特開2024-126837サージ回避制御装置、内燃機関システム、サージ回避制御方法、及びプログラム
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024126837
(43)【公開日】2024-09-20
(54)【発明の名称】サージ回避制御装置、内燃機関システム、サージ回避制御方法、及びプログラム
(51)【国際特許分類】
F02D 17/04 20060101AFI20240912BHJP
F02B 37/00 20060101ALI20240912BHJP
F02B 37/12 20060101ALI20240912BHJP
F02B 37/18 20060101ALI20240912BHJP
F02B 39/16 20060101ALI20240912BHJP
F02D 45/00 20060101ALI20240912BHJP
【ＦＩ】
F02D17/04 L
F02B37/00 301G
F02B37/00 500B
F02B37/12 302C
F02B37/18 A
F02B39/16 D
F02B39/16 F
F02D45/00 362
F02D45/00 369
F02D45/00 364G
【審査請求】未請求
【請求項の数】17
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023035518
(22)【出願日】2023-03-08
(71)【出願人】
【識別番号】000001236
【氏名又は名称】株式会社小松製作所
(74)【代理人】
【識別番号】110001634
【氏名又は名称】弁理士法人志賀国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】金子 春樹
(72)【発明者】
【氏名】伊藤 章
(72)【発明者】
【氏名】大河原 正穏
【テーマコード（参考）】
3G005
3G092
3G384
【Ｆターム（参考）】
3G005DA02
3G005EA03
3G005EA16
3G005FA12
3G005GA02
3G005GB26
3G005GB27
3G005GD03
3G005HA05
3G005HA19
3G005JA01
3G005JA06
3G005JA24
3G005JA39
3G005JB01
3G005JB02
3G092AA02
3G092BA02
3G092BA03
3G092BB01
3G092DB03
3G092DC01
3G092GA13
3G092GB08
3G092HA17Z
3G092HB01Z
3G092HD09Z
3G092HE01Z
3G384AA03
3G384BA36
3G384CA13
3G384FA01Z
3G384FA06Z
3G384FA11Z
3G384FA14Z
3G384FA47Z
3G384FA56Z
(57)【要約】
【課題】ＥＧＲ方式を採用しない内燃機関であってもサージを回避することができるサージ回避制御装置、内燃機関システム、サージ回避制御方法、及びプログラムを提供する。
【解決手段】内燃機関本体と、排気タービン過給機とを備える内燃機関に対して、前記排気タービン過給機において発生するサージを回避する制御を行うサージ回避制御装置であって、前記内燃機関本体の状態が、前記排気タービン過給機においてサージが発生すると推定される所定の減速状態に状態遷移したか否かを判定する状態遷移判定部と、前記状態遷移判定部が前記所定の減速状態に遷移したと判定した場合、前記排気タービン過給機のタービンに供給される排気ガスの流量が、前記タービンの回転速度を低下させる流量になるようにする流量制御部と、を備えるサージ回避制御装置。
【選択図】図１
【解決手段】内燃機関本体と、排気タービン過給機とを備える内燃機関に対して、前記排気タービン過給機において発生するサージを回避する制御を行うサージ回避制御装置であって、前記内燃機関本体の状態が、前記排気タービン過給機においてサージが発生すると推定される所定の減速状態に状態遷移したか否かを判定する状態遷移判定部と、前記状態遷移判定部が前記所定の減速状態に遷移したと判定した場合、前記排気タービン過給機のタービンに供給される排気ガスの流量が、前記タービンの回転速度を低下させる流量になるようにする流量制御部と、を備えるサージ回避制御装置。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
内燃機関本体と、排気タービン過給機とを備える内燃機関に対して、前記排気タービン過給機において発生するサージを回避する制御を行うサージ回避制御装置であって、
前記内燃機関本体の状態が、前記排気タービン過給機においてサージが発生すると推定される所定の減速状態に状態遷移したか否かを判定する状態遷移判定部と、
前記状態遷移判定部が前記所定の減速状態に遷移したと判定した場合、前記排気タービン過給機のタービンに供給される排気ガスの流量が、前記タービンの回転速度を低下させる流量になるようにする流量制御部と、
を備えるサージ回避制御装置。
前記内燃機関本体の状態が、前記排気タービン過給機においてサージが発生すると推定される所定の減速状態に状態遷移したか否かを判定する状態遷移判定部と、
前記状態遷移判定部が前記所定の減速状態に遷移したと判定した場合、前記排気タービン過給機のタービンに供給される排気ガスの流量が、前記タービンの回転速度を低下させる流量になるようにする流量制御部と、
を備えるサージ回避制御装置。
【請求項2】
前記状態遷移判定部は、
前記内燃機関本体に関わるパラメータを時系列順に順次取得し、所定時間前の前記パラメータが、前記サージが発生する前提条件を示すサージ発生前提条件を満たし、かつ直近の前記パラメータが、前記サージを回避する制御の開始条件を示すサージ回避制御開始条件を満たす場合、前記内燃機関本体の状態が前記所定の減速状態に遷移したと判定する、
請求項１に記載のサージ回避制御装置。
前記内燃機関本体に関わるパラメータを時系列順に順次取得し、所定時間前の前記パラメータが、前記サージが発生する前提条件を示すサージ発生前提条件を満たし、かつ直近の前記パラメータが、前記サージを回避する制御の開始条件を示すサージ回避制御開始条件を満たす場合、前記内燃機関本体の状態が前記所定の減速状態に遷移したと判定する、
請求項１に記載のサージ回避制御装置。
【請求項3】
前記内燃機関本体に関わるパラメータには、アクセル開度、燃料噴射量、前記内燃機関本体の回転速度のうち、少なくとも１つ以上が含まれる、
請求項２に記載のサージ回避制御装置。
請求項２に記載のサージ回避制御装置。
【請求項4】
前記排気タービン過給機は、
前記内燃機関本体から排出される排気ガスによって回転する前記タービンと、前記タービンに連動して回転して前記内燃機関本体に吸気される吸気ガスを圧縮する圧縮機とを備え、
前記内燃機関は、
前記タービンに供給される前記排気ガスの流量を調整する流量調整器と、
前記タービンの下流側に接続される出口側排気通路を通過する前記排気ガスの流量を調整する流量調整器と、
前記内燃機関本体に接続する内燃機関側吸気通路を通過する前記吸気ガスの流量を調整する流量調整器とのうち少なくとも１つ以上の流量調整器を備え、
前記流量制御部は、
前記状態遷移判定部が前記所定の減速状態に遷移したと判定した場合、前記タービンに供給される前記排気ガスの流量が、前記タービンの回転速度を低下させる流量になるように、前記流量調整器に対して流量を調整する指令値を出力する、
請求項１に記載のサージ回避制御装置。
前記内燃機関本体から排出される排気ガスによって回転する前記タービンと、前記タービンに連動して回転して前記内燃機関本体に吸気される吸気ガスを圧縮する圧縮機とを備え、
前記内燃機関は、
前記タービンに供給される前記排気ガスの流量を調整する流量調整器と、
前記タービンの下流側に接続される出口側排気通路を通過する前記排気ガスの流量を調整する流量調整器と、
前記内燃機関本体に接続する内燃機関側吸気通路を通過する前記吸気ガスの流量を調整する流量調整器とのうち少なくとも１つ以上の流量調整器を備え、
前記流量制御部は、
前記状態遷移判定部が前記所定の減速状態に遷移したと判定した場合、前記タービンに供給される前記排気ガスの流量が、前記タービンの回転速度を低下させる流量になるように、前記流量調整器に対して流量を調整する指令値を出力する、
請求項１に記載のサージ回避制御装置。
【請求項5】
前記タービンに供給される前記排気ガスの流量を調整する流量調整器は、前記内燃機関本体と前記タービンとを接続する内燃機関側排気通路から分岐して前記タービンをバイパスするバイパス通路に挿入されるバイパスバルブであり、
前記流量制御部は、
前記状態遷移判定部が前記所定の減速状態に遷移したと判定した場合、前記バイパスバルブを開く方向に駆動させる前記指令値を前記バイパスバルブに出力することにより、前記バイパス通路を通過する前記排気ガスの流量を増加させる、
請求項４に記載のサージ回避制御装置。
前記流量制御部は、
前記状態遷移判定部が前記所定の減速状態に遷移したと判定した場合、前記バイパスバルブを開く方向に駆動させる前記指令値を前記バイパスバルブに出力することにより、前記バイパス通路を通過する前記排気ガスの流量を増加させる、
請求項４に記載のサージ回避制御装置。
【請求項6】
前記排気タービン過給機は、
前記内燃機関本体から排出される排気ガスによって回転する第１タービンと、前記第１タービンに連動して回転して前記内燃機関本体に吸気される吸気ガスを圧縮する第１圧縮機とを有する第１排気タービン過給機と、
前記第１タービンから排出される排気ガスによって回転する第２タービンと、前記第２タービンに連動して回転して前記第１圧縮機に圧縮した前記吸気ガスを供給する第２圧縮機とを有する第２排気タービン過給機とを備え、
前記内燃機関は、
前記第１タービンに供給される前記排気ガスの流量を調整する流量調整器と、
前記第２タービンの下流側に接続される出口側排気通路を通過する前記排気ガスの流量を調整する流量調整器と、
前記内燃機関本体に接続する内燃機関側吸気通路を通過する前記吸気ガスの流量を調整する流量調整器とのうち少なくとも１つ以上の流量調整器を備え、
