WO2016129036A1 - 内燃機関の過給システム及び過給システムの制御方法 - Google Patents

内燃機関の過給システム及び過給システムの制御方法 Download PDF

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博義 久保
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    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

Definitions

  • the present disclosure relates to a supercharging system for an internal combustion engine that performs supercharging over multiple stages, and a control method of the supercharging system.
  • a turbocharger is widely used which supercharges an internal combustion engine by a turbo compressor connected to the exhaust turbine by driving an exhaust turbine with exhaust gas of the internal combustion engine. Also, in order to improve the supercharging efficiency of an internal combustion engine, a so-called two-stage turbo system is known in which supercharging is performed in two stages by respectively providing this type of turbocharger on the high pressure side and the low pressure side. ing.
  • Patent Document 1 describes switching control of the exhaust flow path by selectively executing a plurality of operation modes in accordance with the operation state in this type of two-stage turbo system.
  • the exhaust flow path is provided with a plurality of valves, and the valves to be controlled in each operation mode are defined to be different.
  • Patent Document 1 the operating state is grasped based on the engine speed and the fuel injection amount.
  • the engine speed and the fuel injection amount are difficult to maintain strictly constant due to the characteristics of the engine, and are accompanied by not a little fluctuation. Therefore, for example, when the operating state is near the boundary between a plurality of operating modes, hunting may be caused by the above-mentioned fluctuation, and control may be unstable.
  • An object of the present invention is to provide a control method of a feed system.
  • a supercharging system for an internal combustion engine includes: an internal combustion engine; and a plurality of turbo exhausts configured to be capable of supercharging intake gas of the internal combustion engine.
  • a feeder a state quantity detection unit for detecting a state quantity relating to the operating state of the internal combustion engine, an intake flow path switching valve configured to be able to switch an intake flow path of intake gas of the internal combustion engine An exhaust flow path switching valve configured to be able to switch an exhaust flow path of exhaust gas, and the state quantity becomes equal to or more than a threshold value selected corresponding to the state quantity based on a first threshold function.
  • a transition is made from a first operation mode to a second operation mode among a plurality of operation modes predefined to correspond to the operation state, and the state quantity corresponds to the state quantity based on a second threshold function Less than the selected threshold
  • a control unit configured to control at least one of the intake flow passage switching valve and the exhaust flow passage switching valve so as to transit from the second operation mode to the first operation mode.
  • the threshold function and the second threshold function are set to be different from each other.
  • the threshold value selected corresponding to the state quantity based on the first threshold function which is a reference at the time of transition from the first operation mode to the second operation mode is set to be different from each other on the basis of a second threshold function which is a reference when transitioning from the operation mode 2 to the low rotation side mode.
  • the operating state is defined based on a plurality of the state quantities.
  • the plurality of turbochargers may be a first turbocharger, and the first turbo in the exhaust flow path. And a second turbocharger having an exhaust turbine provided downstream of the exhaust turbine of the turbocharger.
  • the above effect can be obtained in a so-called multistage supercharging system including the first turbocharger and the second turbocharger.
  • the intake passage externally includes a turbo compressor of the first turbocharger and a turbo compressor of the second turbocharger from outside.
  • the intake series flow path connected to the internal combustion engine and the outlet side of the turbo compressor of the first turbocharger are connected to the outlet side of the turbo compressor of the second turbocharger
  • an exhaust passage extending from the internal combustion engine to the outside through the exhaust turbine of the second turbocharger and the exhaust turbine of the first turbocharger.
  • hunting is performed in the control of transitioning between the operation modes by switching the compressor bypass valve as the intake flow path switching valve, the exhaust flow control valve as the exhaust switching valve and the waste gate valve. It can be effectively prevented.
  • the control device controls the compressor bypass valve, the exhaust flow control valve, and the waste gate valve in a closed state;
  • Mode and the compressor bypass bar at the high rotation speed side of the internal combustion engine from the third operation mode While controlling the blanking and the exhaust flow control valve in an open state, the transition control to allow between the fourth operation mode for controlling the opening of the waste gate valve.
  • a control method of a supercharging system in order to solve the above problems, an internal combustion engine and a plurality of turbo exhausts configured to be capable of supercharging intake gas of the internal combustion engine in multiple stages.
  • a feeder a state quantity detection unit for detecting a state quantity relating to the operating state of the internal combustion engine, an intake flow path switching valve configured to be able to switch an intake flow path of intake gas of the internal combustion engine
  • a control method of a supercharging system including an exhaust flow path switching valve configured to be able to switch an exhaust flow path of exhaust gas, wherein the state quantity detection unit detects a state quantity related to an operating state of the internal combustion engine.
  • a state quantity detecting step and a plurality of driving operations defined in advance so as to correspond to the driving state when the state quantity becomes equal to or more than a threshold value corresponding to the state quantity based on a first threshold function.
  • Out of modes From the second operation mode, when transitioning from the one operation mode to the second operation mode and the state quantity becomes less than the threshold value selected corresponding to the state quantity based on the second threshold function
  • the configuration of the above (6) can be suitably implemented by the above-described supercharging system of the internal combustion engine (including the above various aspects).
  • the present invention when switching and controlling a plurality of operating modes based on the operating state of the internal combustion engine, it is possible to stably switch between the operating modes and the supercharging system of the internal combustion engine It is possible to provide a control method of the feed system.
  • FIG. 1 In the supercharging system of FIG. 1, it is a schematic diagram which shows the flow path at the time of a 4th operation mode. It is a schematic diagram which shows the relationship between each driving mode with the threshold value for transition determination. It is a schematic diagram which shows a mode that it changes from a 1st driving mode to a 2nd driving mode. It is a schematic diagram which shows a mode that it changes from a 2nd driving mode to a 1st driving mode. It is an example of the relationship between the engine speed and the threshold value for fuel injection amounts prescribed
  • the expression expressing a shape such as a quadrilateral shape or a cylindrical shape not only represents a shape such as a rectangular shape or a cylindrical shape in a geometrically strict sense, but also an uneven portion The shape including a chamfer etc. shall also be expressed.
  • the expressions “comprising”, “having”, “having”, “including” or “having” one component are not exclusive expressions excluding the presence of other components.
  • FIG. 1 is a schematic view showing an entire configuration of a supercharging system (two-stage turbo system) 2 of an internal combustion engine 1 according to an embodiment of the present invention.
  • the internal combustion engine 1 is a four-cylinder diesel engine, and the intake air taken from the intake system 4 is compression-ignition-combusted with the fuel supplied from a common rail (not shown) in the combustion chamber 6 to generate power. Exhaust gas generated in the combustion chamber 6 is exhausted to the outside through the exhaust system 8.
  • the supercharging system 2 has a first turbocharger 10A and a second turbocharger 10B.
