JP6675910B2 - ターボ過給式エンジン及びその負荷投入方法 - Google Patents
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Description
本発明は、燃料と空気との混合気を燃焼室において圧縮して燃焼させることにより回転動力を発生するエンジン本体と、
前記エンジン本体の排気路に設けられるタービンに前記燃焼室から排出される排ガスを供給し、前記タービンに連結される状態で吸気路に設けられるコンプレッサによって前記燃焼室に吸気される新気を圧縮する過給機と、
前記エンジン本体の回転速度を目標回転速度に維持する回転速度維持手段とを備えたターボ過給式エンジン及びその負荷投入方法に関する。
前記エンジン本体の排気路に設けられるタービンに前記燃焼室から排出される排ガスを供給し、前記タービンに連結される状態で吸気路に設けられるコンプレッサによって前記燃焼室に吸気される新気を圧縮する過給機と、
前記エンジン本体の回転速度を目標回転速度に維持する回転速度維持手段とを備えたターボ過給式エンジン及びその負荷投入方法に関する。
エンジン本体が発生する回転動力にて回転駆動されるエンジン駆動式発電機では、負荷の急変に対する追従性が求められる。特に、非常用発電機である場合、エンジン本体を起動させた直後の無負荷の状態から、なるべく大きな負荷を速やかに投入できることが求められる（部分負荷投入）。エンジン本体の定格出力に対する初期投入負荷の割合である部分負荷投入率が高ければ、停電が発生しても優先的に給電が必要な重要負荷に迅速且つ安定的に給電することができる。
一方で、排ガスの排気エネルギーにて回転するタービンと当該タービンに連結され回転駆動されるコンプレッサとからなる過給機を備えたターボ過給式エンジンでは、負荷が急増した際、エンジン本体の調速装置の遅れに加え、過給機の応答遅れにより、迅速に必要な新気をエンジン本体に供給することができず、出力軸の回転速度が低下し、ストール（エンジン停止）に至る場合がある。
このような課題に対し、部分負荷投入時に過給機の回転上昇、つまり吸気圧力の上昇による投入燃料量の増加を促すために、部分負荷投入時にタービン前に圧縮窒素を導入するもの（特許文献１を参照）、部分負荷投入時に一時的に空気補充源から圧縮空気をエンジン本体に供給するもの（特許文献２を参照）、部分負荷投入時に大きな負荷を投入する前に小さな負荷を投入するように負荷投入状態を切り替えるもの（特許文献３を参照）等が、提案されている。
一方で、排ガスの排気エネルギーにて回転するタービンと当該タービンに連結され回転駆動されるコンプレッサとからなる過給機を備えたターボ過給式エンジンでは、負荷が急増した際、エンジン本体の調速装置の遅れに加え、過給機の応答遅れにより、迅速に必要な新気をエンジン本体に供給することができず、出力軸の回転速度が低下し、ストール（エンジン停止）に至る場合がある。
このような課題に対し、部分負荷投入時に過給機の回転上昇、つまり吸気圧力の上昇による投入燃料量の増加を促すために、部分負荷投入時にタービン前に圧縮窒素を導入するもの（特許文献１を参照）、部分負荷投入時に一時的に空気補充源から圧縮空気をエンジン本体に供給するもの（特許文献２を参照）、部分負荷投入時に大きな負荷を投入する前に小さな負荷を投入するように負荷投入状態を切り替えるもの（特許文献３を参照）等が、提案されている。
また、エンジン本体の回転速度を目標回転速度に維持するのではなく自動車の速度に応じて変動する自動車用のターボ過給式エンジンとして、排気路におけるタービンの出口側と入口側とを接続するウエストゲート路と、当該ウエストゲート路に配置されたウエストゲート弁とを備えたものが知られている（特許文献４を参照）。
しかしながら、上記特許文献１〜３に開示の技術の夫々には、以下に示す課題があった。特許文献１に開示の技術では、圧縮窒素を常備する必要があり、高コストになると共に、構成が複雑となる。
特許文献２に開示の技術では、エンジン本体が発生する回転動力で非常用発電機兼用の常用発電機を回転駆動する場合、運転中に吸気圧力の一部を蓄圧することが可能であるが、エンジン本体が非常用発電機を回転駆動する場合は、上記特許文献１に開示の技術と同じく、圧縮空気を常備する必要があり高コストになると共に、構成が複雑となる。
特許文献３に開示の技術では、負荷投入状態を切り替える必要があり、その負荷切替に適合する負荷を準備する必要があり、汎用性に欠けるという問題があった。
また、特許文献４に開示の自動車用エンジンでは、負荷に関係なく加速初期にウエストゲート弁を開放するものであるが、回転速度を目標回転数に維持するにあたり、エンジンの出力の応答性を向上するために、負荷投入時のウエストゲート弁の作動を行う点については検討されているものではなかった。
特許文献２に開示の技術では、エンジン本体が発生する回転動力で非常用発電機兼用の常用発電機を回転駆動する場合、運転中に吸気圧力の一部を蓄圧することが可能であるが、エンジン本体が非常用発電機を回転駆動する場合は、上記特許文献１に開示の技術と同じく、圧縮空気を常備する必要があり高コストになると共に、構成が複雑となる。
特許文献３に開示の技術では、負荷投入状態を切り替える必要があり、その負荷切替に適合する負荷を準備する必要があり、汎用性に欠けるという問題があった。
また、特許文献４に開示の自動車用エンジンでは、負荷に関係なく加速初期にウエストゲート弁を開放するものであるが、回転速度を目標回転数に維持するにあたり、エンジンの出力の応答性を向上するために、負荷投入時のウエストゲート弁の作動を行う点については検討されているものではなかった。
本発明は、上述の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、比較的簡易な構成を維持しながらも、部分負荷投入に対するエンジン出力の応答性が高く、エンジン本体がストールに陥ることを防止できるターボ過給式エンジン及びその負荷投入方法を提供することにある。
〔構成１〕
上記の目的を達成するための本発明に係るターボ過給式エンジンの特徴構成は、
燃料と空気との混合気を燃焼室において圧縮して燃焼させることにより回転動力を発生するエンジン本体と、
前記エンジン本体の排気路に設けられるタービンに前記燃焼室から排出される排ガスを供給し、前記タービンに連結される状態で吸気路に設けられるコンプレッサによって前記燃焼室に吸気される新気を圧縮する過給機と、
前記エンジン本体の回転速度を目標回転速度に維持する回転速度維持手段とを備えたターボ過給式エンジンであって、
前記過給機は、第１タービンおよび第１コンプレッサを有する第１過給機と、第２タービンおよび第２コンプレッサを有する第２過給機とを有し、
前記第１タービンは前記排気路において前記第２タービンの下流側に配置され、
前記第１コンプレッサは前記吸気路において前記第２コンプレッサの上流側に配置され、
前記排気路における前記第１タービンの出口側と前記第２タービンの入口側とを接続するウエストゲート路と、当該ウエストゲート路に配置されたウエストゲート弁とを備えると共に、
前記エンジン本体への部分負荷の投入時に前記ウエストゲート弁を開放状態に維持するウエストゲート開放処理を実行する過給制御手段を備え、
前記吸気路における前記第２コンプレッサの出口側と前記第１コンプレッサの入口側とを接続する吸気バイパス路と、当該吸気バイパス路に配置された吸気バイパス弁とを備えると共に、
前記過給制御手段が、前記エンジン本体への部分負荷の投入時に、前記ウエストゲート開放処理と共に前記吸気バイパス弁を開放状態に維持するバイパス開放処理を実行する点にある。
上記の目的を達成するための本発明に係るターボ過給式エンジンの特徴構成は、
燃料と空気との混合気を燃焼室において圧縮して燃焼させることにより回転動力を発生するエンジン本体と、
前記エンジン本体の排気路に設けられるタービンに前記燃焼室から排出される排ガスを供給し、前記タービンに連結される状態で吸気路に設けられるコンプレッサによって前記燃焼室に吸気される新気を圧縮する過給機と、
前記エンジン本体の回転速度を目標回転速度に維持する回転速度維持手段とを備えたターボ過給式エンジンであって、
前記過給機は、第１タービンおよび第１コンプレッサを有する第１過給機と、第２タービンおよび第２コンプレッサを有する第２過給機とを有し、
前記第１タービンは前記排気路において前記第２タービンの下流側に配置され、
前記第１コンプレッサは前記吸気路において前記第２コンプレッサの上流側に配置され、
前記排気路における前記第１タービンの出口側と前記第２タービンの入口側とを接続するウエストゲート路と、当該ウエストゲート路に配置されたウエストゲート弁とを備えると共に、
前記エンジン本体への部分負荷の投入時に前記ウエストゲート弁を開放状態に維持するウエストゲート開放処理を実行する過給制御手段を備え、
前記吸気路における前記第２コンプレッサの出口側と前記第１コンプレッサの入口側とを接続する吸気バイパス路と、当該吸気バイパス路に配置された吸気バイパス弁とを備えると共に、
前記過給制御手段が、前記エンジン本体への部分負荷の投入時に、前記ウエストゲート開放処理と共に前記吸気バイパス弁を開放状態に維持するバイパス開放処理を実行する点にある。
上記の特徴構成によれば、エンジン本体において、排気路にウエストゲート路が設けられ、そのウエストゲート路にウエストゲート弁が配置される。そして、回転速度維持手段によりエンジン本体の回転速度が目標回転速度に維持されている状態において、上記ウエストゲート開放処理が実行されてエンジン本体への部分負荷の投入時にウエストゲート弁が開放状態に維持されると、当該ウエストゲート路における排ガスの通流が許容された状態となるので、排気路におけるウエストゲート路の入口側圧力が出口側圧力と同程度まで低下し、排気行程におけるポンピングロスが低減される。
また、ウエストゲート弁を開放状態とすることで、タービンの回転動力が低減されて、結果、過給機の回転速度が低下した状態になるが、そもそも部分負荷の投入時の低負荷域では、吸気路において新気の流れを絞って（新気の圧力を減圧して）燃焼室に吸気するため、過給機本来の機能が活用されておらず、大気圧以上の過給は必要ない。即ち、部分負荷投入時において、ウエストゲート弁を開放状態とすることにより過給機の回転速度が低下したとしても、新気の流れの絞り具合が緩和されるだけで、エンジン出力の低下等については抑制することができる。
よって、このような状態にて、エンジン本体へ部分負荷が投入されることにより、上記ポンピングロスが低減されて、その負荷に対するエンジン本体が発生する回転動力の仕事量であるエンジン出力の応答性が改善されることになる。
更に、上記の特徴構成によれば、部分負荷投入に対するエンジン出力の応答性をより高めることができる。
加えて、上記の特徴構成によれば、吸気路における圧力損失をより大きく低減して、結果、吸気行程におけるポンピングロスがさらに低減される。よって、初期投入に対するエンジン出力の応答性をより一層向上することができる。
従って、本発明により、比較的簡易な構成を維持しながらも、部分負荷投入に対するエンジン出力の応答性が高いターボ過給式エンジン及びその負荷投入方法を提供することができる。
また、ウエストゲート弁を開放状態とすることで、タービンの回転動力が低減されて、結果、過給機の回転速度が低下した状態になるが、そもそも部分負荷の投入時の低負荷域では、吸気路において新気の流れを絞って（新気の圧力を減圧して）燃焼室に吸気するため、過給機本来の機能が活用されておらず、大気圧以上の過給は必要ない。即ち、部分負荷投入時において、ウエストゲート弁を開放状態とすることにより過給機の回転速度が低下したとしても、新気の流れの絞り具合が緩和されるだけで、エンジン出力の低下等については抑制することができる。
よって、このような状態にて、エンジン本体へ部分負荷が投入されることにより、上記ポンピングロスが低減されて、その負荷に対するエンジン本体が発生する回転動力の仕事量であるエンジン出力の応答性が改善されることになる。
更に、上記の特徴構成によれば、部分負荷投入に対するエンジン出力の応答性をより高めることができる。
加えて、上記の特徴構成によれば、吸気路における圧力損失をより大きく低減して、結果、吸気行程におけるポンピングロスがさらに低減される。よって、初期投入に対するエンジン出力の応答性をより一層向上することができる。
従って、本発明により、比較的簡易な構成を維持しながらも、部分負荷投入に対するエンジン出力の応答性が高いターボ過給式エンジン及びその負荷投入方法を提供することができる。
〔構成２〕