前記流量制御部は、
前記状態遷移判定部が前記所定の減速状態に遷移したと判定した場合、前記第１タービン及び前記第２タービンのいずれか一方のタービンに供給される前記排気ガスの流量が、当該タービンの回転速度を低下させる流量になるように、前記流量調整器に対して流量を調整する指令値を出力する、
請求項１に記載のサージ回避制御装置。
前記内燃機関本体から排出される排気ガスによって回転する第１タービンと、前記第１タービンに連動して回転して前記内燃機関本体に吸気される吸気ガスを圧縮する第１圧縮機とを有する第１排気タービン過給機と、
前記第１タービンから排出される排気ガスによって回転する第２タービンと、前記第２タービンに連動して回転して前記第１圧縮機に圧縮した前記吸気ガスを供給する第２圧縮機とを有する第２排気タービン過給機とを備え、
前記内燃機関は、
前記第１タービンに供給される前記排気ガスの流量を調整する流量調整器と、
前記第２タービンの下流側に接続される出口側排気通路を通過する前記排気ガスの流量を調整する流量調整器と、
前記内燃機関本体に接続する内燃機関側吸気通路を通過する前記吸気ガスの流量を調整する流量調整器とのうち少なくとも１つ以上の流量調整器を備え、
前記流量制御部は、
前記状態遷移判定部が前記所定の減速状態に遷移したと判定した場合、前記第１タービン及び前記第２タービンのいずれか一方のタービンに供給される前記排気ガスの流量が、当該タービンの回転速度を低下させる流量になるように、前記流量調整器に対して流量を調整する指令値を出力する、
請求項１に記載のサージ回避制御装置。
【請求項7】
前記第１タービンに供給される前記排気ガスの流量を調整する流量調整器は、前記内燃機関本体と前記第１タービンとを接続する内燃機関側排気通路から分岐して前記第１タービンをバイパスするバイパス通路に挿入されるバイパスバルブであり、
前記流量制御部は、
前記状態遷移判定部が前記所定の減速状態に遷移したと判定した場合、前記第１タービンにおいて前記サージが発生することが既知であるとき、前記バイパスバルブを開く方向に駆動させる前記指令値を前記バイパスバルブに出力することにより、前記バイパス通路を通過する前記排気ガスの流量を増加させ、前記第２タービンにおいて前記サージが発生することが既知であるとき、前記バイパスバルブを閉じる方向に駆動させる前記指令値を前記バイパスバルブに出力することにより、前記バイパス通路を通過する前記排気ガスの流量を減少させる、
請求項６に記載のサージ回避制御装置。
前記流量制御部は、
前記状態遷移判定部が前記所定の減速状態に遷移したと判定した場合、前記第１タービンにおいて前記サージが発生することが既知であるとき、前記バイパスバルブを開く方向に駆動させる前記指令値を前記バイパスバルブに出力することにより、前記バイパス通路を通過する前記排気ガスの流量を増加させ、前記第２タービンにおいて前記サージが発生することが既知であるとき、前記バイパスバルブを閉じる方向に駆動させる前記指令値を前記バイパスバルブに出力することにより、前記バイパス通路を通過する前記排気ガスの流量を減少させる、
請求項６に記載のサージ回避制御装置。
【請求項8】
前記出口側排気通路を通過する前記排気ガスの流量を調整する流量調整器は、前記出口側排気通路に挿入される排気スロットルバルブであり、
前記流量制御部は、
前記状態遷移判定部が前記所定の減速状態に遷移したと判定した場合、前記排気スロットルバルブを閉じる方向に駆動させる前記指令値を前記排気スロットルバルブに出力することにより、前記出口側排気通路を通過する前記排気ガスの流量を減少させる、
請求項４から請求項７のいずれか一項に記載のサージ回避制御装置。
前記流量制御部は、
前記状態遷移判定部が前記所定の減速状態に遷移したと判定した場合、前記排気スロットルバルブを閉じる方向に駆動させる前記指令値を前記排気スロットルバルブに出力することにより、前記出口側排気通路を通過する前記排気ガスの流量を減少させる、
請求項４から請求項７のいずれか一項に記載のサージ回避制御装置。
【請求項9】
前記内燃機関側吸気通路を通過する前記吸気ガスの流量を調整する流量調整器は、前記内燃機関側吸気通路に挿入される吸気スロットルバルブであり、
前記流量制御部は、
前記状態遷移判定部が前記所定の減速状態に遷移したと判定した場合、前記吸気スロットルバルブを閉じる方向に駆動させる前記指令値を前記吸気スロットルバルブに出力することにより、前記内燃機関側吸気通路を通過する前記吸気ガスの流量を減少させる、
請求項４から請求項７のいずれか一項に記載のサージ回避制御装置。
前記流量制御部は、
前記状態遷移判定部が前記所定の減速状態に遷移したと判定した場合、前記吸気スロットルバルブを閉じる方向に駆動させる前記指令値を前記吸気スロットルバルブに出力することにより、前記内燃機関側吸気通路を通過する前記吸気ガスの流量を減少させる、
請求項４から請求項７のいずれか一項に記載のサージ回避制御装置。
【請求項10】
前記状態遷移判定部が前記所定の減速状態に遷移したと判定した場合、前記内燃機関本体において噴射される燃料噴射量が、所定量未満になった場合に所定量以上になるように、前記燃料噴射量を調整する燃料噴射量制御部
を備える請求項１に記載のサージ回避制御装置。
を備える請求項１に記載のサージ回避制御装置。
【請求項11】
前記状態遷移判定部は、
前記所定の減速状態に遷移したと判定した後、前記サージを回避する制御の終了条件を示すサージ回避制御終了条件を満たすか否かを判定し、
前記流量制御部は、
前記状態遷移判定部が前記サージ回避制御終了条件を満たすと判定した場合、前記排気タービン過給機のタービンに供給される排気ガスの流量に対する制御を通常の制御に切り替える、
請求項１に記載のサージ回避制御装置。
前記所定の減速状態に遷移したと判定した後、前記サージを回避する制御の終了条件を示すサージ回避制御終了条件を満たすか否かを判定し、
前記流量制御部は、
前記状態遷移判定部が前記サージ回避制御終了条件を満たすと判定した場合、前記排気タービン過給機のタービンに供給される排気ガスの流量に対する制御を通常の制御に切り替える、
請求項１に記載のサージ回避制御装置。
【請求項12】
前記サージ回避制御終了条件は、再加速が行われた否かを示す条件である、
請求項１１に記載のサージ回避制御装置。
請求項１１に記載のサージ回避制御装置。
【請求項13】
前記サージ回避制御終了条件は、所定のサージ回避制御時間が経過したか否かを示す条件であり、
前記流量制御部は、
前記状態遷移判定部が前記所定の減速状態に遷移したと判定した後に、前記所定のサージ回避制御時間が経過して前記サージ回避制御終了条件を満たすと判定した場合、前記排気タービン過給機のタービンに供給される排気ガスの流量の制御に対して直前に用いた指令値が前記通常の制御が行われる際の指令値に近づくように、前記直前に用いた指令値を予め定められる変化率で変化させた指令値を、前記排気タービン過給機のタービンに供給される排気ガスの流量の制御に適用する、
請求項１１に記載のサージ回避制御装置。
前記流量制御部は、
前記状態遷移判定部が前記所定の減速状態に遷移したと判定した後に、前記所定のサージ回避制御時間が経過して前記サージ回避制御終了条件を満たすと判定した場合、前記排気タービン過給機のタービンに供給される排気ガスの流量の制御に対して直前に用いた指令値が前記通常の制御が行われる際の指令値に近づくように、前記直前に用いた指令値を予め定められる変化率で変化させた指令値を、前記排気タービン過給機のタービンに供給される排気ガスの流量の制御に適用する、
請求項１１に記載のサージ回避制御装置。
【請求項14】
内燃機関本体と、排気タービン過給機とを備える内燃機関に対して、前記排気タービン過給機において発生するサージを回避する制御を行うサージ回避制御装置であって、
前記内燃機関本体の状態が、前記排気タービン過給機においてサージが発生すると推定される所定の減速状態に状態遷移したか否かを判定する状態遷移判定部と、
前記状態遷移判定部が前記所定の減速状態に遷移したと判定した場合、前記内燃機関本体において噴射される燃料噴射量が、所定量未満になった場合に所定量以上になるように、前記燃料噴射量を調整する燃料噴射量制御部と、
を備えるサージ回避制御装置。
前記内燃機関本体の状態が、前記排気タービン過給機においてサージが発生すると推定される所定の減速状態に状態遷移したか否かを判定する状態遷移判定部と、
前記状態遷移判定部が前記所定の減速状態に遷移したと判定した場合、前記内燃機関本体において噴射される燃料噴射量が、所定量未満になった場合に所定量以上になるように、前記燃料噴射量を調整する燃料噴射量制御部と、
を備えるサージ回避制御装置。
【請求項15】
内燃機関本体と、排気タービン過給機とを有する内燃機関と、
前記排気タービン過給機において発生するサージを回避する制御を行うサージ回避制御装置と、を備える内燃機関システムであって、
前記サージ回避制御装置は、
前記内燃機関本体の状態が、前記排気タービン過給機においてサージが発生すると推定される所定の減速状態に状態遷移したか否かを判定する状態遷移判定部と、
前記状態遷移判定部が前記所定の減速状態に遷移したと判定した場合、前記排気タービン過給機のタービンに供給される排気ガスの流量が、前記タービンの回転速度を低下させる流量になるようにする流量制御部と、
を備える内燃機関システム。
前記排気タービン過給機において発生するサージを回避する制御を行うサージ回避制御装置と、を備える内燃機関システムであって、
前記サージ回避制御装置は、
前記内燃機関本体の状態が、前記排気タービン過給機においてサージが発生すると推定される所定の減速状態に状態遷移したか否かを判定する状態遷移判定部と、
前記状態遷移判定部が前記所定の減速状態に遷移したと判定した場合、前記排気タービン過給機のタービンに供給される排気ガスの流量が、前記タービンの回転速度を低下させる流量になるようにする流量制御部と、
を備える内燃機関システム。
【請求項16】
内燃機関本体と、排気タービン過給機とを備える内燃機関に対して、前記排気タービン過給機において発生するサージを回避する制御を行うサージ回避制御方法であって、
