特許 6785712 多段式ターボ過給システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6785712

(24)【登録日】2020年10月29日

(45)【発行日】2020年11月18日

(54)【発明の名称】多段式ターボ過給システム

(51)【国際特許分類】

   F02B 37/18 20060101AFI20201109BHJP

   F02B 37/013 20060101ALI20201109BHJP

   F02B 37/00 20060101ALI20201109BHJP

【ＦＩ】

   F02B37/18 A

   F02B37/013

   F02B37/00 500B

【請求項の数】3

【全頁数】11

(21)【出願番号】特願2017-87451(P2017-87451)

(22)【出願日】2017年4月26日

(65)【公開番号】特開2018-184902(P2018-184902A)

(43)【公開日】2018年11月22日

【審査請求日】2020年1月30日

(73)【特許権者】

【識別番号】000006781

【氏名又は名称】ヤンマーパワーテクノロジー株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100167302

【弁理士】

【氏名又は名称】種村 一幸

(74)【代理人】

【識別番号】100135817

【弁理士】

【氏名又は名称】華山 浩伸

(74)【代理人】

【識別番号】100141298

【弁理士】

【氏名又は名称】今村 文典

(74)【代理人】

【識別番号】100181869

【弁理士】

【氏名又は名称】大久保 雄一

(74)【代理人】

【識別番号】100167830

【弁理士】

【氏名又は名称】仲石 晴樹

(74)【代理人】

【識別番号】100154726

【弁理士】

【氏名又は名称】宮地 正浩

(72)【発明者】

【氏名】吉岡 次雄

【審査官】 篠原 将之

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１５−１０８３２９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１５／０８３６１１（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 米国特許出願公開第２０１６／０２６５４６８（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特開２０１６−１２５３６６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開平０１−０９７０３９（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 実開昭６０−１６４６３１（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開２００９−２７０４７０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１３／０２１１６９３（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特開昭４９−０６４７０８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開平０１−１６０１２６（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 実開昭６２−１６２３４６（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 欧州特許出願公開第１９２７７３９（ＥＰ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ０２Ｂ ３７／１８

Ｆ０２Ｂ ３７／０１３

Ｆ０２Ｂ ３７／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

エンジン本体側から小形側の高圧段ターボ過給機、大形側の低圧段ターボ過給機が直列に接続された多段式ターボ過給システムであって、
前記低圧段ターボ過給機の低圧段タービンをバイパスする低圧段排気パイパス路と、
前記低圧段排気パイパス路を開閉する低圧段ウェイストゲートバルブと、
前記高圧段ターボ過給機の高圧段コンプレッサの上流側の吸気圧が前記高圧段コンプレッサの下流側の吸気圧よりも大となる作動条件が成立する場合に、前記低圧段ウェイストゲートバルブを開弁する高圧段側サージ回避手段と、を備えて構成されている多段式ターボ過給システム。

【請求項2】

前記上流側の吸気圧を駆動力として前記低圧段ウェイストゲートバルブに前記上流側の吸気圧に応じた開弁操作力を付与する圧力式弁操作機構が備えられ、
前記高圧段側サージ回避手段は、電力を駆動力として前記低圧段ウェイストゲートバルブに開弁操作力を付与する電動式弁操作機構を備え、前記作動条件が成立する場合に、前記圧力式弁操作機構の開弁操作力に前記電動式弁操作機構の開弁操作力を追加して前記低圧段ウェイストゲートバルブを開弁可能に構成されている請求項１記載の多段式ターボ過給システム。

【請求項3】

前記低圧段ウェイストゲートバルブに操作力を伝達して前記低圧段ウェイストゲートバルブを開閉する揺動レバーが備えられ、
前記圧力式弁操作機構は、圧力式側リンクを介して前記揺動レバーを開弁方向に揺動操作可能な圧力式アクチュエータを備えて構成され、
前記電動式弁操作機構は、電動式側リンクを介して前記揺動レバーを開弁方向に揺動操作可能な電動式アクチュエータを備えて構成されている請求項２記載の多段式ターボ過給システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、エンジン本体側から小形側の高圧段ターボ過給機、大形側の低圧段ターボ過給機が直列に接続された多段式ターボ過給システムに関する。

