過給機付き内燃機関
【課題】第１の過給機のみによる運転状態にあるときに、第１の過給機の吸入部の上流側の負圧の影響を受けて第２の過給機から潤滑油が漏出するのを防止して、第２の過給機を安定して作動させることができるとともに内燃機関の焼き付けが発生するのを防止することができる過給機付き内燃機関を提供すること。
【解決手段】過給機付きエンジンは、エンジン１の主排気通路１２および主吸気通路１５、１９に設けられ、エンジン１の全ての運転領域で作動する主ターボチャージャ１０と、副排気通路１３および副吸気通路１６、２０に設けられ、高吸入空気量域で主ターボチャージャ１０と共に作動する副ターボチャージャ１１を備え、吸気通路を、吸気口１５ａからエアクリーナ１８ａを介して主ターボチャージャ１０のコンプレッサ１０ｂに吸入通気を供給する主吸気通路１５と、主吸気通路１５と別体に設けられ、吸気口１６ａからエアクリーナ１８ｂを介して副ターボチャージャ１１のコンプレッサ１１ｂに吸入空気を供給する供給する副吸気通路１６に分割する。
【解決手段】過給機付きエンジンは、エンジン１の主排気通路１２および主吸気通路１５、１９に設けられ、エンジン１の全ての運転領域で作動する主ターボチャージャ１０と、副排気通路１３および副吸気通路１６、２０に設けられ、高吸入空気量域で主ターボチャージャ１０と共に作動する副ターボチャージャ１１を備え、吸気通路を、吸気口１５ａからエアクリーナ１８ａを介して主ターボチャージャ１０のコンプレッサ１０ｂに吸入通気を供給する主吸気通路１５と、主吸気通路１５と別体に設けられ、吸気口１６ａからエアクリーナ１８ｂを介して副ターボチャージャ１１のコンプレッサ１１ｂに吸入空気を供給する供給する副吸気通路１６に分割する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、過給機付き内燃機関に関し、特に、複数の過給機を備え、内燃機関の運転状態に応じて過給機の作動状態を切換えるようにした過給機付き内燃機関に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関に対して、主ターボチャージャおよび副ターボチャージャの２つを並列に配置し、低吸入空気量域では主ターボチャージャのみ作動させて１個のターボチャージャで運転を行い、高吸入空気量域では両ターボチャージャを作動させて２個のターボチャージャで運転を行うようにした、所謂、パラレルシーケンシャルターボシステムを採用した過給機付き内燃機関が知られている。
【０００３】
このパラレルシーケンシャルターボシステムにあっては、排気圧を利用して主ターボチャージャおよび副ターボチャージャをそれぞれ駆動し、エアクリーナを備えた１つの吸気口からそれぞれ分岐された吸気通路を通して主・副ターボチャージャに吸入通気を供給して、圧縮空気を内燃機関に供給するようになっている。
【０００４】
また、パラレルシーケンシャルターボシステムには、主ターボチャージャおよび副ターボチャージャのそれぞれにオイル潤滑システムが設けられており、オイル潤滑システムによって主ターボチャージャおよび副ターボチャージャをスムーズに回転させるようになっている。
【０００５】
具体的には、副ターボチャージャが停止状態または低回転数で回転した状態で副ターボチャージャに供給される潤滑油量が多いと、コンプレッサやタービンにオイルが漏洩してしまうとともに、副ターボチャージャの回転開始時の余分なオイルによりフリクションが増加して、副ターボチャージャの立ち上がりが悪化して運転に影響が生じてしまう。
【０００６】
また、副ターボチャージャの高速回転時に潤滑油量が少ないと、潤滑性能が低下してしまい、副ターボチャージャの冷却作用が低下してオイル焦げや磨耗が生じるという不具合が発生してしまう。
【０００７】
これらの不具合を解消するものとしては、例えば、内燃機関の運転状態によって潤滑油の供給を判断する場合の潤滑油供給マップと、潤滑油のカットを判断する潤滑油カットマップとを設け、この潤滑油供給マップに基づいて、副ターボチャージャの作動時には副ターボチャージャの軸受部に潤滑油を供給するように副ターボチャージャと潤滑油供給部とを連通する切換手段を制御し、副ターボチャージャの不作動時には、副ターボチャージャの軸受部に潤滑油を遮断または絞るように前記切換手段を制御するようにしたものがある（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平６−１０６８８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、このような過給機付き内燃機関にあっては、主ターボチャージャおよび副ターボチャージャのコンプレッサが１つの吸気口から分岐する吸気通路によって常時連通した状態となっているため、エアクリーナの入口の圧力損失や目詰まり等によってさらに増加する圧力損失によって主ターボチャージャのコンプレッサ入口に発生する負圧により、副ターボチャージャの停止時または低吸入空気量域において副ターボチャージャのコンプレッサインペラの軸シール部から潤滑油が漏出してしまう。この結果、ターボチャージャの作動時に潤滑油不足による作動不良が発生したり、エンジンの焼き付けが発生する等のおそれがある。
【０００９】
本発明は、従来の問題を解決するためになされたもので、第１の過給機のみによる運転状態にあるときに、第１の過給機の吸入部の上流側の負圧の影響を受けて第２の過給機から潤滑油が漏出するのを防止して、第２の過給機を安定して作動させることができるとともに内燃機関の焼き付けが発生するのを防止することができる過給機付き内燃機関を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に係る過給機付き内燃機関は、（１）内燃機関の吸気通路および排気通路にそれぞれ設けられ、少なくとも内燃機関の全ての運転領域で作動する少なくとも１つ以上の第１の過給機および特定の運転領域で前記第１の過給機と共に作動する少なくとも１つ以上の第２の過給機と、前記第１の過給機および前記第２の過給機に潤滑油を供給する潤滑油供給手段とを備えた過給機付き内燃機関において、前記吸気通路は、前記第１の過給機の吸気部に吸入空気を供給する第１の吸気通路と、前記第１の吸気通路と別体に設けられ、前記第２の過給機の吸気部に吸入空気を供給する第２の吸気通路とを備え、前記第１の吸気通路は、空気を吸入する第１の吸気口と、前記第１の吸気口から吸入された空気を清浄する第１のエアクリーナとを有し、前記第２の吸気通路は、空気を吸入する第２の吸気口と、前記第２の吸気口から吸入された空気を清浄する第２のエアクリーナとを有するものから構成されている。
【００１１】
この構成により、第１の吸気通路と第２の吸気通路を独立して設けたので、第１の過給機の吸入部の上流側に大きな負圧が発生した場合であっても、この負圧の影響を受けて第２の過給機の吸気部から潤滑油が漏出するのを防止することができる。このため、第２の過給機の作動時に第２の過給機に潤滑油を十分に供給することができるとともに、内燃機関の焼き付けが発生するのを防止することができる。
【００１２】
また、本発明に係る過給機付き内燃機関は、（２）内燃機関の吸気通路および排気通路にそれぞれ設けられ、少なくとも内燃機関の全ての運転領域で作動する少なくとも１つ以上の第１の過給機および特定の運転領域で前記第１の過給機と共に作動する少なくとも１つ以上の第２の過給機と、前記第１の過給機および前記第２の過給機に潤滑油を供給する潤滑油供給手段と、前記内燃機関から前記排気通路を通して前記第２の過給機の排気部に供給される排気量の制御を行う排気量制御手段とを備え、前記吸気通路が、空気を清浄するエアクリーナが設けられた吸気口と、前記吸気口から分岐された分岐部と、前記分岐部に連通し、前記第１の過給機の吸気部に吸入空気を供給する第１の分岐吸気通路と、前記分岐部に連通し、前記第２の過給機の吸気部に吸入空気を供給する第２の分岐吸気通路とを備えた過給機付き内燃機関において、前記分岐部と前記第２の過給機の吸気部の間の前記第２分岐吸気通路に設けられ、前記第２分岐吸気通路を開閉する開閉手段と、前記第２の過給機の作動状態を検出する作動状態検出手段と、前記作動状態検出手段の検出結果に基づいて、前記開閉手段を制御する制御手段とを備えたものから構成されている。
【００１３】
この構成により、分岐部と第２の過給機の吸入部の間の第２分岐吸気通路に、第２分岐吸気通路を開閉する開閉手段を設け、第２の過給機の作動状態に基づいて開閉手段を制御するようにしたので、エアクリーナの圧力損失が発生したときに、第１の過給機の吸入部の上流側に大きな負圧が発生した場合であっても、この負圧の影響を受けて第２の過給機の吸気部から潤滑油が漏出するのを防止することができる。このため、第２の過給機の作動時に第２の過給機に潤滑油を十分に供給することができるとともに、内燃機関の焼き付けが発生するのを防止することができる。
【００１４】
また、上記（２）の構成を有する本発明に係る過給機付き内燃機関においては、（３）前記作動状態検出手段は、前記第２の過給機の回転数を検出する回転数検出器を備えたものから構成されている。
【００１５】
この構成により、第２の過給機の作動状態を確実に検出することができるとともに、第２の過給機の作動状態に応じて開閉制御を最適なタイミングで実施することができる。
【００１６】
また、上記（２）の構成を有する本発明の過給機付き内燃機関においては、（４）前記排気通路は、前記第２の過給機の排気部の下流側と前記第１の過給機の排気部の下流側とを連通する排気バイパス通路を備え、前記排気量制御手段は、前記排気バイパス通路の開度を調整する排気バイパス弁を備え、前記作動状態検出手段は、前記排気バイパス弁の開度を検出する開度検出器を備えるものから構成されている。
【００１７】
この構成により、第２の過給機の作動状態を確実に検出することができるとともに、第２の過給機の作動状態に応じて開閉制御を最適なタイミングで実施することができる。
【００１８】
また、上記（３）の構成を有する本発明に係る過給機付き内燃機関においては、（５）前記制御手段は、前記回転数検出器によって検出された前記第２の過給機の回転数が所定値未満である場合に、前記開閉手段を閉塞し、前記第２の過給機の回転数が所定値以上のときに前記開閉手段を開放するものから構成されている。
【００１９】
この構成により、第２の過給機の回転数が所定値未満であれば、低吸入空気量域と判断して開閉手段を閉塞し、第２の過給機の回転数が所定値以上であれば、高吸入空気量域と判断して開閉手段を開放するので、低吸入空気量域では、第２の過給機や内燃機関から潤滑油が漏出するのを防止することができ、高吸入空気量域では、第２の過給機に十分な吸入空気を供給して、第１の過給機と第２の過給機の両方から内燃機関に圧縮空気を供給することができる。
【００２０】
また、上記（４）の構成を有する本発明に係る過給機付き内燃機関においては、（６）前記制御手段は、前記開度検出器によって検出された前記排気バイパス弁の開度が所定値未満である場合に、前記開閉手段を閉塞し、前記排気バイパス弁の開度が所定値以上のときに前記開閉手段を開放するものから構成されている。
【００２１】
この構成により、排気バイパス弁の開度が所定値未満であれば、低吸入空気量域と判断して開閉手段を閉塞し、排気バイパス弁の開度が所定値以上であれば、高吸入空気量域と判断して開閉手段を開放するので、低吸入空気量域では、第２の過給機や内燃機関から潤滑油が漏出するのを防止することができ、高吸入空気量域では、第２の過給機に十分な吸入空気を供給して、第１の過給機と第２の過給機の両方から内燃機関に圧縮空気を供給することができる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明は、第１の過給機のみによる運転状態にあるときに、第１の過給機の吸入部の上流側の負圧の影響を受けて第２の過給機から潤滑油が漏出するのを防止して、第２の過給機を安定して作動させることができるとともに内燃機関の焼き付けが発生するのを防止することができる過給機付き内燃機関を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、本発明に係る過給機付き内燃機関の実施の形態について、図面を用いて説明する。
（第１の実施の形態）
図１〜図７は本発明に係る過給機付き内燃機関の第１の実施の形態を示す図である。
【００２４】
まず、構成を説明する。図１は内燃機関（以下、エンジンという）を示す図である。図１は車両に搭載された直列６気筒の過給機付きエンジンの概略構成図である。図１において、エンジン１の吸気系には、吸気動脈または吸気干渉を防止するためのサージタンク２が設けられており、サージタンク２の上流側には、スロットルボディ３が設けられている。
【００２５】
このスロットルボディ３の内部には、図示しないアクセルペダルの操作に連動して開閉されるスロットル弁４が設けられており、このスロットル弁４が開閉されることによってサージタンク２への吸入空気量が調整される。また、このスロットル弁４の開度Ｔｓｖはスロットル開度センサ１０１によって検出されるようになっている。
【００２６】
また、サージタンク２の下流側には、エンジン１の各気筒♯１、♯２、♯３、♯４、♯５、♯６毎に分岐された吸気マニホールド５を備えており、この吸気マニホールド５には、エンジン♯１〜♯６毎に燃料を噴射するインジェクタ６Ａ、６Ｂ、６Ｃ、６Ｄ、６Ｅ、６Ｆがそれぞれ設けられている。
【００２７】
また、各インジェクタ６Ａ〜６Ｆには図示しない燃料ポンプの作動によってフューエルタンクから所定圧力の燃料が供給されるようになっている。また、エンジン１の各気筒♯１〜♯６に応じて点火プラグ７Ａ、７Ｂ、７Ｃ、７Ｄ、７Ｅ、７Ｆがそれぞれ設けられている。
【００２８】
一方、エンジン１の排気系には、排気マニホールド８が設けられており、この排気マニホールド８は排気干渉を伴わない気筒群♯１〜♯３と、♯４〜♯６との２つに集合され、その集合部８ａ、８ｂが連通路９によって互いに連通されている。
【００２９】
また、エンジン１の吸気系および排気系には、第１の過給機を構成する主ターボチャージャ１０および第２の過給機を構成する副ターボチャージャ１１がそれぞれ並列に設けられている。
【００３０】
また、主ターボチャージャ１０の排気部であるタービン１０ａおよび副ターボチャージャ１１の排気部であるタービン１１ａは、その上流側が排気マニホールド８の各集合部８ａ、８ｂにそれぞれ連通されている。
【００３１】
すなわち、主ターボチャージャ１０に対応してエンジン１の気筒群♯１〜♯３が連通され、副ターボチャージャ１１に対応してエンジン１の気筒群♯４〜♯６が連通されている。但し、上述したように気筒群♯１〜♯３および気筒群♯４〜♯６は連通路９によって連通されている。
【００３２】
また、タービン１０ａの下流側には排気通路としての主排気通路１２が連通されており、タービン１１ａの下流側には排気通路としての副排気通路１３が連通されている。
【００３３】
これら主排気通路１２および副排気通路１３はその下流側で合流しており、主排気通路１２および副排気通路１３は三元触媒を内蔵する触媒コンバータ１４および図示しないマフラーを介して外部に連通している。
【００３４】
一方、主ターボチャージャ１０の吸気部であるコンプレッサ１０ｂの上流側は吸気通路としての主吸気通路１５に連通しており、副ターボチャージャ１１の吸気部であるコンプレッサ１１ｂの上流側は吸気通路としての副吸気通路１６に連通している。
【００３５】
これら主吸気通路１５および副吸気通路１６の上流側はそれぞれエアフローメータ１０２ａ、１０２ｂおよびエアクリーナ１８ａ、１８ｂを介して外部に連通している。すなわち、主吸気通路１５は第１の吸気口としての吸気口１５ａから第１のエアクリーナとしてのエアクリーナ１８ａを介して主ターボチャージャ１０のコンプレッサ１０ｂに連通しており、吸気口１５ａから外部の空気を主ターボチャージャ１０のコンプレッサ１０ｂに供給するようになっている。
【００３６】
また、副吸気通路１６は第２の吸気口としての吸気口１６ａから第２のエアクリーナとしてのエアクリーナ１８ｂを介して副ターボチャージャ１１のコンプレッサ１１ｂに連通しており、吸気口１６ａから外部の空気を副ターボチャージャ１１のコンプレッサ１１ｂに供給するようになっている。したがって、本実施の形態の主吸気通路１５および副吸気通路１６はそれぞれ独立しており、連通していない。
【００３７】
また、各コンプレッサ１０ｂの下流側は吸気通路としての主吸気通路１９に連通しているとともに、コンプレッサ１１ｂの下流側は吸気通路としての副吸気通路２０に連通しており、これら主吸気通路１９および副吸気通路２０の下流側は１本の共通吸気通路２１に合流して連通され、吸気冷却用のインタークーラー２２およびスロットルボディ３を介してサージタンク２に連通されている。
【００３８】
また、主ターボチャージャ１０は低吸入空気量域から高吸入空気量域、すなわち、エンジン１の低回転領域からエンジン１の中・高回転領域まで作動するようになっている。この主ターボチャージャ１０はエンジン１の全ての運転領域で作動されるものであり、副ターボチャージャ１１は低吸入空気量域で停止され、特定の運転領域である高吸入空気量域で作動するようになっている。本実施の形態では、主ターボチャージャ１０および副ターボチャージャ１１により、所謂、「パラレルシーケンシャルターボシステム」が構成されている。
