JP5919304B2 - ターボチャージャー付き車両用エンジン及びこれを含む車両 - Google Patents

Description

本発明は、エンジンと、制御装置（コントローラ）と、第１及び第２誘導装置とを含む車両に関する。制御装置は、標準モードとエコノミーモードとの間でエンジンを運転するよう構成され。

従来のエンジンは、一対のシリンダーバンクと２つのターボチャージャーを含む。特開平１−２０８５１９号公報では、エンジンが低速運転域にあるときにトルクを上げるため、２つのシリンダバンクの一方からの排気ガスは２つあるターボチャージャのうちの一方のターボチャージャに流れるとともに、他方のシリンダバンクからの排気ガスは、他方のターボチャージャに導入されることなく、当該一方のターボチャージャに流れる。また、或るエンジンでは、エコノミーモードにおけるエンジンの運転を実現するためシリンダーバンクの１つは、選択的に非稼働とされる。そのシリンダーバンクが非稼働の時、１のターボチャージャーからの圧縮空気は、他のターボチャージャーに逆流し、エンジンの作用に影響を及ぼす。

特開平１−２０８５１９号公報

１の実施例によれば、エンジンは、吸気マニホールドと、第１及び第２シリンダーバンクと、第１及び第２ターボチャージャーと、流路と、バイパス流路と、第１バルブと、第２バルブと、から成る。第１シリンダーバンクは、吸気マニホールドの排出口と液体連通しており、第２シリンダーバンクも、吸気マニホールドの排出口と液体連通している。第１ターボチャージャーは、第１シリンダーと関係しており、周囲空気源及び吸気マニホールドの吸入口と流体連通している。第２ターボチャージャーは、第２シリンダーと関係しており、コンプレッサー吸入口及び排気口を含む。コンプレッサー吸入口は、周囲空気源と液体連通している。流路は、コンプレッサー吸入口及び吸気マニホールドの入口と液体連通している。バイパス流路は、コンプレッサー吸入口及び吸気マニホールドの入口と液体連通している。第１バルブは、少なくとも部分的に流路内に配置されており、開位置と閉位置との間を移動可能である。第２バルブは、少なくとも部分的にバイパス流路内に配置されており、開位置と閉位置との間を移動可能である。

別の実施例によれば、エンジンの稼働方法が提供されている。エンジンは、第１シリンダーバンクと、第２シリンダーバンクと、ターボチャージャーとから成る。エンジンは、標準モードとエコノミーモードで選択的かつ交互に動作可能である。上記方法は、エンジンが標準モードとエコノミーモードのいずれで動作しているかに関係なく、第１シリンダーバンクを作動させることを含む。この方法は、さらに、エンジンが標準モードで稼働しているときに第２シリンダーバンクを作動させることと、エンジンがエコノミーモードで作動しているときに第２シリンダーバンクを非稼働とすることを含む。この方法は、さらに、エンジンがエコノミーモードから標準モードへ移行される過程において、遅延タイミングスケジュールに従って、第２シリンダーバンクと関係する点火プラグを作動させることを含む。

さらに別の実施例によれば、エンジンと制御装置（コントローラ）を含む車両が提供される。エンジンは、吸気マニホールドと、第１シリンダーバンクと、第１ターボチャージャーと、第２シリンダーバンクと、第２ターボチャージャーと、バイパス流路と、第１バルブと、第２バルブと、から成る。吸気マニホールドは、本体と、第１流路と、第２流路と、から成る。本体と、第１流路と、第２流路は、互いに流体連通している。第１シリンダーバンクは、複数の第１シリンダーからなり、各第１シリンダーと関係する第１吸入口及び第１排出口を形成する。各第１吸入口は、吸気マニホールドの本体と流体連通している。第１ターボチャージャーは、第１コンプレッサー吸入口と、第１コンプレッサー排気口と、第１コンプレッサーと、第１タービン吸入口と、第１タービン排気口と、第１タービンと、からなる。第１コンプレッサー吸入口は、周囲空気源と流体連通している。第１コンプレッサー排出口は、吸気マニホールドの第１流路と流体連通している。第１コンプレッサーは、第１コンプレッサー吸入口及び第２コンプレッサー排気口と関係する。第１タービン吸入口は、第１シリンダーバンクの各排気口と流体連通している。第１タービンは、第１コンプレッサーと結合しており、第１タービン吸入口及び第１タービン排気口と関係する。第２シリンダーバンクは、複数の第２シリンダーからなり、各第２シリンダーと関係する第２吸入口及び第２排出口を形成する。各第２吸入口は吸気マニホールドの本体と流体連通している。第２ターボチャージャーは、第２コンプレッサー吸入口と、第２コンプレッサー排気口と、第２コンプレッサーと、第２タービン吸入口と、第２タービン排気口と、第２タービンと、から成る。第２コンプレッサー吸入口は、空気の取り入れ口と流体連通している。第２コンプレッサー排出口は、吸気マニホールドの第２流路と流体連通している。第２コンプレッサーは、第２コンプレッサー吸入口及び第２コンプレッサー排気口と関係する。第２タービン吸入口は、第２シリンダーバンクの各第2排気口と流体連通している。第２タービンは、第２コンプレッサーと結合しており、第１タービン吸入口及び第１タービン排気口と関係する。バイパス流路は、吸気マニホールドの第２流路及び第２ターボチャージャーの第２コンプレッサー吸入口と流体連通している。第１バルブは、少なくとも部分的に吸気マニホールドの第２流路内に配置され、バイパス流路と第２ターボチャージャーの第２排出口との間に位置する。第１バルブは開位置と閉位置との間を移動可能である。第２バルブは、少なくとも部分的にバイパス流路内に配置され、開位置と閉位置との間を移動可能である。制御装置は、第１バルブ及び第２バルブのそれぞれと結合しており、第１バルブ及び第２バルブを各々の開位置と閉位置において作動させるよう構成されている。