【背景技術】

【0002】

この種の多段式ターボ過給システムは、例えば、特許文献１に示すように、低圧段ターボ過給機の低圧段コンプレッサにて空気を圧縮し、高圧段ターボ過給機の高圧段コンプレッサにて更に空気を圧縮してエンジン本体に過給するものであり、エンジンの平常運転状態では、高圧段コンプレッサの上流側の吸気圧が高圧段コンプレッサの下流側の吸気圧よりも小となる吸気圧関係となっている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００９−２７０４７０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところで、大形側の低圧段ターボ過給機は、小形側の高圧段ターボ過給機よりもイナーシャが大きい。
そのため、このような多段式ターボ過給システムでは、高圧段コンプレッサの上流側の吸気圧が高圧段コンプレッサの下流側の吸気圧よりも小となる平常運転状態からエンジンが急減速、および、または、急負荷減少（遮断）した際に、イナーシャの大きい大形側の低圧段ターボ過給機がイナーシャの小さい低圧段ターボ過給機よりも減速されずに慣性回転し、高圧段コンプレッサの上流側の吸気圧が上昇して上流側の吸気圧と下流側の吸気圧との関係が逆転する場合がある。
そして、このように、高圧段コンプレッサの上流側の吸気圧と下流側の吸気圧との関係が逆転し、上流側の吸気圧が下流側の吸気圧よりも大となると、高圧段コンプレッサが必要以上に回されて、サージ（以下、高圧段側サージと言う。）が発生する虞がある。

【0005】

なお、特許文献１には、吸入空気量の減少などから高圧段側サージの発生が予測される場合に、高圧段コンプレッサの空気圧縮比（高圧段コンプレッサの出口／入口圧力比）を下げることが記載されているが、この技術は、高圧段コンプレッサの空気圧縮比が高すぎる場合に発生する高圧段側サージを回避しようとする技術であり、エンジンが急減速、および、または、急負荷減少（遮断）した際に、上述したイナーシャの差に起因して、高圧段コンプレッサの上流側の吸気圧（入口圧力）が下流側の吸気圧（出口圧力）よりも大となった場合に、高圧段コンプレッサが圧縮負荷のない空転状態で回されて発生する高圧段側サージは想定されていない。

【0006】

この実情に鑑み、本発明の主たる課題は、エンジンが急減速、および、または、急負荷減少（遮断）した際に、大形側の低圧段ターボ過給機が小形側の高圧段ターボ過給機よりもイナーシャが大きいことに起因して高圧段側サージが発生するのを回避することのできる多段式ターボ過給システムを提供する点にある。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明の第１特徴構成は、エンジン本体側から小形側の高圧段ターボ過給機、大形側の低圧段ターボ過給機が直列に接続された多段式ターボ過給システムであって、
前記低圧段ターボ過給機の低圧段タービンをバイパスする低圧段排気パイパス路と、
前記低圧段排気パイパス路を開閉する低圧段ウェイストゲートバルブと、
前記高圧段ターボ過給機の高圧段コンプレッサの上流側の吸気圧が前記高圧段コンプレッサの下流側の吸気圧よりも大となる作動条件が成立する場合に、前記低圧段ウェイストゲートバルブを開弁する高圧段側サージ回避手段と、を備えて構成されている点にある。

【0008】

本構成によれば、エンジンが急減速、および、または、急負荷減少（遮断）した際に、大形側の低圧段ターボ過給機が小形側の高圧段ターボ過給機よりもイナーシャが大きいことに起因して高圧段コンプレッサの上流側の吸気圧と下流側の吸気圧との関係が逆転し、高圧段コンプレッサの上流側の吸気圧が下流側の吸気圧よりも大となって高圧段側サージの発生の虞のある吸気圧関係になると、高圧段側サージ回避手段の作動条件が成立し、高圧段側サージ回避手段が前記低圧段ウェイストゲートバルブを開弁する。この低圧段ウェイストゲートバルブの開弁により、排気パイパス通路を通じて排気ガスをバイパスさせる形態で低圧段タービンに流入する排気ガス量を低減することができ、高圧段ターボ過給機よりもイナーシャが大きい大形側の低圧段の慣性回転を減速させることができる。

