(57)【要約】【課題】大容量の過給機及び小容量の過給機を有するエンジンにおいて、前記小容量の過給機の過給作用を最大限に利用して、簡便な構造でエンジン低速回転時のトルクを効率的に向上させる。【解決手段】エンジン本体１０と、エンジン回転数を検出する回転数センサ５１と、前記エンジン本体が吸入する空気を過給する大容量の第１過給機２０（１）及び小容量の第２過給機２０（２）と、前記第１過給機の排気通路２５（１）及び吸気通路２６（１）に設けられた排気制御弁３０及び吸気制御弁４０と、前記排気制御弁及び前記吸気制御弁の作動制御を司る制御装置６０とを備える。前記制御装置は、前記回転数センサによって検出されるエンジン回転数が予め記憶されているエンジン性能曲線によって定義される最大トルク発生時のエンジン回転数に達するまでは前記排気制御弁及び前記吸気制御弁を全閉状態に維持する。【選択図】図１
2013194540.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジン本体と、エンジン回転数を検出する回転数センサと、前記エンジン本体が吸入する空気を過給する大容量の第１過給機及び小容量の第２過給機と、前記第１過給機の排気通路及び吸気通路に設けられた排気制御弁及び吸気制御弁と、前記排気制御弁及び前記吸気制御弁の作動制御を司る制御装置とを備え、
前記制御装置は、前記回転数センサによって検出されるエンジン回転数が予め記憶されているエンジン性能曲線によって定義される最大トルク発生時のエンジン回転数に達するまでは前記排気制御弁及び前記吸気制御弁を全閉状態に維持することを特徴とするエンジン。
【請求項２】
前記第１及び第２過給機はそれぞれ低圧側及び高圧側として作用するように直列配置されており、
前記第１過給機の排気通路は、前記エンジン本体からの排気ガスを前記第２過給機のタービンをバイパスさせて当該第１過給機のタービンに案内し、
前記第１過給機の吸気通路は、当該第１過給機のコンプレッサからの圧縮空気を前記第２過給機のコンプレッサをバイパスさせて前記エンジン本体へ供給しており、
さらに、前記第１過給機のタービンをバイパスさせる低圧側パイパス通路と前記低圧側パイパス通路に介挿されたウエストゲートバルブとを備え、
前記制御装置は、前記ウエストゲートバルブの作動制御も司るように構成され、前記エンジン回転数が前記最大トルク発生時のエンジン回転数に達するまでは前記排気制御弁及び前記吸気制御弁に加えて前記ウエストゲートバルブも全閉状態に維持することを特徴とする請求項１に記載のエンジン。
【請求項３】
前記第１及び第２過給機は並列配置されており、
前記第１及び第２過給機の排気通路は、排気ガス流れ方向上流側が前記エンジン本体に流体接続され且つ下流側が他の過給機を介さずに大気に開放されており、
前記第１及び第２過給機の吸気通路は、吸入空気流れ方向上流側が他の過給機を介さずに大気に開放され且つ下流側が前記エンジン本体に流体接続されていることを特徴とする請求項１に記載のエンジン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、大容量の過給機及び小容量の過給機と、前記大容量の過給機の排気通路及び吸気通路に設けられた排気制御弁及び吸気制御弁とを有するエンジンに関する。
【背景技術】
【０００２】
吸入空気を過給する過給機として大容量の第１過給機及び小容量の第２過給機の２つの過給機を備え、前記第１及び第２過給機の過給圧に応じて前記第２過給機から前記第１過給機への切替を行うように構成されたエンジンが提案されている（例えば、下記特許文献１参照）。
【０００３】
詳しくは、前記特許文献１に記載のエンジンは、前記第１過給機及び前記第２過給機と、前記第１過給機の排気通路及び吸気通路に設けられた排気制御弁及び吸気制御弁とを備え、前記第１過給機の過給圧が設定過給圧に達するまでの間においては前記第２過給機の過給圧の上昇に応じて前記排気制御弁及び前記吸気制御弁の開度を調整しつつ、前記第１過給機の過給圧が前記設定過給圧に達すると前記排気制御弁及び前記吸気制御弁を全開にさせて、前記第２過給機から前記第１過給機への切替を完了させるように構成されている。
【０００４】
前記特許文献１に記載のエンジンは、前記構成によって、ある程度はエンジン低速回転時のトルクを増大させることが可能であるが、エンジン低速回転時におけるトルクの増大という観点において前記第２過給機の過給作用を十分に利用しているとは言えない。
【０００５】
また、前述の通り、前記特許文献１においては、前記第１過給機の過給圧が設定過給圧に達するまでの間においては前記第２過給機の過給圧の上昇に応じて前記排気制御弁及び前記吸気制御弁の開度を調整しており、そのため、この開度調整を可能とするための複雑な構造が必要となるという問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第２５７０４０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、斯かる従来技術に鑑みなされたものであり、大容量の過給機及び小容量の過給機と、前記大容量の過給機の排気通路及び吸気通路に設けられた排気制御弁及び吸気制御弁とを有するエンジンであって、前記小容量の過給機の過給作用を最大限に利用して、簡便な構造でエンジン低速回転時のトルクを効率的に向上させることができるエンジンの提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、前記目的を達成するために、エンジン本体と、エンジン回転数を検出する回転数センサと、前記エンジン本体が吸入する空気を過給する大容量の第１過給機及び小容量の第２過給機と、前記第１過給機の排気通路及び吸気通路に設けられた排気制御弁及び吸気制御弁と、前記排気制御弁及び前記吸気制御弁の作動制御を司る制御装置とを備え、前記制御装置は、前記回転数センサによって検出されるエンジン回転数が予め記憶されているエンジン性能曲線によって定義される最大トルク発生時のエンジン回転数に達するまでは前記排気制御弁及び前記吸気制御弁を全閉状態に維持するエンジンを提供する。