次の説明、添付クレーム及び図面により、種々の実施例がより詳しく理解される。
エンジンを含む車両の斜視図である。 吸気マニホールド、第１シリンダーバンク、第２シリンダーバンク、第１ターボチャージャー、第２ターボチャージャー、及び図１のエンジンのその他様々な部品の正面図である。 吸気マニホールドの第２流路と関係する第１バルブ及びバイパス流路と関係する第２バルブを有する図２のエンジンであって、第１バルブが開位置にあり、第２バルブが閉位置にある状態を示す概略図である。 エンジンと電気的に接続された制御装置のブロック図である。 １の実施例による、図２のエンジンの部分断面図である。 エンジンが標準モード及びエコノミーモードで稼働している場合における正味燃料消費率と電動力との関係を描いたグラフである。 第１バルブが閉位置にある場合における図３のエンジンの概略図である。 第１バルブが閉位置にあり、第２バルブが閉位置から離れた際の図３のエンジンの概略図である。

以下に、図１−８に基づいて実施例を詳細に説明する。全図を通じて、類似の数字は、同一又は対応する構成要素を示す。一実施態様に従ったエンジンは、例えば、自動車、RV車、多目的車、又は船に備え付けられる。一実施例において、図１に示される通り、車両１０は、エンジンルーム１４内に備え付けられたエンジン１２を含む。車両１０は、エンジン１２と、一又はそれ以上の車輪（例えば１８）をつなぐドライブトレイン（図示せず）から成る。ドライブトレインは、エンジン１２からの動力がドライブトレインを通して車輪１８に伝わって、車両１０を前進させるように、エンジン１２と連結している。

図２に示されるように、エンジン１２は吸気マニホールド２０と、第１シリンダーバンク２２と、第２シリンダーバンク２４と、第１及び第２ターボチャージャー２６,２８と、から成る。吸気マニホールド 20は、少なくとも一つの吸気口を含む。一実施例では、吸気マニホールドは、本体３０と、第１流路３２と、第２流路３４と、を含む。第１流路３２及び第２流路３４は本体３０と流体連通している。図３に示されるように、第１及び第２シリンダーバンク２２，２４は、それぞれ第１及び第２シリンダー３６、３８を含む。第１及び第２シリンダーバンク２２，２４は、ここでは、個々の第１及び第２シリンダー３６，３８として説明するが、当然のことながら、第１及び第２シリンダーバンク２２，２４は、それぞれ、図３及び図７−８に示されている第１及び第２シリンダー３６，３８と同様な複数の第１及び第２シリンダーを含んでもよい。一実施例では、エンジン１２が６気筒エンジン（例えば、V6エンジン）を構成するように、第１及び第２シリンダーバンク２２，２４は３つの第１シリンダー３６及び３つの第２シリンダー３８を含んでもよい。他の実施例においては、エンジン１２は４気筒、８気筒、１０気筒、又は１２気筒エンジンから成る。当然のことながら、第１及び第２シリンダー３６，３８のそれぞれを収める、下記の第１及び第２シリンダーバンク２２，２４の部品及び特徴は、第１及び第２シリンダーバンク２２，２４の第１及び第２シリンダーに実装され得る。

第１ピストン４０は、少なくとも部分的に第１シリンダー３６内に配置されており、第２ピストン４２は、少なくとも部分的に第２シリンダー３８内に配置されている。第１及び第２ピストン４０，４２は、それぞれのコネクティングロッド４６，４８を介して、クランクシャフト４４に連結されている。第１及び第２シリンダー内でのピストン４０，４２の運動は、クランクシャフト４４を回転させる。クランクシャフト４４の一端はクランクシャフトプーリー５０に連結されている（図２）。エンジン１２が稼働しているとき、カムシャフト（図示せず）を稼働させるために、ベルト５２又は他の適当な伝達装置（例えば、チェーン）はクランクシャフト５０をカムシャフトプーリー５３，５４に連結させる。クランクシャフト４４の他端は動力伝達系（ドライブトレイン）に連結している。

図３に示されるように、第１及び第２シリンダーバンク２２，２４は、それぞれバルブ本体５６，５８を含む。第１バルブ本体５６は、第１シリンダー３６と流体連通している吸気口６０及び排気口６２を形成する。吸気バルブ６４と排気バルブ６６は、それぞれ、吸気口６０及び排気口６２と関係している。吸気バルブ６４は、開位置と閉位置（閉位置は図３に図示）の間を移動でき、吸気バルブ６０から第１シリンダー３６への流体の選択的伝達を促進する。排気バルブ６６は、開位置と閉位置（図３に開位置を図示）の間を移動可能であり、第１シリンダー３６から排気口６２へ流体の選択的伝達を促進する。吸気及び排気バルブ６４，６６は、カムシャフトプーリー５３（図２）と連結されたカムシャフトの 作用を介して、開位置と閉位置の間を移動できる。

