(57)【要約】【課題】  搭載スペースを増大させずに、エンジンの吸気を適切に冷却する。【解決手段】  高圧段ターボ過給機１１が高圧段タービン１１ａと高圧段コンプレッサ１１ｂとを有し、高圧段ターボ過給機より大型の低圧段ターボ過給機１２が低圧段タービン１２ａと低圧段コンプレッサ１２ｂとを有する。高圧段タービンをバイパスするバイパス通路２０にウエストゲートバルブ２０ａを設ける。低圧段コンプレッサで圧縮された低圧吸気を低圧吸気通路１６を通って高圧段コンプレッサに供給し、低圧吸気を高圧段コンプレッサで更なる圧縮により高圧吸気とし、高圧吸気を高圧吸気通路１７を通ってエンジン１３に供給する。低圧吸気通路及び高圧吸気通路に設けられた単一のインタクーラ１８が低圧吸気及び高圧吸気を冷媒に間接接触させて冷却し、エンジンの運転状況に応じてコントローラ２７が効率変更手段を制御して低圧吸気及び高圧吸気の温度効率を変更する。【選択図】  図１
2006090205.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジン(13)から排出された排ガスのエネルギにより駆動される高圧段タービン(11a)とこの高圧段タービン(11a)と同軸上に設けられた高圧段コンプレッサ(11b)とを有する高圧段ターボ過給機(11)と、
前記高圧段タービン(11a)から排出された排ガスのエネルギにより駆動された低圧段タービン(12a)とこの低圧段タービン(12a)と同軸上に設けられエアクリーナ(14)からの吸気を圧縮する低圧段コンプレッサ(12b)とを有し前記高圧段ターボ過給機(11)より大型に形成された低圧段ターボ過給機(12)と、
前記高圧段タービン(11a)をバイパスするように前記排気通路(15)に連通接続されたバイパス通路(20)と、
前記バイパス通路(20)に設けられ前記高圧段タービン(11a)に流す排ガス量の調整を行うウエストゲートバルブ(20a)と、
前記低圧段コンプレッサ(12b)により圧縮された低圧吸気を前記高圧段コンプレッサ(11b)に供給する低圧吸気通路(16)と、
前記低圧吸気の前記高圧段コンプレッサ(11b)による更なる圧縮により高圧吸気として前記エンジン(13)に供給する高圧吸気通路(17)と、
前記低圧吸気通路(16)及び前記高圧吸気通路(17)に設けられ前記低圧吸気通路(16)を通る低圧吸気及び前記高圧吸気通路(17)を通る高圧吸気の双方を冷媒に間接接触させてそれぞれ同時に冷却する単一のインタクーラ(18,58)と、
前記インタクーラ(18,58)に設けられ前記低圧吸気及び前記高圧吸気の前記冷媒との接触面積を変えて前記低圧吸気及び前記高圧吸気の温度効率を変更する効率変更手段(23,63)と、
前記エンジン(13)の運転状況に応じて前記効率変更手段(23,63)を制御するコントローラ(27)と
を備えた２段ターボ過給装置。
【請求項２】
単一のインタクーラ(63)は、一端が低圧段コンプレッサ(12b)の吐出口に低圧吸気通路(16)を通って接続されかつ他端が高圧段コンプレッサ(11b)の吐出口に高圧吸気通路(17)を通って接続された入口側シリンダ(59)と、前記入口側シリンダ(59)に対向して設けられ一端が前記高圧段コンプレッサ(11b)の吸入口に前記低圧吸気通路(16)を通って接続されかつ他端がエンジン(13)の吸気ポートに前記高圧吸気通路(17)を通って接続された出口側シリンダ(61)と、前記入口側シリンダ(59)及び前記出口側シリンダ(61)間に所定の間隔をあけて設けられ各一端が前記入口側シリンダ(59)に連通接続され各他端が前記出口側シリンダ(61)に連通接続され低圧吸気及び高圧吸気を冷媒に間接接触させる複数のチューブ(62)とを有し、
効率変更手段(63)が、前記入口側シリンダ(59)内を摺動し前記入口側シリンダ(59)を一端側の入口側低圧室(59c)と他端側の入口側高圧室(59d)に長さを変えて区画する入口側ピストン(64,74,94)と、前記出口側シリンダ(61)内を摺動し前記出口側シリンダ(61)を一端側の出口側低圧室(61c)と他端側の出口側高圧室(61d)に長さを変えて区画する出口側ピストン(66,76,96)と、前記入口側ピストン(64,74,94)を駆動する入口側アクチュエータ(67,77,87,97)と、前記出口側ピストン(66,76,96)を駆動する出口側アクチュエータ(68,78,88,98)とを有し、
コントローラ(27)がエンジン(13)の運転状況に応じて、前記入口側アクチュエータ(67,77,87,97)及び前記出口側アクチュエータ(68,78,88,98)を連動して制御するように構成された請求項１記載の２段ターボ過給装置。
【請求項３】
入口側アクチュエータ(67)が、入口側シリンダ(59)に挿入され先端が入口側ピストン(64)に取付けられた入口側ロッド(67a)と、この入口側ロッド(67a)の基端が取付けられ前記入口側ピストン(64)を前記入口側シリンダ(59)の長手方向に摺動させる入口側流体圧シリンダ(67b)とを有し、
出口側アクチュエータ(68)が、出口側シリンダ(61)に挿入され先端が出口側ピストン(66)に取付けられた出口側ロッド(68a)と、この出口側ロッド(68a)の基端が取付けられ前記出口側ピストン(66)を前記出口側シリンダ(61)の長手方向に摺動させる出口側流体圧シリンダ(68b)とを有する請求項２記載の２段ターボ過給装置。
【請求項４】
入口側アクチュエータ(77,97)が、入口側シリンダ(59)の長手方向に延びかつ前記入口側シリンダ(59)に回動可能に挿入され入口側ピストン(74,94)に螺合する入口側ねじ棒(77a,97a,97c)と、この入口側ねじ棒(77a,97a,97c)を回動させる入口側モータ(77b,97b,97d)とを有し、
出口側アクチュエータ(78,98)が、出口側シリンダ(61)の長手方向に延びかつ前記前記口側シリンダ(61)に回動可能に挿入され出口側ピストン(66,96)に螺合する出口側ねじ棒(78a,98a,98c)と、この出口側ねじ棒(78a,98a,98c)を回動させる出口側モータ(78b,98b,98d)とを有する請求項２記載の２段ターボ過給装置。
【請求項５】
入口側アクチュエータ(87)が、入口側シリンダ(59)の長手方向に延びかつ前記入口側シリンダ(59)に回動可能に挿入され入口側ピストン(74)に螺合する入口側ねじ棒(87a)を有し、
出口側アクチュエータ(88)が、出口側シリンダ(61)の長手方向に延びかつ前記出口側シリンダ(61)に回動可能に挿入され出口側ピストン(66)に螺合する出口側ねじ棒(88a)を有し、
前記入口側ねじ棒(87a)及び前記出口側ねじ棒(88a)が連動機構(89)を介して単一の駆動モータにより駆動されるように構成された請求項２記載の２段ターボ過給装置。
【請求項６】
単一のインタクーラ(23)は、一端が低圧段コンプレッサ(12b)の吐出口に低圧吸気通路(16)を通って接続されかつ他端が高圧段コンプレッサ(11b)の吐出口に高圧吸気通路(17)を通って接続された入口側タンク(19)と、前記入口側タンク(19)に対向して設けられ一端が前記高圧段コンプレッサ(11b)の吸入口に前記低圧吸気通路(16)を通って接続されかつ他端がエンジン(13)の吸気ポートに前記高圧吸気通路(17)を通って接続された出口側タンク(21)と、前記入口側タンク(19)及び前記出口側タンク(21)間に所定の間隔をあけて設けられ各一端が前記入口側タンク(19)に連通接続され各他端が前記出口側タンク(21)に連通接続され低圧吸気及び高圧吸気を冷媒に間接接触させる複数のチューブ(22)とを有し、