【０００９】
好ましい一態様においては、前記第１及び第２過給機はそれぞれ低圧側及び高圧側として作用するように直列配置されており、前記第１過給機の排気通路は、前記エンジン本体からの排気ガスを前記第２過給機のタービンをバイパスさせて当該第１過給機のタービンに案内し、前記第１過給機の吸気通路は、当該第１過給機のコンプレッサからの圧縮空気を前記第２過給機のコンプレッサをバイパスさせて前記エンジン本体へ供給する。前記エンジンには、さらに、前記第１過給機のタービンをバイパスさせる低圧側パイパス通路と前記低圧側パイパス通路に介挿されたウエストゲートバルブとが備えられており、前記制御装置は、前記ウエストゲートバルブの作動制御も司るように構成され、前記エンジン回転数が前記最大トルク発生時のエンジン回転数に達するまでは前記排気制御弁及び前記吸気制御弁に加えて前記ウエストゲートバルブも全閉状態に維持する。
【００１０】
好ましい他態様においては、前記第１及び第２過給機は並列配置されており、前記第１及び第２過給機の排気通路は、排気ガス流れ方向上流側が前記エンジン本体に流体接続され且つ下流側が他の過給機を介さずに大気に開放されており、前記第１及び第２過給機の吸気通路は、吸入空気流れ方向上流側が他の過給機を介さずに大気に開放され且つ下流側が前記エンジン本体に流体接続されている。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係るエンジンは、回転数センサによって検出されるエンジン回転数がエンジン性能曲線によって定義される最大トルク発生時のエンジン回転数に達するまでは大容量の第１過給機の排気通路及び吸気通路に設けられた排気制御弁及び吸気制御弁を全閉状態に維持する。
本発明に係るエンジンによれば、該エンジンが最大トルクを発生させる運転状態になるまでは小容量の第２過給機にエンジン本体から排出される全量の排気ガスが導入され且つ前記エンジン本体へ吸入される前に全量の空気が導入されるので、前記第２過給機の過給作用を最大限に利用して、エンジン低速回転時のトルクを効率的に向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施の形態１に係るエンジンの概略構成図である。
【図２】前記エンジンに関するエンジン性能曲線図である。
【図３】前記エンジンにおけるエンジン回転数と小容量の第２過給機の回転数との関係を示す図である。
【図４】本発明の実施の形態２に係るエンジンの概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
［実施の形態１］
本発明に係るエンジンの好ましい実施の形態について説明する。
図１に、本実施の形態に係るエンジン１Ａの概略構成を示す。
【００１４】
図１に示すように、前記エンジン１Ａは、エンジン本体１０と、前記エンジン本体１０が吸入する空気を過給する第１過給機２０（１）及び第２過給機２０（２）と、前記第１過給機２０（１）の排気通路２５（１）及び吸気通路２６（１）に設けられた排気制御弁３０及び吸気制御弁４０とを備えている。なお、以下においては、前記第１過給機２０（１）の排気通路２５（１）及び吸気通路２６（１）を適宜第１排気通路及び第１吸気通路という。
【００１５】
前記エンジン本体１０は、気筒を形成するシリンダブロック１１及びシリンダヘッド（図示せず）と、前記シリンダヘッドに連結された排気マニホールド１５及び吸気マニホールド１６とを有している。前記シリンダブロック１１には、クランク軸５が回転自在に支持されている。
【００１６】
前記第１過給機２０（１）及び前記第２過給機２０（２）は、それぞれ前記エンジン本体１０からの排気エネルギーを利用して空気を前記エンジン本体１０の燃焼室１８へ強制的に送り込むためのものである。前記第１過給機２０（１）は大容量とされ、前記第２過給機２０（２）は小容量とされている。
【００１７】
詳しくは、前記第１過給機２０（１）は、前記第１排気通路２５（１）に介挿された大容量のタービン２１（１）、及びこのタービン２１（１）によって駆動される状態で前記第１吸気通路２６（１）に介挿された大容量のコンプレッサ２２（１）を有している。なお、以下においては、前記第１過給機２０（１）のタービン２１（１）及びコンプレッサ２２（１）を適宜第１タービン及び第１コンプレッサという。
【００１８】
前記第２過給機２０（２）は、その排気通路２５（２）に介挿された小容量のタービン２１（２）、及びこのタービン２１（２）によって駆動される状態で当該第２過給機２０（２）の吸気通路２６（２）に介挿された小容量のコンプレッサ２２（２）を有している。なお、以下においては、前記第２過給機２０（２）の排気通路２５（２）及び吸気通路２６（２）を適宜第２排気通路及び第２吸気通路といい、又、前記第２過給機２０（２）のタービン２１（２）及びコンプレッサ２２（２）を適宜第２タービン及び第２コンプレッサという。
【００１９】
