(57)【要約】【課題】過給態様が切り替わる際のトルクショックを軽減する。【解決手段】エンジン２００には、主排気通路２１２に設けられたタービン３１１を有するプライマリターボ３１０と、副排気通路２１３に設けられたタービン３２１を有するセカンダリターボ３２０を含むツインターボチャージャ３００が設置される。ここで、副排気通路２１３に設けられた副排気切り替え弁３４０の開閉状態に応じ、シングル過給モードとツイン過給モードとが切り替えられる。一方、主排気通路２１２には、主排気通路２１２の排気流量を調整する主排気切り替え弁３３０が設けられており、シングル過給モードからツイン過給モードへの切り替え時には、この主排気切り替え弁３３０及び副排気切り替え弁３４０が夫々中間開度に制御される。その結果、プライマリ側の過給圧低下を抑制しつつタービン３２１を助走させることが可能となる。【選択図】図６
2009030493.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の過給システムであって、
前記内燃機関の排気通路の少なくとも一部をなす主排気通路に設置された主タービンを含む主過給器と、
前記排気通路の少なくとも一部をなし、前記主排気通路と連通し且つ並列する副排気通路に設置された副タービンを含む副過給器と、
前記副排気通路に設置され、開閉状態に応じて、前記主過給器のみにより過給を行うシングル過給モードと前記主及び副過給器により過給を行うツイン過給モードとの間で過給態様を切り替え可能な副排気切り替え弁と、
前記主排気通路に設けられ、開閉状態に応じて、前記主排気通路の排気流量を調整可能な主排気切り替え弁と
を具備することを特徴とする内燃機関の過給システム。
【請求項２】
前記内燃機関の運転条件に応じて前記シングル過給モードと前記ツイン過給モードとが切り替わるように前記副排気切り替え弁の開閉状態を制御する副排気切り替え制御手段を更に具備する
ことを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の過給システム。
【請求項３】
前記副排気切り替え制御手段は更に、前記過給態様を前記ツイン過給モードに切り替える場合に、所定期間、前記副排気切り替え弁の開閉状態を全開状態及び全閉状態のいずれにも該当しない中間状態に制御する
ことを特徴とする請求項２に記載の内燃機関の過給システム。
【請求項４】
前記副排気切り替え制御手段は更に、前記副過給器の過給圧に基づいて前記中間状態の度合いを制御する
ことを特徴とする請求項３に記載の内燃機関の過給システム。
【請求項５】
前記副排気切り替え弁の開閉状態が前記中間状態に制御される期間の少なくとも一部において前記排気流量が減少するように前記主排気切り替え弁の開閉状態を制御する主排気切り替え制御手段を更に具備する
ことを特徴とする請求項３又は４に記載の内燃機関の過給システム。
【請求項６】
前記主排気切り替え制御手段は、前記主過給器の過給圧に基づいて前記排気流量の減少量を制御する
ことを特徴とする請求項５に記載の内燃機関の過給システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば２ウェイツインターボ等、内燃機関の過給システムの技術分野に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種のシステム或いは装置に関連するものとして、セカンダリターボの排気通路側に排気カット弁を備えたものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に開示されたターボ過給付きエンジンの制御装置（以下、「従来の技術」と称する）によれば、排気カット弁を、閉じ方向に排気圧力を受けるように設けることにより、低吸入空気領域において排気脈動によって排気カット弁が不用意に開くことが防止され、セカンダリターボ専用の排気通路が安定して閉じられると共に、高吸入空気領域においては、排気漏らし通路に設けられた排気漏らし弁を開弁して排気カット弁前後の圧力差を減少させることにより排気カット弁の応答性を向上させ、セカンダリターボの過給の立ち上がりを速くすることによってトルクショックを軽減することが可能であるとされている。
【０００３】
【特許文献１】特開平３−９２５３９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
排気カット弁を開弁した直後は、セカンダリターボは無回転状態であることが多く、排気カット弁の開弁時点から実際にセカンダリターボによる過給が開始される時点までには相応の時間遅延が発生する。一方、排気カット弁を開弁すると、プライマリターボの駆動に供される排気の一部が、セカンダリターボ側へ流れるため、プライマリターボの過給圧は一時的に低下する。従って、排気カット弁の開弁時点付近においては、内燃機関全体として過給圧が一時的に低下した状態となり易い。このような問題は、従来の技術のように、排気カット弁の応答性を向上させた所で回避され難く、場合によっては、応答性が向上するが故にかえって一時的な過給圧の低下が顕在化し易い。即ち、従来の技術には、過給態様を切り替える際のトルクショックを低減することが困難であるという技術的な問題点がある。
【０００５】
本発明は、上述した問題点に鑑みてなされたものであり、過給態様が切り替わる際のトルクショックを軽減することが可能な内燃機関の過給システムを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述した課題を解決するため、本発明に係る内燃機関の過給システムは、内燃機関の過給システムであって、前記内燃機関の排気通路の少なくとも一部をなす主排気通路に設置された主タービンを含む主過給器と、前記排気通路の少なくとも一部をなし、前記主排気通路と連通し且つ並列する副排気通路に設置された副タービンを含む副過給器と、前記副排気通路に設置され、開閉状態に応じて、前記主過給器のみにより過給を行うシングル過給モードと前記主及び副過給器により過給を行うツイン過給モードとの間で過給態様を切り替え可能な副排気切り替え弁と、前記主排気通路に設けられ、開閉状態に応じて、前記主排気通路の排気流量を調整可能な主排気切り替え弁とを具備することを特徴とする。
【０００７】
本発明における「内燃機関」とは、例えば複数の気筒を有し、当該各々の燃焼室において、例えば、軽油、ガソリン、アルコール又はそれらの混合燃料等の各種燃料を含む混合気が燃焼した際に発生する爆発力を、例えばピストン、コネクティングロッド及びクランク軸等を適宜介して（即ち、これらの間で適宜運動態様の変換を伴いつつ動力伝達を行うことにより）、例えば車両の車軸を駆動するための動力として取り出すことが可能に構成された機関を包括する概念であり、例えば２サイクル或いは４サイクル型のレシプロエンジン等を指す。
【０００８】