  • the first turbocharger 10A includes a turbo compressor 12A and an exhaust turbine 14A.
  • the second turbocharger 10B includes a turbo compressor 12B and an exhaust turbine 14B.
  • These two turbochargers 10A and 10B are turbochargers of substantially the same turbine capacity, and in the case of the series supercharging mode, the first turbocharger 10A located on the upstream side of the exhaust flow path is The second turbocharger 10B, which functions as a high pressure turbocharger and is located downstream of the exhaust passage, is configured to function as a low pressure turbocharger.
  • the intake system 4 includes an intake series flow passage T1 externally connected to the internal combustion engine 1 via the turbo compressor 12A of the first turbocharger 10A and the turbo compressor 12B of the second turbocharger 10B,
  • An intake bypass channel T2 is provided, which connects the outlet side of the turbo compressor 12A of the first turbocharger 10A to the outlet side of the turbo compressor 12B of the second turbocharger 10B.
  • a compressor bypass valve V1 which is an intake flow path switching valve is provided in the intake bypass flow path T2.
  • the compressor bypass valve V1 is a proportional control valve, and the flow rate can be continuously controlled according to the opening degree.
  • an intercooler for cooling the charge air that is compressed and heated by the turbocharger is provided.
  • a cooler 16 is provided.
  • an air cleaner 18 for purifying intake air is provided.
  • the exhaust system 8 includes an exhaust serial flow passage T3 from the internal combustion engine 1 to the outside through the exhaust turbine 14B of the second turbocharger 10B and the exhaust turbine 14A of the first turbocharger 10A; An exhaust first bypass passage T4 connecting the inlet side of the exhaust turbine 14B of the second turbocharger 10B and the inlet side of the exhaust turbine 14A of the first turbocharger 10A, and the exhaust first bypass An exhaust second bypass passage T5 connecting the downstream side of the downstream connection point between the flow passage T4 and the exhaust serial passage T3 and the outlet side of the exhaust turbine 14B of the second turbocharger 10B Prepare. Further, an exhaust flow control valve V2 is provided in the first exhaust bypass flow passage T4, and a waste gate valve V3 is provided in the second exhaust bypass flow passage T5.
  • the exhaust flow control valve V2 and the waste gate valve V3 are both exhaust switching valves, and as the proportional control valve, the flow can be controlled continuously according to the opening degree.
  • a muffler 19 for silencing is provided downstream of the junction 21 on the downstream side of the exhaust serial flow passage T3 and the exhaust second bypass flow passage T5 in the exhaust system 8.
  • the supercharging system 1 includes a control device 20 which is a control unit.
  • the control device 20 is an arithmetic processing unit, and is constituted of an arithmetic processing device such as a microprocessor, for example.
  • the control device 20 controls the compressor bypass valve V1, the exhaust flow control valve V2, and the waste gate valve V3 to control the flow paths of the intake system 4 and the exhaust system 8 according to first to fourth operation modes described later. It is configured to be switchable.
  • the control device 20 detects a state amount related to the operating state of the internal combustion engine 1 in order to carry out the control described later, and at least at least an intake flow path switching valve and an exhaust flow path switching valve. And a control unit that controls one of the control units.
  • FIG. 2 is a graph showing the relationship between the operation state of the internal combustion engine 1 and each operation mode
  • FIG. 3 is a table showing control targets in each operation mode
  • FIGS. 4 to 7 are first to fourth figures, respectively. It is a schematic diagram which shows the flow path of the intake system 4 and the exhaust system 8 in driving mode. In FIGS. 4 to 7, the flow paths to be realized are schematically shown by hatching.
  • Control device 20 selectively executes the first to fourth operation modes in accordance with the operating state of internal combustion engine 1.
  • the operating state is defined by a plurality of state quantities, and in the example shown in FIG. 2, in particular, is defined by two state quantities, an engine speed and a fuel injection amount.
  • the first operating mode is executed in an operating state in which the engine speed and the fuel injection amount are relatively small, and is defined to sequentially transition to the second to fourth operating modes as the engine speed and the fuel injection amount increase. It is done.
  • first threshold functions J 12 , J 23 and J 34 and second threshold functions J 21 and J 32 for determining transition between the operation modes.
  • J 43 are equal to one another, but as described later, these threshold functions are set to be different from one another (see FIGS. 9A and 9B).
  • the compressor bypass valve V1, the exhaust flow control valve V2 and the waste gate valve V3 are all controlled to be closed (see FIG. 3).
  • the air supplied from the outside through the air cleaner 18 is the turbo compressor 12B of the turbocharger 10B and the turbo compressor of the turbocharger 10A. It is configured to flow into the intercooler 16 via 10A and then flow into the internal combustion engine 2.
  • the exhaust gas from the internal combustion engine 1 flows into the muffler 19 through the exhaust turbine 14A of the turbocharger 10A and the exhaust turbine 14B of the turbocharger 10B, and then to the outside It is configured to be discharged.
  • a series supercharging mode is implemented in which two turbochargers 10A and 10B are connected in series.
  • the compressor bypass valve V1 and the waste gate valve V3 are controlled to be closed, while the opening degree of the exhaust flow control valve V2 is controlled (see FIG. 3).
  • the flow passage in the intake system 4 is the same as the first operation mode as shown in FIG. 5, but in the flow passage in the exhaust system 8, exhaust is performed according to the opening degree of the exhaust flow control valve V2.
  • Gas flow control is performed. That is, the flow rate of the exhaust gas to the exhaust turbine 14A of the first turbocharger 10A is controlled by the opening control of the exhaust flow control valve V2, and the turbine output is controlled.
  • the exhaust gas passing through the first turbocharger 10A and the exhaust gas passing through the exhaust flow control valve V2 merge and then flow into the exhaust turbine 14B of the second turbocharger 10B.
  • the exhaust gas flowing into the exhaust turbine 14B of the second turbocharger 10B is discharged to the outside after passing through the muffler 19.
  • the waste gate valve V3 is controlled to be closed, while the compressor bypass valve V1 and the exhaust flow control valve V2 are controlled to be open (see FIG. 3).
  • the flow passage having the compressor bypass valve V1 and the exhaust flow control valve V2 has a larger flow passage cross-sectional area than the flow passage passing through the first turbocharger 10A. Therefore, most of the air and exhaust gas flow on the side of the compressor bypass valve V1 and the exhaust flow control valve V2. Therefore, the first turbocharger 10A does not operate so much and is in an idling state.
  • the compressor bypass valve V1 and the exhaust flow control valve V2 are controlled to be open, while the opening degree of the waste gate valve V3 is controlled (see FIG. 3).
  • the flow rate of the exhaust gas flowing to the side of the exhaust turbine 14B of the second turbocharger 10B is controlled according to the control condition of the waste gate valve V3, and the second turbocharger 10B Output is controlled.