前記第１及び第２タービン２１（１），２１（２）は、それぞれ前記第１及び第２排気通路２５（１），２５（２）を介して導入される排気ガスのエネルギーによって回転されるように構成されている。前記第１及び第２コンプレッサ２２（１），２２（２）は、対応する前記タービン２１（１），２１（２）と共に回転するように当該タービン２１（１），２１（２）に回転軸２３（１），２３（２）を介して連結されている。
【００２０】
前記排気制御弁３０は、前記第１排気通路２５（１）を流れる排気ガスの流量を調整可能に構成されており、これにより、前記第２排気通路２５（２）を流れる、即ち前記第２タービン２１（２）に導入される排気ガスの流量を調整し得るようになっている。
【００２１】
詳しくは、前記排気制御弁３０は、その弁開度が任意に調整可能とされており、弁開度がゼロとなる全閉状態及び弁開度がゼロを超える開状態を選択的にとり得るように構成されている。
前記排気制御弁３０が全閉状態とされた場合には、前記エンジン本体１０からの全量の排気ガスが前記第２排気通路２５（２）を通過する。前記排気制御弁３０が開状態とされた場合には、前記エンジン本体１０からの排気ガスのうち弁開度に応じた量の排気ガスが前記第１排気通路２５（１）を通過し且つ残りの排気ガスが前記第２排気通路２５（２）を通過する。
【００２２】
前記吸気制御弁４０は、前記第１吸気通路２６（１）を流れる排気ガスの流量を調整可能に構成されており、これにより、前記第２排気通路２５（２）を流れる、即ち第２コンプレッサ２２（２）に導入される空気流量を調整し得るようになっている。
【００２３】
詳しくは、前記吸気制御弁４０は、その弁開度が任意に調整可能とされており、弁開度がゼロとなる全閉状態及び弁開度がゼロを超える開状態を選択的にとり得るように構成されている。
前記吸気制御弁４０が全閉状態とされた場合には、前記エンジン本体１０に吸入される前に全量の吸入空気が前記第２吸気通路２６（２）を通過する。前記吸気制御弁４０が開状態とされた場合には、前記エンジン本体１０に吸入される空気のうち開度に応じた量の吸入空気が前記第１吸気通路２６（１）を通過し且つ残りの吸入空気が前記第２吸気通路２６（２）を通過する。
【００２４】
なお、本実施の形態においては、前記エンジン１Ａは、前記排気制御弁３０及び前記吸気制御弁４０をそれぞれ作動させる、即ち前記排気制御弁３０及び前記吸気制御弁４０の弁開度をそれぞれ変更させる排気アクチュエータ及び吸気アクチュエータ（図示せず）を備えている。
【００２５】
図１に示すように、前記エンジン１は、さらに、エンジン回転数を検出する回転数センサ５１と、前記排気制御弁３０及び前記吸気制御弁４０の作動制御を司る制御装置６０とを備えている。
【００２６】
詳しくは、前記回転数センサ５１は、前記クランク軸５の回転数を検出し、その検出値をエンジン回転数として前記制御装置６０に入力し得るように構成されている。前記回転数センサ５１は、前記クランク軸５又は該クランク軸５に固定されたギヤ等に設けられている。
【００２７】
前記制御装置６０は、演算部（ＣＰＵ）と、制御プログラムや制御データ等を記憶するＲＯＭ、設定値等を電源を切っても失われない状態で保存し且つ前記設定値等が書き換え可能とされたＥＥＰＲＯＭ、及び前記演算部による演算中に生成されるデータを一時的に保持するＲＡＭ等を含む記憶部とを有している。
【００２８】
図２に、横軸にエンジン回転数、縦軸にエンジントルクをとったエンジン性能曲線図を示す。
前記制御装置６０の記憶部には、予め図２に示されるような前記エンジン１Ａに対応したエンジン性能曲線が記憶されている。
【００２９】
本実施の形態においては、前記制御装置６０は、前記排気アクチュエータを介して前記排気制御弁３０の作動制御を行い、且つ前記吸気アクチュエータを介して前記吸気制御弁４０の作動制御を行うように構成されている。即ち、前記制御装置６０は、前記排気制御弁３０及び前記吸気制御弁４０の弁開度を調整するために前記排気アクチュエータ及び前記吸気アクチュエータを作動させるようになっている。
【００３０】
ところで、一般的に、このように大容量の第１過給機及び小容量の第２過給機と、前記第１過給機の排気通路及び吸気通路に設けられた排気制御弁及び吸気制御弁とを備えた従来のエンジンにおいては、前記第１過給機の過給圧が設定過給圧に達するまでの間においては前記第２過給機の過給圧の上昇に応じて前記排気制御弁及び前記吸気制御弁の開度を調整しつつ、前記第１過給機の過給圧が前記設定過給圧に達すると前記排気制御弁及び前記吸気制御弁を全開にさせて、前記第２過給機から前記第１過給機への切替を完了させるように構成されている。
しかしながら、斯かる構成では、ある程度はエンジン低速回転時のトルクを増大させることが可能であるが、エンジン低速回転時におけるトルクの増大という観点において前記第２過給機の過給作用を十分に利用しているとは言えない。
【００３１】
この点に関し、本実施の形態に係る前記エンジン１は、前記制御装置６０が、前記回転数センサ５１によって検出されるエンジン回転数が所定エンジン回転数Ｎｅ１に達するまでは前記排気制御弁３０及び前記吸気制御弁４０を全閉状態に維持するように構成されている。ここで、前記所定エンジン回転数Ｎｅ１とは、前記エンジン性能曲線によって定義される最大トルクＴ１発生時のエンジン回転数を指す（図２参照）。
【００３２】
斯かる構成によれば、エンジン回転数が前記所定エンジン回転数Ｎｅ１に達するまでは、即ち、前記エンジン１Ａが最大トルクを発生させる運転状態になるまでは、前記排気制御弁３０及び前記吸気制御弁４０が全閉状態に維持されるので、前記エンジン本体１０から排出される全量の排気ガスを前記第２タービン２１（２）に流し、且つ全量の吸入空気を前記第２コンプレッサ２２（２）に導入した後に前記エンジン本体１０へ案内することができる。