前記内燃機関本体の状態が、前記排気タービン過給機においてサージが発生すると推定される所定の減速状態に状態遷移したか否かを判定する状態遷移判定ステップと、
前記状態遷移判定ステップによって前記所定の減速状態に遷移したと判定された場合、前記排気タービン過給機のタービンに供給される排気ガスの流量が、前記タービンの回転速度を低下させる流量になるようにする流量制御ステップと、
を含むサージ回避制御方法。
前記内燃機関本体の状態が、前記排気タービン過給機においてサージが発生すると推定される所定の減速状態に状態遷移したか否かを判定する状態遷移判定ステップと、
前記状態遷移判定ステップによって前記所定の減速状態に遷移したと判定された場合、前記排気タービン過給機のタービンに供給される排気ガスの流量が、前記タービンの回転速度を低下させる流量になるようにする流量制御ステップと、
を含むサージ回避制御方法。
【請求項17】
内燃機関本体と、排気タービン過給機とを備える内燃機関に対して、前記排気タービン過給機において発生するサージを回避する制御を行うコンピュータを、
前記内燃機関本体の状態が、前記排気タービン過給機においてサージが発生すると推定される所定の減速状態に状態遷移したか否かを判定する状態遷移判定手段、
前記状態遷移判定手段が前記所定の減速状態に遷移したと判定した場合、前記排気タービン過給機のタービンに供給される排気ガスの流量が、前記タービンの回転速度を低下させる流量になるようにする流量制御手段、
として機能させるためのプログラム。
前記内燃機関本体の状態が、前記排気タービン過給機においてサージが発生すると推定される所定の減速状態に状態遷移したか否かを判定する状態遷移判定手段、
前記状態遷移判定手段が前記所定の減速状態に遷移したと判定した場合、前記排気タービン過給機のタービンに供給される排気ガスの流量が、前記タービンの回転速度を低下させる流量になるようにする流量制御手段、
として機能させるためのプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、サージ回避制御装置、内燃機関システム、サージ回避制御方法、及びプログラムに関する。
【背景技術】
【0002】
図２２は、排気タービン過給の方式と、排気再循環（以下、ＥＧＲ(Exhaust Gas Recirculation)という）の方式とを採用した内燃機関であるエンジン２００の一例を示す概略ブロック図である。エンジン２００において、排気タービン過給機２０１は、例えば、タービン２１１の回転に用いる排気ガスの流速を調整する調整ノズルを有するＶＧＴ(Variable Geometry Turbo)などのタービン２１１と、圧縮機２１３と、タービン２１１と圧縮機２１３とを連結してタービン２１１の回転の駆動力を圧縮機２１３に伝えるシャフト２１２とを備える。
【0003】
エンジン本体２０３から排出される排気ガスが、タービン側排気通路２２３を通過してタービン２１１に流入すると、タービン２１１が回転し、タービン２１１の回転に連動して圧縮機２１３が回転する。圧縮機２１３は、入口側吸気通路２２１から流入する空気、すなわち吸気ガスを回転によって圧縮し、圧縮した吸気ガスをエンジン本体側吸気通路２２２に吐出する。エンジン本体側吸気通路２２２を通過する吸気ガスは、アフタークーラ２０２によって冷却され、冷却後にエンジン本体２０３に吸気される。その一方で、エンジン本体２０３から排出される排気ガスの一部が、ＥＧＲ側排気通路２３１に流入する。ＥＧＲ側排気通路２３１を通過する排気ガスは、ＥＧＲクーラ２０４によって冷却され、エンジン本体２０３に吸気される。
【0004】
エンジン２００に対して、例えば、急な減速の操作が行われて、エンジン本体２０３のエンジン回転速度が急激に低下したとする。この場合に、エンジン本体２０３は、吸気をあまり必要としないにも関わらず、タービン２１１と、圧縮機２１３とは、自らの慣性によって高速に回り続けるため、エンジン本体側吸気通路２２２に存在する吸気ガスの圧力が上昇する。この圧力の上昇のために、圧縮機２１３を流れる吸気ガスに脈動が発生して、排気タービン過給機２０１が振動したりする現象、いわゆるサージと呼ばれる現象が発生する。
【0005】
特許文献１では、サージを回避するために、以下のような技術が提案されている。すなわち、特許文献１に開示される技術では、燃料噴射量が０（ｍｇ／ｓｔｒｏｋｅ）になると、ＥＧＲ側排気通路２３１に挿入されているＥＧＲバルブ２０５を全開にすると共に、タービン２１１の調整ノズルを全開にする。これにより、図２３に示すように、エンジン本体側吸気通路２２２を通過する吸気ガスの一部が、ＥＧＲ側排気通路２３１に流入する。ＥＧＲ側排気通路２３１に流入した吸気ガスは、図２２の排気ガスが流れる方向とは逆の方向に、ＥＧＲ側排気通路２３１を通過し、タービン側排気通路２２３を経由してタービン２１１に流入し、出口側排気通路２２４に流出する。
【0006】
これにより、エンジン本体側吸気通路２２２に存在する吸気ガスの圧力が低下して、サージを回避することが可能になる。図２４は、いわゆるブロワマップやコンプレッサーマップと呼ばれる圧縮機２１３の特性を示すグラフである。図２４において、縦軸は、圧縮機２１３の圧力比、すなわち圧縮機２１３の出口圧力／入口圧力の値を示しており、下から上に向かう方向で圧力比が大きくなる。横軸は、単位「ｋｇ／ｓ（second（秒））」で表された、正規化された圧縮機２１３を流れる空気流量、すなわち吸気ガスの流量を示しており、左から右に向かう方向で空気流量が大きくなる。
【0007】
符号３００～３０９で示される１０個の曲線の各々は、等回転速度の線であり、圧縮機２１３の回転速度が、それぞれ異なる一定速度である場合の特性を示している。圧力比の最大値が最大である符号３００で示す特性が、圧縮機２１３の回転速度が最も大きい状態の特性であり、圧力比の最大値が小さくなる順に圧縮機２１３の回転速度が小さくなっていく。したがって、符号３０９で示す特性が、圧縮機２１３の回転速度が最も小さい場合の特性になる。符号４００で示される線、すなわち符号３００～３０９の１０個の特性の各々の空気流量が最小値である位置を結ぶことによって表される線は、サージラインと呼ばれている。サージライン４００の左側の領域、すなわち符号３００～３０９で示される曲線が存在しない領域で、圧縮機２１３が作動すると、サージが発生する。
【0008】
例えば、圧縮機２１３が作動している作動点が、符号５００で示す位置である場合に、上記したエンジン２００に対して急な減速の操作が行われて、エンジン本体２０３のエンジン回転速度が急激に低下したとする。この場合、圧縮機２１３の作動点は、作動点５００を始点として符号５０１で示される線上を矢印の方向に向かって移動し、作動点がサージライン４００を超えるとサージが発生する。これに対して、作動点がサージライン４００を超える前に、特許文献１に開示されている技術が適用されると、ＥＧＲバルブ２０５と、タービン２１１の調整ノズルとが全開にされるので、圧縮機２１３の空気流量が増加する。これにより、圧縮機２１３の作動点が進む方向が、例えば、符号５０２の矢印の方向に変わり、圧縮機２１３の作動点がサージライン４００を超えなくなるので、サージを回避することが可能になる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0009】
【特許文献1】国際公開第２０１１／１０８５４９号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0010】
図２２及び図２３に示すエンジン２００、すなわちＥＧＲの方式を採用する内燃機関の場合、ＥＧＲ側排気通路２３１が存在するので、特許文献１に開示されているサージ回避の手段を用いることができる。しかしながら、近年、ＥＧＲ方式を採用しない内燃機関が用いられるようになってきている。このようなＥＧＲ方式を採用しない内燃機関の場合、特許文献１に開示されているサージ回避の手段を用いることができないという課題がある。
【0011】
本開示は、上記事情に鑑みてなされたものであり、ＥＧＲ方式を採用しない内燃機関であってもサージを回避することができるサージ回避制御装置、内燃機関システム、サージ回避制御方法、及びプログラム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】
【0012】
上記課題を解決するため、本開示の一態様は、内燃機関本体と、排気タービン過給機とを備える内燃機関に対して、前記排気タービン過給機において発生するサージを回避する制御を行うサージ回避制御装置であって、前記内燃機関本体の状態が、前記排気タービン過給機においてサージが発生すると推定される所定の減速状態に状態遷移したか否かを判定する状態遷移判定部と、前記状態遷移判定部が前記所定の減速状態に遷移したと判定した場合、前記排気タービン過給機のタービンに供給される排気ガスの流量が、前記タービンの回転速度を低下させる流量になるようにする流量制御部と、を備えるサージ回避制御装置である。
【発明の効果】
【0013】
本開示の各態様によれば、ＥＧＲ方式を採用しない内燃機関であってもサージを回避することができる。
【図面の簡単な説明】
【0014】
【図1】第１の実施形態に係る内燃機関システムの構成を示す概略ブロック図である。
【図2】第１の実施形態に係るデータテーブルのデータ形式の一例を示す図である。
【図3】第１の実施形態に係るサージ発生前提条件テーブルのデータ形式の一例を示す図である。
【図4】第１の実施形態に係るサージ回避制御開始条件テーブルのデータ形式の一例を示す図である。
【図5】第１の実施形態に係るサージ回避制御終了条件テーブルのデータ形式の一例を示す図である。
【図6】第１の実施形態に係る排気スロットルバルブ制御用データ及びバイパスバルブ制御用データの一例を示す図である。
【図7】第１の実施形態に係るサージ回避制御フラグの一例を示す図である。
【図8】第１の実施形態に係る変化率適用フラグの一例を示す図である。
【図9】第１の実施形態に係る状態遷移判定部による処理の流れを示すフローチャートである。