【0009】

よって、エンジンが急減速、および、または、急負荷減少（遮断）した際に、高圧段コンプレッサの上流側の吸気圧と下流側の吸気圧との関係が逆転し、高圧段側サージの発生の虞のある吸気圧関係（高圧段コンプレッサの上流側の吸気圧が下流側の吸気圧よりも大となる関係）になった場合でも、高圧段側サージの発生の虞のない元の適正な吸気圧関係（上流側の吸気圧が下流側の吸気圧以下となる関係）に迅速に戻すことができる。
したがって、エンジンが急減速、および、または、急負荷減少（遮断）した際に、大形側の低圧段ターボ過給機が小形側の高圧段ターボ過給機よりもイナーシャが大きいことに起因して高圧段側サージが発生するのを回避することができる。

【0010】

本発明の第２特徴構成は、前記上流側の吸気圧を駆動力として前記低圧段ウェイストゲートバルブに前記上流側の吸気圧に応じた開弁操作力を付与する圧力式弁操作機構が備えられ、
前記高圧段側サージ回避手段は、電力を駆動力として前記低圧段ウェイストゲートバルブに開弁操作力を付与する電動式弁操作機構を備え、前記作動条件が成立する場合に、前記圧力式弁操作機構の開弁操作力に前記電動式弁操作機構の開弁操作力を追加して前記低圧段ウェイストゲートバルブを開弁可能に構成されている点にある。

【0011】

本構成によれば、高圧段側サージ回避手段は、前記作動条件が成立する場合に、圧力式弁操作機構の開弁操作力を利用して低圧段ウェイストゲートバルブを開弁することができる。よって、電動式弁操作機構にて低圧段ウェイストゲートバルブに開弁操作力を付与するための駆動電力を低く抑えることができ、電動式弁操作機構に電力を供給する電源の小型化等を図ることができる。

【0012】

本発明の第３特徴構成は、前記低圧段ウェイストゲートバルブに操作力を伝達して前記低圧段ウェイストゲートバルブを開閉する揺動レバーが備えられ、
前記圧力式弁操作機構は、圧力式側リンクを介して前記揺動レバーを開弁方向に揺動操作可能な圧力式アクチュエータを備えて構成され、
前記電動式弁操作機構は、電動式側リンクを介して前記揺動レバーを開弁方向に揺動操作可能な電動式アクチュエータを備えて構成されている点にある。

【0013】

本構成によれば、圧力式アクチュエータにて圧力式側リンクを介して揺動レバーを開弁方向に揺動操作することにより、圧力式弁操作機構の開弁操作力を低圧段ウェイストゲートバルブに適切に作用させることができる。また、電動式アクチュエータにて電動式側リンクを介して同一の揺動レバーを開弁方向に揺動操作することにより、電動式弁操作機構の開弁操作力を低圧段ウェイストゲートバルブに適切に作用させることができる。
よって、前記作動条件が成立する場合に、低圧段側の圧力式弁操作機構の開弁作動力と電動式弁操作機構の開弁作動力の協働により、低圧段ウェイストゲートバルブを効率良く開弁することができる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】平常運転状態を示すエンジンのブロック図

【図2】平常運転状態から急減速、および、または、急負荷減少（遮断）した状態を示すエンジンのブロック図

【図3】平常運転状態から急減速、および、または、急負荷減少（遮断）した場合のエンジンの状態の変遷を示す状態変遷図

【図4】低圧段側の圧力式弁操作機構及び電動式弁操作機構を示す図

【図5】低圧段ウェイストゲートバルブの作動特性を示す図

【発明を実施するための形態】

【0015】

本発明に係る多段式ターボ過給システムの実施形態を図面に基づいて説明する。
図１、図２は、本発明に係る多段式ターボ過給システムを有するエンジンのブロック図であり、図中のブロック状の矢印は吸排気の流れを示している。また、図１は平常運転状態を示し、図２は平常運転状態から急減速、および、または、急負荷減少（遮断）した状態を示している。

【0016】

（エンジンの全体構成）
図１に示すように、エンジン１は、例えば、ディーゼルエンジンとして構成することができ、燃焼室（図示省略）を有するエンジン本体１０、燃焼室に新気を導入する吸気路２０、燃焼室から排気ガスを排出する排気路３０、エンジン１の運転状態を制御するＥＣＵ（エンジンコントロールユニット）４０等を備えて構成されている。
また、このエンジン１は、エンジン本体１０側から小形側の高圧段ターボ過給機５０、大形側の低圧段ターボ過給機６０を直列に接続して構成されている。大形側の低圧段ターボ過給機６０にて空気を圧縮し、小形側の高圧段ターボ過給機５０にて更に空気を圧縮してエンジン本体１０に過給することができる。