  • FIG. 8 is a schematic view showing the relationship between each operation mode together with a threshold value for transition determination
  • FIG. 9A is a schematic view showing transition from the first operation mode to the second operation mode
  • FIG. 9B is a schematic view
  • FIG. 10 is a schematic view showing transition from the second operation mode to the first operation mode
  • FIG. 10 is an example of a relationship between an engine speed and a fuel injection amount threshold defined by a threshold function.
  • each operating mode transitions from the first operating mode to the fourth operating mode as the engine speed and fuel injection amount defining the operating state increase.
  • transition between adjacent operation modes is performed by comparing a state quantity that defines an operation state with a preset threshold value for transition determination.
  • the threshold value for transition determination is a first threshold function J 12 , J 23 , J 34 used for the transition determination from the first operation mode to the second operation mode among the adjacent operation modes, and the second It is prepared to be set based on the second threshold functions J 21 , J 32 and J 43 used for determining the transition from the operation mode to the first operation mode.
  • the first threshold function J 12, J 23, J 34 and a second threshold function J 21, J 32, J 43 may store in the storage device such as a memory in advance, appropriate reading for these control Should be configured as possible.
  • provision first threshold function J 12, J 23, J 34 and a second threshold function J 21, J 32, J 43 for example as a function indicating the relationship between the engine speed and the fuel injection amount threshold
  • the fuel injection amount threshold value corresponding to the measured value of the engine speed is set to be selected.
  • a threshold for determining transition between the first operating mode and the second operating mode a first threshold function J 12 used for determining transition from the first operating mode to the second operating mode, and 2 operating mode and a second threshold function J 21 used in the transition determination to the first operation mode are provided, the fuel-injection threshold corresponding to the measured value of the engine speed, respectively, are selected. Also, as a threshold for determining transition between the second operating mode and the third operating mode, a first threshold function J 23 used for determining transition from the second operating mode to the third operating mode, and A second threshold function J 32 used to determine the transition from the third operation mode to the second operation mode is prepared, and a fuel injection threshold value corresponding to the measured value of the engine speed is selected.
  • a threshold for determining transition between the third operating mode and the fourth operating mode a first threshold function J 34 used for determining transition from the third operating mode to the fourth operating mode, and 4 operating mode and the second threshold function J 43 used in the transition determination to the third mode of operation are available, the fuel-injection threshold corresponding to the measured value of the engine speed, respectively, are selected.
  • the state quantity is changed by changing the operating state of the internal combustion engine 1 from P1 (engine speed R1 and fuel injection amount F1) to P2 (engine speed R2 and fuel injection amount F2). It becomes equal to or larger than a threshold value that is set based on the first threshold function J 12, a transition from the first operating mode to the second operation mode.
  • the operating state of the internal combustion engine 1 i.e., the engine speed and the fuel injection amount
  • the threshold value is set based on the second threshold function J 21 first threshold function J by smaller to than the threshold value set on the basis of 12, the first threshold function J 12 and the second threshold function J 21 are set to be different from each other.
  • hunting can be prevented even if a fluctuation component is included in the operating state of the internal combustion engine 1 (i.e., the engine speed and the fuel injection amount).
  • the operating state of the internal combustion engine 1 changes from P2 (the engine speed R2 and the fuel injection amount F2) to P3 (the engine speed R3 and the fuel injection amount F3). If the measured value is less than the threshold value that is set based on the second threshold function J 21, a transition from the second operation mode to the first operation mode.
  • the first threshold function J 12 also is set to be different from the second threshold function J 21, contains fluctuation component of the state of operation of the internal combustion engine 1 (i.e. the engine rotational speed and the fuel injection amount) Hunting is prevented.
  • FIGS. 9A and 9B illustrate the transition between the first operation mode and the second operation mode as an example, the transition between the second operation mode and the third operation mode and the third operation Since the first threshold function J 23 , J 34 and the second threshold function J 32 , J 43 are set to be different also for the transition between the mode and the fourth operation mode, hunting is effectively prevented. Be done.
  • FIG. 11 is a flowchart showing the control method of the supercharging system 2 according to the embodiment of the present invention for each process.
  • the state quantity detection unit 22 detects a state quantity relating to the operating state of the internal combustion engine 1 (step S1).
  • the state quantity detection unit 22 acquires the engine speed and the fuel injection amount as the state quantities.
  • the engine speed is acquired from, for example, an engine speed sensor provided in the internal combustion engine 1, and the fuel injection amount is acquired based on a control signal transmitted to a fuel supply device (not shown) of the internal combustion engine 1.
  • control unit 24 acquires the relationship between the operation state and the operation mode (see FIG. 2) stored in advance from a storage device such as a memory (not shown) (step S2). Then, based on the state amount detected in step S1, it is specified which of the first to fourth operation modes the current driving state is in (step S3).
  • control unit 24 monitors the operating state (step S4), and determines success or failure of the transition condition by comparing the magnitude relationship between the first threshold and the second threshold corresponding to the operating mode (step S4). S5).
  • step S5 YES
  • step S6 the transition to the operation mode according to the condition is executed (step S6).
  • step S5: NO the transition of the operation mode is not performed, and the process is returned (RETURN).
  • the control unit 24 obtains the first threshold function J 12, the fuel injection amount measured value of the transition if it exceeds a selected threshold so as to correspond to the actual value of the engine speed based on the first threshold value function J 12 is executed. At this time, since the second threshold function J 21 are set to be different from the first threshold function J 12, it does not hunting occurs.
  • the control unit 24 acquires the second threshold function J 21 and the state quantity transition when it falls below a selected threshold so as to correspond to the actual value of the engine speed based on the second threshold function J 21 is executed. At this time, since the second threshold function J 21 are set to be different from the first threshold function J 12, it does not hunting occurs.
  • a state amount on the basis of the threshold function J 12 more than a predetermined period of time a state exceeding the selected threshold is set in advance so as to correspond to the actual value of the engine speed
  • the transition may be performed as it continues across. With such a state where the state quantity exceeds the threshold value function J 12 continuously continues, even though there is the influence of fluctuation due not least hunting, the transition is executed as a transition condition is satisfied clearly.
  • the state quantity falls below the threshold value selected to correspond to the measured value of the engine speed based on the threshold value function J 21 for a predetermined period or more set in advance. The transition may be performed when continuing. In this case, it is preferable that the predetermined period used for the determination be set sufficiently longer than the fluctuation period due to hunting.
  • the present disclosure is applicable to a supercharging system of an internal combustion engine that performs supercharging over multiple stages and a control method of the supercharging system.

