JP2020084871A - 過給システム - Google Patents

Abstract

【課題】シングルモード中に第２過給機のサージングが生じることを抑制する。【解決手段】第１コンプレッサを有する第１過給機と、第２コンプレッサを有する第２過給機と、第１過給機が空気をエンジンに過給する第１過給モードと、第１過給機および第２過給機が空気をエンジンに過給する第２過給モードとに過給モードを切換える切換部２０８と、第２過給機の過給圧に関するパラメータ値を取得する取得部２０２と、第２コンプレッサの流出口と第１コンプレッサの流入口とを結ぶ経路に設けられたＡＢＶと、第１過給モードにおいて取得部２０２が第１過給圧よりも大きい第２過給圧を取得した場合に、ＡＢＶの開度を第１開度よりも大きい第２開度に調整する弁制御部２０４とを備える。【選択図】図６

Description

本発明は、過給システムに関するものである。

エンジンの吸気を過給する過給システムとしては、たとえば、第１過給機と第２過給機とを有する構成が公知である（たとえば、特許文献１参照）。特許文献１記載の過給システムにおいては、制御装置は、第１過給機を用いてエンジンの吸気を過給する第１過給モードと、第１過給機および第２過給機の双方を用いてエンジンの吸気を過給する第２過給モードとのいずれかの過給モードに切換える。

特開２０１０−２０９８７０号公報

特許文献１記載の発明では、第１過給モード中において用いられていない第２過給機の制御については何ら考慮されていなかった。したがって、第１過給モード中に第２過給機についてサージングが生じる場合があり得る。

本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであって、その目的は、第１過給機を用いる第１過給モード中に第２過給機でサージングが生じることを抑制する過給システムを提供することである。

この開示にかかる過給システムは、第１コンプレッサを有する第１過給機と、第２コンプレッサを有する第２過給機と、第１過給機が空気をエンジンに過給する第１過給モードと、第１過給機および第２過給機が空気をエンジンに過給する第２過給モードとに過給モードを切換える切換部と、第２過給機の過給圧に関するパラメータ値を検出する検出部と、第２コンプレッサの流出口と第１コンプレッサの流入口とを結ぶ経路に設けられた調整弁と、第１過給モードにおいて検出部が第１パラメータ値よりも大きい第２パラメータ値を検出した場合に、調整弁の開度を第１開度よりも大きい第２開度に調整する調整部とを備える。

このようにすると、第１過給機が空気をエンジンに過給する第１過給モード中において、第２過給機でサージングが生じることを抑制できる。

ある局面において、第２過給機において第１過給モード中にサージングが生じない調整弁の開度を特定するための情報を記憶する記憶部をさらに備え、調整部は、検出部により検出されたパラメータ値と情報とに基づいて特定された開度で、調整弁の開度を調整する。

このようにすると、第１過給モード中に第２過給機でサージングが生じない調整弁の開度で、調整弁の開度を調整することから、第２過給機でサージングが生じることを正確に抑制できる。

ある局面において、切換部は、過給モードを第１過給モードから準備モードに切換えた後に第２過給モードに切換え、調整部は、第１過給モードから準備モードに切換えるために調整弁の開度を全開度に調整する。

このようにすると、パラメータ値が第１パラメータ値から第２パラメータ値になった場合に開度が大きくする調整弁と、準備モードに制御させるために全開度とされる調整弁とを同一とすることができることから、「パラメータ値が第１パラメータ値から第２パラメータ値になった場合に開度が大きくする調整弁と、準備モードに制御させるために全開度とされる調整弁とが異なる過給システム」と比較して、調整弁の数を減少させることができる。

ある局面において、調整部は、第１過給モードから準備モードに切換えるために、調整弁の開度の大きさに関わらず、調整弁の開度を全開度に調整する。

このようにすると、第１過給モード中の調整弁の開度に関わらず、適切に準備モードに切換えることができる。

ある局面において、第１過給機と第２過給機との双方に潤滑油を供給する供給部をさらに備える。

このようにすると、第１過給機および第２過給機の双方を適切に潤滑させることができる。

ある局面において、パラメータ値は、第２過給機の過給圧である。
このようにすると、第２過給機の過給圧を用いて、サージングを抑制できることから、簡易な構成でサージングが発生する抑制できる。

この発明によると、第１過給機を用いる第１過給モード中に第２過給機のサージングが生じることを抑制することができる。

本実施形態におけるエンジンの概略構成例を示す図である。 本実施形態の制御装置のハードウェア構成例を示す図である。 本実施形態のシングルモードを示す図である。 本実施形態の助走モードを示す図である。 本実施形態のツインモードを示す図である。 本実施形態の制御装置の機能構成例を示す図である。 本実施形態のマップの一例を示す図である。 本実施形態のＡＢＶ開度の変化などの一例を示す図である。 本実施形態の制御装置の処理を示す図である。 本実施形態の過給システムの効果を示す図である。

以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号が付されている。それらの名称および機能も同じである。したがってそれらについての詳細な説明は繰返されない。

＜過給システムの構成について＞
図１は、本実施形態におけるエンジン１の概略構成の一例を示す図である。図１を参照して、このエンジン１は、たとえば、走行のための駆動源として車両に搭載される。本実施形態においては、エンジン１は、ディーゼルエンジンである場合を一例として説明するが、たとえば、ガソリンエンジンであってもよい。

エンジン１は、エンジン本体１０Ａ、１０Ｂと、エアクリーナ２０と、インタークーラ２５と、吸気マニホールド２８Ａ、２８Ｂと、第１過給機３０（プライマリターボ）と、第２過給機４０（セカンダリターボ）と、排気マニホールド５０Ａ、５０Ｂと、排気処理装置８１と、制御装置２００とを含む。なお、エンジン本体１０Ａ、およびエンジン本体１０Ｂはともに「バンク」と称してもよい。

エンジン本体１０Ａには、複数の気筒１２Ａが形成される。エンジン本体１０Ｂには、複数の気筒１２Ｂが形成される。各気筒１２Ａ、１２Ｂ内にはピストン（図示せず）が収納されており、ピストンの頂部と気筒の内壁とによって燃焼室（燃料が燃焼する空間）が形成されている。各気筒１２Ａ、１２Ｂ内をピストンが摺動することによって燃焼室の容積が変化する。各気筒１２Ａ、１２Ｂには、インジェクタ（図示せず）が設けられており、エンジン１の動作中においては、制御装置２００によって設定されたタイミングおよび量の燃料を各気筒１２Ａ、１２Ｂ内に噴射する。なお、各インジェクタから噴射する燃料の噴射量およびタイミングは、たとえば、エンジン回転数ＮＥ、吸入空気量Ｑｉｎ、アクセルペダルの踏み込み量あるいは車両の速度等から制御装置２００によって設定される。