効率変更手段(23)が、前記入口側タンク(19)に一端から他端に向って所定の間隔をあけて配設され前記入口側タンク(19)を一端側の入口側低圧室(19c)と他端側の入口側高圧室(19d)に長さを変えて区画する複数の入口側開閉弁(31〜33)と、前記出口側タンク(21)に前記複数の入口側開閉弁(31〜33)にそれぞれ対向するように所定の間隔をあけて配設され前記出口側タンク(21)を一端側の出口側低圧室(21c)と他端側の出口側高圧室(21d)に長さを変えて区画する複数の出口側開閉弁(41〜43)とを有し、
コントローラ(27)がエンジン(13)の運転状況に応じて、対向する前記複数の入口側開閉弁(31〜33)及び前記複数の出口側開閉弁(41〜43)を連動して制御するように構成された請求項１記載の２段ターボ過給装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、２台のターボ過給機によりエンジンの吸気を圧縮し、１台のインタクーラで上記圧縮吸気を冷却する２段ターボ過給装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の２段ターボ過給装置として、大容量の第１ターボ過給機の第１コンプレッサの下流側に小容量の第２ターボ過給機の第２コンプレッサが設けられ、第１コンプレッサと第２コンプレッサの間に第１インタクーラが設けられ、第２コンプレッサの下流側に第２インタクーラが設けられた内燃機関の冷却システム（例えば、特許文献１参照。）が開示されている。この内燃機関の冷却システムでは、第１及び第２インタクーラの少なくとも一方が冷却空気の流入方向に対して冷却液クーラの上流側に設けられ、かつ第２インタクーラが第１インタクーラの上側又は横側に設けられる。
このように構成された内燃機関の冷却システムでは、第１及び第２インタクーラを冷却液クーラの前面に設置することにより、エンジンの吸気を効率良く冷却できる。また第１コンプレッサにより圧縮された高温の吸気が第１インタクーラで冷却されて第２コンプレッサに流入するので、第２コンプレッサに高温の吸気が流入せず、従来式の鋳造アルミニウム製のコンプレッサホイールを用いてもその耐久性は損われない。更に第２インタクーラを第１インタクーラの上側に設置することにより、エンジンの吸気を効率良く冷却できるようになっている。
【特許文献１】特開２００３−２３９７５２号公報（請求項１、段落［００２３］〜段落［００２５］、段落［００３１］）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、上記従来の特許文献１に示された内燃機関の冷却システムでは、２台のインタクーラ、即ち第１及び第２インタクーラを搭載しているため、トータルで２台分相当の搭載スペースを必要とする。具体的には、エンジン回転速度の低速時に、エンジンの排ガスの流量が少ない状況で、小容量の第２ターボ過給機が高速で回転し大容量の第１ターボ過給機が低速で回転するため、第２ターボ過給機で圧縮された高圧吸気の第２インタクーラでの放熱量が多くなり、第１ターボ過給機で圧縮された低圧吸気の第１インタクーラでの放熱量が少なくなる。一方、エンジン回転速度の高速時には、エンジンの排ガスの流量が多く、第２ターボ過給機が小容量であるが故に排ガスが第２ターボ過給機をバイパスしてウエストゲートバルブ及びウエストゲートパイプを通ってしまいエンジン回転速度の低速時と同等か或いはそれより低速で回転し大容量の第１ターボ過給機が高速で回転するため、第２ターボ過給機で圧縮された高圧吸気の第２インタクーラでの放熱量がエンジン回転速度の低速時と同等か或いはそれより少なくなり、第１ターボ過給機で圧縮された低圧吸気の第１インタクーラでの放熱量が多くなる。このため、第１インタクーラのサイズは高速時の放熱量で決定され、第２インタクーラのサイズは低速時の放熱量で決定され、ほぼ２台分相当のインタクーラの搭載スペースが必要となる。従って、上記従来の特許文献１に示された内燃機関の冷却システムでは、２台分のインタクーラの搭載スペースを確保しなければならない不具合があった。
本発明の目的は、インタクーラの搭載スペースを増大させずに、２台の過給機で圧縮されたエンジンの吸気を適切に冷却できる、２段ターボ過給装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
請求項１に係る発明は、図１及び図２に示すように、エンジン１３から排出された排ガスのエネルギにより駆動される高圧段タービン１１ａとこの高圧段タービン１１ａと同軸上に設けられた高圧段コンプレッサ１１ｂとを有する高圧段ターボ過給機１１と、高圧段タービン１１ａから排出された排ガスのエネルギにより駆動された低圧段タービン１２ａとこの低圧段タービン１２ａと同軸上に設けられエアクリーナ１４からの吸気を圧縮する低圧段コンプレッサ１２ｂとを有し高圧段ターボ過給機１１より大型に形成された低圧段ターボ過給機１２と、高圧段タービン１１ａをバイパスするように排気通路１５に連通接続されたバイパス通路２０と、バイパス通路２０に設けられ高圧段タービン１１ａに流す排ガス量の調整を行うウエストゲートバルブ２０ａと、低圧段コンプレッサ１２ｂにより圧縮された低圧吸気を高圧段コンプレッサ１１ｂに供給する低圧吸気通路１６と、前記低圧吸気の前記高圧段コンプレッサ１１ｂによる更なる圧縮により高圧吸気としてエンジン１３に供給する高圧吸気通路１７と、低圧吸気通路１６及び高圧吸気通路１７に設けられ低圧吸気通路１６を通る低圧吸気及び高圧吸気通路１７を通る高圧吸気の双方を冷媒に間接接触させてそれぞれ同時に冷却する単一のインタクーラ１８と、インタクーラ１８に設けられ低圧吸気及び高圧吸気の冷媒との接触面積を変えて低圧吸気及び高圧吸気の温度効率を変更する効率変更手段２３と、エンジン１３の運転状況に応じて効率変更手段２３を制御するコントローラ２７とを備えた２段ターボ過給装置である。
この請求項１に記載された２段ターボ過給装置では、エンジン１３が低速運転である場合、エンジン１３から排出される排ガス流量が少ないため、小型の高圧段タービン１１ａは高速で回転し、大型の低圧段タービン１２ａは低速で回転する。このため小型の高圧段コンプレッサ１１ｂで圧縮された高圧吸気の方が大型の低圧段コンプレッサ１２ｂで圧縮された低圧吸気より圧力比が高くなって高温になる。この結果、コントローラ２７はエンジン１３の運転状況に応じて効率変更手段２３を制御し、単一のインタクーラ１８における高圧吸気の冷媒との接触面積を増大させかつ低圧吸気の冷媒との接触面積を減少させることにより、高圧吸気及び低圧吸気を単一のインタクーラでそれぞれ適切に冷却でき、従来より省スペース化を実現できる。またエンジン１３が高速運転である場合、エンジン１３から排出される排ガス流量が極めて多いため、小型の高圧段タービン１１ａは排ガスがこの高圧段タービン１１ａをバイパスするバイパス通路２０を通ってしまいエンジン回転速度の低速時と同等か或いはそれより低速で回転し、大型の低圧段タービン１２ａは高速で回転する。このため大型の低圧段コンプレッサ１２ｂで圧縮された低圧吸気の方が小型の高圧段コンプレッサ１１ｂで圧縮された高圧吸気より圧力比が高くなって高温になる。この結果、コントローラ２７はエンジン１３の運転状況に応じて効率変更手段２３を制御し、単一のインタクーラ１８における高圧吸気の冷媒との接触面積を減少させかつ低圧吸気の冷媒との接触面積を増大させることにより、高圧吸気及び低圧吸気を単一のインタクーラ２３でそれぞれ適切に冷却でき、従来より省スペース化を実現できる。
【０００５】