Abstract

【解決手段】　複数のターボ過給機を備える内燃機関の過給システムにおいて、内燃機関の運転状態に関する状態量を検出する状態量検出部と、状態量が第１の閾値関数に基づいて前記状態量に対応して選択される閾値以上になった場合に第１の運転モードから第２の運転モードに遷移し、状態量が第２の閾値関数に基づいて前記状態量に対応して選択される閾値未満になった場合に第２の運転モードから第１の運転モードに遷移するように、吸気流路切換弁及び排気流路切替弁の少なくとも一方を制御する制御部とを備える。第１の閾値関数及び第２の閾値関数は互いに異なるように設定されている。

Description

内燃機関の過給システム及び過給システムの制御方法
　本開示は、複数段に亘って過給を行う内燃機関の過給システム及び該過給システムの制御方法に関する。
　内燃機関の排気ガスによって排気タービンを駆動することで、該排気タービンに連結されたターボコンプレッサによって内燃機関を過給するターボ過給機が広く利用されている。また内燃機関の過給効率を向上するために、この種のターボ過給機を高圧側及び低圧側にそれぞれ設けることによって、２段階に亘って過給を行う、いわゆる２ステージターボシステムが知られている。
　例えば特許文献１では、この種の２ステージターボシステムにおいて、運転状態に応じて複数の運転モードを選択的に実行することで、排気流路を切り換え制御することが記載されている。特許文献１では特に、排気流路には複数のバルブが設けられており、各運転モードにおいて制御対象となるバルブが異なるように規定されている。
特開２００５－１４６９０６号公報
　上記特許文献１では、運転状態をエンジン回転数及び燃料噴射量に基づいて把握している。しかしながら、エンジン回転数及び燃料噴射量はエンジンの特性上、厳密に一定に維持することが困難であり、少なからず変動を伴う。そのため、例えば運転状態が複数の運転モード間の境界付近にある場合、上記変動によってハンチングを引き起こしてしまい、制御が不安定になるおそれがある。
　本発明の少なくとも一実施形態によれば、内燃機関の運転状態に基づいて複数の運転モードを切り換え制御する際に、運転モード間の切り換えを安定的に実施可能な内燃機関の過給システム及び過給システムの制御方法を提供することを目的とする。
（１）本発明の少なくとも一実施形態にかかる内燃機関の過給システムは上記課題を解決するために、内燃機関と、前記内燃機関の吸気ガスを多段過給可能に構成された複数のターボ過給機と、前記内燃機関の運転状態に関する状態量を検出する状態量検出部と、前記内燃機関の吸気ガスの吸気流路を切り替え可能に構成された吸気流路切換弁と、前記内燃機関の排気ガスの排気流路を切り替え可能に構成された排気流路切換弁と、前記状態量が第１の閾値関数に基づいて前記状態量に対応して選択される閾値以上になった場合に前記運転状態に対応するように予め規定された複数の運転モードのうち第１の運転モードから第２の運転モードに遷移し、前記状態量が第２の閾値関数に基づいて前記状態量に対応して選択される閾値未満になった場合に前記第２の運転モードから前記第１の運転モードに遷移するように、前記吸気流路切換弁及び前記排気流路切替弁の少なくとも一方を制御する制御部とを備え、前記第１の閾値関数及び第２の閾値関数は互いに異なるように設定されている。
　上記（１）の構成によれば、第１の運転モードから第２の運転モードに遷移する際に基準となる第１の閾値関数に基づいて前記状態量に対応して選択される閾値と第２の運転モードから低回転側モードに遷移する際に基準となる第２の閾値関数に基づいて前記状態量に対応して選択される閾値とが互いに異なるように設定される。このように第１の閾値関数及び第２の閾値関数間に差を設けることによって、第２の運転モード及び第１の運転モードの一方から他方に遷移した際に、状態量の変動によって再び他方から一方に戻ることでハンチングが発生することを防止できる。
（２）幾つかの実施形態では、上記（１）の構成において、前記運転状態は複数の前記状態量に基づいて規定されている。
　上記（２）の構成によれば、内燃機関の運転状態が複数の状態量により規定されている場合において、ハンチングを効果的に防止でき、運転モード間の切り換えを安定的に実施できる。
（３）幾つかの実施形態では、上記（１）又は（２）の構成において、前記複数のターボ過給機は、第１のターボ過給機と、前記排気流路において前記第１のターボ過給機の排気タービンより下流側に設けられた排気タービンを有する第２のターボ過給機とを含む。
　上記（３）の構成によれば、第１のターボ過給機及び第２のターボ過給機を備える、いわゆる多段過給システムにおいて上記効果を享受できる。
（４）幾つかの実施形態では、上記（３）の構成において、前記吸気流路は、外部から前記第１のターボ過給機のターボコンプレッサ及び前記第２のターボ過給機のターボコンプレッサを介して、前記内燃機関に接続される吸気用直列流路と、前記第１のターボ過給機のターボコンプレッサの出口側を前記第２のターボ過給機のターボコンプレッサの出口側に接続する吸気用バイパス流路とを備え、前記排気流路は、前記内燃機関から前記第２のターボ過給機の排気タービン及び前記第１のターボ過給機の排気タービンを介して外部に至るまでの排気用直列流路と、前記第２のターボ過給機の排気タービンの入口側と前記第１のターボ過給器のタービンの入口側とを接続する排気用第１バイパス流路と、前記排気用第１バイパス流路と前記排気用直列流路との下流側の接続ポイントより下流側と前記第２のターボ過給器の排気タービンの出口側とを接続する排気用第２バイパス流路とを備え、前記吸気流路切換弁は、前記吸気用バイパス流路に設けられたコンプレッサバイパスバルブであり、前記排気用切換弁は、前記排気用第１バイパス流路に設けられた排気流量制御バルブと、前記排気用第２バイパス流路に設けられたウエストゲートバルブとを含む。
　上記（４）の構成によれば、吸気流路切換弁であるコンプレッサバイパスバルブ、排気用切換弁である排気流量制御バルブ及びウエストゲートバルブを切り替えることによって運転モード間を遷移する制御において、ハンチングを効果的に防止できる。
（５）幾つかの実施形態では、上記（４）の構成において、前記制御装置は、前記コンプレッサバイパスバルブ、前記排気流量制御バルブ及び前記ウエストゲートバルブを閉状態に制御する第１の運転モードと、前記第１の運転モードより前記内燃機関が高回転側において、前記排気流量制御バルブ及び前記ウエストゲートバルブを閉状態に制御しながら、前記コンプレッサバイパスバルブの開度を制御する第２の運転モードと、前記第２の運転モードより前記内燃機関が高回転側において、前記ウエストゲートバルブを閉状態に制御しながら、前記コンプレッサバイパスバルブ及び前記排気流量制御バルブを開状態に制御する第３の運転モードと、前記第３の運転モードより前記内燃機関が高回転側において、前記コンプレッサバイパスバルブ及び前記排気流量制御バルブに開状態に制御しながら、前記ウエストゲートバルブの開度を制御する第４の運転モードとの間を遷移可能に制御する。