【図10】第１の実施形態に係る流量制御部による処理の流れを示すフローチャートである。
【図11】第１の実施形態に係る圧縮機の特性の一例を示す図である。
【図12】第１の実施形態に係る内燃機関システムを利用した場合の変化の一例と、一般的な内燃機関システムを利用した場合の変化の一例とを比較したグラフを示す図である。
【図13】第２の実施形態に係る内燃機関システムの構成を示す概略ブロック図である。
【図14】第２の実施形態に係る排気スロットルバルブ制御用データ及びバイパスバルブ制御用データの一例を示す図である。
【図15】第２の実施形態に係る内燃機関システムを利用した場合の変化の一例と、一般的な内燃機関システムを利用した場合の変化の一例とを比較したグラフを示す図である。
【図16】第２の実施形態に係る内燃機関システムの他の構成例を利用した場合の変化の一例と、一般的な内燃機関システムを利用した場合の変化の一例とを比較したグラフを示す図である。
【図17】第３の実施形態に係る内燃機関システムの構成を示す概略ブロック図である。
【図18】第１の実施形態に係る内燃機関システムの作用と、第３の実施形態に係る内燃機関システムの作用との対比を示す図である。
【図19】第４の実施形態に係る内燃機関システムの構成を示す概略ブロック図である。
【図20】第４の実施形態に係る燃料噴射量制御部による処理の流れを示すフローチャートである。
【図21】第４の実施形態に係る内燃機関システムの作用を示す図である。
【図22】排気タービン過給の方式と、ＥＧＲの方式とを採用した一般的な内燃機関の構成を示す概略ブロック図（その１）である。
【図23】排気タービン過給の方式と、ＥＧＲの方式とを採用した一般的な内燃機関の構成を示す概略ブロック図（その２）である。
【図24】排気タービン過給の方式と、ＥＧＲの方式とを採用した一般的な内燃機関が備える圧縮機の特性の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0015】
以下、図面を参照して本開示の実施形態について説明する。なお、各図において同一または対応する構成には同一の符号を用いて説明を適宜省略する。
【0016】
図１は、第１の実施形態に係る内燃機関システム１の構成を示す概略ブロック図である。図２～図８は、第１の実施形態に係るサージ回避制御装置１０の記憶部１１が記憶するデータの形式の一例を示す図である。図９は、第１の実施形態に係る状態遷移判定部１２による処理の流れを示すフローチャートである。図１０は、第１の実施形態に係る流量制御部１３による処理の流れを示すフローチャートである。図１１は、第１の実施形態に係る圧縮機４３の特性の一例を示す図である。図１３は、第２の実施形態に係る内燃機関システム１ａの構成を示す概略ブロック図である。図１４は、第２の実施形態に係る排気スロットルバルブ制御用データ１１５及びバイパスバルブ制御用データ１１４ａの一例を示す図である。図１２、図１５、図１６は、それぞれ第１及び第２の実施形態に係る内燃機関システム１，１ａ、及び第２の実施形態に係る内燃機関システム１ａの他の構成例の各々を利用した場合の変化の一例と、一般的な内燃機関システムを利用した場合の変化の一例とを比較したグラフを示す図である。図１７は、第３の実施形態に係る内燃機関システム１ｂの構成を示す概略ブロック図である。図１８は、第１の実施形態に係る内燃機関システム１の作用と、第３の実施形態に係る内燃機関システム１ｂの作用との対比を示す図である。図１９は、第４の実施形態に係る内燃機関システム１ｃの構成を示す概略ブロック図である。図２０は、第４の実施形態に係る燃料噴射量制御部１４による処理の流れを示すフローチャートである。図２１は、第４の実施形態に係る内燃機関システム１ｃの作用を示す図である。
【0017】
＜第１の実施形態＞
（第１の実施形態の全体構成）
図１に示すように、第１の実施形態に係る内燃機関システム１は、エンジン２、エンジンコントローラ３、アクセルペダル４、サージ回避制御装置１０、及びセンサ群２０を備える。内燃機関システム１は、例えば、ショベルやダンプトラックなどの建設機械に備えられる。アクセルペダル４は、例えば、建設機械の運転席に設置されており、運転者によって操作される。
（第１の実施形態の全体構成）
図１に示すように、第１の実施形態に係る内燃機関システム１は、エンジン２、エンジンコントローラ３、アクセルペダル４、サージ回避制御装置１０、及びセンサ群２０を備える。内燃機関システム１は、例えば、ショベルやダンプトラックなどの建設機械に備えられる。アクセルペダル４は、例えば、建設機械の運転席に設置されており、運転者によって操作される。
【0018】
エンジン２は、いわゆる内燃機関であり、例えば、ディーゼルエンジンである。エンジン２は、エンジン本体５、アフタークーラ６、バイパスバルブ（以下、ＢＰＶ（By Pass Valve）ともいう）７、排気スロットルバルブ（以下、ＥＴＶ（Exhaust Throttle Valve）ともいう）８、排気タービン過給機４０、及び通路３１～３５を備える。
【0019】
排気タービン過給機４０は、タービン４１と、圧縮機４３と、タービン４１と圧縮機４３とを連結し、タービン４１の回転の駆動力を圧縮機４３に伝えるシャフト４２とを備える。タービン４１は、タービン側排気通路３３を介してエンジン本体５に接続されており、エンジン本体５から排出される排気ガスを受けて回転し、排気ガスを出口側排気通路３５に排出する。
【0020】
圧縮機４３は、ブロワやコンプレッサとも呼ばれ、タービン４１の回転に連動して回転し、入口側吸気通路３１から流入する空気、すなわち吸気ガスを圧縮する。圧縮機４３は、エンジン本体側吸気通路３２を介してエンジン本体５に接続されており、圧縮した吸気ガスをエンジン本体側吸気通路３２に吐出する。アフタークーラ６は、エンジン本体側吸気通路３２に挿入されており、圧縮機４３による圧縮により温度が上昇した吸気ガスを冷却する。エンジン本体５は、エンジン本体側吸気通路３２から供給される吸気ガスを吸気する。エンジン本体５は、燃料噴射量指令値６１に応じて噴射した燃料と、吸気した吸気ガスとを混合して燃焼させ、回転する駆動力を発生させる。エンジン本体５は、燃焼により生じた排気ガスを、タービン側排気通路３３に排出する。
【0021】
バイパス通路３４は、タービン４１をバイパスするように設けられる通路であり、タービン側排気通路３３から分岐して、出口側排気通路３５に合流するように設けられる。バイパスバルブ７は、バイパス通路３４を通過する排気ガスの流量を調整する流量調整器であり、バイパス通路３４に挿入される。バイパスバルブ７の開度を調整することにより、タービン４１が取り込む排気ガスの流量が調整され、それにより、過給圧、すなわちブースト圧が調整される。
【0022】
排気スロットルバルブ８は、出口側排気通路３５を通過する排気ガスの流量を調整する流量調整器であり、出口側排気通路３５に挿入される。排気スロットルバルブ８の開度を調整することにより、出口側排気通路３５を通過する排気ガスの流量が調整され、それにより、タービン４１が接続する側の端とは逆の出口側排気通路３５の端に接続される図示しない後処理装置に流入する排気ガスの温度が調整される。
【0023】
なお、図１に示すエンジン２において、吸気ガスが通過する通路、すなわち入口側吸気通路３１と、エンジン本体側吸気通路３２とを、二重線で示し、排気ガスが通過する通路、すなわちタービン側排気通路３３、バイパス通路３４、出口側排気通路３５を実線で示している。以下に示す、図１３、図１７、図１９においても同様に示している。
【0024】
センサ群２０は、内燃機関システム１の様々な状態を検出する複数のセンサを含む。図１では、センサ群２０に含まれる複数のセンサの一例として、エンジン回転速度センサ２１、ブースト圧センサ２３、アクセル開度センサ２４を示している。図示していないが、センサ群２０には、これらのセンサ２１，２３，２４以外にも、エンジンコントローラ３が、エンジン２に対して行うフィードフォワード制御やフィードバック制御に必要となるセンサデータを検出するセンサが含まれる。
【0025】
エンジン回転速度センサ２１は、エンジン本体５のエンジン回転速度に応じた信号を出力し、エンジンコントローラ３は、信号から検出したエンジン回転速度を示すセンサデータと、当該センサデータを検出した時刻を示す検出時刻データとを取得する。ブースト圧センサ２３は、エンジン本体側吸気通路３２の吸気ガスの圧力、より具体的には、エンジン本体側吸気通路３２のエンジン本体５に接続する端の付近の吸気ガスの圧力であるブースト圧を一定の間隔で検出する。ブースト圧センサ２３は、検出したブースト圧を示すセンサデータと、当該センサデータを検出した時刻を示す検出時刻データとをエンジンコントローラ３に出力する。
【0026】
アクセル開度センサ２４は、アクセルペダル４の開度であるアクセル開度に応じた信号を出力し、エンジンコントローラ３は、信号から検出したアクセル開度を示すセンサデータと、当該センサデータを検出した時刻を示す検出時刻データとを取得する。ここで、アクセル開度は、例えば、パーセントで表され、アクセルペダル４が踏まれていない状態で０％になり、アクセルペダル４が最後まで踏み込まれた状態で１００％になる。なお、エンジンコントローラ３は内部に時計などの計時手段を備えており、当該計時手段からセンサデータを取得した際の時刻を取得して検出時刻データとする。
【0027】
エンジンコントローラ３は、センサ群２０に含まれる複数のセンサの各々が検出したセンサデータを取り込み、取り込んだセンサデータに基づいて、エンジン２に対する各種の制御を行う。この各種の制御の中には、エンジンコントローラ３が、エンジン２において必要な出力を得るのに要する燃料噴射量の算出、及び算出した燃料噴射量を示す燃料噴射量指令値６１をエンジン２に出力する処理が含まれる。エンジンコントローラ３は、自らが行う燃料噴射量指令値６１の出力を検出すると、検出した時刻を示す検出時刻データを計時手段から取得し、取得した検出時刻データを、出力した燃料噴射量指令値６１が示す燃料噴射量に関連付けて記憶する。ただし、エンジンコントローラ３は、バイパスバルブ７と排気スロットルバルブ８の各々に対しては、制御用の指令値を出力して直接制御せず、各々に対する制御用の指令値をサージ回避制御装置１０が備える流量制御部１３に出力する。