請求項２に係る発明は、請求項１に係る発明であって、更に図４及び図５に示すように、単一のインタクーラ５８は、一端が低圧段コンプレッサ１２ｂの吐出口に低圧吸気通路１６を通って接続されかつ他端が高圧段コンプレッサ１１ｂの吐出口に高圧吸気通路１７を通って接続された入口側シリンダ５９と、入口側シリンダ５９に対向して設けられ一端が高圧段コンプレッサ１１ｂの吸入口に低圧吸気通路１６を通って接続されかつ他端がエンジン１３の吸気ポートに高圧吸気通路１７を通って接続された出口側シリンダ６１と、入口側シリンダ５９及び出口側シリンダ６１間に所定の間隔をあけて設けられ各一端が入口側シリンダ５９に連通接続され各他端が出口側シリンダ６１に連通接続され低圧吸気及び高圧吸気を冷媒に間接接触させる複数のチューブ６２とを有し、効率変更手段６３が、入口側シリンダ５９内を摺動し入口側シリンダ５９を一端側の入口側低圧室５９ｃと他端側の入口側高圧室５９ｄに長さを変えて区画する入口側ピストン６４と、出口側シリンダ６１内を摺動し出口側シリンダ６１を一端側の出口側低圧室６１ｃと他端側の出口側高圧室６１ｄに長さを変えて区画する出口側ピストン６６と、入口側ピストン６４を駆動する入口側アクチュエータ６７と、出口側ピストン６６を駆動する出口側アクチュエータ６８とを有し、コントローラ２７がエンジン１３の運転状況に応じて、入口側アクチュエータ６７及び出口側アクチュエータ６８を連動して制御するように構成されたことを特徴とする。
この請求項２に記載された２段ターボ過給装置では、エンジン１３が低速運転である場合、コントローラ２７がエンジン１３の運転状況に応じ入口側アクチュエータ６７及び出口側アクチュエータ６８を介して入口側ピストン６４及び出口側ピストン６６をそれぞれ連動制御し、入口側高圧室５９ｄが入口側低圧室５９ｃより長くなるように入口側シリンダ５９を入口側ピストン６４により区画し、出口側高圧室６１ｄが出口側低圧室６１ｃより長くなるように出口側シリンダ６１を出口側ピストン６６により区画する。この結果、高圧吸気通路１７を通って入口側高圧室５９ｄに流入した高圧吸気が多くの本数のチューブ６２を通過し、低圧吸気通路１６を通って入口側低圧室５９ｃに流入した低圧吸気が少ない本数のチューブ６２を通過するので、高圧吸気及び低圧吸気をそれぞれ適切に冷却でき、従来より省スペース化を実現できる。またエンジン１３が高速運転である場合、コントローラ２７がエンジン１３の運転状況に応じ入口側アクチュエータ６７及び出口側アクチュエータ６８を介して入口側ピストン６４及び出口側ピストン６６をそれぞれ連動制御し、入口側高圧室５９ｄが入口側低圧室５９ｃより短くなるように入口側シリンダ５９を入口側ピストン６４により区画し、出口側高圧室６１ｄが出口側低圧室６１ｃより短くなるように出口側シリンダ６１を出口側ピストン６６により区画する。この結果、高圧吸気通路１７を通って入口側高圧室５９ｄに流入した高圧吸気が少ない本数のチューブ６２を通過し、低圧吸気通路１６を通って入口側低圧室５９ｃに流入した低圧吸気が多くの本数のチューブ２２を通過するので、高圧吸気及び低圧吸気をそれぞれ適切に冷却でき、従来より省スペース化を実現できる。
【０００６】
請求項６に係る発明は、請求項１に係る発明であって、更に図１及び図２に示すように、単一のインタクーラ２３は、一端が低圧段コンプレッサ１２ｂの吐出口に低圧吸気通路１６を通って接続されかつ他端が高圧段コンプレッサ１１ｂの吐出口に高圧吸気通路１７を通って接続された入口側タンク１９と、入口側タンク１９に対向して設けられ一端が高圧段コンプレッサ１１ｂの吸入口に低圧吸気通路１６を通って接続されかつ他端がエンジン１３の吸気ポートに高圧吸気通路１７を通って接続された出口側タンク２１と、入口側タンク１９及び出口側タンク２１間に所定の間隔をあけて設けられ各一端が入口側タンク１９に連通接続され各他端が出口側タンク２１に連通接続され低圧吸気及び高圧吸気を冷媒に間接接触させる複数のチューブ２２とを有し、効率変更手段２３が、入口側タンク１９に一端から他端に向って所定の間隔をあけて配設され入口側タンク１９を一端側の入口側低圧室１９ｃと他端側の入口側高圧室１９ｄに長さを変えて区画する複数の入口側開閉弁３１〜３３と、出口側タンク２１に複数の入口側開閉弁３１〜３３にそれぞれ対向するように所定の間隔をあけて配設され出口側タンク２１を一端側の出口側低圧室２１ｃと他端側の出口側高圧室２１ｄに長さを変えて区画する複数の出口側開閉弁４１〜４３とを有し、コントローラ２７がエンジン１３の運転状況に応じて、対向する複数の入口側開閉弁３１〜３３及び複数の出口側開閉弁４１〜４３を連動して制御するように構成されたことを特徴とする。
この請求項６に記載された２段ターボ過給装置では、エンジン１３が低速運転である場合、コントローラ２７がエンジン１３の運転状況に応じて複数の入口側開閉弁３１〜３３及び複数の出口側開閉弁４１〜４３をそれぞれ制御し、入口側高圧室１９ｄが入口側低圧室１９ｃより長くなるように入口側タンク１９を入口側開閉弁３１〜３３により区画し、出口側高圧室２１ｄが出口側低圧室２１ｃより長くなるように出口側タンク２１を出口側開閉弁４１〜４３により区画する。この結果、高圧吸気通路１７を通って入口側高圧室１９ｄに流入した高圧吸気が多くの本数のチューブ２２を通過し、低圧吸気通路１６を通って入口側低圧室１９ｃに流入した低圧吸気が少ない本数のチューブ２２を通過するので、高圧吸気及び低圧吸気をそれぞれ適切に冷却でき、従来より省スペース化を実現できる。またエンジン１３が高速運転である場合、コントローラ２７がエンジン１３の運転状況に応じて複数の入口側開閉弁３１〜３３及び複数の出口側開閉弁４１〜４３をそれぞれ制御し、入口側高圧室１９ｄが入口側低圧室１９ｃより短くなるように入口側タンク１９を入口側開閉弁３１〜３３により区画し、出口側高圧室２１ｄが出口側低圧室２１ｃより短くなるように出口側タンク２１を出口側開閉弁４１〜４３により区画する。この結果、高圧吸気通路１７を通って入口側高圧室１９ｄに流入した高圧吸気が少ない本数のチューブ２２を通過し、低圧吸気通路１６を通って入口側低圧室１９ｃに流入した低圧吸気が多くの本数のチューブ２２を通過するので、高圧吸気及び低圧吸気をそれぞれ適切に冷却でき、従来より省スペース化を実現できる。
【発明の効果】
【０００７】
以上述べたように、本発明によれば、低圧段ターボ過給機を高圧段ターボ過給機より大型に形成し、高圧段タービンをバイパスするバイパス通路にウエストゲートバルブを設け、低圧段コンプレッサにより圧縮された低圧吸気を低圧吸気通路を通って高圧段コンプレッサに供給し、上記低圧吸気の圧段コンプレッサによる更なる圧縮により得られた高圧吸気を高圧吸気通路を通ってエンジンに供給し、低圧吸気及び高圧吸気の双方を冷媒に間接接触させて同時に冷却する単一のインタクーラを低圧吸気通路及び高圧吸気通路にそれぞれ設け、低圧吸気及び高圧吸気の温度効率を変更する効率変更手段をインタクーラに設け、更にエンジンの運転状況に応じてコントローラが効率変更手段を制御するように構成したので、エンジンが低速運転である場合、単一のインタクーラにおける高圧吸気の冷媒との接触面積を増大させかつ低圧吸気の冷媒との接触面積を減少させることにより、高圧吸気及び低圧吸気を単一のインタクーラでそれぞれ適切に冷却でき、従来より省スペース化を実現できる。またエンジンが高速運転である場合、単一のインタクーラにおける高圧吸気の冷媒との接触面積を減少させかつ低圧吸気の冷媒との接触面積を増大させることにより、高圧吸気及び低圧吸気を単一のインタクーラでそれぞれ適切に冷却でき、従来より省スペース化を実現できる。
【０００８】