　上記（５）の構成によれば、運転状態に応じて第１乃至第４の運転モード間を遷移する制御において、効果的にハンチングを防止できる。
（６）本発明の少なくとも一実施形態に係る過給システムの制御方法は上記課題を解決するために、内燃機関と、前記内燃機関の吸気ガスを多段過給可能に構成された複数のターボ過給機と、前記内燃機関の運転状態に関する状態量を検出する状態量検出部と、前記内燃機関の吸気ガスの吸気流路を切り替え可能に構成された吸気流路切換弁と、前記内燃機関の排気ガスの排気流路を切り替え可能に構成された排気流路切換弁とを備える過給システムの制御方法であって、前記状態量検出部によって、前記内燃機関の運転状態に関する状態量を検出する状態量検出工程と、前記状態量が第１の閾値関数に基づいて前記状態量に対応して選択される閾値以上になった場合に前記運転状態に対応するように予め規定された複数の運転モードのうち第１の運転モードから第２の運転モードに遷移し、前記状態量が第２の閾値関数に基づいて前記状態量に対応して選択される閾値未満になった場合に前記第２の運転モードから前記第１の運転モードに遷移するように、前記吸気流路切換弁及び前記排気流路切替弁の少なくとも一方を制御する制御工程とを備え、前記第１の閾値関数及び第２の閾値関数は互いに異なるように設定されている。
　上記（６）の構成は、上述の内燃機関の過給システム（上記各種態様を含む）によって好適に実施可能である。
　本発明の少なくとも一実施形態によれば、内燃機関の運転状態に基づいて複数の運転モードを切り換え制御する際に、運転モード間の切り換えを安定的に実施可能な内燃機関の過給システム及び過給システムの制御方法を提供できる。
本発明の一実施形態に係る内燃機関の過給システムの全体構成を示す模式図である。 内燃機関の運転状態と各運転モードとの関係を示すグラフである。 各運転モードにおける制御対象を示す表である。 図１の過給システムにおいて、第１の運転モード時の流路を示す模式図である。 図１の過給システムにおいて、第２の運転モード時の流路を示す模式図である。 図１の過給システムにおいて、第３の運転モード時の流路を示す模式図である。 図１の過給システムにおいて、第４の運転モード時の流路を示す模式図である。 各運転モード間の関係を遷移判定用の閾値と共に示す模式図である。 第１の運転モードから第２の運転モードに遷移する様子を示す模式図である。 第２の運転モードから第１の運転モードに遷移する様子を示す模式図である。 閾値関数によって規定されるエンジン回転数と燃料噴射量用閾値との関係の一例である。 本発明の一実施形態に係る過給システムの制御方法を工程毎に示すフローチャートである。
　以下、添付図面を参照して本発明の幾つかの実施形態について説明する。ただし、実施形態として記載されている又は図面に示されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、本発明の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
　例えば、「ある方向に」、「ある方向に沿って」、「平行」、「直交」、「中心」、「同心」或いは「同軸」等の相対的或いは絶対的な配置を表す表現は、厳密にそのような配置を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の角度や距離をもって相対的に変位している状態も表すものとする。
　また例えば、四角形状や円筒形状等の形状を表す表現は、幾何学的に厳密な意味での四角形状や円筒形状等の形状を表すのみならず、同じ効果が得られる範囲で、凹凸部や面取り部等を含む形状も表すものとする。
　一方、一の構成要素を「備える」、「具える」、「具備する」、「含む」、又は、「有する」という表現は、他の構成要素の存在を除外する排他的な表現ではない。
　図１は、本発明の一実施形態に係る内燃機関１の過給システム（２ステージターボシステム）２の全体構成を示す模式図である。
　内燃機関１は４気筒ディーゼルエンジンであり、吸気系４から取り込まれた吸気が燃焼室６においてコモンレール（不図示）から供給された燃料と圧縮着火燃焼されることによって、動力が発生する。燃焼室６で生じた排気ガスは、排気系８を介して外部に排出される。
　過給システム２は第１のターボ過給機１０Ａ及び第２のターボ過給機１０Ｂを有する。第１のターボ過給機１０Ａはターボコンプレッサ１２Ａ及び排気タービン１４Ａを備える。第２のターボ過給機１０Ｂはターボコンプレッサ１２Ｂ及び排気タービン１４Ｂを備える。これら２基のターボ過給機１０Ａ，１０Ｂは、略同一タービン容量のターボ過給機であり、直列過給モードである場合、排気流路上流側に位置する第１のターボ過給機１０Ａは高圧ターボ過給機として機能し、排気流路下流側に位置する第２のターボ過給機１０Ｂは低圧ターボ過給機として機能するように構成されている。
　吸気系４は、外部から第１のターボ過給機１０Ａのターボコンプレッサ１２Ａ及び第２のターボ過給機１０Ｂのターボコンプレッサ１２Ｂを介して内燃機関１に接続される吸気用直列流路Ｔ１と、第１のターボ過給機１０Ａのターボコンプレッサ１２Ａの出口側を第２のターボ過給機１０Ｂのターボコンプレッサ１２Ｂの出口側に接続する吸気用バイパス流路Ｔ２とを備える。また、吸気用バイパス流路Ｔ２には吸気流路切換弁であるコンプレッサバイパスバルブＶ１が設けられている。コンプレッサバイパスバルブＶ１は比例制御弁であり、開度に応じて連続的に流量が制御可能に構成されている。
　尚、吸気用直列流路Ｔ１と吸気用バイパス流路Ｔ２との下流側の合流地点１３と内燃機関１との間には、ターボ過給機によって圧縮加熱された給気を冷却するためのインタークーラ１６が設けられている。また吸気系４の入口近傍には、吸気を浄化するためのエアクリーナ１８が設けられている。