【００３９】
また、副ターボチャージャ１１のタービン１１ａに連通する副排気通路１３の途中には、排気切換弁２３が設けられているとともに、コンプレッサ１１ｂに連通する副吸気通路２０の途中には吸気切換弁２４が設けられており、排気切換弁２３および吸気切換弁２４は、ダイヤフラム式のアクチュエータ２５、２６によってそれぞれ開閉されるようになっている。
【００４０】
そして、排気切換弁２３および吸気切換弁２４の両方が全開のときには、主ターボチャージャ１０および副ターボチャージャ１１が作動する「ツインターボステージ」に移行し、排気切換弁２３および吸気切換弁２４の両方が全閉のときには、主ターボチャージャ１０が作動する「シングルターボステージ」に移行する。
【００４１】
また、副ターボチャージャ１１のタービン１１ａに連通する副排気通路１３には、副ターボチャージャ１１のタービン１１ａの下流側と主ターボチャージャ１０のタービン１０ａの下流側とを連通する排気バイパス通路２７が設けられており、この排気バイパス通路２７は、主ターボチャージャ１０のみの動作時に副ターボチャージャ１１の空転による温度上昇を防止するために解放される。
【００４２】
この排気バイパス通路２７には排気バイパス通路２７を開閉する排気バイパス弁２８が設けられており、この排気バイパス弁２８はダイヤフラム式のアクチュエータ２９によって開度、すなわち、排気バイパス弁２８の開口量が可変制御される。なお、本実施の形態では、排気バイパス弁２８およびアクチュエータ２９が排気量制御手段を構成している。
【００４３】
また、吸気切換弁２４の上流側の副吸気通路２０と、主ターボチャージャ１０のコンプレッサ１０ｂよりも上流側の主吸気通路１５との間には、副吸気通路２０と主吸気通路１５とを連通する吸気バイパス通路３０が設けられており、この吸気バイパス通路３０は、主ターボチャージャ１０のみの動作から主ターボチャージャ１０および副ターボチャージャ１１への切換えをスムーズにするために開放される。
【００４４】
また、吸気バイパス通路３０の一端側には吸気バイパス通路３０を開閉するために、ダイヤフラム式のアクチュエータ３１によって駆動される吸気バイパス弁３２が設けられている。
【００４５】
また、副吸気通路２０において吸気切換弁２４の上流側と下流側との間にはバイパス通路３３によって連通されており、このバイパス通路３３にはリード弁３４が設けられている。そして、副ターボチャージャ１１のコンプレッサ１１ｂでの出口圧力が主ターボチャージャ１０の出口圧力よりも大きくなったときに、そのバイパス通路３３およびリード弁３４を介して吸気切換弁２４の上流側から下流側へと空気がバイパスされるようになっている。
【００４６】
一方、主ターボチャージャ１０において、タービン１０ａの上流側と下流側との間にはウェイストゲート通路３５が設けられており、このウェイストゲート通路３５にはウェイストゲート通路３５を開閉するウェイストゲート弁３６が設けられている。
【００４７】
このウェイストゲート弁３６は、主ターボチャージャ１０および副ターボチャージャ１１による過給圧が予め設定された過給圧を超えることを防止するために、タービン１０ａへの流入排気ガスを、タービン１０ａの出口側にバイパスしてタービン１０ａ、１１ａの出力を調整し、主ターボチャージャ１０および副ターボチャージャ１１による過給圧を制御するためのものである。そして、ウェイストゲート弁３６は、アクチュエータ３７によって開度、すなわち、ウェイストゲート通路３５の開口量が可変制御される。
【００４８】
一方、アクチュエータ２５、２６、２９、３１、３７にはそれぞれ第１、第２、第３、第４、第５の電磁弁１１１、１１２、１１３、１１４、１１５が接続されており、電磁弁１１１〜１１５の切換えは、ＥＣＵ１００（図２参照）からの指令に基づいて行われる。
【００４９】
アクチュエータ２９、３７は、主吸気通路１９または共通吸気通路２１からの過給圧をそれぞれのダイヤフラム室に導入し、それぞれ第４の電磁弁１１４および第５の電磁弁１１５によるデューティ制御によってエアクリーナ１８ａの下流側への戻し量を調整することにより、ダイヤフラム室の圧力を調整するようになっている。
【００５０】
また、アクチュエータ２５、２６、３１は、正圧タンク５０からの過給圧をそれぞれのダイヤフラム室に導入し、それぞれ第１の電磁弁１１１、第２の電磁弁１１２および第３の電磁弁１１３によるオン／オフ制御によって、ダイヤフラム室の空気をエアクリーナ１８ａの下流側に空気を戻すか、戻さないようにするのかを制御することにより、ダイヤフラム室の圧力を調整するようになっている。
【００５１】
また、第１の電磁弁１１１はバキュームスイッチングバルブから構成されており、第１の電磁弁１１１が“オン”になると、吸気切換弁２４を全開とするようにアクチュエータ２６が作動され、“オフ”になると、吸気切換弁２４が全閉とするようにアクチュエータ２６を作動される。
また、第３の電磁弁１１３はバキュームスイッチングバルブから構成されており、第３の電磁弁１１３が“オン”になると、排気切換弁２３が全開するようにアクチュエータ２５が作動され、“オフ”になると排気切換弁２３が全閉するようにアクチュエータ２５が作動される。
【００５２】
また、第２の電磁弁１１２はバキュームスイッチングバルブから構成されており、第２の電磁弁１１２が“オン”になると、吸気バイパス弁３２を全閉するようにアクチュエータ３１が作動され、“オフ”になると、吸気バイパス弁３２を全開するようにアクチュエータ３１が作動させる。
【００５３】
また、第５の電磁弁１１５は、オン／オフ制御でなく、上述したようにデューティ制御式のバキュームスイッチングバルブから構成されており、ウェイストゲート弁３６の開度は、アクチュエータ３７のダイヤフラム室に導入される過給気のエアクリーナ１８ａの下流側への戻し量を第５の電磁弁１１５のデューティ制御によって可変させることにより可変可能となっている。
【００５４】
一方、排気バイパス弁２８は、図３に示すよう排気下流側に開くスイングアーム弁から構成されており、排気バイパス弁２８と連結されるダイヤフラム式のアクチュエータ２９には、ダイヤフラム室２９ａが形成されている。ダイヤフラム室２９ａはダイヤフラム２９ｃによって区画されており、ダイヤフラム室２９ａの反対側の室２９ｂにはダイヤフラム２９ｃをダイヤフラム室２９ａ側に押圧するスプリング２９ｄが収納されている。
【００５５】
ダイヤフラム室２９ａには、主吸気通路１９から過給圧が導かれるようになっており、ダイヤフラム室２９ａに導かれた過給気は、第４の電磁弁１１４によりエアクリーナ１８ａの下流側に戻されるようになっている。
【００５６】
エンジン１の運転中は、排気バイパス弁２８の弁体２８ａには排気ガスの排圧が作用しており、この排圧Ｐｂによって弁体２８ａにかかる力と、排気バイパス弁２８と連結されるダイヤフラム式のアクチュエータ２９のダイヤフラム室２９ａ内に作用する過給圧によって生じる力との和が一定値を超えることによって排気バイパス弁２８は開弁される。また、排気バイパス弁２８の閉弁動作は、スプリング２９ｄの付勢力によって行われる。
【００５７】
また、排気バイパス弁２８を作動させるアクチュエータ２９に過給圧を導入する第４の電磁弁１１４は、オン／オフ制御でなく、上述したようにデューティ制御式のバキュームスイッチングバルブから構成されており、排気バイパス弁２８の開度制御は、アクチュエータ２９のダイヤフラム室２９ａに導入される過給気のエアフローメータ１０２ｂの下流側への戻し量を第４の電磁弁１１４のデューティ制御によって可変させることにより可変可能となっている。
【００５８】
一方、主吸気通路１５および副吸気通路１６に設けられたエアフローメータ１０２ａ、１０２ｂはそれぞれ吸入空気量を検出するようになっている。また、エンジン１にはクランク角センサ１０３が設けられており、このクランク角センサ１０３はクランク軸またはカム軸の回転よりクランク角度と共にエンジン回転数Ｎｅを検出するようになっている。また、主排気通路１２には酸素センサ１０４が設けられており、この酸素センサ１０４は排気ガス中の酸素濃度を検出するようになっている。
【００５９】
図４、図５は、主ターボチャージャ１０および副ターボチャージャ１１に潤滑油を供給するための構成を示す図であり、図４は潤滑油の供給経路の概略図、図５は主ターボチャージャ１０と副ターボチャージャ１１の構成図である。なお、主ターボチャージャ１０と副ターボチャージャ１１も同様の構成であるため、図５によって両ターボチャージャ１０、１１の説明を行う。
【００６０】
図４において、図示しないオイルパン内の潤滑油は、オイルポンプによって吸い込まれた後に、多数の潤滑油供給通路からエンジン１の要部潤滑部に供給された後、オイルパンに還流される。潤滑油供給通路の所定位置には、潤滑油を冷却するオイルクーラーや潤滑油中の異物を除去するオイルエレメントが設けられており、異物が除去された潤滑油の一部は、潤滑油供給通路５１を介して第１供給通路５２と第２供給通路５３に分岐される。
【００６１】
第１供給通路５２は主ターボチャージャ１０に潤滑油を供給するようになっており、主ターボチャージャ１０を潤滑した潤滑油は第１戻り通路５４を介してオイルパンに還流される。
【００６２】
また、第２供給通路５３は副ターボチャージャ１１に潤滑油を供給するようになっており、副ターボチャージャ１１を潤滑した潤滑油は第２戻り通路５５を介してオイルパンに還流される。
【００６３】
一方、図５において、主ターボチャージャ１０および副ターボチャージャ１１は、ベアリングハウジング６１と、ベアリングハウジング６１の一側に設けられたタービンハウジング６２と、ベアリングハウジング６１の他側に設けられたコンプレッサハウジング６３と、タービンハウジング６２内に回転可能に設けられたタービン１０ａ、１１ａと、コンプレッサハウジング６３内に回転可能に設けられたコンプレッサ１０ｂ、１１ｂと、タービン１０ａ、１１ａとコンプレッサ１０ｂ、１１ｂとを連結し、ベアリングハウジング６１からベアリング６４を介して回転可能に支持されたシャフト６５とを備えている。
【００６４】
また、ベアリングハウジング６１には、図５中、前後方向に延在し、第１供給通路５２または第２供給通路５３に連通する第１連通路６６と、第１連通路６６に連通するとともに図５中、左右方向に延在する第２連通路６７と、第２連通路６７に連通し、シャフト６５とベアリング６４に向けて開口する一対の第３連通路６８とを備えており、主ターボチャージャ１０、副ターボチャージャ１１の潤滑が終了したし潤滑油は第１戻り通路５４、第２戻り通路５５を介してオイルパンに還流される。
【００６５】
なお、本実施の形態では、潤滑油供給通路５１、第１供給通路５２、第２供給通路５３、第１連通路６６、第２連通路６７および第３連通路６８が潤滑油供給手段を構成している。
【００６６】
一方、ＥＣＵ１００は、図２に示すように、スロットル開度センサ１０１、エアフローメータ１０２ａ、１０２ｂ、クランク角センサ１０３、酸素センサ１０４が接続されており、ＥＣＵ１００は、エンジン１を制御するための各種演算を行うＣＰＵ（central processing unit）１００ａ、読み出し専用のメモリであるＲＯＭ（Read Only Memory）１００ｂ、一時記憶用のＲＡＭ（Random Access Memory）１００ｃ、入出力インターフェイス（Ｉ／Ｏインターフェイス）１００ｄ、各種センサからのアナログ信号をディジタル量に変換するＡ／Ｄコンバータ１００ｅを備え、スロットル開度センサ１０１、エアフローメータ１０２ａ、１０２ｂ、クランク角センサ１０３、酸素センサ１０４からの検出情報に基づいて燃料噴射弁であるインジェクタ６Ａ、６Ｂ、６Ｃ、６Ｄ、６Ｅ、６Ｆを制御する。
【００６７】
また、ＥＣＵ１００は、スロットル開度センサ１０１、エアフローメータ１０２ａ、１０２ｂ、クランク角センサ１０３、酸素センサ１０４からの検出情報に基づいてアクチュエータ２５、２６を“オン／オフ”にするようになっており、アクチュエータ２５、２６が“オン”になると排気切換弁２３および吸気切換弁２４を全開にし、アクチュエータ２５、２６が“オフ”になると排気切換弁２３および吸気切換弁２４が全閉にするようになっている。
【００６８】
また、ＥＣＵ１００は、スロットル開度センサ１０１、エアフローメータ１０２ａ、１０ｂ、クランク角センサ１０３、酸素センサ１０４からの検出情報に基づいて アクチュエータ２９、３１を制御することにより、排気バイパス弁２８または吸気バイパス弁３２の開度を調整して、排気バイパス通路２７または吸気バイパス通路３０の排気流量を調整するようになっている。
【００６９】
次に、図６、図７に基づいて過給制御を説明する。なお、図６は過給制御のフローチャートであり、このフローチャートはＥＣＵ１００のＣＰＵ１００ａによって実行されるＲＯＭ１００ｂに記憶されたプログラムである。また、図７はターボチャージャの作動とエンジン回転数およびエンジン負荷との関係を示す図である。
【００７０】
まず、ＥＣＵ１００のＣＰＵ１００ａは、スロットル開度センサ１０１、エアフローメータ１０２ａ、１０２ｂおよび酸素センサ１０４の検出情報に基づいて算出されたエンジン負荷とクランク角センサ１０３に基づいて算出されたエンジン回転数から運転状態を判断し、この運転状態に基づいて主ターボチャージャ１０のみを作動するか否かを判別する。
【００７１】
具体的には、ＥＣＵ１００のＣＰＵ１００ａは、図７に示すマップに基づいて運転状態が判定ラインＡ未満であるか否かを判別する（ステップＳ１）。ＣＰＵ１００ａは、ステップＳ１で判定ラインＡ未満であるものと判断した場合には、低速・高負荷域または中速・低負荷のシングルターボ領域、すなわち、低吸入空気量域であるものと判断して、排気切換弁２３および吸気切換弁２４を閉じた状態にして主ターボチャージャ１０のみを作動する「シングルターボステージ」に移行する（ステップＳ２）。
【００７２】
このとき、エンジン１からの排気ガスは主ターボチャージャ１０のみに供給され、主ターボチャージャ１０のタービン１０ａのみが回転する。この「シングルターボステージ」では、第１供給通路５２を介して主ターボチャージャ１０にエンジン１の回転数に応じた潤滑油が供給される。
【００７３】
具体的には、第１供給通路５２から第１連通路６６、第２連通路６７および第３連通路６８を介して主ターボチャージャ１０のシャフト６５とベアリング６４に潤滑油が供給され、この潤滑油は第１戻り通路５４を介してオイルパンに還流される。
【００７４】
また、主ターボチャージャ１０のタービン１０ａを通過した排気ガスは、主排気通路１２を経て、主排気通路１２および副排気通路１３の合流部に到達し、さらに下流の触媒コンバータ１４を通過して外部に排出される。
【００７５】
このように低吸入空気量域では、主ターボチャージャ１０のみで過給を行う「シングルターボステージ」に移行するので、主ターボチャージャ１０および副ターボチャージャ１１の両方で過給を行う場合よりも過給特性を向上させることができるとともに、エンジン１の負荷の立ち上がりを速くして、低速域の応答性を向上させることができる。
【００７６】
一方、ステップＳ１でＣＰＵ１００ａは、判定ラインＡ以上であるものと判断した場合には、判定ラインＢ未満であるか否かを判定する（ステップＳ３）。
【００７７】
ステップＳ３では、ＣＰＵ１００ａは、図７に示すようにエンジン負荷とエンジン回転数に基づいて算出された運転状態が判定ラインＡ以上で、判定ラインＢ未満であるものと判断した場合には、エンジンの運転状態が低速・高負荷の判定ラインＡを超えた時点で、第４の電磁弁１１４によりアクチュエータ２９をデューティ制御することにより、排気バイパス弁２８を小開度で開弁する（ステップＳ４）。
【００７８】
このため、排気バイパス通路２７が開放されて、排気ガスの一部が副ターボチャージャ１１に導入される。また、第２の電磁弁１１２を“オン”にして吸気バイパス弁３２を全閉するようにアクチュエータ３１を作動する。このため、副ターボチャージャ１１のタービン１１ａの助走回転が開始される。
【００７９】
また、助走回転が行われると、第２供給通路５３を介して副ターボチャージャ１１にエンジン１の回転数に応じた潤滑油が供給される。
【００８０】
一方、ＣＰＵ１００ａは、ステップＳ３で判定ラインＢ以上であるものと判断した場合には、エンジンの運転状態が高速・高負荷のツインターボ領域、すなわち、高吸入空気量域であるものと判断して、第１の電磁弁１１１および第３の電磁弁１１３を“オン”にして吸気切換弁２４を全開とするようにアクチュエータ２６を作動させるとともに、排気切換弁２３が全開するようにアクチュエータ２５を作動し、さらに、第４の電磁弁１１４によりアクチュエータ２９をデューティ制御することにより、排気バイパス弁２８を全閉状態にして副ターボチャージャ１１の助走回転を終了する（ステップＳ５）。
【００８１】
このため、主ターボチャージャ１０および副ターボチャージャ１１により過給が行われる「ツインターボステージ」に移行する。また、副ターボチャージャ１１が助走回転しているので、「ツインターボステージ」に移行する瞬間に衝撃が生じることがなく、ステージの移行がスムーズに行われる。