また単一のインタクーラが、入口側シリンダ及び出口側シリンダと、これらのシリンダを連通接続する複数のチューブとを有し、効率変更手段が、入口側低圧室及び入口側高圧室を長さを変えて区画する入口側ピストンと、出口側低圧室及び出口側高圧室を長さを変えて区画する出口側ピストンと、入口側ピストンを駆動する入口側アクチュエータと、出口側ピストンを駆動する出口側アクチュエータとを有し、コントローラがエンジンの運転状況に応じて、入口側アクチュエータ及び出口側アクチュエータを連動して制御するように構成すれば、エンジンが低速運転である場合、入口側高圧室に流入した高圧吸気が多くの本数のチューブを通過し、入口側低圧室に流入した低圧吸気が少ない本数のチューブを通過するので、高圧吸気及び低圧吸気をそれぞれ適切に冷却でき、従来より省スペース化を実現できる。またエンジンが高速運転である場合、入口側高圧室に流入した高圧吸気が少ない本数のチューブを通過し、入口側低圧室に流入した低圧吸気が多くの本数のチューブを通過するので、高圧吸気及び低圧吸気をそれぞれ適切に冷却できる。この場合、入口側ピストン及び出口側ピストンは入口側シリンダ及び出口側シリンダ内を無段階に連続的にそれぞれ移動できるので、高圧吸気及び低圧吸気を単一のインタクーラできめ細かく冷却制御でき、従来より省スペース化を実現できる。
【０００９】
更に単一のインタクーラが、入口側タンク及び出口側タンクと、これらのタンクを連通接続する複数のチューブとを有し、効率変更手段が、入口側低圧室及び入口側高圧室を長さを変えて区画する複数の入口側開閉弁と、出口側低圧室及び出口側高圧室を長さを変えて区画する複数の出口側開閉弁とを有し、コントローラがエンジンの運転状況に応じて、対向する複数の入口側開閉弁及び複数の出口側開閉弁を連動して制御するように構成すれば、エンジンが低速運転である場合、入口側高圧室に流入した高圧吸気が多くの本数のチューブを通過し、入口側低圧室に流入した低圧吸気が少ない本数のチューブを通過するので、高圧吸気及び低圧吸気をそれぞれ適切に冷却でき、従来より省スペース化を実現できる。またエンジンが高速運転である場合、入口側高圧室に流入した高圧吸気が少ない本数のチューブを通過し、入口側低圧室に流入した低圧吸気が多くの本数のチューブを通過するので、高圧吸気及び低圧吸気をそれぞれ適切に冷却でき、従来より省スペース化を実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
次に本発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて説明する。
＜第１の実施の形態＞
図１に示すように、２段ターボ過給装置は、高圧段タービン１１ａと高圧段コンプレッサ１１ｂとを有する高圧段ターボ過給機１１と、低圧段タービン１２ａと低圧段コンプレッサ１２ｂとを有する低圧段ターボ過給機１２とを備え、低圧段ターボ過給機１２は高圧段ターボ過給機１１より大型に形成される。エンジン１３から排出された排ガスは、高圧段タービン１１ａのみを通るか、或いは高圧タービン１１ａ及びこの高圧段タービン１１ａをバイパスするように排気通路１５に連通接続されたバイパス通路とに分かれて通るように構成される。高圧段タービン１１ａはこの高圧段タービン１１を通る排ガスのエネルギにより回転駆動される。高圧段コンプレッサ１１ｂは高圧段タービン１１ａと同軸上に設けられ、高圧段用軸１１ｃを介して高圧段タービン１１ａに連結される。また低圧段タービン１２ａは高圧段タービン１１ａから排出された排ガスのエネルギとバイパス通路２０を通った排ガスのエネルギにより回転駆動される。低圧段コンプレッサ１２ｂは低圧段タービン１２ａと同軸上に設けられ、低圧段用軸１２ｃを介して低圧段タービン１２ａに連結される。上記バイパス通路２０の途中には高圧タービン１１ａに流す排ガス量の調整を行うウエストゲートバルブ２０ａが設けられる。高圧段タービン１１ａは排ガス流量が少ないときに比較的高速で回転し、排ガス流量が多くなると高圧段タービン１１ａをバイパスするバイパス通路２０に排ガスを通しエンジン回転速度の低速時と同等か或いはそれより低速で回転するように構成され、低圧段タービン１２ａは排ガス流量が多いときに比較的高速で回転し、排ガス流量が少なくなると比較的低速で回転するように構成される。低圧段コンプレッサ１２ｂはエアクリーナ１４からの吸気を圧縮し、この低圧段コンプレッサ１２ｂにより圧縮された低圧吸気は低圧吸気通路１６を通って高圧段コンプレッサ１１ｂに供給される。この低圧吸気は高圧段コンプレッサ１１ｂによる更なる圧縮により高圧吸気とされ、この高圧吸気は高圧吸気通路１７を通ってエンジン１３に供給される。
【００１１】
また図１及び図２に示すように、低圧吸気通路１６及び高圧吸気通路１７の途中には単一のインタクーラ１８が設けられる。このインタクーラ１８は低圧吸気通路１６を通る低圧吸気と高圧吸気通路１７を通る高圧吸気の双方を冷媒に間接接触させてそれぞれ同時に冷却するように構成される。具体的には、インタクーラ１８は、一端が低圧段コンプレッサ１２ｂの吐出口に低圧吸気通路１６を通って接続されかつ他端が高圧段コンプレッサ１１ｂの吐出口に高圧吸気通路１７を通って接続された入口側タンク１９と、一端が高圧段コンプレッサ１１ｂの吸入口に低圧吸気通路１６を通って接続されかつ他端がエンジン１３の吸気ポートに高圧吸気通路１７を通って接続された出口側タンク２１と、入口側タンク１９及び出口側タンク２１を連通接続する複数のチューブ２２とを有する。入口側タンク１９はエンジン１３の前方下側にエンジン１３の幅方向に延びて設けられる。この入口側タンク１９の一端には低圧吸気用入口１９ａが形成され、この低圧吸気用入口１９ａは上流側の低圧吸気通路１６を通して低圧段コンプレッサ１２ｂの吐出口に接続される。また入口側タンク１９の他端には高圧吸気用入口１９ｂが形成され、この高圧吸気用入口１９ｂは上流側の高圧吸気通路１７を通して高圧段コンプレッサ１１ｂの吐出口に接続される。
【００１２】
出口側タンク２１は、入口側タンク１９から所定の間隔をあけかつ入口側タンク１９に対向して設けられる。即ち、出口側タンク２１はエンジン１３の前方上側にエンジン１３の幅方向に延びて設けられる。この出口側タンク２１の一端には低圧吸気用出口２１ａが形成され、この低圧吸気用出口２１ａは下流側の低圧吸気通路１６を通して高圧段コンプレッサ１１ｂの吸入口に接続される。また出口側タンク２１の他端には高圧吸気用出口２１ｂが形成され、この高圧吸気用出口２１ｂは下流側の高圧吸気通路１７を通してエンジン１３の吸気ポートに接続される。複数のチューブ２２はエンジン１３の幅方向に所定の間隔をあけかつ入口側タンク１９及び出口側タンク２１を連通するように鉛直方向に延びて設けられ、複数のチューブ２２の各一端は入口側タンク１９の側面に等間隔にそれぞれ連通接続され、複数のチューブ２２の各他端は出口側タンク２１の側面に等間隔にそれぞれ連通接続される。図１及び図２では、入口側タンク１９をエンジン１３の前面から前方に離れた位置にエンジン１３の幅方向に延びて設け、出口側タンク２１をエンジン１３の前面に近接した位置にエンジン１３の幅方向に延びて設け、複数のチューブ２２をエンジン１３の進行方向に延びて設けているけれども、これはインタクーラ１８と低圧吸気通路１６及び高圧吸気通路１７の接続状況を明示するためである。また複数のチューブ２２間の各隙間には冷媒（空気）が通るように構成され、これにより上記チューブ２２内を通る高温の低圧吸気及び高圧吸気がこれらの吸気より低温の冷媒（空気）と間接接触して冷却されるように構成される。なお、入口側タンクをエンジンの前方上側にエンジンの幅方向に延びて設け、出口側タンクをエンジンの前方下側にエンジンの幅方向に延びて設け、複数のチューブを鉛直方向に延びて設けてもよく、又は入口側タンクをエンジンの前方右側に鉛直方向に延びて設け、出口側タンクをエンジンの前方左側に鉛直方向に延びて設け、複数のチューブをエンジンの幅方向に水平に延びて設けてもよく、或いは入口側タンクをエンジンの前方左側に鉛直方向に延びて設け、出口側タンクをエンジンの前方右側に鉛直方向に延びて設け、複数のチューブをエンジンの幅方向に水平に延びて設けてもよい。
