(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
排気ガスにより回転駆動されるホイールと、
このホイールの周囲を渦巻き状に囲むように設置された２つの第１、第２スクロールを有するタービンハウジングと
を備えたタービンにおいて、
前記タービンハウジングは、
前記２つの第１、第２スクロールにそれぞれ連通すると共に、前記２つの第１、第２スクロールを経由して前記ホイールへ排気ガスを導く２つの第１、第２分岐流路と、
前記２つの第１、第２スクロールおよび前記ホイールより排気ガスを迂回させるバイパス流路と、
前記バイパス流路を開閉する第１排気制御弁と、
前記第２分岐流路を開閉する第２排気制御弁と、
前記ホイールを収容するホイール収容室と
を備え、
前記２つの第１、第２スクロールは、前記ホイールの回転軸方向に２分割して設けられ、
前記第１スクロールは、前記第１分岐流路から排気ガスを導入する第１導入部と、前記ホイール収容室へ排気ガスを導入する第１ノズルとを有するとともに、当該第１導入部から当該第１ノズルまでの流路断面積が排気流方向の上流側から下流側へ向かって徐々に減少する渦巻き形状であり、
前記第２スクロールは、前記第２分岐流路から排気ガスを導入する第２導入部と、前記ホイール収容室へ排気ガスを導入する第２ノズルとを有するとともに、当該第２導入部から当該第２ノズルまでの流路断面積が排気流方向の上流側から下流側へ向かって徐々に減少する渦巻き形状であり、
前記第１導入部は、前記第２導入部よりも排気流方向の上流側に配置され、
前記第１導入部から前記第１ノズルまでの前記第１スクロールの中で流路断面積の大きい部位と、前記第２導入部から前記第２ノズルまでの前記第２スクロールの中で流路断面積の小さい部位とが重なり、前記第１スクロールと前記第２スクロールとの間にスペースを備えることを特徴とするタービン。
【請求項２】
請求項１に記載のタービンにおいて、
前記タービンハウジングは、外部から内部へ排気ガスを導入する１つの導入流路、およびこの導入流路を流れる排気ガスを前記２つの第１、第２分岐流路に分岐させる分岐部を有していることを特徴とするタービン。
【請求項３】
請求項２に記載のタービンにおいて、
前記第１排気制御弁および前記第２排気制御弁は、前記分岐部よりも排気流方向の下流側に配置されていることを特徴とするタービン。
【請求項４】
請求項３に記載のタービンにおいて、
前記第１排気制御弁は、前記第１導入部よりも排気流方向の下流側に配置されていることを特徴とするタービン。
【請求項５】
請求項３に記載のタービンにおいて、
前記第２排気制御弁は、前記第１導入部よりも排気流方向の下流側に配置されていることを特徴とするタービン。
【請求項６】
請求項３ないし請求項５のうちのいずれか１つに記載のタービンにおいて、
前記第１排気制御弁は、前記第２排気制御弁よりも排気流方向の上流側に配置されていることを特徴とするタービン。
【請求項７】
請求項３ないし請求項５のうちのいずれか１つに記載のタービンにおいて、
前記第１排気制御弁は、前記第２排気制御弁よりも排気流方向の下流側に配置されていることを特徴とするタービン。
【請求項８】
請求項１ないし請求項７のうちのいずれか１つに記載のタービンにおいて、
前記タービンハウジングは、前記第１排気制御弁を収容する第１収納空間を有していることを特徴とするタービン。
【請求項９】
請求項１ないし請求項８のうちのいずれか１つに記載のタービンにおいて、
前記タービンハウジングは、前記第２排気制御弁を収容する第２収納空間を有していることを特徴とするタービン。
【請求項１０】
請求項１ないし請求項９のうちのいずれか１つに記載のタービンを備えたターボチャージャにおいて、
前記ホイールと一体回転可能に連結されて、吸気を圧縮して内燃機関へ送り込むインペラと、
このインペラの周囲を渦巻き状に囲むように設置されたスクロールを有するコンプレッサハウジングと
を備えたことを特徴とするターボチャージャ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば内燃機関の排気ガスにより回転駆動されるタービン及びターボチャージャに関するもので、特にタービンハウジングに２つの第１、第２排気制御弁が搭載されたタービン及びターボチャージャに係わる。
【背景技術】
【０００２】
従来より、内燃機関の過給システムとして、複数の翼（ブレード）が周方向に設けられたホイールと、このホイールを収容し、内燃機関（エンジン）から排出された排気ガスが渦巻き状のスクロールを通って導かれるホイール収容室を有するタービンハウジングとを備えたターボチャージャが公知である。
タービンハウジングには、タービン入口部に流入した排気ガスをホイール収容室を迂回（バイパス）してタービン出口部へ導くウェイストゲート流路（バイパス流路）が形成されている。また、タービンハウジングには、ウェイストゲート流路を流れる排気ガスの流量を開閉動作により調整するウェイストゲート弁が搭載されている。
【０００３】
タービンハウジングの内部に流入する排気ガスの流量が大きくなった場合、全ての排気ガスをホイール収容室を経由してタービンハウジングの外部へ排出していると排気抵抗となる可能性がある。このような場合には、ウェイストゲート弁を開弁（全開状態）して排気ガスを逃がす。
このように、ウェイストゲート弁を開弁してウェイストゲート流路を開放すると、ホイール収容室に導かれる排気ガスの流量が減るので、タービンのホイールに作用する排気エネルギーが減少する。これにより、ホイールの回転速度が低下するので、タービン及びターボチャージャの過回転が抑制される。
【０００４】
また、ホイールの周囲を囲む渦巻き状のスクロール（排気ガス流路）を、タービンハウジングの入口本体部からホイールに排気ガスを導く２つの内側、外側スクロールに区画したタービンハウジングと、外側スクロールに連通する外側入口流路を流れる排気ガスの流量を開閉動作により調整可能なスクロール切替弁とを備えたツインスクロール型のタービン（従来例１）が公知である（例えば、特許文献１参照）。
タービンハウジングは、内部に２つの内側、外側スクロールを形成するハウジング本体と、このハウジング本体の上流端に溶接により接合される入口本体部とを備えている。入口本体部の内部には、２つの内側、外側スクロールにそれぞれ連通する２つの内側、外側流路が形成されている。
【０００５】
入口本体部の外側流路の内部には、スクロール切替弁としての円板状のフラップバルブがアーム部材の回転軸を中心にして回転可能に収容されている。
また、入口本体部には、全開時にフラップバルブを外側流路の軸線方向に沿うように配置させるためのバルブ退避収納部、および全閉時にフラップバルブが着座可能なバルブシートが設けられている。
また、フラップバルブは、アーム部材の回転軸をバルブ退避収納部の収納空間に置きながら、バルブシートに着座する全閉位置とバルブシートより離脱しバルブ退避収納部の収納空間に収納される全開位置との間を回転可能に構成されている。なお、フラップバルブに連結するアーム部材には、レバー部材を介して動力が伝達されるように構成されている。
【０００６】
ところが、従来のタービン（従来例１）においては、フラップバルブの全動作範囲が外側流路内にあり、ハウジング本体との溶接面から排気流方向の上流側のフランジ部までのサイズ（距離）が大きくなってしまうという問題が生じる。
また、外側スクロールを流れる排気ガスは、最小流路断面積の部分に到達する前に、外側スクロールの途中から内側スクロールに合流してしまうため、排気ガスの流速が変化しタービン効率が落ちるという問題が生じる。
また、従来のタービン（従来例１）においては、スクロール切替弁としてのフラップバルブに加えて、上述したウェイストゲート弁を入口本体部の外側流路の内部に設置しようとした場合、ウェイストゲート弁の搭載スペースを確保することが困難となっている。
【０００７】
また、過給機に用いられる斜流タービン（従来例２）が公知である（例えば、特許文献２参照）。