本発明に係る内燃機関における、例えば排気ポート、排気マニホールド及び排気管等を適宜に含む概念としての排気通路は、その少なくとも一部が、夫々相互に連通し且つ並列する主排気通路及び副排気通路をなしており、このうち主排気通路には、主タービンを含む（必然的に、それに対応するコンプレッサ等の圧縮器を含む）、例えばプライマリターボチャージャ（以下、適宜「プライマリターボ」と称する）等の主過給器が、また副排気通路には、副タービンを含む（必然的に、それに対応するコンプレッサ等の圧縮器を含む）、例えばセカンダリターボチャージャ（以下、適宜「セカンダリターボ」と称する）等の副過給器が設置される。
【０００９】
尚、「連通し且つ並列する」とは、必ずしも、ある区間にわたって視覚上隣接している或いは隣接しているとみなし得る設置態様の下に設置されている状態を表すものではなく、排気通路を流れる排気が、主排気通路と副排気通路とに分流する或いはある条件の下に（例えば、開閉可能な弁体の開閉状態等に応じて）分流し得る例えば物理的、機械的、機構的又は電気的な構成を有することを包括してなる概念である。従って、主排気通路及び副排気通路は、好適な一形態として、排気通路の一区間における、相対的上流側の分岐部位において分岐し、且つ相対的下流側の合流部位において合流する、その物理的、機械的、機構的又は電気的な構成及びそれら相互間の空間的な位置関係が問われることのない二種類の排気系統の各々を指す。或いは好適な他の形態として、排気通路の一部位において分岐する、その物理的、機械的、機構的又は電気的な構成及びそれら相互間の空間的な位置関係が問われない二種類の排気系統の各々を指す。
【００１０】
一方、副排気通路には、開閉可能な物理的、機械的、機構的又は電気的構成を有し、二値的、段階的又は連続的に制御される開度によって好適に表し得る概念としての開閉状態に応じて、本発明に係る内燃機関の過給システムの過給態様を、主過給器のみにより過給が行われるシングル過給モードと、主及び副過給器により過給が行われるツイン過給モードとの間で切り替えることが可能な弁装置を包括する概念としての副排気切り替え弁が備わる。
【００１１】
ここで、内燃機関の排気は、主及び副排気通路の上述した構成に鑑みれば、排気通路を流れる過程において、主及び副排気通路各々の物理形状等に起因する流路抵抗によって変化し得る流量比率は別として、主及び副排気通路が設けられた区間において幾らかなり主排気通路と副排気通路とに分流する。主及び副排気通路の各々に分流した排気は、夫々主及び副タービンを駆動することが可能であり、結果として主及び副タービンに対応するコンプレッサ等により夫々過給が行われる。このように、副排気切り替え弁が、副タービンを少なくとも副過給器により実践上有意な過給効果が得られる程度に駆動し得る開閉状態にある場合における過給システムの過給態様は、本発明において「ツイン過給モード」と称される。
【００１２】
反対に、副排気切り替え弁が、副タービンを、副過給器により実践上有意な過給効果が得られない程度にしか駆動し得ない開閉状態にある、或いは副タービンに対し物理的に、実質的に或いは現実的に排気が供給されない、換言すれば副排気通路における排気の流れを遮断する開閉状態にある場合、排気は、少なくとも実質的には、主排気通路のみに導かれ、主タービンのみを少なくとも有意に駆動する。好適な一形態としては主タービンのみを物理的に駆動する。このような過給態様は、本発明において「シングル過給モード」と称される。
【００１３】
副排気切り替え弁の採り得る開閉状態とは、少なくともこのようなシングル過給モードとツイン過給モードとの間の過給態様の切り替えを可能とする限りにおいて、二値的、段階的或いは連続的であってよい。尚、副排気切り替え弁の開閉状態と、副排気通路における排気の流れ易さとは、どのように対応していてもよく、例えば副排気切り替え弁の閉じ側への開閉状態の変化が、副排気通路における排気の流れを遮断する方向に（即ち、排気が流れにくくなる方向に）作用してもよいし、副排気通路における排気の流れを促進する方向に（即ち、排気が流れ易くなる方向に）作用してもよい。但し、好適には、副排気切り替え弁における開弁方向への開閉状態の変化は、副排気通路における排気の流れが促進される方向へ作用する。言い換えれば、副排気切り替え弁の開閉は、夫々副排気通路の排気流量の大小に対応する。
【００１４】
ここで特に、副排気切り替え弁が如何なる制御態様の下でその開閉状態を制御されるにせよ、シングル過給モードからツイン過給モードへ過給態様が切り替わる場合、限定劇な状況（例えば、過給態様がこれらの間で頻繁に切り替えられた結果、副タービンが過去の駆動の影響により未だ停止していない状況等）を除けば、副タービンは物理的に或いは実質的に停止している。従って、副排気切り替え弁が開弁（即ち、開弁方向への開閉状態の変化が副排気通路の排気の流れを促進する方向に作用する場合）された、或いは閉弁（閉弁方向への開閉状態の変化が副排気通路の排気の流れを促進する方向に作用する場合）されたとしても、副タービンに係るタービン回転速度が低いことにより、或いは副タービンの慣性重量によって副タービンの回転上昇が妨げられることにより、過給態様の切り替え時点を含む一定又は不定の期間において、副過給器の過給圧の上昇速度は遅くなり易い。
【００１５】
一方、副排気切り替え弁の開閉状態が、副過給器を作動せしめるべく変化するのに伴い、主排気通路を介して主タービンへ供給される排気の量（即ち、主排気通路の排気流量）は、当該開閉状態が如何なる制御態様の下で変化するにしろ、分岐前の排気流量が同一であれば少なくとも幾らかなり減少する。このため、主過給器の過給圧は、主排気通路の排気流量がどの程度主過給器の過給圧に影響するか否かは別として、過給態様の切り替わり以前と比較すれば低下する傾向を有し易い。
【００１６】
従って、副過給器の過給圧の上昇速度が遅くなり易いこととあいまって、過給システム全体としての過給圧が低下し易い。過給圧の低下は、吸入空気量の低下と相関するから、結局この場合、内燃機関の出力（例えばトルク）は一時的であれ減少し、ドライバにより知覚可能な有意なトルクショックとして顕在化し、ドライバビリティの低下を招きかねない。
【００１７】
また、このような観点から、過給態様の切り替え時における副排気切り替え弁の開閉状態の変化を相対的に小さくする（例えば、一時的に、副排気切り替え弁の開度を、副過給器を実践上停止させている開閉状態に対応する開度よりも若干量開弁（又は閉弁）する）ことによって、主過給器の過給圧の低下を幾らかなり抑制しようとしても、主及び副タービン相互間との回転速度差、或いは切り替え以前の主及び副排気通路相互間の排気流量差等に起因して、実質的に副排気通路の流路抵抗が主排気通路と較べて大きい（即ち、副排気通路への排気の流れが形成され難い）ため、実際には副排気通路に十分な量の排気が供給されない。
【００１８】
ここで、本発明に係る内燃機関の過給システムは、主排気通路に、開閉状態に応じて主排気通路の排気流量を調整可能な、例えば副排気切り替え弁と少なくとも一部が同等の、同様の、又は同種の弁装置、或いは副排気切り替え弁とは全く異なる物理的、機械的、機構的又は電気的構成を有する弁装置としての主排気切り替え弁を備える。
【００１９】
