサ２１Ｂの吐出口から吸気管３２Ｌへ吐出された空気も、吸気マニホールド３４に流入する。従って、主コンプレッサ２１Ｂと副コンプレッサ２２Ｂによって吸気が過給される「ツインターボモード」に切り替わる。

ここで、ＥＣＵ８０が第１弁切替処理を実行して、シングルターボモードからツインターボモードへ切り替えた一例について図４に基づいて説明する。図４に示すように、縦軸は主コンプレッサ２１Ｂの出口圧力Ｐ１に対する副コンプレッサ２２Ｂの出口圧力Ｐ２の差圧（Ｐ２−Ｐ１）［ｋＰａ］を示し、横軸は時間［ｍｓｅｃ］を示している。

実線８５は、過給圧上昇の速い副ターボチャージャ２２を用いて測定した、シングルターボモードからツインターボモードへ切り替わる際の差圧（Ｐ２−Ｐ１）の変化の一例を示している。また、破線８６は、過給圧上昇の遅い副ターボチャージャ２２を用いて測定した、シングルターボモードからツインターボモードへ切り替わる際の差圧（Ｐ２−Ｐ１）の変化の一例を示している。

実線８５で示すように、副ターボチャージャ２２の過給圧上昇が速い場合には、差圧（Ｐ２−Ｐ１）が、吸気切替弁開閾値Ａ１（例えば、−２０ｋＰａ）に達した際に、ＥＣＵ８０は、排気切替弁５３と吸気バイパス弁５２と吸気切替弁５１を全て開弁状態に設定する。そして、時間Ｔ１［ｍｓｅｃ］経過後、差圧（Ｐ２−Ｐ１）が、吸気バイパス弁閉閾値Ａ２（例えば、０ｋＰａ）に達した際に、ＥＣＵ８０は、排気切替弁５３と吸気切替弁５１の開弁状態を継続すると共に吸気バイパス弁５２を開弁状態から閉弁状態に設定する。これにより、エンジン１０は、シングルターボモードからツインターボモードへ切り替わる。

破線８６で示すように、副ターボチャージャ２２の過給圧上昇が遅い場合には、差圧（Ｐ２−Ｐ１）が、吸気切替弁開閾値Ａ１（例えば、−２０ｋＰａ）に達した際に、ＥＣＵ８０は、排気切替弁５３と吸気バイパス弁５２と吸気切替弁５１を全て開弁状態に設定する。そして、時間Ｔ１［ｍｓｅｃ］よりも長い時間Ｔ２［ｍｓｅｃ］経過後、差圧（Ｐ２−Ｐ１）が、吸気バイパス弁閉閾値Ａ２（例えば、０ｋＰａ）に達した際に、ＥＣＵ８０は、排気切替弁５３と吸気切替弁５１の開弁状態を継続すると共に吸気バイパス弁５２を開弁状態から閉弁状態に設定する。これにより、エンジン１０は、シングルターボモードからツインターボモードへ切り替わる。

従って、ＥＣＵ８０は、吸気バイパス弁５２を開弁状態から閉弁状態に設定するタイミングを、主コンプレッサ２１Ｂの出口圧力Ｐ１に対する副コンプレッサ２２Ｂの出口圧力Ｐ２の差圧（Ｐ２−Ｐ１）［ｋＰａ］が、吸気バイパス弁閉閾値Ａ２に達したタイミングで決定する。これにより、ＥＣＵ８０は、運転負荷の大小や、副ターボチャージャ２２の過給上昇性能のバラツキ等を考慮しないで、吸気バイパス弁５２を開弁状態から閉弁状態に設定するタイミングを決定することができる。つまり、ＥＣＵ８０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時における動力低下及び副コンプレッサ２２Ｂの空気の逆流を効果的に抑制することができる。

ここで、ＥＣＵ８０は、弁切替制御装置、第１判定部、開弁設定部、パラメータ取得部、閉弁設定部、第２判定部の一例として機能する。過給圧センサ５５は、主出口圧力取得装置の一例として機能する。圧力センサ５６は、副出口圧力取得装置の一例として機能する。

