(57)【要約】【課題】中速域での過給を十分に行え、過給機の作動範囲を広げることが可能な過給機付内燃機関を提供する。【解決手段】過給機付内燃機関は、排気通路に直列に配置された低圧ターボ及び高圧ターボと、高圧ターボの上流の排気通路から高圧ターボを迂回して低圧ターボのタービンの入口の上流に連通する排気バイパス通路１５と、低圧ターボ及び高圧ターボを迂回する排気バイパス通路１７と、高圧ターボのタービンの出口の下流から低圧ターボを迂回して低圧ターボの下流の排気通路に連通する排気バイパス通路１６と、排気通路及び各排気バイパス通路に設けられた開閉弁２４〜２７と、開閉弁の開閉を制御する制御装置とを含む。制御装置は、運転領域が中速域の場合に、エンジンからの排気ガスを、排気バイパス通路１５を通じて低圧ターボに流入させると共に開閉弁２４〜２７の各々の開閉を制御することにより過給圧を制御する。【選択図】図２
2010133303.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
低圧ターボ及び高圧ターボと、
前記高圧ターボの上流より前記高圧ターボをバイパスして、前記低圧ターボの上流に連通する第１バイパス通路と、
前記高圧ターボの上流と前記低圧ターボの下流に連通し、前記高圧ターボ及び前記低圧ターボをバイパスする第２バイパス通路と、
前記高圧ターボの下流より前記低圧ターボをバイパスして、前記低圧ターボの下流に連通する第３バイパス通路と、
前記第１バイパス通路、前記第２バイパス通路及び前記第３バイパス通路の各々を開閉可能な第１、第２及び第３開閉弁と、
前記第１、第２及び第３開閉弁の各々の開閉を制御する制御手段と、を備え、
前記制御手段は、運転領域が中速域である場合において、内燃機関からの排気ガスを、前記第１バイパス通路を通じて前記低圧ターボに流入させると共に、前記第１、第２及び第３開閉弁の各々の開閉を制御することにより過給圧を制御することを特徴とする過給機付内燃機関。
【請求項２】
前記制御手段は、運転領域が中速域である場合において、前記第２開閉弁の開度を調整することにより前記過給圧を制御する請求項１に記載の過給機付内燃機関。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、過給機付内燃機関に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、容量の異なる低圧ターボ及び高圧ターボを有し、運転領域に応じて直列過給（２段過給）と並列過給とを使い分け、エンジンの全負荷領域に亘って適切な過給を得ることが可能な過給装置が知られている（例えば、特許文献１を参照）。
【０００３】
この過給装置では、運転領域が低速域の場合は２段過給を行う一方、運転領域が高速域の場合は並列過給を行う。ここで、２段過給とは、エンジンから排出される排気ガスを、高圧ターボ及び低圧ターボに対して直列に流通させる方式である。一方、並列過給とは、エンジンから排出される排気ガスを、高圧ターボ及び低圧ターボに対して並列に流通させる方式である。
【０００４】
なお、特許文献２及び３にも、このような過給方式を採用した例が記載されている。
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−９８２５０号公報
【特許文献２】特開平４−１６４１２３号公報
【特許文献３】特開平６−２５５３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記の特許文献１乃至３に記載の過給方式では、低高速域での過給は十分に行えるが、ターボの作動範囲が狭く、特に中速域での過給が不足してしまうといった課題がある。
【０００７】