このような主排気切り替え弁が備わることにより、主排気通路の排気流量を能動的に変化させることが可能となり、例えば主排気通路の排気流量を幾らかなり減少させることによって、副排気通路の排気流量を増加させる、或いは少なくともその増加を促進することが可能となる。従って、主排気切り替え弁によるこの種の調整動作に同期して、副排気切り替え弁の開閉状態を副排気通路の排気流量が増加する側へ変化させること等によって、副タービンの回転を助長することが可能となる。この際、主排気切り替え弁の物理的、機械的、機構的又は電気的な構成は主排気通路の排気流量を調整可能である限りにおいて限定されないが、如何なる態様を採るにせよ、また如何なる調整態様を採るにせよ、主排気通路の排気流量の変化は、副排気通路の排気流量の変化と相関するから、主排気切り替え弁が存在することにより、存在しない場合と較べ、例えば過給態様の切り替え時において副タービンの回転速度を幾らかなり上昇させることが可能となる。その結果、副過給器の過給圧の上昇速度をより高速化することが可能となり、トルクショックの発生が抑制される。即ち、過給態様が切り替わる際のトルクショックを軽減することが可能となるのである。
【００２０】
本発明に係る内燃機関の過給システムの一の態様では、前記内燃機関の運転条件に応じて前記シングル過給モードと前記ツイン過給モードとが切り替わるように前記副排気切り替え弁の開閉状態を制御する副排気切り替え制御手段を更に具備する。
【００２１】
この態様によれば、例えばＥＣＵ（Electronic Control Unit：電子制御ユニット）等の各種処理ユニット、各種コントローラ或いはマイコン装置等各種コンピュータシステム等の形態を採り得る副排気切り替え制御手段が備わり、内燃機関の運転条件、例えば負荷（吸入空気量）等に応じて、過給態様が切り替わるように副排気切り替え弁の開閉状態が制御されるため、その都度内燃機関の状態に応じた適切な過給態様を選択することが可能であり、本発明に係る主排気切り替え弁によりもたらされる上述した利益がより顕著なものとなる。
【００２２】
副排気切り替え制御手段を備えた本発明に係る内燃機関の過給システムの一の態様では、前記副排気切り替え制御手段は更に、前記過給態様を前記ツイン過給モードに切り替える場合に、所定期間、前記副排気切り替え弁の開閉状態を全開状態及び全閉状態のいずれにも該当しない中間状態に制御する。
【００２３】
副排気切り替え弁の開閉状態として全開状態及び全閉状態の二値状態を採る場合、いずれの状態が副排気通路への排気の供給に対応しているにせよ、過給態様の切り替わり時点において、主過給器の過給圧の低下が、実践上トルクショックを顕在化させる程度に大きくなりかねない。このように、副排気切り替え弁が、その開閉状態として全開状態及び全閉状態のいずれにも該当しない一の又は多段階の、或いは連続的な複数の状態を包括する概念としての中間状態を採り、過給態様の切り替わり時において、その開閉状態がこの中間状態に制御される場合、主過給器の過給圧の低下を相対的に抑制することが可能である点において明らかに効果的である。
【００２４】
また、中間状態における排気の圧力は、全開（或いは全閉）状態における当該圧力よりも、例えば排気通路と副排気通路との連通面積が絞られること等により高圧であり、主排気切り替え弁によって副排気通路へ排気が誘われた場合、実質的に停止状態にある副タービンの回転を開始させ且つその回転上昇を助長するには十分となり易く、実践上の利益はより高いものとなる。
【００２５】
尚、このような中間状態により副過給器側にもたされる利益は、副タービンが副排気通路に供給される排気により実践上不足無い範囲で駆動される状況、或いは副過給器による過給効果を可及的最大限に得ようとするような状況等においては比較的不要であり、「所定期間」とは、好適な一形態として、シングル過給モードからツイン過給モードへの過給態様の切り替わり時点、当該切り替わり時点を含む過渡的な期間、又は当該過渡的な期間から連続する期間、或いは例えば、予め実験的に、経験的に、理論的に、又はシミュレーション等に基づいて、副排気切り替え弁が中間状態にあっても副過給器の過給圧が実践上不足無い範囲で得られる期間、或いは副タービンを停止状態から実践上十分に駆動するのに要する期間等として定められた期間であってもよい。
【００２６】
副排気弁が中間開度に制御される本発明に係る内燃機関の過給システムの一の態様では、前記副排気切り替え制御手段は更に、前記副過給器の過給圧に基づいて前記中間状態の度合いを制御する。
【００２７】
この態様によれば、副過給器の過給圧に基づいて、例えば副過給器の過給圧そのもの、或いは当該過給圧を代替的に表し得る各種の指標値（例えば副タービンの回転速度等）を制御上の指標として、例えば予め実験的に、経験的に、理論的に又はシミュレーション等に基づいて副過給器の過給圧が実践上トルクショックを顕在化させる程度に低下又は上昇しないように定められてなるアルゴリズムや制御量に従う等して、中間状態の度合い（例えば、開度、開弁時間、或いは開度の時間変化パターン等）が制御されるため、副過給器の過給圧を実際にツイン過給モードに必要とされる値又は範囲に維持することが、或いは過給態様の切り替わり前後における内燃機関の出力トルクの特性を滑らかにすることが容易にして可能となり、ツイン過給モードによる過給をより効率的且つ効果的に行うことが可能となる。
【００２８】
副排気切り替え弁が中間開度に制御される本発明に係る内燃機関の過給システムの他の態様では、前記副排気切り替え弁の開閉状態が前記中間状態に制御される期間の少なくとも一部において前記排気流量が減少するように前記主排気切り替え弁の開閉状態を制御する主排気切り替え制御手段を更に具備する。
【００２９】
この態様によれば、例えばＥＣＵ（Electronic Control Unit：電子制御ユニット）等の各種処理ユニット、各種コントローラ或いはマイコン装置等各種コンピュータシステム等の形態を採り得る主排気切り替え制御手段が備わり、副排気切り替え弁の開閉状態が上述した中間状態に制御される期間の少なくとも一部において、主排気通路の排気流量が減少するように主排気切り替え弁の開閉状態が制御される。
【００３０】
副排気切り替え弁が中間状態に制御される期間とは、上述したように、好適にはシングル過給モードからツイン過給モードへの過給態様の切り替わり時に対応する期間であり、物理的に又は実質的に停止状態又は極低回転状態にある副タービンを、主過給器の過給圧の低下を可及的に抑制しつつ助走させる必要が生じる期間に相当する。
【００３１】
従って、このような期間の少なくとも一部において、主排気切り替え弁により主排気通路の排気流量を減少せしめることによって、当該排気流量の減少量に相当する副排気通路の排気流量の増量が得られ、副タービンの助走をより効果的に助長することが可能となる。
【００３２】
より実践的な見地から言えば、主排気通路の排気流量が何ら調整されない状況においては、主排気通路（主タービン）への排気の流れが支配的なため、副排気切り替え弁の開閉状態を主過給器の過給圧を低下させない範囲で中間状態に制御した所で、主排気通路における受動的な排気流量の減少は生じ難く、副排気通路に有意な量の排気が分流し難い。それを回避すべく有意な量の排気を副排気通路に分流させようとすれば、逆に主排気通路の排気流量が急激に落ち込んで過給圧の低下を招き易い。本発明に係る主排気切り替え弁によれば、主排気通路の排気流量を能動的にコントロールすることが可能であり、副排気切り替え弁が中間状態にある場合に顕著に効果的である。