尚、本発明は前記実施形態に限定されることはなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良、変形、追加、削除が可能であることは勿論である。例えば、以下のようにしてもよい。尚、以下の説明において上記図１〜図４の前記実施形態に係るエンジン１０等と同一符号は、前記実施形態に係るエンジン１０等と同一あるいは相当部分を示すものである。

［他の第１実施形態］
（Ａ）例えば、図１に破線で示すように、主ターボチャージャ２１の連結軸の回転数を検出する主回転数検出装置９１を設けるようにしてもよい。また、ＥＣＵ８０は、主回転数検出装置９１が電気的に接続され、主回転数検出装置９１からの検出信号に基づいて、主ターボチャージャ２１の回転数を検出することができるようにしてもよい。

また、ＥＣＵ８０は、上記第１弁切替制御処理に替えて、図５に示す第２弁切替制御処理を実行するようにしてもよい。ここで、第２弁切替制御処理について図５に基づいて説明する。図５に示すように、第２弁切替制御処理は、上記第１弁切替制御処理とほぼ同じ制御処理である。但し、ＥＣＵ８０は、上記ステップＳ１５の処理を実行した後、上記ステップＳ１６及びステップＳ１７の処理に替えて、ステップＳ１１１及びステップＳ１１２の処理を実行する点で異なっている。

具体的には、図５に示すように、ＥＣＵ８０は、上記ステップＳ１１〜ステップＳ１５の処理を実行した後、ステップＳ１１１に進む。ステップＳ１１１において、ＥＣＵ８０は、主コンプレッサ２１Ｂの出口圧力Ｐ１に関連する主ターボチャージャ２１の回転数Ｒ１を主回転数検出装置９１からの検出信号に基づいて検出して、ＲＡＭに記憶する。また、ＥＣＵ８０は、副コンプレッサ２２Ｂの出口圧力Ｐ２に関連する副ターボチャージャ２２の回転数Ｒ２を副回転数検出装置２３からの検出信号に基づいて検出して、ＲＡＭに記憶した後、ステップＳ１１２に進む。

ステップＳ１１２において、ＥＣＵ８０は、副ターボチャージャ２２の回転数Ｒ２から主ターボチャージャ２１の回転数Ｒ１を減算した回転数差ΔＲ２が吸気バイパス弁閉閾値Ｂ２（第２閉閾値）（例えば、０ｒｐｍ）以上になったか否かを判定する。ここで、吸気バイパス弁閉閾値Ｂ２（第２閉閾値）（例えば、０ｒｐｍ）は、上記吸気切替弁開閾値Ａ１に対応する主ターボチャージャ２１の回転数Ｒ１に対する副ターボチャージャ２２の回転数Ｒ２の回転数差ΔＲ１（例えば、１００ｒｐｍ）よりも少ない回転数差に設定されている。尚、吸気バイパス弁閉閾値Ｂ２は、実機試験、又は、ＣＡＥ（Computer Aided Engineering）解析により予め取得され、ＥＥＰＲＯＭに予め記憶されている。

そして、副ターボチャージャ２２の回転数Ｒ２から主ターボチャージャ２１の回転数Ｒ１を減算した回転数差ΔＲ２が吸気バイパス弁閉閾値Ｂ２（第２閉閾値）（例えば、０ｒｐｍ）未満であると判定した場合には（Ｓ１１２：ＮＯ）、ＥＣＵ８０は、再度、ステップＳ１１１以降の処理を実行する。つまり、主ターボチャージャ２１の回転数Ｒ１に対する副ターボチャージャ２２の回転数Ｒ２の回転数差ΔＲ２が吸気バイパス弁閉閾値Ｂ２（第２閉閾値）未満であると判定した場合には（Ｓ１１２：ＮＯ）、ＥＣＵ８０は、再度、ステップＳ１１１以降の処理を実行する。