【００８２】
また、「ツインターボステージ」に移行した場合には、第１供給通路５２および第２供給通路５３を介して副ターボチャージャ１１および副ターボチャージャ１１に潤滑油が供給される。
【００８３】
また、「ツインターボステージ」移行後には、エンジン１からの排気ガスは、主ターボチャージャ１０および副ターボチャージャ１１を流れ、主ターボチャージャ１０のタービン１０ａおよび副ターボチャージャ１１のタービン１１ａを回転駆動させる。
【００８４】
さらに、各タービン１０ａ、１１ａを通過した排気ガスは、主排気通路１２、副排気通路１３を経てそれらの合流部に到達し、さらに、下流の触媒コンバータ１４を通過して外部に流れる。
【００８５】
このように「ツインターボステージ」にすると、主ターボチャージャ１０および副ターボチャージャ１１によって十分な過給圧を得ることができ、高速域におけるエンジン１の出力を向上させることができる。
【００８６】
また、「ツインターボステージ」から「シングルターボステージ」に移行する場合には、ＣＰＵ１００ａは、判定ラインＢ未満になったときに、第４の電磁弁１１４によりアクチュエータ２９をデューティ制御して排気バイパス弁２８を開弁するとともに、アクチュエータ２５、２６を“オフ”にして排気切換弁２３および吸気切換弁２４を全閉して副ターボチャージャ１１の減速を行う。
【００８７】
その後、判定ラインＡ未満になったときに、アクチュエータ２９を“オフ”にして排気バイパス弁２８を全閉する。また、副ターボチャージャ１１が回転している間には、副ターボチャージャ１１に潤滑油を供給する。
【００８８】
このように本実施の形態では、主吸気通路１５と副吸気通路１６とを独立して設け、主吸気通路１５と副吸気通路１６とが連通しないようにしたので、主ターボチャージャ１０のコンプレッサ１０ｂの上流側に大きな負圧が発生した場合であっても、この負圧の影響を受けて副ターボチャージャ１１のコンプレッサ１１ｂから潤滑油が漏出するのを防止することができる。
【００８９】
このため、副ターボチャージャ１１の作動時に副ターボチャージャ１１に潤滑油を十分に供給することができるとともに、エンジン１の焼き付けが発生するのを防止することができる。
（第２の実施の形態）
図８〜図１２は本発明に係る過給機付き内燃機関の第２の実施の形態を示す図である。なお、第１の実施の形態と同様の構成には同一番号を付して説明を省略する。
【００９０】
図８において、主ターボチャージャ１０の吸気部であるコンプレッサ１０ｂの上流側は第１の分岐吸気通路としての主吸気通路７１に連通しており、副ターボチャージャ１１の吸気部であるコンプレッサ１１ｂの上流側は第２の分岐吸気通路としての副吸気通路７２に連通している。
これら主吸気通路７１および副吸気通路７２の上流側は１本の共通吸気通路７３によって合流しており、エアフローメータ１０２およびエアクリーナ７４を介して外部に連通している。すなわち、共通吸気通路７３はエアクリーナ７４を備えた外部に連通する吸気口７３ａを備えており、吸気通路７１および副吸気通路７２はこの共通吸気通路７３によって分岐されている。本実施の形態では、共通吸気通路７３が分岐部を構成している。
【００９１】
また、各コンプレッサ１０ｂの下流側は主吸気通路１９に連通しているとともに、コンプレッサ１１ｂの下流側は副吸気通路２０に連通しており、これら主吸気通路１９および副吸気通路２０の下流側は１本の共通吸気通路２１に合流して連通され、吸気冷却用のインタークーラー２２およびスロットルボディ３を介してサージタンク２に連通されている。
【００９２】
また、共通吸気通路７３の下流側と副ターボチャージャ１１の間の副吸気通路７２には、副吸気通路７２を開閉する開閉手段としての副吸気通路開閉弁７５が設けられており、この副吸気通路開閉弁７５はダイヤフラム式のアクチュエータ７６によって開閉制御される。
【００９３】
また、アクチュエータ７６は正圧タンク５０からの過給圧とエアフローメータ１０２の下流からの大気圧とを選択的に切換えるために、第６の電磁弁１１６が接続されており、第６の電磁弁１１６の切換えは、ＥＣＵ１００（図９参照）からの指令に基づいて行われる。
【００９４】
また、アクチュエータ７６は、正圧タンク５０からの過給圧をダイヤフラム室に導入し、第６の電磁弁１１６によるオン／オフ制御によって、ダイヤフラム室の空気をエアフローメータ１０２の下流側に空気を戻すか、戻さないようにするのかを制御することにより、ダイヤフラム室の圧力を調整するようになっている。なお、本実施の形態では、エアフローメータ１０２は１つだけ設けられており、アクチュエータ２５、２６、２９、３１、３７のダイヤフラム室に供給される過給圧はエアフローメータ１０２の下流側に戻される。
【００９５】
また、第６の電磁弁１１６が“オン”になると、副吸気通路開閉弁７５が全開とするようにアクチュエータ７６が作動され、“オフ”になると、副吸気通路開閉弁７５が全閉とするようにアクチュエータ７６が作動される。
【００９６】
図１０は、副吸気通路開閉弁７５の構成を示す図である。図１０において、副吸気通路開閉弁７５は、吸気下流側に開く弁体７５ａを備えたスイングアーム弁から構成されており、副吸気通路開閉弁７５と連結されるダイヤフラム式のアクチュエータ７６には、ダイヤフラム室７６ａが形成されている。ダイヤフラム室７６ａはダイヤフラム７６ｃによって区画されており、ダイヤフラム室７６ａの反対側の室７６ｂにはダイヤフラム７６ｃをダイヤフラム室７６ａ側に押圧するスプリング７６ｄが収納されている。
【００９７】
ダイヤフラム室７６ａには、正圧タンク５０から過給圧が導かれるようになっており、ダイヤフラム室７６ａに導かれた過給気は、リーク通路７２ａを介して副吸気通路７２にリークされるようになっている。
【００９８】
低吸入空気量域では、副吸気通路開閉弁７５の弁体７５ａにはエアフローメータ１０２の下流からの大気圧がダイヤフラム室７６ａに導かれるようになっており、この大気圧はスプリング７６ｄの付勢力よりも小さいので、弁体７５ａはスプリング７６ｄによって閉弁方向に付勢され、副吸気通路７２は閉弁される。
【００９９】
また、高吸入空気量域では、第６の電磁弁１１６による切換制御によってダイヤフラム室７６ａには正圧タンク５０からの正圧が導かれるようになっており、この正圧はスプリング７６ｄの付勢力よりも大きいので、副吸気通路開閉弁７５の弁体７５ａはスプリング７６ｄの付勢力に抗して開弁方向に移動して、副吸気通路７２が開弁される。
【０１００】
一方、ＥＣＵ１００は、副ターボチャージャ１１の回転数に基づいて第６の電磁弁１１６をオン／オフ制御する。具体的には、副ターボチャージャ１１には、作動状態検出手段および回転数検出器としてのギャップセンサ１０５が設けられており、このギャップセンサ１０５は、例えば、タービン１１ａの羽根が通過したことで生じるギャップの変動、すなわち、変調を検出してＥＣＵ１００に検出信号を出力するようになっている。ＥＣＵ１００は、ギャップセンサ１０５からの検出情報に基づいて変調周波数（羽根の数／毎秒）から副ターボチャージャ１１の回転数（ｒｐｍ）を算出するようになっている。
【０１０１】
ＥＣＵ１００はギャップセンサ１０５からの検出情報に基づいて第６の電磁弁１１６をオン／オフ制御することにより、アクチュエータ７６によって副吸気通路開閉弁７５を開閉することにより、副吸気通路７２を開閉する。本実施の形態では、ＥＣＵ１００、第６の電磁弁１１６が制御手段を構成している。
【０１０２】
次に、図１１、図１２に基づいて過給制御を説明する。なお、図１１は過給制御のフローチャートであり、このフローチャートはＥＣＵ１００のＣＰＵ１００ａによって実行されるＲＯＭに記憶されたプログラムである。また、図１２は副ターボチャージャの回転数と副吸気通路開閉弁７５の関係を示す図である。
【０１０３】
まず、ＥＣＵ１００のＣＰＵ１００ａは、スロットル開度センサ１０１、エアフローメータ１０２、クランク角センサ１０３、酸素センサ１０４に基づいてエンジン負荷とエンジン回転数に基づいて運転状態を判断し、この運転状態に基づいて主ターボチャージャ１０のみを作動するか否かを判別する。
【０１０４】
具体的には、ＥＣＵ１００のＣＰＵ１００ａは、図７に示すマップに基づいて運転状態が判定ラインＡ未満であるか否かを判別する（ステップＳ１１）。ＣＰＵ１００ａは、ステップＳ１１で判定ラインＡ未満であるものと判断した場合には、低速・高負荷域または中速・低負荷のシングルターボ領域、すなわち、低吸入空気量域であるものと判断して、排気切換弁２３および吸気切換弁２４を閉じた状態にして主ターボチャージャ１０のみを作動する「シングルターボステージ」に移行する（ステップＳ１２）。
【０１０５】
このとき、エンジン１からの排気ガスは主ターボチャージャ１０のみに流れ、主ターボチャージャ１０のタービン１０ａのみに流れる。このとき、第１供給通路５２を介して主ターボチャージャ１０にエンジン１の回転数に応じた潤滑油が供給される。
【０１０６】
また、主ターボチャージャ１０のタービン１０ａを通過した排気ガスは、主排気通路１２を経て、主排気通路１２および副排気通路１３の合流部に到達し、さらに下流の触媒コンバータ１４を通過して外部に排出される。
【０１０７】
次いで、ＣＰＵ１００ａは、副吸気通路開閉弁制御処理を実行する（ステップＳ１３）。この副吸気通路開閉弁制御処理では、ＣＰＵ１００ａは、ギャップセンサ１０５からの検出情報に基づいて図１２を参照し、副吸気通路開閉弁７５を開閉するか否かを判断する。
【０１０８】
すなわち、ＣＰＵ１００ａは、副ターボチャージャ１１の回転数ｒｐｍ＞ｒｐｍ１であるか否かを判断する。この副ターボチャージャ１１の回転数ｒｐｍ１は判定ラインＡと判定ラインＢの間にあるときに、副ターボチャージャ１１の回転数に対応するような値に設定されており、このｒｐｍ１が所定値を構成している。
【０１０９】
したがって、副ターボチャージャ１１が停止しているときには、ＣＰＵ１００ａは副ターボチャージャ１１の回転数がｒｐｍ＜ｒｐｍ１と判断して第６の電磁弁１１６を“オフ”にする。このため、副吸気通路開閉弁７５の開弁は行われず、副吸気通路７２と主吸気通路７１とは遮断される。
【０１１０】
一方、ステップＳ１１でＣＰＵ１００ａは、判定ラインＡ以上であるものと判断した場合には、判定ラインＢ未満であるか否かを判定する（ステップＳ１４）。ステップＳ１４では、ＣＰＵ１００ａは、図７に示すようにエンジン負荷とエンジン回転数に基づいて算出された運転状態が判定ラインＡ以上で、判定ラインＢ未満であるものと判断した場合には、エンジンの運転状態が低速・高負荷の判定ラインＡを超えた時点で、第４の電磁弁１１４によりアクチュエータ２９をデューティ制御することにより、排気バイパス弁２８を小開度で開弁する（ステップＳ１５）。
【０１１１】
このため、排気バイパス通路２７が開放されて、排気ガスの一部が副ターボチャージャ１１に導入される。また、第２の電磁弁１１２を“オン”にして吸気バイパス弁３２を全閉するようにアクチュエータ３１を作動する。このため、副ターボチャージャ１１のタービン１１ａの助走回転が開始される。
【０１１２】
また、排気バイパス弁２８の開弁するのと同時にＣＰＵ１００ａは、副吸気通路開閉制御処理を実行する（ステップＳ１６）。この副吸気通路開閉制御処理では、ＣＰＵ１００ａは、副ターボチャージャ１１の回転数がｒｐｍ＞ｒｐｍ１であるか否かを判断する。このｒｐｍ１は判定ラインＡと判定ラインＢの間にあるとき、すなわち、上述したように副ターボチャージャ１１の助走回転を行っているときの副ターボチャージャ１１の任意の回転数に設定されているため、ＣＰＵ１００ａは、副ターボチャージャ１１の回転数のｒｐｍ＜ｒｐｍ１と判断したときに、第６の電磁弁１１６を“オフ”にして副吸気通路開閉弁７５の開弁は行わない。このため、副吸気通路７２と主吸気通路７１とは遮断される。
【０１１３】
また、このときには、第２供給通路５３から第１連通路６６、第２連通路６７および第３連通路６８を介して副ターボチャージャ１１のシャフト６５とベアリング６４に潤滑油が供給され、この潤滑油は第２戻り通路５５を介してオイルパンに還流される。
【０１１４】
また、ＣＰＵ１００ａは副ターボチャージャ１１の回転数がｒｐｍ＞ｒｐｍ１と判断したときには、第６の電磁弁１１６を“オン”にして副吸気通路開閉弁７５の開弁を行う。このように、副ターボチャージャ１１の助走回転中に副ターボチャージャ１１の回転数が十分に上昇して副ターボチャージャ１１の回転数がｒｐｍ１に到達したときに、副吸気通路開閉弁７５の開弁を行う。
【０１１５】
一方、ＣＰＵ１００ａは、ステップＳ１４で判定ラインＢ以上であるものと判断した場合には、エンジンの運転状態が高速・高負荷のツインターボ領域、すなわち、高吸入空気量域であるものと判断して、第１の電磁弁１１１および第３の電磁弁１１３を“オン”にして吸気切換弁２４を全開とするようにアクチュエータ２６を作動させるとともに、排気切換弁２３が全開するようにアクチュエータ２５を作動し、さらに、第４の電磁弁１１４によりアクチュエータ２９をデューティ制御することにより、排気バイパス弁２８を全閉状態にして副ターボチャージャ１１の助走回転を終了する（ステップＳ１７）。
【０１１６】
このため、主ターボチャージャ１０および副ターボチャージャ１１により過給が行われる「ツインターボステージ」に移行する。また、副ターボチャージャ１１が助走回転しているので、「ツインターボステージ」に移行する瞬間に衝撃が生じることがなく、ステージの移行がスムーズに行われる。
【０１１７】
また、「ツインターボステージ」に移行した場合には、ＥＣＵ１００はギャップセンサ１０５からの検出情報に基づいて副吸気通路開閉制御処理を実行する（ステップＳ１８）。この副吸気通路開閉制御処理では、ＣＰＵ１００ａは、副ターボチャージャ１１の回転数がｒｐｍ＞ｒｐｍ１であるか否かを判断する。
【０１１８】
このときには副ターボチャージャ１１の助走回転が終了しているため、ＣＰＵ１００ａは、副ターボチャージャ１１の回転数がｒｐｍ＞ｒｐｍ１と判断し、第６の電磁弁１１６を“オン”にして副吸気通路開閉弁７５を開弁する。このため、副吸気通路７２と主吸気通路７１とが連通される。
【０１１９】
また、「ツインターボステージ」移行後には、エンジン１からの排気ガスは、主ターボチャージャ１０および副ターボチャージャ１１を流れ、主ターボチャージャ１０のタービン１０ａおよび副ターボチャージャ１１のタービン１１ａを回転駆動させる。
【０１２０】
さらに、各タービン１０ａ、１１ａを通過した排気ガスは、主排気通路１２、副排気通路１３を経てそれらの合流部に到達し、さらに、下流の触媒コンバータ１４を通過して外部に流れる。
【０１２１】
また、「ツインターボステージ」から「シングルターボステージ」に移行する場合には、ＣＰＵ１００ａは、判定ラインＢ未満になったときに、第４の電磁弁１１４によりアクチュエータ２９をデューティ制御して排気バイパス弁２８を開弁するとともに、アクチュエータ２５、２６を“オフ”にして排気切換弁２３および吸気切換弁２４を全閉して副ターボチャージャ１１の減速を行うとともに、ＣＰＵ１００ａはギャップセンサ１０５からの検出情報に基づいて副吸気通路開閉制御処理を実行する。
【０１２２】
この副吸気通路開閉制御処理では、ＣＰＵ１００ａは、副ターボチャージャ１１の回転数がｒｐｍ＞ｒｐｍ１であるか否かを判断し、副ターボチャージャ１１の回転数がｒｐｍ＜ｒｐｍ１と判断したときに、ＣＰＵ１００ａは、第６の電磁弁１１６を“オフ”にして副吸気通路開閉弁７５を閉弁する。このため、副吸気通路７２と主吸気通路７１とが遮断される。
【０１２３】
その後、判定ラインＡ未満になったときに、アクチュエータ２９を“オフ”にして排気バイパス弁２８を全閉する。そして、運転状態が判定ラインＡ未満になったときには、ＣＰＵ１００ａはギャップセンサ１０５からの検出情報に基づいて副吸気通路開閉制御処理を実行する。
【０１２４】
この副吸気通路開閉制御処理では、ＣＰＵ１００ａは、副ターボチャージャ１１の回転数がｒｐｍ＞ｒｐｍ１であるか否かを判断する。このとき、副ターボタージャ１１は低速回転または、停止状態にあるため、ＣＰＵ１００ａは、副ターボチャージャ１１の回転数がｒｐｍ＜ｒｐｍ１と判断し、第６の電磁弁１１６を“オフ”にしたままの状態を維持することにより、副吸気通路開閉弁７５を閉弁する。このため、副吸気通路７２と主吸気通路７１とが遮断される。
【０１２５】
このように本実施の形態では、共通吸気通路７３と副ターボチャージャ１１のコンプレッサ１１ｂの間の副吸気通路７２に、副吸気通路７２を開閉する副吸気通路開閉弁７５を設け、副ターボチャージャ１１の回転数に基づいて副吸気通路開閉弁７５を開閉制御するようにしたので、エアクリーナ７４の圧力損失が発生したときに主ターボチャージャ１０のコンプレッサ１０ｂの上流側に大きな負圧が発生した場合に、この負圧の影響を受けて副ターボチャージャ１１のコンプレッサ１１ｂから潤滑油が漏出するのを防止することができる。このため、副ターボチャージャ１１の作動時に副ターボチャージャ１１に潤滑油を十分に供給することができるとともに、エンジン１の焼き付けが発生するのを防止することができる。