【００３３】
主排気切り替え制御手段を備えた本発明に係る内燃機関の過給システムの一の態様では、前記主排気切り替え制御手段は、前記主過給器の過給圧に基づいて前記排気流量の減少量を制御する。
【００３４】
副タービンを助走させるべく、或いは副タービンの助走を助長すべく主排気通路の排気流量を調整した結果、副過給器の過給圧の上昇速度を上回る速度で主過給器の過給圧が減少すれば、過給システム全体としての過給圧は低下して、トルクショックが顕在化し易い。
【００３５】
この場合、主過給器の過給圧に基づいて、例えば主過給器の過給圧そのもの、或いは当該過給圧を代替的に表し得る各種の指標値（例えば主タービンの回転速度等）を制御上の指標として、例えば予め実験的に、経験的に、理論的に又はシミュレーション等に基づいて主過給器の過給圧が実践上トルクショックを顕在化させる程度に低下しないように定められてなるアルゴリズムや制御量に従う等して排気流量の減少量が制御されることによって、主過給器の過給圧の低下を少なくとも実践上不具合が顕在化しない範囲に抑制しつつ、副タービンの回転上昇を助長することが可能となり、実践上極めて高い利益が提供される。
【００３６】
本発明のこのような作用及び他の利得は次に説明する実施形態から明らかにされる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３７】
＜発明の実施形態＞
以下、図面を参照して、本発明の好適な実施形態について説明する。
【００３８】
＜実施形態の構成＞
始めに、図１を参照し、本発明の一実施形態に係るエンジンシステムの構成について説明する。ここに、図１は、エンジンシステム１０の模式図である。
【００３９】
図１において、エンジンシステム１０は、図示せぬ車両に搭載され、ＥＣＵ１００、エンジン２００及びツインターボチャージャ３００を備える。
【００４０】
ＥＣＵ１００は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）及びＲＡＭ（Random Access Memory）等を備え、エンジンシステム１０の動作全体を制御することが可能に構成された電子制御ユニットであり、本発明に係る「副排気切り替え制御手段」及び「主排気切り替え制御手段」の夫々一例である。ＥＣＵ１００は、ＲＯＭに格納された制御プログラムに従って、後述する過給制御を実行することが可能に構成されている。
【００４１】
尚、ＥＣＵ１００は、本発明に係る「副排気切り替え制御手段」及び「主排気切り替え制御手段」の夫々一例として機能する一体の電子制御ユニットであるが、本発明に係るこれら各手段の物理的、機械的及び電気的な構成は、これに限定されるものではなく、例えば複数のＥＣＵ、各種処理ユニット、各種コントローラ或いはマイコン装置等各種コンピュータシステム等として構成されていてもよい。
【００４２】
エンジン２００は、本発明に係る「内燃機関」の一例たるＶ型６気筒エンジンである。尚、エンジン２００は、本発明に係る内燃機関の一例に過ぎず、例えば、直列４気筒エンジン、直列５気筒エンジン、直列６気筒エンジン、Ｖ型８気筒エンジン、Ｖ型１２気筒エンジン、水平対向４気筒エンジン或いは水平対向６気筒エンジン等であってもよい。
【００４３】
エンジン２００は、二つのバンク２００ａ及び２００ｂを備えており、バンク２００ａには、第１気筒２０１Ａ、第３気筒２０１Ｃ及び第５気筒２０１Ｅが、またバンク２００ｂには、第２気筒２０１Ｂ、第４気筒２０１Ｄ及び第６気筒２０１Ｆが収容されている。以下に、エンジン２００の要部構成について、その動作の一部を交えて説明する。
【００４４】
図１において、インタークーラ（以下、適宜「Ｉ／Ｃ」と略称する）２０３により冷却され吸気効率が高められた吸入空気は、吸気管２０２を介して導かれ、一時的にサージタンク２０４に貯留される。サージタンク２０４には、バンク２００ａと連通する吸気マニホールド２０５及びバンク２００ｂと連通する吸気マニホールド２０７が、夫々サージタンク２０４との連通を保って接続されている。サージタンク２０４に貯留される吸入空気は、吸気マニホールド２０５及び２０７を介して、夫々第１、第３及び第５気筒、並びに第２、第４及び第６気筒へ供給される構成となっている。
【００４５】
各気筒には、吸排気夫々に対応するバルブ、インジェクタ、点火装置、ピストン、コネクティングロッド等が設けられている（いずれも不図示）。吸気マニホールド２０５を介して導かれた吸入空気は、インジェクタから噴射される燃料と、吸気ポートにおいて混合され、混合気として吸気バルブの開弁時に各気筒に吸入される。この吸入された混合気は、点火装置による点火動作によって着火燃焼し、排気バルブの開弁時に気筒外へ排出される構成となっている。この際、混合気の燃焼に伴う爆発力によりピストンは押し下げられ、コネクティングロッドを介してクランクシャフト（不図示）を回転駆動する。このクランクシャフトは、エンジン２００に共通であり、各気筒における爆発力は、このクランクシャフトに集約され、不図示の駆動系を駆動する動力として供される。尚、エンジン２００における気筒内部の燃焼プロセス及び詳細な構造は、本発明の要旨と相関が低いため、紙面の煩雑化を防ぐ目的からここでは割愛することとする。
【００４６】
バンク２００ａに収容される各気筒から排出される排気は、排気マニホールド２０６に導かれ、排気マニホールド２０６に連通するフロントパイプ２０９に３気筒分が集約され排出される構成となっている。また、バンク２００ｂに収容される各気筒から排出される排気は、排気マニホールド２０８に導かれ、排気マニホールド２０８に連通するフロントパイプ２１０に３気筒分が集約され排出される構成となっている。フロントパイプ２０９及び２１０の下流側には、リアパイプ２１１が設置されている。リアパイプ２１１は、フロントパイプ２０９及び２１０を夫々独立して流れる排気を集約してツインターボチャージャ３００に導く排気管である。
【００４７】
ツインターボチャージャ３００は、リアパイプ２１１及びＩ／Ｃ２０３よりも上流側の吸気管２０２に接続された過給装置である。ツインターボチャージャ３００及びＥＣＵ１００により、本発明に係る「内燃機関の過給システム」の一例が構成される。
【００４８】
ここで、図２を参照し、ツインターボチャージャ３００の詳細な構成について説明する。ここに、図２は、ツインターボチャージャ３００の構成を概念的に表してなる概略構成図である。尚、同図において、図１と重複する箇所には同一の符号を付してその説明を適宜省略することとする。
【００４９】
図２において、ツインターボチャージャ３００は、プライマリターボ３１０、セカンダリターボ３２０、主排気切り替え弁３３０、副排気切り替え弁３４０、リード弁３５０及び吸気切り替え弁３６０を備える。
【００５０】
一方、図２において、図１には示されないエンジン２００の一部が示されている。即ち、エンジン２００は、主排気通路２１２、副排気通路２１３、三元触媒２１４、エアクリーナ２１５、エアフローメータ２１６及びスロットルバルブ２１７を更に備える。