一方、副ターボチャージャ２２の回転数Ｒ２から主ターボチャージャ２１の回転数Ｒ１を減算した回転数差ΔＲ２が吸気バイパス弁閉閾値Ｂ２（第２閉閾値）（例えば、０ｒｐｍ）以上であると判定した場合には（Ｓ１１２：ＹＥＳ）、ＥＣＵ８０は、ステップＳ１８に進む。つまり、主ターボチャージャ２１の回転数Ｒ１に対する副ターボチャージャ２２の回転数Ｒ２の回転数差ΔＲ２が吸気バイパス弁閉閾値Ｂ２（第２閉閾値）以上であると判定した場合には（Ｓ１１２：ＹＥＳ）、ＥＣＵ８０は、ステップＳ１８に進み、上記ステップＳ１８の処理を実行した後、当該処理を終了する。

これにより、副コンプレッサ２２Ｂの吐出口から吸気管３２Ｒへ吐出された空気は、吸気切替弁５１を介して吸気マニホールド３４に流入する。また、主コンプレッサ２１Ｂの吐出口から吸気管３２Ｌへ吐出された空気も、吸気マニホールド３４に流入する。従って、エンジン１０は、主コンプレッサ２１Ｂによって吸気が過給される「シングルターボモード」から、主コンプレッサ２１Ｂと副コンプレッサ２２Ｂによって吸気が過給される「ツインターボモード」に切り替わる。

従って、ＥＣＵ８０は、吸気バイパス弁５２を開弁状態から閉弁状態に設定するタイミングを、主ターボチャージャ２１の回転数Ｒ１に対する副ターボチャージャ２２の回転数Ｒ２の回転数差（Ｒ２−Ｒ１）［ｒｐｍ］が、吸気バイパス弁閉閾値Ｂ２に達したタイミングで決定する。これにより、ＥＣＵ８０は、運転負荷の大小や、副ターボチャージャ２２の過給上昇性能のバラツキ等を考慮しないで、吸気バイパス弁５２を開弁状態から閉弁状態に設定するタイミングを決定することができる。つまり、ＥＣＵ８０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時における動力低下及び副コンプレッサ２２Ｂの空気の逆流を効果的に抑制することができる。

ここで、ＥＣＵ８０は、弁切替制御装置、第１判定部、開弁設定部、パラメータ取得部、閉弁設定部、第３判定部の一例として機能する。主回転数検出装置９１は、主回転数取得装置の一例として機能する。副回転数検出装置２３は、副回転数取得装置の一例として機能する。

［他の第２実施形態］
（Ｂ）例えば、図１に破線で示すように、主コンプレッサ２１Ｂの吸入口に接続された吸気管３１Ｌに、主コンプレッサ２１Ｂの吸入口に流入する空気流量を検出する主空気流量検出装置９５を設けてもよい。また、副コンプレッサ２２Ｂの吸入口に接続された吸気管３１Ｒに、副コンプレッサ２２Ｂの吸入口に流入する空気流量を検出する副空気流量検出装置９６を設けてもよい。

また、ＥＣＵ８０は、主空気流量検出装置９５が電気的に接続され、主空気流量検出装置９５からの検出信号に基づいて、主コンプレッサ２１Ｂの吸入口に流入する空気流量を検出することができるようにしてもよい。ＥＣＵ８０は、副空気流量検出装置９６が電気的に接続され、副空気流量検出装置９６からの検出信号に基づいて、副コンプレッサ２２Ｂの吸入口に流入する空気流量を検出することができるようにしてもよい。

また、ＥＣＵ８０は、上記第１弁切替制御処理に替えて、図６に示す第３弁切替制御処理を実行するようにしてもよい。ここで、第３弁切替制御処理について図６に基づいて説明する。図６に示すように、第３弁切替制御処理は、上記第１弁切替制御処理とほぼ同じ制御処理である。但し、ＥＣＵ８０は、上記ステップＳ１５の処理を実行した後、上記ステップＳ１６及びステップＳ１７の処理に替えて、ステップＳ１２１及びステップＳ１２２の処理を実行する点で異なっている。