【００３３】
したがって、エンジン回転数が前記所定エンジン回転数Ｎｅ１未満であるエンジン低速回転時に、前記第２過給機２０（２）の過給作用を最大限に利用することができる。つまり、前記第２過給機２０（２）の過給機回転数を有効に増加させて、その過給効果を可及的に高めることができる。その結果、エンジン低速回転時のトルクを効率的に向上させることができる。
【００３４】
さらに、本実施の形態においては、エンジンに一般的に備えられる回転数センサ５１を用いて、エンジン回転数が前記最大トルク発生時の所定エンジン回転数Ｎｅ１に達したか否かを判断し、エンジン回転数が前記所定エンジン回転数Ｎｅ１に達するまでは前記排気制御弁３０及び前記吸気制御弁４０を全閉状態に維持する。したがって、前記排気制御弁３０及び前記吸気制御弁４０の弁開度を調整するために複雑な構造を備えること無く、簡便にエンジン低速回転時のトルク増大を図ることができる。
【００３５】
なお、前記制御装置６０は、エンジン回転数が前記最大トルク発生時の所定エンジン回転数Ｎｅ１に達した際に、前記排気制御弁３０及び前記吸気制御弁４０を全開状態にすることができる。
好ましくは、エンジン回転数が前記所定エンジン回転数Ｎｅ１より高回転側にある場合には、前記制御装置６０は、前記排気制御弁３０及び前記吸気制御弁４０の弁開度を適宜調整し得る。
【００３６】
具体的には、本実施の形態においては、前記排気制御弁３０及び前記吸気制御弁４０の作動制御に関し、前記エンジン１は、前記第２過給機２０（２）の回転数を検出するターボセンサ９２を備えている。
【００３７】
前記ターボセンサ９２は、前記第２過給機２０（２）の回転数を検出し、その検出値を前記制御装置６０に入力し得るように構成されている。前記ターボセンサ９２は、前記第２過給機２０（２）のコンプレッサ２２（２）に設けられている。
【００３８】
図３に、前記エンジン１Ａにおけるエンジン回転数と前記第２過給機２０（２）の回転数との関係を示す。
前記制御装置６０は、図３に示すように、前記最大トルク発生時の所定エンジン回転数Ｎｅ１より高回転側においては、前記ターボセンサ９２によって検出される前記第２過給機２０（２）の回転数が略一定となるように前記排気制御弁３０及び前記吸気制御弁４０の作動制御を行うように構成されている。
【００３９】
詳しくは、前記第２過給機２０（２）の回転数は、前述の通り前記回転数センサ５１によって検出されるエンジン回転数が前記最大トルク発生時の所定エンジン回転数Ｎｅ１に達した時の所定過給機回転数Ｎｔ１で略一定とされる。なお、前記第２過給機２０（２）の回転数が略一定となるとは、前記第２過給機２０（２）の回転数が前記所定過給機回転数Ｎｔ１に対し±１０％の範囲に収まることをいう。
【００４０】
斯かる構成によれば、エンジン回転数が前記最大トルク発生時の所定エンジン回転数Ｎｅ１より高回転側にある場合に、小容量の前記第２過給機２０（２）の過給作用を最大限に効率良く利用しつつ、前記第１過給機２０（１）及び前記第２過給機２０（２）の過給による完全な２段過給状態を現出させることができる。したがって、前記エンジン１Ａの効率的な運転状態を得ることができる。
【００４１】
なお、前記制御装置６０は、前記第２過給機２０（２）の回転数が略一定となるように、前記排気制御弁３０及び前記吸気制御弁４０の作動制御を行うことに代えて又は加えて、燃料噴射制御を行うこともできる。
【００４２】
ここで、本実施の形態に係る前記エンジン１Ａについて詳述する。
本実施の形態においては、前記第１過給機２０（１）及び前記第２過給機２０（２）は、図１に示すように、それぞれ低圧側及び高圧側として作用するように直列配置されている。
【００４３】
前記第１過給機２０（１）の排気通路２５（１）は、前記エンジン本体１０からの排気ガスを前記第２過給機２０（２）のタービン２１（２）をバイパスさせて当該第１過給機２０（１）のタービン２１（１）に案内し得るように構成されている。
【００４４】
具体的には、前記第１排気通路２５（１）は、排気ガス流れ方向上流側の端部が前記エンジン本体１０の燃焼室１８と連通するように前記排気マニホールド１５に流体接続され、且つ排気ガス流れ方向下流側の端部が大気に開放されている。
【００４５】
前記第２過給機２０（２）の排気通路２５（２）は、排気ガス流れ方向下流側の端部が前記第１タービン２１（１）よりも排気ガス流れ方向上流側において前記第１排気通路２５（１）に流体接続され、且つ排気ガス流れ方向上流側の端部が前記排気ガス流れ方向下流側の端部と前記第１排気通路２５（１）との接続部２５０ａよりも排気ガス流れ方向上流側において前記第１排気通路２５（１）と流体接続されている。
【００４６】
即ち、図１に示すように、前記第１排気通路２５（１）は、排気ガス流れ方向に関し、当該第１排気通路２５（１）と前記第２排気通路２５（２）の排気ガス流れ方向上流側端部との接続部２５０ｂよりも下流側、且つ当該第１排気通路２５（１）と前記第２排気通路２５（２）の排気ガス流れ方向下流側端部との前記接続部２５０ａよりも上流側の範囲において、前記第２タービン２１（２）を迂回するバイパス通路２５（１）ａとして機能するようになっている。
【００４７】
本実施の形態においては、前記排気制御弁３０は、前記バイパス通路２５（１）ａに介挿されている。前記排気制御弁３０は、前記バイパス通路２５（１）ａを通過する排気ガス流量を調整可能に構成されており、これにより、前記第２排気通路２５（２）を通過する、即ち前記第２タービン２１（２）に導入される排気ガス流量を調整し得るようになっている。
