(57)【要約】【課題】過給器とＥＧＲ機構とを備えた内燃機関において、ポンプ損を低減する。【解決手段】排気還流通路５６，６４は、気筒からの排気の一部を吸気通路３０に還流する。第１過給器５８は、排気還流通路５６内における気筒からの排気の一部を過給する。第２過給器７４は、吸気通路３０内の空気を過給する。第１過給器５８は、気筒からの残りの排気によって駆動する。第２過給器７４は、第１過給器５８の下流側に設けられ、第１過給器５８の駆動に用いられた気筒からの残りの排気によって駆動する。【選択図】図１
2019143616.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸気通路から供給される空気と燃料との混合気を燃焼して排気通路に排気する気筒を有する内燃機関において、
前記気筒からの排気の一部を前記吸気通路に還流する排気還流通路と、
前記排気還流通路内における前記気筒からの排気の一部を過給する第１過給器と、
前記吸気通路内における空気を過給する第２過給器と、
を有し、
前記第１過給器は、前記気筒からの残りの排気によって駆動し、
前記第２過給器は、前記第１過給器の下流側に設けられ、前記第１過給器の駆動に用いられた前記気筒からの残りの排気によって駆動する、
ことを特徴とする内燃機関。
【請求項２】
請求項１に記載の内燃機関において、
前記第１過給器は、
前記排気通路に設けられ、前記気筒からの残りの排気によって駆動する第１タービンと、
前記第１タービンに連結されて前記排気還流通路に設けられ、前記第１タービンの駆動力によって駆動する第１コンプレッサと、
を有し、
前記第２過給器は、
前記排気通路において前記第１タービンよりも下流側に設けられ、前記第１タービンを通過した前記気筒からの残りの排気によって駆動する第２タービンと、
前記第２タービンに連結されて前記吸気通路に設けられ、前記第２タービンの駆動力によって駆動する第２コンプレッサと、
を有する、
ことを特徴とする内燃機関。
【請求項３】
請求項２に記載の内燃機関において、
前記排気還流通路において、前記第１コンプレッサの下流側に設置され、燃料を前記気筒からの排気の一部に混合させるインジェクタと、
前記排気還流通路において、前記インジェクタよりも下流側に設けられ、還流される排気と燃料との混合気を改質する改質器と、
を更に有する、
ことを特徴とする内燃機関。
【請求項４】
請求項２又は請求項３に記載の内燃機関において、
前記排気通路において、前記第１タービンの上流側と下流側とを連結する第１連通路と、
前記第１連通路を開閉する第１ウェストゲートバルブと、
前記排気通路において、前記第２タービンの上流側と下流側とを連結する第２連通路と、
前記第２連通路を開閉する第２ウェストゲートバルブと、
を更に有する、
ことを特徴とする内燃機関。
【請求項５】
請求項４に記載の内燃機関において、
前記第１過給器による過給圧力が負圧となる負荷条件下において、前記第１ウェストゲートバルブを開操作し、前記第２過給器による過給圧力が負圧となる負荷条件下において、前記第２ウェストゲートバルブを開操作する制御手段を更に有する、
ことを特徴とする内燃機関。
【請求項６】
請求項４に記載の内燃機関において、
負荷条件に応じて、前記第１ウェストゲートバルブの開度を制御することで、前記第１過給器を通過する空気の流量を制御し、前記第２ウェストゲートバルブの開度を制御することで、前記第２過給器を通過する空気の流量を制御する制御手段を更に有する、
ことを特徴とする内燃機関。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関に関し、特に、ＥＧＲを備えた内燃機関に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関においては、一般的に、熱効率を向上させること、すなわち、燃費を向上させることが求められている。熱効率を向上させるために、過給器を内燃機関に設けることや、内燃機関において排気を吸気通路に還流する機構（ＥＧＲ）を設けることが知られている。
【０００３】