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、中速域での過給を十分に行え、過給機の作動範囲を広げることが可能な過給機付内燃機関を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の１つの観点では、過給機付内燃機関は、低圧ターボ及び高圧ターボと、前記高圧ターボの上流より前記高圧ターボをバイパスして、前記低圧ターボの上流に連通する第１バイパス通路と、前記高圧ターボの上流と前記低圧ターボの下流に連通し、前記高圧ターボ及び前記低圧ターボをバイパスする第２バイパス通路と、前記高圧ターボの下流より前記低圧ターボをバイパスして、前記低圧ターボの下流に連通する第３バイパス通路と、前記第１バイパス通路、前記第２バイパス通路及び前記第３バイパス通路の各々を開閉可能な第１、第２及び第３開閉弁と、前記第１、第２及び第３開閉弁の各々の開閉を制御する制御手段と、を備え、前記制御手段は、運転領域が中速域である場合において、内燃機関からの排気ガスを、前記第１バイパス通路を通じて前記低圧ターボに流入させると共に、前記第１、第２及び第３開閉弁の各々の開閉を制御することにより過給圧を制御する。
【０００９】
上記の過給機付内燃機関によれば、制御手段は、運転領域が中速域である場合に、低圧ターボのみ作動させる。その際、制御手段は、第１〜第３開閉弁の各々の開閉を制御することで、過給圧を適切に制御する。これにより、過給機の作動範囲を中速域にまで広げることができる。
【００１０】
上記の過給機付内燃機関の一態様では、運転領域が中速域である場合において、前記第２開閉弁の開度を調整することにより前記過給圧を制御する。これにより、中速域において過給圧を適切な状態に調整することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、図面を参照して本発明の好適な実施の形態について説明する。
【００１２】
［過給機付内燃機関の構成］
図１は、本発明の実施形態に係る過給機付内燃機関１００の構成図を示す。図１では、実線矢印がガスの流れを示し、破線矢印が信号の入出力を示している。
【００１３】
過給機付内燃機関１００は、エンジン１と、エアクリーナ２と、低圧ターボ過給機３と、高圧ターボ過給機４と、触媒コンバータ５と、これらの各構成要素を接続する各種通路と、各種通路を開閉する各開閉弁と、制御装置６と、を備えている。
【００１４】
各種通路には、吸気通路１１、吸気バイパス通路１２及び１３、排気通路１４、排気バイパス通路１５〜１７が含まれる。各開閉弁には、開閉弁２１〜２７が含まれる。開閉弁２１〜２３は、例えば「開」又は「閉」の何れか一方に制御される遮断弁とされる。一方、開閉弁２４〜２７は、例えば開閉の割合（開度）が適宜の割合に制御される調節弁とされる。
【００１５】
エンジン１は、吸気通路１１及び排気通路１４に夫々接続され、吸気通路１１側より供給される空気（吸気）と燃料との混合気を燃焼することによって動力を発生する。エンジン１の種類としては、例えばガソリンエンジンやデーゼルエンジンなどが挙げられる。
【００１６】
エアクリーナ２は、吸気通路１１に接続され、外部より吸入された空気を浄化する。
【００１７】
低圧ターボ過給機３は、低中速域で過給能力の大きい大容量のターボ過給機として構成される。低圧ターボ過給機３は、吸気側に設けられるコンプレッサ３Ｃと、排気側に設けられるタービン３Ｔと、コンプレッサ３Ｃとタービン３Ｔとを接続するシャフト３ａと、を備える。コンプレッサ３Ｃは、吸気通路１１において、エアクリーナ２とエンジン１の吸気バルブ（図示略）との間に設けられる。タービン３Ｔは、排気通路１４において、エンジン１の排気バルブ（図示略）と触媒コンバータ５との間に設けられる。タービン３Ｔは、排気通路１４を通過する排気ガスによって回転される。タービン３Ｔの回転トルクが、コンプレッサ３Ｃに伝達されて回転することによって、吸気が圧縮される（即ち過給される）。なお、以下では、簡略化の為、「低圧ターボ過給機３」を「低圧ＴＣ３」と表記する。