第２シリンダーバンク２４の第２バルブ本体５８は、多くの点において第１バルブ本体５６と同様であるが、第２シリンダー３８と関係する。例えば、第２バルブ本体５８は、第２シリンダー３８と流体連通する吸気口６８と排気口７０を形成する。吸気バルブ７２及び排気バルブ７４は、吸気口６８及び排気口７０とそれぞれ関係している。吸気及び排気バルブ７２，７４は、カムシャフトプーリー５４（図２）と連結されたカムシャフト（図示せず）の 作用を介して、それぞれの開位置と閉位置の間を移動可能である。

エンジン１２は、第１シリンダー３６と関係する第１燃料供給システム及び第２シリンダー３８と関係する燃料供給システムを含む。第１及び第２燃料供給システムは、それぞれ、第１及び第２シリンダー３６，３８に燃料を供給すべく作用する。エンジン１２は、第１及び第２シリンダー３６，３８にそれぞれ供給された燃料に点火する第１及び第２点火プラグ７８，７９も含む。

一実施例では、図３に示されるように、第１及び第２燃料供給システムは、第１及び第２燃料インジェクタ７６，７７を含む。第１及び第２燃料インジェクタ７６，７７は、車両用燃料システム（例えば、燃料ポンプ）と流体連通している燃料レールに連結されている。第１燃料インジェクタ７６は、吸気口６０と関係するように第１バルブ本体５６と連結している。第１点火プラグ７８は、第１点火プラグ７８の少なくとも一部がシリンダー３６内に延びるように第１バルブ本体５６と結合している。吸気バルブ６４が開き、排気バルブ６６が閉じているとき、第１燃料インジェクタ７６は、第１シリンダー３６に燃料（例えば、ガソリン）を供給する。一旦、吸気バルブ６４が閉じると、第１点火プラグ７８により燃料が点火され、第１ピストン４０が下方に移動し、結果的に、クランクシャフト４４が回転する。次いで排気バルブ６６が開き、排気液体が排気口６２より排出可能となる（例えば、第１ピストン４０の排出工程時）。第２燃料インジェクタ７７及び第２点火プラグ７９は第１燃料インジェクタ７６及び第１点火プラグ７８と多くの点で同様であるが、第２シリンダー３８と関係する。他の実施例において、エンジンのシリンダーに対する燃料の供給及び点火を促進する様々な適当な代替構造に燃料システム及び点火プラグは設置できる。例えば、燃料システムは、代替的にキャブレターを含んでいてもよい。当然のことながら、シリンダー内の燃料は、点火装置なしで、例えば代替的に圧縮により（例えば、ディーゼルエンジン）点火してもよい。

図４に示されるように、制御装置（コントローラ）８０は、エンジン１２と関係している。制御装置８０は、エンジンコントロールユニット(ECU)、パワートレインコントロールモジュール(PCM)、エンジンコントロールモジュール(ECM)、或いはエンジン１２の動作を制御するための各種の代替制御装置から成る。制御装置８０は、第１及び第２燃料供給システム（例えば、第１及び第２燃料インジェクタ７６，７７）及び第１及び第２点火プラグ７８，７９と電気的に接続されている。エンジン１２が稼働しているとき、制御装置８０は、第１及び第２シリンダー３６，３８内の燃料の燃焼を促すため第１及び第２燃料供給システム及び第１及び第２点火プラグ７８，７９の作用を促進するよう構成される。

制御装置８０は、第１及び第２ピストン４０，４２のそれぞれの圧縮工程の間、第１及び第２点火プラグの作用を促進するよう構成される。制御装置８０は、第１及び第２シリンダー３６，３８内での効率的な燃焼ができるように第１及び第２点火プラグ７８、７９の点火タイミングを制御できる。具体的には、制御装置８０は、第１及び第２ピストン４０，４２の位置に応じて、第１及び第２点火プラグ７８，７９の作用を促進することができる。一実施例において、制御装置８０は、クランクシャフト４４位置センサーと結合している。エンジン１２の稼働時、制御装置８０は、クランクシャフト４４の位置の関数として、第１及び第２ピストン４０，４２の位置を検出でき、第１及び第２ピストン（例えば４０，４２）のそれぞれの位置が点火に適している（例えば上死点から１２度にある）とき、制御装置８０は、第１及び第２シリンダー３６，３８内の燃焼に点火するため、第１及び第２点火プラグ７８、７９のそれぞれを作動させる。当然のことながら、制御装置８０は、例えば、効率的な燃費効率、エンジン出力、及び／又はエンジン寿命を実現するため、第１及び第２点火プラグ７８、７９の点火タイミングを制御する。

当然のことながら、制御装置８０は、第１及び第２点火プラグ７８，７９の点火タイミングを変えることができる。一実施例において、例えば、エンジンブレーキがかかっているとき、制御装置８０は、第１及び第２点火プラグ７８，７９の点火タイミングを遅らせることができる。そのような実施例において、制御装置８０は、通常のタイミングスケジュールと遅めのタイミングスケジュールの間で第１及び第２点火プラグ７８，７９の作動を可変的に制御できる。制御装置８０が通常のタイミングスケジュールに従って第１及び第２点火プラグ７８，７９を制御するとき、第１及び第２ピストン４０，４２がそれぞれ燃料の効率的燃焼に適した位置に達したとき（例えば上死点から１２度の位置にあるとき）に第１及び第２点火プラグ７８，７９は作動する。制御装置８０が、遅延点火タイミングスケジュールに従って、第１及び第２点火プラグを制御するとき、制御装置８０は、第１及び第２点火プラグ７８，７９を動作させる前に、第１及び第２ピストン４０，４２がそれぞれの圧縮工程で、通常より更に（上方に）進むことを許容する（例えば、上死点から５度の位置）。結果として、第１及び第２ピストン４０，４２の圧縮工程において通常より遅れた燃料の燃焼が発生し、これにより、燃料の点火は遅れ、エンジン１２の性能に影響を及ぼす。
第１ターボチャージャー２６は、第１シリンダーバンク２２と関係しており、吸気マニホールドの吸入口と流体連通している。図３に示されるように、第１ターボチャージャー２６はタービン部８２とコンプレッサー部８４を含む。タービン部８２はタービン８６を含み、コンプレッサー部８４はコンプレッサー８８を含む。タービン８６は、ベアリング９２によって回転自在に支持されたシャフト９０を介してコンプレッサー８８と結合している。一実施例において、シャフト９０は、タービン８６及びコンプレッサー８８が一緒に回転するように、タービン８６とコンプレッサー８６のそれぞれにしっかりと連結されている。