【００４８】
前記制御装置６０による作動制御によって、前記排気制御弁３０が全閉状態とされた場合には、前記エンジン本体１０からの全量の排気ガスが前記第２排気通路２５（２）を通過する。これに対し、前記排気制御弁３０が開状態とされた場合には、前記エンジン本体１０からの排気ガスのうち弁開度に応じた量の排気ガスが前記バイパス通路２５（１）ａを通過し且つ残りの排気ガスが前記第２排気通路２５（２）を通過する。
【００４９】
本実施の形態においては、前記第２排気通路２５（２）を介して前記第２過給機２０のタービン２１（２）に導入された排気ガスは、その後、前記第１過給機２０（１）のタービン２１（１）に向かって前記第１排気通路２５（１）を流れる。
【００５０】
前記第１過給機２０（１）の吸気通路２６（１）は、当該第１過給機２０（１）のコンプレッサ２２（１）からの圧縮空気を前記第２過給機２０（２）のコンプレッサ２２（２）をバイパスさせて前記エンジン本体１０へ供給し得るように構成されている。
【００５１】
具体的には、前記第１吸気通路２６（１）は、吸入空気流れ方向上流側の端部が大気に開放され、且つ吸入空気流れ方向下流側の端部が前記エンジン本体１０の燃焼室１８と連通するように前記吸気マニホールド１６に流体接続されている。
【００５２】
前記第２過給機２０（２）の吸気通路２６（２）は、吸入空気流れ方向上流側の端部が前記第１コンプレッサ２２（１）よりも吸入空気流れ方向下流側において前記第１吸気通路２６（１）に流体接続され、且つ吸入空気流れ方向下流側の端部が前記吸入空気流れ方向上流側の端部と前記第１吸気通路２６（１）との接続部２６０ａよりも吸入空気流れ方向下流側において前記第１吸気通路２６（１）と流体接続されている。
【００５３】
即ち、図１に示すように、前記第１吸気通路２６（１）は、空気流れ方向に関し、当該第１吸気通路２６（１）と前記第２吸気通路２６（２）の空気流れ方向上流側端部との前記接続部２６０ａよりも下流側、且つ当該第１吸気通路２６（１）と前記第２吸気通路２６（２）の空気流れ方向下流側端部との接続部２６０ｂよりも上流側の範囲において、前記第２コンプレッサ２２（２）を迂回するバイパス通路２６（１）ａとして機能するようになっている。
【００５４】
本実施の形態においては、前記吸気制御弁４０は、前記バイパス通路２６（１）ａに介挿されている。前記吸気制御弁４０は、前記バイパス通路２６（１）ａを通過する空気流量を調整可能に構成されており、これにより、前記第２吸気通路２６（２）を通過する、即ち第２コンプレッサ２２（２）に導入される空気流量を調整し得るようになっている。
【００５５】
前記制御装置６０による作動制御によって、前記吸気制御弁４０が全閉状態にされた場合には、前記第１コンプレッサ２２（１）からの全量の圧縮空気が前記第２吸気通路２６（２）を通過する。これに対し、前記吸気制御弁４０が開状態にされた場合には、前記第１コンプレッサ２２（１）からの圧縮空気のうち弁開度に応じた量の圧縮空気が前記吸気側バイパス通路２６（１）ａを通過し且つ残りの圧縮空気が前記第２吸気通路２６（２）を通過する。
【００５６】
本実施の形態においては、前記第２吸気通路２６（２）を介して前記第２過給機２０（２）のコンプレッサ２２（２）に導入された前記第１コンプレッサ２２（１）からの圧縮空気は、前記第２コンプレッサ２２（２）による圧縮後に前記エンジン本体１０の燃焼室１８に向かって前記第１吸気通路２６（１）を流れる。
【００５７】
なお、本実施の形態においては、前記第１吸気通路２６（１）に、前記第１コンプレッサ２２（１）からの圧縮空気を冷却する第１インタークーラ２８（１）が介挿され、前記第２吸気通路２６（２）に、前記第２コンプレッサ２２（２）からの圧縮空気を冷却する第２インタークーラ２８（２）が介挿されている。
【００５８】
図１に示すように、前記エンジン１Ａは、さらに、前記第１過給機２０（１）のタービン２１（１）をバイパスさせる低圧側パイパス通路７５と、前記低圧側パイパス通路７５に介挿されたウエストゲートバルブ８０とを備えている。
【００５９】
前記低圧側パイパス通路７５は、排気ガス流れ方向上流側の端部が前記第１排気通路２５（１）と前記第２排気通路２５（２）の排気ガス流れ方向下流側端部との前記接続部２５０ａよりも排気ガス流れ方向下流側且つ前記第１タービン２１（１）よりも排気ガス流れ方向上流側において前記第１排気通路２５（１）に流体接続されている。前記低圧側パイパス通路７５は、排気ガス流れ方向下流側の端部が前記第１タービン２１（１）よりも排気ガス流れ方向下流側において前記第１排気通路２５（１）に流体接続されている。
【００６０】
前記ウエストゲートバルブ８０は、前記低圧側バイパス通路７５を通過する排気ガス流量を調整可能に構成されており、これにより、前記第１排気通路２５（１）を通過する、即ち前記第１タービン２１（１）に導入される排気ガス流量を調整し得るようになっている。
【００６１】
詳しくは、前記ウエストゲートバルブ８０は、その弁開度が任意に調整可能とされており、弁開度がゼロである全閉状態及び弁開度がゼロを超える開状態を選択的にとり得るように構成されている。
前記ウエストゲートバルブ８０が全閉状態とされた場合には、全量の排気ガスが前記第１排気通路２５（１）を通過する。前記ウエストゲートバルブ８０が開状態とされた場合には、弁開度に応じた量の排気ガスが前記低圧側パイパス通路７５を通過し且つ残りの排気ガスが前記第１排気通路２５（１）を通過する。