具体的には、図６に示すように、ＥＣＵ８０は、上記ステップＳ１１〜ステップＳ１５の処理を実行した後、ステップＳ１２１に進む。ステップＳ１２１において、ＥＣＵ８０は、主コンプレッサ２１Ｂの出口圧力Ｐ１に関連する主コンプレッサ２１Ｂの吸入口に流入する空気流量Ｑ１を主空気流量検出装置９５からの検出信号に基づいて検出して、ＲＡＭに記憶する。また、ＥＣＵ８０は、副コンプレッサ２２Ｂの出口圧力Ｐ２に関連する副コンプレッサ２２Ｂの吸入口に流入する空気流量Ｑ２を副空気流量検出装置９６からの検出信号に基づいて検出して、ＲＡＭに記憶した後、ステップＳ１２２に進む。

ステップＳ１２２において、ＥＣＵ８０は、副コンプレッサ２２Ｂの吸入口に流入する空気流量Ｑ２から、主コンプレッサ２１Ｂの吸入口に流入する空気流量Ｑ１を減算した流量差ΔＱ２が吸気バイパス弁閉閾値Ｃ２（第３閉閾値）（例えば、０ｇ）以上になったか否かを判定する。ここで、吸気バイパス弁閉閾値Ｃ２（第３閉閾値）（例えば、０ｇ）は、上記吸気切替弁開閾値Ａ１に対応する主コンプレッサ２１Ｂの吸入口に流入する空気流量Ｑ１に対する副コンプレッサ２２Ｂの吸入口に流入する空気流量Ｑ２の流量差ΔＱ１（例えば、１０ｇ）よりも少ない流量差に設定されている。尚、吸気バイパス弁閉閾値Ｃ２は、実機試験、又は、ＣＡＥ（Computer Aided Engineering）解析により予め取得され、ＥＥＰＲＯＭに予め記憶されている。

そして、副コンプレッサ２２Ｂの吸入口に流入する空気流量Ｑ２から、主コンプレッサ２１Ｂの吸入口に流入する空気流量Ｑ１を減算した流量差ΔＱ２が、吸気バイパス弁閉閾値Ｃ２（第３閉閾値）（例えば、０ｇ）未満であると判定した場合には（Ｓ１２２：ＮＯ）、ＥＣＵ８０は、再度、ステップＳ１２１以降の処理を実行する。つまり、主コンプレッサ２１Ｂの吸入口に流入する空気流量Ｑ１に対する副コンプレッサ２２Ｂの吸入口に流入する空気流量Ｑ２の流量差ΔＱ２が吸気バイパス弁閉閾値Ｃ２（第３閉閾値）未満であると判定した場合には（Ｓ１２２：ＮＯ）、ＥＣＵ８０は、再度、ステップＳ１２１以降の処理を実行する。

一方、副コンプレッサ２２Ｂの吸入口に流入する空気流量Ｑ２から、主コンプレッサ２１Ｂの吸入口に流入する空気流量Ｑ１を減算した流量差ΔＱ２が、吸気バイパス弁閉閾値Ｃ２（第３閉閾値）（例えば、０ｇ）以上であると判定した場合には（Ｓ１２２：ＹＥＳ）、ＥＣＵ８０は、ステップＳ１８に進む。つまり、主コンプレッサ２１Ｂの吸入口に流入する空気流量Ｑ１に対する副コンプレッサ２２Ｂの吸入口に流入する空気流量Ｑ２の流量差ΔＱ２が吸気バイパス弁閉閾値Ｃ２（第３閉閾値）以上であると判定した場合には（Ｓ１２２：ＹＥＳ）、ＥＣＵ８０は、ステップＳ１８に進み、上記ステップＳ１８の処理を実行した後、当該処理を終了する。