タービン部８２は、タービン８６と流体連通しているタービン吸入口９４及びタービン排出口９６を含む。コンプレッサー部８４は、コンプレッサー吸入口９８とコンプレッサー排出口１００を含む。タービン吸入口９４は、第１シリンダー３６の排出口６２と流体連通している。一実施例において、図２及び図３に示されるように、タービン排出口９６は、排気マニホールド１０１の一端と結合している（例えば、ボルトを介して）。排気マニホールド１０１の他端は、第１シリンダー３６の排出口６２に連結されており（例えば、ボルトを介して）、第１ターボチャージャー２８の吸入口９４と排出口６２とを流体連通させている。コンプレッサー部９８は、周囲流体源（例えば、外気）と流体連通している。一実施例において、図３に示されるように、エアフィルター１０３はコンプレッサー吸入口９８と連結されている。コンプレッサー排出口１００は、吸気マニホールド２０の流路３２と流体連通している。

エンジン１２が稼働しているとき、排気口６２から排出された排気ガスは、タービン吸入口９４に流れ込み、タービン排出口９６から排出される。タービン排出口９６は、車両１０の後ろ又は横から排気ガスを排出する車両排出システム（図示せず）に連結されている。排出口６２からの排気液体は、タービン８６を回転させ、コンプレッサー８８に動力を与える（例えば、回転）。コンプレッサー８８は、コンプレッサー吸入口９８に供給される周囲流体（例えば、空気）を圧縮する。コンプレッサー８８によって圧縮された流体は、コンプレッサー排出口１００から排出され、第１流路３２を通り、吸気マニホールドの本体３０に流れ込む。当然のことながら、タービン吸入口は、さまざまな適切な代替構造におけるバルブ本体の排出口と流体連通している。例えば、ターボチャージャーのタービン部は、排気マニホールドと一体であり、タービン吸入口及びタービン排出口は、排気マニホールド内に配置される。そのような構成において、排気マニホールドは、車両排気システムと直接に連結される。

第２ターボチャージャー２８は、第１ターボチャージャーのタービン２６に多くの点で類似するが、シリンダーバンク２４と関係している。例えば、第２ターボチャージャー２８は、タービン１０６を含むタービン部と、コンプレッサー１０８を含むコンプレッサー部１０４を含む。タービン部１０２は、タービン吸入口１１０及びタービン排出口１１２を含み、コンプレッサー部１０４は、コンプレッサー吸入口１１４及びコンプレッサー排出口１１６を含む。タービン吸入口１１０は、排気マニホールド１１８を介して、第２シリンダー３８の排出口７０と流体連通している。タービン排出部１１２は、車両排気システムと流体連通している。コンプレッサー吸入口１１４は、周囲空気源と流体連通し、逆止弁１１９を含む。逆止弁１１９は、開位置（図３）と閉位置（図７及び図８）との間を移動可能である。逆止弁１１９は、バネによって（図示せず）閉位置に付勢されている。コンプレッサー排出口１１６は、吸気マニホールド２０の第２流路３４と流体連通している。エンジン１２が稼働しているとき、排出口７０から排出された排出流体は、タービン吸入口１１０に流れ込み、タービン１０６を回転させ、コンプレッサー１０８に動力（例えば、回転）を与える。周囲流体は、コンプレッサー吸入口１１４を通過し、コンプレッサー１０８に流れ込む。図３に示されるように、コンプレッサー１１４より流れ込む周囲流体は、逆止弁１１９を開位置に移動する（バネの付勢力に抗して）。コンプレッサー１０８により圧縮された流体は、コンプレッサー排出口１１６から吸気マニホールド２０の第２流路３４に流れ込む。

図２〜３及び図７〜８に示されるように、エンジン１２は、ターボチャージャー ２８と関係し、吸気マニホールド２０の吸入口の一つと流体連通しているバイパス流路１２０を含む。図３に示されるように、バイパス流路１２０は、第２流路３４とコンプレッサー吸入口１１４との間に設けられるとともに、これらと流体連通している。吸気マニホールド２０の第２流路３４は第１バルブ１２２を含む。第１バルブ１２２は、少なくとも部分的に流路３４内に配置され、コンプレッサー排出口１１６とバイパス流路１２０の間に位置する。バイパス流路１２０は第２バルブ１２４を含む。第２バルブ１２４は、少なくとも部分的にバイパス流路１２０内に配置され、第２流路３４とコンプレッサー吸入口１１４の間に位置する。