【００６２】
前記制御装置６０は、さらに、前記ウエストゲートバルブ８０の作動制御を司るように構成されている。
本実施の形態においては、前記エンジン１Ａに前記ウエストゲートバルブ８０を作動させる、即ち前記ウエストゲートバルブ８０の弁開度を変更させるアクチュエータ（図示せず）が備えられており、前記制御装置６０は前記アクチュエータを介して前記ウエストゲートバルブ８０の作動制御を行うように構成されている。
【００６３】
そして、前記制御装置６０は、前記回転数センサ５１によって検出されるエンジン回転数が前記最大トルク発生時の所定エンジン回転数Ｎｅ１に達するまでは、前記排気制御弁３０及び前記吸気制御弁４０に加えて前記ウエストゲートバルブ８０も全閉状態に維持するように構成されている。
【００６４】
斯かる構成によれば、エンジン回転数が前記所定エンジン回転数Ｎｅ１に達するまでは、即ち、前記エンジン１Ａが最大トルクを発生させる運転状態になるまでは、前記排気制御弁３０及び前記吸気制御弁４０が全閉状態に維持されつつ、前記ウエストゲートバルブ８０も全閉状態に維持されるので、前記エンジン本体１０から排出される全量の排気ガスを前記第２排気通路２５（２）に流し、その後に前記第１タービン２１（１）に導入することができる。
【００６５】
即ち、本実施の形態に係る前記エンジン１Ａにおいては、エンジン低速回転時に、高圧側の前記第２過給機２０（２）を作動状態としつつ、低圧側の前記第１過給機２０（１）も作動状態とすることができる。したがって、前記第２過給機２０（２）及び前記第１過給機２０（１）による完全な２段過給状態を現出させることが可能となり、エンジン低速回転時のトルクアップを効率的に図ることができる。
【００６６】
また、本実施の形態においては、前記制御装置６０は、エンジン回転数が前記最大トルク発生時の所定エンジン回転数Ｎｅ１に達した際に、前記ウエストゲートバルブ８０を全開状態にすることができる。
好ましくは、エンジン回転数が前記所定エンジン回転数Ｎｅ１より高回転側にある場合には、前記制御装置６０は、前記ウエストゲートバルブ８０の弁開度を適宜調整し得る。
【００６７】
例えば、前記制御装置６０は、前記所定エンジン回転数Ｎｅ１より高回転側において、前記ターボセンサ９２によって検出される高圧側の前記第２過給機２０（２）の回転数が略一定となるように前記排気制御弁３０及び前記吸気制御弁４０に加えて前記ウエストゲートバルブ８０の作動制御を行うように構成される。
【００６８】
詳しくは、本実施の形態においては、前述の通り、前記制御装置６０は、前記回転数センサ５１によって検出されるエンジン回転数が前記所定エンジン回転数に達するまでは前記排気制御弁３０及び前記吸気制御弁４０を全閉状態に維持する。この際、前記制御装置６０は、前記ウエストゲートバルブ８０も全閉状態に維持する。
【００６９】
前記回転数センサ５１によって検出されるエンジン回転数が前記所定エンジン回転数を超えると、前記制御装置６０は、前記ターボセンサ９２によって検出される前記第２過給機２０（２）の回転数が略一定となるように、前記排気制御弁３０及び前記吸気制御弁４０の弁開度を調整する。この際、前記制御装置６０は、前記ウエストゲートバルブ８０を全閉状態に維持する。
【００７０】
そして、前記制御装置６０は、前記回転数センサ５１によって検出されるエンジン回転数が前記所定エンジン回転数よりも高く設定された第２所定エンジン回転数を超えると、前記ターボセンサ９２によって検出される前記第２過給機２０（２）の回転数が略一定となるように、前記排気制御弁３０及び前記吸気制御弁４０に加えて前記ウエストゲートバルブ８０の弁開度を調整する。
【００７１】
このようにエンジン回転数が前記第２所定エンジン回転数を超えると、前記エンジン本体１０から排気ガスが大量に排出される。この場合には、前記排気制御弁３０及び前記吸気制御弁４０の弁開度の調整だけでは、前記第２過給機２０（２）の排気通路２５（２）へ流れ込む排気ガスの流量が増加して、前記第２タービン２１（２）へ過剰な量の排気ガスが導入され、これにより、前記第２過給機２０（２）の回転数を略一定に維持することができないおそれがある。
【００７２】
しかしながら、斯かる構成においては、前記エンジン本体１０から排気ガスが大量に排出される場合に、前記ウエストゲートバルブ８０を開状態に変更することにより排気ガスの一部を前記第１過給機２０（１）の排気通路２５（１）から前記低圧側バイパス通路７５に流して、前記エンジン本体１０から前記第２過給機２０（２）の排気通路２５（２）へ流れ込む排気ガスの流量を抑制し、これにより、前記第２タービン２１（２）へ過剰な量の排気ガスが導入されることを防止できる。したがって、より正確に前記第２過給機２０（２）の回転数を略一定に維持することができる。
【００７３】
なお、本実施の形態に係る前記エンジン１Ａにおいては、人為操作可能なアクセル操作部材（アクセルレバー等）９０のアクセル操作量に基づき目標燃料噴射量を設定し、急加速時には前記目標燃料噴射量の増量補正を行うことができる。
【００７４】
具体的には、前記エンジン１は、図１に示すように、急加速を判別するための急加速判別装置９１を備えている。
【００７５】
前記急加速判別装置９１は、本実施の形態においてはアクセル開度センサとされている。前記アクセル開度センサは、前記アクセル操作部材９０の操作量及び操作時の角速度を検出し、その検出値を前記制御装置６０に入力し得るように構成されている。前記アクセル開度センサは、前記アクセル操作部材９０に設けられている。
【００７６】