【００５１】
主排気通路２１２は、リアパイプ２１１から分岐する排気管であり、本発明に係る「主排気通路」の一例である。
【００５２】
副排気通路２１３は、リアパイプ２１１から分岐する排気管であり、本発明に係る「副排気通路」の一例である。
【００５３】
三元触媒２１４は、エンジン２００の排気中に含まれるＨＣ（炭化水素）、ＣＯ２（二酸化炭素）及びＮＯｘ（窒素酸化物）を同時に浄化することが可能に構成された触媒装置である。
【００５４】
エアクリーナ２１５は、車両の外部から吸入された外気を浄化するためのフィルタ等を含む浄化装置である。
【００５５】
エアフローメータ２１６は、吸入空気の質量流量を直接検出することが可能に構成された吸入空気量の検出装置である。エアフローメータ２１６は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、検出された吸入空気量は、ＥＣＵ１００により絶えず、或いは一定又は不定のタイミングで把握される構成となっている。
【００５６】
エアフローメータ２１６の下流側には、スロットルバルブ２１７が配設されている。スロットルバルブ２１７は、プライマリターボ３１０及びセカンダリターボ３２０を介して前述したサージタンク２０７へ供給される吸入空気の量を調節するためのバルブ装置であり、ＥＣＵ１００と電気的に接続された不図示のスロットルバルブモータの駆動力により駆動される構成となっている。即ち、エンジン２００において、スロットルバルブ２１７は一種の電子制御式スロットルの一例を構成している。
【００５７】
プライマリターボ３１０は、本発明に係る「主過給器」の一例たる過給器であり、タービン３１１、コンプレッサ３１２及び可変ノズル３１３を備える。
【００５８】
タービン３１１は、主排気通路２１２に設置され、主排気通路に導かれた排気により回転可能に構成されてなる、本発明に係る「主タービン」の一例たる回転翼車である。タービン３１１の回転に係る回転力は、タービン３１１に対向配置され、且つタービン３１１と回転軸が同軸に構成されたコンプレッサ３１２に機械的に伝達される構成となっている。
【００５９】
コンプレッサ３１２は、吸気管２０２における、スロットルバルブ２１７下流側に設置された、タービン３１１と同軸の回転軸を有する圧縮器である。コンプレッサ３１２は、タービン３１１が主排気通路２１２を流れる排気により回転せしめられると、その回転に同期して回転する構成となっており、回転状態において吸入空気を圧縮し、大気圧以上の吸気圧（即ち、過給圧）で吸入空気をインタークーラ２１３に供給することが可能に構成されている。
【００６０】
可変ノズル（Variable Nozzle）３１３は、タービン３１１を格納するタービンハウジング（符号省略）に設置されたノズル装置（符号省略）と、当該ノズル装置を駆動する駆動装置（これら全てを総称して可変ノズル３１３と表される）とを有する。可変ノズル３１２は、タービン３１１と主排気通路２１２と連通面積を可変とすることによりタービン３１１に流入する排気の量を変化させることが可能に構成されている。但し、可変ノズル３１２は、図示せぬＥＧＲ（Exhaust Gas Recirculation：排気ガス再循環）装置におけるＥＧＲガスの流量制御に使用されており、本発明との相関は低いため、ここではその詳細な説明を省略する。
【００６１】
尚、可変ノズル３１３は、タービン３１１へ供給される排気の流量（タービン３１１下流側に限れば主排気通路２１２の排気流量と一義的である）を調整可能であり、本発明に係る「主排気切り替え弁」としての作用を代替し得る構成を有している。然るに、上述したように可変ノズル３１３は、ＥＧＲガス量の制御に使用されており、実質的に、本発明に係る内燃機関の過給システムにおける上述した各種作用効果の実現には寄与し得ない構成となっている。即ち、可変ノズル３１３は、本発明に係る「主排気切り替え弁」とは全く異なる性質を有するものである。
【００６２】
セカンダリターボ３２０は、本発明に係る「副過給器」の一例たる過給器であり、タービン３２１、コンプレッサ３２２、エアバイパスバルブ（図中「ＡＢＶ」と示される）３２３及びウェストゲイトバルブ（図中「ＷＧＶ」と称される）３２４を備える。
【００６３】
タービン３２１は、副排気通路２１３に設置され、副排気通路に導かれた排気により回転可能に構成されてなる、本発明に係る「副タービン」の一例たる回転翼車である。タービン３２１の回転に係る回転力は、タービン３２１に対向配置され、且つタービン３２１と回転軸が同軸に構成されたコンプレッサ３２２に機械的に伝達される構成となっている。
【００６４】
コンプレッサ３２２は、吸気管２０２における、スロットルバルブ２１７下流側に設置された、タービン３２１と同軸の回転軸を有する圧縮器である。コンプレッサ３２２は、タービン３２１が副排気通路２１３を流れる排気により回転せしめられると、その回転に同期して回転する構成となっており、回転状態において吸入空気を圧縮し、大気圧以上の吸気圧（即ち、過給圧）で吸入空気をインタークーラ２１３に供給することが可能に構成されている。尚、吸気管２０２は、スロットルバルブ２１７下流、且つ各コンプレッサ上流側の区間に設定された分岐位置において、プライマリターボ３１０側及びセカンダリターボ３２０側へ分岐しており、一方がコンプレッサ３１２へ、他方がコンプレッサ３２２へ、夫々連結されている。
【００６５】
エアバイパスバルブ３２３は、吸気管の分岐位置からコンプレッサ３２２へ向かう吸入空気を、コンプレッサ３２２を通過させることなくバイパスさせるためのダイアフラム式の圧力調整弁であり、通常は閉弁しており、予め設定された圧力以上の圧力が加わることにより開弁する構成となっている。
【００６６】
ウェストゲイトバルブ３２４は、副排気通路２１３を流れる排気を、タービン３２１を通過させることなくバイパスさせるための、電磁開閉弁である。ウェストゲイトバルブ３２４を駆動する電磁アクチュエータ（不図示）は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、ウェストゲイトバルブ３２４の開度は、ＥＣＵ１００により連続的に可変に制御される構成となっている。
【００６７】
主排気切り替え弁３３０は、ＥＣＵ１００と電気的に接続され、ＥＣＵ１００による制御を受けてその開閉状態が制御される電磁開閉弁であり、本発明に係る「主排気切り替え弁」の一例である。主排気切り替え弁３３０の開閉状態については後述する。主排気切り替え弁３３０は、その開閉状態を連続的に可変に制御することが可能に構成されている。尚、主排気切り替え弁３３０は、その開閉が、夫々主排気通路２１２の排気流量の増減に対応するように構成されている。また、これ以降の説明において、この主排気切り替え弁３３０の開閉状態を指し示す言葉として適宜「開度」なる言葉を使用することとする。本実施形態において、この開度は０％から１００％までの値を採り、０％が全閉状態に、又１００％が全開状態に、夫々対応する構成となっている。
【００６８】