各気筒１２Ａ、１２Ｂのピストンは、コネクティングロッドを介して共通のクランクシャフト（図示せず）に連結される。各気筒１２Ａ、１２Ｂ内において所定の順序で燃料が燃焼することによってピストンが各気筒１２Ａ、１２Ｂ内を摺動し、ピストンの上下運動がコネクティングロッドを経由してクランクシャフトの回転運動に変換される。

第１過給機３０は、第１コンプレッサ３１と第１タービン３２とを含むターボチャージャーである。第１過給機３０は、エンジン本体１０Ａ、１０Ｂに対して吸気（空気）を過給する。第１過給機３０の第１コンプレッサ３１は、エンジン１の吸気通路に設けられる。この吸気通路は、エアクリーナ２０から吸気マニホールド２８Ａ、２８Ｂまでの通路である。典型的には、第１コンプレッサ３１は、エンジン本体１０Ａ、１０Ｂに対して吸気を過給する。第１過給機３０の第１タービン３２は、エンジン１の排気通路に設けられる。この排気通路は、排気マニホールド５０Ａ、５０Ｂから排気処理装置８１までの通路である。

第１コンプレッサ３１内には、コンプレッサホイール３３が回転自在に収納される。第１タービン３２内には、タービンホイール３４と可変ノズル機構３５とが設けられる。タービンホイール３４は、回転自在に第１タービン３２内に収納される。コンプレッサホイール３３と、タービンホイール３４とは、回転軸３６によって連結されており、一体的に回転する。コンプレッサホイール３３は、タービンホイール３４に供給される排気のエネルギー（排気エネルギー）によって回転駆動される。

可変ノズル機構３５は、第１タービン３２を作動させる排気の流速を変化させる。可変ノズル機構３５は、タービンホイール３４の外周側に配置され、排気流入口から供給される排気をタービンホイール３４に導く複数のノズルベーン（図示せず）と、複数のノズルベーンの各々を回転させることによって隣接するノズルベーン間の隙間（以下の説明においてこの隙間をＶＮ開度と記載する）を変化させる駆動装置（図示せず）とを含む。可変ノズル機構３５は、たとえば、制御装置２００からの制御信号ＶＮ１に応じて駆動装置を用いてノズルベーンを回転させることによってＶＮ開度を変化させる。

第２過給機４０は、第２コンプレッサ４１と第２タービン４２とを含むターボチャージャーである。第２過給機４０は、エンジン本体１０Ａ、１０Ｂに対して吸気を過給する。第２過給機４０の第２コンプレッサ４１は、エンジン１の吸気通路において、第１コンプレッサ３１に並列して設けられ、エンジン本体１０Ａ、１０Ｂに対して吸気を過給する。第２過給機４０の第２タービン４２は、エンジン１の排気通路において、第１タービン３２に並列して設けられる。

第２コンプレッサ４１内には、コンプレッサホイール４３が回転自在に収納される。第２タービン４２内には、タービンホイール４４と可変ノズル機構４５とが設けられる。タービンホイール４４は、回転自在に第２タービン４２内に収納される。コンプレッサホイール４３と、タービンホイール４４とは、回転軸４６によって連結されており、一体的に回転する。コンプレッサホイール４３は、タービンホイール４４に供給される排気エネルギーによって回転駆動される。

なお、可変ノズル機構４５は、可変ノズル機構３５と同様の構成を有するため、その詳細な説明は繰り返さない。可変ノズル機構４５は、たとえば、制御装置２００からの制御信号ＶＮ２に応じて駆動装置を用いてノズルベーンを回転させることによってＶＮ開度を変化させる。

エアクリーナ２０は、吸気口（図示せず）から吸入された空気から異物を除去する。エアクリーナ２０には、吸気管２３の一方端が接続される。吸気管２３の他方端は、分岐して吸気管２１の一方端および吸気管２２の一方端に接続される。

吸気管２１の他方端は、第１過給機３０の第１コンプレッサ３１の吸気流入口３１Ａに接続される。第１過給機３０の第１コンプレッサ３１の吸気流出口３１Ｂには、吸気管３７の一方端が接続される。吸気管３７の他方端は、インタークーラ２５に接続される。第１コンプレッサ３１は、コンプレッサホイール３３の回転によって吸気管２１を通じて吸入される空気を過給して吸気管３７に供給する。

吸気管２２の他方端は、第２過給機４０の第２コンプレッサ４１の吸気流入口４１Ａに接続される。第２過給機４０の第２コンプレッサ４１の吸気流出口４１Ｂには、吸気管４７の一方端が接続される。吸気管４７の他方端は、吸気管３７の途中の接続部Ｋ３に接続される。第２コンプレッサ４１は、コンプレッサホイール４３の回転によって吸気管２２を通じて吸入される空気を過給して吸気管４７に供給する。

また、エンジン１には、１以上の制御弁が設けられている。本実施形態では、１以上の弁は、ＡＣＶ６２、ＡＢＶ６４、およびＥＣＶ６６を含む。吸気管４７の途中にはＡＣＶ６２が設けられている。ＡＣＶ６２は、エアコントロールバルブである。ＡＣＶ６２は、たとえば、制御装置２００によってＯＮ（開）／ＯＦＦ（閉）制御されるノーマリーオフのバルブである。ＡＣＶ６２は、第１コンプレッサ３１の吸気流出口３１Ｂと、第２コンプレッサ４１の吸気流出口４１Ｂとを結ぶ経路に設けられている。

また、吸気管４７においてＡＣＶ６２よりも上流側（第２コンプレッサ４１側）に位置する接続部Ｋ４に、還流管４８の一方端が接続されている。また、還流管４８の他方端は吸気管２１に接続されている。還流管４８は、吸気管４７を流れる空気の少なくとも一部を第１過給機３０の第１コンプレッサ３１よりも上流側に還流させるための通路である。還流管４８を通じて吸気管２１に還流した空気は、第１コンプレッサ３１に供給される。