【０１２６】
また、本実施の形態では、副ターボチャージャ１１の回転数を直接検出して副吸気通路開閉弁７５を開閉制御しているので、副ターボチャージャ１１の実際の作動状態に応じて副吸気通路開閉弁７５を開閉制御することができる。
【０１２７】
また、本実施の形態では、低吸入空気量域では、副吸気通路開閉弁７５を閉塞し、高吸入空気量域では、副吸気通路開閉弁７５を開弁するようにしたので、低吸入空気量域において副ターボチャージャ１１やエンジン１から潤滑油が漏出するのを防止することができ、高吸入空気量域において副ターボチャージャ１１に十分な吸入空気を供給して、主ターボチャージャ１０と副ターボチャージャ１１の両方によってエンジン１に圧縮空気を供給することができる。
（第３の実施の形態）
図１３〜図１５は本発明に係る過給機付き内燃機関の第３の実施の形態を示す図であり、第１の実施の形態と同様の構成には同一番号を付して説明を省略する。
【０１２８】
本実施の形態では、図１３、図１４に示すように、排気バイパス弁２８の開度を検出する作動状態検出手段および開度検出器としての排気バイパス弁開度センサ１０６を設け、ＥＣＵ１００がこの排気バイパス弁開度センサ１０６の検出情報に基づいて副吸気通路開閉弁７５を開閉制御するようにしたものである。
【０１２９】
排気バイパス弁開度センサ１０６としては、排気バイパス弁２８の回転軸の回転角度に応じた電気信号を発生して回転軸の回転角度、換言すると、排気バイパス弁２８の開度を電気的に検出するセンサ等を用いれば良い。
【０１３０】
なお、過給制御については、図１１のフローチャートに基づいて説明を行う。また、潤滑油の供給に関しては、第２の実施の形態と同様であるため、説明を省略する。
【０１３１】
まず、ＥＣＵ１００のＣＰＵ１００ａは、スロットル開度センサ１０１、エアフローメータ１０２、クランク角センサ１０３、酸素センサ１０４に基づいてエンジン負荷とエンジン回転数に基づいて運転状態を判断し、この運転状態に基づいて主ターボチャージャ１０のみを作動するか否かを判別する。
【０１３２】
具体的には、ＥＣＵ１００のＣＰＵ１００ａは、図７に示すマップに基づいて運転状態が判定ラインＡ未満であるか否かを判別する（ステップＳ１１）。ＣＰＵ１００ａは、ステップＳ１１で判定ラインＡ未満であるものと判断した場合には、シングルターボ領域、すなわち、低吸入空気量域であるものと判断して、排気切換弁２３および吸気切換弁２４を閉じた状態にして主ターボチャージャ１０のみを作動する「シングルターボステージ」に移行した後（ステップＳ１２）、副吸気通路開閉弁制御処理に移行する（ステップＳ１３）。
【０１３３】
この副吸気通路開閉弁制御処理では、ＣＰＵ１００ａは、排気バイパス弁開度センサ１０６からの検出情報に基づいて図１５を参照し、副吸気通路開閉弁７５を開閉するか否かを判断する。
【０１３４】
すなわち、ＣＰＵ１００ａは、排気バイパス弁２８の開度Ｑ＞Ｑ１であるか否かを判断する。この開度Ｑ１は判定ラインＡと判定ラインＢの間にあるときに、排気バイパス弁２８の開度に対応するような値に設定されており、この開度Ｑ１が所定値を構成している。
【０１３５】
したがって、排気バイパス弁２８が閉塞されて副ターボチャージャ１１に排圧が作用しないときには、ＣＰＵ１００ａはＱ＜Ｑ１と判断して第６の電磁弁１１６を“オフ”にする。このため、副吸気通路開閉弁７５の開弁は行われず、副吸気通路７２と主吸気通路７１とは遮断される。
【０１３６】
一方、ステップＳ１１でＣＰＵ１００ａは、判定ラインＡ以上であるものと判断した場合には、判定ラインＢ未満であるか否かを判定する（ステップＳ１４）。ステップＳ１４では、ＣＰＵ１００ａは、図７に示すようにエンジン負荷とエンジン回転数に基づいて算出された運転状態が判定ラインＡ以上で、判定ラインＢ未満であるものと判断した場合には、エンジンの運転状態が低速・高負荷の判定ラインＡを超えた時点で、第４の電磁弁１１４によりアクチュエータ２９をデューティ制御することにより、排気バイパス弁２８を小開度で開弁する（ステップＳ１５）。
【０１３７】
このため、排気バイパス通路２７が開放されて、排気ガスの一部が副ターボチャージャ１１に導入される。また、第２の電磁弁１１２を“オン”にして吸気バイパス弁３２を全閉するようにアクチュエータ３１を作動する。このため、副ターボチャージャ１１のタービン１１ａの助走回転が開始される。
【０１３８】
また、排気バイパス弁２８の開弁するのと同時にＣＰＵ１００ａは、副吸気通路開閉制御処理を実行する（ステップＳ１６）。この副吸気通路開閉制御処理では、ＣＰＵ１００ａは、排気バイパス弁２８の開度Ｑ＜Ｑ１であるか否かを判断する。この開度Ｑ１は上述したように判定ラインＡと判定ラインＢの間にあるとき、すなわち、排気バイパス弁２８が開放されて副ターボチャージャ１１の助走回転を行っているときに対応する開度に設定されているため、ＣＰＵ１００ａは、Ｑ＜Ｑ１と判断したときに、第６の電磁弁１１６を“オフ”にして副吸気通路開閉弁７５の開弁は行わない。このため、副吸気通路７２と主吸気通路７１とは遮断される。
【０１３９】
また、ＣＰＵ１００ａはＱ＞Ｑ１と判断したときには、第６の電磁弁１１６を“オン”にして副吸気通路開閉弁７５の開弁を行う。このように、副ターボチャージャ１１の助走回転中に排気バイパス弁２８の開度Ｑ＞Ｑ１となったときには副吸気通路開閉弁７５の開弁を行う。
【０１４０】
一方、ＣＰＵ１００ａは、ステップＳ４で判定ラインＢ以上であるものと判断した場合には、エンジンの運転状態が高速・高負荷のツインターボ領域、すなわち、高吸入空気量域であるものと判断して、第１の電磁弁１１１および第３の電磁弁１１３を“オン”にして吸気切換弁２４を全開とするようにアクチュエータ２６を作動させるとともに、排気切換弁２３が全開するようにアクチュエータ２５を作動し、さらに、第４の電磁弁１１４によりアクチュエータ２９をデューティ制御することにより、排気バイパス弁２８を全閉状態にして副ターボチャージャ１１の助走回転を終了する（ステップＳ１７）。
【０１４１】
このため、主ターボチャージャ１０および副ターボチャージャ１１により過給が行われる「ツインターボステージ」に移行する。また、副ターボチャージャ１１が助走回転しているので、「ツインターボステージ」に移行する瞬間に衝撃が生じることがなく、ステージの移行がスムーズに行われる。
【０１４２】
また、「ツインターボステージ」に移行した場合には、ＥＣＵ１００は排気バイパス弁開度センサ１０６からの検出情報に基づいて副吸気通路開閉制御処理を実行する（ステップＳ１８）。この副吸気通路開閉制御処理では、ＣＰＵ１００ａは、排気バイパス弁２８の開度Ｑ＞Ｑ１であるか否かを判断する。
【０１４３】
このときには副ターボチャージャ１１の助走回転が終了しているため、ＣＰＵ１００ａは、Ｑ＞Ｑ１と判断し、第６の電磁弁１１６を“オン”にして副吸気通路開閉弁７５を開弁する。このため、副吸気通路７２と主吸気通路７１とが連通される。
【０１４４】
また、「ツインターボステージ」移行後には、エンジン１からの排気ガスは、主ターボチャージャ１０および副ターボチャージャ１１を流れ、主ターボチャージャ１０のタービン１０ａおよび副ターボチャージャ１１のタービン１１ａを回転駆動させる。
【０１４５】
また、「ツインターボステージ」から「シングルターボステージ」に移行する場合には、ＣＰＵ１００ａは、判定ラインＢ未満になったときに、第４の電磁弁１１４によりアクチュエータ２９をデューティ制御して排気バイパス弁２８を開弁するとともに、アクチュエータ２５、２６を“オフ”にして排気切換弁２３および吸気切換弁２４を全閉して副ターボチャージャ１１の減速を行うとともに、ＣＰＵ１００ａは排気バイパス弁開度センサ１０６からの検出情報に基づいて副吸気通路開閉制御処理を実行する。
【０１４６】
この副吸気通路開閉制御処理では、ＣＰＵ１００ａは、排気バイパス弁２８の開度Ｑ＞Ｑ１であるか否かを判断し、Ｑ＜Ｑ１と判断したときに、ＣＰＵ１００ａは、第６の電磁弁１１６を“オフ”にして副吸気通路開閉弁７５を閉弁する。このため、副吸気通路７２と主吸気通路７１とが遮断される。
【０１４７】
その後、判定ラインＡ未満になったときに、アクチュエータ２９を“オフ”にして排気バイパス弁２８を全閉する。そして、運転状態が判定ラインＡ未満になったときには、ＣＰＵ１００ａは排気バイパス弁開度センサ１０６からの検出情報に基づいて副吸気通路開閉制御処理を実行する。
【０１４８】
この副吸気通路開閉制御処理では、ＣＰＵ１００ａは、排気バイパス弁開度センサ２８の開度Ｑ＞Ｑ１であるか否かを判断する。このとき、排気バイパス弁２８が閉弁されて副ターボタージャ１１は停止状態にあるため、ＣＰＵ１００ａは、Ｑ＜Ｑ１と判断し、第６の電磁弁１１６を“オフ”の状態を維持して副吸気通路開閉弁７５を閉弁する。このため、副吸気通路７２と主吸気通路７１とそのまま遮断される。
【０１４９】
このように本実施の形態では、共通吸気通路７３と副ターボチャージャ１１のコンプレッサ１１ｂの間の副吸気通路７２に、副吸気通路７２を開閉する副吸気通路開閉弁７５を設け、排気バイパス弁２８の開度に基づいて副吸気通路開閉弁７５を開閉制御するようにしたので、エアクリーナ７４の圧力損失により主ターボチャージャ１０のコンプレッサ１０ｂの上流側に大きな負圧が発生した場合であっても、この負圧の影響を受けて副ターボチャージャ１１のコンプレッサ１１ｂから潤滑油が漏出するのを防止することができる。このため、副ターボチャージャ１１の作動時に副ターボチャージャ１１に潤滑油を十分に供給することができるとともに、エンジン１の焼き付けが発生するのを防止することができる。
【０１５０】
また、本実施の形態では、排気バイパス弁２８の開度を直接検出して副吸気通路開閉弁７５を開閉制御しているので、副ターボチャージャ１１の実際の作動状態に応じて副吸気通路開閉弁７５を開閉制御することができる。
【０１５１】
なお、上記各実施の形態では、主ターボチャージャ１０および副ターボチャージャ１１をそれぞれ１つ以上設けているが、主ターボチャージャおよび副ターボチャージャはエンジン１の大きさに応じてそれぞれ１つ以上設けても良い。また、主ターボチャージャを１つ設け、副ターボチャージャを２つ設けるよう等にしても良い。要は、主ターボチャージャと副ターボチャージャは少なくとも１つ以上設けられていれば良い。
【産業上の利用可能性】
【０１５２】
以上のように、本発明に係る過給機付き内燃機関は、第１の過給機のみによる運転状態にあるときに、第１の過給機の吸入部の上流側の負圧の影響を受けて第２の過給機から潤滑油が漏出するのを防止して、第２の過給機を安定して作動させることができるとともに内燃機関の焼き付けが発生するのを防止することができるという効果を有し、複数の過給機を備え、内燃機関の運転状態に応じて過給機の作動状態を切換えるようにした過給機付き内燃機関等として有用である。
【図面の簡単な説明】
【０１５３】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る過給機付き内燃機関の概略構成図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態に係る過給機付き内燃機関の制御系のブロック図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態に係る過給機付き内燃機関の排気バイパス弁近傍の概略図である。
【図４】本発明の第１の実施の形態に係る過給機付き内燃機関の潤滑油の供給経路の概略図である。
【図５】本発明の第１の実施の形態に係る過給機付き内燃機関の主ターボチャージャおよび副ターボチャージャの断面図である。
【図６】本発明の第１の実施の形態に係る過給機付き内燃機関のＥＣＵによって実行される過給制御のフローチャートである。
【図７】本発明の第１の実施の形態に係る過給機付き内燃機関のターボチャージャの作動とエンジン回転数およびエンジン負荷との関係を示す図である。
【図８】本発明の第２の実施の形態に係る過給機付き内燃機関の概略構成図である。
【図９】本発明の第２の実施の形態に係る過給機付き内燃機関の制御系のブロック図である。
【図１０】本発明の第２の実施の形態に係る過給機付き内燃機関の副吸気通路開閉弁の近傍の構成図である。
【図１１】本発明の第２の実施の形態に係る過給機付き内燃機関のＥＣＵによって実行される過給制御のフローチャートである。
【図１２】本発明の第２の実施の形態に係る過給機付き内燃機関の副ターボチャージャの回転数と副吸気通路開閉弁の開閉タイミングの関係を示す図である。
【図１３】本発明の第３の実施の形態に係る過給機付き内燃機関の概略構成図である。
【図１４】本発明の第３の実施の形態に係る過給機付き内燃機関の制御系のブロック図である。
【図１５】本発明の第３の実施の形態に係る過給機付き内燃機関の排気バイパス弁の開度と副吸気通路開閉弁の開閉タイミングの関係を示す図である。
【符号の説明】
【０１５４】
１ エンジン（内燃機関）
１０ 主ターボチャージャ（第１の過給機）
１０ａ、１１ａ タービン（排気部）
１０ｂ、１１ｂ コンプレッサ（吸気部）
１１ 副ターボチャージャ（第２の過給機）
１２ 主排気通路（排気通路）
１３ 副排気通路（排気通路）
１５、１９ 主吸気通路（吸気通路）
１５ａ 吸気口（第１の吸気口）
１６、２０ 副吸気通路（吸気通路）
１６ａ 吸気口（第２の吸気口）
１８ａ エアクリーナ（第１のエアクリーナ）
１８ｂ エアクリーナ（第２のエアクリーナ）
２７ 排気バイパス通路
２８ 排気バイパス弁（排気量制御手段）
２９ アクチュエータ（排気量制御手段）
５１ 潤滑油供給通路（潤滑油供給手段）
５２ 第１供給通路（潤滑油供給手段）
５３ 第２供給通路（潤滑油供給手段）
６６ 第１連通路（潤滑油供給手段）
６７ 第２連通路
６８ 第３連通路（潤滑油供給手段）
７１ 主吸気通路（第１の分岐吸気通路）
７２ 副吸気通路（第２の分岐吸気通路）
７３ 共通吸気通路（分岐部）
７３ａ 吸気口
７４ エアクリーナ
７５ 副吸気通路開閉弁（開閉手段）
１００ ＥＣＵ（制御手段）
１０５ ギャップセンサ（作動状態検出手段、回転数検出器）
１０６ 排気バイパス弁開度センサ（作動状態検出手段、開度検出器）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、過給機付き内燃機関に関し、特に、複数の過給機を備え、内燃機関の運転状態に応じて過給機の作動状態を切換えるようにした過給機付き内燃機関に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関に対して、主ターボチャージャおよび副ターボチャージャの２つを並列に配置し、低吸入空気量域では主ターボチャージャのみ作動させて１個のターボチャージャで運転を行い、高吸入空気量域では両ターボチャージャを作動させて２個のターボチャージャで運転を行うようにした、所謂、パラレルシーケンシャルターボシステムを採用した過給機付き内燃機関が知られている。
【０００３】
このパラレルシーケンシャルターボシステムにあっては、排気圧を利用して主ターボチャージャおよび副ターボチャージャをそれぞれ駆動し、エアクリーナを備えた１つの吸気口からそれぞれ分岐された吸気通路を通して主・副ターボチャージャに吸入通気を供給して、圧縮空気を内燃機関に供給するようになっている。
【０００４】
また、パラレルシーケンシャルターボシステムには、主ターボチャージャおよび副ターボチャージャのそれぞれにオイル潤滑システムが設けられており、オイル潤滑システムによって主ターボチャージャおよび副ターボチャージャをスムーズに回転させるようになっている。
【０００５】
具体的には、副ターボチャージャが停止状態または低回転数で回転した状態で副ターボチャージャに供給される潤滑油量が多いと、コンプレッサやタービンにオイルが漏洩してしまうとともに、副ターボチャージャの回転開始時の余分なオイルによりフリクションが増加して、副ターボチャージャの立ち上がりが悪化して運転に影響が生じてしまう。
【０００６】
また、副ターボチャージャの高速回転時に潤滑油量が少ないと、潤滑性能が低下してしまい、副ターボチャージャの冷却作用が低下してオイル焦げや磨耗が生じるという不具合が発生してしまう。
【０００７】
これらの不具合を解消するものとしては、例えば、内燃機関の運転状態によって潤滑油の供給を判断する場合の潤滑油供給マップと、潤滑油のカットを判断する潤滑油カットマップとを設け、この潤滑油供給マップに基づいて、副ターボチャージャの作動時には副ターボチャージャの軸受部に潤滑油を供給するように副ターボチャージャと潤滑油供給部とを連通する切換手段を制御し、副ターボチャージャの不作動時には、副ターボチャージャの軸受部に潤滑油を遮断または絞るように前記切換手段を制御するようにしたものがある（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平６−１０６８８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、このような過給機付き内燃機関にあっては、主ターボチャージャおよび副ターボチャージャのコンプレッサが１つの吸気口から分岐する吸気通路によって常時連通した状態となっているため、エアクリーナの入口の圧力損失や目詰まり等によってさらに増加する圧力損失によって主ターボチャージャのコンプレッサ入口に発生する負圧により、副ターボチャージャの停止時または低吸入空気量域において副ターボチャージャのコンプレッサインペラの軸シール部から潤滑油が漏出してしまう。この結果、ターボチャージャの作動時に潤滑油不足による作動不良が発生したり、エンジンの焼き付けが発生する等のおそれがある。