【００１８】
なお、低圧ＴＣ３としては、例えば周知の固定ノズル方式のターボ過給機を採用することができる。固定ノズル方式のターボ過給機は、複数枚の羽根を有するタービンホイールと、タービンホイールを回転自在に保持するタービンハウジングと、を有する。タービンハウジングは、排気ガスが流入する入口と、流入した排気ガスを排出する出口とを有し、タービンハウジングの入口から流入する排気ガスをタービンホイールに導くスクロール流路を有する。スクロール流路は、タービンハウジングの入口から流入する排気ガスがタービンホイールに導かれるように、開口面積が一定の固定ノズルを有する。
【００１９】
高圧ターボ過給機４は、中高速域で過給能力の大きい小容量のターボ過給機として構成される。高圧ターボ過給機４は、吸気側に設けられるコンプレッサ４Ｃと、排気側に設けられるタービン４Ｔと、コンプレッサ４Ｃとタービン４Ｔとを接続するシャフト４ａと、を備える。コンプレッサ４Ｃは、吸気通路１１において、低圧ＴＣ３のコンプレッサ３Ｃとエンジン１の吸気バルブとの間に設けられる。タービン４Ｔは、排気通路１４において、エンジン１の排気バルブと低圧ＴＣ３のタービン３Ｔとの間に設けられる。このため、高圧ターボ過給機４は、低圧ＴＣ３に対して、吸気通路１１及び排気通路１４に直列に接続されている。タービン４Ｔは、排気通路１４を通過する排気ガスによって回転され、その回転トルクがコンプレッサ４Ｃに伝達されて回転することによって過給される。なお、以下では、簡略化の為、「高圧ターボ過給機４」を「高圧ＴＣ４」と表記する。
【００２０】
なお、高圧ＴＣ４としては、低圧ＴＣ３と同様に、例えば固定ノズル方式のターボ過給機を採用することができる。
【００２１】
触媒コンバータ５は、排気通路１４に接続され、排気通路１４を通過する排気ガス中に含まれる窒素酸化物（ＮＯx）等の大気汚染物質を浄化する。
【００２２】
吸気通路１１は、図１の太線にて示すように、エアクリーナ２、低圧ＴＣ３のコンプレッサ３Ｃ、高圧ＴＣ４のコンプレッサ４Ｃ、及びエンジン１の吸気バルブに夫々接続されている。吸気通路１１において、低圧ＴＣ３のコンプレッサ３Ｃの出口と高圧ＴＣ４のコンプレッサ４Ｃの入口との間には開閉弁２１が設けられている。
【００２３】
吸気バイパス通路１２は、一端がエアクリーナ２と低圧ＴＣ３のコンプレッサ３Ｃの入口との間で吸気通路１１に接続されていると共に、他端が開閉弁２１と高圧ＴＣ４のコンプレッサ４Ｃの入口との間で吸気通路１１に接続されている。吸気バイパス通路１２には開閉弁２２が設けられている。
【００２４】
吸気バイパス通路１３は、一端が低圧ＴＣ３のコンプレッサ３Ｃの出口と開閉弁２１との間で吸気通路１１に接続されていると共に、他端が高圧ＴＣ４のコンプレッサ４Ｃの出口とエンジン１の吸気バルブとの間で吸気通路１１に接続されている。吸気バイパス通路１３には、開閉弁２３が設けられている。
【００２５】
排気通路１４は、図１の太線にて示すように、エンジン１の排気バルブ、高圧ＴＣ４のタービン４Ｔ、低圧ＴＣ３のタービン３Ｔ及び触媒コンバータ５に夫々接続されている。排気通路１４において、高圧ＴＣ４のタービン４Ｔの出口と低圧ＴＣ３のタービン３Ｔの入口との間には開閉弁２６が設けられている。
【００２６】
排気バイパス通路１５は、一端がエンジン１の排気バルブと高圧ＴＣ４のタービン４Ｔの入口との間で排気通路１４に接続されていると共に、他端が開閉弁２６と低圧ＴＣ３のタービン３Ｔの入口との間で排気通路１４に接続されている。排気バイパス通路１５は、本発明の第１バイパス通路に該当する。排気バイパス通路１５には開閉弁２４が設けられている。開閉弁２４は、本発明の第１開閉弁に該当する。
【００２７】