第１及び第２バルブ１２２，１２４はそれぞれ互いに独立して、それぞれの開位置と閉位置との間を移動できる。一実施例において、第１及び第２バルブ１２２，１２４は、それぞれちょう形弁から成る。一実施例において、図４に示されるように、第１及び第２バルブ１２２，１２４は、制御装置８０に連結されており（例えば、電気的に、油圧的に、空気圧的に、又は機械的に）、制御装置８０は、第１及び第２バルブ１２２，１２４の開位置及び閉位置の間の移動を促す。第１バルブ１２２が開位置にあり、第２バルブ１２４が閉位置にある時、図３に示されるように、ターボチャージャー２８からの圧縮された流体は、第２流路３４を通って、吸気マニホールド２０の本体３０に自由に流れ込む。

吸気マニホールド２０は複数の排気口を含む。第１及び第２シリンダーバンク２２，２４は、吸気マニホールド２０の排気口と流体連通している。図３に示されるように、吸気マニホールド２０は、第１及び第２バルブ本体５６，５８の吸入口６０，６８とそれぞれ連結された第１及び第２供給路１２６，１２８を含む。エンジン１２が稼働しているとき、第１及び第２ターボチャージャー２６，２８からの圧縮空気は、吸気マニホールド２０を通り、吸気口６０，６８に流れ込む。圧縮空気は、第１及び第２シリンダー３６，３８のターボチャージ（例えば、第１及び第２シリンダー３６，３８への追加の燃料と空気の供給）を可能とし、エンジン１２のより効率的な出力を促す。

車両１０が動いているとき、制御装置８０は、エンジン１２を標準モード又はエコノミーモードで選択的に作動させることができる。エンジン１２が標準モードの時、車両１０に動力を与えるように、シリンダーバンク２２，２４のそれぞれは作動する。しかし、エンジン１２がエコノミーモードの時は、燃料とエネルギーの節約ができるように、第２シリンダーバンク２４は（例えば、制御装置８０により）作動停止される。

１の実施例において、第２シリンダーバンク２４が作動停止しているとき、第２シリンダー３８へ燃料が供給されないように、第２燃料インジェクタ７７は不能とされる。さらに、点火源（例えば、スパーク）が第２シリンダー３８へ伝わらないように第２点火プラグ７９は停止される。このように第２シリンダー３８に対する燃料及び点火源を抑えることで、燃料の燃焼が防止され、燃料及び／又はエネルギーが節約される。別の実施例において、第２シリンダーバンク ２４が作動停止されたとき、第２吸入及び排気バルブ７２，７４の作動を防止するために、カムシャフトは作動不能とされる。例えば、図５に示されるように、第２シリンダーバンク２４は、カムシャフト１３４、第１ロッカーアーム１３６及び第２ロッカーアーム１４０からなるオーバーヘッド・カムシャフト１３２を含む。カムシャフト１３４は、カムシャフト１３４が回転しているときに第１ロッカーアーム１３６と選択的に接するドライブカム１４２を含む。ドライブカム１４２は、第１ロッカーアーム１３６を第２ロッカーアーム１４０のカムフォロワー１４６に接触させるトラ二オンピン１４４を中心として第１ロッカーアーム１３６を回転させる。第２ロッカーアーム１４０は、吸気バルブ７２を作動させるためにロッカーシャフト１４８を中心として回転する。カムシャフトアセンブリ１３２は、カムフォロワー１４６を第２ロッカーアーム１４０から選択的係合解除する機能を有するソレノイド又は別のアクチュエーター（図示せず）を含む。エンジン１２がエコノミーモードで作動する時、吸入バルブ７２が動かないようするために、ソレノイドは、カムフォロワー１４６を第２ロッカーアーム１４０から係合解除する。当然のことであるが、１の実施例においては、専用カムシャフトが排気バルブ７４と関係している時（例えば、DOHC(ダブルオーバーヘッドカムシャフト)）或いは、排気バルブ７４がカムシャフト１３４に関係している時（例えばSOHC（シングルオーバーヘッドカムシャフト））に、第２シリンダーバンク２４の排気バルブ７４に同様の構成のカムシャフト部を用いてもよい。当然のことであるが、吸入及び排気バルブは、カムシャフトと結合させ、他の種々の適する構造において選択的に作動不能にするようにしてもよい。

いつくかの実施例において、エコノミーモードでエンジン１２が稼働しているとき、第２ピストン４２は、第１ピストン４０によるクランクシャフト４４の回転によって第２シリンダー３８に関係して動く。しかしながら、他の実施例では、エンジン１２がエコノミーモードで稼働している間に、第２ピストン４２を稼働させないようにするため、第２ピストン４２は、クランクシャフト４４から選択的に分離されるように構成してもよい。

１の実施例において、制御装置８０は、車両の稼働状況に応じて、エンジン１２を標準モード又はエコノミーモードで稼働させる。例えば、加速時又はエンジン１２に対して他の負荷が増大している時、エンジン１２は、車両１０に十分に動力が与えられるように標準モードで稼働する。しかしながら、エンジン１２への負荷が減少すると（例えば、ほぼ平坦な道において一定のスピードで車両１０が動いているとき）、燃料及び／又はエネルギーを節約するために、制御装置８０は第２シリンダーバンク２４を停止させる（例えば、エンジン１２をエコノミーモードで稼働させる）。

図６に示されるように、エンジン１２は、標準モードで稼働させたときよりもより効果的な正味燃料消費率を達成するため運転される。エコノミーモード（例えば、低負荷）で、さらに、エンジン１２がエコノミーモードで稼働しているとき、第１ターボチャージャー２６は、正味燃料消費率（BSFC）を犠牲にせずに車両１０に追加の（例えば、図６における破線）を加えるために、第１シリンダーバンク２２をターボチャージする。これにより、エンジンの高出力時において、エコノミーモードでのエンジン１２の正味燃料消費率は、標準モードでのエンジン１２の正味燃料消費率に匹敵する。