　排気系８は、内燃機関１から第２のターボ過給機１０Ｂの排気タービン１４Ｂ及び第１のターボ過給機１０Ａの排気タービン１４Ａを介して外部に至るまでの排気用直列流路Ｔ３と、第２のターボ過給機１０Ｂの排気タービン１４Ｂの入口側と第１のターボ過給器１０Ａの排気タービン１４Ａの入口側とを接続する排気用第１バイパス流路Ｔ４と、排気用第１バイパス流路Ｔ４と排気用直列流路Ｔ３との下流側の接続ポイントより下流側と第２のターボ過給器１０Ｂの排気タービン１４Ｂの出口側とを接続する排気用第２バイパス流路Ｔ５とを備える。また排気用第１バイパス流路Ｔ４には排気流量制御バルブＶ２が設けられており、排気用第２バイパス流路Ｔ５にはウエストゲートバルブＶ３が設けられている。排気流量制御バルブＶ２及びウエストゲートバルブＶ３は共に排気用切換弁であり、比例制御弁として、開度に応じて連続的に流量が制御可能に構成されている。
　尚、排気系８のうち排気用直列流路Ｔ３と排気用第２バイパス流路Ｔ５との下流側の合流地点２１より下流側には、消音用のマフラー１９が設けられている。
　過給システム１はコントロールユニットである制御装置２０を備える。制御装置２０は演算処理ユニットであり、例えばマイクロプロセッサのような演算処理装置から構成される。制御装置２０は、コンプレッサバイパスバルブＶ１、排気流量制御バルブＶ２及びウエストゲートバルブＶ３を制御することにより、後述する第１乃至第４の運転モードに応じて吸気系４及び排気系８の流路を切り換え可能に構成されている。
　具体的には制御装置２０は、後述の制御を実施するために、内燃機関１の運転状態に関する状態量を検出する状態量検出部２２と、吸気流路切換弁及び排気流路切替弁の少なくとも一方を制御する制御部２４とを備える。
　ここで第１乃至第４の運転モードについて具体的に説明する。図２は内燃機関１の運転状態と各運転モードとの関係を示すグラフであり、図３は各運転モードにおける制御対象を示す表であり、図４乃至図７はそれぞれ第１乃至第４の運転モードにおける吸気系４及び排気系８の流路を示す模式図である。
　尚、図４乃至図７では実現される流路をハッチングで模式的に示している。
　制御装置２０は内燃機関１の運転状態に応じて第１乃至第４の運転モードを選択的に実行する。運転状態は複数の状態量によって規定されており、図２に示される例では特に、エンジン回転数及び燃料噴射量の２つの状態量によって規定されている。第１の運転モードはエンジン回転数及び燃料噴射量が比較的小さい運転状態で実行され、エンジン回転数及び燃料噴射量が増加するに従って、第２乃至第４の運転モードに順に遷移するように規定されている。
　尚、図２では運転モード間の関係を簡略的に示すために運転モード間の遷移判定用の第１の閾値関数Ｊ１２、Ｊ２３、Ｊ３４と、第２の閾値関数Ｊ２１，Ｊ３２、Ｊ４３とがそれぞれ等しくなるように記載しているが、後述しているようにこれらの閾値関数は互いに異なるように設定されている（図９Ａ、図９Ｂを参照）。
　第１の運転モードでは、コンプレッサバイパスバルブＶ１、排気流量制御バルブＶ２及びウエストゲートバルブＶ３は全て閉状態になるように制御される（図３を参照）。このとき吸気系４における流路は、図４に示されるように、外部からエアクリーナ１８を介して導入された給気が、ターボ過給機１０Ｂのターボコンプレッサ１２Ｂ及びターボ過給機１０Ａのターボコンプレッサ１０Ａを介してインタークーラ１６に流入し、その後、内燃機関２に流入するように構成される。一方、排気系８における流路は、内燃機関１からの排気ガスがターボ過給機１０Ａの排気タービン１４Ａ及びターボ過給機１０Ｂの排気タービン１４Ｂを介してマフラー１９に流入し、その後、外部へ排出されるように構成される。
　このように第１の運転モードでは、２基のターボ過給機１０Ａ，１０Ｂが直列的に接続される直列過給モードが実施される。
　第２の運転モードでは、コンプレッサバイパスバルブＶ１及びウエストゲートバルブＶ３は閉状態に制御される一方で、排気流量制御バルブＶ２の開度が制御される（図３を参照）。このとき吸気系４における流路は、図５に示されるように、上記第１の運転モードと同様であるが、排気系８における流路では、排気流量制御バルブＶ２の開度に応じて排気ガスの流量制御がなされる。すなわち、排気流量制御バルブＶ２の開度制御によって第１のターボ過給機１０Ａの排気タービン１４Ａへの排気ガスの流量が制御され、タービン出力が制御される。そして、第１のターボ過給機１０Ａを経由した排気ガスと、排気流量制御バルブＶ２を経由した排気ガスとは、合流した後、第２のターボ過給機１０Ｂの排気タービン１４Ｂに流入する。第２のターボ過給機１０Ｂの排気タービン１４Ｂに流入した排気ガスは、マフラー１９を通過した後、外部に排出される。
　第３の運転モードでは、ウエストゲートバルブＶ３は閉状態に制御される一方で、コンプレッサバイパスバルブＶ１及び排気流量制御バルブＶ２は開状態に制御される（図３を参照）。このとき、図６に示されるように、コンプレッサバイパスバルブＶ１及び排気流量制御バルブＶ２がある流路は、第１のターボ過給機１０Ａを通過する流路に比べて流路断面積が大きくなるので、大部分のエアと排気ガスはコンプレッサバイパスバルブＶ１及び排気流量制御バルブＶ２側を流れる。そのため、第１のターボ過給機１０Ａはあまり作動せず、アイドリング状態となる。
　第４の運転モードでは、コンプレッサバイパスバルブＶ１及び排気流量制御バルブＶ２は開状態に制御される一方で、ウエストゲートバルブＶ３の開度が制御される（図３を参照）。このとき、図７に示されるように、ウエストゲートバルブＶ３の制御具合により第２のターボ過給機１０Ｂの排気タービン１４Ｂ側に流れる排気ガスの流量が制御され、第２のターボ過給機１０Ｂの出力が制御される。
　続いて、上述した運転モード間の遷移について図８乃至図１０を参照して説明する。図８は各運転モード間の関係を遷移判定用の閾値と共に示す模式図であり、図９Ａは第１の運転モードから第２の運転モードに遷移する様子を示す模式図であり、図９Ｂは第２の運転モードから第１の運転モードに遷移する様子を示す模式図であり、図１０は閾値関数によって規定されるエンジン回転数と燃料噴射量用閾値との関係の一例である。
　各運転モードは、上述したように、運転状態を規定するエンジン回転数及び燃料噴射量が大きくなるに従って、第１の運転モードから第４の運転モードに向かって遷移する。図８に示されるように、隣り合う運転モード間の遷移は、運転状態を規定する状態量を予め設定された遷移判定用の閾値と比較することによって行われる。ここで遷移判定用の閾値は、隣り合う運転モードのうち第１の運転モードから第２の運転モードへの遷移判定に用いられる第１の閾値関数Ｊ１２、Ｊ２３、Ｊ３４と、第２の運転モードから第１の運転モードへの遷移判定に用いられる第２の閾値関数Ｊ２１，Ｊ３２、Ｊ４３と、に基づいて設定されるように用意されている。