【0028】
ここで、エンジンコントローラ３が、流量制御部１３に対して出力するバイパスバルブ７に対する指令値とは、タービン４１の回転速度が大きくなり過ぎないようにする制御において算出する指令値である。タービン４１の回転速度が大きくなり過ぎないようにする制御とは、例えば、エンジン本体５のエンジン回転速度、及び燃料噴射量指令値６１に基づくマップ制御によるフィードフォワード制御と、ブースト圧センサ２３で検出するブースト圧を、目標値のブースト圧にするフィードバック制御とを含む制御である。
【0029】
エンジンコントローラ３が、流量制御部１３に対して出力する排気スロットルバルブ８に対する指令値は、後処理装置に蓄積するＰＭ（Particulate Matter）などを燃焼させることができる状態にするために算出する指令値である。後処理装置に蓄積するＰＭなどを燃焼させることができる状態にする制御とは、例えば、エンジン本体５のエンジン回転速度、及び燃料噴射量指令値６１に基づくマップ制御によるフィードフォワード制御と、図示しない追加の燃料噴射によって、図示しない温度センサによって検出する後処理装置に流入する排気ガスの温度を、目標値の温度にするフィードバック制御とを含む制御である。
【0030】
エンジンコントローラ３は、エンジン回転速度センサ２１からエンジン回転速度を示すセンサデータと、検出時刻データとを取得すると、取得したセンサデータと、検出時刻データとをサージ回避制御装置１０が備える流量制御部１３と、状態遷移判定部１２とに出力する。エンジンコントローラ３は、燃料噴射量指令値６１をエンジン２に出力した際に記憶した燃料噴射量と、検出時刻データとを状態遷移判定部１２に出力する。エンジンコントローラ３は、アクセル開度センサ２４からアクセル開度を示すセンサデータと、検出時刻データとを取得すると、取得したセンサデータと、検出時刻データとを状態遷移判定部１２に出力する。なお、図１において、センサ群２０のセンサの各々が検出するデータおよび燃料噴射量指令値６１が伝送される制御線を点線の矢印で示している。以下に示す、図１３、図１７、図１９においても同様に示している。
【0031】
サージ回避制御装置１０は、記憶部１１、状態遷移判定部１２、及び流量制御部１３を備える。記憶部１１は、データテーブル１１０、サージ発生前提条件テーブル１１１、サージ回避制御開始条件テーブル１１２、サージ回避制御終了条件テーブル１１３、バイパスバルブ制御用データ１１４、排気スロットルバルブ制御用データ１１５、サージ回避制御フラグ１１６、及び変化率適用フラグ１１７を記憶する。
【0032】
データテーブル１１０は、図２に示すように、「検出時刻」、「アクセル開度」、「燃料噴射量」、「エンジン回転速度」の項目を含むデータ形式のテーブルである。「アクセル開度」の項目には、アクセル開度を示すセンサデータが、単位「％」の数値として表される形式で書き込まれる。「燃料噴射量」の項目には、燃料噴射量を示すデータが、単位「ｍｇ／ｓｔｒｏｋｅ」の数値として表される形式で書き込まれる。「エンジン回転速度」の項目には、エンジン回転速度を示すセンサデータが、単位「ｒｐｍ（revolutions per minute）」の数値として表される形式で書き込まれる。「検出時刻」の項目には、「アクセル開度」、「燃料噴射量」、「エンジン回転速度」のいずれかの項目に書き込まれるデータに対応する検出時刻データが、単位「時：分：秒：１／１００秒」の数値として表される形式で書き込まれる。
【0033】
なお、図２では、１行目と２行目にレコードが記録されている例を示しており、各々のレコードにおいて、検出時刻、アクセル開度、燃料噴射量、及びエンジン回転速度の全てを示す数値が書き込まれている例を示している。ただし、アクセル開度、燃料噴射量、エンジン回転速度の各々に対応する検出時刻は、同一の時刻なる場合もあるが、燃料噴射量については、燃料噴射が行われるごとに検出されること、アクセル開度とエンジン回転速度の検出間隔は、任意に定められてもよいことから、異なる時刻になる場合もある。そのため、レコードによっては、アクセル開度、燃料噴射量、エンジン回転速度の何れかが含まれない場合もある。また、データテーブル１１０において、記録されるレコードは、直近のレコードが最上位になる時系列順で書き込まれる。
【0034】
サージ発生前提条件テーブル１１１は、図３に示すように、「アクセル開度」、「燃料噴射量」、「エンジン回転速度」の項目を含むデータ形式のテーブルである。「アクセル開度」の項目には、サージが発生する前提条件となるアクセル開度の条件を示す情報が書き込まれる。「燃料噴射量」の項目には、サージが発生する前提条件となる燃料噴射量の条件を示す情報が書き込まれる。「エンジン回転速度」の項目には、サージが発生する前提条件となるエンジン回転速度の条件を示す情報が書き込まれる。
【0035】
なお、サージ発生前提条件テーブル１１１に示されるサージが発生する前提条件のうちアクセル開度の条件、及び燃料噴射量の条件は、圧縮機４３の特性が、例えば、図２４のグラフで示す特性である場合に、圧縮機４３の作動点が、図２４のサージライン４００よりも右側の領域に位置していると推定されることを示す条件である。サージ発生前提条件テーブル１１１のうちエンジン回転速度の条件は、図２４のグラフにおいて、横軸の「空気流量」においてどの程度の流量の位置に圧縮機４３の作動点が位置しているかを示す条件である。
【0036】
サージは、一般的に、エンジン本体５の状態が高速域、または、高負荷域の状態から急減速をした場合に発生する。そのため、サージ発生前提条件テーブル１１１に示されるサージが発生する前提条件は、エンジン本体５の状態が高速域、または、高負荷域の状態であると推定される条件になるように予め定められる。当該条件は、言い換えると、圧縮機４３の作動点が、図２４のグラフにおいてサージライン４００の右側の領域であって、圧力比が大きい領域に存在していると推定される条件ということになる。
【0037】
サージ回避制御開始条件テーブル１１２は、図４に示すように、「アクセル開度」、「エンジン回転速度変化量」の項目を含むデータ形式のテーブルである。「アクセル開度」の項目には、サージを回避する制御の開始条件となるアクセル開度の条件を示す情報が書き込まれる。「エンジン回転速度変化量」の項目には、サージを回避する制御の開始条件となるエンジン回転速度の変化量の条件を示す情報が書き込まれる。サージ回避制御開始条件テーブル１１２に示されるサージを回避する制御の開始条件は、エンジン本体５の状態が低速域、または、低負荷域の状態に遷移し始めたと推定される条件になるように予め定められる。当該条件は、言い換えると、図２４のグラフにおいて、圧縮機４３の作動点が、空気流量が減少する方向に移動し始めたと推定される条件ということになる。
【0038】
したがって、サージ発生前提条件テーブル１１１に示されるサージが発生する前提条件を満たした上で、サージ回避制御開始条件テーブル１１２に示されるサージを回避する制御の開始条件を満たす状態とは、エンジン本体５の状態が高速域の状態から低速域の状態に遷移し始めたと推定される状態、または、エンジン本体の状態が高負荷域の状態から低負荷域の状態に遷移し始めたと推定される状態であり、以下、この状態を「所定の減速状態」という。
【0039】
サージ回避制御終了条件テーブル１１３は、図５に示すように、「時間経過」と「再加速」の項目を含み、「再加速」の項目に、更に、「アクセル開度」と「燃料噴射量」のサブ項目を含むデータ形式のテーブルである。「時間経過」の項目には、サージを回避する制御の終了条件となる時間経過の条件を示す情報が書き込まれる。サージは、一時的に発生する現象であり、一定時間が経過すると、サージが発生しなくなる。そのため、この一定時間を所定のサージ回避制御時間として予め定め、この所定のサージ回避制御時間を「時間経過」の項目に示す時間経過の条件に示しておくことで、サージが発生しない状態に遷移したか否かを判定することが可能になる。
【0040】
「再加速」の「アクセル開度」のサブ項目には、サージを回避する制御の終了条件となるアクセル開度の条件を示す情報が書き込まれる。「再加速」の「燃料噴射量」のサブ項目には、サージを回避する制御の終了条件となる燃料噴射量の条件を示す情報が書き込まれる。再加速が行われると、エンジン本体５が、吸気ガスを吸気するので、サージが発生する状態ではなくなる。そのため、「アクセル開度」と「燃料噴射量」の２つの項目によって再加速の条件を示しておくことで、サージが発生しない状態に遷移したか否かを判定することが可能になる。
【0041】
バイパスバルブ制御用データ１１４と排気スロットルバルブ制御用データ１１５の各々は、例えば、図６に示すグラフの特性を有するデータである。ただし、図６は、バイパスバルブ制御用データ１１４と排気スロットルバルブ制御用データ１１５の各々の特性がどのようなものであるかをグラフによって示した図である。実際には、バイパスバルブ制御用データ１１４は、複数の異なるエンジン回転速度の各々と、各々に対して予め関連付けられているバイパスバルブ７に対する指令値とを含むマップ制御用のテーブル形式のデータである。また、排気スロットルバルブ制御用データ１１５も同様に、複数の異なるエンジン回転速度の各々と、各々に対して予め関連付けられている排気スロットルバルブ８に対する指令値とを含むマップ制御用のテーブル形式のデータである。なお、バイパスバルブ７に対する指令値になるバイパスバルブ７の開度と、排気スロットルバルブ８に対する指令値になる排気スロットルバルブ８の開度とは、共に、０％で全開を示し、１００％で全閉を示す。
【0042】
サージ回避制御フラグ１１６には、図７に示すように、サージ回避制御を行うことを示す「ＯＮ」と、サージ回避制御を行わないことを示す「ＯＦＦ」の何れか一方がフラグ値として書き込まれる。変化率適用フラグ１１７には、図８に示すように、変化率を適用することを示す「ＴＲＵＥ」と、変化率を適用しないことを示す「ＦＡＬＳＥ」の何れか一方がフラグ値として書き込まれる。