制御装置８０は、エンジン１２が、エコノミーモードと標準モードのいずれで稼働しているかに応答して、第１バルブ１２２及び第２バルブ１２４のそれぞれを作動させるよう構成されている。１の実施例において、制御装置８０は、エンジン１２が、エコノミーモードと標準モードのいずれで稼働しているかに応じて、第１及び第２バルブ１２２，１２４の制御を変えられる。例えば、エンジン１２が標準モードで稼働しているとき、図３に示されるように、制御装置８０は、第１バルブ１２２を開位置とし、第２バルブ１２４を閉位置とするよう構成される。上記のように、第２ターボチャージャー２８により圧縮された気体は、このようにして吸気マニホールド２０の本体３０に供給され、第２シリンダーバンク２４のターボチャージを促す。

エンジン１２がエコノミーモードで稼働しているとき、第２ターボチャージャー２８は作動停止している（例えば、第２シリンダー３８からの排気流体は、第２流路３４への気体の流量を増加させるためのタービン１０６の動力としては、十分でない）。しかしながら、第１ターボチャージャー２６が稼働中の第１シリンダーバンク２２を継続的にターボジャージするべく作動しているので、圧縮流体は第１ターボチャージャー２６から吸気マニホールド２０の本体３０内に依然として流入することが出来る。

１の実施例において、吸気マニホールド２０の本体３０は、第１及び第２流路３２，３４が互いに流体連通するよう構成される。この実施例において、第１及び第２ターボチャージャー２６，２８が稼働しているとき（例えば、エンジン１２が標準モードのとき）、第１又は第２流路３２，３４のいずれかへの逆流（例えば、第１及び第２ターボチャージャー２６，２８間でのクロストーク（気体の混ざり合い））を防ぐには、コンプレッサー８８，１０８が稼働していれば足りる。しかし、一旦、第２ターボチャージャー２８が稼働しなくなると（例えば、エンジン１２がエコノミーモードで稼働しているとき）、第１ターボチャージャー２６からの圧縮空気は、流路３４へ逆流する。仮に、圧縮された気体がコンプレッサー排出口１１６に流入した場合、コンプレッサー１０８は逆回転をし、その後、第２シリンダーバンク２４が稼働するときに、第２ターボチャージャー２８の適切な稼働の妨げとなる（例えば、第２ターボチャージャー２８の正常な動作の遅れやエンジン１２の性能全体に影響を及ぼす）。よって、エンジン１２がエコノミーモードで稼働するときは、図７に示されるように、気体がコンプレッサー排出口１１６へ逆流すること、及び、コンプレッサー１０８が逆回転するのを防ぐために、制御装置８０は、第１及び第２バルブ１２２，１２４を閉位置に置くよう構成される。

１の実施例においては、エンジン１２がエコノミーモードから標準モードへ移行する過程において、図８に示されるよう、第１バルブ１２２が閉位置にある間、制御装置８０は、第２バルブ１２４を一時的に閉位置から離す。第２バルブ１２４は完全な開位置に移ったものとして示されているが、第２バルブ１２４は、閉位置から離れて、流体が第２バルブ１２４を通過できるどのような位置（例えば、２０％の開位置）にあってもよい。第１ターボチャージャー２６からの圧縮流体は、コンプレッサー１０８を順回転させるために、第２流路３４へ逆流し、バイパス流路１２０を通過し、コンプレッサー吸入口１１４へ流入する。図８されるように、チェックバルブ１１９は、開位置に付勢されており（例えば、バネによって）、圧縮流体がコンプレッサー吸入口１１４から流出するのを防ぐ。１の実施例において、第２ターボチャージャー２８は、コンプレッサー１０８の順回転の間、圧縮流体を第２ターボチャージャー２８から逃がす吹き出しバルブ（例えば、コンプレッサー排出口１１６に設置）を含んでもよい。

第２シリンダーバンク２４が一旦稼働すると（例えば、第２シリンダー３８内での燃焼の発生）、第２シリンダー３８からの排流体は、順回転の方向にタービン１０６を回転させ、コンプレッサー１０８をさらに稼働させる。当然のことであるが、この場合、コンプレッサー１０８の順回転は、第２ターボチャージャー２８のターボラグ（turbo lag）（第２ターボチャージャー２８がその機能を発揮するために必要な回転数に達するまでの時間）を効果的に減少させる。また、タービン１０６及びコンプレッサー１０８が強固に連結されているとき、タービン１０６及びコンプレッサー１０８は、コンプレッサー１０８の順回転の間、同時に回転する。仮に、タービン１０６がすでに稼働中であれば、排出流体は、タービン１０６をより効率的に流れ、タービン１０６がはじめに停止している場合と比較して、よりスムーズになる。その結果、排出流体は、反響の影響を受けづらくなり、車両１０の全体的な性能が向上する。

１の実施例において、エンジン１２がエコノミーモードから標準モードへ移行する過程において、制御装置８０は、遅延タイミングスケジュールに従って、第２点火プラグ７９を稼働するよう構成される。第２点火プラグ７９の点火タイミングが遅れるとき、第２シリンダー３８から排気口７０へ送り込まれた排出流体は、通常の排出流体（例えば、第２点火プラグ７９が上記の通常タイミングスケジュールに従って制御されるとき）よりも熱せられる。通常より熱せられた排出流体はタービン１０６をより早く反応させ、結果的に、 第２ターボチャージャー２８のターボラグを減少させる。