本発明に係るターボ過給式エンジンの別の特徴構成は、前記過給制御手段は、前記エンジン本体への部分負荷の投入後に前記ウエストゲート弁を閉塞させるウエストゲート閉塞処理を実行する点にある。
本発明に係るターボ過給式エンジンの別の特徴構成は、前記過給制御手段は、前記エンジン本体への部分負荷の投入後に前記ウエストゲート弁を閉塞させるウエストゲート閉塞処理を実行する点にある。
上記の特徴構成によれば、部分負荷の投入後においては、上記ウエストゲート開放処理により開放状態とされたウエストゲート弁は上記ウエストゲート閉塞処理が実行されることにより閉塞される。すると、ウエストゲート路における新気の通流が禁止された状態となるので、タービンの出口側圧力に対して入口側圧力が大きくなってタービンの回転速度が上昇し、コンプレッサによる新気の圧縮が十分に行われるようになり、結果、エンジン効率を向上して一層安定した運転状態を維持することができる。
従って、エンジン本体がストールに陥ることを抑制できるターボ過給式エンジン及びその負荷投入方法を提供することができる。
従って、エンジン本体がストールに陥ることを抑制できるターボ過給式エンジン及びその負荷投入方法を提供することができる。
〔構成３〕
本発明に係るターボ過給式エンジンの別の特徴構成は、前記吸気路において前記過給機の下流側にスロットル弁が配置され、前記エンジン本体への初期負荷の投入に伴って、前記回転速度維持手段が前記エンジン本体の回転速度の維持制御を実行することにより前記スロットル弁の開度が拡大される点にある。
本発明に係るターボ過給式エンジンの別の特徴構成は、前記吸気路において前記過給機の下流側にスロットル弁が配置され、前記エンジン本体への初期負荷の投入に伴って、前記回転速度維持手段が前記エンジン本体の回転速度の維持制御を実行することにより前記スロットル弁の開度が拡大される点にある。
上記の特徴構成によれば、エンジン本体への部分負荷の投入に伴って、回転速度維持手段は、エンジン出力を上昇させてエンジン本体の回転速度を維持する維持制御を実行するにあたり、コンプレッサの下流側に設けられたスロットル弁の開度を急激に拡大させてエンジン本体に導かれる燃料及び混合気の流量を急激に増加させたり、燃料供給量を急激に増加させたりする。また、後者のように、燃料供給量を急激に増加させる場合には、燃焼室に吸気される混合気の空燃比を所望の空燃比に維持するために、空気供給量を増加させるべくスロットル弁の開度が急激に拡大される。
即ち、吸気路においてコンプレッサの下流側にスロットル弁を配置すれば、その開度の迅速な拡大により、エンジン出力を上昇させて、エンジン本体への部分負荷投入に対応することができる。
また、ウエストゲート開放処理が実行されて過給機の回転速度が低下した状態になると、コンプレッサの出口側の圧力である過給圧力が低下するが、それに合わせてスロットル弁の開度が若干拡大されることで、燃焼室への吸気圧の低下を迅速に回避して、安定した運転状態を維持することができる。
即ち、吸気路においてコンプレッサの下流側にスロットル弁を配置すれば、その開度の迅速な拡大により、エンジン出力を上昇させて、エンジン本体への部分負荷投入に対応することができる。
また、ウエストゲート開放処理が実行されて過給機の回転速度が低下した状態になると、コンプレッサの出口側の圧力である過給圧力が低下するが、それに合わせてスロットル弁の開度が若干拡大されることで、燃焼室への吸気圧の低下を迅速に回避して、安定した運転状態を維持することができる。
〔構成４〕
本発明に係るターボ過給式エンジンの別の特徴構成は、前記エンジン本体に対して、前記部分負荷に続いて残負荷が投入され、前記過給制御手段が、前記エンジン本体への前記残負荷の投入前に前記ウエストゲート閉塞処理を実行する点にある。
本発明に係るターボ過給式エンジンの別の特徴構成は、前記エンジン本体に対して、前記部分負荷に続いて残負荷が投入され、前記過給制御手段が、前記エンジン本体への前記残負荷の投入前に前記ウエストゲート閉塞処理を実行する点にある。
上記の特徴構成によれば、部分負荷の投入後において、上記ウエストゲート閉塞処理を実行してコンプレッサによる新気の圧縮が十分に行われるようになってから、部分負荷に続く残負荷を投入するので、中負荷域及び高負荷域においても高い応答性で安定してエンジン出力を漸次上昇させることができる。
尚、このようにウエストゲート開放処理を実行した状態で投入する部分負荷については、エンジン出力の応答性を考慮して、エンジン本体の定格出力に対して０％以上かつ４０％以下の範囲内であることが好ましい。そして、ウエストゲート閉塞処理実行後に定格出力までに投入される残負荷については、一回で投入しても構わないが、複数回に分けて投入することでエンジンの安定性を確保することが望ましい。
尚、このようにウエストゲート開放処理を実行した状態で投入する部分負荷については、エンジン出力の応答性を考慮して、エンジン本体の定格出力に対して０％以上かつ４０％以下の範囲内であることが好ましい。そして、ウエストゲート閉塞処理実行後に定格出力までに投入される残負荷については、一回で投入しても構わないが、複数回に分けて投入することでエンジンの安定性を確保することが望ましい。
〔構成５〕
本発明に係るターボ過給式エンジンの別の特徴構成は、前記部分負荷の投入後且つ前記ウエストゲート閉塞処理の実行前に、部分負荷に対して前記エンジン本体の出力不足が発生した場合に、前記ウエストゲート弁の開度を縮小側に補正する補正処理を実行する補正手段を備えた点にある。
本発明に係るターボ過給式エンジンの別の特徴構成は、前記部分負荷の投入後且つ前記ウエストゲート閉塞処理の実行前に、部分負荷に対して前記エンジン本体の出力不足が発生した場合に、前記ウエストゲート弁の開度を縮小側に補正する補正処理を実行する補正手段を備えた点にある。
上記の特徴構成によれば、部分負荷の投入後且つウエストゲート閉塞処理の実行前において、例えばスロットル弁の開度が全開状態でそれ以上拡大できない状況で、部分負荷に対してエンジン本体の出力不足が発生したとしても、上記補正処理を実行することで、スロットル弁の開度の拡大に頼ることなくエンジン本体の出力不足を解消して、エンジン本体の回転速度を目標回転速度に維持することができる。
即ち、上記補正処理において、ウエストゲート弁の開度を縮小側に補正すれば、過給機の回転速度を上昇させて、新気に対する過給圧力を上昇させることができ、結果、エンジン出力を適度に増加させることができる。
即ち、上記補正処理において、ウエストゲート弁の開度を縮小側に補正すれば、過給機の回転速度を上昇させて、新気に対する過給圧力を上昇させることができ、結果、エンジン出力を適度に増加させることができる。
〔構成６〕
本発明に係るターボ過給式エンジンの別の特徴構成は、前記部分負荷の投入後且つ前記ウエストゲート閉塞処理の実行前に、部分負荷に対して前記エンジン本体の出力不足が発生した場合に、前記燃焼室に吸気される混合気の空燃比を燃料リッチ側に補正する補正処理を実行する補正手段を備えた点にある。
本発明に係るターボ過給式エンジンの別の特徴構成は、前記部分負荷の投入後且つ前記ウエストゲート閉塞処理の実行前に、部分負荷に対して前記エンジン本体の出力不足が発生した場合に、前記燃焼室に吸気される混合気の空燃比を燃料リッチ側に補正する補正処理を実行する補正手段を備えた点にある。
上記の特徴構成によれば、部分負荷の投入後且つウエストゲート閉塞処理の実行前において、例えばスロットル弁の開度が全開状態でそれ以上拡大できない状況で、部分負荷に対してエンジン本体の出力不足が発生したとしても、上記補正処理を実行することで、スロットル弁の開度の拡大に頼ることなくエンジン本体の出力不足を解消して、エンジン本体の回転速度を目標回転速度に維持することができる。
即ち、上記補正処理において、燃焼室に吸気される混合気の空燃比を燃料リッチ側に補正すれば、１サイクルあたりの燃焼室への燃料投入量を増加させることができ、結果、エンジン出力を適度に増加させることができる。
即ち、上記補正処理において、燃焼室に吸気される混合気の空燃比を燃料リッチ側に補正すれば、１サイクルあたりの燃焼室への燃料投入量を増加させることができ、結果、エンジン出力を適度に増加させることができる。
〔構成７〕
本発明に係るターボ過給式エンジンの別の特徴構成は、前記過給制御手段が、前記エンジン本体への初期負荷の投入後において、前記ウエストゲート閉塞処理を実行した後に、前記バイパス閉塞処理を実行する点にある。
本発明に係るターボ過給式エンジンの別の特徴構成は、前記過給制御手段が、前記エンジン本体への初期負荷の投入後において、前記ウエストゲート閉塞処理を実行した後に、前記バイパス閉塞処理を実行する点にある。
上記の特徴構成によれば、部分負荷投入後において、ウエストゲート閉塞処理及びバイパス閉塞処理を実行して、ウエストゲート弁及び吸気バイパス弁を閉塞させるにあたり、吸気バイパス弁が開放されてコンプレッサに圧縮負荷がかからない状態で、ウエストゲート弁が吸気バイパス弁に先駆けて閉塞されて、タービンの回転動力が増加されることになる。すると、過給機の回転速度を一時的に高めることができる。その後、過給機の回転速度が高い状態で、吸気バイパス弁が閉塞されて、コンプレッサによる新気の圧縮を開始されるので、過給圧力を迅速に上昇させることができ、例えば、部分負荷に続く残負荷の投入に備えることができる。
〔構成８〕
上記の目的を達成するための本発明に係るターボ過給式エンジンの負荷投入方法は、
燃料と空気との混合気を燃焼室において圧縮して燃焼させることにより回転動力を発生するエンジン本体と、
前記エンジン本体の排気路に設けられるタービンに前記燃焼室から排出される排ガスを供給し、前記タービンに連結される状態で吸気路に設けられるコンプレッサによって前記燃焼室に吸気される新気を圧縮する過給機と、
前記エンジン本体の回転速度を目標回転速度に維持する回転速度維持手段とを備えたターボ過給式エンジンの負荷投入方法であって、
前記過給機は、第１タービンおよび第１コンプレッサを有する第１過給機と、第２タービンおよび第２コンプレッサを有する第２過給機とを有し、
前記第１タービンは前記排気路において前記第２タービンの下流側に配置され、
前記第１コンプレッサは前記吸気路において前記第２コンプレッサの上流側に配置され、
前記排気路における前記第１タービンの出口側と前記第２タービンの入口側とを接続するウエストゲート路と、当該ウエストゲート路に配置されたウエストゲート弁とを設け、
前記吸気路における前記第２コンプレッサの出口側と前記第１コンプレッサの入口側とを接続する吸気バイパス路と、当該吸気バイパス路に配置された吸気バイパス弁とを備え、
前記エンジン本体への部分負荷の投入時に前記ウエストゲート弁を開放状態に維持するウエストゲート開放処理を実行し、前記エンジン本体への部分負荷の投入後に前記ウエストゲート弁を閉塞させるウエストゲート閉塞処理を実行し、且つ前記エンジン本体への部分負荷の投入時に、前記ウエストゲート開放処理と共に前記吸気バイパス弁を開放状態に維持するバイパス開放処理を実行する点にある。
上記の目的を達成するための本発明に係るターボ過給式エンジンの負荷投入方法は、
燃料と空気との混合気を燃焼室において圧縮して燃焼させることにより回転動力を発生するエンジン本体と、
前記エンジン本体の排気路に設けられるタービンに前記燃焼室から排出される排ガスを供給し、前記タービンに連結される状態で吸気路に設けられるコンプレッサによって前記燃焼室に吸気される新気を圧縮する過給機と、
前記エンジン本体の回転速度を目標回転速度に維持する回転速度維持手段とを備えたターボ過給式エンジンの負荷投入方法であって、
前記過給機は、第１タービンおよび第１コンプレッサを有する第１過給機と、第２タービンおよび第２コンプレッサを有する第２過給機とを有し、
前記第１タービンは前記排気路において前記第２タービンの下流側に配置され、
前記第１コンプレッサは前記吸気路において前記第２コンプレッサの上流側に配置され、
前記排気路における前記第１タービンの出口側と前記第２タービンの入口側とを接続するウエストゲート路と、当該ウエストゲート路に配置されたウエストゲート弁とを設け、
前記吸気路における前記第２コンプレッサの出口側と前記第１コンプレッサの入口側とを接続する吸気バイパス路と、当該吸気バイパス路に配置された吸気バイパス弁とを備え、
前記エンジン本体への部分負荷の投入時に前記ウエストゲート弁を開放状態に維持するウエストゲート開放処理を実行し、前記エンジン本体への部分負荷の投入後に前記ウエストゲート弁を閉塞させるウエストゲート閉塞処理を実行し、且つ前記エンジン本体への部分負荷の投入時に、前記ウエストゲート開放処理と共に前記吸気バイパス弁を開放状態に維持するバイパス開放処理を実行する点にある。