還流管４８の途中にはＡＢＶ６４が設けられている。ＡＢＶ６４は、エアバイパスバルブである。ＡＢＶ６４は、たとえば、制御装置２００によってＯＮ（開）／ＯＦＦ（閉）制御されるノーマリーオフのバルブである。ＡＢＶ６４は、第１コンプレッサ３１の吸気流入口３１Ａと、第２コンプレッサ４１の吸気流出口４１Ｂとを結ぶ経路に設けられている。

接続部Ｋ３には、第１コンプレッサ３１によって過給された空気と、第２コンプレッサ４１によって過給され、ＡＣＶ６２を通過した空気とが供給される。これらの空気は、接続部Ｋ３で合流してインタークーラ２５に流入する。

インタークーラ２５は、流入した空気を冷却する。インタークーラ２５は、たとえば空冷式又は水冷式の熱交換器である。インタークーラ２５には、２カ所の吸気流出口が設けられる。インタークーラ２５の一方の出口には、吸気管２７Ａの一方端が接続される。吸気管２７Ａの他方端は、吸気マニホールド２８Ａに接続される。インタークーラ２５の他方の出口には、吸気管２７Ｂの一方端が接続される。吸気管２７Ｂの他方端は、吸気マニホールド２８Ｂに接続される。

吸気マニホールド２８Ａ、２８Ｂは、それぞれエンジン本体１０Ａ、１０Ｂにおける気筒１２Ａ、１２Ｂの吸気ポート（図示せず）に連結される。一方、排気マニホールド５０Ａ、５０Ｂは、それぞれエンジン本体１０Ａ、１０Ｂにおける気筒１２Ａ、１２Ｂの排気ポート（図示せず）に連結される。

各気筒１２Ａ、１２Ｂの燃焼室から排気ポートを通じて気筒外に排出された排気（燃焼後のガス）は、エンジン１の排気通路を経由して車外に排出される。上記の排気通路は、排気マニホールド５０Ａ、５０Ｂ、排気管５１Ａ、５１Ｂと、接続部Ｋ１と、排気管５２Ａ、５２Ｂ、５３Ａ、５３Ｂと、接続部Ｋ２とを含む。排気管５１Ａの一方端は、排気マニホールド５０Ａに接続される。排気管５１Ｂの一方端は、排気マニホールド５０Ｂに接続される。排気管５１Ａの他方端と、排気管５１Ｂの他方端とは、接続部Ｋ１において一旦合流した後に、分岐して排気管５２Ａの一方端および排気管５２Ｂの一方端に接続される。

排気管５２Ａの他方端は、第１タービン３２の排気流入口に接続される。第１タービン３２の排気流出口には、排気管５３Ａの一方端が接続される。排気管５２Ｂの他方端は、第２タービン４２の排気流入口に接続される。第２タービン４２の排気流出口には、排気管５３Ｂの一方端が接続される。

排気管５２Ｂの途中にはＥＣＶ６６が設けられる。ＥＣＶ６６は、エキゾーストコントロールバルブである。ＥＣＶ６６は、たとえば、制御装置２００によってＯＮ（開）／ＯＦＦ（閉）制御されるノーマリーオンのバルブである。

排気管５３Ａの他方端と排気管５３Ｂの他方端とは、接続部Ｋ２において合流し、排気処理装置８１に接続される。排気処理装置８１は、たとえば、ＳＣＲ触媒、酸化触媒、あるいは、ＰＭ除去フィルタ等によって構成され、排気管５３Ａおよび排気管５３Ｂから流通する排気を浄化する。

検出部としての圧力センサ１０８は、吸気管４７の接続部Ｋ４における圧力Ｐｓを検出する。圧力センサ１０８は、過給圧Ｐｓを示す信号を制御装置２００に送信する。過給圧Ｐｓを、「第２過給機４０の過給圧」という場合もある。なお、特に図示しないが、エンジン１には、他のセンサも設けられる。他のセンサは、エアフローメータと、エンジン回転数センサなどを含む。エアフローメータは、吸入空気量Ｑｉｎを検出する。エアフローメータは、検出した吸入空気量Ｑｉｎを示す信号を制御装置２００に送信する。エンジン回転数センサは、エンジン回転数ＮＥを検出する。エンジン回転数センサは、検出したエンジン回転数ＮＥを示す信号を制御装置２００に送信する。

また、潤滑油タンク２５０が予め定められた位置に設けられている。潤滑油タンク２５０には、潤滑油が収容されている。該潤滑油は、制御装置２００の制御により、適切なタイミングで、種々の箇所に供給される。種々の箇所は、たとえば、第１コンプレッサ３１、第１タービン３２、第２コンプレッサ４１、および第２タービン４２を含む。

本実施形態において、第１過給機３０、第２過給機４０、および制御装置２００などによって「過給システム」が構成される。図１に示すように、エンジン本体１０Ａ、１０Ｂの吸気経路において第１コンプレッサ３１と第２コンプレッサ４１とは並列に配置される。また、エンジン本体１０Ａ、１０Ｂの排気経路において第１タービン３２と第２タービン４２とは並列に配置される。したがって、本実施形態の過給システムは、いわゆるパラレルシーケンシャルターボシステムである。また、第１過給機３０、および第２過給機４０については、「エンジンに過給する第１過給機」、および「エンジンに過給する第２過給機」と表現してもよい。

図２は、制御装置２００のハードウェア構成例を示す図である。制御装置２００は、ＣＰＵ１０１（Central Processing Unit）と、ＲＯＭ１０２（Read Only Memory）と、ＲＡＭ１０３（Random Access Memory）と、入出力ポート１０６とを含む。ＣＰＵ１０１は、各種処理を行なう。ＲＯＭ１０２は、プログラムおよびデータを記憶する。ＲＡＭ１０３は、ＣＰＵ１０１の処理結果等を記憶する。入出力ポート１０６は、外部との情報のやり取りを行なう。入出力ポート１０６の入力ポートには、圧力センサ１０８などの各種センサ類が接続される。出力ポートには、制御対象となる機器および部材（たとえば、ＡＣＶ６２、ＡＢＶ６４、ＥＣＶ６６など）が信号線などを介して接続される。