一般的に、ＥＧＲにおいては、ＨＰＬ（High Pressure Loop）やＬＰＬ（Low Pressure Loop）が用いられる。ＨＰＬでは、排気還流ガス（ＥＧＲガス）を排気タービン前から吸気コンプレッサ後に導入する。ＨＰＬは、ＥＧＲガスの経路を短くできるため、一般的に応答性に優れる。
【０００４】
特許文献１，２には、ＨＰＬにて高負荷条件においてもＥＧＲガスを確保するために、ＥＧＲ過給器を有するエンジンが開示されている。
【０００５】
火花点火式内燃機関において、アトキンソンサイクルエンジンは、一般的にポンプ損が低減するため熱効率が向上する。また、圧縮工程の一部期間でも吸気バルブを開けて吸入空気を戻すバルブ遅閉じの場合、バルブを閉じてから圧縮及び膨張までの期間が短く、また、実圧縮比が低くなる。そのため、高温及び高圧の期間を短くすることが可能となり、ノッキング発生までの時間を稼ぐことが可能となるので、耐ノック性が向上する。
【０００６】
ＥＧＲガスを用いて燃料を改質し、そのガスを燃料とする改質ガスエンジンが知られている。ＥＧＲガスの熱を利用して燃料を改質するため、排熱回収が可能となり、また、反応のさせ方によって、オクタン価の向上や燃焼速度の向上等が可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平１−１１６２７４号公報
【特許文献２】特許第３６６４１８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、ＨＰＬでは、ＥＧＲガスを排気タービン前から吸気コンプレッサ後に導入する。ＥＧＲガスの導入経路が短いため、応答性が良好であるが、排気圧よりも吸気圧を低くする必要があるため、ポンプ損が生じる。
【０００９】
本発明の目的は、過給器とＥＧＲ機構を備えた内燃機関において、ポンプ損を低減し、熱効率を向上させることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
請求項１に係る発明は、吸気通路から供給される空気と燃料との混合気を燃焼して排気通路に排気する気筒を有する内燃機関において、前記気筒からの排気の一部を前記吸気通路に還流する排気還流通路と、前記排気還流通路内における前記気筒からの排気の一部を過給する第１過給器と、前記吸気通路内における空気を過給する第２過給器と、を有し、前記第１過給器は、前記気筒からの残りの排気によって駆動し、前記第２過給器は、前記第１過給器の下流側に設けられ、前記第１過給器の駆動に用いられた前記気筒からの残りの排気によって駆動する、ことを特徴とする内燃機関である。
【００１１】
請求項２に係る発明は、請求項１に記載の内燃機関において、前記第１過給器は、前記排気通路に設けられ、前記気筒からの残りの排気によって駆動する第１タービンと、前記第１タービンに連結されて前記排気還流通路に設けられ、前記第１タービンの駆動力によって駆動する第１コンプレッサと、を有し、前記第２過給器は、前記排気通路において前記第１タービンよりも下流側に設けられ、前記第１タービンを通過した前記気筒からの残りの排気によって駆動する第２タービンと、前記第２タービンに連結されて前記吸気通路に設けられ、前記第２タービンの駆動力によって駆動する第２コンプレッサと、を有する、ことを特徴とする内燃機関である。
【００１２】
請求項３に係る発明は、請求項２に記載の内燃機関において、前記排気還流通路において、前記第１コンプレッサの下流側に設置され、燃料を前記気筒からの排気の一部に混合させるインジェクタと、前記排気還流通路において、前記インジェクタよりも下流側に設けられ、還流される排気と燃料との混合気を改質する改質器と、を更に有する、ことを特徴とする内燃機関である。
【００１３】
請求項４に係る発明は、請求項２又は請求項３に記載の内燃機関において、前記排気通路において、前記第１タービンの上流側と下流側とを連結する第１連通路と、前記第１連通路を開閉する第１ウェストゲートバルブと、前記排気通路において、前記第２タービンの上流側と下流側とを連結する第２連通路と、前記第２連通路を開閉する第２ウェストゲートバルブと、を更に有する、ことを特徴とする内燃機関である。
【００１４】