副排気切り替え弁３４０は、ＥＣＵ１００と電気的に接続され、ＥＣＵ１００による制御を受けてその開閉状態が制御される電磁開閉弁であり、本発明に係る「副排気切り替え弁」の一例である。副排気切り替え弁３４０は、全閉状態において副排気通路２１３における排気の流れを遮断することが可能に構成され、また、その開閉状態を連続的に可変に制御することが可能に構成されている。尚、副排気切り替え弁３４０は、その開閉が、夫々副排気通路２１３の排気流量の増減に対応するように構成されている。また、これ以降の説明において、この副排気切り替え弁３４０の開閉状態を指し示す言葉として適宜「開度」なる言葉を使用することとする。本実施形態において、この開度は０％から１００％までの値を採り、０％が全閉状態に、又１００％が全開状態に、夫々対応する構成となっている。
【００６９】
リード弁３５０は、ダイアフラム式の圧力調整弁であり、コンプレッサ３２２からインタークーラ２１３へ向かう吸気通路（即ち、セカンダリターボ３２０の吸気通路）に設けられ、通常は閉弁しており、予め設定された圧力以上の圧力が加わることにより開弁する構成となっている。尚、リード弁３５０は、上述したエアバイパスバルブ３２３の開弁タイミングと同期して開弁する構成となっている。
【００７０】
吸気切り替え弁３６０は、ＥＣＵ１００と電気的に接続され、ＥＣＵ１００による制御を受けてその開閉状態が制御される電磁開閉弁である。吸気切り替え弁３４０は、全閉状態においてセカンダリターボ３２０の吸気通路を遮断することが可能に構成され、また、その開閉状態を連続的に可変に制御することが可能に構成されている。尚、吸気切り替え弁３６０は、その開閉が、夫々セカンダリターボ３２０側の吸気通路における吸気流量の増減に対応するように構成されている。また、これ以降の説明において、この吸気切り替え弁３６０の開閉状態を指し示す言葉として適宜「開度」なる言葉を使用することとする。本実施形態において、この開度は０％から１００％までの値を採り、０％が全閉状態に、又１００％が全開状態に、夫々対応する構成となっている。
【００７１】
尚、図示は省略するが、プライマリターボ３１０には、タービン３１１の回転速度たるプライマリタービン回転速度を検出するプライマリ側タービン回転センサと、コンプレッサ３１２の過給圧たるプライマリ過給圧を検出するプライマリ側過給圧センサとが配設されており、夫々ＥＣＵ１００と電気的に接続されている。従って、各々検出されたプライマリタービン回転速度と、プライマリ過給圧とは、ＥＣＵ１００により絶えず、或いは一定又は不定のタイミングで把握される構成となっている。同様に図示は省略するが、セカンダリターボ３２０には、タービン３２１の回転速度たるセカンダリタービン回転速度を検出するセカンダリ側タービン回転センサと、コンプレッサ３２２の過給圧たるセカンダリ過給圧を検出するセカンダリ側過給圧センサとが配設されており、夫々ＥＣＵ１００と電気的に接続されている。従って、各々検出されたセカンダリタービン回転速度と、セカンダリ過給圧とは、ＥＣＵ１００により絶えず、或いは一定又は不定のタイミングで把握される構成となっている。
【００７２】
尚、本実施形態において、主排気切り替え弁３３０、副排気切り替え弁３４０及び吸気切り替え弁３６０は、ソレノイドの電磁力により駆動される電磁アクチュエータによって、その弁体の開閉状態が制御される電磁開閉弁として構成されているが、各々主排気通路２１２の排気流量の調整、副排気通路２１３の排気流量の調整、及びセカンダリターボ３２０側の吸気通路における吸気流量の調整を可能とする限りにおいて、その物理的、機械的、機構的又は電気的な構成は何ら限定されない。例えば、これらの各弁の少なくとも一部が、バタフライ弁として構成されていてもよい。
【００７３】
＜実施形態の動作＞
次に、図３を参照し、本発明に係るツインターボチャージャ３００の過給態様について説明する。ここに、図３は、各切り替え弁の制御状態と過給態様との相関を表す表である。
【００７４】
図３において、本実施形態に係るツインターボチャージャ３００は、シングル過給モード、助走ツイン過給モード及びツイン過給モードの三種類の過給態様を採る。
【００７５】
シングル過給モードは、プライマリターボ３１０のみを使用して過給を行う過給態様である。この際、主排気切り替え弁３３０は全開状態に、副排気切り替え弁３４０は全閉状態に夫々制御される。また、吸気切り替え弁３６０は全閉状態に制御される。
【００７６】
ここで、図４を参照し、シングル過給モードにおける吸排気の流れについて説明する。ここに、図４は、シングル過給モードにおけるツインターボチャージャ３００の吸排気の流れを説明する模式図である。尚、同図において、図２と重複する箇所には同一の符号を付してその説明を適宜省略することとする。
【００７７】
図４において、排気の流れは実線の矢印によって、吸気の流れは破線の矢印によって表される。シングル過給モードにおいては、副排気切り替え弁３４０が全閉状態に制御されるため、セカンダリターボ３２０側に排気の流れは形成されない。従って、リアパイプ２１１を介して導かれた排気は、実質的に全て主排気通路２１２に導かれ、全開状態に制御された主排気切り替え弁３３０を通過してタービン３１１の駆動に供される。その後、三元触媒２１４により浄化され車外へ排気される。一方、スロットルバルブ２１７を通過した吸気は、吸気切り替え弁３６０が全閉状態であるために、セカンダリターボ３２０側へ導かれることなくコンプレッサ３１２へ供給される。その結果、過給動作はプライマリターボ３１０のみによって行われる。
【００７８】
図３に戻り、ツイン過給モードは、プライマリターボ３１０及びセカンダリターボ３２０の両方を使用して過給を行う過給態様である。この際、主排気切り替え弁３３０、副排気切り替え弁３４０及び吸気切り替え弁３６０の全てが全開状態に制御される。
【００７９】
ここで、図５を参照し、ツイン過給モードにおける吸排気の流れについて説明する。ここに、図５は、ツイン過給モードにおけるツインターボチャージャ３００の吸排気の流れを説明する模式図である。尚、同図において、図４と重複する箇所には同一の符号を付してその説明を適宜省略することとする。
【００８０】
図５において、排気の流れは実線の矢印によって、吸気の流れは破線の矢印によって表される。ツイン過給モードにおいては、副排気切り替え弁３４０が全開状態に制御されるため、シングル過給モードと異なり、セカンダリターボ３２０側にも排気の流れが形成される。従って、リアパイプ２１１を介して導かれた排気は、主排気通路２１２及び副排気通路２１３に夫々導かれ、夫々全開状態に制御された主排気切り替え弁３３０及び副排気切り替え弁３４０を通過してタービン３１１及びタービン３２１の駆動に供される。その後、三元触媒２１４により浄化され車外へ排気される。一方、スロットルバルブ２１７を通過した吸入空気は、吸気切り替え弁３６０が全開状態であるために、プライマリターボ３１０側及びセカンダリターボ３２０側へ夫々導かれ、コンプレッサ３１２及びコンプレッサ３２２により夫々過給された状態で、インター蔵２０３及びそれに連通するサージタンク２０４に供給される。