【0017】

低圧段ターボ過給機６０は、低圧段タービン６１と、低圧段コンプレッサ６２と、これらを同期回転自在に接続するシャフト６３とを備えて構成されている。
低圧段タービン６１は、排気路３０の下流側に配置され、排気ガスのエネルギを利用して回転するように構成されている。低圧段コンプレッサ６２は、吸気路２０の内部の上流側に配置され、低圧段タービン６１の回転に伴って回転し、外部側から空気を吸入して圧縮するように構成されている。

【0018】

高圧段ターボ過給機５０は、高圧段タービン５１と、高圧段コンプレッサ５２と、これらを同期回転自在に接続するシャフト５３とを備えて構成されている。
高圧段タービン５１は、排気路３０における低圧段タービン６１の上流側に配置され、低圧段タービン６１の上流側にて排気ガスのエネルギを利用して回転するように構成されている。高圧段コンプレッサ５２は、吸気路２０おける低圧段コンプレッサ６２の下流側に配置され、高圧段タービン５１の回転に伴って回転し、低圧段コンプレッサ６２で圧縮された空気を更に圧縮するように構成されている。

【0019】

前記吸気路２０は、外部側から低圧段コンプレッサ６２、高圧段コンプレッサ５２、給気マニホールド２０Ａを順番に通る風路として構成されている。
前記排気路３０は、エンジン本体１０側から排気マニホールド３０Ａ、高圧段タービン５１、低圧段タービン６１を順番に通る主排気路３１と、高圧段コンプレッサ５２をバイパスする高圧段排気バイパス路３２と、低圧段コンプレッサ６２をバイパスする低圧段排気バイパス路３３とを備えて構成されている。

【0020】

高圧段排気バイパス路３２は、主排気路３１における排気マニホールド３０Ａと高圧段タービン５１の間の部位と、主排気路３１における高圧段タービン５１と低圧段タービン６１の間の部位とを連通する。
低圧段排気バイパス路３３は、主排気路３１における高圧段タービン５１と低圧段タービン６１の間の部位と、主排気路３１における低圧段タービン６１の下流側の部位とを連通する。

【0021】

高圧段排気バイパス路３２には、当該高圧段排気バイパス路３２を開閉する高圧段ウェイストゲートバルブＷＧ１が備えられている。また、この高圧段ウェイストゲートバルブＷＧ１に開弁操作力を付与する高圧段側の圧力式弁操作機構７０が備えられている。

【0022】

高圧段側の圧力式弁操作機構７０は、電力を利用しない機械式に構成されており、高圧段コンプレッサ５２の下流側の吸気圧Ｐ２（高圧段コンプレッサ５２の吐出圧）を駆動力として高圧段ウェイストゲートバルブＷＧ１に対して高圧段コンプレッサ５２の下流側の吸気圧Ｐ２に応じた開弁操作力を付与するように構成されている。高圧段側の圧力式弁操作機構７０は、高圧段コンプレッサ５２の下流側の吸気圧Ｐ２が設定吸気圧を超える場合に自動的に高圧段ウェイストゲートバルブＷＧ１を開弁する。

【0023】

例えば、高圧段側の圧力式弁操作機構７０は、エンジン１の平常運転状態において、高圧段コンプレッサ５２の下流側の吸気圧Ｐ２が設定吸気圧を超えたときに高圧段ウェイストゲートバルブＷＧ１を自動的に開弁し、高圧段排気バイパス路３２に排気ガスの一部を通流させる形態で高圧段タービン５１の回転を抑え、高圧段コンプレッサ５２の下流側の吸気圧Ｐ２を設定範囲に戻す。

【0024】

なお、高圧段側の圧力式弁操作機構７０は、図示は省略するが、例えば、高圧段ウェイストゲートバルブＷＧ１に操作力を伝達して高圧段ウェイストゲートバルブＷＧ１を開閉する揺動レバーを開弁方向に揺動操作可能なダイアフラム式アクチュエータ等の圧力式アクチュエータ等を備えて構成することができる。