請求項５に係る発明は、請求項４に記載の内燃機関において、前記第１過給器による過給圧力が負圧となる負荷条件下において、前記第１ウェストゲートバルブを開操作し、前記第２過給器による過給圧力が負圧となる負荷条件下において、前記第２ウェストゲートバルブを開操作する制御手段を更に有する、ことを特徴とする内燃機関である。
【００１５】
請求項６に係る発明は、請求項４に記載の内燃機関において、負荷条件に応じて、前記第１ウェストゲートバルブの開度を制御することで、前記第１過給器を通過する空気の流量を制御し、前記第２ウェストゲートバルブの開度を制御することで、前記第２過給器を通過する空気の流量を制御する制御手段を更に有する、ことを特徴とする内燃機関である。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によると、ＥＧＲ機構を備えた内燃機関において、ポンプ損を低減することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の第１実施形態に係る内燃機関の概略構成図である。
【図２】温度と熱効率との関係を示す図である。
【図３】差圧と熱効率との関係を示す図である。
【図４】吸気バルブを閉じる時期（ＩＶＣ）と熱効率との関係を示す図である。
【図５】各ＩＶＣでの混合気の温度履歴を示す図である。
【図６】ＬＷ（Livengood-Wu）積分値を示す図である。
【図７】本発明の第２実施形態に係る内燃機関の概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
［第１実施形態］
以下、図１を参照して、本発明の第１実施形態に係る内燃機関について説明する。図１には、第１実施形態に係る内燃機関の一例が示されている。第１実施形態に係る内燃機関１０は、例えば直列４気筒の火花点火式の内燃機関であり、自動車等に搭載される。なお、図１においては、火花点火を行うプラグの図示は省略されている。
【００１９】
内燃機関１０は、一例として、第１気筒１２、第２気筒１４、第３気筒１６及び第４気筒１８を備えている。もちろん、気筒の数は一例であり、内燃機関１０は、４気筒以外の数の気筒を備えていてもよい。第１気筒１２、第２気筒１４、第３気筒１６及び第４気筒１８にはそれぞれ、気筒内に直接燃料を噴射する燃料噴射弁２０，２２，２４，２６が設けられている。燃料噴射弁２０，２２，２４，２６は、燃料タンク２８に接続されている。
【００２０】
第１気筒１２、第２気筒１４、第３気筒１６及び第４気筒１８にはそれぞれ、吸気通路３０から分岐する第１吸気通路３２、第２吸気通路３４、第３吸気通路３６及び第４吸気通路３８が接続されている。吸気通路３０には、スロットル弁４０と、吸気通路３０内を流れる空気を冷却するインタークーラー４２が設けられている。
【００２１】
第１気筒１２、第２気筒１４、第３気筒１６及び第４気筒１８にはそれぞれ、これらの気筒内の燃料ガスを排気する第１排気通路４４、第２排気通路４６、第３排気通路４８及び第４排気通路５０が接続されている。第１排気通路４４、第２排気通路４６、第３排気通路４８及び第４排気通路５０は、下流側で合流して１つの排気通路５２を形成する。排気通路５２は、下流側にて駆動用通路５４と排気還流通路５６とに分岐している。排気還流通路５６は、第１気筒１２、第２気筒１４、第３気筒１６及び第４気筒１８からの排気の一部を吸気通路３０に還流するための通路である。
【００２２】
排気通路５２の下流側には、ＥＧＲガスを加圧する第１過給器５８が設けられている。第１過給器５８は、第１気筒１２、第２気筒１４、第３気筒１６及び第４気筒１８からの排気の一部を過給して、第１気筒１２、第２気筒１４、第３気筒１６及び第４気筒１８に供給する。第１過給器５８は、排気通路５２から分岐した駆動用通路５４に設けられた第１タービン６０と、排気通路５２から分岐した排気還流通路５６に設けられた第１コンプレッサ６２と、を備えている。第１タービン６０と第１コンプレッサ６２は、回転軸の同軸上に配置されており、回転軸を介して一体的に構成されている。
【００２３】