特許文献２に記載の斜流タービン（従来例２）は、略中空円筒形状をした本体と、この本体にその接線方向に接続された略中空円筒形状の入口部（スクロールの入口部）と、本体から突出した出口部とが設けられたケーシング（タービンハウジング）を備えている。  入口部の内部空間は、入口分割壁によってハブ側スクロールに連通するハブ側入口流路と、シュラウド側スクロールに連通するシュラウド側入口流路とに分割されている。
入口部には、入口分割壁の上流端に取り付けられた揺動軸をその軸線回りに回転する流量可変弁が設けられている。
【０００８】
ところが、斜流タービン（従来例２）においては、従来例１に対して、ハブ側スクロールまたはシュラウド側スクロールが途中から合流することはないが、従来例１と同様に、流量可変弁を入口部の内部空間に収容した分だけ、ケーシングの入口部の体格が大型化する。これにより、ケーシングの大型化に伴い、例えば車両に対する斜流タービンの搭載性を悪化させる要因となっている。
また、従来例１と同様にして、流量可変弁に加えて、上述したウェイストゲート弁を入口部の内部空間に設置しようとした場合、ウェイストゲート弁の搭載スペースを確保することが困難となっている。
【０００９】
ここで、図１１は、発明者等が試作検討した、２つの第１、第２バルブ本体１０１、１０２および２つの第１、第２アーム部材１０３、１０４を搭載したツインスクロール型のタービンハウジング（ターボチャージャのタービンハウジング：比較例１）の主要構造を示したものである。
なお、第１バルブ本体１０１は、第１、第２スクロールをそれぞれ経由してホイールへ導入する排気ガスの流量を調整するスクロール切替弁の弁体であり、また、第２バルブ本体１０２は、ホイールを迂回する排気ガスの流量を調整するウェイストゲート弁の弁体である。
【００１０】
タービンハウジングの入口部１１０は、エキゾーストマニホールドの排気集合部に接続されている。
タービンハウジングには、排気ガスを第１、第２スクロールを経由してホイールへ導く２つの第１、第２排気導入流路１１１、１１２と、排気ガスを第１、第２スクロールとホイールを迂回させるウェイストゲート流路（バイパス流路）１１３とが設けられている。  タービンハウジングの出口部１１４は、排気浄化装置（触媒）やマフラーに接続されている。
【００１１】
図１１に示したタービンハウジング（比較例１）においては、第２排気導入流路１１２の上流部に、第１バルブ本体１０１を開閉可能に収容するバルブ収納空間１２２を備えている。また、出口部１１４の上流部に、第２バルブ本体１０２を開閉可能に収容するバルブ収納空間１２４を備えている。
第２排気導入流路１１２内のバルブ収納空間１２２には、第１アーム部材１０３の回転軸（第１バルブ本体１０１の回転中心部）が設けられている。また、出口部１１４内のバルブ収納空間１２４には、第２アーム部材１０４の回転軸（第２バルブ本体１０２の回転中心部）が設けられている。
【００１２】
以上のように、図１１に示したタービンハウジング（比較例１）においても、第１バルブ本体１０１を第２排気導入流路１１２内のバルブ収納空間１２２に収容した分だけ、タービンハウジングの第２排気導入流路１１２の上流部の体格が大型化する。また、第２バルブ本体１０２を出口部１１４内のバルブ収納空間１２４に収容した分だけ、タービンハウジングの出口部１１４の上流部の体格が大型化する。
このようなタービンハウジングの大型化に伴い、例えば車両に対する斜流タービンの搭載性を悪化させる要因となっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特開２０１０−２０３２６１号公報
【特許文献２】特開２００９−２８１１９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
本発明の目的は、タービンハウジングの体格の増加を伴うことなく、２つの第１、第２排気制御弁を搭載するスペースを容易に確保することのできるタービン及びターボチャージャを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
請求項１に記載の発明（タービン）は、排気ガスにより回転駆動されるホイールと、このホイールの周囲を渦巻き状に囲むように設置された２つの第１、第２スクロールを有するタービンハウジングとを備えている。
タービンハウジングは、２つの第１、第２スクロールを経由してホイールへ排気ガスを導く２つの第１、第２分岐流路と、２つの第１、第２スクロールおよびホイールより排気ガスを迂回させるバイパス流路と、バイパス流路を開閉する第１排気制御弁と、第２分岐流路を開閉する第２排気制御弁と、ホイールを収容するホイール収容室とを備えている。
２つの第１、第２スクロールは、ホイールの回転軸方向に２分割して設けられている。
第１スクロールは、第１分岐流路から排気ガスを導入する第１導入部と、ホイール収容室へ排気ガスを導入する第１ノズルとを有している。また、第１スクロールは、第１導入部から第１ノズルまでの流路断面積が排気流方向の上流側から下流側へ向かって徐々に減少する渦巻き形状である。
第２スクロールは、第２分岐流路から排気ガスを導入する第２導入部と、ホイール収容室へ排気ガスを導入する第２ノズルとを有している。また、第２スクロールは、第２導入部から第２ノズルまでの流路断面積が排気流方向の上流側から下流側へ向かって徐々に減少する渦巻き形状である。
そして、第１スクロールの第１導入部は、第２スクロールの第２導入部よりも排気流方向の上流側に配置されている。
第１導入部から第１ノズルまでの第１スクロールの中で流路断面積の大きい部位と、第２導入部から第２ノズルまでの第２スクロールの中で流路断面積の小さい部位とが重なり、第１スクロールと第２スクロールとの間にスペースを備える。
【００１６】
請求項１に記載の発明によれば、第１スクロールの第１導入部を、第２スクロールの第２導入部よりも排気流方向の上流側に配置したことにより、第１スクロールの流路断面積の大きい部位と第２スクロールの流路断面積の小さい部位とが重なり、２つの第１、第２スクロール間に隙間余裕（空間的な余裕）が形成される。
これによって、第２スクロールの第２導入部よりも排気流方向の上流側の第２分岐流路の流路長が長くなるので、タービンハウジングの体格の増加を伴うことなく、２つの第１、第２排気制御弁を搭載できるスペース（第１、第２排気制御弁の収納空間）を確保することができる。
この結果、タービンハウジングに２つの第１、第２排気制御弁を搭載した場合でも２つの第１、第２分岐流路、特に第２分岐流路の流路幅が増加することはなく、タービンハウジングの体格（サイズ）を小型化（コンパクト化）できる。したがって、タービンハウジングの搭載スペースを容易に確保することが可能となるので、例えば車両に対する搭載性を向上することができる。
【００１７】
請求項２に記載の発明によれば、タービンハウジングに、外部から内部へ排気ガスを導入する１つの導入流路、およびこの導入流路を流れる排気ガスを２つの第１、第２分岐流路に分岐させる分岐部を設けている。
請求項３に記載の発明によれば、第１分岐流路と第２分岐流路とを分岐させる分岐部よりも排気流方向の下流側（のバイパス流路および第２分岐流路）に、２つの第１、第２排気制御弁を配置したことにより、第１分岐流路および第１スクロールを経由してホイールへ導入される排気ガスの流れを乱すことがないので、第１分岐流路および第１スクロールのみを通ってホイールへ排気ガスが導入されるときにタービン効率が悪化することはない。
【００１８】
請求項４及び５に記載の発明によれば、第１スクロールの第１導入部よりも排気流方向の下流側（のバイパス流路または第２分岐流路）に第１排気制御弁または第２排気制御弁を配置したことにより、第２スクロールの第２導入部よりも排気流方向の上流側の第２分岐流路の流路長が長くなるので、タービンハウジングの体格の増加を伴うことなく、２つの第１、第２排気制御弁を搭載できるスペース（第１、第２排気制御弁の収納空間）を確保することができる。