制御装置２００は、各センサおよび機器からの信号、ならびにメモリに格納されたマップおよびプログラムに基づいて、エンジン１が所望の運転状態となるように各種機器を制御する。なお、各種制御については、ソフトウェアによる処理に限られず、専用のハードウェア（電子回路）により処理することも可能である。

制御装置２００は、ＡＣＶ６２、ＡＢＶ６４およびＥＣＶ６６を制御することにより、複数のモードのうちいずれかのモードに制御する。複数のモードは、シングルモードと、ツインモードとを含む。シングルモードは、第１過給機３０が空気（吸気）をエンジンに過給する一方、第２過給機４０が空気をエンジンに過給しないモードである。ツインモードは、第１過給機３０および第２過給機４０が空気をエンジンに過給するモードである。

制御装置２００は、過給モードをシングルモードからツインモードに切換える場合には、シングルモードから、助走モードに切換えた後にツインモードに切換える。助走モードは、第２過給機４０による過給圧を一定以上に上昇させるモードである。なお、シングルモードを「第１過給モード」ともいい、ツインモードを「第２過給モード」ともいい、助走モードを「準備モード」ともいう。

以下、シングルモード、助走モードおよびツインモードの各々における過給システムの動作について図３、図４および図５を参照しつつ説明する。

＜シングルモードについて＞
制御装置２００は、所定の実行条件が成立する場合に、シングルモードで過給システムを動作させる。所定の実行条件とは、たとえば、エンジン回転数ＮＥおよび吸入空気量Ｑｉｎに基づくエンジン１の運転状態が低負荷運転状態であるという条件を含む。制御装置２００は、過給モードがシングルモードである場合に、シングルモードのフラグをオン状態にし、ツインモードのフラグをオフ状態にする。制御装置２００は、過給モードがシングルモードである場合には、ＡＣＶ６２、ＡＢＶ６４およびＥＣＶ６６をいずれも閉状態（オフ状態）にする。

図３は、シングルモード時の過給システムの動作を説明するための図である。図３の矢印に示すように、排気マニホールド５０Ａ、５０Ｂを流通する排気は、排気管５２Ａを経由して第１過給機３０の第１タービン３２に流れ、排気管５３Ａを経由して排気処理装置８１に流れる。

第１タービン３２に供給された排気によって、タービンホイール３４が回転し、タービンホイール３４の回転にともなってコンプレッサホイール３３が回転する。

エアクリーナ２０から吸入される空気は、吸気管２３および吸気管２１を経由して第１コンプレッサ３１に流れる。

第１コンプレッサ３１から吐出された吸気は、吸気管３７を経由してインタークーラ２５に流れる。

インタークーラ２５に流れた吸気は、吸気管２７Ａ、２７Ｂに分岐して吸気マニホールド２８Ａ、２８Ｂの各々に流れる。

＜助走モードについて＞
制御装置２００は、たとえば、過給モードがシングルモードであって、かつ、第１過給機３０の回転数がしきい値を超える場合に、シングルモードからツインモードへの切換要求があると判定する。このとき、制御装置２００は、たとえば、シングルモードからツインモードへの切換要求フラグをオン状態にする。制御装置２００は、たとえば、エンジン１の排気の流量および可変ノズル機構３５の開度に基づいて第１過給機３０の回転数を推定してもよい。

制御装置２００は、シングルモードからツインモードへの切換要求がある場合には、まず、助走モードに制御する。制御装置２００は、ＡＢＶ６４およびＥＣＶ６６の両方を開状態（オン状態）にし、ＡＣＶ６２を閉状態（オフ状態）にする。

図４は、助走モード時の過給システムの動作を説明するための図である。図４の矢印に示すように、排気マニホールド５０Ａ、５０Ｂを流通する排気は、接続部Ｋ１で一旦合流した後に排気管５２Ａ、５２Ｂに分岐し、第１過給機３０の第１タービン３２、および第２過給機４０の第２タービン４２の両方に流れ、排気管５３Ａ、５３Ｂを経由して排気処理装置８１に流通する。

第１タービン３２に供給された排気によって、タービンホイール３４が回転し、タービンホイール３４の回転にともなってコンプレッサホイール３３が回転する。第２タービン４２に供給された排気によって、タービンホイール４４が回転し、タービンホイール４４の回転にともなってコンプレッサホイール４３が回転する。

エアクリーナ２０から吸入される空気は、吸気管２３から吸気管２１、２２に分岐して第１コンプレッサ３１、および第２コンプレッサ４１の両方に流れる。

第１コンプレッサ３１から吐出された吸気は、吸気管３７を経由してインタークーラ２５に流れる。第２コンプレッサ４１から吐出された吸気は、吸気管４７から接続部Ｋ４を経由して還流管４８に流れ、還流管４８から吸気管２１を経由して第１コンプレッサ３１に流れる。

インタークーラ２５に流れた吸気は、吸気管２７Ａ、２７Ｂに分岐して吸気マニホールド２８Ａ、２８Ｂの各々に流れる。助走モード中においては、第１過給機３０によってインタークーラ２５に流れる吸気を過給しつつ、第２過給機４０の回転数が上昇される。第２過給機４０の回転数が上昇するにつれて第２過給機４０の第２コンプレッサ４１から吐出される吸気の圧力が上昇していく。

＜ツインモードについて＞
制御装置２００は、助走モード中における第２過給機４０の過給能力が十分高くなったタイミングで、ツインモードで過給システムを動作させる。制御装置２００は、たとえば、過給モードがツインモードである場合に、シングルモードのフラグをオフ状態にし、ツインモードのフラグをオン状態にする。制御装置２００は、過給モードがツインモードである場合には、ＡＣＶ６２を開状態（オン状態）にするとともに、ＡＢＶ６４を閉状態（オフ状態）にする。

図５は、ツインモード時の過給システムの動作を説明するための図である。助走モード時においては、第２過給機４０の第２コンプレッサ４１から吐出された吸気が吸気管４７の途中から還流管４８を経由して吸気管２１に流れていたのに対して、ツインモード時においては、図５の矢印に示すように、第２過給機４０の第２コンプレッサ４１から吐出された吸気が吸気管４７から吸気管３７を経由してインタークーラ２５に流れる。

なお、上述以外の排気および吸気の流れは助走モード時の排気および吸気の流れと同様である。そのため、その詳細な説明は繰り返さない。

［制御装置の機能構成例］
図６は、制御装置２００の機能構成例を説明するための図である。制御装置２００は、取得部２０２と、弁制御部２０４（調整部）と、記憶部２０６と、切換部２０８と、供給部２１０と、タイマ部２１２とを含む。