第１気筒１２、第２気筒１４、第３気筒１６及び第４気筒１８からの排気の一部は、排気還流通路５６内を流れて第１コンプレッサ６２に供給され、第１気筒１２、第２気筒１４、第３気筒１６及び第４気筒１８からの残りの排気（排気の一部）は、駆動用通路５４内を流れて第１タービン６０に供給される。
【００２４】
第１タービン６０は、駆動用通路５４内の排気、つまり、第１気筒１２、第２気筒１４、第３気筒１６及び第４気筒１８からの残りの排気（排気の一部）によって回転駆動される。第１コンプレッサ６２は、第１タービン６０の回転駆動力により駆動される。第１タービン６０の回転駆動によって、第１コンプレッサ６２が回転駆動されて排気還流通路５６内の排気（第１気筒１２、第２気筒１４、第３気筒１６及び第４気筒１８からの排気の一部）を過給する。
【００２５】
第１コンプレッサ６２には、第１コンプレッサ６２の下流に繋がる排気還流通路６４が接続されている。排気還流通路６４は、上記の排気還流通路５６とともに、第１気筒１２、第２気筒１４、第３気筒１６及び第４気筒１８からの排気の一部を吸気通路３０に還流するための通路である。
【００２６】
排気還流通路６４には、還流される排気に燃料を噴射する燃料噴射弁６６（インジェクタの一例）が設けられている。燃料噴射弁６６は燃料タンク２８に接続されている。また、排気還流通路６４には、燃料噴射弁６６の下流側に、還流される排気と燃料との混合気を改質する改質器６８が設けられており、改質器６８の下流側に、クーラー７０が設けられている。
【００２７】
改質器６８は、例えば、ロジウム系の触媒が担持されたハニカム構造を有している。排気と燃料との混合気が改質器６８を通過する際に、排気熱によって触媒が加熱されて混合気が改質される。
【００２８】
クーラー７０は、吸気通路３０に還流する排気還流ガス（ＥＧＲガス）を冷却する機能を備えている。
【００２９】
第１タービン６０には、第１タービン６０の下流に繋がる駆動用通路７２が接続されている。駆動用通路７２は、第１過給器５８の駆動に用いられた排気（第１気筒１２、第２気筒１４、第３気筒１６及び第４気筒からの残りの排気（排気の一部））を、第１過給器５８の下流側に設けられた第２過給器７４に供給するための通路である。
【００３０】
第１過給器５８の下流側には、空気を加圧する第２過給器７４が設けられている。第２過給器７４は、吸気通路３０内の空気を過給して、第１気筒１２、第２気筒１４、第３気筒１６及び第４気筒１８に供給する。第２過給器７４は、駆動用通路７２に設けられた第２タービン７６と、吸気通路３０に設けられた第２コンプレッサ７８と、備えている。第２タービン７６と第２コンプレッサ７８は、回転軸の同軸上に配置されており、回転軸を介して一体的に構成されている。
【００３１】
第１過給器５８の駆動に用いられた排気（第１気筒１２、第２気筒１４、第３気筒１６及び第４気筒１８からの残りの排気（排気の一部））は、駆動用通路７２内を流れて第２タービン７６に供給される。
【００３２】
第２タービン７６は、駆動用通路７２内の排気、つまり、第１過給器５８の駆動に用いられた排気（第１気筒１２、第２気筒１４、第３気筒１６及び第４気筒１８からの残りの排気（排気の一部））によって回転駆動される。つまり、第２タービン７６は、第１タービン６０を通過した排気によって回転駆動される。第２タービン７６の回転駆動によって、第２コンプレッサ７８が回転駆動されて吸気通路３０の空気を過給する。
【００３３】
以上のように、第１過給器５８は、駆動用通路５４内の排気（第１気筒１２、第２気筒１４、第３気筒１６及び第４気筒１８からの残りの排気（排気の一部））によって駆動して、排気還流通路５６内の排気（第１気筒１２、第２気筒１４、第３気筒１６及び第４気筒１８からの排気の一部）を過給する。過給された排気還流ガス（ＥＧＲガス）は、第１気筒１２、第２気筒１４、第３気筒１６及び第４気筒１８に供給される。また、第２過給器７４は、第１過給器５８の下流側に設けられており、第１過給器５８の駆動に用いられた排気（第１気筒１２、第２気筒１４、第３気筒１６及び第４気筒１８からの残りの排気（排気の一部））によって駆動して、吸気通路３０内の空気を過給する。
【００３４】
第１タービン６０及び第２タービン７６は、例えば、排気流量、排気温度、排気圧力等の違いを考慮して、その大きさ等がそれぞれ設定されている。