排気バイパス通路１６は、一端が高圧ＴＣ４のタービン４Ｔの出口と開閉弁２６との間で排気通路１４に接続されていると共に、他端が低圧ＴＣ３のタービン３Ｔの出口と触媒コンバータ５の入口との間で排気通路１４に接続されている。排気バイパス通路１６は、本発明の第３バイパス通路に該当する。排気バイパス通路１６には開閉弁２５が設けられている。開閉弁２５は、本発明の第３開閉弁に該当する。
【００２８】
排気バイパス通路１７は、一端が開閉弁２４の上流で排気バイパス通路１６に接続されていると共に、他端が開閉弁２５の下流で排気バイパス通路１６に接続されている。排気バイパス通路１７は、本発明の第２バイパス通路に該当する。排気バイパス通路１７には開閉弁２７が設けられている。開閉弁２７は、本発明の第２開閉弁に該当する。
【００２９】
制御装置６は、本発明の制御手段として機能し、図示しない演算装置、記憶装置及び入出力装置を含んで構成される。制御装置６は、図示しない各種センサから供給される出力等に基づいて、過給機付内燃機関１００に対する制御を実行する。各種センサには、過給圧を検出する過給圧センサや、アクセルペダルの開度を検出するアクセル開度センサや、エンジン回転数Ｎｅを検出するエンジン回転数センサが含まれる。例えば、制御装置６は、これらの各センサから得られる過給圧、アクセル開度及びエンジン回転数Ｎｅ等に基づいて、開閉弁２１〜２７に対し開閉信号ｓ１〜ｓ７を出力して、開閉弁２１〜２７の開閉を制御する。
【００３０】
（過給モード別開閉弁の制御）
次に、本実施形態に係る過給モード別開閉弁の制御について説明する。
【００３１】
過給機付内燃機関１００では、３つの過給モードが設けられ、制御装置６による開閉弁２１〜２７の開閉制御を通じて、運転領域に応じて３つの過給モードを切り替える。ここで、３つの過給モードとは、後述する２段過給モード、１段過給モード及び並列過給モードを指す。
【００３２】
図２は、これら３つの過給モードに対応する開閉弁２１〜２７の開閉状態を整理してまとめた図表を示す。この図表において、「○」は開閉弁が「開」の状態であることを示す。「△」は、開閉弁が「閉〜中間開度」の状態であることを示す。ここで、中間開度とは、開閉弁の全開状態に対して、当該開閉弁を半分だけ開いた状態を指す。「×」は、開閉弁が「閉」の状態であることを示す。
【００３３】
以下、３つの過給モードによる運転状態について説明する。
【００３４】
まず、図２及び図３（ａ）を参照して、２段過給モードについて説明する。図３（ａ）は、２段過給モードによる運転状態を示す。
【００３５】
この「２段過給モード」では、低圧ＴＣ３及び高圧ＴＣ４を用いて過給を行う。この場合、制御装置６は、開閉弁２１〜２７の開閉状態を、図２及び図３（ａ）に示す状態とする。これにより、吸気側では、吸気通路１１のみが用いられる。そのため、外部より導入された空気は、吸気通路１１、エアクリーナ２、吸気通路１１、低圧ＴＣ３のコンプレッサ３Ｃ、吸気通路１１、開閉弁２１、吸気通路１１、高圧ＴＣ４のコンプレッサ４Ｃ、吸気通路１１をこの順に流れ、エンジン１内に導入される。
【００３６】
一方、排気側では、基本的に、２系統の排気経路が用いられる。第１系統の排気経路は、排気通路１４のみにより構成される。この場合、エンジン１より排出された排気ガスは、排気通路１４、高圧ＴＣ４のタービン４Ｔ、排気通路１４、開閉弁２６、排気通路１４、低圧ＴＣ３のタービン３Ｔ、排気通路１４、触媒コンバータ５、排気通路１４をこの順に流れる。第２系統の排気通路は、排気通路１４、排気バイパス通路１５により構成され、高圧ＴＣ４のタービン４Ｔを迂回する経路とされる。この場合、エンジン１より排出された排気ガスは、排気通路１４、排気バイパス通路１５、排気通路１４、低圧ＴＣ３のタービン３Ｔ、排気通路１４、触媒コンバータ５、排気通路１４をこの順に流れる。
【００３７】