請求項６及び７に記載の発明によれば、第１、第２排気制御弁のどちらが排気流方向の上流側または下流側に配置されていても構わない。
【００１９】
請求項８に記載の発明によれば、タービンハウジング（の内部）に、第１排気制御弁を収容する第１収納空間を設けている。
請求項９に記載の発明によれば、タービンハウジング（の内部）に、第２排気制御弁を収容する第２収納空間を設けている。
ここで、第１、第２排気制御弁のいずれか一方の排気制御弁の全開時に、排気制御弁が２つの第１、第２分岐流路の内部に突き出さないように、第２分岐流路の流路壁面を奥側に凹ませて、内部に第１収納空間または第２収納空間を形成する収納凹部を設けても良い。この場合、第１排気制御弁または第２排気制御弁の全開時に、第２分岐流路および第２スクロールを流れる排気ガスは、第１排気制御弁または第２排気制御弁に邪魔され（乱され）ることなく、ホイールへ導かれる。これにより、第１排気制御弁または第２排気制御弁の全開時における、排気ガスの流路（通過）抵抗を低減させることができる。
【００２０】
請求項１０に記載の発明（ターボチャージャ）は、排気ガスにより回転駆動されるホイールと、このホイールの周囲を渦巻き状に囲むように設置された２つの第１、第２スクロールを有するタービンハウジングと、ホイールと一体回転可能に連結されて、吸気を圧縮して内燃機関へ送り込むインペラと、このインペラの周囲を渦巻き状に囲むように設置されたスクロールを有するコンプレッサハウジングとを備えている。
ここで、ターボチャージャは、タービンのホイールが排気ガスにより回転駆動されると、ホイールに一体回転可能に連結されたインペラが回転し、インペラが吸気を圧縮する。圧縮されて圧力（過給圧）が上昇した圧縮空気（吸気）は、コンプレッサハウジングのスクロールを通ってコンプレッサハウジングの外部へ流出して内燃機関へ送り込まれる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】ターボチャージャを示した断面図である（実施例１）。
【図２】タービンハウジングを示した側面図である（実施例１）。
【図３】（ａ）は図１及び図２のＡ−Ａ断面図で、（ｂ）は図１及び図２のＢ−Ｂ断面図である（実施例１）。
【図４】（ａ）はタービンハウジングの排気ガス経路を示した経路図で、（ｂ）はウェイストゲート弁とスクロール切替弁の全閉状態を示した概略図である（実施例１）。
【図５】（ａ）はタービンハウジングの排気ガス経路を示した経路図で、（ｂ）はウェイストゲート弁の全閉状態、スクロール切替弁の全開状態を示した概略図である（実施例１）。
【図６】（ａ）はタービンハウジングの排気ガス経路を示した経路図で、（ｂ）はウェイストゲート弁とスクロール切替弁の全開状態を示した概略図である（実施例１）。
【図７】（ａ）はタービンハウジングの排気ガス経路を示した経路図で、（ｂ）はウェイストゲート弁とスクロール切替弁の全閉状態を示した概略図である（実施例２）。
【図８】（ａ）はタービンハウジングの排気ガス経路を示した経路図で、（ｂ）はウェイストゲート弁の全閉状態、スクロール切替弁の全開状態を示した概略図である（実施例２）。
【図９】（ａ）はタービンハウジングの排気ガス経路を示した経路図で、（ｂ）はウェイストゲート弁とスクロール切替弁の全開状態を示した概略図である（実施例２）。
【図１０】ウェイストゲート弁とスクロール切替弁の全閉状態を示した概略図である（実施例３）。
【図１１】タービンハウジングの主要構造を示した断面図である（比較例１）。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明の実施の形態を、図面に基づいて詳細に説明する。
本発明は、タービンハウジングの体格の増加を伴うことなく、２つの第１、第２排気制御弁を搭載するスペースを容易に確保するという目的を、第１スクロールの第１導入部を、第２スクロールの第２導入部よりも排気流方向の上流側に配置することで、第１スクロールの流路断面積の大きい部位と第２スクロールの流路断面積の小さい部位とが重なり、２つの第１、第２スクロール間に隙間余裕（空間的な余裕）が形成されるように構成したことで実現した。
【実施例１】
【００２３】
［実施例１の構成］
図１ないし図６は本発明の実施例１を示したもので、図１はターボチャージャを示した図で、図２および図３はタービンハウジングを示した図で、図４（ａ）〜図６（ａ）はタービンハウジングの排気ガス経路を示した図で、図４（ｂ）はウェイストゲート弁とスクロール切替弁の全閉状態を示した図で、図５（ｂ）はウェイストゲート弁の全閉状態、スクロール切替弁の全開状態を示した図で、図６（ｂ）はウェイストゲート弁とスクロール切替弁の全開状態を示した図である。
【００２４】
本実施例の内燃機関の過給システムは、複数の気筒（シリンダボア）を有する内燃機関（エンジン）から排出される排気ガスの圧力（排気圧）を利用して吸気を過給（圧縮）するターボチャージャを備えている。
ターボチャージャは、エンジンの各気筒毎の燃焼室に吸い込まれる吸気が流れる吸気管の途中に設けられたコンプレッサ（インペラ１、コンプレッサハウジング２）と、エンジンの各気筒毎の燃焼室から排出される排気ガスが流れる排気管の途中に設けられたタービン（ホイール３、タービンハウジング４）とを備えている。
【００２５】
本実施例のターボチャージャのタービンハウジング４には、排気入口部である排気導入流路５、外部から導入された排気ガスをホイール３へ導くための２つの第１、第２スクロール６、７、ホイール３を収容する円形状のホイール収容室８、外部から導入された排気ガスを２つの第１、第２スクロール６、７、ホイール収容室８より迂回（バイパス）させるバイパス流路９、および排気出口部である排気排出流路１０等が設けられている。
また、タービンハウジング４には、隔壁１３〜１５が一体的に設けられている。なお、隔壁１４の上流側端部には、タービンハウジング４の外部から内部へ排気ガスを導入する１つの排気導入流路５を流れる排気ガスを２つの第１、第２排気分岐流路１１、１２に分岐させる排気分岐部１６が設けられている。
また、タービンハウジング４は、第１、第２スクロールケース１７、１８およびタービン出口スリーブ１９を備えている。
【００２６】
隔壁１３は、タービンハウジング４の内部空間（１つのスクロール流路）を、少なくとも一部が互いに隣り合うように並列して配置される２つの第１、第２スクロール６、７に区画する第１仕切り壁（仕切り部）である。
隔壁１４は、タービンハウジング４の内部空間（１つの排気導入流路）を、少なくとも一部が互いに隣り合うように並列して配置される２つの第１、第２排気分岐流路１１、１２に区画する第２仕切り壁（仕切り部）である。
隔壁１５は、タービンハウジング４の内部空間を、第２排気分岐流路１２とバイパス流路９とに区画する第３仕切り壁（仕切り部）である。
【００２７】
本実施例のタービンハウジング４の内部には、バイパス流路９を開閉するウェイストゲート弁（ウェイストゲートバルブ）が搭載されている。
ウェイストゲート弁は、隔壁１５に一体的に設けられるバルブシート２１に対して着座、離脱して連通孔（バイパス孔）２２を閉鎖、開放するバルブ本体２３と、このバルブ本体２３と一体回転可能に連結して、バルブ本体２３を開閉動作させるバルブアーム２４と、このバルブアーム２４を回転方向に摺動自在に支持するベアリング２５と、バルブアーム２４を介してバルブ本体２３を駆動するアクチュエータとを備えている。
なお、ウェイストゲート弁の詳細は後述する。
【００２８】
本実施例のタービンハウジング４の内部には、第２排気分岐流路１２を開閉するスクロール切替弁（流量調整バルブ）が搭載されている。
スクロール切替弁は、隔壁１４に一体的に設けられるバルブシート３１に対して着座、離脱して連通孔３２を閉鎖、開放するバルブ本体３３と、このバルブ本体３３と一体回転可能に連結して、バルブ本体３３を開閉動作させるバルブアーム３４と、このバルブアーム３４を回転方向に摺動自在に支持するベアリング（図示せず）と、バルブアーム３４を介してバルブ本体３３を駆動するアクチュエータとを備えている。