【００８１】
ここで、ツインターボチャージャ３００の採り得る過給態様として、シングル過給モード及びツイン過給モードのみの過給態様であれば、実質的に主排気切り替え弁３３０は必要とされない（即ち、いずれの過給態様においても全開状態である）が、主排気切り替え弁３３０が存在しない場合、以下の如き問題が生じる。
【００８２】
即ち、シングル過給モードにおいては、副排気切り替え弁３４０は全閉状態にあり、排気が副排気通路に導かれないためにタービン３２１は実質的に停止した状態にある。従って、シングル過給モードから、ツイン過給モードへ過給態様を切り替える場合、タービン３２１の回転速度が、実際にセカンダリターボ３２０による過給効果が得られるレベルまで上昇するのに看過し得ない時間遅延が生じる。
【００８３】
一方、プライマリターボ３１０側では、副排気切り替え弁３４０が全開状態に制御されるのに伴い、リアパイプ２１１を介して導かれた排気が大量に副排気通路２１３に分流するため、主排気通路２１２の排気流量が激減する。その結果、過給圧が低下する。
【００８４】
従って、シングル過給モードからツイン過給モードへ過給態様が切り替わる場合には、セカンダリターボ３２０の過給効果が得られない期間においてプライマリターボ３１０の過給圧低下の影響が顕著に現れ、エンジン２００のトルクショックとなって顕在化し易い。
【００８５】
一方、副排気切り替え弁３４０を全閉状態から全開状態へ二値的に制御するのではなく、全閉状態から徐々に開弁させるべく段階的又は連続的な開度制御（即ち、副排気切り替え弁３４０の開度として中間開度を採る）が行われてもよいが、主排気通路２１２への排気の流れが確立しているシングル過給モードの状態において副排気切り替え弁３４０が中間開度に制御されても、実際には、副排気通路２１３への有意な排気の流れを作り出すことが困難である。
【００８６】
そこで、本実施形態に係るツインターボチャージャ３００は、シングル過給モード及びツイン過給モードに加えて、助走ツイン過給モードを過給態様として備えている。尚、助走ツイン過給モードは、ツイン過給モードと共に本発明に係る「ツイン過給モード」の一例をなす過給態様である。
【００８７】
但し、本実施形態に係る助走ツイン過給モードが、本発明に係る「シングル過給モード」と「ツイン過給モード」とのうちいずれに属するかは、適宜設計事項に過ぎず、シングル過給モードからツイン過給モードへの過給態様の切り替え時に、切り替え期間に、或いはそれらを含む過渡的な期間に、シングル過給モードの一部として実現されても、ツイン過給モードの一部として実現されても、得られる効果には何らの相違も生じない。
【００８８】
図３に戻り、助走ツイン過給モードにおいて、主排気切り替え弁３３０の開度は中間開度に制御され、副排気切り替え弁３４０も同様に中間開度に制御される。尚、これら各弁において実現される「中間開度」の技術的な詳細については後述することとし、ここでは定性的な表現に留めることとする。
【００８９】
ここで、図６を参照し、助走ツイン過給モードにおける吸排気の流れについて説明する。ここに、図６は、助走ツイン過給モードにおけるツインターボチャージャ３００の吸排気の流れを説明する模式図である。尚、同図において、図５と重複する箇所には同一の符号を付してその説明を適宜省略することとする。
【００９０】
図６において、排気の流れは実線の矢印によって、吸気の流れは破線の矢印によって表される。また、その流量は、各矢印各々の太さによって表される（即ち、各矢印共に太い程流量が多いことを意味する）。助走ツイン過給モードにおいては、副排気切り替え弁３４０が中間開度に制御されるため、シングル過給モードと異なり、理論的にはセカンダリターボ３２０側にも小規模ながら排気の流れが形成される。
【００９１】
但し、単に副排気切り替え弁３４０を中間開度に制御しただけでは、上述したように副排気通路２１３への有意な排気の流れが形成され難い。ところが、主排気切り替え弁３３０が、副排気切り替え弁３４０の中間開度制御に相前後して中間開度に制御されると、主排気通路２１２の排気流量が、幾らかなり閉弁されることになる主排気切り替え弁３３０により能動的に減少させられる。このため、当該減少分に相当する排気は、必然的に副排気通路２１３へ誘われる。この際、副排気通路２１３は中間開度であって、少なくとも幾らかなり開弁状態にあるため、この排気は、タービン３２１を小規模に駆動する。即ち、タービン３２１は、言わば助走するように停止状態から回転を開始する。
【００９２】
このようなタービン３２１の助走動作により、助走ツイン過給モードではセカンダリターボ３２０による小規模な過給が行われる。従って、助走ツイン過給モードでは、シングル過給モードからツイン過給モードへの過給態様のシームレスな受け渡しが可能となり、上述したトルクショックが軽減されるのである。
【００９３】
ここで、このような過給態様の切り替えは、ＥＣＵ１００により実行される過給制御によって実現される。ここで、図７を参照し、過給制御の詳細について説明することとする。ここに、図７は、過給制御のフローチャートである。
【００９４】
図７において、ＥＣＵ１００は、エアフローメータ２１６により検出される吸入空気量に基づいて、エンジン２００の要求負荷が低負荷であるか否かを判別する（ステップＳ１０１）。尚、本実施形態では、検出される吸入空気量と、予め設定された軽負荷判断用の基準値との比較により（即ち、検出された吸入空気量が当該基準未満（或いは以下）であるか否かに基づいて）当該判別が行われる。要求負荷が低負荷である旨が判別されると（ステップＳ１０１：ＹＥＳ）、ＥＣＵ１００は、各切り替え弁の制御を介して過給態様を上述したシングル過給モードに制御する（ステップＳ１０２）。
【００９５】
一方、要求負荷が軽負荷でない場合（ステップＳ１０１：ＮＯ）、ＥＣＵ１００は更に、要求負荷が中負荷であるか否かを判別する（ステップＳ１０３）。尚、本実施形態では、検出される吸入空気量と、予め設定された中負荷判断用の基準値との比較により（即ち、検出された吸入空気量が当該基準未満（或いは以下）であるか否かに基づいて）当該判別が行われる。要求負荷が中負荷でない旨が判別された場合（ステップＳ１０３：ＮＯ）、即ち、要求負荷が高負荷である場合、ＥＣＵ１００は、各切り替え弁の制御を介して過給態様を上述したツイン過給モードに制御する（ステップＳ１０５）。
【００９６】
他方、要求負荷が中負荷である旨が判別されると（ステップＳ１０３：ＹＥＳ）、ＥＣＵ１００は、各切り替え制御弁の制御を介して過給態様を上述した助走ツイン過給モードに制御する（ステップＳ１０４）。即ち、係る中負荷である旨の判別が下される期間は、本発明に係る「所定期間」の一例である。
【００９７】
ここで、助走ツイン過給モードでは、主排気切り替え弁３３０及び副排気切り替え弁３４０の開閉状態を規定する開度が、夫々中間開度に制御されるため、その制御目標値（即ち、本発明に係る「中間状態の度合い」の一例）を決定する必要がある。そこで、ＥＣＵ１００は、主排気切り替え弁３３０の開度については、タービン３１１の回転速度たるプライマリタービン回転速度に基づいて、また副排気切り替え弁３４０の開度については、タービン３２１の回転速度たるセカンダリタービン回転速度に基づいて、夫々決定する。各タービン回転速度は、即ち各ターボチャージャの過給圧を表す指標として参照される。