この２段過給モードにおいて、過給圧の調整は開閉弁２４の開度を調整することにより行われる。即ち、開閉弁２４の開度を調整することにより、高圧ＴＣ４のタービン４Ｔをバイパスする排気バイパス通路１５の排気流量が調整され、過給圧が調整される。
【００３８】
こうして、２段過給モードにおいて、エンジン１内には低圧ＴＣ３のコンプレッサ３Ｃ及び高圧ＴＣ４のコンプレッサ４Ｃの２段階で過給された空気が導入されることになる。
【００３９】
次に、図２及び図３（ｂ）を参照して、１段過給モードについて説明する。図３（ｂ）は、１段過給モードによる運転状態を示す。
【００４０】
この「１段過給モード」では、低圧ＴＣ３のみを用いて過給を行う。この場合、制御装置６は、開閉弁２１〜２７の開閉状態を、図２及び図３（ｂ）に示す状態とする。
【００４１】
吸気側では、外部より導入された空気は、吸気通路１１、エアクリーナ２、吸気通路１１、低圧ＴＣ３のコンプレッサ３Ｃ、吸気通路１１、吸気バイパス通路１３、開閉弁２３、吸気バイパス通路１３、吸気通路１１をこの順に流れ、エンジン１内に導入される。なお、１段過給モードでは、高圧ＴＣ４は使用しないので、開閉弁２１は開状態であっても閉状態であってもよい。
【００４２】
一方、排気側では、基本的に、１系統の排気経路が用いられる。この第１系統の排気通路は、排気通路１４及び排気バイパス通路１５により構成され、高圧ＴＣ４のタービン４Ｔを迂回する経路とされる。この場合、エンジン１より排出された排気ガスは、排気通路１４、排気バイパス通路１５、開閉弁２４、排気バイパス通路１５、排気通路１４、低圧ＴＣ３のタービン３Ｔ、排気通路１４、触媒コンバータ５、排気通路１４をこの順に流れる。なお、開閉弁２６が閉状態とされるので高圧ＴＣ４は動作しない。
【００４３】
過給圧の調整は開閉弁２７の開度を制御することにより行われる。即ち、開閉弁２７の開度を調整することにより、低圧ＴＣ３のタービン３Ｔをバイパスする排気バイパス通路１６及び１７における排気流量が調整され、過給圧が調整される。
【００４４】
次に、図２及び図４を参照して、並列過給モードについて説明する。図４は、並列過給モードによる運転状態を示す。
【００４５】
この「並列過給モード」では、低圧ＴＣ３及び高圧ＴＣ４を用いて過給を行う点が、２段過給モードと共通しているが、主に次の点が相違している。
【００４６】
即ち、吸気側に着目すると、２段過給モードでは、エアクリーナ２側から流出する空気は低圧ＴＣ３のコンプレッサ３Ｃにより過給され、その過給された空気が高圧ＴＣ４のコンプレッサ４Ｃに流入する。これに対して、並列過給モードでは、エアクリーナ２側から流出する空気が、低圧ＴＣ３のコンプレッサ３Ｃ及び高圧ＴＣ４のコンプレッサ４Ｃの夫々に対して直接流入する。また、排気側に着目すると、２段過給モードでは、低圧ＴＣ３のタービン３Ｔに対して、高圧ＴＣ４のタービン４Ｔを回した後の排気ガスが、排気通路１４及び開閉弁２６を通じて流入する。これに対して、並列過給モードでは、低圧ＴＣ３のタービン３Ｔに対して、エンジン１側から排気バイパス通路１５及び開閉弁２４等を通じた排気ガスが直接流入する。
【００４７】
具体的に、この並列過給モードの場合、制御装置６は、開閉弁２１〜２７の開閉状態を、図２及び図４に示す状態とする。これにより、吸気側では、２系統の吸気経路が用いられる。第１系統の吸気経路は、吸気通路１１及び吸気バイパス通路１２により構成され、低圧ＴＣ３のコンプレッサ３Ｃを迂回する経路とされる。この場合、外部より導入された空気は、吸気通路１１、エアクリーナ２、吸気通路１１、吸気バイパス通路１２、開閉弁２２、吸気バイパス通路１２、高圧ＴＣ４のコンプレッサ４Ｃ、吸気通路１１をこの順に流れ、エンジン１内に導入される。つまり、高圧ＴＣ４のコンプレッサ４Ｃによって過給された空気がエンジン１内に導入される。
【００４８】