【0043】
状態遷移判定部１２は、エンジン本体５の状態が、排気タービン過給機４０においてサージが発生すると推定される所定の減速状態に状態遷移したか否かを判定する。流量制御部１３は、状態遷移判定部１２が所定の減速状態に遷移したと判定した場合、排気タービン過給機４０のタービン４１に供給される排気ガスの流量が、タービン４１の回転速度を減少させる流量になるように、バイパスバルブ７と、排気スロットルバルブ８とに対して指令値を出力する。なお、図１において、エンジン２に対して制御を行う際に用いられる指令値などのデータが伝送される制御線を一点鎖線の矢印で示している。以下に示す、図１３、図１７、図１９においても同様に示している。
【0044】
（第１の実施形態のサージ回避制御装置による処理）
図９は、状態遷移判定部１２による処理の流れを示すフローチャートであり、図１０は、流量制御部１３による処理の流れを示すフローチャートである。図９と図１０の処理は、並列に行われる処理である。図９と図１０の処理と並列に、エンジン回転速度センサ２１、ブースト圧センサ２３、アクセル開度センサ２４などのセンサによる処理と、エンジンコントローラ３による燃料噴射量を算出して燃料噴射量指令値６１を出力する処理を含むエンジン２に対する制御処理も行われる。
図９は、状態遷移判定部１２による処理の流れを示すフローチャートであり、図１０は、流量制御部１３による処理の流れを示すフローチャートである。図９と図１０の処理は、並列に行われる処理である。図９と図１０の処理と並列に、エンジン回転速度センサ２１、ブースト圧センサ２３、アクセル開度センサ２４などのセンサによる処理と、エンジンコントローラ３による燃料噴射量を算出して燃料噴射量指令値６１を出力する処理を含むエンジン２に対する制御処理も行われる。
【0045】
図９と図１０の処理が行われる前に、記憶部１１において、サージ発生前提条件テーブル１１１と、サージ回避制御開始条件テーブル１１２と、サージ回避制御終了条件テーブル１１３とに対して、それぞれ図３、図４、図５に示した情報が予め書き込まれている。また、記憶部１１には、更に、図６に示す特性のバイパスバルブ制御用データ１１４と、排気スロットルバルブ制御用データ１１５とが予め記憶されている。
【0046】
（第１の実施形態の状態遷移判定部による処理）
例えば、内燃機関システム１を備える建設機械の電源がＯＮにされると、サージ回避制御装置１０の状態遷移判定部１２は、起動して、図９のフローチャートの処理を開始する。状態遷移判定部１２は、サージ回避制御フラグ１１６に「ＯＦＦ」を書き込んで初期化すると共に、変化率適用フラグ１１７に「ＦＡＬＳＥ」を書き込んで初期化する。状態遷移判定部１２は、更に、データテーブル１１０を初期化して、レコードが存在しない状態にする（Ｓａ１）。
例えば、内燃機関システム１を備える建設機械の電源がＯＮにされると、サージ回避制御装置１０の状態遷移判定部１２は、起動して、図９のフローチャートの処理を開始する。状態遷移判定部１２は、サージ回避制御フラグ１１６に「ＯＦＦ」を書き込んで初期化すると共に、変化率適用フラグ１１７に「ＦＡＬＳＥ」を書き込んで初期化する。状態遷移判定部１２は、更に、データテーブル１１０を初期化して、レコードが存在しない状態にする（Ｓａ１）。
【0047】
状態遷移判定部１２は、エンジンコントローラ３の出力を待機する。状態遷移判定部１２は、エンジンコントローラ３がアクセル開度を示すセンサデータと、当該センサデータに対応する検出時刻データとの組み合わせ、燃料噴射量を示すデータと、当該データに対応する検出時刻データとの組み合わせ、エンジン回転速度を示すセンサデータと、当該センサデータに対応する検出時刻データとの組み合わせの何れかの組み合わせを出力すると、出力されたデータを取り込んでデータテーブル１１０に記録する（Ｓａ２）。
【0048】
状態遷移判定部１２は、サージ回避制御フラグ１１６のフラグ値を参照して、フラグ値が「ＯＮ」であるか「ＯＦＦ」であるかを判定する（Ｓａ３）。状態遷移判定部１２は、サージ回避制御フラグ１１６のフラグ値が「ＯＮ」であると判定した場合（Ｓａ３、ＯＮ）、次にＳａ５の処理を行う。
【0049】
一方、状態遷移判定部１２は、サージ回避制御フラグ１１６のフラグ値が「ＯＦＦ」であると判定した場合（Ｓａ３、ＯＦＦ）、所定の減速状態に状態遷移したか否かを判定する。すなわち、状態遷移判定部１２は、サージ発生前提条件テーブル１１１に示されるサージが発生する前提条件を満たし、かつサージ回避制御開始条件テーブル１１２に示されるサージを回避する制御の開始条件を満たしているか否かを判定する（Ｓａ４）。より詳細には、状態遷移判定部１２は、Ｓａ４の処理として、以下に示す処理を行う。ただし、以下では、データテーブル１１０に記憶されているレコードの各々に、図２に示すように、検出時刻、アクセル開度、燃料噴射量、エンジン回転速度の全てが含まれているものとして説明する。
【0050】
状態遷移判定部１２は、データテーブル１１０における直近のレコード、すなわちデータテーブル１１０の最上位のレコードを参照し、参照したレコードの「検出時刻」の項目に記録されている検出時刻を検出して基準時刻とする。状態遷移判定部１２は、基準時刻よりも予め定められる所定時間前のレコードをデータテーブル１１０から検出し、検出したレコードの「アクセル開度」、「燃料噴射量」、「エンジン回転速度」の項目の各々に記録されているアクセル開度と、燃料噴射量と、エンジン回転速度とを読み出す。ここで、所定時間とは、例えば、０．５秒である。
【0051】
状態遷移判定部１２は、読み出したアクセル開度と、燃料噴射量と、エンジン回転速度とが、サージ発生前提条件テーブル１１１に示されるサージが発生する前提条件、すなわち、アクセル開度が「８０％以上」であるという条件と、燃料噴射量が「１００ｍｇ／ｓｔｒｏｋｅ以上」であるという条件と、エンジン回転速度が「１８００ｒｐｍ以上」であるという条件という３つの条件の全てを満たしているか否かを判定する。状態遷移判定部１２は、当該３つの条件を全て満たしていると判定した場合、サージが発生する前提条件を満たしていると判定し、当該３つの条件を全て満たしていないと判定した場合、サージが発生する前提条件を満たしていないと判定する。
【0052】
状態遷移判定部１２は、サージが発生する前提条件を満たしていると判定した場合、データテーブル１１０の直近のレコード、すなわち基準時刻に対応する「アクセル開度」、「エンジン回転速度」の項目の各々に記録されているアクセル開度と、エンジン回転速度とを読み出す。状態遷移判定部１２は、基準時刻に対応するエンジン回転速度から、基準時刻の所定時間前のエンジン回転速度を減算することにより、エンジン回転速度変化量を算出する。状態遷移判定部１２は、基準時刻に対応するアクセル開度と、算出したエンジン回転速度変化量とが、サージ回避制御開始条件テーブル１１２に示されるサージを回避する制御の開始条件、すなわちアクセル開度が「４０％以下」であるという条件と、エンジン回転速度変化量が「－５０ｒｐｍ以下」であるという条件という２つの条件の両方を満たしているか否かを判定する。状態遷移判定部１２は、当該２つの条件の両方を満たしていると判定した場合、サージを回避する制御の開始条件を満たしていると判定し、当該２つの条件の両方を満たしていないと判定した場合、サージを回避する制御の開始条件を満たしていないと判定する。
【0053】
状態遷移判定部１２は、Ｓａ４の処理において、サージが発生する前提条件を満たしていないと判定した場合、及び、サージが発生する前提条件を満たしていると判定したが、サージを回避する制御の開始条件を満たしていないと判定した場合、所定の減速状態に状態遷移していないと判定し（Ｓａ４、Ｎｏ）、再びＳａ２の処理を行う。一方、状態遷移判定部１２は、Ｓａ４の処理において、サージが発生する前提条件を満たしていると判定し、かつサージを回避する制御の開始条件を満たしていると判定した場合、所定の減速状態に状態遷移したと判定し（Ｓａ４、Ｙｅｓ）、次にＳａ５の処理を行う。
【0054】
状態遷移判定部１２は、サージ回避制御開始条件テーブル１１２に示されるサージを回避する制御の終了条件を満たしているか否かを判定する（Ｓａ５）。ここでは、状態遷移判定部１２が、サージを回避する制御の終了条件を満たしていないという判定、すなわちＳａ５の処理において「Ｎｏ」の判定をしたものとして、その後に行われる処理について説明する。状態遷移判定部１２は、変化率適用フラグ１１７のフラグ値を参照し、フラグ値が「ＴＲＵＥ」の場合、フラグ値を「ＦＡＬＳＥ」に書き換え、変化率適用フラグ１１７のフラグ値が「ＦＡＬＳＥ」の場合、その状態を維持する（Ｓａ６）。したがって、Ｓａ６の処理の後、変化率適用フラグ１１７のフラグ値は、「ＦＡＬＳＥ」になる。
【0055】
状態遷移判定部１２は、サージ回避制御フラグ１１６のフラグ値を参照し、フラグ値が「ＯＦＦ」の場合、フラグ値を「ＯＮ」に書き換え、サージ回避制御フラグ１１６のフラグ値が「ＯＮ」の場合、その状態を維持する（Ｓａ７）。したがって、Ｓａ７の処理の後、サージ回避制御フラグ１１６のフラグ値は、「ＯＮ」になる。状態遷移判定部１２は、内部に備えられている制御時間計測タイマが、起動していない場合、制御時間計測タイマを初期化して起動する。なお、制御時間計測タイマは、初期化されて起動されると、「０秒」を起点として、例えば、１秒単位で経過時間を計測する。これに対して、状態遷移判定部１２は、制御時間計測タイマが既に起動している場合、その状態を維持する（Ｓａ８）。Ｓａ８の処理の後、状態遷移判定部１２は、再びＳａ２の処理を行い、Ｓａ２の処理の後、再びＳａ３の処理を行う。
【0056】
ここでは、サージ回避制御フラグ１１６のフラグ値は「ＯＮ」になっている。そのため、状態遷移判定部１２は、Ｓａ３の処理において「ＯＮ」の判定を行い（Ｓａ３、ＯＮ）、再び、Ｓａ５の処理を行う。状態遷移判定部１２は、データテーブル１１０の直近のレコードを参照し、当該レコードの「アクセル開度」の項目に記録されている直近のアクセル開度と、「燃料噴射量」の項目に記録されている直近の燃料噴射量とを読み出す。