なお、スクロール切替弁の詳細は後述する。
【００２９】
ここで、エンジンとして、複数の気筒（シリンダボア）を有する多気筒ディーゼルエンジン（例えば直列４気筒エンジン）が採用されている。但し、多気筒ディーゼルエンジンに限定されず、多気筒ガソリンエンジンを適用しても良い。
エンジンは、自動車等の車両のエンジンルーム内にターボチャージャと共に設置されている。また、エンジンの各気筒には、燃焼室内に燃料を噴射供給するインジェクタが搭載されている。
また、エンジンには、エアクリーナ、ターボチャージャ等が搭載されている。
エアクリーナは、インレットダクト（外気導入ダクト）の上流端で開口した外気導入口より空気導入流路に導入される外気（吸気）を濾過するフィルタエレメント（濾過エレメント）を有している。エアクリーナの出口端は、エアクリーナを通過した吸気が流れる吸気通路を形成するインテークダクトを介して、ターボチャージャのコンプレッサハウジング２に接続している。
【００３０】
コンプレッサハウジング２の出口端は、コンプレッサハウジング２から流出した吸気が流れる吸気通路を形成するインテークダクトを介して、インタークーラに接続している。インタークーラの出口端は、インタークーラを通過した吸気が流れる吸気通路を形成するインテークダクトを介して、スロットルボディに接続している。
スロットルボディの出口端は、スロットルバルブを通過した吸気が流れる吸気通路を形成するインテークマニホールドを介して、エンジンの各気筒毎の吸気ポートに接続している。
【００３１】
これらのインレットダクト、インテークダクト、コンプレッサハウジング、インテークダクト、インタークーラ、インテークダクト、スロットルボディ、インテークマニホールド等によって、エンジンの各気筒毎の燃焼室に吸い込まれる吸気が流れる吸気通路を形成する吸気管（内燃機関の吸気管、吸気ダクト）が構成される。
吸気管の内部に形成される吸気通路は、エンジンの各気筒毎の燃焼室および吸気ポートに連通している。
【００３２】
一方、エンジンの各気筒毎の排気ポートの出口端は、エンジンの各気筒毎の燃焼室より流出した排気が流れる排気通路を形成するエキゾーストマニホールドを介して、ターボチャージャのタービンハウジング４に接続している。タービンハウジング４の出口端は、タービンハウジング４から流出した排気が流れる排気通路を形成するエキゾーストダクトを介して、排気浄化装置（触媒）に接続している。排気浄化装置の出口端は、触媒を通過した排気が流れる排気通路を形成するエキゾーストダクトを介して、排気消音器であるマフラに接続している。
【００３３】
これらのエキゾーストマニホールド、タービンハウジング、エキゾーストダクト、触媒、エキゾーストダクト、排気消音器であるマフラ等によって、エンジンの各気筒毎の燃焼室から流出した排気が流れる排気通路を形成する排気管（内燃機関の排気管、排気ダクト）が構成される。
排気管の内部に形成される排気通路は、エンジンの各気筒毎の燃焼室および排気ポートに連通している。
【００３４】
ターボチャージャは、コンプレッサとタービンとを備え、吸気管を流れる吸気をコンプレッサ（インペラ１、コンプレッサハウジング２）で圧縮し、圧縮された圧縮空気（吸気）をエンジンの各気筒毎の燃焼室に送り込むターボ過給機である。このターボチャージャは、タービン（ホイール３、タービンハウジング４）が排気ガスにより回転駆動されると、タービンのホイール３に一体回転可能に連結したコンプレッサも回転し、このコンプレッサが吸気を圧縮する。
コンプレッサは、タービンシャフト３６の回転軸（回転中心）を中心にして回転するインペラ１、およびこのインペラ１の周囲を円周方向に取り囲むように設置されたコンプレッサハウジング２を備えている。
【００３５】
コンプレッサのインペラ１は、複数のコンプレッサブレード（翼）が円周方向に設置されている。このインペラ１は、タービンシャフト３６を介して、ホイール３と一体回転可能に連結している。
コンプレッサハウジング２の内部には、吸気導入流路、インペラ収容室、スクロールおよび吸気排出流路（図示せず）等が形成されている。
吸気導入流路は、コンプレッサハウジング２の上流側端面で開口する開口部である吸気導入ポートを介して、コンプレッサハウジング２の外部から流入した吸気をインペラ１を回転自在に収容するインペラ収容室へ導く吸気入口流路である。
【００３６】
スクロールは、インペラ１およびインペラ収容室の周囲を渦巻き状に囲むように設置されて、インペラ収容室から流入した吸気を吸気排出流路へ導入するように構成されている。
吸気排出流路は、コンプレッサハウジング２の下流側端面で開口する開口部である吸気排出ポートを介して、スクロールから流入した吸気をコンプレッサハウジング２の外部へ排出する吸気出口流路である。
【００３７】
タービンは、エンジンの排気圧により回転駆動されるホイール３、およびこのホイール３の周囲を円周方向に取り囲むように設置されたタービンハウジング４を備えている。
タービンのホイール３は、複数のタービンブレード（翼）が円周方向に設置されている。
タービンハウジング４は、例えば耐熱アルミニウム合金や耐熱鋼等の耐熱性金属により形成されている。このタービンハウジング４は、エキゾーストマニホールドとエキゾーストダクトとの間に接続されている。
【００３８】
タービンハウジング４の内部には、排気導入流路５、２つの第１、第２スクロール６、７、ホイール収容室８、バイパス流路９および排気排出流路１０等が形成されている。
排気導入流路５は、排気分岐部１６よりも排気流方向の上流側に設けられている。この排気導入流路５は、タービンハウジング４の上流側端面で開口する開口部である排気導入ポート３９を介して、タービンハウジング４の外部から流入した排気ガスを２つの第１、第２排気分岐流路１１、１２へ導く吸気入口流路である。
２つの第１、第２スクロール６、７および２つの第１、第２排気分岐流路１１、１２は、タービンのホイール３の回転軸方向に２分割して設けられている。
【００３９】
第１スクロール６は、第１排気分岐流路１１とホイール収容室８とを連通し、ホイール収容室８の周囲を渦巻き状に囲むように設置された渦巻き形状の第１排気中継流路（スクロール流路）のことである。この第１スクロール６は、ホイール収容室８よりも排気流方向の上流側に設けられている。
また、第１スクロール６は、第１排気分岐流路１１の出口端部から排気ガスを導入する第１導入部４１、および第１スクロール６からホイール収容室８へ排気ガスを導入する第１ノズル４３を有している。
なお、第１ノズル４３は、ホイール収容室８の周囲を部分円形状（円弧形状）に囲むように開口したスリット状の開口部である。
【００４０】
第２スクロール７は、第２排気分岐流路１２とホイール収容室８とを連通し、ホイール収容室８の周囲を渦巻き状に囲むように設置された渦巻き形状の第２排気中継流路（スクロール流路）のことである。この第２スクロール７は、ホイール収容室８よりも排気流方向の上流側に設けられている。
また、第２スクロール７は、第２排気分岐流路１２の出口端部から排気ガスを導入する第２導入部４２、および第２スクロール７からホイール収容室８へ排気ガスを導入する第２ノズル４４を有している。
なお、第２ノズル４４は、ホイール収容室８の周囲を部分円形状（円弧形状）に囲むように開口したスリット状の開口部である。
【００４１】
バイパス流路９は、ホイール収容室８よりも排気流方向の上流側に設けられている。このバイパス流路９は、第２排気分岐流路１２から流入した排気ガスを、ホイール収容室８および２つの第１、第２スクロール６、７を迂回（バイパス）させて、ホイール収容室８よりも排気流方向の下流側の排気排出流路１０へ導くウェイストゲート流路（排気ガス流路）である。
排気排出流路１０は、ホイール収容室８よりも排気流方向の下流側に設けられている。この排気排出流路１０は、タービンハウジング４の下流側端面で開口する開口部である排気排出ポート４９を介して、タービンハウジング４の内部から外部（触媒側）へ排気ガスを排出する吸気出口流路である。