第２系統の吸気経路は、吸気通路１１及び吸気バイパス通路１３により構成され、高圧ＴＣ４のコンプレッサ４Ｃを迂回する経路とされる。この場合、外部より導入された空気は、吸気通路１１、エアクリーナ２、吸気通路１１、低圧ＴＣ３のコンプレッサ３Ｃ、吸気通路１１、吸気バイパス通路１３、開閉弁２３、吸気バイパス通路１３、吸気通路１１をこの順に流れ、エンジン１内に導入される。つまり、低圧ＴＣ３のコンプレッサ３Ｃによって過給された空気がエンジン１内に導入される。
【００４９】
一方、排気側では、基本的に、２系統の排気経路が用いられる。この第１系統の排気通路は、上記した１段過給モードにおける第１系統の排気通路の構成と同様であり、高圧ＴＣ４のタービン４Ｔを迂回する経路とされる。第２系統の排気経路は、排気通路１４及び排気バイパス通路１６により構成され、低圧ＴＣ３のタービン３Ｔを迂回する経路とされる。この場合、エンジン１より排出された排気ガスは、排気通路１４、高圧ＴＣ４のタービン４Ｔ、排気通路１４、排気バイパス通路１６、開閉弁２５、排気バイパス通路１６、排気通路１４、触媒コンバータ５、排気通路１４をこの順に流れる。
【００５０】
並列過給モードにおいて、過給圧の調整は開閉弁２７の開度を調整することにより行われる。即ち、開閉弁２７の開度を調整することにより、高圧ＴＣ４のタービン４Ｔ及び低圧ＴＣ３のタービンＴ３をバイパスする排気バイパス通路１７上の排気流量が調整され、過給圧の調整がなされる。
【００５１】
次に、図２及び図５（ａ）を参照して、制御装置６による３つの過給モードの切り替え制御の一例について説明する。
【００５２】
図５（ａ）は、エンジン回転数Ｎｅとアクセル開度に基づいて規定される３つの過給モードに係る動作領域マップを概略的に示す。図５（ａ）において、横軸はエンジン回転数Ｎｅを示し、縦軸はアクセル開度を示す。「グラフｇ１」は、２段過給モードと１段過給モードとの切り替え線を示す。「グラフｇ２」は、１段過給モードと並列過給モードとの切り替え線を示す。「グラフｇ３」は、アクセル開度の全開状態を示す。
【００５３】
まず、制御装置６は、アクセル開度センサを通じてアクセル開度を取得し、エンジン回転数センサを通じてエンジン回転数Ｎｅを取得する。次に、制御装置６は、図５（ａ）の動作領域マップと、取得したアクセル開度及びエンジン回転数Ｎｅとに基づき、開閉弁２１〜２７の開閉制御を通じて、３つの過給モードのうち何れかの過給モードに切り替える。この場合、制御装置６は、運転領域が「低速域」の場合は２段過給モードに切り替え、運転領域が「中速域」の場合は１段過給モードに切り替え、運転領域が「高速域」の場合は並列過給モードに切り替える。
【００５４】
ここで、「低速域」とは、図５（ａ）の動作領域マップにおいて、エンジン回転数Ｎｅがグラフｇ１より小さい領域Ａ１を指す。「中速域」とは、エンジン回転数Ｎｅがグラフｇ１とグラフｇ２との間の領域Ａ２を指す。「高速域」とは、エンジン回転数Ｎｅがグラフｇ３より大きい領域Ａ３を指す。
【００５５】
次に、図５（ｂ）を参照して、各種比較例と比較した、本実施形態に係る過給機付内燃機関１００の作用効果の一例について説明する。
【００５６】
図５（ｂ）は、本実施形態、比較例１及び２に係る過給機付内燃機関における、過給モードとエンジントルクとの関係を示すグラフである。図５（ｂ）において、縦軸はエンジントルクを示し、横軸はエンジン回転数Ｎｅを示す。また、「実線グラフｇ１１」は、本実施形態に係る過給機付内燃機関１００における、３つの過給モードとエンジントルクとの関係を示す。「一点鎖線グラフｇ１２」は、比較例１に係る過給機付内燃機関における過給モードとエンジントルクとの関係を示す。比較例１は、中速域の過給モードである１段過給モード、及び高速域の過給モードである並列過給モードを有し、運転領域が低速域及び高速域の何れかに応じて、それらの過給モードを切り替えて過給を行う。「破線グラフｇ１３」は、比較例２に係る過給機付内燃機関における過給モードとエンジントルクとの関係を示す。比較例２は、低速域の過給モードである２段過給モード、及び中速域の過給モードである１段過給モードを有し、運転領域が低速域及び高速域の何れかに応じて、それらの過給モードを切り替えて過給を行う。