【０００９】
本発明は、従来の問題を解決するためになされたもので、第１の過給機のみによる運転状態にあるときに、第１の過給機の吸入部の上流側の負圧の影響を受けて第２の過給機から潤滑油が漏出するのを防止して、第２の過給機を安定して作動させることができるとともに内燃機関の焼き付けが発生するのを防止することができる過給機付き内燃機関を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に係る過給機付き内燃機関は、（１）内燃機関の吸気通路および排気通路にそれぞれ設けられ、少なくとも内燃機関の全ての運転領域で作動する少なくとも１つ以上の第１の過給機および特定の運転領域で前記第１の過給機と共に作動する少なくとも１つ以上の第２の過給機と、前記第１の過給機および前記第２の過給機に潤滑油を供給する潤滑油供給手段とを備えた過給機付き内燃機関において、前記吸気通路は、前記第１の過給機の吸気部に吸入空気を供給する第１の吸気通路と、前記第１の吸気通路と別体に設けられ、前記第２の過給機の吸気部に吸入空気を供給する第２の吸気通路とを備え、前記第１の吸気通路は、空気を吸入する第１の吸気口と、前記第１の吸気口から吸入された空気を清浄する第１のエアクリーナとを有し、前記第２の吸気通路は、空気を吸入する第２の吸気口と、前記第２の吸気口から吸入された空気を清浄する第２のエアクリーナとを有するものから構成されている。
【００１１】
この構成により、第１の吸気通路と第２の吸気通路を独立して設けたので、第１の過給機の吸入部の上流側に大きな負圧が発生した場合であっても、この負圧の影響を受けて第２の過給機の吸気部から潤滑油が漏出するのを防止することができる。このため、第２の過給機の作動時に第２の過給機に潤滑油を十分に供給することができるとともに、内燃機関の焼き付けが発生するのを防止することができる。
【００１２】
また、本発明に係る過給機付き内燃機関は、（２）内燃機関の吸気通路および排気通路にそれぞれ設けられ、少なくとも内燃機関の全ての運転領域で作動する少なくとも１つ以上の第１の過給機および特定の運転領域で前記第１の過給機と共に作動する少なくとも１つ以上の第２の過給機と、前記第１の過給機および前記第２の過給機に潤滑油を供給する潤滑油供給手段と、前記内燃機関から前記排気通路を通して前記第２の過給機の排気部に供給される排気量の制御を行う排気量制御手段とを備え、前記吸気通路が、空気を清浄するエアクリーナが設けられた吸気口と、前記吸気口から分岐された分岐部と、前記分岐部に連通し、前記第１の過給機の吸気部に吸入空気を供給する第１の分岐吸気通路と、前記分岐部に連通し、前記第２の過給機の吸気部に吸入空気を供給する第２の分岐吸気通路とを備えた過給機付き内燃機関において、前記分岐部と前記第２の過給機の吸気部の間の前記第２分岐吸気通路に設けられ、前記第２分岐吸気通路を開閉する開閉手段と、前記第２の過給機の作動状態を検出する作動状態検出手段と、前記作動状態検出手段の検出結果に基づいて、前記開閉手段を制御する制御手段とを備えたものから構成されている。
【００１３】
この構成により、分岐部と第２の過給機の吸入部の間の第２分岐吸気通路に、第２分岐吸気通路を開閉する開閉手段を設け、第２の過給機の作動状態に基づいて開閉手段を制御するようにしたので、エアクリーナの圧力損失が発生したときに、第１の過給機の吸入部の上流側に大きな負圧が発生した場合であっても、この負圧の影響を受けて第２の過給機の吸気部から潤滑油が漏出するのを防止することができる。このため、第２の過給機の作動時に第２の過給機に潤滑油を十分に供給することができるとともに、内燃機関の焼き付けが発生するのを防止することができる。
【００１４】
また、上記（２）の構成を有する本発明に係る過給機付き内燃機関においては、（３）前記作動状態検出手段は、前記第２の過給機の回転数を検出する回転数検出器を備えたものから構成されている。
【００１５】
この構成により、第２の過給機の作動状態を確実に検出することができるとともに、第２の過給機の作動状態に応じて開閉制御を最適なタイミングで実施することができる。
【００１６】
また、上記（２）の構成を有する本発明の過給機付き内燃機関においては、（４）前記排気通路は、前記第２の過給機の排気部の下流側と前記第１の過給機の排気部の下流側とを連通する排気バイパス通路を備え、前記排気量制御手段は、前記排気バイパス通路の開度を調整する排気バイパス弁を備え、前記作動状態検出手段は、前記排気バイパス弁の開度を検出する開度検出器を備えるものから構成されている。
【００１７】
この構成により、第２の過給機の作動状態を確実に検出することができるとともに、第２の過給機の作動状態に応じて開閉制御を最適なタイミングで実施することができる。
【００１８】
また、上記（３）の構成を有する本発明に係る過給機付き内燃機関においては、（５）前記制御手段は、前記回転数検出器によって検出された前記第２の過給機の回転数が所定値未満である場合に、前記開閉手段を閉塞し、前記第２の過給機の回転数が所定値以上のときに前記開閉手段を開放するものから構成されている。
【００１９】
この構成により、第２の過給機の回転数が所定値未満であれば、低吸入空気量域と判断して開閉手段を閉塞し、第２の過給機の回転数が所定値以上であれば、高吸入空気量域と判断して開閉手段を開放するので、低吸入空気量域では、第２の過給機や内燃機関から潤滑油が漏出するのを防止することができ、高吸入空気量域では、第２の過給機に十分な吸入空気を供給して、第１の過給機と第２の過給機の両方から内燃機関に圧縮空気を供給することができる。
【００２０】
また、上記（４）の構成を有する本発明に係る過給機付き内燃機関においては、（６）前記制御手段は、前記開度検出器によって検出された前記排気バイパス弁の開度が所定値未満である場合に、前記開閉手段を閉塞し、前記排気バイパス弁の開度が所定値以上のときに前記開閉手段を開放するものから構成されている。
【００２１】
この構成により、排気バイパス弁の開度が所定値未満であれば、低吸入空気量域と判断して開閉手段を閉塞し、排気バイパス弁の開度が所定値以上であれば、高吸入空気量域と判断して開閉手段を開放するので、低吸入空気量域では、第２の過給機や内燃機関から潤滑油が漏出するのを防止することができ、高吸入空気量域では、第２の過給機に十分な吸入空気を供給して、第１の過給機と第２の過給機の両方から内燃機関に圧縮空気を供給することができる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明は、第１の過給機のみによる運転状態にあるときに、第１の過給機の吸入部の上流側の負圧の影響を受けて第２の過給機から潤滑油が漏出するのを防止して、第２の過給機を安定して作動させることができるとともに内燃機関の焼き付けが発生するのを防止することができる過給機付き内燃機関を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、本発明に係る過給機付き内燃機関の実施の形態について、図面を用いて説明する。
（第１の実施の形態）
図１〜図７は本発明に係る過給機付き内燃機関の第１の実施の形態を示す図である。
【００２４】
まず、構成を説明する。図１は内燃機関（以下、エンジンという）を示す図である。図１は車両に搭載された直列６気筒の過給機付きエンジンの概略構成図である。図１において、エンジン１の吸気系には、吸気動脈または吸気干渉を防止するためのサージタンク２が設けられており、サージタンク２の上流側には、スロットルボディ３が設けられている。
【００２５】
このスロットルボディ３の内部には、図示しないアクセルペダルの操作に連動して開閉されるスロットル弁４が設けられており、このスロットル弁４が開閉されることによってサージタンク２への吸入空気量が調整される。また、このスロットル弁４の開度Ｔｓｖはスロットル開度センサ１０１によって検出されるようになっている。
【００２６】
また、サージタンク２の下流側には、エンジン１の各気筒♯１、♯２、♯３、♯４、♯５、♯６毎に分岐された吸気マニホールド５を備えており、この吸気マニホールド５には、エンジン♯１〜♯６毎に燃料を噴射するインジェクタ６Ａ、６Ｂ、６Ｃ、６Ｄ、６Ｅ、６Ｆがそれぞれ設けられている。
【００２７】
また、各インジェクタ６Ａ〜６Ｆには図示しない燃料ポンプの作動によってフューエルタンクから所定圧力の燃料が供給されるようになっている。また、エンジン１の各気筒♯１〜♯６に応じて点火プラグ７Ａ、７Ｂ、７Ｃ、７Ｄ、７Ｅ、７Ｆがそれぞれ設けられている。
【００２８】
一方、エンジン１の排気系には、排気マニホールド８が設けられており、この排気マニホールド８は排気干渉を伴わない気筒群♯１〜♯３と、♯４〜♯６との２つに集合され、その集合部８ａ、８ｂが連通路９によって互いに連通されている。
【００２９】
また、エンジン１の吸気系および排気系には、第１の過給機を構成する主ターボチャージャ１０および第２の過給機を構成する副ターボチャージャ１１がそれぞれ並列に設けられている。
【００３０】
また、主ターボチャージャ１０の排気部であるタービン１０ａおよび副ターボチャージャ１１の排気部であるタービン１１ａは、その上流側が排気マニホールド８の各集合部８ａ、８ｂにそれぞれ連通されている。
【００３１】
すなわち、主ターボチャージャ１０に対応してエンジン１の気筒群♯１〜♯３が連通され、副ターボチャージャ１１に対応してエンジン１の気筒群♯４〜♯６が連通されている。但し、上述したように気筒群♯１〜♯３および気筒群♯４〜♯６は連通路９によって連通されている。
【００３２】
また、タービン１０ａの下流側には排気通路としての主排気通路１２が連通されており、タービン１１ａの下流側には排気通路としての副排気通路１３が連通されている。
【００３３】
これら主排気通路１２および副排気通路１３はその下流側で合流しており、主排気通路１２および副排気通路１３は三元触媒を内蔵する触媒コンバータ１４および図示しないマフラーを介して外部に連通している。
【００３４】
一方、主ターボチャージャ１０の吸気部であるコンプレッサ１０ｂの上流側は吸気通路としての主吸気通路１５に連通しており、副ターボチャージャ１１の吸気部であるコンプレッサ１１ｂの上流側は吸気通路としての副吸気通路１６に連通している。
【００３５】
これら主吸気通路１５および副吸気通路１６の上流側はそれぞれエアフローメータ１０２ａ、１０２ｂおよびエアクリーナ１８ａ、１８ｂを介して外部に連通している。すなわち、主吸気通路１５は第１の吸気口としての吸気口１５ａから第１のエアクリーナとしてのエアクリーナ１８ａを介して主ターボチャージャ１０のコンプレッサ１０ｂに連通しており、吸気口１５ａから外部の空気を主ターボチャージャ１０のコンプレッサ１０ｂに供給するようになっている。
【００３６】
また、副吸気通路１６は第２の吸気口としての吸気口１６ａから第２のエアクリーナとしてのエアクリーナ１８ｂを介して副ターボチャージャ１１のコンプレッサ１１ｂに連通しており、吸気口１６ａから外部の空気を副ターボチャージャ１１のコンプレッサ１１ｂに供給するようになっている。したがって、本実施の形態の主吸気通路１５および副吸気通路１６はそれぞれ独立しており、連通していない。
【００３７】
また、各コンプレッサ１０ｂの下流側は吸気通路としての主吸気通路１９に連通しているとともに、コンプレッサ１１ｂの下流側は吸気通路としての副吸気通路２０に連通しており、これら主吸気通路１９および副吸気通路２０の下流側は１本の共通吸気通路２１に合流して連通され、吸気冷却用のインタークーラー２２およびスロットルボディ３を介してサージタンク２に連通されている。
【００３８】
また、主ターボチャージャ１０は低吸入空気量域から高吸入空気量域、すなわち、エンジン１の低回転領域からエンジン１の中・高回転領域まで作動するようになっている。この主ターボチャージャ１０はエンジン１の全ての運転領域で作動されるものであり、副ターボチャージャ１１は低吸入空気量域で停止され、特定の運転領域である高吸入空気量域で作動するようになっている。本実施の形態では、主ターボチャージャ１０および副ターボチャージャ１１により、所謂、「パラレルシーケンシャルターボシステム」が構成されている。
【００３９】
また、副ターボチャージャ１１のタービン１１ａに連通する副排気通路１３の途中には、排気切換弁２３が設けられているとともに、コンプレッサ１１ｂに連通する副吸気通路２０の途中には吸気切換弁２４が設けられており、排気切換弁２３および吸気切換弁２４は、ダイヤフラム式のアクチュエータ２５、２６によってそれぞれ開閉されるようになっている。
【００４０】
そして、排気切換弁２３および吸気切換弁２４の両方が全開のときには、主ターボチャージャ１０および副ターボチャージャ１１が作動する「ツインターボステージ」に移行し、排気切換弁２３および吸気切換弁２４の両方が全閉のときには、主ターボチャージャ１０が作動する「シングルターボステージ」に移行する。
【００４１】
また、副ターボチャージャ１１のタービン１１ａに連通する副排気通路１３には、副ターボチャージャ１１のタービン１１ａの下流側と主ターボチャージャ１０のタービン１０ａの下流側とを連通する排気バイパス通路２７が設けられており、この排気バイパス通路２７は、主ターボチャージャ１０のみの動作時に副ターボチャージャ１１の空転による温度上昇を防止するために解放される。
【００４２】
この排気バイパス通路２７には排気バイパス通路２７を開閉する排気バイパス弁２８が設けられており、この排気バイパス弁２８はダイヤフラム式のアクチュエータ２９によって開度、すなわち、排気バイパス弁２８の開口量が可変制御される。なお、本実施の形態では、排気バイパス弁２８およびアクチュエータ２９が排気量制御手段を構成している。
【００４３】
また、吸気切換弁２４の上流側の副吸気通路２０と、主ターボチャージャ１０のコンプレッサ１０ｂよりも上流側の主吸気通路１５との間には、副吸気通路２０と主吸気通路１５とを連通する吸気バイパス通路３０が設けられており、この吸気バイパス通路３０は、主ターボチャージャ１０のみの動作から主ターボチャージャ１０および副ターボチャージャ１１への切換えをスムーズにするために開放される。
【００４４】
また、吸気バイパス通路３０の一端側には吸気バイパス通路３０を開閉するために、ダイヤフラム式のアクチュエータ３１によって駆動される吸気バイパス弁３２が設けられている。
【００４５】
また、副吸気通路２０において吸気切換弁２４の上流側と下流側との間にはバイパス通路３３によって連通されており、このバイパス通路３３にはリード弁３４が設けられている。そして、副ターボチャージャ１１のコンプレッサ１１ｂでの出口圧力が主ターボチャージャ１０の出口圧力よりも大きくなったときに、そのバイパス通路３３およびリード弁３４を介して吸気切換弁２４の上流側から下流側へと空気がバイパスされるようになっている。
【００４６】
一方、主ターボチャージャ１０において、タービン１０ａの上流側と下流側との間にはウェイストゲート通路３５が設けられており、このウェイストゲート通路３５にはウェイストゲート通路３５を開閉するウェイストゲート弁３６が設けられている。
【００４７】
このウェイストゲート弁３６は、主ターボチャージャ１０および副ターボチャージャ１１による過給圧が予め設定された過給圧を超えることを防止するために、タービン１０ａへの流入排気ガスを、タービン１０ａの出口側にバイパスしてタービン１０ａ、１１ａの出力を調整し、主ターボチャージャ１０および副ターボチャージャ１１による過給圧を制御するためのものである。そして、ウェイストゲート弁３６は、アクチュエータ３７によって開度、すなわち、ウェイストゲート通路３５の開口量が可変制御される。
【００４８】
一方、アクチュエータ２５、２６、２９、３１、３７にはそれぞれ第１、第２、第３、第４、第５の電磁弁１１１、１１２、１１３、１１４、１１５が接続されており、電磁弁１１１〜１１５の切換えは、ＥＣＵ１００（図２参照）からの指令に基づいて行われる。
【００４９】
アクチュエータ２９、３７は、主吸気通路１９または共通吸気通路２１からの過給圧をそれぞれのダイヤフラム室に導入し、それぞれ第４の電磁弁１１４および第５の電磁弁１１５によるデューティ制御によってエアクリーナ１８ａの下流側への戻し量を調整することにより、ダイヤフラム室の圧力を調整するようになっている。
【００５０】
また、アクチュエータ２５、２６、３１は、正圧タンク５０からの過給圧をそれぞれのダイヤフラム室に導入し、それぞれ第１の電磁弁１１１、第２の電磁弁１１２および第３の電磁弁１１３によるオン／オフ制御によって、ダイヤフラム室の空気をエアクリーナ１８ａの下流側に空気を戻すか、戻さないようにするのかを制御することにより、ダイヤフラム室の圧力を調整するようになっている。