取得部２０２は、種々のセンサからのセンサ値を取得する。取得部２０２は、たとえば、圧力センサ１０８で検出された第２過給機４０の過給圧を取得する。弁制御部２０４は、ＡＣＶ６２、ＡＢＶ６４、およびＥＣＶ６６の開度を調整する。切換部２０８は、過給モードを切換える。記憶部２０６には種々の情報が記憶されている。本実施形態では、切換部２０８は、過給モードを、シングルモードから助走モードに切換え、該助走モードからツインモードに切換える。供給部２１０は、潤滑油タンク２５０に収容されている潤滑油を、第１コンプレッサ３１、第１タービン３２、第２コンプレッサ４１、および第２タービン４２などに対して供給する。タイマ部２１２は時間を測定する。

作動部２１４は、第２過給機４０を作動させる。本実施形態では、作動部２１４は、シングルモード中に、補助モータ（特に図示せず）を用いて、第２過給機４０の第２タービン４２を回転させる。以下に、シングルモード中に、第２過給機４０の第２タービン４２を回転させる理由を説明する。

供給部２１０は、第２コンプレッサ４１および第２タービン４２に潤滑油を供給する。また、仮に、シングルモード中に、第２コンプレッサ４１および第２タービン４２を作動させない場合には、タービンホイール３４の回転軸、およびコンプレッサホイール３３の回転軸の少なくとも一方において、供給された潤滑油が固着して焼き付きが生じ得る。

そこで、本実施形態では、作動部２１４は、シングルモード中に、第２コンプレッサ４１および第２タービン４２を作動させる。これにより、シングルモード中におけるタービンホイール４４の回転軸、およびコンプレッサホイール４３の回転軸の焼き付けを抑制できる。なお、作動部２１４は、シングルモード中に、第２コンプレッサ４１および第２タービン４２を作動させるが、ＡＣＶ６２は全閉状態になっていることから、第２過給機４０（第２コンプレッサ４１）は、エンジンに対して空気を過給するわけではない。また、作動部２１４は、第２コンプレッサ４１および第２タービン４２のうちのいずれか一方を作動させるようにしてもよい。作動部２１４が、第２コンプレッサ４１および第２タービン４２のいずれか一方を作動させることにより、他方をも作動させることができる。また、作動部２１４は、第２コンプレッサ４１および第２タービン４２の双方を作動させるようにしてもよい。

以下では、第２コンプレッサ４１および第２タービン４２のうちのいずれか一方の作動、および第２コンプレッサ４１および第２タービン４２のいずれか一方の作動を、「作動処理」ともいう。作動部２１４は、シングルモード中においては、作動処理を継続して実行するようにしてもよい。また、作動部２１４は、シングルモード中においては、作動処理を一定間隔おきに実行するようにしてもよい。

一方で、図３に示したように、弁制御部２０４は、シングルモード中では、ＡＣＶ６２、ＡＢＶ６４、およびＥＣＶ６６を全て、全閉状態とする。ＡＣＶ６２、ＡＢＶ６４、およびＥＣＶ６６が全て、全閉状態となったときには、第２過給機４０において閉じられた空間が形成される。ＡＣＶ６２、ＡＢＶ６４、およびＥＣＶ６６が全て、全閉状態となっているときに、第２コンプレッサ４１および第２タービン４２を作動させると、第２過給機４０の過給圧が上昇する。第２過給機４０の圧力は、ＡＣＶ６２、ＡＢＶ６４、およびＥＣＶ６６が全閉状態となることにより形成された空間内の圧力である。第２過給機４０の圧力を、第２過給機４０内の圧力ともいう。第２過給機４０の過給圧が上昇している状態で、第２コンプレッサ４１および第２タービン４２を作動させると、第２過給機４０でサージングが発生してしまう。サージングの発生は、第２過給機の過給圧が高まることに起因するものである。

そこで、本実施形態の過給システムは、このサージングが発生することを抑制する。典型的には、シングルモード中に、弁制御部２０４が、第２過給機４０の過給圧が上昇するにつれて、ＡＢＶ６４の開度を大きくする。これにより、シングルモード中においては、第２過給機４０内の気体を外部に排出することができる。本実施形態の過給システムは、この気体の排出により、第２過給機４０内の圧力（過給圧）を低減できる。その結果、第２過給機４０でサージングが発生することを抑制できる。

図７は、記憶部２０６が記憶しているマップである。図７のマップの例では、横軸がシングルモード中における第２過給機４０の過給圧を示し、縦軸がＡＢＶ６４の開度を示す。以下では、ＡＢＶ６４の開度を「ＡＢＶ開度」ともいう。

図７の例では、横軸に示される過給圧と、第２過給機４０においてサージングが発生しないＡＢＶ開度とが対応づけられて規定されている。つまり、図７のマップは、第２過給機４０においてシングルモード中にサージングが生じないＡＢＶの開度を特定するための情報である。図７の例では、たとえば、第２過給機４０の過給圧が、第１過給圧Ｐ１（第１パラメータ値）である場合には、サージング発生しないＡＢＶ開度として、第１開度Ｄ１が規定されている。また、図７の例では、たとえば、第２過給機４０の過給圧が、第２過給圧Ｐ２（第２パラメータ値）である場合には、サージング発生しないＡＢＶ開度として、第２開度Ｄ２が規定されている。第２過給圧Ｐ２は第１過給圧Ｐ１よりも大きく（Ｐ２＞Ｐ１）、第２開度Ｄ２は第１開度Ｄ１よりも大きい（Ｄ２＞Ｄ１）。また、図７のマップでは、他の過給圧と、該他の過給圧に対応するＡＢＶ開度が規定されている。

また、たとえば、過給システムの製造時に、図７のマップは生成されて、予め記憶部２０６に記憶される。

取得部２０２は、シングルモード中において、所定時間（たとえば、１秒）ごとに、圧力センサ１０８から過給圧Ｐｓを取得する。取得部２０２は、該取得した過給圧Ｐｓを弁制御部２０４に対して出力する。弁制御部２０４は、取得部２０２により取得された過給圧Ｐｓと図７のマップとに基づいて特定された開度で、ＡＢＶ６４の開度を調整する。典型的には、弁制御部２０４は、圧力センサ１０８から出力された過給圧Ｐｓを取得すると、図７のマップを参照して、該取得した過給圧Ｐｓに対応するＡＢＶ開度を特定する。弁制御部２０４は、ＡＢＶ６４の開度が該特定した開度となるように、ＡＢＶ６４の開度を調整する。