【００４２】
第１排気分岐流路１１は、排気導入流路５と第１スクロール６とを連通する第１排気中継流路（連通路）である。この第１排気分岐流路１１は、排気導入流路５の排気分岐部１６から導入された排気ガスを第１スクロール６を経由して、ホイール３を回転自在に収容するホイール収容室８へ導く吸気入口流路である。また、第１排気分岐流路１１は、排気分岐部１６で開口した上流側（入口）端部から下流側（出口）端部まで直線状に延びる直線流路を有し、入口端部から出口端部まで流路断面積が変化しない。第１排気分岐流路１１の出口端部は、第１スクロール６の第１導入部４１に接続している。
【００４３】
第２排気分岐流路１２は、排気導入流路５と第２スクロール７とを連通する第２排気中継流路（連通路）である。この第２排気分岐流路１２は、排気導入流路５の排気分岐部１６から導入された排気ガスを第２スクロール７を経由して、ホイール収容室８へ導く吸気入口流路である。また、第２排気分岐流路１２は、排気分岐部１６で開口した入口端部から中間部まで直線状に延びる直線流路、および中間部から出口端部まで曲線状に延びる曲線流路を有し、上流側（入口）端部から下流側（出口）端部まで流路断面積が大きく変化しない。第２排気分岐流路１２の出口端部は、第２スクロール７の第２導入部４２に接続している。
【００４４】
次に、本実施例のウェイストゲート弁の詳細を図１、図４ないし図６に基づいて説明する。
ウェイストゲート弁は、ターボチャージャのコンプレッサの過給圧が設定値を越えた際に開弁（例えば全開）して、コンプレッサの過給圧を設定値以下に抑える過給圧制御装置を構成する。
このウェイストゲート弁は、第２排気分岐流路１２から連通孔２２を通って排気排出流路１０へ向かう排気ガスの流量、つまりバイパス流路９を流れる排気の流量を開閉動作により制御（調整）する排気ガス制御弁（第１排気制御弁）を構成している。
また、ウェイストゲート弁は、バルブ本体２３の開度変化（バルブ角度変化）に対してバイパス流路９（特に連通孔２２）の開口面積が変化する開口特性（バルブ開度−流量特性）を備えている。
【００４５】
ウェイストゲート弁は、バルブ本体２３、バルブアーム２４、ベアリング２５およびアクチュエータを備えている。
バルブ本体２３は、タービンハウジング４と同様に、耐熱性金属により形成されている。このバルブ本体２３の背面より突出した突起５１の外周には、円環状の周方向溝が形成されている。この周方向溝には、バルブ本体２３の突起５１の外周にバルブアーム２４の結合部（出力部）５２を嵌め合わせた際に、バルブ本体２３からのバルブアーム２４の抜け止めを行うワッシャまたはＣリング等のバルブアーム抜け止め手段５３が装着されている。なお、バルブ本体２３は、バルブアーム２４の結合部５２に支持固定されている。
【００４６】
バルブアーム２４の入力部には、リンク機構５４が一体回転可能に連結されている。
アクチュエータは、モータの動力（トルク）を利用してバルブ本体２３をバルブアーム２４の回転軸５５の回転中心を中心にして回転方向に駆動するように構成されている。このアクチュエータは、駆動する動力を発生するモータ、およびこのモータの回転を減速する減速機構を含んで構成される電動アクチュエータである。
なお、モータは、ＥＣＵ（エンジン制御ユニット）によって電子制御されるモータ駆動回路を介して、自動車等の車両に搭載されたバッテリに電気的に接続されている。
【００４７】
ここで、本実施例のウェイストゲート弁は、モータを通電（オン：ＯＮ）することで、バルブ本体２３がバルブシート２１より離脱（離座）してバイパス流路９（特に連通孔２２）を開放（例えば全開）する。また、ウェイストゲート弁は、モータへの通電を停止（オフ：ＯＦＦ）することで、バルブ本体２３がバルブシート２１に着座してバイパス流路９（特に連通孔２２）を閉鎖（例えば全閉）する。
また、バルブアーム２４の入力部は、リンク機構５４を介して、減速機構の最終ギヤと一体回転可能に連結されている。また、バルブアーム２４の入力部を、リンク機構５４を介することなく、減速機構の最終ギヤに連結しても良い。また、バルブアーム２４の入力部を、モータの出力軸に直結しても良い。
【００４８】
次に、本実施例のスクロール切替弁の詳細を図４ないし図６に基づいて説明する。
スクロール切替弁は、排気ガスの流量が少ない、エンジン回転速度（以下エンジン回転数と言う）が低速回転領域の際に閉弁（例えば全閉）して、ホイール収容室８へ排気ガスを導入するスクロール流路として第１スクロール６のみを使用することで、ホイール３へ導入される排気ガスの流速を高めて、エンジンの低速回転領域での過給性能を確保し、排気ガスの流量が増えた中速回転領域の際に開弁（例えば全開）して、スクロール流路として２つの第１、第２スクロール６、７を併用して排気ガスの流量を調整して、エンジンの中速回転領域での過給性能を向上する過給圧制御装置を構成する。
【００４９】
スクロール切替弁は、第２排気分岐流路１２（特に連通孔３２）および第２スクロール７を通ってホイール収容室８へ導かれる排気ガスの流量、つまり第２排気分岐流路１２および第２スクロール７を流れる排気の流量を開閉動作により制御（調整）する排気ガス制御弁（第２排気制御弁）を構成している。
また、スクロール切替弁は、バルブ本体３３の開度変化（バルブ角度変化）に対して第２排気分岐流路１２（特に連通孔３２）の開口面積が変化する開口特性（バルブ開度−流量特性）を備えている。
スクロール切替弁は、バルブ本体３３、バルブアーム３４、ベアリングおよびアクチュエータを備えている。
【００５０】
バルブ本体３３は、ウェイストゲート弁と同様に、耐熱性金属により形成されている。このバルブ本体３３は、バルブアーム３４の出力部に支持固定されている。
バルブアーム３４の入力部には、図示しないリンク機構が一体回転可能に連結されている。
アクチュエータは、ウェイストゲート弁と同様に、モータの動力（トルク）を利用してバルブ本体３３をバルブアーム３４の回転軸５６の回転中心を中心にして回転方向に駆動するように構成されている。このアクチュエータは、駆動する動力を発生するモータ、およびこのモータの回転を減速する減速機構を含んで構成される電動アクチュエータである。
なお、モータは、ＥＣＵによって電子制御されるモータ駆動回路を介して、自動車等の車両に搭載されたバッテリに電気的に接続されている。
【００５１】
ここで、本実施例のスクロール切替弁は、モータを通電（オン：ＯＮ）することで、バルブ本体３３がバルブシート３１より離脱（離座）して第２排気分岐流路１２（特に連通孔３２）および第２スクロール７を開放（例えば全開）する。また、スクロール切替弁は、モータへの通電を停止（オフ：ＯＦＦ）することで、バルブ本体３３がバルブシート３１に着座して第２排気分岐流路１２（特に連通孔３２）および第２スクロール７を閉鎖（例えば全閉）する。
また、バルブアーム３４の入力部は、リンク機構を介して、減速機構の最終ギヤと一体回転可能に連結されている。また、バルブアーム３４の入力部を、リンク機構を介することなく、減速機構の最終ギヤに連結しても良い。また、バルブアーム３４の入力部を、モータの出力軸に直結しても良い。
【００５２】
［実施例１の特徴］
タービンハウジング４は、第１スクロール６の第１導入部４１の形成位置が、第２スクロール７の第２導入部４２の形成位置よりも排気流方向の上流側に配置されている。
タービンハウジング４は、排気導入流路５を流れる排気ガスを、２つの第１、第２スクロール６、７にそれぞれ連通する２つの第１、第２排気分岐流路１１、１２に分岐させる排気分岐部１６を備えている。
【００５３】
ウェイストゲート弁の弁体であるバルブ本体２３は、排気分岐部１６よりも排気流方向の下流側に配置されている。このバルブ本体２３は、第１スクロール６の第１導入部４１よりも排気流方向の下流側に配置されている。また、バルブ本体２３は、バルブ本体３３よりも排気流方向の上流側に配置されている。