即ち、本発明に係るターボ過給式エンジンの負荷投入方法は、これまで説明した本発明に係るターボ過給式エンジンにより好適に実行されるものであるため、同様の作用効果を奏することができる。
〔第１参考形態〕
以下、第１参考形態に係るターボ過給式エンジンについて図面に基づいて説明する。
図１に示すターボ過給式エンジン１００は、天然ガス等の燃料ガスＦ（燃料の一例）と空気Ａとの混合気Ｍを燃焼室２６ａにおいて圧縮して燃焼させることにより出力軸５０を回転させる形態で回転動力を発生するエンジン本体２６と、エンジン本体２６の排気路２７に設けられるタービンに燃焼室２６ａから排出される排ガスＥを供給し、タービン（１ｂ、２ｂ）に連結される状態で吸気路２０に設けられるコンプレッサ（１ａ、２ａ）によって燃焼室２６ａに吸気される新気としての混合気Ｍを圧縮する過給機（１、２）とを備え、更には、センサ等の検出結果が入力され、その入力信号に基づいて制御弁などの各種補機を制御して、エンジン１００の運転を制御するコンピュータからなるエンジンコントロールユニット（以下、ＥＣＵと呼ぶ。）４０が備えられている。
以下、第１参考形態に係るターボ過給式エンジンについて図面に基づいて説明する。
図１に示すターボ過給式エンジン１００は、天然ガス等の燃料ガスＦ（燃料の一例）と空気Ａとの混合気Ｍを燃焼室２６ａにおいて圧縮して燃焼させることにより出力軸５０を回転させる形態で回転動力を発生するエンジン本体２６と、エンジン本体２６の排気路２７に設けられるタービンに燃焼室２６ａから排出される排ガスＥを供給し、タービン（１ｂ、２ｂ）に連結される状態で吸気路２０に設けられるコンプレッサ（１ａ、２ａ）によって燃焼室２６ａに吸気される新気としての混合気Ｍを圧縮する過給機（１、２）とを備え、更には、センサ等の検出結果が入力され、その入力信号に基づいて制御弁などの各種補機を制御して、エンジン１００の運転を制御するコンピュータからなるエンジンコントロールユニット（以下、ＥＣＵと呼ぶ。）４０が備えられている。
なお本参考形態では、過給機は、第１タービン１ｂおよび第１コンプレッサ１ａを有する第１過給機１と、第２タービン２ｂおよび第２コンプレッサ２ａを有する第２過給機２とを有して構成される。第１タービン１ｂは排気路２７において第２タービン２ｂの下流側に配置され、第１コンプレッサ１ａは吸気路２０において第２コンプレッサ１ａの上流側に配置される。すなわち吸気路２０および排気路２７において、第２過給機２の方がエンジン本体２６に近い側に配置される。
この種のエンジン１００は、詳細な図示は省略するが、吸気路２０から燃焼室２６ａに新気として吸気された混合気Ｍを、ピストンの上昇により圧縮した状態で点火プラグにて火花点火して燃焼・膨張させることで、ピストンを押し下げて出力軸５０から回転動力を出力すると共に、燃焼により発生した排ガスＥは、燃焼室２６ａから排気路２７に押し出され、外部に排出される。
吸気路２０には、空気Ａを浄化するエアクリーナ２１、空気Ａに燃料ガスＦを適切な比率で混合するベンチュリー式のミキサ１４、及びミキサ１４にて混合された混合気Ｍを圧縮するコンプレッサ（１ａ、２ａ）、開度調整により燃焼室２６ａへの混合気Ｍの吸気量を調整可能なスロットル弁２４、混合気Ｍを冷却するインタークーラ２５が、その上流側から記載順に設けられている。
即ち、吸気路２０において、ミキサ１４で燃料ガスＦと空気Ａとを混合して生成された混合気Ｍは、コンプレッサ（１ａ、２ａ）により圧縮された後に、スロットル弁２４を介して所定の流量に調整され、インタークーラ２５にて冷却されて、エンジン本体２６の燃焼室２６ａに導入される。
即ち、吸気路２０において、ミキサ１４で燃料ガスＦと空気Ａとを混合して生成された混合気Ｍは、コンプレッサ（１ａ、２ａ）により圧縮された後に、スロットル弁２４を介して所定の流量に調整され、インタークーラ２５にて冷却されて、エンジン本体２６の燃焼室２６ａに導入される。
ミキサ１４に燃料ガスＦを導く燃料供給路１１には、ミキサ１４の上流側の吸気路２０における燃焼用空気の圧力と燃料供給路１１における燃料ガスＦの圧力の差を一定に保つ差圧レギュレータ１２、ミキサ１４を介して燃焼室２６ａに供給される燃料ガスＦの供給量を調整する燃料供給量調整弁１３が設けられている。
出力軸５０には、出力軸５０の回転速度をエンジン本体２６の回転速度として計測する回転速度センサ５１が設けられている。
そして、ＥＣＵ４０は、回転速度センサ５１にて計測されたエンジン本体２６の回転速度に基づいて、燃料供給量調整弁１３の開度を制御して燃焼室２６ａへの燃料ガスＦの供給量を調整することによって、エンジン本体２６の回転速度を所望の目標回転速度に維持する回転速度維持手段４２として機能する。
そして、ＥＣＵ４０は、回転速度センサ５１にて計測されたエンジン本体２６の回転速度に基づいて、燃料供給量調整弁１３の開度を制御して燃焼室２６ａへの燃料ガスＦの供給量を調整することによって、エンジン本体２６の回転速度を所望の目標回転速度に維持する回転速度維持手段４２として機能する。
また、排気路２７には、排ガスＥの酸素濃度を検出する酸素センサ５３が設けられている。
そして、ＥＣＵ４０は、酸素センサ５３で検出された排ガスＥの酸素濃度に基づいて、スロットル弁２４の開度を制御することによって、ミキサ１４に供給された燃料ガスＦに対する空気Ａの混合割合を調整して、ミキサ１４で生成される混合気Ｍの空燃比を理論空燃比等の所望の空燃比に維持する空燃比制御手段４３として機能する。
そして、ＥＣＵ４０は、酸素センサ５３で検出された排ガスＥの酸素濃度に基づいて、スロットル弁２４の開度を制御することによって、ミキサ１４に供給された燃料ガスＦに対する空気Ａの混合割合を調整して、ミキサ１４で生成される混合気Ｍの空燃比を理論空燃比等の所望の空燃比に維持する空燃比制御手段４３として機能する。
過給機（１、２）は、エンジン本体２６の排気路２７に設けられるタービン（１ｂ、２ｂ）に燃焼室２６ａから排出される排ガスＥを供給し、タービン（１ｂ、２ｂ）に連結される状態で吸気路２０に設けられるコンプレッサ（１ａ、２ａ）によって燃焼室２６ａに吸気される混合気Ｍを圧縮するターボ式の過給機として構成されている。即ち、この過給機（１、２）は、排気路２７を通流する排ガスＥのエンタルピー及び運動エネルギーによりタービン（１ｂ、２ｂ）を回転させ、このタービン（１ｂ、２ｂ）の回転力により吸気路２０に配置されたコンプレッサ（１ａ、２ａ）を回転駆動する形態で、吸気路２０を通流する新気としての混合気Ｍを圧縮した状態で燃焼室２６ａに供給する所謂過給を行う。
また、この種のターボ式の過給機（１、２）は、比較的高出力で運転が行わる際には、タービン（１ｂ、２ｂ）への排ガスＥの供給量が増加することで、かかるタービン（１ｂ、２ｂ）及びそれに連結されたコンプレッサ（１ａ、２ａ）の回転速度（以下「過給機（１、２）の回転速度」と呼ぶ。）が増加し、結果、コンプレッサ（１ａ、２ａ）の出口側圧力、即ち吸気路２０におけるコンプレッサ（１ａ、２ａ）とスロットル弁２４との間の圧力（以下「過給圧力」と呼ぶ。）が増加する。一方、比較的低出力で運転が行われる際には、タービン（１ｂ、２ｂ）への排ガスＥの供給量が減少することで、過給機（１、２）の回転速度が低下し、結果、過給圧力が低下する。
また、この種のターボ式の過給機（１、２）は、比較的高出力で運転が行わる際には、タービン（１ｂ、２ｂ）への排ガスＥの供給量が増加することで、かかるタービン（１ｂ、２ｂ）及びそれに連結されたコンプレッサ（１ａ、２ａ）の回転速度（以下「過給機（１、２）の回転速度」と呼ぶ。）が増加し、結果、コンプレッサ（１ａ、２ａ）の出口側圧力、即ち吸気路２０におけるコンプレッサ（１ａ、２ａ）とスロットル弁２４との間の圧力（以下「過給圧力」と呼ぶ。）が増加する。一方、比較的低出力で運転が行われる際には、タービン（１ｂ、２ｂ）への排ガスＥの供給量が減少することで、過給機（１、２）の回転速度が低下し、結果、過給圧力が低下する。
出力軸５０には非常用発電機２８が接続されており、出力軸５０で出力した回転動力が非常用発電機２８の駆動源として利用される。
非常用発電機２８には、電力線及び開閉器５２を介して電力負荷２９が接続されており、例えば、停電時において外部からの起動指令信号を受けたＥＣＵ４０によりエンジン本体２６が起動され、出力軸５０を回転させた状態で開閉器５２が開状態（電力通流を遮断する状態）から閉状態（電力通流を許容する状態）に切り替えられることで、非常用発電機２８に対して電力負荷２９で要求される電力に相当する発電負荷が投入され、それに伴って出力軸５０に対して非常用発電機２８を回転駆動するために必要な回転負荷が投入される。以下、このようにエンジン本体２６を起動してからの初期段階において開閉器５２を開状態から閉状態に切り替えてエンジン本体２６の出力軸５０に回転負荷を投入することを部分負荷の投入と呼ぶ場合がある。
非常用発電機２８には、電力線及び開閉器５２を介して電力負荷２９が接続されており、例えば、停電時において外部からの起動指令信号を受けたＥＣＵ４０によりエンジン本体２６が起動され、出力軸５０を回転させた状態で開閉器５２が開状態（電力通流を遮断する状態）から閉状態（電力通流を許容する状態）に切り替えられることで、非常用発電機２８に対して電力負荷２９で要求される電力に相当する発電負荷が投入され、それに伴って出力軸５０に対して非常用発電機２８を回転駆動するために必要な回転負荷が投入される。以下、このようにエンジン本体２６を起動してからの初期段階において開閉器５２を開状態から閉状態に切り替えてエンジン本体２６の出力軸５０に回転負荷を投入することを部分負荷の投入と呼ぶ場合がある。
本参考形態ではターボ過給式エンジン１００は、吸気路２０における第１コンプレッサ１ａの出口側と入口側とを接続する吸気バイパス路６０と、当該吸気バイパス路６０に配置された吸気バイパス弁６１とを備えて構成されている。吸気バイパス路６０は、第１コンプレッサ１ａの出口側（吸気路２０において第１コンプレッサ１ａの下流側且つ第２コンプレッサ２ａの上流側）と、入口側（吸気路２０において第１コンプレッサ１ａの上流側且つミキサ１４の下流側）とを接続する。言い換えれば吸気バイパス路６０は、第１コンプレッサ１ａをバイパスする。吸気バイパス弁６１は、開度調整可能に構成されている。
更にターボ過給式エンジン１００は、排気路２７における第１タービン１ｂの入口側と出口側とを接続するウエストゲート路６２と、当該ウエストゲート路６２に配置されたウエストゲート弁６３とを備えて構成されている。ウエストゲート路６２は、第１タービン１ｂの入口側（排気路２７において第２タービン２ｂの下流側且つ第１タービン１ｂの上流側）と、出口側（排気路２７において第１タービン１ｂの下流側且つ酸素センサ５３の上流側）とを接続する。言い換えればウエストゲート路６２は、第１タービン１ｂをバイパスする。ウエストゲート弁６３は、開度調整可能に構成されている。
そして、ＥＣＵ４０は、エンジン本体２６への部分負荷の投入時にウエストゲート弁６３を開放状態に維持するウエストゲート開放処理を実行し、エンジン本体２６への部分負荷の投入後にウエストゲート弁６３を閉塞させるウエストゲート閉塞処理を実行する過給制御手段４１として機能する。
以下、第１参考形態のターボ過給式エンジン１００の詳細構成について、図２及び図３を参照して、負荷投入方法の処理フロー及び状態遷移状態と合わせて説明する。
ＥＣＵ４０は、エンジン本体２６への起動指令があると、当該起動指令に基づいて、燃料供給量調整弁１３の開度調整等を行いながら、エンジン本体２６を起動させる（図２の＃０１）。
その後、ＥＣＵ４０が機能する回転速度維持手段４２は、回転速度センサ５１にて計測されるエンジン本体２６の回転速度に基づいて、エンジン本体２６の回転速度が一定の目標回転速度Ｒｔとなるように、燃料供給量調整弁１３の開度を制御する回転速度維持制御を実行する（図２の＃０２）。尚、ＥＣＵ４０は、エンジン本体２６が起動されている間、当該回転速度維持制御を実行し続ける。
また、このようにエンジン本体２６が部分負荷Ｑ１が投入される前の無負荷状態では、スロットル弁２４の開度が最も小さい開度Ｓ１に維持されている。
ＥＣＵ４０は、エンジン本体２６への起動指令があると、当該起動指令に基づいて、燃料供給量調整弁１３の開度調整等を行いながら、エンジン本体２６を起動させる（図２の＃０１）。
その後、ＥＣＵ４０が機能する回転速度維持手段４２は、回転速度センサ５１にて計測されるエンジン本体２６の回転速度に基づいて、エンジン本体２６の回転速度が一定の目標回転速度Ｒｔとなるように、燃料供給量調整弁１３の開度を制御する回転速度維持制御を実行する（図２の＃０２）。尚、ＥＣＵ４０は、エンジン本体２６が起動されている間、当該回転速度維持制御を実行し続ける。