前記制御装置６０は、前記アクセル開度センサからの検出値に基づく操作量に応じて操作量毎に予め設定されている基準目標燃料噴射量を決定し、且つ角速度が予め設定された角速度の値を越えた時には、急加速と判断する。前記制御装置６０は、急加速と判断した場合、前記基準目標燃料噴射量を所定量だけ増加側に補正する。
【００７７】
そして、前記制御装置６０は、急加速時でなければ燃料噴射量が実際のアクセル操作量に対応する基準目標燃料噴射量となるように燃料噴射装置９５の作動制御を行う。
前記制御装置６０は、急加速時には燃料噴射量が実際のアクセル操作量に対応する補正後の基準目標燃料噴射量となるように前記燃料噴射装置９５の作動制御を行う。その後、前記制御装置６０は、急加速と判断しなくなると、補正無しの状態に戻す。
【００７８】
ここで、前記制御装置６０は、エンジン回転数と過給機回転数に基づいて燃料噴射量を算出する為のエンジン／過給機相関データを有しており、急加速時には、前記回転数センサ５１及び前記ターボセンサ９２からの検出値と前記エンジン／過給機相関データとに基づいて得られる燃料噴射量が、前記補正後の基準目標燃料噴射量と一致するようにフィードバック制御を行う。
【００７９】
斯かる構成によれば、基準目標燃料噴射量の増量補正により、急加速時における加速性能を向上させることができる。
【００８０】
［実施の形態２］
以下、本発明の他の実施の形態に係るエンジン１Ｂについて添付図面を参照しつつ説明する。
図４に、本実施の形態に係る前記エンジン１Ｂの概略構成を示す。
なお、図中、前記実施の形態１における部材と同一または実質的に同一な部材には同一符号を付してその詳細な説明を省略する。
【００８１】
本実施の形態に係る前記エンジン１Ｂは、大容量の第１過給機２０（１）及び小容量の第２過給機２０（２）が並列配置されている点において、前記実施の形態１に係る前記エンジン１Ａと相違している。
【００８２】
図４に示すように、本実施の形態においては、前記第１過給機２０（１）の排気通路１０５（１）は、排気ガス流れ方向上流側の端部がエンジン本体１０の排気マニホールド１５に流体接続され、且つ排気ガス流れ方向下流側の端部が大気に開放されている。前記第１過給機２０（１）の排気通路１０５（１）には、前記第１過給機２０（１）の大容量のタービン２１（１）が介挿されると共に、前記第１タービン２１（１）よりも排気ガス流れ方向上流側において排気制御弁３０が介挿されている。
【００８３】
前記第２過給機２０（２）の排気通路１０５（２）は、排気ガス流れ方向上流側の端部が前記エンジン本体１０の排気マニホールド１５に流体接続され、且つ排気ガス流れ方向下流側の端部が前記第１タービン２１（１）を介さずに大気に開放されている。前記第２過給機２０（２）の排気通路１０５（２）には、前記第２過給機２０（２）の小容量のタービン２１（２）が介挿されている。
【００８４】
前記第１過給機２０（１）の吸気通路１０６（１）は、吸入空気流れ方向上流側の端部が大気に開放され、且つ吸入空気流れ方向下流側の端部が前記エンジン本体１０の吸気マニホールド１６に流体接続されている。前記第１過給機２０（１）の吸気通路１０６（１）には、前記第１過給機２０（１）の大容量のコンプレッサ２２（１）が介挿されると共に、前記第１コンプレッサ２２（１）よりも排気ガス流れ方向上流側において吸気制御弁４０が介挿されている。
【００８５】
前記第２過給機２０（２）の吸気通路１０６（２）は、吸入空気流れ方向上流側の端部が前記第１コンプレッサ２２（１）を介さずに大気に開放され、且つ吸入空気流れ方向下流側の端部が前記エンジン本体１０の吸気マニホールド１６に流体接続されている。前記第２過給機２０（２）の吸気通路１０６（２）には、前記第２過給機２０（２）の小容量のコンプレッサ２２（２）が介挿されている。
【００８６】
即ち、本実施の形態においては、前記第１過給機２０（１）のコンプレッサ２２（１）及び前記第２過給機２０（２）のコンプレッサ２２（２）には、個別に空気が導入されるようになっている。
【００８７】
そして、制御装置６０が、回転数センサ５１によって検出されるエンジン回転数が図２に示されるエンジン性能曲線によって定義される最大トルクＴ１発生時の所定エンジン回転数Ｎｅ１に達するまでは前記排気制御弁３０及び前記吸気制御弁４０を全閉状態に維持するように構成されている。
【００８８】
斯かる構成によれば、エンジン回転数が前記所定エンジン回転数Ｎｅ１に達するまでは、前記排気制御弁３０及び前記吸気制御弁４０が全閉状態に維持されるので、前記第２過給機２０（２）の排気通路１０５（２）を介して前記エンジン本体１０から排出される全量の排気ガスを前記第２タービン２１（２）に流し、且つ前記第２過給機２０（２）の吸気通路１０６（２）を介して前記第２コンプレッサ２２（２）のみに空気を導入して当該第２コンプレッサ２２（２）からの圧縮空気を前記エンジン本体１０に導入することができる。
【００８９】
即ち、前記エンジン１Ｂが最大トルクを発生させる運転状態になるまでは、大容量の前記第１過給機２０（１）を非作動状態とし且つ小容量の前記第２過給機２０（２）のみを作動状態とすることができる。
したがって、エンジン低速回転時に、前記第２過給機２０（２）の過給作用を最大限に利用することができる。つまり、前記第２過給機２０（２）の過給機回転数を有効に増加させて、その過給効果を可及的に高めることができる。その結果、エンジン低速回転時のトルクを効率的に向上させることができる。
【００９０】