第１及び第２シリンダーバンク２２，２４は、エンジン１２のそれぞれ左右に設置されている個々のバンクを有するものとして前述したが、エンジンのシリンダーは、様々なシリンダーバンク構造に設けることができる。例えば、エンジンは、エンジンの長手方向に沿って並べられた６つのシリンダー（例えば、直列６気筒）から成っていてもよい。そのような構成の場合、第１バンクは第１，第３及び第５シリンダーから成り、第２バンクは第２，第４及び第６シリンダーから成る。他の例では、エンジンはＷ型に配置された８つのシリンダーから成る（例えば、Ｗ型８気筒）。そのような構成の場合、第１バンクは２つの最左端バンクから成り、第２バンクは２つの最右端バンクから成る。

前述の実施例及び具体例の説明は、発明の説明のために用いられているのであり、発明を説明したものに限定することを目的としていない。上記の教示に照らし、様々な改良や変更が可能である。それらのいくつかは説明したものであり、他のいくつかは当業者によって理解されるものもある。当該実施例は、特定の使用形態における最適な実施件を説明するために選択され説明されたものである。発明の技術的範囲は以下に添付された特許請求の範囲によって定まる。

Claims (15)

1. 吸入口と排出口とを有する吸気マニホールドと、
   前記吸気マニホールドの前記排出口と流体連通している第１シリンダーバンクと、
   前記吸気マニホールドの前記排出口と流体連通している第２シリンダーバンクと、
   前記第１シリンダーバンクと関係しており、周囲空気源及び前記吸気マニホールドの前記吸入口のそれぞれと流体連通している第１ターボチャージャーと、
   前記第２シリンダーバンクと関係するとともに、コンプレッサーと、周囲空気源と流体連通するコンプレッサー吸入口と、コンプレッサー排出口とを備えている第２ターボチャージャーと、
   前記吸気マニホールドの前記吸入口及び前記コンプレッサー排出口の各々と流体連通している流路と、
   前記流路及び前記コンプレッサー吸入口の各々と流体連通しているとともに、前記流路と前記コンプレッサー吸入口との間で延びているバイパス流路と、
   前記流路内に少なくとも部分的に配置され、前記コンプレッサー排出口と前記バイパス流路との間に位置しており、開位置と閉位置の間を移動可能な第１バルブと、
   前記バイパス流路内に少なくとも部分的に配置され、前記周囲空気源と前記流路との間に位置しており、開位置と閉位置との間を移動可能な第２バルブと、
   を備え、
   前記第２バルブは、前記閉位置において、前記コンプレッサー排出口と前記コンプレッサー吸入口とが前記バイパス流路を介して流体連通することを防止し、
   前記エンジンが標準モードの時、前記第１シリンダーバンク及び前記第２シリンダーバンクのそれぞれが稼働し、前記第１バルブは前記開位置にあり、前記第２バルブは前記閉位置にあり、
   前記エンジンがエコノミーモードの時、前記第１シリンダーバンクは稼働し、前記第２シリンダーバンクは稼働不能とされ、前記第１バルブ及び前記第２バルブはそれぞれの前記閉位置にあることを特徴とするターボチャージされる内燃機関のシステム。
2. 前記第１及び第２バルブの各々が、それぞれ蝶形弁で構成されることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
3. 前記システムは、更に、制御装置を備えており、前記制御装置は、前記内燃機関と前記第１バルブと前記第２バルブとに電気的に結合しており、前記制御装置は、前記内燃機関への負荷の変化に応じて、前記内燃機関を前記エコノミーモード及び前記標準モードから選択した一のモードで稼働させ、前記制御装置は、前記エコノミーモード及び前記標準モードの一方のモードで前記内燃機関が稼働していることに応じて、前記第１及び前記第２バルブのそれぞれを選択的に起動させることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
4. 前記第２ターボチャージャーは、更に、タービンを備えており、前記内燃機関が前記エコノミーモードから前記標準モードへ移行する過程において、前記第２バルブは、前記制御装置によって前記閉位置から開いて、空気が前記第２バルブを通過して前記バイパス流路を通って前記コンプレッサー吸入口に流入して前記コンプレッサーを順回転させることによって前記タービンを回転させることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
5. 前記内燃機関は、さらに、
   前記第１シリンダーバンクと関係し、前記制御装置と電気的に結合した第１燃料インジェクタ及び第１点火プラグと、
   前記第２シリンダーバンクと関係し、前記制御装置と電気的に結合した第２燃料インジェクタ及び第２点火プラグと、を含み
   前記制御装置は、前記第１燃料インジェクタ、前記第１点火プラグ、前記第２燃料インジェクタ及び前記第２点火プラグのそれぞれを選択的に稼働させることを特徴とする請求項３に記載のシステム。
6. 前記内燃機関が前記エコノミーモードから前記標準モードへ移行する過程において、前記制御装置は、遅延タイミングスケジュールに従って前記第２点火プラグを作動させることを特徴とする請求項５に記載のシステム。
7. 前記内燃機関が前記エコノミーモードで運転されるとき、前記制御装置は、前記第２点火プラグ及び前記第２燃料インジェクタの機能を停止させることを特徴とする請求項６に記載のシステム。
8. エンジンと、制御装置とから成る車両であって、