【0025】

低圧段排気バイパス路３３には、当該低圧段排気バイパス路３３を開閉する低圧段ウェイストゲートバルブＷＧ２が備えられている。また、この低圧段ウェイストゲートバルブＷＧ２に開弁操作力を付与する低圧段側の圧力式弁操作機構８０が備えられている。

【0026】

低圧段側の圧力式弁操作機構８０は、電力を利用しない機械式に構成されており、低圧段コンプレッサ６２の下流側（高圧段コンプレッサ５２の上流側）の吸気圧Ｐ１（低圧段コンプレッサ６２の吐出圧）を駆動力として低圧段ウェイストゲートバルブＷＧ２に低圧段コンプレッサ６２の下流側の吸気圧Ｐ１に応じた開弁操作力を付与するように構成されている。低圧段側の圧力式弁操作機構８０は、低圧段コンプレッサ６２の下流側の吸気圧Ｐ１が設定吸気圧を超える場合に自動的に低圧段ウェイストゲートバルブＷＧ２を開弁する。

【0027】

例えば、低圧段側の圧力式弁操作機構８０は、エンジン１の平常運転状態において、低圧段コンプレッサ６２の下流側の吸気圧Ｐ１が設定吸気圧を超えたときに低圧段ウェイストゲートバルブＷＧ２を自動的に開弁し、低圧段排気バイパス路３３に排気ガスの一部を通流させる形態で低圧段タービン６１の回転を抑え、低圧段コンプレッサ６２の下流側吸気圧を設定範囲に戻す。なお、低圧段側の圧力式弁操作機構８０の具体的構成等は後述する。

【0028】

このように構成されたエンジン１では、高圧段コンプレッサ５２の上流側の吸気圧Ｐ１が高圧段コンプレッサ５２の下流側の吸気圧Ｐ２以下となる平常運転状態から急減速、および、または、急負荷減少（遮断）した際に、イナーシャの大きい大形側の低圧段ターボ過給機６０がイナーシャの小さい高圧段ターボ過給機５０よりも慣性回転して高圧段コンプレッサ５２の上流側の吸気圧Ｐ１が上昇し、高圧段コンプレッサ５２の上流側の吸気圧Ｐ１と下流側の吸気圧Ｐ２との関係が逆転する場合がある。そして、このように高圧段コンプレッサ５２の上流側の吸気圧Ｐ１と下流側の吸気圧Ｐ２との関係が逆転し、上流側の吸気圧Ｐ１が下流側の吸気圧Ｐ２よりも大となると、高圧段コンプレッサ５２が必要以上に回されて高圧段側サージが発生する虞がある。

【0029】

そこで、このエンジン１では、平常運転状態から急減速、および、または、急負荷減少（遮断）した際に高圧段側サージが発生する虞のある条件である、高圧段コンプレッサ５２の下流側の吸気圧Ｐ２が上流側の吸気圧Ｐ１よりも大となる作動条件が成立する場合に、図２に示すように、低圧段ウェイストゲートバルブＷＧ２を開弁して、高圧段側サージが発生するのを回避する高圧段側サージ回避手段９０が備えられている。以下、高圧段側サージ回避手段９０について説明を加える。

【0030】

（高圧段側サージ回避手段の作動タイミング）
図３は、エンジン１が平常時の運転状態から急減速、および、または、急負荷減少（遮断）した場合の状態の変遷を示す図であり、図中の上段にはエンジン回転数を示し、図中の中段には高圧段コンプレッサ５２の下流側の吸気圧Ｐ２と上流側の吸気圧Ｐ１の関係（Ｐ２−Ｐ１）を示し、図中の下段には低圧段ウェイストゲートバルブＷＧ２の開閉状態を示している。

【0031】

この図３に示すように、高圧段側サージ回避手段９０は、高圧段コンプレッサ５２の上流側の吸気圧Ｐ１が下流側の吸気圧Ｐ２以下（図３中で正（＋）側の位置）となる平常運転状態からエンジン１が急減速、および、または、急負荷減少（遮断）し、高圧段コンプレッサ５２の上流側の吸気圧Ｐ１が下流側の吸気圧Ｐ２よりも大（図３中で負（−）側の位置）となる吸気圧関係の逆転が生じて作動条件が成立すると、低圧段ウェイストゲートバルブＷＧ２を自動的に開弁する。