　尚、第１の閾値関数Ｊ１２、Ｊ２３、Ｊ３４及び第２の閾値関数Ｊ２１，Ｊ３２、Ｊ４３は、予めメモリ等の記憶装置に記憶しておき、これら制御のために適宜読み出し可能に構成されるとよい。この場合、第１の閾値関数Ｊ１２、Ｊ２３、Ｊ３４及び第２の閾値関数Ｊ２１，Ｊ３２、Ｊ４３は、例えばエンジン回転数と燃料噴射量用閾値との関係を示す関数として規定されており、例えば図１０に示される閾値関数の一例では、エンジン回転数の実測値に対応する燃料噴射量用閾値が選択されるように設定されている。
　例えば第１の運転モード及び第２の運転モード間の遷移判定用の閾値としては、第１の運転モードから第２の運転モードへの遷移判定に用いられる第１の閾値関数Ｊ１２と、第２の運転モードから第１の運転モードへの遷移判定に用いられる第２の閾値関数Ｊ２１とが用意されており、それぞれエンジン回転数の実測値に対応する燃料噴射用閾値が選択される。また第２の運転モード及び第３の運転モード間の遷移判定用の閾値としては、第２の運転モードから第３の運転モードへの遷移判定に用いられる第１の閾値関数Ｊ２３と、第３の運転モードから第２の運転モードへの遷移判定に用いられる第２の閾値関数Ｊ３２とが用意されており、それぞれエンジン回転数の実測値に対応する燃料噴射用閾値が選択される。また第３の運転モード及び第４の運転モード間の遷移判定用の閾値としては、第３の運転モードから第４の運転モードへの遷移判定に用いられる第１の閾値関数Ｊ３４と、第４の運転モードから第３の運転モードへの遷移判定に用いられる第２の閾値関数Ｊ４３とが用意されており、それぞれエンジン回転数の実測値に対応する燃料噴射用閾値が選択される。
　例えば図９Ａに示されるように、内燃機関１の運転状態がＰ１（エンジン回転数Ｒ１、燃料噴射量Ｆ１）からＰ２（エンジン回転数Ｒ２、燃料噴射量Ｆ２）に変化することで状態量が第１の閾値関数Ｊ１２に基づいて設定される閾値以上になると、第１の運転モードから第２の運転モードに遷移する。このとき内燃機関１の運転状態（すなわちエンジン回転数及び燃料噴射量）には少なからず変動成分が含まれる。そのため、仮にある特定のエンジン回転数の実測値が得られる場合に、第２の閾値関数Ｊ２１に基づいて設定される閾値が第１の閾値関数Ｊ１２に基づいて設定される閾値と等しい場合、第１の閾値関数Ｊ１２に基づいて設定される閾値に対してＰ２が十分に近いと、当該変動成分によって第１の運転モードに戻ってしまい、ハンチングを招くおそれがある。
　そこで本実施形態では、図９Ｂに示されるように、ある特定のエンジン回転数の実測値が得られる場合に、第２の閾値関数Ｊ２１に基づいて設定される閾値を第１の閾値関数Ｊ１２に基づいて設定される閾値より小さく設定することで、第１の閾値関数Ｊ１２及び第２の閾値関数Ｊ２１が互いに異なるように設定されている。これにより、内燃機関１の運転状態（すなわちエンジン回転数及び燃料噴射量）に変動成分が含まれていてもハンチングが防止できる。
　また図９Ｂに示されるように、内燃機関１の運転状態がＰ２（エンジン回転数Ｒ２、燃料噴射量Ｆ２）からＰ３（エンジン回転数Ｒ３、燃料噴射量Ｆ３）に変化することで燃料噴射量の実測値が第２の閾値関数Ｊ２１に基づいて設定される閾値未満になると、第２の運転モードから第１の運転モードに遷移する。この場合も第１の閾値関数Ｊ１２が第２の閾値関数Ｊ２１と異なるように設定されているので、内燃機関１の運転状態（すなわちエンジン回転数及び燃料噴射量）に変動成分が含まれていても、ハンチングが防止される。
　尚、図９Ａ及び図９Ｂでは第１の運転モード及び第２の運転モード間の遷移を例に説明したが、第２の運転モード及び第３の運転モード間の遷移、並びに、第３の運転モード及び第４の運転モード間の遷移についても、第１の閾値関数Ｊ２３、Ｊ３４及び第２の閾値関数Ｊ３２、Ｊ４３が異なるように設定されているため、ハンチングが効果的に防止される。
　続いて上記構成を有する過給システム２の制御方法について、具体的に説明する。図１１は本発明の一実施形態に係る過給システム２の制御方法を工程毎に示すフローチャートである。
　まず状態量検出部２２は、内燃機関１の運転状態に関する状態量を検出する（ステップＳ１）。本実施形態では状態量検出部２２は、状態量としてエンジン回転数及び燃料噴射量を取得する。
　尚、エンジン回転数は例えば内燃機関１に設けられた回転数センサから取得し、燃料噴射量は内燃機関１の燃料供給装置（不図示）に送信される制御信号に基づいて取得される。
　続いて制御部２４は、不図示のメモリ等の記憶装置から、予め記憶された運転状態と運転モードとの関係（図２を参照）を取得する（ステップＳ２）。そして、ステップＳ１で検出した状態量に基づいて、現在の運転状態が第１乃至第４の運転モードのいずれにあるかを特定する（ステップＳ３）。
　続いて制御部２４は運転状態を監視し（ステップＳ４）、当該運転モードに対応する第１の閾値及び第２の閾値との大小関係を比較することにより、遷移条件の成否を判定する（ステップＳ５）。その結果、遷移条件が成立した場合（ステップＳ５：ＹＥＳ）、条件に応じた運転モードへの遷移を実行する（ステップＳ６）。
　尚、遷移条件が成立しない場合（ステップＳ５：ＮＯ）、運転モードの遷移は行われず、処理が戻される（ＲＥＴＵＲＮ）。
　ここで図９Ａのように第１の運転モードから第２の運転モードへの遷移が行われる場合について具体的に説明すると、制御部２４は第１の閾値関数Ｊ１２を取得し、燃料噴射量の実測値が当該第１の閾値関数Ｊ１２に基づいてエンジン回転数の実測値に対応するように選択された閾値を超えた場合に遷移が実行される。このとき、第２の閾値関数Ｊ２１は第１の閾値関数Ｊ１２と異なるように設定されているため、ハンチングが生じることはない。一方、図９Ｂのように第２の運転モードから第１の運転モードへの遷移が行われる場合について具体的に説明すると、制御部２４は第２の閾値関数Ｊ２１を取得し、状態量が当該第２の閾値関数Ｊ２１に基づいてエンジン回転数の実測値に対応するように選択された閾値を下回った場合に遷移が実行される。このとき、第２の閾値関数Ｊ２１は第１の閾値関数Ｊ１２と異なるように設定されているため、ハンチングが生じることはない。
　尚、上記実施形態では図９Ａの場合において、状態量が閾値関数Ｊ１２に基づいてエンジン回転数の実測値に対応するように選択された閾値を超えた状態が予め設定された所定期間以上に亘って継続したときに遷移が実行されるようにしてもよい。このように状態量が閾値関数Ｊ１２を継続的に超えた状態が継続すると、少なからずハンチングによる揺らぎの影響があるにしても、遷移条件が明確に成立しているとして遷移が実行される。同様に、図９Ｂの場合においても、状態量が閾値関数Ｊ２１に基づいてエンジン回転数の実測値に対応するように選択された閾値を下回った状態が予め設定された所定期間以上に亘って継続したときに遷移が実行されるようにしてもよい。