【００３５】
以下、内燃機関１０の動作について説明する。
【００３６】
第１気筒１２、第２気筒１４、第３気筒１６及び第４気筒１８において燃焼した燃料ガスはそれぞれ、第１排気通路４４、第２排気通路４６、第３排気通路４８及び第４排気通路５０を介して排気通路５２に排出される。排気通路５２に排出された排気の一部は、排気還流通路５６を経由して第１過給器５８の第１コンプレッサ６２に供給される。また、排気通路５２に排出された排気の残りの一部は、駆動用通路５４を経由して第１タービン６０に供給され、第１タービン６０を回転駆動して、その後、駆動用通路７２に排出される。第１タービン６０の回転駆動によって、第１コンプレッサ６２が回転駆動されて排気還流通路５６内の排気（第１気筒１２、第２気筒１４、第３気筒１６及び第４気筒１８からの排気の一部）を過給する。第１過給器５８によって過給された排気は、排気還流通路６４に排出されて、改質器６８に送られる。改質器６８に向かう排気には、燃料噴射弁６６から燃料が噴射され、これにより、排気と燃料との混合気が生成される。混合気は改質器６８に流入して改質される。改質後の混合気（ＥＧＲガス）は、クーラー７０によって冷却されて吸気通路３０に還流される。
【００３７】
駆動用通路７２に排出された排気（第１過給器５８の駆動に用いられた排気）は、第２過給器７４の第２タービン７６に供給され、第２タービン７６を回転駆動して、その後、車外に排出される。第２タービン７６の回転駆動によって、第２コンプレッサ７８が回転駆動されて吸気通路３０内の空気を過給する。
【００３８】
上記の構成を有する内燃機関１０によると、第１過給器５８によって、気筒群（第１気筒１２、第２気筒１４、第３気筒１６及び第４気筒）から排出される排気の圧力を昇圧して気筒群に還流することにより、気筒群から排出される排気の圧力自体が低くて済む。つまり、気筒群の吸気口（図１中の符号８０で示す部分）の圧力（吸気圧）を圧力Ｐｉｎと表現し、気筒群の排気口（図１中の符号８２で示す部分）の圧力（排気圧）を圧力Ｐｅｘと表現した場合、圧力Ｐｉｎ，Ｐｅｘの関係をＰｉｎ＞Ｐｅｘとすることが可能となる。そのため、ポンプ損を低減することが可能となる。
【００３９】
ここで、第１コンプレッサ６２の排出口（図１中の符号８４で示す部分）の圧力を圧力Ｐａと表現する。一例として、気筒群の吸気口の圧力Ｐｉｎは２．２８（ｂａｒ）である。気筒群から排出される排気の圧力Ｐｅｘは２．２１（ｂａｒ）であり、第１過給器５８によって排気の圧力が昇圧され、第１コンプレッサ６２の排出口においては、排気の圧力Ｐａは２．３３（ｂａｒ）となる。このように、圧力Ｐｉｎが圧力Ｐｅｘよりも高くなるため（Ｐｉｎ＞Ｐｅｘ）、ポンプ損を低減することが可能となる。なお、第２コンプレッサ７８に供給される空気の圧力は１．０（ｂａｒ）であり、第１タービン６０の排出口における排気の圧力は１．９２（ｂａｒ）であり、第２タービン７６の排出口における排気の圧力は１．０８（ｂａｒ）である。
【００４０】
なお、特許文献１に記載のエンジンは、ポンプ損を低減するためにＥＧＲガスを過給する過給器を備えている。しかし、過給が不要な条件でもＥＧＲガスが過給器を通過する必要があるため、特許文献２に記載されているように、ウェストゲートやバイパスラインが追加され、改良がなされた。しかし、特許文献２に記載の技術では、ＥＧＲ過給器タービンを通過した排気ガスは、まだエネルギーを有しているものの排気される構成となっている。この構成では、ＥＧＲ率が多くなるとＥＧＲガスは導入できるものの、新気を過給することができないという問題が生じる。一方、第１実施形態に係る内燃機関１０によると、第１過給器５８の駆動に用いられた排気は、第２過給器７４に供給されて第２過給器７４の駆動に用いられる。これにより、第２過給器７４によって新気を過給することが可能となるため、上記問題の発生を回避することが可能となる。
【００４１】
また、過給火花点火式アトキンソンサイクルエンジンに内燃機関１０を適用すると、通常よりも高い圧力でＥＧＲガスを導入することが可能となる。それ故、吸気バルブを閉じるタイミングを遅らせることができ、効率及び耐ノックの利点が得られる。