【００１３】
更にインタクーラ１８には効率変更手段２３が設けられる。この効率変更手段２３は低圧吸気及び高圧吸気の冷媒との接触面積を変えて低圧吸気及び高圧吸気の温度効率を変更するように構成される。具体的には、効率変更手段２３は、入口側タンク１９に一端から他端に向って所定の間隔をあけて配設された複数の入口側開閉弁３１〜３３と、出口側タンク２１に複数の入口側開閉弁３１〜３３にそれぞれ対向するように所定の間隔をあけて配設された複数の出口側開閉弁４１〜４３とを有する。この実施の形態では、複数の入口側開閉弁３１〜３３及び複数の出口側開閉弁４１〜４３はそれぞれ３個ずつ設けられる。３個の入口側開閉弁３１〜３３、即ち第１〜第３入口側開閉弁は、第１〜第３入口側弁本体３１ａ〜３３ａと、これらの弁本体をそれぞれ回動する第１〜第３入口側モータ３１ｂ〜３３ｂとを有する。また３個の出口側開閉弁４１〜４３、即ち第１〜第３出口側開閉弁は、第１〜第３出口側弁本体４１ａ〜４３ａと、これらの弁本体をそれぞれ回動する第１〜第３出口側モータ４１ｂ〜４３ｂとを有する。第１〜第３入口側開閉弁３１〜３３のいずれか１個を閉止して他の２個を開放することにより、入口側タンク１９が一端側の入口側低圧室１９ｃと他端側の入口側高圧室１９ｄに長さを変えて区画される。また第１〜第３出口側開閉弁４１〜４３を上記３個の入口側開閉弁３１〜３３に連動して開閉することにより、即ち３個の出口側開閉弁４１〜４３のうち上記閉止した入口側開閉弁に対向する出口側開閉弁を閉止し上記開放した入口側開閉弁に対向する出口側開閉弁を開放することにより、出口側タンク２１が一端側の出口側低圧室２１ｃと他端側の出口側高圧室２１ｄに長さを変えて区画される。具体的には、第１入口側開閉弁３１の閉止時に入口側低圧室１９ｃの長さと入口側高圧室１９ｄの長さの比が１：３となり、第２入口側開閉弁３２の閉止時に入口側低圧室１９ｃの長さと入口側高圧室１９ｄの長さの比が１：１となり、第３入口側開閉弁３３の閉止時に入口側低圧室１９ｃの長さと入口側高圧室１９ｄの長さの比が３：１となる。また第１出口側開閉弁４１の閉止時に出口側低圧室２１ｃの長さと出口側高圧室２１ｄの長さの比が１：３となり、第２出口側開閉弁４２の閉止時に出口側低圧室２１ｃの長さと出口側高圧室２１ｄの長さの比が１：１となり、第３出口側開閉弁４３の閉止時に出口側低圧室２１ｃの長さと出口側高圧室２１ｄの長さの比が３：１となる。なお、この実施の形態では、複数の入口側開閉弁及び複数の出口側開閉弁をそれぞれ３個ずつ設けたが、入口側開閉弁及び出口側開閉弁が同数であれば、２個ずつ又は４個ずつ或いはそれ以上設けてもよい。またこの実施の形態では、複数の入口側開閉弁の間隔を等間隔に設け、複数の出口側開閉弁の間隔を等間隔に設けたが、複数の入口側開閉弁の間隔を等間隔に設けなくてもよく、複数の出口側開閉弁の間隔を等間隔に設けてなくてもよい。
【００１４】
一方、エンジン１３の運転状況はエンジン１３の回転速度により検出される。エンジン１３の回転速度はエンジン回転センサ２４により検出される。コントローラ２７の制御入力には上記エンジン回転センサ２４の検出出力が接続され、コントローラ２７の制御出力は第１〜第３入口側モータ３１ｂ〜３３ｂ及び第１〜第３出口側モータ４１ｂ〜４３ｂにそれぞれ接続される。またコントローラ２７にはメモリ２８が設けられ、このメモリ２８にはエンジン１３の回転速度に応じた第１〜第３入口側開閉弁３１〜３３及び第１〜第３出口側開閉弁４１〜４３の開閉がマップとして記憶される。なお、本実施の形態のインタクーラ１８のサイズは、エンジン運転領域中、高圧吸気のインタクーラ１８と低圧吸気のインタクーラ１８の合算された冷却負荷により決定される。例えば、大型のエンジンでは、エンジン回転速度が低速であるとき、高圧吸気のインタクーラ１８による冷却能力は中速時の１．５倍あれば十分であり、低圧吸気のインタクーラ１８による冷却能力は中速時の１／３あれば十分であることをシミュレーションにより求めた（図３参照）。またエンジンの回転速度が高速であるとき、高圧吸気のインタクーラ１８による冷却能力は中速時の１／３あれば十分であり、低圧吸気のインタクーラ１８による冷却能力は中速時の１．５あれば十分であることをシミュレーションにより求めた（図３参照）。
【００１５】
このように構成された２段ターボ過給装置の動作を説明する。
エンジン１３を低速で運転すると、エンジン１３の回転速度が低速であることをエンジン回転センサ２４が検出する。コントローラ２７はエンジン回転センサ２４の検出出力をメモリ２８に記憶されたマップと比較し、第１入口側モータ３１ｂ及び第１出口側モータ４１ｂを駆動して第１入口側弁本体３１ａ及び第１出口側弁本体４１ａをそれぞれ閉止し、第２入口側モータ３２ｂ及び第２出口側モータ４２ｂを駆動して第２入口側弁本体３２ａ及び第２出口側弁本体４２ａをそれぞれ開放し、更に第３入口側モータ３３ｂ及び第３出口側モータ４３ｂを駆動して第３入口側弁本体３３ａ及び第３出口側弁本体４３ａをそれぞれ開放する。エンジン１３の回転速度が低速である場合、エンジン１３から排出される排ガス流量が少ないため、小型の高圧段タービン１１ａは高速で回転し、大型の低圧段タービン１２ａは低速で回転する。このため小型の高圧段コンプレッサ１１ｂで圧縮された高圧吸気の方が大型の低圧段コンプレッサ１２ｂで圧縮された低圧吸気より圧力比が高くなって高温になる。この結果、入口側低圧室１９ｃの長さと入口側高圧室１９ｄの長さの比がおよそ１：３となるように入口側タンク１９を区画し、出口側低圧室２１ｃの長さと出口側高圧室２１ｄの長さの比がおよそ１：３となるように出口側タンク２１を区画したので、高圧吸気通路１７を通って高圧吸気用入口１９ｂから入口側高圧室１９ｄに流入した高圧吸気が全本数のおよそ３／４のチューブ２２を通過し、低圧吸気通路１６を通って低圧吸気用入口１９ａから入口側低圧室１９ｃに流入した低圧吸気が全本数のおよそ１／４のチューブ２２を通過するので、高圧吸気及び低圧吸気をそれぞれ適切に冷却できる。
【００１６】
エンジン１３を中速で運転すると、エンジン１３の回転速度が中速であることをエンジン回転センサ２４が検出する。コントローラ２７はエンジン回転センサ２４の検出出力をメモリ２８に記憶されたマップと比較し、第２入口側モータ３２ｂ及び第２出口側モータ４２ｂを駆動して第２入口側弁本体３２ａ及び第２出口側弁本体４２ａをそれぞれ閉止し、第１入口側モータ３１ｂ及び第１出口側モータ４１ｂを駆動して第１入口側弁本体３１ａ及び第１出口側弁本体４１ａをそれぞれ開放し、第３入口側モータ３３ｂ及び第３出口側モータ４３ｂを駆動して第３入口側弁本体３３ａ及び第３出口側弁本体４３ａをそれぞれ開放する。エンジン１３の回転速度が中速である場合、小型の高圧段コンプレッサ１１ｂで圧縮された高圧吸気と大型の低圧段コンプレッサ１２ｂで圧縮された低圧吸気の圧力比はほぼ等しく、高圧吸気及び低圧吸気は同程度に高温になる。この結果、入口側低圧室１９ｃの長さと入口側高圧室１９ｄの長さの比がおよそ１：１となるように入口側タンク１９を区画し、出口側低圧室２１ｃの長さと出口側高圧室２１ｄの長さの比がおよそ１：１となるように出口側タンク２１を区画したので、入口側高圧室１９ｄに流入した高圧吸気と入口側低圧室１９ｃに流入した低圧吸気が同一本数のチューブ２２をそれぞれ通過するので、高圧吸気及び低圧吸気をそれぞれ適切に冷却できる。