また、このようにエンジン本体２６が部分負荷Ｑ１が投入される前の無負荷状態では、スロットル弁２４の開度が最も小さい開度Ｓ１に維持されている。
次に、ＥＣＵ４０が機能する過給制御手段４１は、部分負荷投入指令があると、当該投入指令に基づいて行われるエンジン本体２６への部分負荷Ｑ１の投入時に、ウエストゲート開放処理を実行する（図２の＃０３、＃０４）。
説明を加えると、部分負荷Ｑ１の投入が行われる直前、即ち、エンジン出力が略０の出力である無負荷状態において、図３の＃０４のタイミングで、過給制御手段４１は、第１タービン１ｂをバイパスするウエストゲート路６２に設けられたウエストゲート弁６３の開度を、閉塞側の開度Ｗ１（約０％）からその開度よりも大きい開放側の開度Ｗ２（約５０％）に変化させる形態で、ウエストゲート弁６３を開放させる。
すると、ウエストゲート路６２における排ガスＥの通流が許容された状態となるので、排気路２７における第１タービン１ｂの入口側圧力が同第１タービン１ｂの出口側圧力（略大気圧）と同程度まで低下することになり、結果、排気行程におけるポンピングロスが低減される。
説明を加えると、部分負荷Ｑ１の投入が行われる直前、即ち、エンジン出力が略０の出力である無負荷状態において、図３の＃０４のタイミングで、過給制御手段４１は、第１タービン１ｂをバイパスするウエストゲート路６２に設けられたウエストゲート弁６３の開度を、閉塞側の開度Ｗ１（約０％）からその開度よりも大きい開放側の開度Ｗ２（約５０％）に変化させる形態で、ウエストゲート弁６３を開放させる。
すると、ウエストゲート路６２における排ガスＥの通流が許容された状態となるので、排気路２７における第１タービン１ｂの入口側圧力が同第１タービン１ｂの出口側圧力（略大気圧）と同程度まで低下することになり、結果、排気行程におけるポンピングロスが低減される。
ウエストゲート弁６３を開放状態とすることで、第１タービン１ｂの回転動力が低減されて、結果、第１過給機１の回転速度が低下した状態になる。そこで、ウエストゲート開放処理による第１過給機１の回転速度の低下に合わせてスロットル弁２４の開度が、開度Ｓ１からそれよりも若干大きい開度Ｓ２に拡大されて、当該スロットル弁２４の出口側圧力、言い換えれば燃焼室２６ａへの吸気圧力が一定に維持されて、エンジン出力の変動が抑制される。
また、このウエストゲート開放処理では、ウエストゲート弁６３の開放後の開度を、全開（１００％）とすると、第１コンプレッサ１ａの回転が略停止して、部分負荷Ｑ１の投入に必要な吸気量を確保できなくなる場合がある。そこで、本参考形態では、ウエストゲート開放処理（図２の＃０４）において、ウエストゲート弁６３の開放後の開度を、約５０％の開度Ｗ２としている。これにより、第１タービン１ｂの回転動力を適度に低減しながら、第１コンプレッサ１ａを適度に回転させて、必要な吸気量を確保することができる。
そして、ＥＣＵ４０は、ウエストゲート開放処理が実行され、ポンピングロスが低減されている状態で、部分負荷Ｑ１（例えば定格負荷（１００％負荷）に対して約４０％の負荷）の投入を実行する。即ち、エンジン本体２６の回転動力にて非常用発電機２８を、回転駆動し始める（図２の＃０５）。
このとき、ポンピングロスが低減されていることで負荷への応答性が高くなっているので、投入された部分負荷Ｑ１に対して、そのエンジン出力を良好に追従させることができる。結果、エンジン本体２６では、部分負荷Ｑ１の投入に追従して適切に混合気Ｍが供給されることとなり、部分負荷Ｑ１が投入された後に、大幅に回転速度を落としてストールに陥ることが防止される。
尚、このウエストゲート開放処理により拡大されるウエストゲート弁６３の開度Ｗ２は、部分負荷Ｑ１の投入前後のウエストゲート路６２における排ガスＥの流量の変化や燃焼室２６ａからの排ガスＥの排出量の変化等に応じて適宜設定される。
このとき、ポンピングロスが低減されていることで負荷への応答性が高くなっているので、投入された部分負荷Ｑ１に対して、そのエンジン出力を良好に追従させることができる。結果、エンジン本体２６では、部分負荷Ｑ１の投入に追従して適切に混合気Ｍが供給されることとなり、部分負荷Ｑ１が投入された後に、大幅に回転速度を落としてストールに陥ることが防止される。
尚、このウエストゲート開放処理により拡大されるウエストゲート弁６３の開度Ｗ２は、部分負荷Ｑ１の投入前後のウエストゲート路６２における排ガスＥの流量の変化や燃焼室２６ａからの排ガスＥの排出量の変化等に応じて適宜設定される。
エンジン本体２６への部分負荷Ｑ１の投入に伴って、回転速度維持手段４２が、エンジン出力を上昇させてエンジン本体２６の回転速度を維持する維持制御を実行するにあたり、燃料供給量調整弁１３の弁開度を増加させて燃料ガスＦの供給量を増加させる。更に、この燃料供給量調整弁１３の開度増加に伴って、空燃比制御手段４３が、燃焼室２６ａに吸気される混合気Ｍの空燃比を所望の空燃比に維持するために、空気供給量を増加させるべくスロットル弁２４の開度を、例えば最も大きい１００％開度である開度Ｓ５に拡大する。
ＥＣＵ４０が機能する過給制御手段４１は、エンジン本体２６への部分負荷Ｑ１の投入後において、エンジン回転速度が目標回転速度Ｒｔに維持された段階で、ウエストゲート閉塞処理を実行する（図２の＃０６）。
説明を加えると、部分負荷Ｑ１の投入後が開始されてから、部分負荷投入時間が経過すると、部分負荷Ｑ１の投入が完了したと判定して、図３の＃０６のタイミングで、過給制御手段４１は、ウエストゲート路６２に設けられたウエストゲート弁６３の開度を、開放側の開度Ｗ２からその開度よりも小さい閉塞側の開度Ｗ１（略０％）に変化させる形態で、ウエストゲート弁６３を閉塞させる。
すると、ウエストゲート路６２における排ガスＥの通流が禁止された状態となるので、第１タービン１ｂの出口側圧力（略大気圧）に対して入口側圧力（排気圧力）が大きくなって第１タービン１ｂの回転速度が上昇し、第１コンプレッサ１ａによる混合気Ｍの圧縮が十分に行われるようになり、結果、エンジン効率を向上して一層安定した運転状態が維持されることになる。
説明を加えると、部分負荷Ｑ１の投入後が開始されてから、部分負荷投入時間が経過すると、部分負荷Ｑ１の投入が完了したと判定して、図３の＃０６のタイミングで、過給制御手段４１は、ウエストゲート路６２に設けられたウエストゲート弁６３の開度を、開放側の開度Ｗ２からその開度よりも小さい閉塞側の開度Ｗ１（略０％）に変化させる形態で、ウエストゲート弁６３を閉塞させる。
すると、ウエストゲート路６２における排ガスＥの通流が禁止された状態となるので、第１タービン１ｂの出口側圧力（略大気圧）に対して入口側圧力（排気圧力）が大きくなって第１タービン１ｂの回転速度が上昇し、第１コンプレッサ１ａによる混合気Ｍの圧縮が十分に行われるようになり、結果、エンジン効率を向上して一層安定した運転状態が維持されることになる。
尚、本参考形態では、部分負荷投入完了の判定につき、エンジン本体への部分負荷を投入した後で、部分負荷投入時間（一定時間）が経過したときに、部分負荷投が完了したと判定するが、エンジン本体２６の回転速度やエンジン本体２６にて回転駆動される非常用発電機２８が出力する発電電力の周波数の変動が収まったときに、部分負荷投入が完了したと判定するように構成しても構わない。
また、ウエストゲート弁６３を閉塞状態とすることで、第１タービン１ｂの回転動力が増加されて、結果、第１過給機１の回転速度が上昇した状態になる。そこで、ウエストゲート閉塞処理による第１過給機１の回転速度の上昇に合わせてスロットル弁２４の開度が、開度Ｓ５からそれよりも小さい開度Ｓ３に縮小されて、当該スロットル弁２４の出口側圧力、言い換えれば燃焼室２６ａへの吸気圧力が一定に維持されて、エンジン出力の変動が抑制される。
そして、このように部分負荷Ｑ１の投入（図２の＃０５）及びウエストゲート閉塞処理（図２の＃０６）を実行した後に、部分負荷に続いて投入される残負荷が投入される（図２の＃０７）。尚、図３では、部分負荷Ｑ１に続く残負荷を、第２負荷Ｑ２及び第３負荷Ｑ３に分けて段階的に投入する例を示している。
また、この残負荷Ｑ２，Ｑ３に際しては、ウエストゲート弁６３は閉塞状態を維持しているため、負荷の投入に伴ってスロットル弁２４の開度が漸次拡大することになる。具体的には、第２負荷Ｑ２の投入に伴ってスロットル弁２４の開度が開度Ｓ３からそれよりも大きい開度Ｓ４に拡大し、第３負荷Ｑ３の投入に伴ってスロットル弁２４の開度が開度Ｓ４からそれよりも大きい開度Ｓ５に拡大して略全開の状態となる。
また、この残負荷Ｑ２，Ｑ３に際しては、ウエストゲート弁６３は閉塞状態を維持しているため、負荷の投入に伴ってスロットル弁２４の開度が漸次拡大することになる。具体的には、第２負荷Ｑ２の投入に伴ってスロットル弁２４の開度が開度Ｓ３からそれよりも大きい開度Ｓ４に拡大し、第３負荷Ｑ３の投入に伴ってスロットル弁２４の開度が開度Ｓ４からそれよりも大きい開度Ｓ５に拡大して略全開の状態となる。
また、これまで説明してきた本参考形態の負荷投入方法において、吸気路２０における第１コンプレッサ１ａをバイパスする吸気バイパス路６０に配置された吸気バイパス弁６１は、常時閉状態に維持しても構わないが、上記ウエストゲート弁６３の開閉動作と同期して開閉させても構わない。
即ち、過給制御手段４１は、エンジン本体２６への部分負荷Ｑ１の投入時に、ウエストゲート開放処理（図２の＃０４）と共に吸気バイパス弁６１を開放状態に維持するバイパス開放処理を実行し、エンジン本体２６への部分負荷Ｑ１の投入後に、ウエストゲート閉塞処理（図２の＃０６）と共に吸気バイパス弁６１を閉塞させるバイパス閉塞処理を実行する。
すると、ウエストゲート開放処理（図２の＃０４）を実行して第１過給機１の回転速度が低下した際に、上記バイパス開放処理が実行されて、吸気バイパス路６０における混合気Ｍの通流が許容された状態となるので、吸気路２０における圧力損失が低減されることになり、結果、吸気行程におけるポンピングロスが低減されることになる。
即ち、過給制御手段４１は、エンジン本体２６への部分負荷Ｑ１の投入時に、ウエストゲート開放処理（図２の＃０４）と共に吸気バイパス弁６１を開放状態に維持するバイパス開放処理を実行し、エンジン本体２６への部分負荷Ｑ１の投入後に、ウエストゲート閉塞処理（図２の＃０６）と共に吸気バイパス弁６１を閉塞させるバイパス閉塞処理を実行する。
すると、ウエストゲート開放処理（図２の＃０４）を実行して第１過給機１の回転速度が低下した際に、上記バイパス開放処理が実行されて、吸気バイパス路６０における混合気Ｍの通流が許容された状態となるので、吸気路２０における圧力損失が低減されることになり、結果、吸気行程におけるポンピングロスが低減されることになる。
〔第２参考形態〕
次に、第２参考形態のターボ過給式エンジン１００の詳細構成について、図４及び図５を参照して、負荷投入方法の処理フロー及び状態遷移と合わせて説明する。
尚、上記第１参考形態と重複する説明については割愛する場合がある。
次に、第２参考形態のターボ過給式エンジン１００の詳細構成について、図４及び図５を参照して、負荷投入方法の処理フロー及び状態遷移と合わせて説明する。
尚、上記第１参考形態と重複する説明については割愛する場合がある。
ＥＣＵ４０は、上記第１参考形態と同様に、エンジン本体２６を起動させ（図４の＃０１）、続いて回転速度維持制御を実行する（図４の＃０２）。
次に、ＥＣＵ４０が機能する過給制御手段４１は、部分負荷投入指令があると、当該投入指令に基づいて行われるエンジン本体２６への部分負荷Ｑ１の投入時に、ウエストゲート開放処理を実行する（図４の＃０３、＃０４−１）。
説明を加えると、部分負荷Ｑ１の投入が行われる直前、即ち、エンジン出力が略０の出力である無負荷状態において、図５の＃０４のタイミングで、過給制御手段４１は、第１タービン１ｂをバイパスするウエストゲート路６２に設けられたウエストゲート弁６３の開度を、閉塞側の開度Ｗ１（約０％）から全開（１００％）の開度Ｗ３に変化させる形態で、ウエストゲート弁６３を開放させ、排気行程におけるポンピングロスが低減される。
次に、ＥＣＵ４０が機能する過給制御手段４１は、部分負荷投入指令があると、当該投入指令に基づいて行われるエンジン本体２６への部分負荷Ｑ１の投入時に、ウエストゲート開放処理を実行する（図４の＃０３、＃０４−１）。
説明を加えると、部分負荷Ｑ１の投入が行われる直前、即ち、エンジン出力が略０の出力である無負荷状態において、図５の＃０４のタイミングで、過給制御手段４１は、第１タービン１ｂをバイパスするウエストゲート路６２に設けられたウエストゲート弁６３の開度を、閉塞側の開度Ｗ１（約０％）から全開（１００％）の開度Ｗ３に変化させる形態で、ウエストゲート弁６３を開放させ、排気行程におけるポンピングロスが低減される。