【0032】

この低圧段ウェイストゲートバルブＷＧ２の開弁により、低圧段排気バイパス路３３にて排気ガスの一部をバイパスさせる形態で低圧段タービン６１に流入する排気ガス量を低減し、高圧段側サージの発生の虞のない元の適正な吸気圧関係（上流側の吸気圧Ｐ１が下流側の吸気圧Ｐ２以下となる関係）に戻す。そして、高圧段側サージ回避手段９０は、高圧段側サージの発生の虞のない元の吸気圧関係に戻ると、低圧段ウェイストゲートバルブＷＧ２を自動的に閉弁する。

【0033】

（高圧段側サージ回避手段の構成）
図２に示すように、高圧段側サージ回避手段９０は、電力を駆動力として低圧段ウェイストゲートバルブＷＧ２に開弁操作力を付与する電動式弁操作機構９１、当該電動式弁操作機構の作動を制御するＥＣＵ４０等から構成されている。高圧段側サージ回避手段９０は、前記作動条件が成立する場合にＥＣＵ４０から電動式弁操作機構９１に作動指令を出力して電動式弁操作機構９１を作動させることで、低圧段ウェイストゲートバルブＷＧ２を開弁する。

【0034】

吸気路２０において、高圧段コンプレッサ５２の上流側の吸気圧Ｐ１を検出する第１吸気圧センサＳ１、及び、高圧段コンプレッサ５２の下流側の吸気圧Ｐ２を検出する第２吸気圧センサＳ２が備えられている。これらの第１吸気圧センサＳ１及び第２吸気圧センサＳ２にて検出した吸気圧Ｐ１，Ｐ２がＥＣＵ４０に入力されるように構成されている。

【0035】

第１吸気圧センサＳ１は、吸気路２０における低圧段コンプレッサ６２と高圧段コンプレッサ５２の間の部位、具体的には、低圧段コンプレッサ６２の下流側で低圧段コンプレッサ６２の近傍の部位に備えられ、当該部位の圧力を高圧段コンプレッサ５２の上流側の吸気圧Ｐ１として検出する。

【0036】

第２吸気圧センサＳ２は、吸気路２０における高圧段コンプレッサ５２の下流側の部位、具体的には、給気マニホールド２０Ａに備えられ、給気マニホールド２０Ａの圧力を高圧段コンプレッサ５２の下流側の吸気圧Ｐ２として検出する。

【0037】

そして、ＥＣＵ４０は、第１吸気圧センサＳ１及び第２吸気圧センサＳ２から入力された上流側の吸気圧Ｐ１と下流側の吸気圧Ｐ２を比較し、上流側の吸気圧Ｐ１が下流側の吸気圧Ｐ２よりも大となる前記作動条件が成立すると、低圧段ウェイストゲートバルブＷＧ２に開弁操作力を付与する作動指令を電動式弁操作機構９１に出力する。このＥＣＵ４０からの作動指令により電動式弁操作機構９１が作動し、低圧段ウェイストゲートバルブＷＧ２が開弁される。
上流側の吸気圧Ｐ１が下流側の吸気圧Ｐ２以下となり作動条件が成立しなくなると、ＥＣＵ４０から作動指令が出力されなくなり、電動式弁操作機構９１が停止して低圧段ウェイストゲートバルブＷＧ２が閉弁される。

【0038】

また、この高圧段側サージ回避手段９０は、前記作動条件が成立した場合に、低圧段側の圧力式弁操作機構８０の開弁操作力に電動式弁操作機構９１の開弁操作力を追加して低圧段ウェイストゲートバルブＷＧ２を開弁可能に構成されている。
このように構成することで、電動式弁操作機構９１にて低圧段ウェイストゲートバルブＷＧ２に開弁操作力を付与するための駆動電力を低く抑えることができ、電動式弁操作機構９１に駆動電力を供給する電源の小型化を図ることができる。

【0039】

図４は、低圧段側の圧力式弁操作機構８０及び電動式弁操作機構９１を示す図であり、
低圧段ウェイストゲートバルブＷＧ２（図１参照）を閉弁した状態から低圧段側の圧力式弁操作機構８０及び電動式弁操作機構９１が図中の点線矢印のように作動して低圧段ウェイストゲートバルブＷＧ２を開弁（全開）した状態を示している。