【００１７】
エンジン１３を高速で運転すると、エンジン１３の回転速度が高速であることをエンジン回転センサ２４が検出する。コントローラ２７はエンジン回転センサ２４の検出出力をメモリ２８に記憶されたマップと比較し、第３入口側モータ３３ｂ及び第３出口側モータ４３ｂを駆動して第３入口側弁本体３３ａ及び第３出口側弁本体４３ａをそれぞれ閉止し、第１入口側モータ３１ｂ及び第１出口側モータ４１ｂを駆動して第１入口側弁本体３１ａ及び第１出口側弁本体４１ａをそれぞれ開放し、第２入口側モータ３２ｂ及び第２出口側モータ４２ｂを駆動して第２入口側弁本体３２ａ及び第２出口側弁本体４２ａをそれぞれ開放する。エンジン１３の回転速度が高速である場合、エンジン１３から排出される排ガス流量が極めて多いため、小型の高圧段タービン１１ａをバイパスするバイパス通路２０に排ガスを通すので、エンジン回転速度の低速時と同等か或いはそれより低速で回転し、大型の低圧段タービン１２ａは高速で回転する。このため大型の低圧段コンプレッサ１２ｂで圧縮された低圧吸気の方が小型の高圧段コンプレッサ１１ｂで圧縮された高圧吸気より圧力比が高くなって高温になる。この結果、入口側低圧室１９ｃの長さと入口側高圧室１９ｄの長さの比がおよそ３：１となるように入口側タンク１９を区画し、出口側低圧室２１ｃの長さと出口側高圧室２１ｄの長さの比がおよそ３：１となるように出口側タンク２１を区画することにより、高圧吸気通路１７を通って高圧吸気用入口１９ｂから入口側高圧室１９ｄに流入した高圧吸気が全本数のおよそ１／４のチューブを通過し、低圧吸気通路１６を通って低圧吸気用入口１９ａから入口側低圧室１９ｃに流入した低圧吸気が全本数のおよそ３／４のチューブを通過するので、高圧吸気及び低圧吸気をそれぞれ適切に冷却できる。
【００１８】
＜第２の実施の形態＞
図４〜図６は本発明の第２の実施の形態を示す。図４及び図５において図１及び図２と同一符号は同一部品を示す。
この実施の形態では、単一のインタクーラ５８は、一端が低圧段コンプレッサ１２ｂの吐出口に低圧吸気通路１６を通って接続されかつ他端が高圧段コンプレッサ１１ｂの吐出口に高圧吸気通路１７を通って接続された入口側シリンダ５９と、一端が高圧段コンプレッサ１ｂの吸入口に低圧吸気通路１６を通って接続されかつ他端がエンジン１３の吸気ポートに高圧吸気通路１７を通って接続された出口側シリンダ６１と、入口側シリンダ５９及び出口側シリンダ６１を連通接続する複数のチューブ６２とを有する（図４及び図５）。入口側シリンダ５９はエンジン１３の前方下側にエンジン１３の幅方向に延びて設けられる。この入口側シリンダ５９の一端には低圧吸気用入口５９ａが形成され、この低圧吸気用入口５９ａは上流側の低圧吸気通路１６を通して低圧段コンプレッサ１２ｂの吐出口に接続される。また入口側シリンダ５９の他端には高圧吸気用入口５９ｂが形成され、この高圧吸気用入口５９ｂは上流側の高圧吸気通路１７を通して高圧段コンプレッサ１１ｂの吐出口に接続される。
【００１９】
出口側シリンダ６１は入口側シリンダ５９に所定の間隔をあけて対向して設けられる。即ち、出口側シリンダ６１はエンジン１３の前方上側にエンジン１３の幅方向に延びて設けられる。この出口側シリンダ６１の一端には低圧吸気用出口６１ａが形成され、この低圧吸気用出口６１ａは下流側の低圧吸気通路１６を通して高圧段コンプレッサ１１ｂの吸入口に接続される。また出口側シリンダ６１の他端には高圧吸気用出口６１ｂが形成され、この高圧吸気用出口６１ｂは下流側の高圧吸気通路１７を通してエンジン１３の吸気ポートに接続される。複数のチューブ６２はエンジン１３の幅方向に所定の間隔をあけかつ鉛直方向に延びて設けられ、複数のチューブ６２の各一端は入口側シリンダ５９の側面に等間隔にそれぞれ連通接続され、複数のチューブ６２の各他端は出口側シリンダ６１の側面に等間隔にそれぞれ連通接続される。図４及び図５では、入口側シリンダ５９をエンジン１３の前面から前方に離れた位置にエンジン１３の幅方向に延びて設け、出口側シリンダ６１をエンジン１３の前面に近接した位置にエンジン１３の幅方向に延びて設け、複数のチューブ６２をエンジン１３の進行方向に延びて設けているけれども、これはインタクーラ５８と低圧吸気通路１６及び高圧吸気通路１７との接続状況を明示するためである。また複数のチューブ６２間の各隙間には冷媒（空気）が通るように構成され、これにより上記チューブ６２内を通る高温の低圧吸気及び高圧吸気がこれらの吸気より低温の冷媒（空気）と間接接触して冷却されるように構成される。なお、入口側シリンダをエンジンの前方上側にエンジンの幅方向に延びて設け、出口側タンクをエンジンの前方下側にエンジンの幅方向に延びて設け、複数のチューブを鉛直方向に延びて設けてもよく、又は入口側シリンダをエンジンの前方右側に鉛直方向に延びて設け、出口側シリンダをエンジンの前方左側に鉛直方向に延びて設け、複数のチューブをエンジンの幅方向に水平に延びて設けてもよく、或いは入口側シリンダをエンジンの前方左側に鉛直方向に延びて設け、出口側シリンダをエンジンの前方右側に鉛直方向に延びて設け、複数のチューブをエンジンの幅方向に水平に延びて設けてもよい。
【００２０】
効率変更手段６３は、入口側シリンダ５９内を摺動する単一の入口側ピストン６４と、出口側シリンダ６１内を摺動する単一の出口側ピストン６６と、入口側ピストン６４を駆動する入口側アクチュエータ６７と、出口側ピストン６６を駆動する出口側アクチュエータ６８とを有する。入口側ピストン６４は入口側シリンダ５９内を摺動することにより入口側シリンダ５９を一端側の入口側低圧室５９ｃと他端側の入口側高圧室５９ｄに長さを変えて区画し、出口側ピストン６６は出口側シリンダ６１内を摺動することにより出口側シリンダ６１を一端側の出口側低圧室６１ｃと他端側の出口側高圧室６１ｄに長さを変えて区画する。入口側アクチュエータ６７は、入口側シリンダ５９に挿入され先端が入口側ピストン６４に取付けられた入口側ロッド６７ａと、この入口側ロッド６７ａの基端が取付けられ入口側ピストン６４を入口側シリンダ５９の長手方向に摺動させる入口側流体圧シリンダ６７ｂとを有する。また出口側アクチュエータ６８は、出口側シリンダ６１に挿入され先端が出口側ピストン６６に取付けられた出口側ロッド６８ａと、この出口側ロッド６８ａの基端が取付けられ出口側ピストン６６を出口側シリンダ６１の長手方向に摺動させる出口側流体圧シリンダ６８ｂとを有する。入口側流体圧シリンダ６７ｂは入口側シリンダ５９の他端に取付けられ、出口側流体圧シリンダ６８ｂは出口側シリンダ６１の他端に取付けられる。更に入口側流体圧シリンダ６７ｂへの流体の給排は入口側電磁弁６７ｃにより行われ、出口側流体圧シリンダ６８ｂへの流体の給排は出口側電磁弁６８ｃにより行われる。
【００２１】