これにより、副コンプレッサ２２Ｂの吐出口から吸気管３２Ｒへ吐出された空気は、吸気切替弁５１を介して吸気マニホールド３４に流入する。また、主コンプレッサ２１Ｂの吐出口から吸気管３２Ｌへ吐出された空気も、吸気マニホールド３４に流入する。従って、エンジン１０は、主コンプレッサ２１Ｂによって吸気が過給される「シングルターボモード」から、主コンプレッサ２１Ｂと副コンプレッサ２２Ｂによって吸気が過給される「ツインターボモード」に切り替わる。

従って、ＥＣＵ８０は、吸気バイパス弁５２を開弁状態から閉弁状態に設定するタイミングを、主コンプレッサ２１Ｂの吸入口に流入する空気流量Ｑ１に対する副コンプレッサ２２Ｂの吸入口に流入する空気流量Ｑ２の流量差（Ｑ２−Ｑ１）［ｇ］が、吸気バイパス弁閉閾値Ｃ２に達したタイミングで決定する。これにより、ＥＣＵ８０は、運転負荷の大小や、副ターボチャージャ２２の過給上昇性能のバラツキ等を考慮しないで、吸気バイパス弁５２を開弁状態から閉弁状態に設定するタイミングを決定することができる。つまり、ＥＣＵ８０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時における動力低下及び副コンプレッサ２２Ｂの空気の逆流を効果的に抑制することができる。

ここで、ＥＣＵ８０は、弁切替制御装置、第１判定部、開弁設定部、パラメータ取得部、閉弁設定部、第４判定部の一例として機能する。主空気流量検出装置９５は、主空気流量取得装置の一例として機能する。副空気流量検出装置９６は、副空気流量取得装置の一例として機能する。

（Ｃ）前記実施形態と前記他の第１実施形態と前記他の第２実施形態の説明に用いた数値は一例であり、この数値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。

１ 内燃機関の制御システム
２１ 主ターボチャージャ
２１Ａ 主タービン
２１Ｂ 主コンプレッサ
２２ 副ターボチャージャ
２２Ａ 副タービン
２２Ｂ 副コンプレッサ
２３ 副回転数検出装置
４３Ｒ 上流側副排気管
５１ 吸気切替弁
５２ 吸気バイパス弁
５３ 排気切替弁
５５ 過給圧センサ
５６ 圧力センサ
８０ 制御装置（ＥＣＵ）
９１ 主回転数検出装置
９５ 主空気流量検出装置
９６ 副空気流量検出装置

Claims (7)