   前記エンジンは、吸気マニホールドと、第１シリンダーバンクと、第１ターボチャージャーと、第２シリンダーバンクと、第２ターボチャージャーと、バイパス流路と、第１バルブと、第２バルブと、から成り、
   前記吸気マニホールドは、本体と、第１流路と、第２流路とから成り、前記本体、前記第１流路及び前記第２流路は、互いに流体連通しており、
   前記第１シリンダーバンクは、複数の第１シリンダーから成るとともに、それぞれの第１シリンダーの第１吸気口及び第１排気口を形成し、各第１吸気口は前記吸気マニホールドの前記本体と流体連通しており、
   前記第１ターボチャージャーは、周囲空気源と流体連通する第１コンプレッサー吸入口と、前記吸気マニホールドの前記第１流路と流体連通する第１コンプレッサー排出口と、前記第１コンプレッサー吸入口及び前記第１コンプレッサー排出口と関係する第１コンプレッサーと、前記第１シリンダーバンクの各排出口と流体連通する第１タービン吸入口と、第１タービン排出口と、前記第１コンプレッサーと結合し、前記第１タービン吸入口及び前記第１タービン排出口と関係する第１タービンと、から成り、
   前記第２シリンダーバンクは、複数の第２シリンダーから成るとともに、それぞれの第２シリンダーの第２吸気口及び第２排気口を形成し、各第２吸気口は前記吸気マニホールドの前記本体と流体連通しており、
   前記第２ターボチャージャーは、周囲空気源と流体連通する第２コンプレッサー吸入口と、前記吸気マニホールドの前記第２流路と流体連通する第２コンプレッサー排出口と、前記第２コンプレッサー吸入口及び前記第２コンプレッサー排出口と関係する第２コンプレッサーと、前記第２シリンダーバンクの各第２排出口と流体連通する第２タービン吸入口と、第２タービン排出口と、前記第２コンプレッサーと結合し、前記第２タービン吸入口及び前記第２タービン排出口と関係する第２タービンと、から成り、
   前記バイパス流路は、前記吸気マニホールドの前記第２流路及び前記第２ターボチャージャーの前記第２コンプレッサー吸入口と流体連通しているとともに、前記第２流路と前記第２コンプレッサー吸入口との間で延びており、
   前記第１バルブは、少なくとも部分的に前記吸気マニホールドの前記第２流路内に配置されており、前記バイパス流路と前記第２ターボチャージャーの前記第２コンプレッサー排出口との間に位置しており、かつ、開位置と閉位置との間を移動可能であり、
   前記第２バルブは、少なくとも部分的に前記バイパス流路内に配置されており、開位置と閉位置との間を移動可能であり、
   前記第２バルブは、前記閉位置において、前記第２コンプレッサー排出口と前記第２コンプレッサー吸入口とが前記バイパス流路を介して流体連通することを防止し、
   前記制御装置は、前記エンジンと前記第１バルブと前記第２バルブとに電気的に結合しており、
   前記制御装置は、前記エンジンへの負荷の変化に応じて、前記エンジンをエコノミーモード及び標準モードから選択した一のモードで稼働させ、
   前記制御装置は、前記第１バルブ及び前記第２バルブをそれぞれの前記開位置と前記閉位置において起動させ、
   前記エンジンが前記標準モードの時、前記第１シリンダーバンク及び前記第２シリンダーバンクのそれぞれが稼働し、前記第１バルブは開位置にあり、前記第２バルブは閉位置にあり、
   前記エンジンが前記エコノミーモードの時、前記第１シリンダーバンクが稼働し、前記第２シリンダーバンクが非稼働とされ、前記第１バルブ及び前記第２バルブはそれぞれ前記閉位置にあることを特徴とする車両。
9. 前記第１バルブ及び前記第２バルブは、それぞれが蝶形弁で構成されていることを特徴とする請求項８記載の車両。
10. 前記制御装置は、前記エンジンが前記エコノミーモードと前記標準モードの一方のモードで稼働していることに応じて、前記第１バルブ及び前記第２バルブのそれぞれを作動させることを特徴とする請求項８記載の車両。
11. 前記エンジンが前記エコノミーモードから前記標準モードへ移行する過程において、前記第２バルブは、前記制御装置によって前記閉位置から開いて、空気が前記第２バルブを通過して前記バイパス流路を通って前記第２コンプレッサー吸入口に流入して前記第２コンプレッサーを順回転させることによって前記第２タービンを回転させることを特徴とする請求項８に記載の車両。
12. 前記エンジンは、さらに、
    前記第１シリンダーバンクとそれぞれ関係し、前記制御装置と電気的に結合する第１燃料インジェクタ及び第１点火プラグと、
    前記第２シリンダーバンクとそれぞれ関係し、前記制御装置と電気的に結合した第２燃料インジェクタ及び第２点火プラグと、を含み、
    前記制御装置は、前記第１燃料インジェクタ、前記第１点火プラグ、前記第２燃料インジェクタ、及び前記第２点火プラグのそれぞれを選択的に作動させることを特徴とする請求項１１に記載の車両。
13. 前記エンジンが前記エコノミーモードから前記標準モードへ移行する過程において、前記制御装置は、遅めの点火タイミングに従って、前記第２点火プラグを稼働させることを特徴とする請求項１２の車両。
14. 前記エンジンが前記エコノミーモードの時に、前記制御装置は、前記第２点火プラグ及び前記第２燃料インジェクタを作動停止させることを特徴とする請求項１３の車両。
15. 前記第１シリンダーバンクは３つの第１シリンダーから成り、前記第２シリンダーバンクは３つの第２シリンダーから成ることを特徴とする請求項８に記載の車両。

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