一方、エンジン１３の運転状況はエンジン１３の回転速度及びエンジンの負荷により検出される。エンジンの回転速度はエンジン回転センサ２４により検出され、エンジンの負荷はエンジン負荷センサ６９により検出される。また低圧吸気用出口６１ａにはインタクーラ５８で冷却された低圧吸気の温度を検出する低圧温度センサ７１が設けられ、高圧吸気用出口６１ｂにはインタクーラ５８で冷却された高圧吸気の温度を検出する高圧温度センサ７２が設けられる。コントローラ２７の制御入力には上記エンジン回転センサ２４、エンジン負荷センサ６９、低圧温度センサ７１及び高圧温度センサ７２の各検出出力がそれぞれ接続され、コントローラ２７の制御出力は入口側電磁弁６７ｃ及び出口側電磁弁６８ｃにそれぞれ接続される。またコントローラ２７にはメモリ２８が設けられる。このメモリ２８には、エンジン１３の回転速度及びエンジン１３の負荷に応じた入口側ピスト６４ン及び出口側ピストン６６の位置がマップとしてそれぞれ記憶されるとともに、エンジン１３の回転速度及びエンジン１３の負荷に応じた高圧吸気用出口６１ｂにおける高圧吸気の設定温度及び低圧吸気用出口６１ａにおける低圧吸気の設定温度がマップとしてそれぞれ記憶される。上記以外は第１の実施の形態と同一に構成される。
【００２２】
このように構成された２段ターボ過給装置の動作を図６のフローチャートに基づいて説明する。
エンジン１３を低速で運転すると、エンジン１３の回転速度が低速であることをエンジン回転センサ２４が検出し、エンジン１３の負荷が低負荷であることをエンジン負荷センサ６９が検出する。コントローラ２７はエンジン回転センサ２４及びエンジン負荷センサ６９の各検出出力をメモリ２８に記憶されたマップと比較し、入口側電磁弁６７ｃを駆動して入口側ピストン６４を入口側シリンダ５９の一端側の所定の位置まで移動させ、出口側電磁弁６８ｃを駆動して出口側ピストン６６を出口側シリンダ６１の一端側の入口側ピストン６４に対向する位置まで移動させる。次いで高圧温度センサ７２が高圧吸気用出口６１ｂにおける高圧吸気の温度を検出し、コントローラ２７が高圧吸気用出口６１ｂにおける高圧吸気の実測温度と設定温度とを比較し、実測温度が設定温度より高いと判断すると、入口側電磁弁６７ｃを駆動して入口側ピストン６４を入口側シリンダ５９の一端側に、実測温度及び設定温度の差に基づく所定距離だけ移動させるとともに、出口側電磁弁６８ｃを駆動して出口側ピストン６６を入口側ピストン６４に連動させて出口側シリンダ６１の一端側に所定距離だけ移動させる。コントローラ２７はこの操作を高圧吸気用出口６１ｂにおける高圧吸気の実測温度が設定温度より低くなるまで繰返す。
【００２３】
次に低圧温度センサ７１が低圧吸気用出口６１ａにおける低圧吸気の温度を検出し、コントローラ２７が低圧吸気用出口６１ａにおける低圧吸気の実測温度と設定温度とを比較し、実測温度が設定温度より高いと判断すると、入口側電磁弁６７ｃを駆動して入口側ピストン６４を入口側シリンダ５９の他端側に、実測温度及び設定温度の差に基づく所定距離だけ移動させるとともに、出口側電磁弁６８ｃを駆動して出口側ピストン６６を入口側ピストン６４に連動させて出口側シリンダ６１の他端側に所定距離だけ移動させる。その後コントローラ２７は再び高圧温度センサ７２の検出出力に基づいて高圧吸気用出口６１ｂにおける高圧吸気の実測温度と設定温度とを比較し、実測温度が設定温度より低いと判断すると、再び低圧温度センサ７１の検出出力に基づいて低圧吸気用出口６１ａにおける低圧吸気の実測温度と設定温度とを比較し、実測温度が設定温度より低いと判断すると、入口側ピストン６４及び出口側ピストン６６を図５（ａ）で示す位置にそれぞれ保持する。この結果、高圧吸気通路１７を通って高圧吸気用入口５９ｂから入口側高圧室５９ｄに流入した高圧吸気が多くの本数のチューブ６２を通過し、低圧吸気通路１６を通って低圧吸気用入口５９ａから入口側低圧室５９ｃに流入した低圧吸気が少ない本数のチューブ６２を通過する。従って、高圧吸気及び低圧吸気の放熱量がそれぞれ最適にきめ細かく制御されるので、高圧吸気及び低圧吸気をそれぞれ適切に冷却できる。
【００２４】
一方、エンジン１３を高速で運転すると、エンジン１３の回転速度が高速であることをエンジン回転センサ２４が検出し、エンジン１３の負荷が比較的高負荷であることをエンジン負荷センサ６９が検出する。コントローラ２７はエンジン回転センサ２４及びエンジン負荷センサ６９の各検出出力をメモリ２８に記憶されたマップと比較し、入口側電磁弁６７ｃを駆動して入口側ピストン６４を入口側シリンダ５９の他端側の所定の位置まで移動させ、出口側電磁弁６８ｃを駆動して出口側ピストン６６を出口側シリンダ６１の他端側の入口側ピストン６４に対向する位置まで移動させる。次いで高圧温度センサ７２が高圧吸気用出口６１ｂにおける高圧吸気の温度を検出し、コントローラ２７が高圧吸気用出口６１ｂにおける高圧吸気の実測温度と設定温度とを比較し、実測温度が設定温度より高いと判断すると、入口側電磁弁６７ｃを駆動して入口側ピストン６４を入口側シリンダ５９の一端側に、実測温度及び設定温度の差に基づく所定距離だけ移動させるとともに、出口側電磁弁６８ｃを駆動して出口側ピストン６６を入口側ピストン６４に連動させて出口側シリンダ６１の一端側に所定距離だけ移動させる。コントローラ２７はこの操作を高圧吸気用出口６１ｂにおける高圧吸気の実測温度が設定温度より低くなるまで繰返す。
【００２５】
次に低圧温度センサ７１が低圧吸気用出口６１ａにおける低圧吸気の温度を検出し、コントローラ２７が低圧吸気用出口６１ａにおける低圧吸気の実測温度と設定温度とを比較し、実測温度が設定温度より高いと判断すると、入口側電磁弁６７ｃを駆動して入口側ピストン６４を入口側シリンダ５９の他端側に、実測温度及び設定温度の差に基づく所定距離だけ移動させるとともに、出口側電磁弁６８ｃを駆動して出口側ピストン６６を入口側ピストン６４に連動させて出口側シリンダ６１の他端側に所定距離だけ移動させる。その後コントローラ２７は再び高圧温度センサ７２の検出出力に基づいて高圧吸気用出口６１ｂにおける高圧吸気の実測温度と設定温度とを比較し、実測温度が設定温度より低いと判断すると、低圧温度センサ７１の検出出力に基づいて低圧吸気用出口６１ａにおける低圧吸気の実測温度と設定温度とを比較し、実測温度が設定温度より低いと判断すると、入口側ピストン６４及び出口側ピストン６６を図５（ｃ）で示す位置にそれぞれ保持する。この結果、高圧吸気通路１７を通って高圧吸気用入口５９ｂから入口側高圧室５９ｄに流入した高圧吸気が少ない本数のチューブ６２を通過し、低圧吸気通路１６を通って低圧吸気用入口５９ａから入口側低圧室５９ｃに流入した低圧吸気が多い本数のチューブ６２を通過する。従って、高圧吸気及び低圧吸気の放熱量がそれぞれ最適にきめ細かく制御されるので、高圧吸気及び低圧吸気をそれぞれ適切に冷却できる。
【００２６】
＜第３の実施の形態＞
図７は本発明の第３の実施の形態を示す。図７において図５と同一符号は同一部品を示す。
この実施の形態では、入口側アクチュエータ７７が、入口側シリンダ５９の長手方向に延びかつ入口側シリンダ５９に回動可能に挿入された入口側ねじ棒７７ａと、この入口側ねじ棒７７ａを回動させる入口側モータ７７ｂとを有し、出口側アクチュエータ７８が、出口側シリンダ６１の長手方向に延びかつ出口側シリンダ６１に回動可能に挿入された出口側ねじ棒７８ａと、この出口側ねじ棒７８ａを回動させる出口側モータ７８ｂとを有する。入口側ピストン７４の中心には雌ねじ７４ａが形成され、入口側ねじ棒７７ａの外周面に形成された雄ねじは入口側ピストン７４の雌ねじ７４ａに螺合される。また出口側ピストン７６の中心には雌ねじ７６ａが形成され、出口側ねじ棒７８ａの外周面に形成された雄ねじは出口側ピストン７６の雌ねじ７６ａに螺合される。入口側ピストン７４が入口側シリンダ５９内を回転するのを阻止するために、円板状の入口側ピストン７４の外周面及び円筒状の入口側シリンダ５９の内周面にそれぞれ平坦部（図示せず）を設けることが好ましい。また出口側ピストン７６が出口側シリンダ６１内を回転するのを阻止するために、円板状の出口側ピストン７６の外周面及び円筒状の出口側シリンダ６１の内周面にそれぞれ平坦部（図示せず）を設けることが好ましい。更に入口側モータ７７ｂは入口側シリンダ５９の一端に取付けられ、出口側モータ７８ｂは出口側シリンダ６１の一端に取付けられる。なお、上記ねじ棒とピストンとの螺合は、雄ねじと雌ねじの螺合ではなく、ねじ棒の外周面及びピストンの孔の内周面に螺旋状の凹溝をそれぞれ形成しこれらの凹溝に球体が転動するように構成されたボールねじによる螺合であってもよい。上記以外は第２の実施の形態と同一に構成される。