【0057】
状態遷移判定部１２は、制御時間計測タイマのタイマ値を参照し、参照したタイマ値の秒数が、サージ回避制御終了条件テーブル１１３の「時間経過」の項目に示されている「Ａ秒以上」という条件を満たしているか否かを判定する第１終了条件判定処理を行う。状態遷移判定部１２は、読み出した直近のアクセル開度が、サージ回避制御終了条件テーブル１１３の「再加速」の項目の「アクセル開度」のサブ項目に示されている「Ｂ％以上」という条件を満たすか否かを判定する第２終了条件判定処理を行う。状態遷移判定部１２は、読み出した直近の燃料噴射量が、サージ回避制御終了条件テーブル１１３の「再加速」の項目の「燃料噴射量」のサブ項目に示されている「Ｃ ｍｇ／ｓｔｒｏｋｅ以上」という条件を満たすか否かを判定する第３終了条件判定処理を行う。
【0058】
状態遷移判定部１２は、第１終了条件判定処理、第２終了条件判定処理、及び第３終了条件判定処理のいずれか１つの終了条件処理において、条件を満たしていると判定した場合、サージを回避する制御の終了条件を満たしていると判定する。これに対して、状態遷移判定部１２は、第１終了条件判定処理、第２終了条件判定処理、及び第３終了条件判定処理の全ての終了条件判定処理において、条件を満たしていないと判定した場合、サージを回避する制御の終了条件を満たしていないと判定する（Ｓａ５）。なお、制御時間計測タイマが、起動していない場合、状態遷移判定部１２は、第１終了条件判定処理において、条件を満たしていないと判定する。
【0059】
上記したように、状態遷移判定部１２は、サージを回避する制御の終了条件を満たしていないと判定した場合（Ｓａ５、Ｎｏ）、次にＳａ６の処理を行う。一方、状態遷移判定部１２は、サージを回避する制御の終了条件を満たしていると判定した場合（Ｓａ５、Ｙｅｓ）、次にＳａ９の処理を行う。
【0060】
状態遷移判定部１２は、Ｓａ５の処理において、第１終了条件判定処理、第２終了条件判定処理、第３終了条件判定処理の判定結果を、内部の記憶領域に書き込んで記憶させている。状態遷移判定部１２は、第１終了条件判定処理において、条件を満たしていると判定し、第２及び第３終了条件判定処理において、条件を満たしていないと判定した場合、「時間経過」の終了条件を満たしたと判定する。これに対して、状態遷移判定部１２は、第１終了条件判定処理において、条件を満たしていないと判定し、第２及び第３終了条件判定処理のいずれか一方において、条件を満たしていると判定した場合、「再加速」の終了条件を満たしたと判定する。なお、状態遷移判定部１２は、第１終了条件判定処理において、条件を満たしていると判定すると共に、第２及び第３終了条件判定処理のいずれか一方において、条件を満たしていると判定した場合、「時間経過」よりも「再加速」の方を優先して「再加速」の終了条件を満たしたと判定する（Ｓａ９）。
【0061】
状態遷移判定部１２は、「再加速」の終了条件を満たしたと判定した場合（Ｓａ９、再加速）、変化率適用フラグ１１７のフラグ値を参照し、フラグ値が「ＴＲＵＥ」の場合、フラグ値を「ＦＡＬＳＥ」に書き換え、変化率適用フラグ１１７のフラグ値が「ＦＡＬＳＥ」の場合、その状態を維持する（Ｓａ１０）。したがって、Ｓａ１０の処理の後、変化率適用フラグ１１７のフラグ値は、「ＦＡＬＳＥ」になる。Ｓａ１０の処理の後、状態遷移判定部１２は、Ｓａ１２の処理を行う。
【0062】
一方、状態遷移判定部１２は、「時間経過」の終了条件を満たしたと判定した場合（Ｓａ９、時間経過）、変化率適用フラグ１１７のフラグ値を参照し、フラグ値が「ＦＡＬＳＥ」の場合、フラグ値を「ＴＲＵＥ」に書き換え、変化率適用フラグ１１７のフラグ値が「ＴＲＵＥ」の場合、その状態を維持する（Ｓａ１１）。したがって、Ｓａ１１の処理の後、変化率適用フラグ１１７のフラグ値は、「ＴＲＵＥ」になる。
【0063】
状態遷移判定部１２は、Ｓａ１０，Ｓａ１１の処理の後、サージ回避制御フラグ１１６のフラグ値を参照し、フラグ値が「ＯＮ」の場合、フラグ値を「ＯＦＦ」に書き換え、サージ回避制御フラグ１１６のフラグ値が「ＯＦＦ」の場合、その状態を維持する（Ｓａ１２）。したがって、Ｓａ１２の処理の後、サージ回避制御フラグ１１６のフラグ値は、「ＯＦＦ」になる。状態遷移判定部１２は、制御時間計測タイマを停止させ（Ｓａ１３）、再びＳａ２の処理を行う。
【0064】
図９に示す処理は、建設機械の電源がＯＮの間、繰り返し行われ、建設機械の電源がＯＦＦにされると終了する。図９の処理のＳａ４，Ｓａ５の処理において、状態遷移判定部１２は、データテーブル１１０の直近のレコードを参照する際に、最上位のレコードを参照するようにしている。これに対して、状態遷移判定部１２は、データテーブル１１０の直近のレコードを参照することに替えて、データテーブル１１０の「アクセル開度」、「燃料噴射量」、「エンジン回転速度」の各々の項目の直近のセンサデータを参照するようにしてもよい。
【0065】
例えば、データテーブル１１０の最上位のレコードにアクセル開度、エンジン回転速度が含まれているが、燃料噴射量が含まれていないとする。この場合、状態遷移判定部１２は、データテーブル１１０において、燃料噴射量が含まれている直近のレコードを検出し、検出したレコードに含まれている燃料噴射量を直近の燃料噴射量とし、最上位のレコードに含まれているアクセル開度と、エンジン回転速度とを直近のアクセル開度と、直近のエンジン回転速度とするようにしてもよい。ただし、このようにした場合、状態遷移判定部１２は、基準時刻とする検出時刻が２通り存在することになる。そのため、状態遷移判定部１２は、いずれか一方の検出時刻を基準時刻としてもよいし、２つの検出時刻の平均値を基準時刻とするようにしてもよい。また、２つの検出時刻のうち、アクセル開度とエンジン回転速度に対応する検出時刻を、アクセル開度とエンジン回転速度に対応する基準時刻とし、燃料噴射量に対応する検出時刻を、燃料噴射量に対応する基準時刻とするようにしてもよい。この場合、Ｓａ４の処理において必要となる基準時刻の所定時間前のレコードは、アクセル開度とエンジン回転速度の組み合わせと、燃料噴射量とにおいて異なることになる。
【0066】
図９の処理において、所定時間は、例えば、０．５秒であるとしているが、０．５秒に限られず、他の任意の時間を定めるようにしてもよい。また、データテーブル１１０において、基準時刻の所定時間前のレコードが存在しない場合、状態遷移判定部１２は、基準時刻の所定時刻以前のレコードの中の最上位のレコードを参照してもよい。更に、当該レコードに読み出し対象となるアクセル開度、燃料噴射量、及びエンジン回転速度の中のいずれかの読み出し対象が含まれていない場合、含まれていない読み出し対象については、状態遷移判定部１２は、当該読み出し対象を含む基準時刻の所定時刻以前のレコードの中の最上位のレコードから、当該読み出し対象のセンサデータを読み出すようにしてもよい。
【0067】
上記の図９の処理において、Ｓａ６，Ｓａ７，Ｓａ８の処理は、記載の順に行われてもよいし、順番を任意に入れ替えた順で行われてもよいし、並列に行われてもよい。図９の処理において、Ｓａ１２，Ｓａ１３の処理は、記載の順に行われてもよいし、逆の順で行われてもよいし、並列に行われてもよい。図９のＳａ５の処理において、状態遷移判定部１２によって「Ｙｅｓ」の判定がされた場合に、Ｓａ９の処理が行われる前に、Ｓａ１２，Ｓａ１３の処理が、任意の順番で行われてもよいし、並列に行われてもよい。図９のＳａ５の処理において、状態遷移判定部１２によって「Ｙｅｓ」の判定がされた場合に、Ｓａ１２，Ｓａ１３の処理の何れか一方がＳａ９の処理が行われる前に行われ、他方がＳａ１０、または、Ｓａ１１の処理の後に行われるようにしてもよい。
【0068】
（第１の実施形態の流量制御部による処理）
例えば、内燃機関システム１を備える建設機械の電源がＯＮにされると、サージ回避制御装置１０の流量制御部１３は、起動して、図１０のフローチャートの処理を開始する。流量制御部１３は、エンジンコントローラ３の出力を待機する。流量制御部１３は、エンジンコントローラ３がエンジン回転速度を示すセンサデータと、バイパスバルブ７と排気スロットルバルブ８の各々に対する通常制御時の指令値のデータとを出力すると、出力されたデータを取り込み、取り込んだデータを内部の記憶領域に直近のデータとして書き込んで記憶させる（Ｓｂ１）。
例えば、内燃機関システム１を備える建設機械の電源がＯＮにされると、サージ回避制御装置１０の流量制御部１３は、起動して、図１０のフローチャートの処理を開始する。流量制御部１３は、エンジンコントローラ３の出力を待機する。流量制御部１３は、エンジンコントローラ３がエンジン回転速度を示すセンサデータと、バイパスバルブ７と排気スロットルバルブ８の各々に対する通常制御時の指令値のデータとを出力すると、出力されたデータを取り込み、取り込んだデータを内部の記憶領域に直近のデータとして書き込んで記憶させる（Ｓｂ１）。
【0069】
ここで、バイパスバルブ７と排気スロットルバルブ８の各々に対する通常制御時の指令値とは、エンジンコントローラ３が、センサ群２０に含まれるセンサから取得するセンサデータを用いて、上記した、タービン４１の回転速度が大きくなり過ぎないようにする制御や、後処理装置に蓄積するＰＭ（Particulate Matter）などを燃焼させることができる状態にするために算出する指令値である。以下、バイパスバルブ７に対する指令値をＢＶＰ指令値ともいい、排気スロットルバルブ８に対する指令値をＥＴＶ指令値ともいう。
【0070】
流量制御部１３は、サージ回避制御フラグ１１６のフラグ値を参照して、フラグ値が「ＯＮ」であるか「ＯＦＦ」であるかを判定する（Ｓｂ２）。流量制御部１３は、サージ回避制御フラグ１１６のフラグ値が「ＯＮ」であると判定したとする（Ｓｂ２、ＯＮ）。この場合、流量制御部１３は、内部の記憶領域に記憶されている直近のエンジン回転速度に対応するＢＰＶ指令値と、ＥＴＶ指令値とを、それぞれバイパスバルブ制御用データ１１４と、排気スロットルバルブ制御用データ１１５とから検出する。流量制御部１３は、検出したＢＰＶ指令値、及びＥＴＶ指令値を、それぞれ出力指令値とする（Ｓｂ３）。Ｓｂ３の処理の後、流量制御部１３は、Ｓｂ４の処理を行う。