スクロール切替弁の弁体であるバルブ本体３３は、排気分岐部１６よりも排気流方向の下流側に配置されている。このバルブ本体３３は、第１スクロール６の第１導入部４１よりも排気流方向の下流側に配置されている。また、バルブ本体３３は、バルブ本体２３よりも排気流方向の下流側に配置されている。
【００５４】
２つの第１、第２スクロール６、７は、２つの第１、第２排気分岐流路１１、１２から流入した排気ガスをホイール収容室８へ導入するように構成されている。
第１スクロール６は、その上流側（入口）端部から下流側（出口）端部までの流路断面積、つまり第１導入部４１から第１ノズル４３までの流路断面積が、第１導入部４１から第１ノズル４３へ向かって徐々に減少するように構成されている。
第２スクロール７は、その上流側（入口）端部から下流側（出口）端部までの流路断面積、つまり第２導入部４２から第２ノズル４４までの流路断面積が、第２導入部４２から第２ノズル４４へ向かって徐々に減少するように構成されている。
【００５５】
バイパス流路９は、第２排気分岐流路１２と排気排出流路１０とを連通するようにバルブシート２１をその板厚方向に貫通する連通孔２２を有している。
第２排気分岐流路１２は、バルブシート３１よりも排気流方向の上流側に設けられる上流側流路６１、バルブシート３１よりも排気流方向の下流側に設けられる下流側流路６２、および上流側流路６１と下流側流路６２とを連通するようにバルブシート３１をその板厚方向に貫通する連通孔３２を有している。
【００５６】
タービンハウジング４は、ウェイストゲート弁の全作動範囲において、ウェイストゲート弁が２つの第１、第２排気分岐流路１１、１２の内部に突き出さないように、ウェイストゲート弁を収容（収納）するためのバルブ収納空間（第１収納空間）７１を有している。このバルブ収納空間７１は、バイパス流路９、特に連通孔２２よりも排気流方向の下流側に設けられる。
なお、ウェイストゲート弁のバルブアーム２４の回転軸５５は、ベアリング２５を介して、タービン出口スリーブ１９の軸受け部７２の軸受け孔壁面に回転自在に支持されている。
【００５７】
第２排気分岐流路１２は、スクロール切替弁の全開時に、スクロール切替弁が２つの第１、第２排気分岐流路１１、１２の内部に突き出さないように、スクロール切替弁を収容（収納）するためのバルブ収納空間（第２収納空間）７３を有している。このバルブ収納空間７３は、第２排気分岐流路１２、特に連通孔３２よりも排気流方向の下流側に設けられる。
ここで、スクロール切替弁の全開時に、スクロール切替弁が２つの第１、第２排気分岐流路１１、１２の内部に突き出さないように、隔壁１５の流路壁面を第２排気分岐流路１２の中心軸線側に対して反対側（奥側（排気排出ポート側、図示下方））に凹ませて、内部にバルブ収納空間７３を形成する収納凹部７４を設けている。これにより、スクロール切替弁の全開時に、第２排気分岐流路１１および第２スクロール７を流れる排気ガスは、スクロール切替弁に邪魔され（乱され）ることなく、ホイール収容室８へ導かれる。これにより、スクロール切替弁の全開時における、排気ガスの流路（通過）抵抗を低減させることができる。
なお、スクロール切替弁のバルブアーム２４の回転軸５６は、ベアリングを介して、タービン出口スリーブ１９の軸受け部７５（図７参照）の軸受け孔壁面に回転自在に支持されている。また、軸受け部７５の軸受け孔は、収納凹部７４の両側の溝側壁に設けられている。
【００５８】
［実施例１の作用］
次に、本実施例の内燃機関の過給システム（ターボチャージャ）の動作を図１ないし図６に基づいて簡単に説明する。
ターボチャージャのコンプレッサから吸気管（スロットルボディ、インテークマニホールド）の吸気通路、吸気ポートを経て燃焼室内に供給された吸気とインジェクタから噴射された燃料との混合気が燃焼室内で燃焼すると、この燃焼により生じた排気ガスが排気ポートから排出される。排気ポートから排出された排気ガスは、排気管（エキゾーストマニホールド）の排気通路を経てターボチャージャのタービンへ導かれる。
【００５９】
エンジンの全負荷の低速運転時、つまりエンジン回転数が１５００ｒｐｍ未満の低速回転領域の場合には、ウェイストゲート弁とスクロール切替弁とを共に閉弁状態に維持するため、図４に示したように、ウェイストゲート弁のバルブ本体２３およびスクロール切替弁のバルブ本体３３が共に全閉状態となるように、両モータをＯＦＦする。
これによって、バルブ本体２３、３３が共に全閉状態を継続する。これにより、ターボチャージャのタービンハウジング４のバイパス流路９および第２排気分岐流路１２が共にに閉鎖される。
【００６０】
この結果、エンジンの排気ポートより排出された排気ガスの全量は、タービンハウジング４の上流側端面で開口した排気導入ポート３９から排気導入流路５へ流入する。排気導入流路５に流入した排気ガスは、排気導入流路５から第１排気分岐流路１１に流入する。第１排気分岐流路１１に流入した排気ガスは、第１導入部４１から第１スクロール６に流入し、第１ノズル４３からホイール収容室８に導入される。ホイール収容室８に導入された排気ガスは、タービンのホイール３を回転駆動した後に、タービンハウジング４の排気排出流路１０を通って、タービンハウジング４の下流側端面で開口した排気排出ポート４９から外部（触媒側）へ排出される。
【００６１】
一方、吸気管の吸気通路からコンプレッサハウジング２の内部に流入した吸気は、吸気導入流路を通ってインペラ収容室に導かれる。そして、インペラ収容室に導入された吸気は、ホイール３の回転により駆動されるインペラ１の遠心力によって圧縮されて圧力（過給圧）が上昇する。そして、圧力が上昇した吸気は、吸気管の吸気通路および吸気ポートを通ってエンジンの燃焼室内に吸い込まれる。
したがって、少ない排気流量でも十分高速な流れが得られるので、エンジンの低速運転時における過給圧を高めることができる。
【００６２】
エンジンの中速運転時、つまりエンジン回転数が１５００ｒｐｍ以上で、且つ２５００ｒｐｍ未満の中速回転領域の場合には、ウェイストゲート弁の閉弁状態を維持すると共に、スクロール切替弁を開弁（例えば全開状態）するため、図５に示したように、ウェイストゲート弁のバルブ本体２３が全閉状態となるように、モータをＯＦＦすると共に、スクロール切替弁のバルブ本体３３が全開状態となるように、モータをＯＮする。
これによって、バルブ本体２３が全閉状態を継続し、且つバルブ本体３３が全開状態となる。これにより、２つの第１、第２排気分岐流路１１、１２が開放され、バイパス流路９が閉鎖される。
【００６３】
この結果、排気導入ポート３９から排気導入流路５へ流入した排気ガスの一部は、排気導入流路５から第１排気分岐流路１１に流入する。第１排気分岐流路１１に流入した排気ガスは、第１導入部４１から第１スクロール６に流入し、第１ノズル４３からホイール収容室８に導入される。
また、排気導入流路５へ流入した排気ガスの残部は、排気導入流路５から排気分岐部１６で分岐して第２排気分岐流路１２に流入する。第２排気分岐流路１２に流入した排気ガスは、第２導入部４２から第２スクロール７に流入し、第２ノズル４４からホイール収容室８に導入される。
これにより、２つの第１、第２排気分岐流路１１、１２および２つの第１、第２スクロール６、７の双方を通ってホイール収容室８に導入された排気ガスは、タービンのホイール３を回転駆動した後に、タービンハウジング４の排気排出流路１０を通って、タービンハウジング４の下流側端面で開口した排気排出ポート４９から外部（触媒側）へ排出される。
【００６４】
一方、吸気管の吸気通路からコンプレッサハウジング２の内部に流入した吸気は、吸気導入流路を通ってインペラ収容室に導かれる。そして、インペラ収容室に導入された吸気は、ホイール３の回転により駆動されるインペラ１の遠心力によって圧縮されて圧力（過給圧）が上昇する。そして、圧力が上昇した吸気は、吸気管の吸気通路および吸気ポートを通ってエンジンの燃焼室内に吸い込まれる。
したがって、排気流量が増大し、エンジンの中速運転時における過給圧を高めることができる。