本実施の形態においては、前記エンジン１Ｂは、前記第２過給機２０（２）のタービン２１（２）をバイパスさせるバイパス通路１１５と、前記バイパス通路１１５に介挿された第２排気制御弁１２０とを備えている。
【００９１】
詳しくは、前記パイパス通路１１５は、排気ガス流れ方向上流側及び下流側の端部がそれぞれ前記第２過給機２０（２）のタービン２１（２）よりも排気ガス流れ方向上流側及び下流側において前記第２過給機２０（２）の排気通路１０５（２）に流体接続されている。
【００９２】
前記第２排気制御弁１２０は、前記バイパス通路１１５を通過する排気ガス流量を調整可能に構成されており、これにより、前記第２過給機２０（２）の排気通路１０５（２）を通過する、即ち前記第２タービン２１（２）に導入される排気ガス流量を調整し得るようになっている。
【００９３】
詳しくは、前記第２排気制御弁１２０は、その弁開度が任意に調整可能とされており、弁開度がゼロである全閉状態及び弁開度がゼロを超える開状態を選択的にとり得るように構成されている。
前記第２排気制御弁１２０が全閉状態とされた場合には、全量の排気ガスが前記第２過給機２０（２）の排気通路１０５（２）を通過する。前記第２排気制御弁１２０が開状態とされた場合には、弁開度に応じた量の排気ガスが前記パイパス通路１１５を通過し且つ残りの排気ガスが前記第２過給機２０（２）の排気通路１０５（２）を通過する。
【００９４】
そして、前記制御装置６０は、前記第２排気制御弁１２０の作動制御を司るように構成されている。
本実施の形態においては、前記エンジン１Ｂに前記第２排気制御弁１２０を作動させる、即ち前記第２排気制御弁１２０の弁開度を変更させるアクチュエータ（図示せず）が備えられており、前記制御装置６０は前記アクチュエータを介して前記第２排気制御弁１２０の作動制御を行うように構成されている。
【００９５】
前記制御装置６０は、前記回転数センサ５１によって検出されるエンジン回転数が前記最大トルク発生時の前記所定エンジン回転数Ｎｅ１よりも高回転側にある場合に、前記ターボセンサ９２によって検出される小容量の前記第２過給機２０（２）の回転数が略一定となるように前記排気制御弁３０及び前記吸気制御弁４０に加えて前記第２排気制御弁１２０の作動制御を行うように構成されている。
【００９６】
詳しくは、本実施の形態においては、前記制御装置６０は、前記回転数センサ５１によって検出されるエンジン回転数が前記所定エンジン回転数に達するまでは前記排気制御弁３０及び前記吸気制御弁４０を全閉状態に維持する。この際、前記制御装置６０は、前記第２排気制御弁１２０も全閉状態に維持する。
【００９７】
前記回転数センサ５１によって検出されるエンジン回転数が前記所定エンジン回転数を超えると、前記制御装置６０は、前記ターボセンサ９２によって検出される前記第２過給機２０（２）の回転数が略一定となるように、前記排気制御弁３０及び前記吸気制御弁４０の弁開度を調整する。この際、前記制御装置６０は、前記第２排気制御弁１２０を全閉状態に維持する。
【００９８】
そして、前記制御装置６０は、前記回転数センサ５１によって検出されるエンジン回転数が前記所定エンジン回転数よりも高く設定された第３所定エンジン回転数を超えると、前記ターボセンサ９２によって検出される前記第２過給機２０（２）の回転数が略一定となるように、前記排気制御弁３０、前記吸気制御弁４０及び前記第２排気制御弁１２０の弁開度を調整する。
【００９９】
このようにエンジン回転数が前記第３所定エンジン回転数を超えると、前記エンジン本体１０から排気ガスが大量に排出される。この場合には、前記排気制御弁３０及び前記吸気制御弁４０の弁開度の調整だけでは、前記第２過給機２０（２）の排気通路１０５（２）へ流れ込む排気ガスの流量が増加して、前記第２タービン２１（２）へ過剰な量の排気ガスが導入され、これにより、前記第２過給機２０（２）の回転数を略一定に維持することができないおそれがある。
【０１００】
しかしながら、斯かる構成においては、前記エンジン本体１０から排気ガスが大量に排出される場合に、前記第２排気制御弁１２０を開状態に変更することにより前記第２過給機２０（２）の排気通路１０５（２）へ流れ込んだ排気ガスの一部を前記バイパス通路１１５に流して、前記第２タービン２１（２）へ過剰な量の排気ガスが導入されることを防止できる。したがって、より正確に前記第２過給機２０（２）の回転数を略一定に維持することができる。
【符号の説明】
【０１０１】
１Ａ，１Ｂ    エンジン
１０          エンジン本体
２０（１）    第１過給機
２０（２）    第２過給機
２１（１）    第１過給機のタービン
２１（２）    第２過給機のタービン
２２（１）    第１過給機のコンプレッサ
２２（２）    第２過給機のコンプレッサ
２５（１）    第１過給機の排気通路
２５（２）    第２過給機の排気通路
２６（１）    第１過給機の吸気通路
２６（２）    第２過給機の吸気通路
３０          排気制御弁
４０          吸気制御弁
５１          回転数センサ
６０          制御装置
７５          低圧側バイパス通路
８０          ウエストゲートバルブ
１０５（１）  第１過給機の排気通路
１０５（２）  第２過給機の排気通路
１０６（１）  第１過給機の吸気通路
１０６（２）  第２過給機の吸気通路
【図１】
2013194540.tif 000003
【図２】
2013194540.tif 000004
【図３】
2013194540.tif 000005
【図４】
2013194540.tif 000006