たとえば、シングルモードにおいて圧力センサ１０８が第１過給圧Ｐ１よりも大きい第２過給圧Ｐ２を検出した場合に、弁制御部２０４は、ＡＢＶ開度を第１開度Ｄ１から第２開度Ｄ２に調整する。換言すれば、取得部２０２により取得された第２過給機４０の過給圧が、第１過給圧Ｐ１から、第２過給圧Ｐ２に変化した場合には、弁制御部２０４は、ＡＢＶ開度は第１開度Ｄ１から第２開度Ｄ２に制御する。また、ＡＢＶ開度が第２開度Ｄ２となった場合であっても、作動部２１４は、作動処理を継続する。したがって、ＡＢＶ開度が第２開度Ｄ２である場合であっても、過給圧は高まる。この過給圧が、第２開度Ｄ２に対応する第２過給圧Ｐ２を超えて、第３過給圧Ｐ３に到達すると、弁制御部２０４は、ＡＢＶ開度を第３開度Ｄ３とする。ただし、第３過給圧Ｐ３は第２過給圧Ｐ２よりも大きく（Ｐ３＞Ｐ２）、第３開度Ｄ３は第２開度Ｄ２よりも大きい（Ｄ３＞Ｄ２）。つまり、シングルモード中においては、ＡＢＶ開度を大きくしても、過給圧も大きくなる。したがって、シングルモード中においては、弁制御部２０４は、時間の経過とともに、ＡＢＶ開度を大きくなるように制御する（後述の図８（Ｃ）の実線参照）。図７のマップの例では、弁制御部２０４によるＡＢＶ６４の開度の調整回数は複数回となる。

つまり、弁制御部２０４は、第２過給機４０の過給圧が大きくなるにつれて、ＡＢＶ開度を大きくする。この制御により、ＡＢＶ６４の開度は、第２過給機４０においてサージングの発生が抑制される開度となる。また、ＡＢＶ６４は、シングルモード中における第２過給機４０の過給圧を、開度が大きくなることにより低下させる弁である。

［制御装置２００のタイミングチャート］
図８は、制御装置２００の処理のタイミングチャートを示す図である。図８（Ａ）〜図８（Ｅ）の横軸は、時間を示す。図８（Ａ）の縦軸は、エンジン回転数ＮＥを示す。図８（Ｂ）の縦軸は、ＡＣＶ６２の開度を示す。図８（Ｃ）の縦軸は、ＡＢＶ６４の開度を示す。図８（Ｄ）の縦軸は、ＥＣＶ６６の開度を示す。図８（Ｅ）の縦軸は、第２過給機４０の過給圧を示す。

たとえば、エンジン１を搭載する車両が発進し、アクセル開度が緩やかに増加する場合を想定する。エンジン１の運転状態が低負荷運転状態である場合には、過給システムは、シングルモードで動作する。そのため、図８（Ｂ）および図８（Ｄ）に示すように、ＡＣＶ６２、およびＥＣＶ６６は、いずれも閉状態（オフ状態）となる。

一方で、本実施形態で、シングルモード中においては、ＡＢＶ６４の開度は、図８（Ｃ）に示すように、第２過給機４０の過給圧に応じた開度とされる（図７の説明など参照）。シングルモード中においては、ＡＢＶ６４の開度は徐々に大きくなることから、図８（Ｅ）に示すように、シングルモード中においては第２過給機４０の過給圧はほとんど上昇しない。また、図３を用いて説明したように、エアクリーナ２０からの吸気は、第１過給機３０により過給され、エンジン本体１０Ａ、１０Ｂに供給される。そのため、図８（Ａ）に示されるように、エンジン回転数ＮＥは上昇する。

タイミングＴ１において、たとえば、第１過給機３０の回転数がしきい値を超えるなどしてシングルモードからツインモードへの切換が要求されたとする。該切換が要求された場合に、制御装置２００の切換部２０８は、過給モードを助走モードに切換える。

タイミングＴ１では、図５（Ｂ）〜図５（Ｄ）に示されるように、制御装置２００の弁制御部２０４は、ＡＣＶ６２の全閉状態を維持するとともに、ＥＣＶ６６を全開状態（オン状態）とする。全開状態とは、弁の開度が全開度である状態である。さらに、弁制御部２０４は、助走モードに切換えられる場合には、ＡＢＶ６４の開度の大きさに関わらず、ＡＢＶ６４の開度を全開状態とする。これにより、適切に、過給モードがシングルモードから助走モードに切換えられる。助走モードに切換えられると、エアクリーナ２０からの吸気は、第１過給機３０により過給され、エンジン１に供給されるとともに、第２過給機４０により過給された空気は、吸気管２１に戻される。

第２過給機４０の過給能力が十分高くなる場合に、タイミングＴ２にて、過給モードが助走モードからツインモードに切換えられる。そのため、図８（Ｂ）〜図８（Ｄ）に示されるように、ＥＣＶ６６の開状態が維持されるとともに、ＡＣＶ６２が閉状態から開状態に切換えられ、ＡＢＶ６４が開状態から閉状態に切換えられる。

［制御装置２００の処理フロー］
図９は、制御装置２００が実行する処理の一部のフローチャートである。制御装置２００は、ステップＳ２において、現在の過給モードがシングルモードであるか否かを判断する制御装置２００は、たとえば、シングルモードのフラグがオンされているか否かを判断することにより、ステップＳ２の処理を実行する。

制御装置２００が、ステップＳ２においてＮＯと判断すると、処理は終了する。制御装置２００が、ステップＳ２においてＹＥＳと判断すると、処理はステップＳ４に進む。ステップＳ４において、制御装置２００は、ツインモードへの切換要求があったか否かを判断する。制御装置２００が、ステップＳ４においてＹＥＳと判断すると、処理は終了する。制御装置２００が、ステップＳ４においてＮＯと判断すると、処理はステップＳ６に進む。