【００４２】
また、改質器６８を組み合わせることで、以下の利点が得られる。改質ガスエンジンでは、排熱回収量を増加させるためには改質率を高める必要があるが、吸熱反応により温度が急激に低下するため、反応率を上げられず、改質率が低いガスしか得られない。これに対して、第１実施形態に係る内燃機関１０によると、第１過給器５８によって排気を昇圧しているため、改質器６８に高圧のガスを供給することが可能となり、これにより、反応を高圧場で行うことが可能となる。その結果、燃料の分解が促進され、また、平衡上オクタン価の高いメタンが生成され易くなる。仮に第１実施形態に係る内燃機関１０を用いない場合、排気の圧力を高める別の手段を用いる必要がある。例えば、排気バルブをより早いタイミングで開けて排気の圧力を高めることが考えられるが、この場合、エンジン効率が低下する。これに対して、第１実施形態に係る内燃機関１０によると、このような制御を行う必要がないため、エンジン効率の低下を防止することが可能となる。
【００４３】
図２には、上記の運転条件での最大熱効率が示されている。図２中の「比較例の限界」は、第１過給器５８を備えていない比較例に係る内燃機関についての限界値を示している。比較例では、ポンプ損の低減は、Ｐｉｎ＝Ｐｅｘまでが限界であるが、第１実施形態では、Ｐｉｎ＞Ｐｅｘの状況でもＥＧＲガスを導入できるリミットまでは運転可能であり、その分、比較例に比べて高い熱効率を得ることが可能となる。なお、得られるゲイン（増加分）は、ターボの効率に依存する。
【００４４】
一般的なターボを使用した例として、図３に、吸気圧（Ｐｉｎ）と排気圧（Ｐｅｘ）との差圧（Ｐｅｘ−Ｐｉｎ）と熱効率との関係を示し、図４に、吸気バルブを閉じる時期（ＩＶＣ）と熱効率との関係を示す。第１実施形態と比較例とにおいて、同じ熱効率を得るためには差圧（Ｐｅｘ−Ｐｉｎ）が同じであればよい。同じ差圧（Ｐｅｘ−Ｐｉｎ）を得るためには、第１実施形態ではＩＶＣを遅角できることが分かる。ＩＶＣを遅角できるため、図５に示すように、混合気が高温及び高圧にさらされる時間を短くすることが可能となる。
【００４５】
一方、ノッキングは混合気の一部が自着火し、それによって生じる圧力波が気筒内を伝播することによって生じると考えられている。そのため、ノッキング対策の１つとして混合気の自着火を抑制することが考えられている。混合気が自着火するタイミングは混合気組成、温度及び圧力によって決まる着火遅れ時間Ｔの時間的な和として、Livengood-Wu積分によって記述されることが多い。Livengood-Wu積分は、以下の式によって記述される。
【００４６】
【数１】
2019143616.tif 000003
【００４７】
上記の理論は、積分値Flg_kkがある値を超えたタイミングで自着火が発生するという理論である。図６には、第１実施形態と比較例のそれぞれにおける熱効率が４８％のときの積分値が示されている。第１実施形態に係る積分値は、比較例に係る積分値よりも小さいことが分かる。つまり、第１実施形態に係る内燃機関１０は、比較例に係る内燃機関よりも自着火し難く、耐ノック性が向上する。従来においてノッキングにより点火を遅角せざるを得なかった場合であっても、耐ノック性が向上することで、点火を進角することが可能となり、その結果、熱効率が向上する。
【００４８】
つまり、第１実施形態のように２つの過給器を用いることにより、同じポンピング損失条件であっても、１つの過給器を用いる場合よりも吸気バルブの遅閉じが可能となる。吸気バルブを遅閉じできる分、気筒内の混合気が高温及び高圧にさらされる時間が短くなるため、ノッキングが生じる要因となる混合気の自着火のタイミングを遅らせることができ、耐ノック性が向上し、点火進角により熱効率が向上する。
【００４９】
［第２実施形態］
以下、図７を参照して、本発明の第２実施形態に係る内燃機関について説明する。図７には、第２実施形態に係る内燃機関の一例が示されている。第２実施形態に係る内燃機関１０Ａは、第１実施形態に係る内燃機関１０の構成に加えて、ウェストゲートバルブを含む。以下、第２実施形態に係る内燃機関１０Ａの構成について詳しく説明する。
【００５０】