【００５１】
また、第１の電磁弁１１１はバキュームスイッチングバルブから構成されており、第１の電磁弁１１１が“オン”になると、吸気切換弁２４を全開とするようにアクチュエータ２６が作動され、“オフ”になると、吸気切換弁２４が全閉とするようにアクチュエータ２６を作動される。
また、第３の電磁弁１１３はバキュームスイッチングバルブから構成されており、第３の電磁弁１１３が“オン”になると、排気切換弁２３が全開するようにアクチュエータ２５が作動され、“オフ”になると排気切換弁２３が全閉するようにアクチュエータ２５が作動される。
【００５２】
また、第２の電磁弁１１２はバキュームスイッチングバルブから構成されており、第２の電磁弁１１２が“オン”になると、吸気バイパス弁３２を全閉するようにアクチュエータ３１が作動され、“オフ”になると、吸気バイパス弁３２を全開するようにアクチュエータ３１が作動させる。
【００５３】
また、第５の電磁弁１１５は、オン／オフ制御でなく、上述したようにデューティ制御式のバキュームスイッチングバルブから構成されており、ウェイストゲート弁３６の開度は、アクチュエータ３７のダイヤフラム室に導入される過給気のエアクリーナ１８ａの下流側への戻し量を第５の電磁弁１１５のデューティ制御によって可変させることにより可変可能となっている。
【００５４】
一方、排気バイパス弁２８は、図３に示すよう排気下流側に開くスイングアーム弁から構成されており、排気バイパス弁２８と連結されるダイヤフラム式のアクチュエータ２９には、ダイヤフラム室２９ａが形成されている。ダイヤフラム室２９ａはダイヤフラム２９ｃによって区画されており、ダイヤフラム室２９ａの反対側の室２９ｂにはダイヤフラム２９ｃをダイヤフラム室２９ａ側に押圧するスプリング２９ｄが収納されている。
【００５５】
ダイヤフラム室２９ａには、主吸気通路１９から過給圧が導かれるようになっており、ダイヤフラム室２９ａに導かれた過給気は、第４の電磁弁１１４によりエアクリーナ１８ａの下流側に戻されるようになっている。
【００５６】
エンジン１の運転中は、排気バイパス弁２８の弁体２８ａには排気ガスの排圧が作用しており、この排圧Ｐｂによって弁体２８ａにかかる力と、排気バイパス弁２８と連結されるダイヤフラム式のアクチュエータ２９のダイヤフラム室２９ａ内に作用する過給圧によって生じる力との和が一定値を超えることによって排気バイパス弁２８は開弁される。また、排気バイパス弁２８の閉弁動作は、スプリング２９ｄの付勢力によって行われる。
【００５７】
また、排気バイパス弁２８を作動させるアクチュエータ２９に過給圧を導入する第４の電磁弁１１４は、オン／オフ制御でなく、上述したようにデューティ制御式のバキュームスイッチングバルブから構成されており、排気バイパス弁２８の開度制御は、アクチュエータ２９のダイヤフラム室２９ａに導入される過給気のエアフローメータ１０２ｂの下流側への戻し量を第４の電磁弁１１４のデューティ制御によって可変させることにより可変可能となっている。
【００５８】
一方、主吸気通路１５および副吸気通路１６に設けられたエアフローメータ１０２ａ、１０２ｂはそれぞれ吸入空気量を検出するようになっている。また、エンジン１にはクランク角センサ１０３が設けられており、このクランク角センサ１０３はクランク軸またはカム軸の回転よりクランク角度と共にエンジン回転数Ｎｅを検出するようになっている。また、主排気通路１２には酸素センサ１０４が設けられており、この酸素センサ１０４は排気ガス中の酸素濃度を検出するようになっている。
【００５９】
図４、図５は、主ターボチャージャ１０および副ターボチャージャ１１に潤滑油を供給するための構成を示す図であり、図４は潤滑油の供給経路の概略図、図５は主ターボチャージャ１０と副ターボチャージャ１１の構成図である。なお、主ターボチャージャ１０と副ターボチャージャ１１も同様の構成であるため、図５によって両ターボチャージャ１０、１１の説明を行う。
【００６０】
図４において、図示しないオイルパン内の潤滑油は、オイルポンプによって吸い込まれた後に、多数の潤滑油供給通路からエンジン１の要部潤滑部に供給された後、オイルパンに還流される。潤滑油供給通路の所定位置には、潤滑油を冷却するオイルクーラーや潤滑油中の異物を除去するオイルエレメントが設けられており、異物が除去された潤滑油の一部は、潤滑油供給通路５１を介して第１供給通路５２と第２供給通路５３に分岐される。
【００６１】
第１供給通路５２は主ターボチャージャ１０に潤滑油を供給するようになっており、主ターボチャージャ１０を潤滑した潤滑油は第１戻り通路５４を介してオイルパンに還流される。
【００６２】
また、第２供給通路５３は副ターボチャージャ１１に潤滑油を供給するようになっており、副ターボチャージャ１１を潤滑した潤滑油は第２戻り通路５５を介してオイルパンに還流される。
【００６３】
一方、図５において、主ターボチャージャ１０および副ターボチャージャ１１は、ベアリングハウジング６１と、ベアリングハウジング６１の一側に設けられたタービンハウジング６２と、ベアリングハウジング６１の他側に設けられたコンプレッサハウジング６３と、タービンハウジング６２内に回転可能に設けられたタービン１０ａ、１１ａと、コンプレッサハウジング６３内に回転可能に設けられたコンプレッサ１０ｂ、１１ｂと、タービン１０ａ、１１ａとコンプレッサ１０ｂ、１１ｂとを連結し、ベアリングハウジング６１からベアリング６４を介して回転可能に支持されたシャフト６５とを備えている。
【００６４】
また、ベアリングハウジング６１には、図５中、前後方向に延在し、第１供給通路５２または第２供給通路５３に連通する第１連通路６６と、第１連通路６６に連通するとともに図５中、左右方向に延在する第２連通路６７と、第２連通路６７に連通し、シャフト６５とベアリング６４に向けて開口する一対の第３連通路６８とを備えており、主ターボチャージャ１０、副ターボチャージャ１１の潤滑が終了したし潤滑油は第１戻り通路５４、第２戻り通路５５を介してオイルパンに還流される。
【００６５】
なお、本実施の形態では、潤滑油供給通路５１、第１供給通路５２、第２供給通路５３、第１連通路６６、第２連通路６７および第３連通路６８が潤滑油供給手段を構成している。
【００６６】
一方、ＥＣＵ１００は、図２に示すように、スロットル開度センサ１０１、エアフローメータ１０２ａ、１０２ｂ、クランク角センサ１０３、酸素センサ１０４が接続されており、ＥＣＵ１００は、エンジン１を制御するための各種演算を行うＣＰＵ（central processing unit）１００ａ、読み出し専用のメモリであるＲＯＭ（Read Only Memory）１００ｂ、一時記憶用のＲＡＭ（Random Access Memory）１００ｃ、入出力インターフェイス（Ｉ／Ｏインターフェイス）１００ｄ、各種センサからのアナログ信号をディジタル量に変換するＡ／Ｄコンバータ１００ｅを備え、スロットル開度センサ１０１、エアフローメータ１０２ａ、１０２ｂ、クランク角センサ１０３、酸素センサ１０４からの検出情報に基づいて燃料噴射弁であるインジェクタ６Ａ、６Ｂ、６Ｃ、６Ｄ、６Ｅ、６Ｆを制御する。
【００６７】
また、ＥＣＵ１００は、スロットル開度センサ１０１、エアフローメータ１０２ａ、１０２ｂ、クランク角センサ１０３、酸素センサ１０４からの検出情報に基づいてアクチュエータ２５、２６を“オン／オフ”にするようになっており、アクチュエータ２５、２６が“オン”になると排気切換弁２３および吸気切換弁２４を全開にし、アクチュエータ２５、２６が“オフ”になると排気切換弁２３および吸気切換弁２４が全閉にするようになっている。
【００６８】
また、ＥＣＵ１００は、スロットル開度センサ１０１、エアフローメータ１０２ａ、１０ｂ、クランク角センサ１０３、酸素センサ１０４からの検出情報に基づいて アクチュエータ２９、３１を制御することにより、排気バイパス弁２８または吸気バイパス弁３２の開度を調整して、排気バイパス通路２７または吸気バイパス通路３０の排気流量を調整するようになっている。
【００６９】
次に、図６、図７に基づいて過給制御を説明する。なお、図６は過給制御のフローチャートであり、このフローチャートはＥＣＵ１００のＣＰＵ１００ａによって実行されるＲＯＭ１００ｂに記憶されたプログラムである。また、図７はターボチャージャの作動とエンジン回転数およびエンジン負荷との関係を示す図である。
【００７０】
まず、ＥＣＵ１００のＣＰＵ１００ａは、スロットル開度センサ１０１、エアフローメータ１０２ａ、１０２ｂおよび酸素センサ１０４の検出情報に基づいて算出されたエンジン負荷とクランク角センサ１０３に基づいて算出されたエンジン回転数から運転状態を判断し、この運転状態に基づいて主ターボチャージャ１０のみを作動するか否かを判別する。
【００７１】
具体的には、ＥＣＵ１００のＣＰＵ１００ａは、図７に示すマップに基づいて運転状態が判定ラインＡ未満であるか否かを判別する（ステップＳ１）。ＣＰＵ１００ａは、ステップＳ１で判定ラインＡ未満であるものと判断した場合には、低速・高負荷域または中速・低負荷のシングルターボ領域、すなわち、低吸入空気量域であるものと判断して、排気切換弁２３および吸気切換弁２４を閉じた状態にして主ターボチャージャ１０のみを作動する「シングルターボステージ」に移行する（ステップＳ２）。
【００７２】
このとき、エンジン１からの排気ガスは主ターボチャージャ１０のみに供給され、主ターボチャージャ１０のタービン１０ａのみが回転する。この「シングルターボステージ」では、第１供給通路５２を介して主ターボチャージャ１０にエンジン１の回転数に応じた潤滑油が供給される。
【００７３】
具体的には、第１供給通路５２から第１連通路６６、第２連通路６７および第３連通路６８を介して主ターボチャージャ１０のシャフト６５とベアリング６４に潤滑油が供給され、この潤滑油は第１戻り通路５４を介してオイルパンに還流される。
【００７４】
また、主ターボチャージャ１０のタービン１０ａを通過した排気ガスは、主排気通路１２を経て、主排気通路１２および副排気通路１３の合流部に到達し、さらに下流の触媒コンバータ１４を通過して外部に排出される。
【００７５】
このように低吸入空気量域では、主ターボチャージャ１０のみで過給を行う「シングルターボステージ」に移行するので、主ターボチャージャ１０および副ターボチャージャ１１の両方で過給を行う場合よりも過給特性を向上させることができるとともに、エンジン１の負荷の立ち上がりを速くして、低速域の応答性を向上させることができる。
【００７６】
一方、ステップＳ１でＣＰＵ１００ａは、判定ラインＡ以上であるものと判断した場合には、判定ラインＢ未満であるか否かを判定する（ステップＳ３）。
【００７７】
ステップＳ３では、ＣＰＵ１００ａは、図７に示すようにエンジン負荷とエンジン回転数に基づいて算出された運転状態が判定ラインＡ以上で、判定ラインＢ未満であるものと判断した場合には、エンジンの運転状態が低速・高負荷の判定ラインＡを超えた時点で、第４の電磁弁１１４によりアクチュエータ２９をデューティ制御することにより、排気バイパス弁２８を小開度で開弁する（ステップＳ４）。
【００７８】
このため、排気バイパス通路２７が開放されて、排気ガスの一部が副ターボチャージャ１１に導入される。また、第２の電磁弁１１２を“オン”にして吸気バイパス弁３２を全閉するようにアクチュエータ３１を作動する。このため、副ターボチャージャ１１のタービン１１ａの助走回転が開始される。
【００７９】
また、助走回転が行われると、第２供給通路５３を介して副ターボチャージャ１１にエンジン１の回転数に応じた潤滑油が供給される。
【００８０】
一方、ＣＰＵ１００ａは、ステップＳ３で判定ラインＢ以上であるものと判断した場合には、エンジンの運転状態が高速・高負荷のツインターボ領域、すなわち、高吸入空気量域であるものと判断して、第１の電磁弁１１１および第３の電磁弁１１３を“オン”にして吸気切換弁２４を全開とするようにアクチュエータ２６を作動させるとともに、排気切換弁２３が全開するようにアクチュエータ２５を作動し、さらに、第４の電磁弁１１４によりアクチュエータ２９をデューティ制御することにより、排気バイパス弁２８を全閉状態にして副ターボチャージャ１１の助走回転を終了する（ステップＳ５）。
【００８１】
このため、主ターボチャージャ１０および副ターボチャージャ１１により過給が行われる「ツインターボステージ」に移行する。また、副ターボチャージャ１１が助走回転しているので、「ツインターボステージ」に移行する瞬間に衝撃が生じることがなく、ステージの移行がスムーズに行われる。
【００８２】
また、「ツインターボステージ」に移行した場合には、第１供給通路５２および第２供給通路５３を介して副ターボチャージャ１１および副ターボチャージャ１１に潤滑油が供給される。
【００８３】
また、「ツインターボステージ」移行後には、エンジン１からの排気ガスは、主ターボチャージャ１０および副ターボチャージャ１１を流れ、主ターボチャージャ１０のタービン１０ａおよび副ターボチャージャ１１のタービン１１ａを回転駆動させる。
【００８４】
さらに、各タービン１０ａ、１１ａを通過した排気ガスは、主排気通路１２、副排気通路１３を経てそれらの合流部に到達し、さらに、下流の触媒コンバータ１４を通過して外部に流れる。
【００８５】
このように「ツインターボステージ」にすると、主ターボチャージャ１０および副ターボチャージャ１１によって十分な過給圧を得ることができ、高速域におけるエンジン１の出力を向上させることができる。
【００８６】
また、「ツインターボステージ」から「シングルターボステージ」に移行する場合には、ＣＰＵ１００ａは、判定ラインＢ未満になったときに、第４の電磁弁１１４によりアクチュエータ２９をデューティ制御して排気バイパス弁２８を開弁するとともに、アクチュエータ２５、２６を“オフ”にして排気切換弁２３および吸気切換弁２４を全閉して副ターボチャージャ１１の減速を行う。
【００８７】
その後、判定ラインＡ未満になったときに、アクチュエータ２９を“オフ”にして排気バイパス弁２８を全閉する。また、副ターボチャージャ１１が回転している間には、副ターボチャージャ１１に潤滑油を供給する。
【００８８】
このように本実施の形態では、主吸気通路１５と副吸気通路１６とを独立して設け、主吸気通路１５と副吸気通路１６とが連通しないようにしたので、主ターボチャージャ１０のコンプレッサ１０ｂの上流側に大きな負圧が発生した場合であっても、この負圧の影響を受けて副ターボチャージャ１１のコンプレッサ１１ｂから潤滑油が漏出するのを防止することができる。
【００８９】
このため、副ターボチャージャ１１の作動時に副ターボチャージャ１１に潤滑油を十分に供給することができるとともに、エンジン１の焼き付けが発生するのを防止することができる。
（第２の実施の形態）
図８〜図１２は本発明に係る過給機付き内燃機関の第２の実施の形態を示す図である。なお、第１の実施の形態と同様の構成には同一番号を付して説明を省略する。
【００９０】
図８において、主ターボチャージャ１０の吸気部であるコンプレッサ１０ｂの上流側は第１の分岐吸気通路としての主吸気通路７１に連通しており、副ターボチャージャ１１の吸気部であるコンプレッサ１１ｂの上流側は第２の分岐吸気通路としての副吸気通路７２に連通している。
これら主吸気通路７１および副吸気通路７２の上流側は１本の共通吸気通路７３によって合流しており、エアフローメータ１０２およびエアクリーナ７４を介して外部に連通している。すなわち、共通吸気通路７３はエアクリーナ７４を備えた外部に連通する吸気口７３ａを備えており、吸気通路７１および副吸気通路７２はこの共通吸気通路７３によって分岐されている。本実施の形態では、共通吸気通路７３が分岐部を構成している。
【００９１】
また、各コンプレッサ１０ｂの下流側は主吸気通路１９に連通しているとともに、コンプレッサ１１ｂの下流側は副吸気通路２０に連通しており、これら主吸気通路１９および副吸気通路２０の下流側は１本の共通吸気通路２１に合流して連通され、吸気冷却用のインタークーラー２２およびスロットルボディ３を介してサージタンク２に連通されている。
【００９２】
また、共通吸気通路７３の下流側と副ターボチャージャ１１の間の副吸気通路７２には、副吸気通路７２を開閉する開閉手段としての副吸気通路開閉弁７５が設けられており、この副吸気通路開閉弁７５はダイヤフラム式のアクチュエータ７６によって開閉制御される。
【００９３】
また、アクチュエータ７６は正圧タンク５０からの過給圧とエアフローメータ１０２の下流からの大気圧とを選択的に切換えるために、第６の電磁弁１１６が接続されており、第６の電磁弁１１６の切換えは、ＥＣＵ１００（図９参照）からの指令に基づいて行われる。
【００９４】
また、アクチュエータ７６は、正圧タンク５０からの過給圧をダイヤフラム室に導入し、第６の電磁弁１１６によるオン／オフ制御によって、ダイヤフラム室の空気をエアフローメータ１０２の下流側に空気を戻すか、戻さないようにするのかを制御することにより、ダイヤフラム室の圧力を調整するようになっている。なお、本実施の形態では、エアフローメータ１０２は１つだけ設けられており、アクチュエータ２５、２６、２９、３１、３７のダイヤフラム室に供給される過給圧はエアフローメータ１０２の下流側に戻される。