　尚、この場合に判定に用いられる所定期間は、ハンチングによる揺らぎ周期に比べて十分長く設定されることが好ましい。
　以上説明したように、本実施形態によれば、内燃機関１の運転状態に基づいて複数の運転モードを切り換え制御する際に、運転モード間の切り換えを安定的に実施可能な内燃機関の過給システム及び過給システムの制御方法を提供できる。
　本開示は、複数段に亘って過給を行う内燃機関の過給システム及び該過給システムの制御方法に利用可能である。
　　１　過給システム
　　２　内燃機関（エンジン）
　　４　吸気系
　　６　燃焼室
　　８　排気系
　１０Ａ　高圧側ターボ過給機
　１０Ｂ　低圧側ターボ過給機
　１２Ａ　高圧側ターボコンプレッサ
　１２Ｂ　低圧側ターボコンプレッサ
　１３　合流地点
　１４Ａ　高圧側排気タービン
　１４Ｂ　低圧側排気タービン
　１６　インタークーラ
　１８　エアクリーナ
　１９　マフラー
　２０　制御装置
　２１　合流地点
　２２　状態量検出部
　２４　制御部
 
 

Claims (6)

  1. 　内燃機関と、
    　前記内燃機関の吸気ガスを多段過給可能に構成された複数のターボ過給機と、
    　前記内燃機関の運転状態に関する状態量を検出する状態量検出部と、
    　前記内燃機関の吸気ガスの吸気流路を切り替え可能に構成された吸気流路切換弁と、
    　前記内燃機関の排気ガスの排気流路を切り替え可能に構成された排気流路切換弁と、
    　前記状態量が第１の閾値関数に基づいて前記状態量に対応して選択される閾値以上になった場合に前記運転状態に対応するように予め規定された複数の運転モードのうち第１の運転モードから第２の運転モードに遷移し、前記状態量が第２の閾値関数に基づいて前記状態量に対応して選択される閾値未満になった場合に前記第２の運転モードから前記第１の運転モードに遷移するように、前記吸気流路切換弁及び前記排気流路切替弁の少なくとも一方を制御する制御部と
    を備え、
    　前記第１の閾値関数及び第２の閾値関数は互いに異なるように設定されていることを特徴とする内燃機関の過給システム。
  2. 　前記運転状態は複数の前記状態量により規定されてい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。
  3. 　前記複数のターボ過給機は、
    　第１のターボ過給機と、
    　前記排気流路において前記第１のターボ過給機の排気タービンより下流側に設けられた排気タービンを有する第２のターボ過給機と
    を含むことを特徴とする請求項１又は２項に記載の内燃機関の過給システム。
  4. 　前記吸気流路は、
    　外部から前記第１のターボ過給機のターボコンプレッサ及び前記第２のターボ過給機のターボコンプレッサを介して、前記内燃機関に接続される吸気用直列流路と、
    　前記第１のターボ過給機のターボコンプレッサの出口側を前記第２のターボ過給機のターボコンプレッサの出口側に接続する吸気用バイパス流路と
    を備え、
    　前記排気流路は、
    　前記内燃機関から前記第２のターボ過給機の排気タービン及び前記第１のターボ過給機の排気タービンを介して外部に至るまでの排気用直列流路と、
    　前記第２のターボ過給機の排気タービンの入口側と前記第１のターボ過給器のタービンの入口側とを接続する排気用第１バイパス流路と、
    　前記排気用第１バイパス流路と前記排気用直列流路との下流側の接続ポイントより下流側と前記第２のターボ過給器の排気タービンの出口側とを接続する排気用第２バイパス流路と
    を備え、
    　前記吸気流路切換弁は、前記吸気用バイパス流路に設けられたコンプレッサバイパスバルブであり、
    　前記排気用切換弁は、
    　前記排気用第１バイパス流路に設けられた排気流量制御バルブと、
    　前記排気用第２バイパス流路に設けられたウエストゲートバルブと
    を含む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。
  5. 　前記制御装置は、
    　前記コンプレッサバイパスバルブ、前記排気流量制御バルブ及び前記ウエストゲートバルブを閉状態に制御する第１の運転モードと、
    　前記第１の運転モードより前記内燃機関が高回転側において、前記排気流量制御バルブ及び前記ウエストゲートバルブを閉状態に制御しながら、前記コンプレッサバイパスバルブの開度を制御する第２の運転モードと、
    　前記第２の運転モードより前記内燃機関が高回転側において、前記ウエストゲートバルブを閉状態に制御しながら、前記コンプレッサバイパスバルブ及び前記排気流量制御バルブを開状態に制御する第３の運転モードと、
    　前記第３の運転モードより前記内燃機関が高回転側において、前記コンプレッサバイパスバルブ及び前記排気流量制御バルブに開状態に制御しながら、前記ウエストゲートバルブの開度を制御する第４の運転モードと
    の間を遷移可能に制御することを特徴とする請求項４に記載の内燃機関の過給システム。
  6. 　内燃機関と、
    　前記内燃機関の吸気ガスを多段過給可能に構成された複数のターボ過給機と、
    　前記内燃機関の運転状態に関する状態量を検出する状態量検出部と、
    　前記内燃機関の吸気ガスの吸気流路を切り替え可能に構成された吸気流路切換弁と、
    　前記内燃機関の排気ガスの排気流路を切り替え可能に構成された排気流路切換弁と
    を備える過給システムの制御方法であって、
    　前記状態量検出部によって、前記内燃機関の運転状態に関する状態量を検出する状態量検出工程と、
    　前記状態量が第１の閾値関数に基づいて前記状態量に対応して選択される閾値以上になった場合に前記運転状態に対応するように予め規定された複数の運転モードのうち第１の運転モードから第２の運転モードに遷移し、前記状態量が第２の閾値関数に基づいて前記状態量に対応して選択される閾値未満になった場合に前記第２の運転モードから前記第１の運転モードに遷移するように、前記吸気流路切換弁及び前記排気流路切替弁の少なくとも一方を制御する制御工程と
    を備え、
    　前記第１の閾値関数及び第２の閾値関数は互いに異なるように設定されていることを特徴とする過給システムの制御方法。
     
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