【0040】

図４に示すように、低圧段ウェイストゲートバルブＷＧ２に操作力を伝達して低圧段ウェイストゲートバルブＷＧ２を開閉する揺動レバー８１が備えられている。揺動レバー８１は、それの中央側において低圧段ウェイストゲートバルブＷＧ２の作動軸Ａに接続されている。
低圧段側の圧力式弁操作機構８０は、例えば、揺動レバー８１の一端側（図４中の下端側）に配置された圧力式側リンク８２を介して、前記揺動レバー８１を開弁方向に揺動操作可能なダイアフラム式アクチュエータ等の圧力式アクチュエータ８３を備えて構成されている。

【0041】

このように構成された低圧段側の圧力式弁操作機構８０は、低圧段ウェイストゲートバルブＷＧ２を閉弁した状態から、高圧段コンプレッサ５２の上流側の吸気圧Ｐ１を利用して圧力式アクチュエータ８３のロッドで揺動レバー８１の一端側を圧力式アクチュエータ８３とは反対側（図中点線矢印で示す右側）に押し込むことで、揺動レバー８１を図中Ｒに示す開弁方向に揺動操作し、揺動レバーに接続された作動軸Ａを図中Ｒに示す開弁方向に回転させる。

【0042】

これに対して、電動式弁操作機構９１は、例えば、作動軸Ａを基準に圧力式側リンク８２とは反対側となる揺動レバー８１の他端側（図４中の上端側）に配置された電動式側リンク９２を介して前記揺動レバー８１を開弁方向に揺動操作可能な電動式アクチュエータ９３を備えて構成されている。

【0043】

このように構成された電動式弁操作機構９１は、前記作動条件が成立する場合のＥＣＵ４０からの作動指令により、低圧段ウェイストゲートバルブＷＧ２を閉弁した状態から、電動式アクチュエータ９３のロッドで揺動レバー８１の他端側を電動式アクチュエータ９３側（図中点線矢印で示す左側）に引き寄せることで、低圧段側の圧力式弁操作機構８０と同じく、揺動レバー８１を図中Ｒに示す開弁方向に揺動操作し、揺動レバーに接続された作動軸Ａを図中Ｒに示す開弁方向に回転させる。
なお、低圧段ウェイストゲートバルブＷＧ２を全開させた図４に示す状態において、電動式弁操作機構９１の開弁操作力（電動式リンク９２の引き寄せ力）が、作動軸Ａと電動式リンク９２とを結ぶ線分に対して直角に作用して最大となるように、電動式アクチュエータ９３と作動軸Ａと電動式リンク９２の相対位置が設定されている。

【0044】

つまり、前記作動条件が成立する場合に、低圧段ウェイストゲートバルブＷＧ２を閉弁した状態から、低圧段側の圧力式弁操作機構８０の圧力式アクチュエータ８３で揺動レバー８１の一端側を圧力式アクチュエータ８３とは反対側に押し込むのに加えて、電動式弁操作機構９１の電動式アクチュエータ９３で揺動レバー８１の他端側を電動式アクチュエータ９３側に引き寄せることで、低圧段側の圧力式弁操作機構８０の開弁作動力と電動式弁操作機構９１の開弁作動力の協働により、揺動レバー８１に接続された作動軸Ａを図中Ｒに示す開弁方向に回転させて図４に示す状態にすることができ、低圧段ウェイストゲートバルブＷＧ２を効率良く開弁することができる。
また、この協働時には、揺動レバー８１の一端側に押し込み力が作用し、揺動レバー８１の他端側に引き寄せ力が作用するので、揺動レバー８１の中央側に接続された作動軸Ａに負荷される倒れ方向の曲げモーメントが小さくなり、作動軸Ａの作動をスムーズにすることができる。
なお、揺動レバー８１、圧力式側リンク８２、電動側リンク９２は、低圧段側の圧力式弁操作機構８０と電動式弁操作機構９１を連携させる連携機構を構成する。