【００９５】
また、第６の電磁弁１１６が“オン”になると、副吸気通路開閉弁７５が全開とするようにアクチュエータ７６が作動され、“オフ”になると、副吸気通路開閉弁７５が全閉とするようにアクチュエータ７６が作動される。
【００９６】
図１０は、副吸気通路開閉弁７５の構成を示す図である。図１０において、副吸気通路開閉弁７５は、吸気下流側に開く弁体７５ａを備えたスイングアーム弁から構成されており、副吸気通路開閉弁７５と連結されるダイヤフラム式のアクチュエータ７６には、ダイヤフラム室７６ａが形成されている。ダイヤフラム室７６ａはダイヤフラム７６ｃによって区画されており、ダイヤフラム室７６ａの反対側の室７６ｂにはダイヤフラム７６ｃをダイヤフラム室７６ａ側に押圧するスプリング７６ｄが収納されている。
【００９７】
ダイヤフラム室７６ａには、正圧タンク５０から過給圧が導かれるようになっており、ダイヤフラム室７６ａに導かれた過給気は、リーク通路７２ａを介して副吸気通路７２にリークされるようになっている。
【００９８】
低吸入空気量域では、副吸気通路開閉弁７５の弁体７５ａにはエアフローメータ１０２の下流からの大気圧がダイヤフラム室７６ａに導かれるようになっており、この大気圧はスプリング７６ｄの付勢力よりも小さいので、弁体７５ａはスプリング７６ｄによって閉弁方向に付勢され、副吸気通路７２は閉弁される。
【００９９】
また、高吸入空気量域では、第６の電磁弁１１６による切換制御によってダイヤフラム室７６ａには正圧タンク５０からの正圧が導かれるようになっており、この正圧はスプリング７６ｄの付勢力よりも大きいので、副吸気通路開閉弁７５の弁体７５ａはスプリング７６ｄの付勢力に抗して開弁方向に移動して、副吸気通路７２が開弁される。
【０１００】
一方、ＥＣＵ１００は、副ターボチャージャ１１の回転数に基づいて第６の電磁弁１１６をオン／オフ制御する。具体的には、副ターボチャージャ１１には、作動状態検出手段および回転数検出器としてのギャップセンサ１０５が設けられており、このギャップセンサ１０５は、例えば、タービン１１ａの羽根が通過したことで生じるギャップの変動、すなわち、変調を検出してＥＣＵ１００に検出信号を出力するようになっている。ＥＣＵ１００は、ギャップセンサ１０５からの検出情報に基づいて変調周波数（羽根の数／毎秒）から副ターボチャージャ１１の回転数（ｒｐｍ）を算出するようになっている。
【０１０１】
ＥＣＵ１００はギャップセンサ１０５からの検出情報に基づいて第６の電磁弁１１６をオン／オフ制御することにより、アクチュエータ７６によって副吸気通路開閉弁７５を開閉することにより、副吸気通路７２を開閉する。本実施の形態では、ＥＣＵ１００、第６の電磁弁１１６が制御手段を構成している。
【０１０２】
次に、図１１、図１２に基づいて過給制御を説明する。なお、図１１は過給制御のフローチャートであり、このフローチャートはＥＣＵ１００のＣＰＵ１００ａによって実行されるＲＯＭに記憶されたプログラムである。また、図１２は副ターボチャージャの回転数と副吸気通路開閉弁７５の関係を示す図である。
【０１０３】
まず、ＥＣＵ１００のＣＰＵ１００ａは、スロットル開度センサ１０１、エアフローメータ１０２、クランク角センサ１０３、酸素センサ１０４に基づいてエンジン負荷とエンジン回転数に基づいて運転状態を判断し、この運転状態に基づいて主ターボチャージャ１０のみを作動するか否かを判別する。
【０１０４】
具体的には、ＥＣＵ１００のＣＰＵ１００ａは、図７に示すマップに基づいて運転状態が判定ラインＡ未満であるか否かを判別する（ステップＳ１１）。ＣＰＵ１００ａは、ステップＳ１１で判定ラインＡ未満であるものと判断した場合には、低速・高負荷域または中速・低負荷のシングルターボ領域、すなわち、低吸入空気量域であるものと判断して、排気切換弁２３および吸気切換弁２４を閉じた状態にして主ターボチャージャ１０のみを作動する「シングルターボステージ」に移行する（ステップＳ１２）。
【０１０５】
このとき、エンジン１からの排気ガスは主ターボチャージャ１０のみに流れ、主ターボチャージャ１０のタービン１０ａのみに流れる。このとき、第１供給通路５２を介して主ターボチャージャ１０にエンジン１の回転数に応じた潤滑油が供給される。
【０１０６】
また、主ターボチャージャ１０のタービン１０ａを通過した排気ガスは、主排気通路１２を経て、主排気通路１２および副排気通路１３の合流部に到達し、さらに下流の触媒コンバータ１４を通過して外部に排出される。
【０１０７】
次いで、ＣＰＵ１００ａは、副吸気通路開閉弁制御処理を実行する（ステップＳ１３）。この副吸気通路開閉弁制御処理では、ＣＰＵ１００ａは、ギャップセンサ１０５からの検出情報に基づいて図１２を参照し、副吸気通路開閉弁７５を開閉するか否かを判断する。
【０１０８】
すなわち、ＣＰＵ１００ａは、副ターボチャージャ１１の回転数ｒｐｍ＞ｒｐｍ１であるか否かを判断する。この副ターボチャージャ１１の回転数ｒｐｍ１は判定ラインＡと判定ラインＢの間にあるときに、副ターボチャージャ１１の回転数に対応するような値に設定されており、このｒｐｍ１が所定値を構成している。
【０１０９】
したがって、副ターボチャージャ１１が停止しているときには、ＣＰＵ１００ａは副ターボチャージャ１１の回転数がｒｐｍ＜ｒｐｍ１と判断して第６の電磁弁１１６を“オフ”にする。このため、副吸気通路開閉弁７５の開弁は行われず、副吸気通路７２と主吸気通路７１とは遮断される。
【０１１０】
一方、ステップＳ１１でＣＰＵ１００ａは、判定ラインＡ以上であるものと判断した場合には、判定ラインＢ未満であるか否かを判定する（ステップＳ１４）。ステップＳ１４では、ＣＰＵ１００ａは、図７に示すようにエンジン負荷とエンジン回転数に基づいて算出された運転状態が判定ラインＡ以上で、判定ラインＢ未満であるものと判断した場合には、エンジンの運転状態が低速・高負荷の判定ラインＡを超えた時点で、第４の電磁弁１１４によりアクチュエータ２９をデューティ制御することにより、排気バイパス弁２８を小開度で開弁する（ステップＳ１５）。
【０１１１】
このため、排気バイパス通路２７が開放されて、排気ガスの一部が副ターボチャージャ１１に導入される。また、第２の電磁弁１１２を“オン”にして吸気バイパス弁３２を全閉するようにアクチュエータ３１を作動する。このため、副ターボチャージャ１１のタービン１１ａの助走回転が開始される。
【０１１２】
また、排気バイパス弁２８の開弁するのと同時にＣＰＵ１００ａは、副吸気通路開閉制御処理を実行する（ステップＳ１６）。この副吸気通路開閉制御処理では、ＣＰＵ１００ａは、副ターボチャージャ１１の回転数がｒｐｍ＞ｒｐｍ１であるか否かを判断する。このｒｐｍ１は判定ラインＡと判定ラインＢの間にあるとき、すなわち、上述したように副ターボチャージャ１１の助走回転を行っているときの副ターボチャージャ１１の任意の回転数に設定されているため、ＣＰＵ１００ａは、副ターボチャージャ１１の回転数のｒｐｍ＜ｒｐｍ１と判断したときに、第６の電磁弁１１６を“オフ”にして副吸気通路開閉弁７５の開弁は行わない。このため、副吸気通路７２と主吸気通路７１とは遮断される。
【０１１３】
また、このときには、第２供給通路５３から第１連通路６６、第２連通路６７および第３連通路６８を介して副ターボチャージャ１１のシャフト６５とベアリング６４に潤滑油が供給され、この潤滑油は第２戻り通路５５を介してオイルパンに還流される。
【０１１４】
また、ＣＰＵ１００ａは副ターボチャージャ１１の回転数がｒｐｍ＞ｒｐｍ１と判断したときには、第６の電磁弁１１６を“オン”にして副吸気通路開閉弁７５の開弁を行う。このように、副ターボチャージャ１１の助走回転中に副ターボチャージャ１１の回転数が十分に上昇して副ターボチャージャ１１の回転数がｒｐｍ１に到達したときに、副吸気通路開閉弁７５の開弁を行う。
【０１１５】
一方、ＣＰＵ１００ａは、ステップＳ１４で判定ラインＢ以上であるものと判断した場合には、エンジンの運転状態が高速・高負荷のツインターボ領域、すなわち、高吸入空気量域であるものと判断して、第１の電磁弁１１１および第３の電磁弁１１３を“オン”にして吸気切換弁２４を全開とするようにアクチュエータ２６を作動させるとともに、排気切換弁２３が全開するようにアクチュエータ２５を作動し、さらに、第４の電磁弁１１４によりアクチュエータ２９をデューティ制御することにより、排気バイパス弁２８を全閉状態にして副ターボチャージャ１１の助走回転を終了する（ステップＳ１７）。
【０１１６】
このため、主ターボチャージャ１０および副ターボチャージャ１１により過給が行われる「ツインターボステージ」に移行する。また、副ターボチャージャ１１が助走回転しているので、「ツインターボステージ」に移行する瞬間に衝撃が生じることがなく、ステージの移行がスムーズに行われる。
【０１１７】
また、「ツインターボステージ」に移行した場合には、ＥＣＵ１００はギャップセンサ１０５からの検出情報に基づいて副吸気通路開閉制御処理を実行する（ステップＳ１８）。この副吸気通路開閉制御処理では、ＣＰＵ１００ａは、副ターボチャージャ１１の回転数がｒｐｍ＞ｒｐｍ１であるか否かを判断する。
【０１１８】
このときには副ターボチャージャ１１の助走回転が終了しているため、ＣＰＵ１００ａは、副ターボチャージャ１１の回転数がｒｐｍ＞ｒｐｍ１と判断し、第６の電磁弁１１６を“オン”にして副吸気通路開閉弁７５を開弁する。このため、副吸気通路７２と主吸気通路７１とが連通される。
【０１１９】
また、「ツインターボステージ」移行後には、エンジン１からの排気ガスは、主ターボチャージャ１０および副ターボチャージャ１１を流れ、主ターボチャージャ１０のタービン１０ａおよび副ターボチャージャ１１のタービン１１ａを回転駆動させる。
【０１２０】
さらに、各タービン１０ａ、１１ａを通過した排気ガスは、主排気通路１２、副排気通路１３を経てそれらの合流部に到達し、さらに、下流の触媒コンバータ１４を通過して外部に流れる。
【０１２１】
また、「ツインターボステージ」から「シングルターボステージ」に移行する場合には、ＣＰＵ１００ａは、判定ラインＢ未満になったときに、第４の電磁弁１１４によりアクチュエータ２９をデューティ制御して排気バイパス弁２８を開弁するとともに、アクチュエータ２５、２６を“オフ”にして排気切換弁２３および吸気切換弁２４を全閉して副ターボチャージャ１１の減速を行うとともに、ＣＰＵ１００ａはギャップセンサ１０５からの検出情報に基づいて副吸気通路開閉制御処理を実行する。
【０１２２】
この副吸気通路開閉制御処理では、ＣＰＵ１００ａは、副ターボチャージャ１１の回転数がｒｐｍ＞ｒｐｍ１であるか否かを判断し、副ターボチャージャ１１の回転数がｒｐｍ＜ｒｐｍ１と判断したときに、ＣＰＵ１００ａは、第６の電磁弁１１６を“オフ”にして副吸気通路開閉弁７５を閉弁する。このため、副吸気通路７２と主吸気通路７１とが遮断される。
【０１２３】
その後、判定ラインＡ未満になったときに、アクチュエータ２９を“オフ”にして排気バイパス弁２８を全閉する。そして、運転状態が判定ラインＡ未満になったときには、ＣＰＵ１００ａはギャップセンサ１０５からの検出情報に基づいて副吸気通路開閉制御処理を実行する。
【０１２４】
この副吸気通路開閉制御処理では、ＣＰＵ１００ａは、副ターボチャージャ１１の回転数がｒｐｍ＞ｒｐｍ１であるか否かを判断する。このとき、副ターボタージャ１１は低速回転または、停止状態にあるため、ＣＰＵ１００ａは、副ターボチャージャ１１の回転数がｒｐｍ＜ｒｐｍ１と判断し、第６の電磁弁１１６を“オフ”にしたままの状態を維持することにより、副吸気通路開閉弁７５を閉弁する。このため、副吸気通路７２と主吸気通路７１とが遮断される。
【０１２５】
このように本実施の形態では、共通吸気通路７３と副ターボチャージャ１１のコンプレッサ１１ｂの間の副吸気通路７２に、副吸気通路７２を開閉する副吸気通路開閉弁７５を設け、副ターボチャージャ１１の回転数に基づいて副吸気通路開閉弁７５を開閉制御するようにしたので、エアクリーナ７４の圧力損失が発生したときに主ターボチャージャ１０のコンプレッサ１０ｂの上流側に大きな負圧が発生した場合に、この負圧の影響を受けて副ターボチャージャ１１のコンプレッサ１１ｂから潤滑油が漏出するのを防止することができる。このため、副ターボチャージャ１１の作動時に副ターボチャージャ１１に潤滑油を十分に供給することができるとともに、エンジン１の焼き付けが発生するのを防止することができる。
【０１２６】
また、本実施の形態では、副ターボチャージャ１１の回転数を直接検出して副吸気通路開閉弁７５を開閉制御しているので、副ターボチャージャ１１の実際の作動状態に応じて副吸気通路開閉弁７５を開閉制御することができる。
【０１２７】
また、本実施の形態では、低吸入空気量域では、副吸気通路開閉弁７５を閉塞し、高吸入空気量域では、副吸気通路開閉弁７５を開弁するようにしたので、低吸入空気量域において副ターボチャージャ１１やエンジン１から潤滑油が漏出するのを防止することができ、高吸入空気量域において副ターボチャージャ１１に十分な吸入空気を供給して、主ターボチャージャ１０と副ターボチャージャ１１の両方によってエンジン１に圧縮空気を供給することができる。
（第３の実施の形態）
図１３〜図１５は本発明に係る過給機付き内燃機関の第３の実施の形態を示す図であり、第１の実施の形態と同様の構成には同一番号を付して説明を省略する。
【０１２８】
本実施の形態では、図１３、図１４に示すように、排気バイパス弁２８の開度を検出する作動状態検出手段および開度検出器としての排気バイパス弁開度センサ１０６を設け、ＥＣＵ１００がこの排気バイパス弁開度センサ１０６の検出情報に基づいて副吸気通路開閉弁７５を開閉制御するようにしたものである。
【０１２９】
排気バイパス弁開度センサ１０６としては、排気バイパス弁２８の回転軸の回転角度に応じた電気信号を発生して回転軸の回転角度、換言すると、排気バイパス弁２８の開度を電気的に検出するセンサ等を用いれば良い。
【０１３０】
なお、過給制御については、図１１のフローチャートに基づいて説明を行う。また、潤滑油の供給に関しては、第２の実施の形態と同様であるため、説明を省略する。
【０１３１】
まず、ＥＣＵ１００のＣＰＵ１００ａは、スロットル開度センサ１０１、エアフローメータ１０２、クランク角センサ１０３、酸素センサ１０４に基づいてエンジン負荷とエンジン回転数に基づいて運転状態を判断し、この運転状態に基づいて主ターボチャージャ１０のみを作動するか否かを判別する。
【０１３２】
具体的には、ＥＣＵ１００のＣＰＵ１００ａは、図７に示すマップに基づいて運転状態が判定ラインＡ未満であるか否かを判別する（ステップＳ１１）。ＣＰＵ１００ａは、ステップＳ１１で判定ラインＡ未満であるものと判断した場合には、シングルターボ領域、すなわち、低吸入空気量域であるものと判断して、排気切換弁２３および吸気切換弁２４を閉じた状態にして主ターボチャージャ１０のみを作動する「シングルターボステージ」に移行した後（ステップＳ１２）、副吸気通路開閉弁制御処理に移行する（ステップＳ１３）。
【０１３３】
この副吸気通路開閉弁制御処理では、ＣＰＵ１００ａは、排気バイパス弁開度センサ１０６からの検出情報に基づいて図１５を参照し、副吸気通路開閉弁７５を開閉するか否かを判断する。
【０１３４】
すなわち、ＣＰＵ１００ａは、排気バイパス弁２８の開度Ｑ＞Ｑ１であるか否かを判断する。この開度Ｑ１は判定ラインＡと判定ラインＢの間にあるときに、排気バイパス弁２８の開度に対応するような値に設定されており、この開度Ｑ１が所定値を構成している。
【０１３５】
したがって、排気バイパス弁２８が閉塞されて副ターボチャージャ１１に排圧が作用しないときには、ＣＰＵ１００ａはＱ＜Ｑ１と判断して第６の電磁弁１１６を“オフ”にする。このため、副吸気通路開閉弁７５の開弁は行われず、副吸気通路７２と主吸気通路７１とは遮断される。
【０１３６】
一方、ステップＳ１１でＣＰＵ１００ａは、判定ラインＡ以上であるものと判断した場合には、判定ラインＢ未満であるか否かを判定する（ステップＳ１４）。ステップＳ１４では、ＣＰＵ１００ａは、図７に示すようにエンジン負荷とエンジン回転数に基づいて算出された運転状態が判定ラインＡ以上で、判定ラインＢ未満であるものと判断した場合には、エンジンの運転状態が低速・高負荷の判定ラインＡを超えた時点で、第４の電磁弁１１４によりアクチュエータ２９をデューティ制御することにより、排気バイパス弁２８を小開度で開弁する（ステップＳ１５）。
【０１３７】
このため、排気バイパス通路２７が開放されて、排気ガスの一部が副ターボチャージャ１１に導入される。また、第２の電磁弁１１２を“オン”にして吸気バイパス弁３２を全閉するようにアクチュエータ３１を作動する。このため、副ターボチャージャ１１のタービン１１ａの助走回転が開始される。
【０１３８】