また、ウエストゲート開放処理による第１過給機１の回転速度の低下に合わせてスロットル弁２４の開度が、開度Ｓ１からそれよりも若干大きい開度Ｓ２’に拡大されて、エンジン出力の変動が抑制される。
尚、本参考形態では、ウエストゲート開放処理（図４の＃０４−１）において、ウエストゲート弁６３の開度を、上記第１参考形態での開度Ｗ２（約５０％）よりも大きい開度Ｗ３（約１００％）に拡大しているため、スロットル弁２４の開度も、上記第１参考形態での開度Ｓ２よりも大きい開度Ｓ２’に拡大されることになる。
尚、本参考形態では、ウエストゲート開放処理（図４の＃０４−１）において、ウエストゲート弁６３の開度を、上記第１参考形態での開度Ｗ２（約５０％）よりも大きい開度Ｗ３（約１００％）に拡大しているため、スロットル弁２４の開度も、上記第１参考形態での開度Ｓ２よりも大きい開度Ｓ２’に拡大されることになる。
更に、ＥＣＵ４０が機能する過給制御手段４１は、上記ウエストゲート開放処理（図４の＃０４−１）と同時に、吸気バイパス弁６１を開放状態に維持するバイパス開放処理（図４の＃０４−２）を実行して、吸気行程におけるポンピングロスを低減する。
そして、ＥＣＵ４０は、ウエストゲート開放処理及びバイパス開放処理が実行され、ポンピングロスが低減されている状態で、部分負荷Ｑ１（例えば定格負荷（１００％負荷）に対して４０％の負荷）の投入を実行する（図４の＃０５）。
ＥＣＵ４０が機能する過給制御手段４１は、エンジン本体２６への部分負荷Ｑ１の投入後において、エンジン回転速度が目標回転速度Ｒｔに維持されることを待たずに、その前の段階で、ウエストゲート閉塞処理を実行する（図４の＃０６−１）。
説明を加えると、部分負荷Ｑ１の投入に伴ってスロットル弁２４の開度が全開の開度Ｓ５に到達した時点で、部分負荷Ｑ１の投入が完了したと判定して、図５の＃０６のタイミングで、過給制御手段４１は、ウエストゲート路６２に設けられたウエストゲート弁６３の開度を、開放側の開度Ｗ３からその開度よりも小さい閉塞側の開度Ｗ１（略０％）に変化させる形態で、ウエストゲート弁６３を閉塞させる。
更に、ＥＣＵ４０が機能する過給制御手段４１は、上記ウエストゲート閉塞処理（図４の＃０６−１）と同時に、吸気バイパス弁６１を閉塞状態に維持するバイパス閉塞処理（図４の＃０６−２）を実行して、第１過給機１による混合気Ｍの過給を行える状態とする。
説明を加えると、部分負荷Ｑ１の投入に伴ってスロットル弁２４の開度が全開の開度Ｓ５に到達した時点で、部分負荷Ｑ１の投入が完了したと判定して、図５の＃０６のタイミングで、過給制御手段４１は、ウエストゲート路６２に設けられたウエストゲート弁６３の開度を、開放側の開度Ｗ３からその開度よりも小さい閉塞側の開度Ｗ１（略０％）に変化させる形態で、ウエストゲート弁６３を閉塞させる。
更に、ＥＣＵ４０が機能する過給制御手段４１は、上記ウエストゲート閉塞処理（図４の＃０６−１）と同時に、吸気バイパス弁６１を閉塞状態に維持するバイパス閉塞処理（図４の＃０６−２）を実行して、第１過給機１による混合気Ｍの過給を行える状態とする。
すると、ウエストゲート路６２における排ガスＥの通流が禁止された状態となるので、第１タービン１ｂの出口側圧力（略大気圧）に対して入口側圧力（排気圧力）が大きくなって第１タービン１ｂの回転速度が上昇し、第１コンプレッサ１ａによる混合気Ｍの圧縮が十分に行われるようになり、結果、エンジン回転速度が迅速に目標回転速度Ｒｔへ復帰し、併せてエンジン効率を向上して一層安定した運転状態が維持されることになる。
また、ウエストゲート閉塞処理による第１過給機１の回転速度の上昇に合わせてスロットル弁２４の開度が、開度Ｓ５からそれよりも小さい開度Ｓ３に縮小されて、エンジン出力の変動が抑制される。
また、ウエストゲート閉塞処理による第１過給機１の回転速度の上昇に合わせてスロットル弁２４の開度が、開度Ｓ５からそれよりも小さい開度Ｓ３に縮小されて、エンジン出力の変動が抑制される。
〔第３参考形態〕
次に、第３参考形態のターボ過給式エンジン１００の詳細構成について、図６〜図１０を参照して、負荷投入方法の処理フロー及び状態遷移と合わせて説明する。
尚、上記第１及び第２参考形態と重複する説明については割愛する場合がある。
次に、第３参考形態のターボ過給式エンジン１００の詳細構成について、図６〜図１０を参照して、負荷投入方法の処理フロー及び状態遷移と合わせて説明する。
尚、上記第１及び第２参考形態と重複する説明については割愛する場合がある。
ＥＣＵ４０は、上記第１及び第２参考形態と同様に、エンジン本体２６を起動させ（図６の＃０１）、続いて回転速度維持制御を実行する（図６の＃０２）。
次に、ＥＣＵ４０が機能する過給制御手段４１は、上記第１及び第２参考形態と同様に、部分負荷投入指令があると、当該投入指令に基づいて行われるエンジン本体２６への部分負荷Ｑ１の投入が行われる直前において、ウエストゲート開放処理を実行し（図６の＃０３、＃０４−１、図８の＃０４）、それと同時に、吸気バイパス弁６１を開放状態に維持するバイパス開放処理（図６の＃０４−２、図８の＃０４）を実行する。
そして、ＥＣＵ４０は、ウエストゲート開放処理及びバイパス開放処理が実行され、ポンピングロスが低減されている状態で、部分負荷Ｑ１（例えば定格負荷（１００％負荷）に対して４０％の負荷）の投入を実行する（図６及び図８の＃０５）。
すると、エンジン本体２６への部分負荷Ｑ１の投入に伴って、回転速度維持手段４２が、エンジン出力を上昇させてエンジン本体２６の回転速度を維持する維持制御を実行するにあたり、燃料供給量調整弁１３の弁開度を増加させて燃料ガスＦの供給量を増加させる。更に、この燃料供給量調整弁１３の開度増加に伴って、空燃比制御手段４３が、燃焼室２６ａに吸気される混合気Ｍの空燃比を所望の空燃比に維持するために、空気供給量を増加させるべくスロットル弁２４の開度を、例えば最も大きい１００％開度である開度Ｓ５に拡大する。
次に、ＥＣＵ４０が機能する過給制御手段４１は、上記第１及び第２参考形態と同様に、部分負荷投入指令があると、当該投入指令に基づいて行われるエンジン本体２６への部分負荷Ｑ１の投入が行われる直前において、ウエストゲート開放処理を実行し（図６の＃０３、＃０４−１、図８の＃０４）、それと同時に、吸気バイパス弁６１を開放状態に維持するバイパス開放処理（図６の＃０４−２、図８の＃０４）を実行する。
そして、ＥＣＵ４０は、ウエストゲート開放処理及びバイパス開放処理が実行され、ポンピングロスが低減されている状態で、部分負荷Ｑ１（例えば定格負荷（１００％負荷）に対して４０％の負荷）の投入を実行する（図６及び図８の＃０５）。
すると、エンジン本体２６への部分負荷Ｑ１の投入に伴って、回転速度維持手段４２が、エンジン出力を上昇させてエンジン本体２６の回転速度を維持する維持制御を実行するにあたり、燃料供給量調整弁１３の弁開度を増加させて燃料ガスＦの供給量を増加させる。更に、この燃料供給量調整弁１３の開度増加に伴って、空燃比制御手段４３が、燃焼室２６ａに吸気される混合気Ｍの空燃比を所望の空燃比に維持するために、空気供給量を増加させるべくスロットル弁２４の開度を、例えば最も大きい１００％開度である開度Ｓ５に拡大する。
しかし、スロットル弁２４の開度が全開状態になったとしても、ウエストゲート開放処理により第１過給機１の回転速度が低下した状態では、エンジン出力が不足して、エンジン本体２６の回転速度が目標回転速度Ｒｔに対して大幅（例えば１００ｒｐｍ程度）に低下する場合がある。
そこで、ＥＣＵ４０は、部分負荷の投入（図６及び図８の＃０５）後、且つ、ウエストゲート閉塞処理の実行（図６の＃０６−１、図８の＃０６）前に、エンジン本体２６の出力不足が発生した場合に、後述する所定の補正処理（図６の＃０５−１）を実行する補正手段として機能する。そして、この補正処理を実行することで、スロットル弁２４の開度の拡大に頼ることなくエンジン本体２６の出力不足が解消されて、エンジン本体２６の回転速度が目標回転速度Ｒｔに維持される。
以下、この補正処理の詳細について、図７に基づいて説明を加える。
そこで、ＥＣＵ４０は、部分負荷の投入（図６及び図８の＃０５）後、且つ、ウエストゲート閉塞処理の実行（図６の＃０６−１、図８の＃０６）前に、エンジン本体２６の出力不足が発生した場合に、後述する所定の補正処理（図６の＃０５−１）を実行する補正手段として機能する。そして、この補正処理を実行することで、スロットル弁２４の開度の拡大に頼ることなくエンジン本体２６の出力不足が解消されて、エンジン本体２６の回転速度が目標回転速度Ｒｔに維持される。
以下、この補正処理の詳細について、図７に基づいて説明を加える。
この補正処理では、先ず、目標回転速度Ｒｔに対するエンジン本体２６の回転速度の偏差（以下「回転速度偏差」と呼ぶ。）が、所定の基準値ΔＲｔ（例えば１００ｒｐｍ程度）を超えたか否かが判定される（図７の＃１１）。
そして、回転速度偏差が基準値ΔＲｔを超えた場合には、ウエストゲート弁６３の開度が、開度Ｗ３（約１００％）からそれよりも小さい開度Ｗ２（約５０％）に変化させる形態で縮小される（図７及び図８の＃１２−１）。
更に、このようにウエストゲート弁６３の開度の縮小（図７及び図８の＃１２−１）と同時に、吸気バイパス弁６１の開度についても開度Ｉ３（約１００％）からそれよりも小さい開度Ｉ２（約５０％）に変化させる形態で縮小される（図７及び図８の＃１２−２）。
すると、ウエストゲート路６２における排ガスＥの通流が制限され（絞られ）、第１タービン１ｂの出口側圧力（略大気圧）に対して入口側圧力（排気圧力）が大きくなって第１タービン１ｂの回転速度がある程度上昇する。そして、第１コンプレッサ１ａによる混合気Ｍの圧縮がある程度行われるようになり、結果、エンジン出力が適度に増加することになる。
そして、回転速度偏差が基準値ΔＲｔを超えた場合には、ウエストゲート弁６３の開度が、開度Ｗ３（約１００％）からそれよりも小さい開度Ｗ２（約５０％）に変化させる形態で縮小される（図７及び図８の＃１２−１）。
更に、このようにウエストゲート弁６３の開度の縮小（図７及び図８の＃１２−１）と同時に、吸気バイパス弁６１の開度についても開度Ｉ３（約１００％）からそれよりも小さい開度Ｉ２（約５０％）に変化させる形態で縮小される（図７及び図８の＃１２−２）。
すると、ウエストゲート路６２における排ガスＥの通流が制限され（絞られ）、第１タービン１ｂの出口側圧力（略大気圧）に対して入口側圧力（排気圧力）が大きくなって第１タービン１ｂの回転速度がある程度上昇する。そして、第１コンプレッサ１ａによる混合気Ｍの圧縮がある程度行われるようになり、結果、エンジン出力が適度に増加することになる。
尚、図６において、バイパス開放処理（＃０４−２）やバイパス閉塞処理（＃０６−２）が行われない場合には、図７における補正処理において、吸気バイパス弁６１の開度の縮小処理（＃１２−２）は省略されることになる。
更に、このウエストゲート弁６３の開度の縮小（図７及び図８の＃１２−１）並びに吸気バイパス弁６１の開度の縮小（図７及び図８の＃１２−２）と同時に、燃料供給量調整弁１３の開度が所定量拡大されることで、燃焼室２６ａに吸気される混合気Ｍの空気比がλ０（例えば１．８程度）からλ１（例えば１．２程度）に変化する形態で、当該混合気Ｍの空燃比が燃料リッチ側に補正される（図７及び図８の＃１２−３）。
すると、１サイクルあたりの燃焼室２６ａへの燃料投入量が増加し、結果、エンジン出力が適度に増加することによる。
そして、このような補正処理が実行されてエンジン出力が増加することで、エンジン本体２６の出力不足が解消されて、エンジン回転速度が目標回転速度Ｒｔに維持されることになる。
すると、１サイクルあたりの燃焼室２６ａへの燃料投入量が増加し、結果、エンジン出力が適度に増加することによる。
そして、このような補正処理が実行されてエンジン出力が増加することで、エンジン本体２６の出力不足が解消されて、エンジン回転速度が目標回転速度Ｒｔに維持されることになる。
このような補正処理（図６の＃０５−１）の実行後において、エンジン回転速度が目標回転速度Ｒｔに維持された段階で、ウエストゲート閉塞処理（図６の＃０６−１）を実行した後に、バイパス閉塞処理（図６の＃０６−２）を実行する。
即ち、部分負荷Ｑ１を投入（図６の＃０５）した後において、吸気バイパス弁６１が開放状態で維持されて吸気バイパス路６０における混合気Ｍの通流が許容され、第１コンプレッサ１ａに圧縮負荷がかからない状態で、ウエストゲート弁６３が閉塞されて、ウエストゲート路６２における排ガスＥの通流が禁止された状態となり、第１タービン１ｂの回転動力が増加されることになる。すると、第１過給機１の回転速度が一時的に高くなる。その後、第１過給機１の回転速度が高い状態で、吸気バイパス弁６１が閉塞されて、第１コンプレッサ１ａによる混合気Ｍの圧縮を開始されるので、過給圧力が迅速に上昇することになり、部分負荷Ｑ１に続く第２負荷Ｑ２の投入に備えられる。