ステップＳ６において、取得部２０２は、圧力センサ１０８からの第２過給機４０の過給圧Ｐｓを取得する。次に、ステップＳ８において、弁制御部２０４は、図７のマップを参照して、該取得した過給圧Ｐｓに対応するＡＢＶ開度を特定する。次に、ステップＳ１０において、弁制御部２０４は、ＡＢＶ６４の開度を、ステップＳ８で特定したＡＢＶ開度とする。その後、図９の処理は終了する。また、図９の処理が終了したときにおいて、車両が走行している状態では、制御装置２００は、所定期間（たとえば、１秒）経過後に図９の処理を再び実行する。

［本実施形態の過給システムが奏する効果］
次に、本実施形態の過給システムが奏する効果を説明する。

（１） 図１０は、本実施形態の過給システムの効果を説明するための図である。図１０は、コンプレッサマップ上の第２過給機４０の動作点の変化を説明するための図でもある。図１０の縦軸は、第２過給機４０の圧力比を示す。この圧力比は、典型的には、第２過給機４０の第２コンプレッサ４１における吸入圧力に対する吐出圧力の比である。図１０の横軸は、第２過給機４０の第２コンプレッサ４１への吸入空気量を示す。図１０の太実線は、第２過給機４０においてサージングが発生しやすい領域との境界線であるサージラインを示す。図１０の細実線は、第２過給機４０の過回転領域との境界線である過回転ラインを示す。以下の説明においては、サージラインよりも左側の領域をサージ領域と称する。サージ領域は、サージングが発生することを示す領域である。

従来の過給システムは、図８（Ｃ）の破線で示すように、シングルモード中においては、ＡＢＶ６４を全閉状態としていた。つまり、従来の過給システムは、ＡＣＶ６２、ＡＢＶ６４、およびＥＣＶ６６の全てを全閉状態としていた。シングルモード中において、３つの制御弁が全閉された状態で、タービンホイール３４の回転軸などの焼き付きを防止するために、シングルモード中に、第２コンプレッサ４１および第２タービン４２を作動させると、図８（Ｅ）のシングルモード中での破線で示すように、第２過給機４０内の過給圧が高まってしまう。過給圧が高まった状態で、第２コンプレッサ４１および第２タービン４２を作動させると、図１０の経路Ａに示すように、第２過給機４０においてサージングが発生するという問題があった。

そこで、本実施形態の過給システムは、圧力センサ１０８で検出された第２過給機４０の過給圧を取得部２０２が取得する。図７でも示したように、該取得された過給圧が、第１過給圧Ｐ１から、第２過給圧Ｐ２になった場合に、弁制御部２０４は、ＡＢＶ開度を第１開度Ｄ１から第２開度Ｄ２に調整する。さらに、図７においては、弁制御部２０４は、取得された過給圧が大きくなるにつれて、ＡＢＶ開度を大きくなるように調整する。この結果、本実施形態の過給システムは、図８（Ｃ）の実線で示すように、シングルモード中においては、時間の経過に応じて、徐々に、ＡＢＶ開度は大きくなるように、制御する。したがって、図８（Ｅ）の実線に示すように、第２過給機４０の過給圧をほとんど上昇させないようにすることができる。その結果、作動部２１４は、過給圧が低い状態で第２コンプレッサ４１および第２タービン４２を作動させることができる。よって、本実施形態の過給システムは、図１０の経路Ｂに示すように、第２過給機４０の過給圧が高まることに起因するサージングが第２過給機４０で発生することを抑制できる。

（２） また、第２過給機４０においてシングルモード中にサージングが生じないＡＢＶ６４の開度を弁制御部２０４が特定するためのマップが、記憶部２０６に予め記憶されている。このマップは、図７に示したものである。さらに、弁制御部２０４は、取得部２０２により取得された第２過給機４０の過給圧と、このマップとに基づいて、開度を特定し、該開度でＡＢＶ６４の開度を調整する。したがって、本実施形態の過給システムは、シングルモード中に第２過給機４０においてサージングが生じない開度で、ＡＢＶ６４の開度を調整することから、第２過給機においてサージングが生じることを正確に抑制できる。

（３） また、切換部２０８は、シングルモード中において、ツインモードへの切換要求があった場合には、助走モードに制御する。また、弁制御部２０４が、ＡＢＶ６４とＥＣＶ６６との開度を全開度とすることにより、切換部２０８は助走モードに切換える。換言すれば、ＡＢＶ６４は、シングルモードから助走モードに切換えるために全開度とされる制御弁である。このように、シングルモード中において、第２過給機４０内の過給圧を低下させるための制御弁と、シングルモードから助走モードに制御させるための制御弁を共に、ＡＢＶ６４とすることができる。したがって、本実施形態の過給システムにおいては、「第２過給機４０内の過給圧を低下させるための制御弁と、シングルモードから助走モードに制御させるための制御弁とが異なる過給システム」と比較して、制御弁の数を減少させることができる。

（４） また、図８（Ｃ）のタイミングＴ１などに示すように、弁制御部２０４が、ＡＢＶ６４の開度の大きさに関わらず、ＡＢＶ６４の開度を全開度とすることにより、切換部２０８が、シングルモードから助走モードに切換える。したがって、シングルモード中のＡＢＶ６４の開度に関わらず、切換部２０８は、適切に準備モードに切換えることができる。

（５） また、供給部２１０は、潤滑油タンク２５０に収容されている潤滑油を、第１コンプレッサ３１、第１タービン３２、第２コンプレッサ４１、および第２タービン４２に対して供給する。したがって、本実施形態の過給システムは、第１過給機３０および第２過給機の双方を適切に潤滑させることができる。

（６） また、ＡＢＶ開度を特定するために用いられるパラメータ値は、第２過給機４０の過給圧である。したがって、本実施形態の過給システムは、第２過給機４０の過給圧を用いて、サージングが発生する抑制できることから、簡易な構成でサージングが発生することを抑制できる。

以下、変形例について説明する。
本実施形態では、第１過給機３０および第２過給機４０の制御に用いる制御弁は、ＡＣＶ６２、ＡＢＶ６４、およびＥＣＶ６６の３つであるとして説明した。しかしながら、制御弁の個数は３つに限らず、他の個数であってもよい。このような構成の場合において、シングルモード中の第２過給機４０内の過給圧は、「１以上の制御弁が全閉状態とされているときの過給圧」である。