排気通路５２には、第１タービン６０の上流側と下流側とを連結する、すなわち、第１タービン６０をバイパスする第１連通路８６が設けられている。より詳しく説明すると、第１連通路８６は、排気通路５２と駆動用通路７２とを繋ぐ通路である。第１連通路８６には、第１連通路８６を開閉する第１ウェストゲートバルブ８８が設けられている。
【００５１】
また、駆動用通路７２には、第２タービン７６の上流側と下流側とを連通する、すなわち、第２タービン７６をバイパスする第２連通路９０が設けられている。第２連通路９０には、第２連通路９０を開閉する第２ウェストゲートバルブ９２が設けられている。
【００５２】
なお、排気通路５２、駆動用通路５４及び駆動用通路７２は、気筒群から排出された排気が通過するという意味で、排気通路と評価することができる。
【００５３】
第１ウェストゲートバルブ８８と第２ウェストゲートバルブ９２は、制御部９４に電気的に接続されており、制御部９４によってその開閉が制御される。
【００５４】
制御部９４は、第１ウェストゲートバルブ８８と第２ウェストゲートバルブ９２の開閉を制御する。例えば、制御部９４は、第１過給器５８による過給圧力が負圧となる負荷条件下において、第１ウェストゲートバルブ８８を開操作する。第１ウェストゲートバルブ８８が開状態の場合、気筒群から排出された排気は、第１連通路８６によって第１タービン６０をバイパスし、第１タービン６０に供給されないため、第１タービン６０は駆動せず、第１過給器５８による過給は行われない。また、制御部９４は、第２過給器７４による過給能力が負圧となる負荷条件下において、第２ウェストゲートバルブ９２を開操作する。第２ウェストゲートバルブ９２が開状態の場合、気筒群から排出された排気は、第２連通路９０によって第２タービン７６をバイパスし、第２タービン７６に供給されないため、第２タービン７６は駆動せず、第２過給器７４による過給は行われない。
【００５５】
一方、制御部９４は、第１過給器５８による過給圧力が負圧とならない条件下において、第１ウェストゲートバルブ８８を閉操作する。第１ウェストゲートバルブ８８が閉状態の場合、気筒群から排出された排気は、第１タービン６０に供給される。これにより、第１タービン６０は回転駆動される。第１タービン６０の回転駆動によって、第１コンプレッサ６２が回転駆動されて排気還流通路５６内の排気が過給される。また、制御部９４は、第２過給器７４による過給圧力が負圧にならない条件下において、第２ウェストゲートバルブ９２を閉操作する。第２ウェストゲートバルブ９２が閉状態の場合、気筒群から排出された排気は、第２タービン７６に供給される。これにより、第２タービン７６は回転駆動される。第２タービン７６の回転駆動によって、第２コンプレッサ７８が回転駆動されて吸気通路３０内の空気が過給される。
【００５６】
なお、内燃機関１０Ａ内の各位置（例えば各通路）における圧力は、例えば圧力計によって測定される。制御部９４は、圧力計によって測定された圧力に従って、第１ウェストゲートバルブ８８と第２ウェストゲートバルブ９２の開閉を制御する。
【００５７】
別の例として、制御部９４は、第１過給器５８における負荷条件（第１過給器５８による過給圧力）に応じて、第１ウェストゲートバルブ８８の開度を制御することで、第１過給器５８を通過する空気の流量（つまり、第１過給器５８によって過給される空気の量）を制御し、第２ウェストゲートバルブ９２の開度を制御することで、第２過給器７４を通過する空気の流量（つまり、第２過給器７４によって過給される空気の量）を制御してもよい。
【符号の説明】
【００５８】
１０，１０Ａ  内燃機関、５８  第１過給器、６０  第１タービン、６２  第１コンプレッサ、７４  第２過給器、７６  第２タービン、７８  第２コンプレッサ。
【図１】
2019143616.tif 000004
【図２】
2019143616.tif 000005
【図３】
2019143616.tif 000006
【図４】
2019143616.tif 000007
【図５】
2019143616.tif 000008
【図６】
2019143616.tif 000009
【図７】
2019143616.tif 000010