即ち、部分負荷Ｑ１を投入（図６の＃０５）した後において、吸気バイパス弁６１が開放状態で維持されて吸気バイパス路６０における混合気Ｍの通流が許容され、第１コンプレッサ１ａに圧縮負荷がかからない状態で、ウエストゲート弁６３が閉塞されて、ウエストゲート路６２における排ガスＥの通流が禁止された状態となり、第１タービン１ｂの回転動力が増加されることになる。すると、第１過給機１の回転速度が一時的に高くなる。その後、第１過給機１の回転速度が高い状態で、吸気バイパス弁６１が閉塞されて、第１コンプレッサ１ａによる混合気Ｍの圧縮を開始されるので、過給圧力が迅速に上昇することになり、部分負荷Ｑ１に続く第２負荷Ｑ２の投入に備えられる。
尚、本第３参考形態では、補正処理（図６の＃０５−１）において、ウエストゲート弁６３の開度の縮小処理（図７及び図８の＃１２−１）と、燃焼室２６ａに吸気される混合気Ｍの空燃比の燃料リッチ側への補正処理（図７及び図８の＃１２−３）との両方を行うように構成したが、別に、これら処理の何れか一方のみを行うように構成しても構わない。
また、図８においては、燃焼室２６ａに吸気される混合気Ｍの空燃比の燃料リッチ側への補正処理（＃１２−３）を、ウエストゲート弁６３の開度の縮小処理（図７及び図８の＃１２−１）よりも早い段階で開始するようにしたが、これら処理を同時に又は逆の順序で行っても構わない。
また、図８においては、燃焼室２６ａに吸気される混合気Ｍの空燃比の燃料リッチ側への補正処理（＃１２−３）を、ウエストゲート弁６３の開度の縮小処理（図７及び図８の＃１２−１）よりも早い段階で開始するようにしたが、これら処理を同時に又は逆の順序で行っても構わない。
〔第４参考形態〕
以下、第４参考形態のターボ過給式エンジン１００の詳細構成について、負荷投入方法の処理フロー及び状態遷移と共に、図９及び図１０に基づいて説明する。
ＥＣＵ４０は、エンジン本体２６への起動指令があると、当該起動指令に基づいて、燃料供給量調整弁１３の開度調整等を行いながら、エンジン本体２６を起動させる（図９の♯０１）。
その後、ＥＣＵ４０が機能する回転速度維持手段４２は、回転速度センサ５１にて計測されるエンジン本体２６の回転速度に基づいて、エンジン本体２６の回転速度が一定の目標回転速度となるように、燃料供給量調整弁１３の開度を制御する回転速度維持制御を実行する（図９の♯０２）。尚、ＥＣＵ４０は、エンジン本体２６が起動されている間、当該回転速度維持制御を実行し続ける。
以下、第４参考形態のターボ過給式エンジン１００の詳細構成について、負荷投入方法の処理フロー及び状態遷移と共に、図９及び図１０に基づいて説明する。
ＥＣＵ４０は、エンジン本体２６への起動指令があると、当該起動指令に基づいて、燃料供給量調整弁１３の開度調整等を行いながら、エンジン本体２６を起動させる（図９の♯０１）。
その後、ＥＣＵ４０が機能する回転速度維持手段４２は、回転速度センサ５１にて計測されるエンジン本体２６の回転速度に基づいて、エンジン本体２６の回転速度が一定の目標回転速度となるように、燃料供給量調整弁１３の開度を制御する回転速度維持制御を実行する（図９の♯０２）。尚、ＥＣＵ４０は、エンジン本体２６が起動されている間、当該回転速度維持制御を実行し続ける。
次に、ＥＣＵ４０が機能する過給制御手段４１は、部分負荷投入指令があると、当該部分負荷投入指令に基づいて行われるエンジン本体２６への部分負荷の投入時に、バイパス開放処理を実行する（図９の♯０３、０４）。
説明を加えると、部分負荷投入が行われる直前、即ち、エンジン出力が略０である無負荷状態において、図１０の♯０４のタイミングで、過給制御手段４１は、第１コンプレッサ１ａをバイパスする吸気バイパス路６０に設けられた吸気バイパス弁６１の開度を、閉塞側の開度Ｂ１（略０％）からその開度よりも大きい開放側の開度Ｂ２に変化させる形態で、吸気バイパス弁６１を開放させる。
すると、吸気バイパス路６０における混合気Ｍの通流が許容された状態となるので、過給圧力がバイパス開放処理前の圧力Ｐ２からそれよりも低い圧力Ｐ１に低下することにより、第１コンプレッサ１ａの入口側圧力（略大気圧）に対する出口側圧力（言い換えれば過給圧力）の圧力差が小さくなって、第１コンプレッサ１ａの回転負荷が低減され、結果、過給機の回転速度がパイパス処理前の回転速度Ｔ１からそれよりも大きい回転速度Ｔ２に上昇した状態になる。
また、上記のようなバイパス開放処理による過給圧力の低下に伴うエンジン出力の変動（低下）を抑制するために、吸気バイパス弁６１の開放に合わせてスロットル弁２４の開度が若干拡大されて、当該スロットル弁２４の出口側圧力、言い換えれば燃焼室２６ａへの吸気圧力が一定に維持されることになる。
説明を加えると、部分負荷投入が行われる直前、即ち、エンジン出力が略０である無負荷状態において、図１０の♯０４のタイミングで、過給制御手段４１は、第１コンプレッサ１ａをバイパスする吸気バイパス路６０に設けられた吸気バイパス弁６１の開度を、閉塞側の開度Ｂ１（略０％）からその開度よりも大きい開放側の開度Ｂ２に変化させる形態で、吸気バイパス弁６１を開放させる。
すると、吸気バイパス路６０における混合気Ｍの通流が許容された状態となるので、過給圧力がバイパス開放処理前の圧力Ｐ２からそれよりも低い圧力Ｐ１に低下することにより、第１コンプレッサ１ａの入口側圧力（略大気圧）に対する出口側圧力（言い換えれば過給圧力）の圧力差が小さくなって、第１コンプレッサ１ａの回転負荷が低減され、結果、過給機の回転速度がパイパス処理前の回転速度Ｔ１からそれよりも大きい回転速度Ｔ２に上昇した状態になる。
また、上記のようなバイパス開放処理による過給圧力の低下に伴うエンジン出力の変動（低下）を抑制するために、吸気バイパス弁６１の開放に合わせてスロットル弁２４の開度が若干拡大されて、当該スロットル弁２４の出口側圧力、言い換えれば燃焼室２６ａへの吸気圧力が一定に維持されることになる。
そして、ＥＣＵ４０は、バイパス開放処理が実行され、第１過給機１の回転速度が上昇している状態で、部分負荷投入を実行する。即ち、エンジン本体２６の回転動力にて非常用発電機２８を、回転駆動し始める（図９の♯０５）。
このとき、第１過給機１は、図１０に示すように、部分負荷投入（図９の♯０５）のタイミングにて、回転速度が高い状態で駆動しており、負荷への応答性が高くなっているので、投入された部分負荷に対して、その回転速度を良好に追従させる。結果、エンジン本体２６では、部分負荷投入に追従して適切に混合気Ｍが供給されることとなり、部分負荷が投入された後に、大幅に回転速度を落としてストールに陥ることが防止される。
尚、このバイパス開放処理により拡大される吸気バイパス弁６１の開度Ｂ２は、部分負荷投入前後の吸気バイパス路６０における混合気Ｍの流量の変化や燃焼室２６ａに対する混合気Ｍの吸気量の変化に応じて適宜設定される。
このとき、第１過給機１は、図１０に示すように、部分負荷投入（図９の♯０５）のタイミングにて、回転速度が高い状態で駆動しており、負荷への応答性が高くなっているので、投入された部分負荷に対して、その回転速度を良好に追従させる。結果、エンジン本体２６では、部分負荷投入に追従して適切に混合気Ｍが供給されることとなり、部分負荷が投入された後に、大幅に回転速度を落としてストールに陥ることが防止される。
尚、このバイパス開放処理により拡大される吸気バイパス弁６１の開度Ｂ２は、部分負荷投入前後の吸気バイパス路６０における混合気Ｍの流量の変化や燃焼室２６ａに対する混合気Ｍの吸気量の変化に応じて適宜設定される。
エンジン本体２６への部分負荷の投入に伴って、回転速度維持手段４２が、エンジン出力を上昇させてエンジン本体２６の回転速度を維持する維持制御を実行するにあたり、燃料供給量調整弁１３の弁開度を増加させて燃料ガスＦの供給量を増加させる。更に、この燃料供給量調整弁１３の開度増加に伴って、空燃比制御手段４３が、燃焼室２６ａに吸気される混合気Ｍの空燃比を所望の空燃比に維持するために、空気供給量を増加させるべくスロットル弁２４の開度を拡大させることになる。
一方、上記バイパス開放処理（＃０４）が実行されて第１コンプレッサ１ａの回転速度が上昇した状態になると、第１コンプレッサ１ａの出口側からその下流側に向けて混合気Ｍが比較的高速で吐出される状態になる。
よって、この状態にてエンジン本体２６への部分負荷が投入されて第１コンプレッサ１ａの下流側に配置されたスロットル弁２４の開度が拡大されると、そのスロットル弁２４の拡大直後には、高速で吐出された混合気Ｍがその強い慣性力で燃焼室２６ａに充填されることになる。
よって、この状態にてエンジン本体２６への部分負荷が投入されて第１コンプレッサ１ａの下流側に配置されたスロットル弁２４の開度が拡大されると、そのスロットル弁２４の拡大直後には、高速で吐出された混合気Ｍがその強い慣性力で燃焼室２６ａに充填されることになる。
ＥＣＵ４０が機能する過給制御手段４１は、エンジン本体２６への部分負荷の投入後に、バイパス閉塞処理を実行する（図９の♯０６）。
説明を加えると、部分負荷の投入後が開始されてから、部分負荷投入時間が経過すると、部分負荷投入が完了したと判定して、図１０の♯０６のタイミングで、過給制御手段４１は、吸気バイパス路６０に設けられた吸気バイパス弁６１の開度を、開放側の開度Ｂ２からその開度よりも小さい閉塞側の開度Ｂ１（略０％）に変化させる形態で、吸気バイパス弁６１を閉塞させる。
すると、吸気バイパス路６０における混合気Ｍの通流が禁止された状態となるので、第１コンプレッサ１ａの入口側圧力に対する出口側圧力（過給圧力）の圧力差が大きくなって、過給圧力がバイパス開放処理前の圧力Ｐ２よりも高い圧力Ｐ３まで上昇して、第１コンプレッサ１ａによる混合気Ｍの圧縮が十分に行われるようになり、結果、エンジン効率を向上して一層安定した運転状態が維持されることになる。
説明を加えると、部分負荷の投入後が開始されてから、部分負荷投入時間が経過すると、部分負荷投入が完了したと判定して、図１０の♯０６のタイミングで、過給制御手段４１は、吸気バイパス路６０に設けられた吸気バイパス弁６１の開度を、開放側の開度Ｂ２からその開度よりも小さい閉塞側の開度Ｂ１（略０％）に変化させる形態で、吸気バイパス弁６１を閉塞させる。
すると、吸気バイパス路６０における混合気Ｍの通流が禁止された状態となるので、第１コンプレッサ１ａの入口側圧力に対する出口側圧力（過給圧力）の圧力差が大きくなって、過給圧力がバイパス開放処理前の圧力Ｐ２よりも高い圧力Ｐ３まで上昇して、第１コンプレッサ１ａによる混合気Ｍの圧縮が十分に行われるようになり、結果、エンジン効率を向上して一層安定した運転状態が維持されることになる。
更に、過給制御手段４１は、このバイパス閉塞処理において、吸気バイパス弁６１の開度をエンジン出力の上昇に伴って所定の上昇率で漸次縮小させる。
すると、吸気バイパス弁６１の閉塞による第１コンプレッサ１ａの回転負荷の増加に合わせて、エンジン出力の増加により第１タービン１ｂに供給される排ガスＥの排気エネルギーが増加することになる。よって、部分負荷投入後においても、第１過給機１の回転速度を高い状態で維持することができ、吸気バイパス弁６１の急な閉塞によるエンジン効率の低下やストールが回避される。
そして、ＥＣＵ４０は、バイパス開放処理及びバイパス閉塞処理の実行と同時に、エンジン出力を定格出力Ｑ２まで上昇させる（♯０７）。
また、上記のようなバイパス閉塞処理による過給圧力の上昇に伴うエンジン出力の変動（上昇）を抑制するために、吸気バイパス弁６１の閉塞に合わせてスロットル弁２４の開度が若干縮小されて、当該スロットル弁２４の出口側圧力、言い換えれば燃焼室２６ａへの吸気圧力が一定に維持されることになる。
すると、吸気バイパス弁６１の閉塞による第１コンプレッサ１ａの回転負荷の増加に合わせて、エンジン出力の増加により第１タービン１ｂに供給される排ガスＥの排気エネルギーが増加することになる。よって、部分負荷投入後においても、第１過給機１の回転速度を高い状態で維持することができ、吸気バイパス弁６１の急な閉塞によるエンジン効率の低下やストールが回避される。
そして、ＥＣＵ４０は、バイパス開放処理及びバイパス閉塞処理の実行と同時に、エンジン出力を定格出力Ｑ２まで上昇させる（♯０７）。