このように構成された２段ターボ過給装置では、入口側シリンダ５９の一端に取付けられた入口側モータ７７ｂの突出長さが第２の実施の形態の入口側流体圧シリンダの突出長さより短く、出口側シリンダ６１の一端に取付けられた出口側モータ７８ｂの突出長さが第２の実施の形態の出口側流体圧シリンダの突出長さより短いため、第２の実施の形態より搭載スペースを低減できる。上記以外の動作は第２の実施の形態と略同様であるので、繰返しの説明を省略する。
【００２７】
＜第４の実施の形態＞
図８は本発明の第４の実施の形態を示す。図８において図７と同一符号は同一部品を示す。
この実施の形態では、入口側アクチュエータ８７の入口側ねじ棒８７ａの一端に入口側プーリ８９ａが嵌着され、出口側ねじ棒８８ａの一端に出口側プーリ８９ｂが嵌着され、単一の駆動モータ（図示せず）の出力軸に駆動プーリ（図示せず）が嵌着され、これらのプーリ８９ａ，８９ｂにベルト８９ｃが掛け渡される。上記入口側プーリ８９ａ及び出口側プーリ８９ｂ及びベルト８９ｃにより、入口側ねじ棒８７ａ及び出口側ねじ棒８８ａを同期して連動させる連動機構８９が構成される。上記入口側プーリ８９ａ、出口側プーリ８９ｂ及び駆動プーリはタイミングプーリであり、ベルト８９ｃはタイミングベルトであることが好ましい。なお、プーリに替えてスプロケットを用い、ベルトに替えてチェーンを用いてもよい。上記以外は第３の実施の形態と同一に構成される。
このように構成された２段ターボ過給装置では、入口側ねじ棒８７ａ及び出口側ねじ棒８８ａを連動機構８９を介して単一の駆動モータにより回転駆動できるので、入口側ねじ棒８７ａ及び出口側ねじ棒８８ａの回転を第３の実施の形態より容易に同期させることができ、入口側ピストン７４及び出口側ピストン７６を確実に連動させることができる。上記以外の動作は第３の実施の形態と略同様であるので、繰返しの説明を省略する。
【００２８】
＜第５の実施の形態＞
図９は本発明の第５の実施の形態を示す。図９において図７と同一符号は同一部品を示す。
この実施の形態では、入口側ピストン９４が、円板状のピストン本体９４ａと、このピストン本体９４ａの両面にそれぞれ突設された一端側ボス９４ｂ及び他端側ボス９４ｃとを有し、出口側ピストン９６が、円板状のピストン本体９６ａと、このピストン本体９６ａの両面にそれぞれ突設された一端側ボス９６ｂ及び他端側ボス９６ｃとを有する。また入口側アクチュエータ９７は、入口側シリンダ５９の一端側から挿入された一端側ねじ棒９７ａと、入口側シリンダ５９の一端に取付けられ一端側ねじ棒９７ａを回転駆動する第１入口側モータ９７ｂと、入口側シリンダ５９の他端側から挿入された他端側ねじ棒９７ｃと、入口側シリンダ５９の他端に取付けられ他端側ねじ棒９７ｃを回転駆動する第２入口側モータ９７ｄと、一端側ボス９４ｂに形成され一端側ねじ棒９７ａに螺合する一端側雌ねじ９７ｅと、他端側ボス９４ｃに形成され他端側ねじ棒９７ｃに螺合する他端側雌ねじ９７ｆとを有する。更に出口側アクチュエータ９８は、出口側シリンダ６１の一端側から挿入された一端側ねじ棒９８ａと、出口側シリンダ６１の一端に取付けられ一端側ねじ棒９８ａを駆動する第１出口側モータ９８ｂと、出口側シリンダ６１の他端側から挿入された他端側ねじ棒９８ｃと、出口側シリンダ６１の他端に取付けられ他端側ねじ棒９８ｃを駆動する第２出口側モータ９８ｄと、一端側ボス９６ｂに形成され一端側ねじ棒９８ａに螺合する一端側雌ねじ９８ｅと、他端側ボス９６ｃに形成され他端側ねじ棒９８ｃに螺合する他端側雌ねじ９８ｆとを有する。入口側ピストン９４に形成された一端側雌ねじ９７ｅと他端側雌ねじ９７ｆは互いに連通しておらず、出口側ピストン９６に形成された一端側雌ねじ９８ｅと他端側雌ねじ９８ｆは互いに連通していない。上記以外は第３の実施の形態と同一に構成される。
【００２９】
このように構成された２段ターボ過給装置では、入口側ピストン９４の一端側雌ねじ９７ｅと他端側雌ねじ９７ｆが互いに連通していないため、入口側高圧室５９ｄの高圧吸気が入口側低圧室５９ｃにねじ溝を通って流入せず、入口側高圧室５９ｄと入口側低圧室５９ｃを入口側ピストン９４によりそれぞれ密閉した状態で区画できる。また出口側ピストン９６の一端側雌ねじ９８ｅと他端側雌ねじ９８ｆが互いに連通していないため、出口側高圧室６１ｄの高圧吸気が出口側低圧室６１ｃにねじ溝を通って流入せず、出口側高圧室６１ｄと出口側低圧室６１ｃを出口側ピストン９６によりそれぞれ密閉した状態で区画できる。上記以外の動作は第３の実施の形態と略同様であるので、繰返しの説明を省略する。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明第１実施形態２段ターボ過給装置の構成図である。
【図２】その装置のインタクーラの断面構成図である。
【図３】エンジン回転速度を変化させたときの高圧吸気及び低圧吸気のインタクーラによる放熱量の変化を示す図である。
【図４】本発明の第２実施形態を示す図１に対応する２段ターボ過給装置の構成図である。
【図５】その装置のインタクーラの断面構成図である。
【図６】そのインタクーラに設けられた効率変更手段の動作を示すフローチャートである。
【図７】本発明の第３実施形態を示す図５に対応するインタクーラの断面構成図である。
【図８】本発明の第４実施形態を示す図５に対応するインタクーラの断面構成図である。
【図９】本発明の第５実施形態を示す図５に対応するインタクーラの断面構成図である。
【符号の説明】
【００３１】
１１  高圧段ターボ過給機
１１ａ  高圧段タービン
１１ｂ  高圧段コンプレッサ
１２  低圧段ターボ過給機
１２ａ  低圧段タービン
１２ｂ  低圧段コンプレッサ
１３  エンジン
１４  エアクリーナ
１６  低圧吸気通路
１７  高圧吸気通路
１８，５８  インタクーラ
１９  入口側タンク
１９ｃ，５９ｃ  入口側低圧室
１９ｄ，５９ｄ  入口側高圧室
２０  バイパス通路
２０ａ  ウエストゲートバルブ
２１  出口側タンク
２１ｃ，６１ｃ  出口側低圧室
２１ｄ，６１ｄ  出口側高圧室
２２，６２  チューブ
２３，６３  効率変更手段
２７  コントローラ
３１〜３３  入口側開閉弁
４１〜４３  出口側開閉弁
５９  入口側シリンダ
６１  出口側シリンダ
６４，７４，９４  入口側ピストン
６６，７６，９６  出口側ピストン
６７，７７，８７，９７  入口側アクチュエータ
６７ａ  入口側ロッド
６７ｂ  入口側流体圧シリンダ
６８，７８，８８，９８  出口側アクチュエータ
６８ａ  出口側ロッド
６８ｂ  出口側流体圧シリンダ
７７ａ，８７ａ，９７ａ，９７ｃ  入口側ねじ棒
７７ｂ，９７ｂ，９７ｄ  入口側モータ
７８ａ，８８ａ，９８ａ，９８ｃ  出口側ねじ棒
７８ｂ，９８ｂ，９８ｄ  出口側モータ
８９  連動機構
【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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