また、排気バイパス弁２８の開弁するのと同時にＣＰＵ１００ａは、副吸気通路開閉制御処理を実行する（ステップＳ１６）。この副吸気通路開閉制御処理では、ＣＰＵ１００ａは、排気バイパス弁２８の開度Ｑ＜Ｑ１であるか否かを判断する。この開度Ｑ１は上述したように判定ラインＡと判定ラインＢの間にあるとき、すなわち、排気バイパス弁２８が開放されて副ターボチャージャ１１の助走回転を行っているときに対応する開度に設定されているため、ＣＰＵ１００ａは、Ｑ＜Ｑ１と判断したときに、第６の電磁弁１１６を“オフ”にして副吸気通路開閉弁７５の開弁は行わない。このため、副吸気通路７２と主吸気通路７１とは遮断される。
【０１３９】
また、ＣＰＵ１００ａはＱ＞Ｑ１と判断したときには、第６の電磁弁１１６を“オン”にして副吸気通路開閉弁７５の開弁を行う。このように、副ターボチャージャ１１の助走回転中に排気バイパス弁２８の開度Ｑ＞Ｑ１となったときには副吸気通路開閉弁７５の開弁を行う。
【０１４０】
一方、ＣＰＵ１００ａは、ステップＳ４で判定ラインＢ以上であるものと判断した場合には、エンジンの運転状態が高速・高負荷のツインターボ領域、すなわち、高吸入空気量域であるものと判断して、第１の電磁弁１１１および第３の電磁弁１１３を“オン”にして吸気切換弁２４を全開とするようにアクチュエータ２６を作動させるとともに、排気切換弁２３が全開するようにアクチュエータ２５を作動し、さらに、第４の電磁弁１１４によりアクチュエータ２９をデューティ制御することにより、排気バイパス弁２８を全閉状態にして副ターボチャージャ１１の助走回転を終了する（ステップＳ１７）。
【０１４１】
このため、主ターボチャージャ１０および副ターボチャージャ１１により過給が行われる「ツインターボステージ」に移行する。また、副ターボチャージャ１１が助走回転しているので、「ツインターボステージ」に移行する瞬間に衝撃が生じることがなく、ステージの移行がスムーズに行われる。
【０１４２】
また、「ツインターボステージ」に移行した場合には、ＥＣＵ１００は排気バイパス弁開度センサ１０６からの検出情報に基づいて副吸気通路開閉制御処理を実行する（ステップＳ１８）。この副吸気通路開閉制御処理では、ＣＰＵ１００ａは、排気バイパス弁２８の開度Ｑ＞Ｑ１であるか否かを判断する。
【０１４３】
このときには副ターボチャージャ１１の助走回転が終了しているため、ＣＰＵ１００ａは、Ｑ＞Ｑ１と判断し、第６の電磁弁１１６を“オン”にして副吸気通路開閉弁７５を開弁する。このため、副吸気通路７２と主吸気通路７１とが連通される。
【０１４４】
また、「ツインターボステージ」移行後には、エンジン１からの排気ガスは、主ターボチャージャ１０および副ターボチャージャ１１を流れ、主ターボチャージャ１０のタービン１０ａおよび副ターボチャージャ１１のタービン１１ａを回転駆動させる。
【０１４５】
また、「ツインターボステージ」から「シングルターボステージ」に移行する場合には、ＣＰＵ１００ａは、判定ラインＢ未満になったときに、第４の電磁弁１１４によりアクチュエータ２９をデューティ制御して排気バイパス弁２８を開弁するとともに、アクチュエータ２５、２６を“オフ”にして排気切換弁２３および吸気切換弁２４を全閉して副ターボチャージャ１１の減速を行うとともに、ＣＰＵ１００ａは排気バイパス弁開度センサ１０６からの検出情報に基づいて副吸気通路開閉制御処理を実行する。
【０１４６】
この副吸気通路開閉制御処理では、ＣＰＵ１００ａは、排気バイパス弁２８の開度Ｑ＞Ｑ１であるか否かを判断し、Ｑ＜Ｑ１と判断したときに、ＣＰＵ１００ａは、第６の電磁弁１１６を“オフ”にして副吸気通路開閉弁７５を閉弁する。このため、副吸気通路７２と主吸気通路７１とが遮断される。
【０１４７】
その後、判定ラインＡ未満になったときに、アクチュエータ２９を“オフ”にして排気バイパス弁２８を全閉する。そして、運転状態が判定ラインＡ未満になったときには、ＣＰＵ１００ａは排気バイパス弁開度センサ１０６からの検出情報に基づいて副吸気通路開閉制御処理を実行する。
【０１４８】
この副吸気通路開閉制御処理では、ＣＰＵ１００ａは、排気バイパス弁開度センサ２８の開度Ｑ＞Ｑ１であるか否かを判断する。このとき、排気バイパス弁２８が閉弁されて副ターボタージャ１１は停止状態にあるため、ＣＰＵ１００ａは、Ｑ＜Ｑ１と判断し、第６の電磁弁１１６を“オフ”の状態を維持して副吸気通路開閉弁７５を閉弁する。このため、副吸気通路７２と主吸気通路７１とそのまま遮断される。
【０１４９】
このように本実施の形態では、共通吸気通路７３と副ターボチャージャ１１のコンプレッサ１１ｂの間の副吸気通路７２に、副吸気通路７２を開閉する副吸気通路開閉弁７５を設け、排気バイパス弁２８の開度に基づいて副吸気通路開閉弁７５を開閉制御するようにしたので、エアクリーナ７４の圧力損失により主ターボチャージャ１０のコンプレッサ１０ｂの上流側に大きな負圧が発生した場合であっても、この負圧の影響を受けて副ターボチャージャ１１のコンプレッサ１１ｂから潤滑油が漏出するのを防止することができる。このため、副ターボチャージャ１１の作動時に副ターボチャージャ１１に潤滑油を十分に供給することができるとともに、エンジン１の焼き付けが発生するのを防止することができる。
【０１５０】
また、本実施の形態では、排気バイパス弁２８の開度を直接検出して副吸気通路開閉弁７５を開閉制御しているので、副ターボチャージャ１１の実際の作動状態に応じて副吸気通路開閉弁７５を開閉制御することができる。
【０１５１】
なお、上記各実施の形態では、主ターボチャージャ１０および副ターボチャージャ１１をそれぞれ１つ以上設けているが、主ターボチャージャおよび副ターボチャージャはエンジン１の大きさに応じてそれぞれ１つ以上設けても良い。また、主ターボチャージャを１つ設け、副ターボチャージャを２つ設けるよう等にしても良い。要は、主ターボチャージャと副ターボチャージャは少なくとも１つ以上設けられていれば良い。
【産業上の利用可能性】
【０１５２】
以上のように、本発明に係る過給機付き内燃機関は、第１の過給機のみによる運転状態にあるときに、第１の過給機の吸入部の上流側の負圧の影響を受けて第２の過給機から潤滑油が漏出するのを防止して、第２の過給機を安定して作動させることができるとともに内燃機関の焼き付けが発生するのを防止することができるという効果を有し、複数の過給機を備え、内燃機関の運転状態に応じて過給機の作動状態を切換えるようにした過給機付き内燃機関等として有用である。
【図面の簡単な説明】
【０１５３】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る過給機付き内燃機関の概略構成図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態に係る過給機付き内燃機関の制御系のブロック図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態に係る過給機付き内燃機関の排気バイパス弁近傍の概略図である。
【図４】本発明の第１の実施の形態に係る過給機付き内燃機関の潤滑油の供給経路の概略図である。
【図５】本発明の第１の実施の形態に係る過給機付き内燃機関の主ターボチャージャおよび副ターボチャージャの断面図である。
【図６】本発明の第１の実施の形態に係る過給機付き内燃機関のＥＣＵによって実行される過給制御のフローチャートである。
【図７】本発明の第１の実施の形態に係る過給機付き内燃機関のターボチャージャの作動とエンジン回転数およびエンジン負荷との関係を示す図である。
【図８】本発明の第２の実施の形態に係る過給機付き内燃機関の概略構成図である。
【図９】本発明の第２の実施の形態に係る過給機付き内燃機関の制御系のブロック図である。
【図１０】本発明の第２の実施の形態に係る過給機付き内燃機関の副吸気通路開閉弁の近傍の構成図である。
【図１１】本発明の第２の実施の形態に係る過給機付き内燃機関のＥＣＵによって実行される過給制御のフローチャートである。
【図１２】本発明の第２の実施の形態に係る過給機付き内燃機関の副ターボチャージャの回転数と副吸気通路開閉弁の開閉タイミングの関係を示す図である。
【図１３】本発明の第３の実施の形態に係る過給機付き内燃機関の概略構成図である。
【図１４】本発明の第３の実施の形態に係る過給機付き内燃機関の制御系のブロック図である。
【図１５】本発明の第３の実施の形態に係る過給機付き内燃機関の排気バイパス弁の開度と副吸気通路開閉弁の開閉タイミングの関係を示す図である。
【符号の説明】
【０１５４】
１ エンジン（内燃機関）
１０ 主ターボチャージャ（第１の過給機）
１０ａ、１１ａ タービン（排気部）
１０ｂ、１１ｂ コンプレッサ（吸気部）
１１ 副ターボチャージャ（第２の過給機）
１２ 主排気通路（排気通路）
１３ 副排気通路（排気通路）
１５、１９ 主吸気通路（吸気通路）
１５ａ 吸気口（第１の吸気口）
１６、２０ 副吸気通路（吸気通路）
１６ａ 吸気口（第２の吸気口）
１８ａ エアクリーナ（第１のエアクリーナ）
１８ｂ エアクリーナ（第２のエアクリーナ）
２７ 排気バイパス通路
２８ 排気バイパス弁（排気量制御手段）
２９ アクチュエータ（排気量制御手段）
５１ 潤滑油供給通路（潤滑油供給手段）
５２ 第１供給通路（潤滑油供給手段）
５３ 第２供給通路（潤滑油供給手段）
６６ 第１連通路（潤滑油供給手段）
６７ 第２連通路
６８ 第３連通路（潤滑油供給手段）
７１ 主吸気通路（第１の分岐吸気通路）
７２ 副吸気通路（第２の分岐吸気通路）
７３ 共通吸気通路（分岐部）
７３ａ 吸気口
７４ エアクリーナ
７５ 副吸気通路開閉弁（開閉手段）
１００ ＥＣＵ（制御手段）
１０５ ギャップセンサ（作動状態検出手段、回転数検出器）
１０６ 排気バイパス弁開度センサ（作動状態検出手段、開度検出器）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の吸気通路および排気通路にそれぞれ設けられ、少なくとも内燃機関の全ての運転領域で作動する少なくとも１つ以上の第１の過給機および特定の運転領域で前記第１の過給機と共に作動する少なくとも１つ以上の第２の過給機と、前記第１の過給機および前記第２の過給機に潤滑油を供給する潤滑油供給手段とを備えた過給機付き内燃機関において、
前記吸気通路は、前記第１の過給機の吸気部に吸入空気を供給する第１の吸気通路と、前記第１の吸気通路と別体に設けられ、前記第２の過給機の吸気部に吸入空気を供給する第２の吸気通路とを備え、
前記第１の吸気通路は、空気を吸入する第１の吸気口と、前記第１の吸気口から吸入された空気を清浄する第１のエアクリーナとを有し、
前記第２の吸気通路は、空気を吸入する第２の吸気口と、前記第２の吸気口から吸入された空気を清浄する第２のエアクリーナとを有することを特徴とする過給機付き内燃機関。
【請求項２】
内燃機関の吸気通路および排気通路にそれぞれ設けられ、少なくとも内燃機関の全ての運転領域で作動する少なくとも１つ以上の第１の過給機および特定の運転領域で前記第１の過給機と共に作動する少なくとも１つ以上の第２の過給機と、前記第１の過給機および前記第２の過給機に潤滑油を供給する潤滑油供給手段と、前記内燃機関から前記排気通路を通して前記第２の過給機の排気部に供給される排気量の制御を行う排気量制御手段とを備え、
前記吸気通路が、空気を清浄するエアクリーナが設けられた吸気口と、前記吸気口から分岐された分岐部と、前記分岐部に連通し、前記第１の過給機の吸気部に吸入空気を供給する第１の分岐吸気通路と、前記分岐部に連通し、前記第２の過給機の吸気部に吸入空気を供給する第２の分岐吸気通路とを備えた過給機付き内燃機関において、
前記分岐部と前記第２の過給機の吸気部の間の前記第２分岐吸気通路に設けられ、前記第２分岐吸気通路を開閉する開閉手段と、
前記第２の過給機の作動状態を検出する作動状態検出手段と、
前記作動状態検出手段の検出結果に基づいて、前記開閉手段を制御する制御手段とを備えたことを特徴とする過給機付き内燃機関。
【請求項３】
前記作動状態検出手段は、前記第２の過給機の回転数を検出する回転数検出器を備えたこと特徴とする請求項２に記載の過給機付き内燃機関。
【請求項４】
前記排気通路は、前記第２の過給機の排気部の下流側と前記第１の過給機の排気部の下流側とを連通する排気バイパス通路を備え、
前記排気量制御手段は、前記排気バイパス通路の開度を調整する排気バイパス弁を備え、
前記作動状態検出手段は、前記排気バイパス弁の開度を検出する開度検出器を備えることを特徴とする請求項２に記載の過給機付き内燃機関。
【請求項５】
前記制御手段は、前記回転数検出器によって検出された前記第２の過給機の回転数が所定値未満である場合に、前記開閉手段を閉塞し、前記第２の過給機の回転数が所定値以上のときに前記開閉手段を開放することを特徴とする請求項３に記載の過給機付き内燃機関。
【請求項６】
前記制御手段は、前記開度検出器によって検出された前記排気バイパス弁の開度が所定値未満である場合に、前記開閉手段を閉塞し、前記排気バイパス弁の開度が所定値以上のときに前記開閉手段を開放することを特徴とする請求項４に記載の過給機付き内燃機関。
【請求項１】
内燃機関の吸気通路および排気通路にそれぞれ設けられ、少なくとも内燃機関の全ての運転領域で作動する少なくとも１つ以上の第１の過給機および特定の運転領域で前記第１の過給機と共に作動する少なくとも１つ以上の第２の過給機と、前記第１の過給機および前記第２の過給機に潤滑油を供給する潤滑油供給手段とを備えた過給機付き内燃機関において、
前記吸気通路は、前記第１の過給機の吸気部に吸入空気を供給する第１の吸気通路と、前記第１の吸気通路と別体に設けられ、前記第２の過給機の吸気部に吸入空気を供給する第２の吸気通路とを備え、
前記第１の吸気通路は、空気を吸入する第１の吸気口と、前記第１の吸気口から吸入された空気を清浄する第１のエアクリーナとを有し、
前記第２の吸気通路は、空気を吸入する第２の吸気口と、前記第２の吸気口から吸入された空気を清浄する第２のエアクリーナとを有することを特徴とする過給機付き内燃機関。
【請求項２】
内燃機関の吸気通路および排気通路にそれぞれ設けられ、少なくとも内燃機関の全ての運転領域で作動する少なくとも１つ以上の第１の過給機および特定の運転領域で前記第１の過給機と共に作動する少なくとも１つ以上の第２の過給機と、前記第１の過給機および前記第２の過給機に潤滑油を供給する潤滑油供給手段と、前記内燃機関から前記排気通路を通して前記第２の過給機の排気部に供給される排気量の制御を行う排気量制御手段とを備え、
前記吸気通路が、空気を清浄するエアクリーナが設けられた吸気口と、前記吸気口から分岐された分岐部と、前記分岐部に連通し、前記第１の過給機の吸気部に吸入空気を供給する第１の分岐吸気通路と、前記分岐部に連通し、前記第２の過給機の吸気部に吸入空気を供給する第２の分岐吸気通路とを備えた過給機付き内燃機関において、
前記分岐部と前記第２の過給機の吸気部の間の前記第２分岐吸気通路に設けられ、前記第２分岐吸気通路を開閉する開閉手段と、
前記第２の過給機の作動状態を検出する作動状態検出手段と、
前記作動状態検出手段の検出結果に基づいて、前記開閉手段を制御する制御手段とを備えたことを特徴とする過給機付き内燃機関。
【請求項３】
前記作動状態検出手段は、前記第２の過給機の回転数を検出する回転数検出器を備えたこと特徴とする請求項２に記載の過給機付き内燃機関。
【請求項４】
前記排気通路は、前記第２の過給機の排気部の下流側と前記第１の過給機の排気部の下流側とを連通する排気バイパス通路を備え、
前記排気量制御手段は、前記排気バイパス通路の開度を調整する排気バイパス弁を備え、
前記作動状態検出手段は、前記排気バイパス弁の開度を検出する開度検出器を備えることを特徴とする請求項２に記載の過給機付き内燃機関。
【請求項５】
前記制御手段は、前記回転数検出器によって検出された前記第２の過給機の回転数が所定値未満である場合に、前記開閉手段を閉塞し、前記第２の過給機の回転数が所定値以上のときに前記開閉手段を開放することを特徴とする請求項３に記載の過給機付き内燃機関。
【請求項６】
前記制御手段は、前記開度検出器によって検出された前記排気バイパス弁の開度が所定値未満である場合に、前記開閉手段を閉塞し、前記排気バイパス弁の開度が所定値以上のときに前記開閉手段を開放することを特徴とする請求項４に記載の過給機付き内燃機関。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【公開番号】特開２００８−１２８１５８（Ｐ２００８−１２８１５８Ａ）
【公開日】平成２０年６月５日（２００８．６．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−３１６４８３（Ｐ２００６−３１６４８３）
【出願日】平成１８年１１月２４日（２００６．１１．２４）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年６月５日（２００８．６．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年１１月２４日（２００６．１１．２４）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
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