また、上記のようなバイパス閉塞処理による過給圧力の上昇に伴うエンジン出力の変動（上昇）を抑制するために、吸気バイパス弁６１の閉塞に合わせてスロットル弁２４の開度が若干縮小されて、当該スロットル弁２４の出口側圧力、言い換えれば燃焼室２６ａへの吸気圧力が一定に維持されることになる。
〔第５参考形態〕
以下、第５参考形態のターボ過給式エンジン１００の詳細構成について、図１１〜図１３を参照して、負荷投入方法の処理フロー及び状態遷移状態と合わせて説明する。
尚、上記第４参考形態と重複する説明については割愛する場合がある。
以下、第５参考形態のターボ過給式エンジン１００の詳細構成について、図１１〜図１３を参照して、負荷投入方法の処理フロー及び状態遷移状態と合わせて説明する。
尚、上記第４参考形態と重複する説明については割愛する場合がある。
ＥＣＵ４０は、上記第４参考形態と同様に、エンジン本体２６を起動させ（図１１の＃０１）、続いて回転速度維持制御を実行する（図１１の＃０２）。
次に、ＥＣＵ４０が機能する過給制御手段４１は、部分負荷投入指令があると、当該投入指令に基づいて行われるエンジン本体２６への部分負荷Ｑ１の投入が行われる直前において、バイパス開放処理を実行する（図１１の＃０３、図１１及び図１３の＃０４）。
説明を加えると、部分負荷Ｑ１の投入が行われる直前、即ち、エンジン出力が略０の出力である無負荷状態において、図１３の＃０４のタイミングで、過給制御手段４１は、第１コンプレッサ１ａをバイパスする吸気バイパス路６０に設けられた吸気バイパス弁６１の開度を、閉塞側の開度Ｉ１（約０％）から全開（１００％）の開度Ｉ３に変化させる形態で、吸気バイパス弁６１を開放させ、吸気行程におけるポンピングロスを低減する。
また、バイパス開放処理による過給圧力の低下に合わせてスロットル弁２４の開度が、開度Ｓ１からそれよりも若干大きい開度Ｓ２に拡大されて、エンジン出力の変動が抑制される。
次に、ＥＣＵ４０が機能する過給制御手段４１は、部分負荷投入指令があると、当該投入指令に基づいて行われるエンジン本体２６への部分負荷Ｑ１の投入が行われる直前において、バイパス開放処理を実行する（図１１の＃０３、図１１及び図１３の＃０４）。
説明を加えると、部分負荷Ｑ１の投入が行われる直前、即ち、エンジン出力が略０の出力である無負荷状態において、図１３の＃０４のタイミングで、過給制御手段４１は、第１コンプレッサ１ａをバイパスする吸気バイパス路６０に設けられた吸気バイパス弁６１の開度を、閉塞側の開度Ｉ１（約０％）から全開（１００％）の開度Ｉ３に変化させる形態で、吸気バイパス弁６１を開放させ、吸気行程におけるポンピングロスを低減する。
また、バイパス開放処理による過給圧力の低下に合わせてスロットル弁２４の開度が、開度Ｓ１からそれよりも若干大きい開度Ｓ２に拡大されて、エンジン出力の変動が抑制される。
そして、ＥＣＵ４０は、バイパス開放処理が実行され、第１過給機１の回転速度が上昇している状態で、部分負荷Ｑ１（例えば定格負荷（１００％負荷）に対して４０％の負荷）の投入を実行する（図１１及び図１３の＃０５）。
すると、エンジン本体２６への部分負荷Ｑ１の投入に伴って、回転速度維持手段４２が、エンジン出力を上昇させてエンジン本体２６の回転速度を維持する維持制御を実行するにあたり、燃料供給量調整弁１３の弁開度を増加させて燃料ガスＦの供給量を増加させる。更に、この燃料供給量調整弁１３の開度増加に伴って、空燃比制御手段４３が、燃焼室２６ａに吸気される混合気Ｍの空燃比を所望の空燃比に維持するために、空気供給量を増加させるべくスロットル弁２４の開度を、例えば最も大きい１００％開度である開度Ｓ５に拡大する。
すると、エンジン本体２６への部分負荷Ｑ１の投入に伴って、回転速度維持手段４２が、エンジン出力を上昇させてエンジン本体２６の回転速度を維持する維持制御を実行するにあたり、燃料供給量調整弁１３の弁開度を増加させて燃料ガスＦの供給量を増加させる。更に、この燃料供給量調整弁１３の開度増加に伴って、空燃比制御手段４３が、燃焼室２６ａに吸気される混合気Ｍの空燃比を所望の空燃比に維持するために、空気供給量を増加させるべくスロットル弁２４の開度を、例えば最も大きい１００％開度である開度Ｓ５に拡大する。
しかし、スロットル弁２４の開度が全開状態になったとしても、バイパス開放処理により過給圧力が低下した状態では、エンジン出力が不足して、エンジン本体２６の回転速度が目標回転速度Ｒｔに対して大幅（例えば１００ｒｐｍ程度）に低下する場合がある。
そこで、ＥＣＵ４０は、部分負荷の投入（図１１及び図１３の＃０５）後、且つ、バイパス閉塞処理の実行（図１１の＃０６）前に、エンジン本体２６の出力不足が発生した場合に、後述する所定の補正処理（図１１の＃０５−１）を実行する補正手段として機能する。そして、この補正処理を実行することで、スロットル弁２４の開度の拡大に頼ることなくエンジン本体２６の出力不足が解消されて、エンジン本体２６の回転速度が目標回転速度Ｒｔに維持される。
以下、この補正処理の詳細について、図１２に基づいて説明を加える。
そこで、ＥＣＵ４０は、部分負荷の投入（図１１及び図１３の＃０５）後、且つ、バイパス閉塞処理の実行（図１１の＃０６）前に、エンジン本体２６の出力不足が発生した場合に、後述する所定の補正処理（図１１の＃０５−１）を実行する補正手段として機能する。そして、この補正処理を実行することで、スロットル弁２４の開度の拡大に頼ることなくエンジン本体２６の出力不足が解消されて、エンジン本体２６の回転速度が目標回転速度Ｒｔに維持される。
以下、この補正処理の詳細について、図１２に基づいて説明を加える。
この補正処理では、先ず、目標回転速度Ｒｔに対するエンジン本体２６の回転速度の偏差（以下「回転速度偏差」と呼ぶ。）が、所定の基準値ΔＲｔ（例えば１００ｒｐｍ程度）を超えたか否かが判定される（図１２の＃１１）。
そして、回転速度偏差が基準値ΔＲｔを超えた場合には、吸気バイパス弁６１の開度が、開度Ｉ３（約１００％）からそれよりも小さい開度Ｉ２（約５０％）に変化させる形態で縮小される（図１２及び図１３の＃１２−１）。
すると、第１コンプレッサ１ａによる混合気Ｍの圧縮がある程度行われるようになり、結果、エンジン出力が適度に増加することになる。
そして、回転速度偏差が基準値ΔＲｔを超えた場合には、吸気バイパス弁６１の開度が、開度Ｉ３（約１００％）からそれよりも小さい開度Ｉ２（約５０％）に変化させる形態で縮小される（図１２及び図１３の＃１２−１）。
すると、第１コンプレッサ１ａによる混合気Ｍの圧縮がある程度行われるようになり、結果、エンジン出力が適度に増加することになる。
更に、この吸気バイパス弁６１の開度の縮小（図１２及び図１３の＃１２−１）と同時に、燃料供給量調整弁１３の開度が所定量拡大されることで、燃焼室２６ａに吸気される混合気Ｍの空気比がλ０（例えば１．８程度）からλ１（例えば１．２程度）に変化する形態で、当該混合気Ｍの空燃比が燃料リッチ側に補正される（図１２及び図１３の＃１２−２）。
すると、１サイクルあたりの燃焼室２６ａへの燃料投入量が増加し、結果、エンジン出力が適度に増加することによる。
そして、このような補正処理が実行されてエンジン出力が増加することで、エンジン本体２６の出力不足が解消されて、エンジン回転速度が目標回転速度Ｒｔに維持されることになる。
すると、１サイクルあたりの燃焼室２６ａへの燃料投入量が増加し、結果、エンジン出力が適度に増加することによる。
そして、このような補正処理が実行されてエンジン出力が増加することで、エンジン本体２６の出力不足が解消されて、エンジン回転速度が目標回転速度Ｒｔに維持されることになる。
このような補正処理（図１１の＃０５−１）の実行後において、エンジン回転速度が目標回転速度Ｒｔに維持された段階で、バイパス閉塞処理（図１３の＃０６）を実行する。
即ち、部分負荷Ｑ１を投入（図１１の＃０５）した後において、第１過給機１の回転速度が高い状態で、吸気バイパス弁６１が閉塞されて、第１コンプレッサ１ａによる混合気Ｍの圧縮を開始されるので、過給圧力が迅速に上昇することになり、部分負荷Ｑ１に続く第２負荷Ｑ２の投入に備えられる。
即ち、部分負荷Ｑ１を投入（図１１の＃０５）した後において、第１過給機１の回転速度が高い状態で、吸気バイパス弁６１が閉塞されて、第１コンプレッサ１ａによる混合気Ｍの圧縮を開始されるので、過給圧力が迅速に上昇することになり、部分負荷Ｑ１に続く第２負荷Ｑ２の投入に備えられる。
そして、このように部分負荷Ｑ１の投入（図１３の＃０５）及びバイパス閉塞処理（図１３の＃０６）を実行した後に、部分負荷に続いて投入される残負荷Ｑ２，Ｑ３が投入される。尚、図１３では、部分負荷Ｑ１に続く残負荷を、第２負荷Ｑ２及び第３負荷Ｑ３に分けて段階的に投入する例を示している。
また、この残負荷Ｑ２，Ｑ３に際しては、吸気バイパス弁６１は閉塞状態を維持しているため、負荷の投入に伴ってスロットル弁２４の開度が漸次拡大することになる。具体的には、第２負荷Ｑ２の投入に伴ってスロットル弁２４の開度が開度Ｓ３からそれよりも大きい開度Ｓ４に拡大し、第３負荷Ｑ３の投入に伴ってスロットル弁２４の開度が開度Ｓ４からそれよりも大きい開度Ｓ５に拡大して略全開の状態となる。
また、この残負荷Ｑ２，Ｑ３に際しては、吸気バイパス弁６１は閉塞状態を維持しているため、負荷の投入に伴ってスロットル弁２４の開度が漸次拡大することになる。具体的には、第２負荷Ｑ２の投入に伴ってスロットル弁２４の開度が開度Ｓ３からそれよりも大きい開度Ｓ４に拡大し、第３負荷Ｑ３の投入に伴ってスロットル弁２４の開度が開度Ｓ４からそれよりも大きい開度Ｓ５に拡大して略全開の状態となる。
尚、本第５参考形態では、図１３において、燃焼室２６ａに吸気される混合気Ｍの空燃比の燃料リッチ側への補正処理（＃１２−２）を、吸気バイパス弁６１の開度の縮小処理（図１１及び図１３の＃１２−１）よりも早い段階で開始するようにしたが、これら処理を同時に又は逆の順序で行っても構わない。
〔過給機の負荷割合と効率の関係〕
図１４のグラフは、コンプレッサの負荷割合（横軸）と、過給機の効率（縦軸）との関係を示したものである。このグラフによると、負荷割合０．５付近までは、負荷割合が増加すると、過給機の効率も増加することが分かる。ここで、ある特定の部分負荷において（１）２つの過給機を用いて吸気圧力を発生させる場合と（２）おなじ吸気圧力を（１つの過給機をバイパスして）１つの過給機で発生させる場合とを比較する。（２）の状態で、１つの過給機の負荷割合が０．４の場合には、図１４のグラフより、過給機効率は８ポイント％の増加となる。このとき（１）の場合を考えると、各々の過給機の負荷割合は０．２ずつとなるから、２つの過給機の効率はそれぞれ５ポイント％の増加に留まる。以上の検討から、特定の部分負荷においては、過給機２段（第１過給機１および第２過給機２）にて吸気圧力を賄うよりも、１つの過給機（例えば第１過給機１）をバイパスして１つの過給機（第２過給機２）のみで吸気圧力を賄う方が、高い過給機効率での運用となるといえる。
図１４のグラフは、コンプレッサの負荷割合（横軸）と、過給機の効率（縦軸）との関係を示したものである。このグラフによると、負荷割合０．５付近までは、負荷割合が増加すると、過給機の効率も増加することが分かる。ここで、ある特定の部分負荷において（１）２つの過給機を用いて吸気圧力を発生させる場合と（２）おなじ吸気圧力を（１つの過給機をバイパスして）１つの過給機で発生させる場合とを比較する。（２）の状態で、１つの過給機の負荷割合が０．４の場合には、図１４のグラフより、過給機効率は８ポイント％の増加となる。このとき（１）の場合を考えると、各々の過給機の負荷割合は０．２ずつとなるから、２つの過給機の効率はそれぞれ５ポイント％の増加に留まる。以上の検討から、特定の部分負荷においては、過給機２段（第１過給機１および第２過給機２）にて吸気圧力を賄うよりも、１つの過給機（例えば第１過給機１）をバイパスして１つの過給機（第２過給機２）のみで吸気圧力を賄う方が、高い過給機効率での運用となるといえる。
〔第６参考形態〕
上記の第１〜第５参考形態では、吸気バイパス路６０が第１コンプレッサ１ａをバイパスし、ウエストゲート路６２が第１タービン１ｂをバイパスするように、ターボ過給式エンジン１００が構成された。図１５に示す第６参考形態では、吸気バイパス路６０が第２コンプレッサ２ａをバイパスし、ウエストゲート路６２が第２タービン２ｂをバイパスするよう、ターボ過給式エンジン１００が構成される。
上記の第１〜第５参考形態では、吸気バイパス路６０が第１コンプレッサ１ａをバイパスし、ウエストゲート路６２が第１タービン１ｂをバイパスするように、ターボ過給式エンジン１００が構成された。図１５に示す第６参考形態では、吸気バイパス路６０が第２コンプレッサ２ａをバイパスし、ウエストゲート路６２が第２タービン２ｂをバイパスするよう、ターボ過給式エンジン１００が構成される。