【００６５】
なお、エンジン回転数または目標過給圧に応じてスクロール切替弁の開度制御を行うことができる。つまりエンジン回転数または目標過給圧に応じてバルブ本体３３の開度（角度）を連続的または段階的に変更することで、バルブ本体３３の開閉変化に伴って第２排気分岐流路１２（連通孔３２）の開口面積が徐々に変化する開口特性となる。この場合、ターボチャージャのコンプレッサの過給圧をエンジンの運転状況に応じて最適化することができる。
【００６６】
エンジンの高速運転時、つまりエンジン回転数が２５００ｒｐｍ以上の高速回転領域の場合には、ウェイストゲート弁とスクロール切替弁とを共に開弁（例えば全開状態）するため、図６に示したように、ウェイストゲート弁のバルブ本体２３およびスクロール切替弁のバルブ本体３３が共に全開状態となるように、両モータをＯＮする。
これによって、バルブ本体２３、３３が共に全開状態となる。これにより、ターボチャージャのタービンハウジング４のバイパス流路９および第２排気分岐流路１２が共に開放される。
【００６７】
この結果、排気導入ポート３９から排気導入流路５へ流入した排気ガスの一部は、排気導入流路５から２つの第１、第２排気分岐流路１１、１２および２つの第１、第２スクロール６、７の双方を通って２つの第１、第２ノズル４３、４４からホイール収容室８に導入される。これにより、２つの第１、第２排気分岐流路１１、１２および２つの第１、第２スクロール６、７の双方を通ってホイール収容室８に導入された排気ガスは、タービンのホイール３を回転駆動した後に、タービンハウジング４の排気排出流路１０を通って、タービンハウジング４の下流側端面で開口した排気排出ポート４９から外部（触媒側）へ排出される。
【００６８】
一方、吸気管の吸気通路からコンプレッサハウジング２の内部に流入した吸気は、吸気導入流路を通ってインペラ収容室に導かれる。そして、インペラ収容室に導入された吸気は、ホイール３の回転により駆動されるインペラ１の遠心力によって圧縮されて圧力（過給圧）が上昇する。そして、圧力が上昇した吸気は、吸気管の吸気通路および吸気ポートを通ってエンジンの燃焼室内に吸い込まれる。
また、排気導入ポート３９から排気導入流路５へ流入した排気ガスの残部は、第２排気分岐流路１２からバイパス流路９（連通孔２２）を通って排気排出流路１０に逃がされる。これにより、ターボチャージャのコンプレッサの過給圧が設定値以下に抑えられる。
すなわち、ウェイストゲート弁のバルブ本体２３を開弁してバイパス流路９を開放することにより、ホイール収容室８に導かれる排気ガスの流量が減るので、タービンのホイール３に作用する排気エネルギーが減少する。これにより、ホイール３の回転速度が低下するので、ターボチャージャの過回転が抑制される。ターボチャージャのコンプレッサの過給圧が設定値以下に抑えられる。
【００６９】
なお、エンジン回転数または目標過給圧に応じてウェイストゲート弁およびスクロール切替弁の開度制御を行うことができる。つまりエンジン回転数または目標過給圧に応じてバルブ本体２３、３３の開度（角度）を連続的または段階的に変更することで、バルブ本体２３、３３の開閉変化に伴ってバイパス流路９（連通孔２２）、第２排気分岐流路１２（連通孔３２）の開口面積が徐々に変化する開口特性となる。この場合、ターボチャージャのコンプレッサの過給圧をエンジンの運転状況に応じて最適化することができる。
【００７０】
［実施例１の効果］
本実施例のターボチャージャのタービンハウジング４の内部には、ウェイストゲート弁（バルブシート２１、連通孔（弁孔）２２、バルブ本体２３、バルブアーム２４等）およびスクロール切替弁（バルブシート３１、連通孔（弁孔）３２、バルブ本体３３、バルブアーム３４等）が搭載されている。
タービンハウジング４の内部には、排気導入流路５、２つの第１、第２排気分岐流路１１、１２、２つの第１、第２スクロール６、７、ホイール収容室８、バイパス流路９および排気排出流路１０等が形成されている。
【００７１】
ここで、２つの第１、第２スクロール６、７は、第１、第２導入部４１、４２から第１、第２ノズル４３、４４までの流路断面積が上流側から下流側へ向かって徐々に減少する渦巻き形状の排気ガス流路となるように形成されている。
本実施例のターボチャージャのタービンハウジング４においては、第１スクロール６の第１導入部４１を、第２スクロール７の第２導入部４２よりも上流側に配置している。これにより、第１導入部４１から第１ノズル４３までの第１スクロール６の中で流路断面積の大きい部位と、第２導入部４２から第２ノズル４４までの第２スクロール７の中で流路断面積の小さい部位とが重なり、第１スクロール６と第２スクロール７との間に隙間余裕（空間的な余裕）ができる。
【００７２】
以上のように、本実施例のターボチャージャにおいては、第１スクロール６の第１導入部４１よりも上流側の第１排気分岐流路１１の流路長と比べて、第２スクロール７の第２導入部４２よりも上流側の第２排気分岐流路１２の流路長が非常に長くなるので、タービンハウジング４の体格（サイズ）、特にバイパス流路９や第２排気分岐流路１２の流路断面積の増加を伴うことなく、タービンハウジング４の内部にウェイストゲート弁およびスクロール切替弁を搭載できるスペース（バルブ収納空間７１、７３）を容易に確保することができる。
【００７３】
この結果、タービンハウジング４の内部にウェイストゲート弁およびスクロール切替弁を搭載した場合でもバイパス流路９や２つの第１、第２排気分岐流路１１、１２、特にバイパス流路９や第２排気分岐流路１２の流路幅が増加することはなく、タービンハウジング４のサイズをコンパクト化できる。したがって、タービンハウジング４の搭載スペースを容易に確保することが可能となるので、自動車等の車両に対する搭載性を向上することができる。これにより、自動車等の車両への搭載スペース、特にエンジンルーム内へのターボチャージャのタービンハウジング４の搭載スペースを縮小化することができる。
【００７４】
また、タービンハウジング４の内部には、排気導入流路５を流れる排気ガスを、タービンのホイール３の回転軸方向に２分割して設けられる２つの第１、第２スクロール６、７にそれぞれ連通する２つの第１、第２排気分岐流路１１、１２に分岐させる排気分岐部１６が設けられている。
また、タービンハウジング４においては、第１排気分岐流路１１と第２排気分岐流路１２とを分岐させる排気分岐部１６よりも下流側のバイパス流路９の内部および第２排気分岐流路１２の内部に、それぞれウェイストゲート弁およびスクロール切替弁を搭載（配置）したことにより、排気分岐部１６でバイパス流路９と第２排気分岐流路１２に対して分岐する第１排気分岐流路１１および第１スクロール６を経由してホイール収容室８へ導入される排気ガスの流れを乱すことがない。これにより、排気導入流路５から第１排気分岐流路１１および第１スクロール６のみを通ってホイール収容室８へ排気ガスが導入されるときのタービン効率の悪化を防ぐことができる。
【００７５】
また、タービンハウジング４においては、第１スクロール６の第１導入部４１よりも排気流方向の下流側のバイパス流路９および第２排気分岐流路１２の内部に、それぞれウェイストゲート弁およびスクロール切替弁を搭載（配置）したことにより、第２スクロール７の第２導入部４２よりも上流側の第２排気分岐流路１２の流路長が長くなるので、タービンハウジング４の体格（サイズ）の増加を伴うことなく、タービンハウジング４の内部にウェイストゲート弁およびスクロール切替弁を搭載できるスペース（バルブ収納空間７１、７３）を容易に確保することができる。
【実施例２】
【００７６】
［実施例２の特徴］
図７ないし図９は本発明の実施例２を示したもので、図７（ａ）〜図９（ａ）はタービンハウジングの排気ガス経路を示した図で、図７（ｂ）はウェイストゲート弁とスクロール切替弁の全閉状態を示した図で、図８（ｂ）はウェイストゲート弁の全閉状態、スクロール切替弁の全開状態を示した図で、図９（ｂ）はウェイストゲート弁とスクロール切替弁の全開状態を示した図である。