【0045】

次に、図５を参照して、圧力式弁操作機構８０と電動式弁操作機構９１による低圧段ウェイストゲートバルブＷＧ２の開弁作動について説明する。
図５は、低圧段ウェイストゲートバルブＷＧ２の作動特性を示す図であり、縦軸に低圧段ウェイストゲートバルブＷＧ２に作用する圧力式弁操作機構８０の開弁操作力（吸気圧Ｐ１による開弁操作圧力）を示し、横軸に低圧段ウェイストゲートバルブＷＧ２のリフト量（開弁作動量）を示している。
図５中、Ｐａは定格運転時の吸気圧Ｐ１により低圧段ウェイストゲートバルブＷＧ２に作用する圧力式弁操作機構８０の開弁操作力を示し、Ｐｂは低圧段ウェイストゲートバルブＷＧ２の開弁開始時の圧力式弁操作機構８０の開弁操作力を示し、Ｐｃは低圧段ウェイストゲートバルブＷＧ２の全開時の圧力式弁操作機構８０の開弁操作力を示している。

【0046】

図５中の太実線部分に示すとおり、エンジン１の平常時の運転状態等において、低圧段コンプレッサ６２の下流側の吸気圧Ｐ１が設定吸気圧を超えた場合等には、その吸気圧Ｐ１よる圧力式弁操作機構８０の開弁操作力が低圧段ウェイストゲートバルブＷＧ２の開弁開始時の開弁操作力Ｐｂよりも大となり、圧力式弁操作機構８０の開弁操作力のみで低圧段ウェイストゲートバルブＷＧ２が開弁される。
一方、前記作動条件が成立した場合には、電動式弁操作機構９１が作動することにより、図５中の太破線矢印に示すように、圧力式弁操作機構８０の開弁操作力が如何なる値であっても、低圧段ウェイストゲートバルブＷＧ２を全開にすることが可能となる。

【0047】

〔別実施形態〕
（１）前述の実施形態では、エンジン本体１０側から二段のターボ過給機５０、６０を直列に接続して構成されている場合を例に示したが、エンジン本体１０側から三段以上のターボ過給機を直列に接続して構成してもよい。

【0048】

（２）前述の実施形態では、共通の揺動レバー８１を介して、低圧段側の圧力式弁操作機構８０の開弁作動力と電動式弁操作機構９１の開弁作動力を低圧段ウェイストゲートバルブＷＧ２の作動軸Ａに作用させる場合を例に示したが、別々の揺動レバー等を介して、低圧段側の圧力式弁操作機構８０の開弁作動力と電動式弁操作機構９１の開弁作動力を低圧段ウェイストゲートバルブＷＧ２の作動軸Ａに作用させるように構成してもよく、低圧段側の圧力式弁操作機構８０と電動式弁操作機構９１を連携させる連携機構の具体的構成は適宜に変更することができる。

【0049】

（３）前述の実施形態では、高圧段側サージ回避手段が、電動式弁操作機構９１を備えて構成され、前記作動条件が成立する場合に、低圧段の圧力式弁操作機構８０の開弁操作力に電動式弁操作機構９１の開弁操作力を追加して低圧段ウェイストゲートバルブＷＧ２を開弁可能に構成されている場合を例に示したが、電動式弁操作機構９１の開弁操作力単独で低圧段ウェイストゲートバルブＷＧ２を開弁可能に構成されていてもよい。また、高圧段側サージ回避手段は、電動式弁操作機構９１に代えて別の方式の弁操作機構を備えて構成されていてもよい。

【符号の説明】

【0050】

１０ エンジン本体
３３ 低圧段排気バイパス路
５０ 高圧段ターボ過給機
５１ 高圧段タービン
５２ 高圧段コンプレッサ
６０ 低圧段ターボ過給機
６１ 低圧段タービン
６２ 低圧段コンプレッサ
８０ 低圧段側の圧力式弁操作機構
８１ 揺動レバー
８２ 圧力式側リンク
８３ 圧力式アクチュエータ
９０ 高圧段側サージ回避手段
９１ 電動式弁操作機構
９２ 電動側リンク
９３ 電動式アクチュエータ
Ｐ１ 吸気圧（高圧段コンプレッサ上流側の吸気圧）
Ｐ２ 吸気圧（高圧段コンプレッサ下流側の吸気圧）
ＷＧ２ 低圧段ウェイストゲートバルブ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】