また、本実施形態では、作動部２１４は、シングルモード中においては、補助モータを用いて、第２過給機４０の第２タービン４２を回転させるとして説明した。しかしながら、他の手段を用いて、作動部２１４は、シングルモード中においては、第２過給機４０の第２タービン４２を回転させるようにしてもよい。たとえば、作動部２１４は、ＡＢＶ６４の開度を予め定められた開度とすることにより、第２過給機４０の第２タービン４２を回転させるようにしてもよい。ここで、予め定められた開度は、シングルモードにおいて、支障が出ない程度の開度である。

また、本実施形態では、図７などにも示したように、ＡＢＶ開度を特定するために用いられるパラメータ値は、第２過給機４０の過給圧であるとして説明した。しかしながら、該パラメータ値は他の値としてもよい。該パラメータ値は、第２過給機４０内の温度としてもよい。このような構成の場合には、圧力センサ１０８は、第２過給機４０内の温度を検出する温度センサに代替される。

また、本実施形態では、「第２過給機４０においてシングルモード中にサージングが生じないＡＢＶ６４の開度を特定するための情報」は、図７に示すマップであるとして説明した。しかしながら、該情報は、マップに限らず、他の情報としてもよい。他の情報は、第２過給機４０の過給圧に基づいて、ＡＢＶ６４の開度を特定できる情報である。他の情報は、たとえば、第２過給機４０の過給圧が入力されると、ＡＢＶ６４の開度が算出される算出式としてもよい。

また、図７のマップの例では、弁制御部２０４によるＡＢＶ６４の開度の調整回数は複数回となる、として説明した。しかしながら、調整回数は、予め定められた回数としてもよい。予め定められた回数は、１回としてもよく、２回以上としてもよい。予め定められた回数が、たとえば、１回である場合には、第２過給機４０の過給圧が、予め定められた閾値を超えたときに、弁制御部２０４は、ＡＢＶ開度を大きくする制御を実行する。

また、圧力センサ１０８は、図１に示した箇所でなくても、第２過給機４０内の過給圧を検出できるのであれば、如何なる箇所に設置するようにしてもよい。

また、本実施形態では、制御装置２００が、図７のマップを有するとして説明した。しかしながら、制御装置２００がマップを有さなくてもよい。たとえば、エンジン１の外部に存在する外部装置が該マップを保持するようにしてもよい。また、エンジン１が搭載されている車両の外部である外部装置（サーバ装置）が、該マップを保持するようにしてもよい。この場合には、制御装置２００が、過給圧Ｐｓを取得すると、制御装置２００が該過給圧を外部装置に送信する。外部装置は、過給圧を取得すると、図７のマップに基づいて、ＡＢＶ開度を求める。外部装置は、該ＡＢＶ開度を制御装置２００に対して送信する。制御装置２００は、該ＡＢＶ開度を受信すると、制御装置２００の弁制御部２０４は該ＡＢＶ開度でＡＢＶ６４の開度を調整する。このような構成によれば、制御装置２００の記憶容量を削減することができる。

また、本実施形態では、エンジン１の吸気通路には、第１過給機３０および第２過給機４０が設けられるものとして説明したが、エンジン１の吸気通路には、第１過給機３０および第２過給機４０に加えて、たとえば、吸気絞り弁や排気再循環装置のＥＧＲ（Exhaust Gas Recirculation）ガス流入口が設けられてもよい。

また、本実施形態では、エンジン１は、Ｖ型６気筒のエンジンを一例として説明したが、たとえば、その他の気筒レイアウト（たとえば、直列型あるいは水平型）のエンジンであってもよい。

また、本実施形態では、第１過給機３０の回転数によってシングルモードからツインモードへの切替要求があるか否かを判定するものとして説明したが、第１過給機３０の回転数に加えて、第１過給機３０の効率や車両の運転状態（たとえば、加速状態）等のドライバビリティの観点からシングルモードからツインモードへの切替要求があるか否かを判定してもよい。

また、本実施形態では、過給システムとして２つの過給機を備えるものとして説明したが、３以上の過給機を有するものであってもよい。

なお、上記した変形例は、その全部または一部を組み合わせて実施してもよい。
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１ エンジン、６２ ＡＣＶ、６４ ＡＢＶ、６６ ＥＣＶ、２００ 制御装置、２０２ 取得部、２０４ 弁制御部、２０６ 記憶部、２０８ 切換部、２１０ 供給部、２１２ タイマ部、２１４ 作動部、２５０ 潤滑油タンク。

Claims (6)

1. 第１コンプレッサを有する第１過給機と、
   第２コンプレッサを有する第２過給機と、
   前記第１過給機がエンジンに空気を過給する第１過給モードと、前記第１過給機および前記第２過給機が前記エンジンに空気を過給する第２過給モードとに過給モードを切換える切換部と、
   前記第２過給機の過給圧に関するパラメータ値を検出する検出部と、
   前記第２コンプレッサの流出口と前記第１コンプレッサの流入口とを結ぶ経路に設けられた調整弁と、
   前記第１過給モードにおいて前記検出部が第１パラメータ値よりも大きい第２パラメータ値を検出した場合に、前記調整弁の開度を第１開度よりも大きい第２開度に調整する調整部とを備える、過給システム。
2. 前記第２過給機において前記第１過給モード中にサージングが生じない前記調整弁の開度を特定するための情報を記憶する記憶部をさらに備え、
   前記調整部は、前記検出部により検出された前記パラメータ値と前記情報とに基づいて特定された開度で、前記調整弁の開度を調整する、請求項１に記載の過給システム。
3. 前記切換部は、前記過給モードを前記第１過給モードから準備モードに切換えた後に前記第２過給モードに切換え、
   前記調整部は、前記第１過給モードから前記準備モードに切換えるために前記調整弁の開度を全開度に調整する、請求項１または請求項２に記載の過給システム。
4. 前記調整部は、前記第１過給モードから前記準備モードに切換えるために、前記調整弁の開度の大きさに関わらず、前記調整弁の開度を全開度に調整する、請求項３に記載の過給システム。
5. 前記第１過給機と前記第２過給機との双方に潤滑油を供給する供給部をさらに備える、請求項１〜請求項４いずれか１項に記載の過給システム。
6. 前記パラメータ値は、前記第２過給機の過給圧である、請求項１〜請求項５いずれか１項に記載の過給システム。

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