【００７７】
本実施例のタービンハウジング４は、第１スクロール６の第１導入部４１の形成位置が、第２スクロール７の第２導入部４２の形成位置よりも排気流方向の上流側に配置されている。
タービンハウジング４は、排気導入流路５を流れる排気ガスを、２つの第１、第２スクロール６、７にそれぞれ連通する２つの第１、第２排気分岐流路１１、１２に分岐させる排気分岐部１６を備えている。
【００７８】
ウェイストゲート弁の弁体であるバルブ本体２３は、排気分岐部１６よりも排気流方向の下流側に配置されている。このバルブ本体２３は、第１スクロール６の第１導入部４１よりも排気流方向の下流側に配置されている。また、バルブ本体２３は、バルブ本体３３よりも排気流方向の下流側に配置されている。
スクロール切替弁の弁体であるバルブ本体３３は、排気分岐部１６よりも排気流方向の下流側に配置されている。このバルブ本体３３は、第１スクロール６の第１導入部４１よりも排気流方向の下流側に配置されている。また、バルブ本体３３は、バルブ本体２３よりも排気流方向の上流側に配置されている。
【００７９】
本実施例のターボチャージャのタービンハウジング４においては、実施例１と同様に、第１スクロール６の第１導入部４１を、第２スクロール７の第２導入部４２よりも上流側に配置したことにより、第１導入部４１から第１ノズル４３までの第１スクロール６の中で流路断面積の大きい部位と、第２導入部４２から第２ノズル４４までの第２スクロール７の中で流路断面積の小さい部位とが重なり、第１スクロール６と第２スクロール７との間に隙間余裕（空間的な余裕）ができる。
以上のように、本実施例のターボチャージャにおいては、実施例１と同様な効果を達成することができる。
【００８０】
［実施例２の作用］
次に、本実施例の内燃機関の過給システム（ターボチャージャ）の動作を図７ないし図９に基づいて簡単に説明する。
【００８１】
先ずエンジンの低速運転時、図７に示したように、ウェイストゲート弁のバルブ本体２３およびスクロール切替弁のバルブ本体３３が共に全閉状態となるように、両モータをＯＦＦする。
これによって、バルブ本体２３、３３が共に全閉状態を継続する。これにより、ターボチャージャのタービンハウジング４のバイパス流路９および第２排気分岐流路１２が共にに閉鎖される。
この場合、実施例１と同様に、少ない排気流量でも十分高速な流れが得られるので、エンジンの低速運転時における過給圧を高めることができる。
【００８２】
次に、エンジンの中速運転時、図８に示したように、ウェイストゲート弁のバルブ本体２３が全閉状態となるように、モータをＯＦＦすると共に、スクロール切替弁のバルブ本体３３が全開状態となるように、モータをＯＮする。
これによって、バルブ本体２３が全閉状態を継続し、且つバルブ本体３３が全開状態となる。これにより、２つの第１、第２排気分岐流路１１、１２が開放され、バイパス流路９が閉鎖される。
この場合、実施例１と同様に、排気流量が増大し、エンジンの中速運転時における過給圧を高めることができる。
【００８３】
エンジンの高速運転時、図９に示したように、ウェイストゲート弁のバルブ本体２３およびスクロール切替弁のバルブ本体３３が共に全開状態となるように、両モータをＯＮする。
これによって、バルブ本体２３、３３が共に全開状態となる。これにより、ターボチャージャのタービンハウジング４のバイパス流路９および第２排気分岐流路１２が共に開放される。
この場合、実施例１と同様に、ウェイストゲート弁のバルブ本体２３を開弁してバイパス流路９を開放することにより、ホイール収容室８に導かれる排気ガスの流量が減るので、タービンのホイール３に作用する排気エネルギーが減少する。これにより、ホイール３の回転速度が低下するので、ターボチャージャの過回転が抑制される。ターボチャージャのコンプレッサの過給圧が設定値以下に抑えられる。
【実施例３】
【００８４】
図１０は本発明の実施例３を示したもので、ウェイストゲート弁とスクロール切替弁の全閉状態を示した図である。
本実施例のターボチャージャのタービンハウジング４の内部には、ウェイストゲート弁（バルブシート２１、連通孔（弁孔）２２、バルブ本体２３、バルブアーム２４等）およびスクロール切替弁（バルブシート３１、連通孔（弁孔）３２、バルブ本体３３、バルブアーム３４等）が搭載されている。
スクロール切替弁は、タービンハウジング４の軸受け部にベアリングを介して回転自在に支持されるシャフト８１、このシャフト８１の径方向の延びるプレート８２、およびこのプレート８２の先端より回転方向の一端側に延びるプレート状のバルブ本体８３を備えている。バルブ本体８３には、シャフト８１の回転軸（回転中心、曲率中心）を中心とする曲率半径を有する凸曲面状のシール面が形成されている。
【００８５】
タービンハウジング４の内部には、排気導入流路５、２つの第１、第２排気分岐流路１１、１２、２つの第１、第２スクロール６、７、ホイール収容室８、バイパス流路９および排気排出流路１０等が形成されている。
タービンハウジング４は、ウェイストゲート弁の全作動範囲において、ウェイストゲート弁が２つの第１、第２排気分岐流路１１、１２の内部に突き出さないように、ウェイストゲート弁を収容（収納）するためのバルブ収納空間（第１収納空間）７１を有している。このバルブ収納空間７１は、バイパス流路９、特に連通孔２２よりも排気流方向の下流側に設けられる。
【００８６】
第２排気分岐流路１２は、スクロール切替弁の全開時に、スクロール切替弁が２つの第１、第２排気分岐流路１１、１２の内部に突き出さないように、スクロール切替弁を収容（収納）するためのバルブ収納空間（第２収納空間）７３を有している。このバルブ収納空間７３は、第２排気分岐流路１２、特に連通孔３２よりも排気流方向の下流側に設けられる。
バルブ収納空間７３を形成する収納凹部７４には、シャフト８１の回転軸（回転中心、曲率中心）を中心とする曲率半径を有する凹曲面状の曲面部７６が形成されている。
以上のように、本実施例のターボチャージャにおいては、実施例１及び２と同様な効果を達成することができる。
【００８７】
［変形例］
本実施例では、本発明のタービンを、ターボチャージャのツインスクロール型のタービンに適用しているが、本発明のタービンを、コンプレッサを有しないツインスクロール型のタービンに適用しても良い。
本実施例では、ウェイストゲート弁（第１排気制御弁）のバルブ本体２３およびスクロール切替弁（第２排気制御弁）のバルブ本体３３を駆動するアクチュエータとして、モータおよび減速機構を含んで構成される電動アクチュエータを用いているが、アクチュエータとして、回転軸を中心にして回転するカム部材を駆動する駆動部材（ロッド）を、電磁力または流体圧力を利用して軸線方向（ストローク方向）に往復移動させることでバルブ本体を駆動する電磁アクチュエータまたは流体圧アクチュエータを用いても良い。また、アクチュエータから回転駆動力を出力するようにしてカム部材を回転駆動しても良い。
【符号の説明】
【００８８】
１  コンプレッサのインペラ
２  コンプレッサハウジング
３  タービンのホイール
４  タービンハウジング
５  排気導入流路
６  第１スクロール
７  第２スクロール
８  ホイール収容室
９  バイパス流路
１０  排気排出流路
１１  第１排気分岐流路
１２  第２排気分岐流路
１６  排気分岐部
２１  バルブシート
２２  連通孔
２３  ウェイストゲート弁（第１排気制御弁）のバルブ本体
２４  バルブアーム
３１  バルブシート
３２  連通孔
３３  スクロール切替弁（第２排気制御弁）のバルブ本体
３４  バルブアーム
４１  第１導入部
４２  第２導入部
４３  第１ノズル
４４  第２ノズル
７１  バルブ収納空間（第１収納空間）
７３  バルブ収納空間（第２収納空間）
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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