1. 主ターボチャージャと、
   前記主ターボチャージャに対して並列に接続される副ターボチャージャと、
   前記副ターボチャージャの副タービンの入口側に接続された上流側副排気管に設けられる排気切替弁と、
   前記副ターボチャージャの副コンプレッサの出口側に接続された吸気管に設けられた吸気切替弁と、
   前記吸気管の前記吸気切替弁よりも上流側と前記副コンプレッサの入口側とを接続する吸気バイパス管に設けられた吸気バイパス弁と、
   前記主ターボチャージャのみが作動して過給するシングルターボモードから、前記主ターボチャージャと前記副ターボチャージャを作動させて過給するツインターボモードへの切り替え時に、前記排気切替弁と前記吸気切替弁と前記吸気バイパス弁のそれぞれを開弁状態又は閉弁状態に切り替え設定するように制御する弁切替制御装置と、
   前記主ターボチャージャの主コンプレッサの出口圧力を取得する主出口圧力取得装置と、
   前記副コンプレッサの出口圧力を取得する副出口圧力取得装置と、
   を備え、
   前記弁切替制御装置は、
   前記排気切替弁と前記吸気バイパス弁を閉弁状態から開弁状態に設定すると共に前記吸気切替弁を閉弁状態に設定した後、前記主コンプレッサの出口圧力に対する前記副コンプレッサの出口圧力の第１差圧が吸気切替弁開閾値以上になったか否かを判定する第１判定部と、
   前記第１判定部を介して前記第１差圧が前記吸気切替弁開閾値以上になったと判定された場合に、前記排気切替弁と前記吸気バイパス弁の開弁状態を継続すると共に前記吸気切替弁を閉弁状態から開弁状態に設定する開弁設定部と、
   前記開弁設定部を介して前記吸気切替弁が閉弁状態から開弁状態に設定された場合に、前記主コンプレッサと前記副コンプレッサのそれぞれの出口圧力に関連するパラメータを取得するパラメータ取得部と、
   前記パラメータ取得部を介して取得された前記パラメータに基づいて、前記排気切替弁と前記吸気切替弁の開弁状態を継続すると共に前記吸気バイパス弁を開弁状態から閉弁状態に設定する閉弁設定部と、
   を有する、
   内燃機関の制御システム。
2. 請求項１に記載の内燃機関の制御システムにおいて、
   前記パラメータは、前記主コンプレッサと前記副コンプレッサのそれぞれの出口圧力を含み、
   前記閉弁設定部は、
   前記主コンプレッサの出口圧力に対する前記副コンプレッサの出口圧力の第２差圧が第１閉閾値以上になったか否かを判定する第２判定部を有し、
   前記第２判定部を介して前記第２差圧が前記第１閉閾値以上になったと判定された場合に、前記排気切替弁と前記吸気切替弁の開弁状態を継続すると共に前記吸気バイパス弁を開弁状態から閉弁状態に設定する、
   内燃機関の制御システム。
3. 請求項２に記載の内燃機関の制御システムにおいて、
   前記第１閉閾値は、前記吸気切替弁開閾値よりも少ない差圧値に設定されている、
   内燃機関の制御システム。
4. 請求項１に記載の内燃機関の制御システムにおいて、
   前記主ターボチャージャの回転数を取得する主回転数取得装置と、
   前記副ターボチャージャの回転数を取得する副回転数取得装置と、
   を備え、
   前記パラメータは、前記主ターボチャージャと前記副ターボチャージャのそれぞれの回転数を含み、
   前記閉弁設定部は、
   前記主ターボチャージャの回転数に対する前記副ターボチャージャの回転数の回転数差が第２閉閾値以上になったか否かを判定する第３判定部を有し、
   前記第３判定部を介して前記回転数差が前記第２閉閾値以上になったと判定された場合に、前記排気切替弁と前記吸気切替弁の開弁状態を継続すると共に前記吸気バイパス弁を開弁状態から閉弁状態に設定する、
   内燃機関の制御システム。
5. 請求項４に記載の内燃機関の制御システムにおいて、
   前記第２閉閾値は、前記吸気切替弁開閾値に対応する前記主ターボチャージャの回転数に対する前記副ターボチャージャの回転数の回転数差よりも少ない回転数差に設定されている、
   内燃機関の制御システム。
6. 請求項１に記載の内燃機関の制御システムにおいて、
   前記主コンプレッサに流入する空気流量を取得する主空気流量取得装置と、
   前記副コンプレッサに流入する空気流量を取得する副空気流量取得装置と、
   を備え、
   前記パラメータは、前記主コンプレッサと前記副コンプレッサのそれぞれに流入する空気流量を含み、
   前記閉弁設定部は、
   前記主コンプレッサに流入する空気流量に対する前記副コンプレッサに流入する空気流量の流量差が第３閉閾値以上になったか否かを判定する第４判定部を有し、
   前記第４判定部を介して前記流量差が前記第３閉閾値以上になったと判定された場合に、前記排気切替弁と前記吸気切替弁の開弁状態を継続すると共に前記吸気バイパス弁を開弁状態から閉弁状態に設定する、
   内燃機関の制御システム。
7. 請求項６に記載の内燃機関の制御システムにおいて、
   前記第３閉閾値は、前記吸気切替弁開閾値に対応する前記主コンプレッサに流入する空気流量に対する前記副コンプレッサに流入する空気流量の流量差よりも少ない流量差に設定されている、
   内燃機関の制御システム。

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