【００９８】
より具体的には、ＥＣＵ１００は、主排気切り替え弁３３０の中間開度を、主排気切り替え弁３３０を閉弁することによるプライマリターボ３１０の過給圧の低下を実践上の不具合を顕在化させない範囲に留め得る最小の開度に制御する。また、ＥＣＵ１００は、副排気切り替え弁３４０の開度を、副排気切り替え弁３４０を開弁することによってセカンダリターボ３２０の過給圧が実践上有意に上昇し得る範囲で最小の開度に制御する。好適な一形態としては、主排気切り替え弁３３０は、全開開度から若干量閉弁側に開度が変更され、副排気切り替え弁３４０は、全閉開度から若干量開弁側に開度が変更される。
【００９９】
また、エンジン要求負荷が中負荷である期間においては、主排気切り替え弁３３０及び副排気切り替え弁３４０の開度は絶えずフィードバック制御され、ツインターボチャージャ３００の過給圧は目標過給圧に好適に維持される。
【０１００】
尚、このような制御は一例に過ぎず、プライマリターボ３１０の過給圧の低下を実践上問題となる程度に顕在化させない範囲でセカンダリターボ３２０のタービン３２１を幾らかなり助走させることを可能とする限りにおいて、如何なる態様を採ってもよい。ステップＳ１０２、Ｓ１０４及びＳ１０５のいずれかに係る動作により過給態様が制御されると、処理はステップＳ１０１に戻され、一連の処理が繰り返される。
【０１０１】
このように、本実施形態に係るツインターボチャージャ３００によれば、プライマリターボ３１０のタービン３１１に排気を供給する主排気通路２１２に主排気切り替え弁３３０が設置されたことにより、シングル過給モードとツイン過給モードとの切り替わり時、或いはそのような切り替わり時を含む切り替わり期間において、プライマリターボ３１０の過給圧を実践上問題となる程度に低下させることなく、停止状態にあるセカンダリターボ３２０のタービン３２１を助走させることが可能となる。従って、ツインターボチャージャ３００において過給態様が切り替わる際の過給圧の不連続性が緩和され、トルクショックが軽減されるのである。
【０１０２】
尚、本実施形態においては、エンジン要求負荷が中負荷である場合に、助走ツイン過給モードが採用されるが、中負荷であるか否かを規定するエンジン２００の運転条件（ここでは、吸入空気量）の範囲の設定如何により、助走ツイン過給モードを過渡的な過給態様として限定的に使用するか、恒常的な過給態様として積極的に使用するかを自由に選択可能である。
【０１０３】
尚、本実施形態においては、エンジン要求負荷が中負荷に該当する場合に、助走ツイン過給モードが採用されるが、本発明に係る「所定期間」とは固定された期間であってもよく、例えば、シングル過給モードからツイン過給モードへの過給態様の切り替わり時に、予め実験的に、経験的に、理論的に、或いはシミュレーション等に基づいてタービン３２１の助走を有効に助長し得るに十分な時間等として定められた一定又は不定の期間助走ツイン過給モードが実行された後、過給態様が自動的にツイン過給モードに移行されてもよい。
【０１０４】
また、上述した説明では、助走ツイン過給モードにおける副排気切り替え弁３４０の中間開度は、フィードバックの有無は別として固定値であるが、開弁方向に経時的に且つ段階的に又は連続的に制御され、ツイン過給モードへの移行の一層の円滑化が図られてもよい。即ち、助走ツイン過給モードとして、副排気切り替え弁３４０の中間開度の連続制御（更に、それに伴うプライマリターボ３１０側の過給圧変化を鑑みた主排気切り替え弁３３０の中間開度の連続制御を伴ってもよい）を伴う、過給圧の精細な制御が実現されてもよい。
【０１０５】
尚、主排気切り替え弁３３０は、セカンダリターボ３２０が実践上問題無く駆動される限りにおいて、基本的に全開状態でよく、その意味では、過給態様の切り替わり時においてタービン３２１の回転を助長させるのに要する程度の可動範囲を少なくとも有していればよい。このように、主排気切り替え弁３３０を構成した場合には、主排気切り替え弁３３０の物理的、機械的、機構的又は電気的な構成が簡素化され、コスト低下及び設置スペースの節約等を図り得る点において実践上有益である。
【０１０６】
尚、本実施形態において、本発明に係る利益をもたらす主排気切り替え弁３３０は、主排気通路２１２において、主タービン３１１の上流側に設置されているが、主タービン３１１の下流側に設置されていてもよい。この場合も、主排気通路２１２の排気流量を何ら変わり無く調整することが可能である。
【０１０７】
尚、本実施形態において、図３に示す表に従って、各切り替え弁の制御態様が決定されることに鑑みれば、ツイン過給モードからシングル過給モードへの過給態様の切り替わり時（即ち、中負荷）においても、助走ツイン過給モードが実現されることになるが、このような、過給圧を低下させる側への過給態様の切り替えに際しては、トルクショックは顕在化し難い。従って、この場合、副排気切り替え弁３４０を速やかに閉弁し、速やかにシングル過給モードへの移行が図られてもよい。
【０１０８】
本発明は、上述した実施形態に限られるものではなく、請求の範囲及び明細書全体から読み取れる発明の要旨或いは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴う内燃機関の過給システムもまた本発明の技術的範囲に含まれるものである。
【図面の簡単な説明】
【０１０９】
【図１】本発明の一実施形態に係るエンジンシステムの模式図である。
【図２】図１のエンジンシステムにおけるツインターボチャージャの構成を概念的に表してなる概略構成図である。
【図３】図２のツインターボチャージャにおける各切り替え弁の制御状態と過給態様との相関を表す表である。
【図４】シングル過給モードにおけるツインターボチャージャの吸排気の流れを説明する模式図である。
【図５】ツイン過給モードにおけるツインターボチャージャの吸排気の流れを説明する模式図である。
【図６】助走ツイン過給モードにおけるツインターボチャージャの吸排気の流れを説明する模式図である。
【図７】ＥＣＵにより実行される過給制御のフローチャートである。
【符号の説明】
【０１１０】
１０…エンジンシステム、１００…ＥＣＵ、２００…エンジン、２１２…主排気通路、２１３…副排気通路、３００…ツインターボチャージャ、３１０…プライマリターボ、３１１…主タービン、３１２…主コンプレッサ、３２０…セカンダリターボ、３２１…副タービン、３２２…副コンプレッサ、３３０…主排気切り替え弁、３４０…副排気切り替え弁、３５０…リード弁、３６０…吸気切り替え弁。
【図１】
2009030493.tif 000003
【図２】
2009030493.tif 000004
【図３】
2009030493.tif 000005
【図４】
2009030493.tif 000006
【図５】
2009030493.tif 000007
【図６】
2009030493.tif 000008
【図７】
2009030493.tif 000009