【００５７】
図５（ｂ）のグラフより、本実施形態は、比較例１と比較して、低速域でのエンジントルクが増加していると共に、比較例２と比較して、高速域でのエンジントルクが増加している。
【００５８】
また、比較例３として、低速域の過給モードである２段過給モード、及び高速域の過給モードである並列過給モードを有し、運転領域が低速域及び高速域の何れかに応じて、それらの過給モードを切り替えて過給を行う構成を想定すると、本実施形態は、比較例３と比較して、中速域でのエンジントルクを増加させることができる。
【００５９】
以上のように、本実施形態に係る過給機付内燃機関１００では、低速域の過給モードである２段過給モードと、高速域の過給モードである並列過給モードとの間に、中速域の過給モードである１段過給モードを追加している。そして、運転領域が中速域に移行した場合には、制御装置６は、２段過給モード又は並列過給モードから１段過給モードへ切り替える。つまり、中速域では低圧ＴＣ３のみ作動させる。その際、制御装置６は、開閉弁２４〜２７の各々の開閉を制御することで、過給圧を適切に制御する。
【００６０】
これにより、中速域におけるエンジントルク及び出力を増加させることができる。その結果、比較例１乃至３と比較して、ターボ過給機の作動範囲を中速域にまで広げることができる。また、中速域においても過給圧を適切な状態に調整することができるので燃費も大幅に改善することができる。
【００６１】
なお、この過給機付内燃機関１００では、制御装置６は、運転領域が中速域から高速域へ移行する際に、一時的に開閉弁２５を開き側（例えば、中間開度）に制御することが好ましい。これにより、中速域から高速域への移行時に、エンジントルクの段差を生じさせることなく、１段過給モードから並列過給モードへとスムーズに切り替えることができる。
【００６２】
また、この過給機付内燃機関１００では、低圧ＴＣ３及び高圧ＴＣ４を、それぞれ固定ノズル方式のターボ過給機として構成することができる。これによれば、可変ノズル（ＶＮ）方式のターボ過給機と比較して、製品コストを低減することができる。その結果、この過給機付内燃機関１００を、様々な車種に対して好適に適用することが可能となる。
【００６３】
なお、ターボ過給機の製品コストが問題とならないのであれば、低圧ＴＣ３及び高圧ＴＣ４を、それぞれ可変ノズル方式のターボ過給機として構成してもよい。この場合は、スクロール流路に設けられた可変ノズルを通じてタービンホイールに流入する排気ガスの量及び速度を調整し、過給圧を適切な状態に調整することができる。よって、可変ノズル方式のターボ過給機を使用する場合には開閉弁２４〜２７は基本的に遮断弁とされる。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】本発明の実施形態に係る過給機付内燃機関の構成図を示す。
【図２】過給モード別開閉弁の制御に係る図表を示す。
【図３】２段過給モード及び１段過給モードによる運転状態を示す。
【図４】並列過給モードによる運転状態を示す。
【図５】３つの過給モードに係る動作領域マップ等を示す。
【符号の説明】
【００６５】
１  エンジン
３  低圧ターボ過給機
４  高圧ターボ過給機
６  制御装置
１１  吸気通路
１２、１３  吸気バイパス通路
１４  排気通路
１５〜１７  排気バイパス通路
２１〜２７  開閉弁
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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