つまり本参考形態ではターボ過給式エンジン１００は、吸気路２０における第２コンプレッサ２ａの出口側と入口側とを接続する吸気バイパス路６０と、当該吸気バイパス路６０に配置された吸気バイパス弁６１とを備えて構成されている。吸気バイパス路６０は、第２コンプレッサ２ａの出口側（吸気路２０において第２コンプレッサ２ａの下流側且つスロットル弁２４の上流側）と、入口側（吸気路２０において第２コンプレッサ２ａの上流側且つ第１コンプレッサ１ａの下流側）とを接続する。
更にターボ過給式エンジン１００は、排気路２７における第２タービン２ｂの入口側と出口側とを接続するウエストゲート路６２と、当該ウエストゲート路６２に配置されたウエストゲート弁６３とを備えて構成されている。ウエストゲート路６２は、第２タービン２ｂの入口側（排気路２７において燃焼室２６ａの下流側且つ第２タービン２ｂの上流側）と、出口側（排気路２７において第２タービン２ｂの下流側且つ第１タービン１ｂの上流側）とを接続する。
以上の様に構成された第６参考形態に係るターボ過給式エンジン１００においても、上述の第１〜第５参考形態に係るターボ過給式エンジン１００で行われる種々の制御が、同様に行われる。
〔実施形態〕
上記の第１〜第５参考形態では、吸気バイパス路６０が第１コンプレッサ１ａをバイパスし、ウエストゲート路６２が第１タービン１ｂをバイパスするように、ターボ過給式エンジン１００が構成された。図１６に示す実施形態では、吸気バイパス路６０が第１コンプレッサ１ａおよび第２コンプレッサ２ａをバイパスし、ウエストゲート路６２が第１タービン１ｂおよび第２タービン２ｂをバイパスするよう、ターボ過給式エンジン１００が構成される。
上記の第１〜第５参考形態では、吸気バイパス路６０が第１コンプレッサ１ａをバイパスし、ウエストゲート路６２が第１タービン１ｂをバイパスするように、ターボ過給式エンジン１００が構成された。図１６に示す実施形態では、吸気バイパス路６０が第１コンプレッサ１ａおよび第２コンプレッサ２ａをバイパスし、ウエストゲート路６２が第１タービン１ｂおよび第２タービン２ｂをバイパスするよう、ターボ過給式エンジン１００が構成される。
つまり本実施形態ではターボ過給式エンジン１００は、吸気路２０における第２コンプレッサ２ａの出口側と第１コンプレッサ１ａの入口側とを接続する吸気バイパス路６０と、当該吸気バイパス路６０に配置された吸気バイパス弁６１とを備えて構成されている。吸気バイパス路６０は、第２コンプレッサ２ａの出口側（吸気路２０において第２コンプレッサ２ａの下流側且つスロットル弁２４の上流側）と、第１コンプレッサ１ａの入口側（吸気路２０において第１コンプレッサ１ａの上流側且つミキサ１４の下流側）とを接続する。
更にターボ過給式エンジン１００は、排気路２７における第２タービン２ｂの入口側と第１タービン１ｂの出口側とを接続するウエストゲート路６２と、当該ウエストゲート路６２に配置されたウエストゲート弁６３とを備えて構成されている。ウエストゲート路６２は、第２タービン２ｂの入口側（排気路２７において燃焼室２６ａの下流側且つ第２タービン２ｂの上流側）と、第１タービン１ｂの出口側（排気路２７において第１タービン１ｂの下流側且つ酸素センサ５３の上流側）とを接続する。
以上の様に構成された実施形態に係るターボ過給式エンジン１００においても、上述の第１〜第５参考形態に係るターボ過給式エンジン１００で行われる種々の制御が、同様に行われる。
〔その他の実施形態〕
本発明のその他の実施形態について説明する。尚、以下に説明する各実施形態の構成は、それぞれ単独で適用されるものに限られず、矛盾が生じない限り、他の実施形態の構成と組み合わせて適用することも可能である。
本発明のその他の実施形態について説明する。尚、以下に説明する各実施形態の構成は、それぞれ単独で適用されるものに限られず、矛盾が生じない限り、他の実施形態の構成と組み合わせて適用することも可能である。
（１）上記参考形態では、回転速度維持手段４２が、エンジン本体２６の回転速度を所望の目標回転速度に維持するために燃料供給量調整弁１３の開度を制御し、空燃比制御手段４３が、ミキサ１４で生成される混合気Ｍの空燃比を理論空燃比等の所望の空燃比に維持するためにスロットル弁２４の開度を制御するように構成したが、逆に、回転速度維持手段４２がスロットル弁２４の開度を調整することでエンジン本体２６の回転速度を所望の目標回転速度に維持し、空燃比制御手段４３が燃料供給量調整弁１３の開度を制御することで、ミキサ１４で生成される混合気Ｍの空燃比を理論空燃比等の所望の空燃比に維持するように構成しても構わない。
（２）上記参考形態では、部分負荷投入指令があった場合にウエストゲート開放処理を実行した上で部分負荷が投入される場合について説明したが、初期投入指令の入力がなく部分負荷が投入されるような場合には、エンジンを起動した直後に無条件にウエストゲート開放処理を実行しておくことで、部分負荷の投入に備えるように構成しても構わない。
（３）上記参考形態では、部分負荷投入完了の判定につき、エンジン本体への部分負荷を投入した後で、部分負荷投入時間（一定時間）が経過したときに、部分負荷投が完了したと判定した。
しかしながら、部分負荷投入完了の判定につき、エンジン本体２６の回転速度やエンジン本体２６にて回転駆動される非常用発電機２８の発電電力の周波数の変動が収まったときに、部分負荷投入が完了したと判定するように構成してもよい。
しかしながら、部分負荷投入完了の判定につき、エンジン本体２６の回転速度やエンジン本体２６にて回転駆動される非常用発電機２８の発電電力の周波数の変動が収まったときに、部分負荷投入が完了したと判定するように構成してもよい。
（４）上記参考形態では、バイパス閉塞処理において、吸気バイパス弁６１の開度をエンジン出力の上昇に伴って漸次縮小させる構成を説明したが、別に、バイパス閉塞処理において、吸気バイパス弁６１の開度を段階的又は一気に閉塞させるように構成しても構わない。
（５）上記参考形態では、部分負荷投入指令があった場合にバイパス開放処理を実行した上で部分負荷が投入される場合（図９の♯０３、０４、＃０５）について説明したが、初期投入指令の入力がなく部分負荷が投入されるような場合には、エンジンを起動した直後に無条件にバイパス開放処理を実行しておくことで、部分負荷の投入に備えるように構成しても構わない。
１ ：第１過給機（過給機）
１ａ ：第１コンプレッサ
１ｂ ：第１タービン
２ ：第２過給機（過給機）
２ ：クレーム
２ａ ：第２コンプレッサ
２ｂ ：第２タービン
２０ ：吸気路
２４ ：スロットル弁
２６ ：エンジン本体
２６ａ ：燃焼室
２７ ：排気路
４１ ：過給制御手段
４２ ：回転速度維持手段
６０ ：吸気バイパス路
６１ ：吸気バイパス弁
６２ ：ウエストゲート路
６３ ：ウエストゲート弁
１００ ：ターボ過給式エンジン
Ａ ：空気
Ｅ ：排ガス
Ｍ ：混合気
１ａ ：第１コンプレッサ
１ｂ ：第１タービン
２ ：第２過給機（過給機）
２ ：クレーム
２ａ ：第２コンプレッサ
２ｂ ：第２タービン
２０ ：吸気路
２４ ：スロットル弁
２６ ：エンジン本体
２６ａ ：燃焼室
２７ ：排気路
４１ ：過給制御手段
４２ ：回転速度維持手段
６０ ：吸気バイパス路
６１ ：吸気バイパス弁
６２ ：ウエストゲート路
６３ ：ウエストゲート弁
１００ ：ターボ過給式エンジン
Ａ ：空気
Ｅ ：排ガス
Ｍ ：混合気
Claims (8)
- 燃料と空気との混合気を燃焼室において圧縮して燃焼させることにより回転動力を発生するエンジン本体と、
前記エンジン本体の排気路に設けられるタービンに前記燃焼室から排出される排ガスを供給し、前記タービンに連結される状態で吸気路に設けられるコンプレッサによって前記燃焼室に吸気される新気を圧縮する過給機と、
前記エンジン本体の回転速度を目標回転速度に維持する回転速度維持手段とを備えたターボ過給式エンジンであって、
前記過給機は、第１タービンおよび第１コンプレッサを有する第１過給機と、第２タービンおよび第２コンプレッサを有する第２過給機とを有し、
前記第１タービンは前記排気路において前記第２タービンの下流側に配置され、
前記第１コンプレッサは前記吸気路において前記第２コンプレッサの上流側に配置され、
前記排気路における前記第１タービンの出口側と前記第２タービンの入口側とを接続するウエストゲート路と、当該ウエストゲート路に配置されたウエストゲート弁とを備えると共に、
前記エンジン本体への部分負荷の投入時に前記ウエストゲート弁を開放状態に維持するウエストゲート開放処理を実行する過給制御手段を備え、
前記吸気路における前記第２コンプレッサの出口側と前記第１コンプレッサの入口側とを接続する吸気バイパス路と、当該吸気バイパス路に配置された吸気バイパス弁とを備えると共に、
前記過給制御手段が、前記エンジン本体への部分負荷の投入時に、前記ウエストゲート開放処理と共に前記吸気バイパス弁を開放状態に維持するバイパス開放処理を実行するターボ過給式エンジン。 - 前記過給制御手段は、前記エンジン本体への部分負荷の投入後に前記ウエストゲート弁を閉塞させるウエストゲート閉塞処理を実行する請求項１に記載のターボ過給式エンジン。
- 前記吸気路において前記過給機の下流側にスロットル弁が配置され、
前記エンジン本体への部分負荷の投入に伴って、前記回転速度維持手段が前記エンジン本体の回転速度の維持制御を実行することにより前記スロットル弁の開度が拡大される請求項２に記載のターボ過給式エンジン。 - 前記エンジン本体に対して、前記部分負荷に続いて残負荷が投入され、
前記過給制御手段が、前記エンジン本体への前記残負荷の投入前に前記ウエストゲート閉塞処理を実行する請求項２又は３に記載のターボ過給式エンジン。 - 前記部分負荷の投入後且つ前記ウエストゲート閉塞処理の実行前に、前記部分負荷に対して前記エンジン本体の出力不足が発生した場合に、前記ウエストゲート弁の開度を縮小側に補正する補正処理を実行する補正手段を備えた請求項２〜４の何れか１項に記載のターボ過給式エンジン。
- 前記部分負荷の投入後且つ前記ウエストゲート閉塞処理の実行前に、前記部分負荷に対して前記エンジン本体の出力不足が発生した場合に、前記燃焼室に吸気される混合気の空燃比を燃料リッチ側に補正する補正処理を実行する補正手段を備えた請求項２〜５の何れか１項に記載のターボ過給式エンジン。
- 前記過給制御手段が、前記エンジン本体への部分負荷の投入後において、前記ウエストゲート閉塞処理を実行した後に、前記吸気バイパス弁を閉塞させるバイパス閉塞処理を実行する請求項２〜６の何れか一項に記載のターボ過給式エンジン。
- 燃料と空気との混合気を燃焼室において圧縮して燃焼させることにより回転動力を発生するエンジン本体と、
前記エンジン本体の排気路に設けられるタービンに前記燃焼室から排出される排ガスを供給し、前記タービンに連結される状態で吸気路に設けられるコンプレッサによって前記燃焼室に吸気される新気を圧縮する過給機と、
前記エンジン本体の回転速度を目標回転速度に維持する回転速度維持手段とを備えたターボ過給式エンジンの負荷投入方法であって、
前記過給機は、第１タービンおよび第１コンプレッサを有する第１過給機と、第２タービンおよび第２コンプレッサを有する第２過給機とを有し、
前記第１タービンは前記排気路において前記第２タービンの下流側に配置され、
前記第１コンプレッサは前記吸気路において前記第２コンプレッサの上流側に配置され、
前記排気路における前記第１タービンの出口側と前記第２タービンの入口側とを接続するウエストゲート路と、当該ウエストゲート路に配置されたウエストゲート弁とを設け、
前記吸気路における前記第２コンプレッサの出口側と前記第１コンプレッサの入口側とを接続する吸気バイパス路と、当該吸気バイパス路に配置された吸気バイパス弁とを備え、
前記エンジン本体への部分負荷の投入時に前記ウエストゲート弁を開放状態に維持するウエストゲート開放処理を実行し、前記エンジン本体への部分負荷の投入後に前記ウエストゲート弁を閉塞させるウエストゲート閉塞処理を実行し、且つ前記エンジン本体への部分負荷の投入時に、前記ウエストゲート開放処理と共に前記吸気バイパス弁を開放状態に維持するバイパス開放処理を実行するターボ過給式エンジンの負荷投入方法。
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| JP2016072607A JP6675910B2 (ja) | 2016-03-31 | 2016-03-31 | ターボ過給式エンジン及びその負荷投入方法 |
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