【0071】
一方、流量制御部１３は、サージ回避制御フラグ１１６のフラグ値が「ＯＦＦ」であると判定した場合（Ｓｂ２、ＯＦＦ）、変化率適用フラグ１１７のフラグ値を参照し、フラグ値が「ＴＲＵＥ」であるか「ＦＡＬＳＥ」であるかを判定する（Ｓｂ５）。流量制御部１３は、変化率適用フラグ１１７のフラグ値が「ＴＲＵＥ」であると判定したとする（Ｓｂ５、ＴＲＵＥ）。この場合、流量制御部１３は、内部の記憶領域に記憶されている前回の出力指令値のＢＰＶ指令値、及びＥＴＶ指令値を読み出す。
【0072】
流量制御部１３は、読み出した前回のＢＰＶ指令値と、内部の記憶領域に記憶されている直近の通常制御時のＢＰＶ指令値と、予め定められている変化率とに基づいて、出力指令値とするＢＰＶ指令値を算出する。例えば、流量制御部１３において、予め定められている変化率が「１／２」であるとする。この場合、流量制御部１３は、直近の通常制御時のＢＰＶ指令値から前回のＢＰＶ指令値を減算した減算値に、変化率である「１／２」を乗算して得られる乗算値を、前回のＢＰＶ指令値に加算して、新たなＢＰＶ指令値を算出する。流量制御部１３は、算出した新たなＢＰＶ指令値を出力指令値とする。
【0073】
同様に、流量制御部１３は、直近の通常制御時のＥＴＶ指令値から前回のＥＴＶ指令値を減算した減算値に、変化率である「１／２」を乗算して得られる乗算値を、前回のＥＴＶ指令値に加算して、新たなＥＴＶ指令値を算出する。流量制御部１３は、算出した新たなＥＴＶ指令値を出力指令値とする。なお、内部の記憶領域に、前回のＢＰＶ指令値と、前回のＥＴＶ指令値とが記憶されていない場合、流量制御部１３は、内部の記憶領域に記憶されている直近の通常制御時のＢＰＶ指令値と、直近の通常制御時のＥＴＶ指令値とを、それぞれ出力指令値とする（Ｓｂ６）。Ｓｂ６の処理の後、流量制御部１３は、Ｓｂ４の処理を行う。
【0074】
一方、流量制御部１３は、Ｓｂ５の処理において、変化率適用フラグ１１７のフラグ値が「ＦＡＬＳＥ」であると判定した場合（Ｓｂ５、ＦＡＬＳＥ）、内部の記憶領域に記憶されている直近の通常制御時のＢＰＶ指令値と、直近の通常制御時のＥＴＶ指令値とを、それぞれ出力指令値とする（Ｓｂ７）。Ｓｂ７の処理の後、流量制御部１３は、Ｓｂ４の処理を行う。
【0075】
Ｓｂ３，Ｓｂ６，Ｓｂ７の処理の後、流量制御部１３は、内部の記憶領域に記憶されている前回のＢＰＶ指令値を、出力指令値としたＢＰＶ指令値に書き換え、前回のＥＴＶ指令値を、出力指令値としたＥＴＶ指令値に書き換える。なお、内部の記憶領域に前回のＢＰＶ指令値と、前回のＥＴＶ指令値とが記憶されていない場合、出力指令値とした、ＢＰＶ指令値と、ＥＴＶ指令値とを、それぞれ前回のＢＰＶ指令値、前回のＥＴＶ指令値として内部の記憶領域に書き込む。流量制御部１３は、出力指令値としたＢＰＶ指令値をバイパスバルブ７に出力し、出力指令値としたＥＴＶ指令値を排気スロットルバルブ８に出力する。流量制御部１３は、ＢＰＶ指令値とＥＴＶ指令値の出力後に、内部の記憶領域に記憶されている直近のデータ、すなわちＳｂ１の処理で取り込んだエンジン回転速度を示すセンサデータと、バイパスバルブ７と排気スロットルバルブ８の各々に対する通常制御時の指令値のデータとを消去する（Ｓｂ４）。Ｓｂ４の処理の後、流量制御部１３は、再びＳｂ１の処理を行う。
【0076】
図１０に示す処理は、建設機械の電源がＯＮの間、繰り返し行われ、建設機械の電源がＯＦＦにされると終了する。上記したＳｂ１の処理において、エンジンコントローラ３がエンジン回転速度を示すセンサデータと、通常制御時のバイパスバルブ７と排気スロットルバルブ８の各々に対する指令値のデータとを出力すると説明した。これに対して、エンジンコントローラ３が、エンジン回転速度を示すセンサデータと、通常制御時のＢＰＶ指令値のデータと、通常制御時のＥＴＶ指令値のデータとを同じタイミングで流量制御部１３に出力するのではなく、それぞれを異なるタイミングで流量制御部１３に出力しているとする。この場合、Ｓｂ１の処理では、流量制御部１３は、エンジンコントローラ３が出力するエンジン回転速度を示すセンサデータのみを取り込み、取り込んだセンサデータを内部の記憶領域に直近のデータとして書き込んで記憶させた後に、Ｓｂ２の処理を行うようにする。
【0077】
通常制御時のＢＰＶ指令値、及び通常制御時のＥＴＶ指令値の各々については、流量制御部１３は、図１０に示すフローチャートの処理とは別の処理を並列に行うようにする。すなわち、流量制御部１３は、エンジンコントローラ３が通常制御時のＢＰＶ指令値のデータ、及び通常制御時のＥＴＶ指令値のデータのいずれか一方データを出力するのを待機する。流量制御部１３は、エンジンコントローラ３が、いずれか一方のデータを出力した場合、出力されたデータを取り込んで、内部の記憶領域に直近のデータとして書き込んで記憶させた後、再び、エンジンコントローラ３が通常制御時のＢＰＶ指令値のデータ、及び通常制御時のＥＴＶ指令値のデータのいずれか一方のデータを出力するのを待機するという処理を繰り返し行う。
【0078】
（第１の実施形態の作用・効果）
図１１は、図２４に示す図の一部を再掲した図であり、ここでは、図１１は、第１の実施形態の圧縮機４３の特性を示す図であるとする。図９に示すＳａ４の処理において、サージ発生前提条件テーブル１１１に示されるサージが発生する前提条件を満たしていると判定される状態とは、図１１において、圧縮機４３の作動点が、サージライン４００の右側の領域に含まれる位置であって、かつエンジン回転速度が「１８００ｒｐｍ以上」の位置に存在していると推定される状態である。この位置が、例えば、符号５００で示す位置であるとする。Ｓａ４の処理において、サージ回避制御開始条件テーブル１１２に示されるサージを回避する制御の開始条件を満たしていると判定される状態とは、圧縮機４３の作動点が、符号５００の位置から符号５０１で示される線上を矢印の方向に向かって動き始めたと推定される状態を示している。したがって、Ｓａ４の処理において、状態遷移判定部１２が所定の減速状態に状態遷移したと判定した場合、圧縮機４３の作動点が、符号５０１で示される線上の位置であって、サージライン４００の右側に位置している状態になっていると推定される。
図１１は、図２４に示す図の一部を再掲した図であり、ここでは、図１１は、第１の実施形態の圧縮機４３の特性を示す図であるとする。図９に示すＳａ４の処理において、サージ発生前提条件テーブル１１１に示されるサージが発生する前提条件を満たしていると判定される状態とは、図１１において、圧縮機４３の作動点が、サージライン４００の右側の領域に含まれる位置であって、かつエンジン回転速度が「１８００ｒｐｍ以上」の位置に存在していると推定される状態である。この位置が、例えば、符号５００で示す位置であるとする。Ｓａ４の処理において、サージ回避制御開始条件テーブル１１２に示されるサージを回避する制御の開始条件を満たしていると判定される状態とは、圧縮機４３の作動点が、符号５００の位置から符号５０１で示される線上を矢印の方向に向かって動き始めたと推定される状態を示している。したがって、Ｓａ４の処理において、状態遷移判定部１２が所定の減速状態に状態遷移したと判定した場合、圧縮機４３の作動点が、符号５０１で示される線上の位置であって、サージライン４００の右側に位置している状態になっていると推定される。
【0079】
この状態において、状態遷移判定部１２は、Ｓａ５の処理においてサージ回避制御終了条件テーブル１１３に示されるサージを回避する制御の終了条件を満たしていないと判定した場合、Ｓａ７の処理において、サージ回避制御フラグ１１６のフラグ値を「ＯＮ」に書き換える。この書き換えが行われると、流量制御部１３は、図１０のＳｂ３の処理において、当該処理を行う直前にＳｂ１の処理において取得したエンジン回転速度に対応するＢＰＶ指令値と、ＥＴＶ指令値とを、それぞれバイパスバルブ制御用データ１１４と、排気スロットルバルブ制御用データ１１５とから検出する。流量制御部１３は、Ｓｂ４の処理において、検出したＢＰＶ指令値及びＥＴＶ指令値を、それぞれバイパスバルブ７と、排気スロットルバルブ８とに出力する。
【0080】
図６に示すように、バイパスバルブ制御用データ１１４は、いずれのエンジン回転速度であっても、ＢＰＶ指令値が０％であるため、Ｓｂ３の処理を経て、Ｓｂ４の処理が行われると、バイパスバルブ７は全開になる。これに対して、排気スロットルバルブ制御用データ１１５は、エンジン回転速度が大きくなると、若干、ＥＴＶ指令値の値が小さくなる傾向を示しているが、ＥＴＶ指令値の値は、いずれのエンジン回転速度であっても、８０％～９５％程度の値になる。そのため、Ｓｂ３の処理を経て、Ｓｂ４の処理が行われると、排気スロットルバルブ８は、ほぼ閉じられた状態になる。なお、排気スロットルバルブ８を全閉にすると、タービン４１に圧力がかかりすぎる状態になるため、排気スロットルバルブ制御用データ１１５では、全てのエンジン回転速度において、全閉の状態にならないようにしている。
【0081】
バイパスバルブ７が、全開になると、エンジン本体５から排出される排気ガスの多くが、バイパスバルブ７を通過するため、タービン４１に供給される排気ガスの流量が減少する。言い換えると、タービン４１が受ける排気ガスの量が減少することになるので、タービン４１の回転速度が低下する。これに加えて、排気スロットルバルブ８が、ほぼ閉じられた状態になると、排気スロットルバルブ８と、タービン４１との間の出口側排気通路３５の圧力、言い換えると、タービン４１の出口圧力が上昇する。そのため、タービン４１から排出される排気ガスに対する抵抗が大きくなり、タービン４１を通過する排気ガスの流量及び流速が低下して、タービン４１の回転速度が低下する。タービン４１の回転速度が低下すると、圧縮機４３の回転速度も減少するため、図１１において、圧縮機４３の作動点が移動する方向が、符号５０３で示す矢印の方向に変化するので、サージを回避することが可能になる。
【0082】
図１２は、第１の実施形態の内燃機関システム１を利用した場合の変化の一例と、一般的な内燃機関システムを利用した場合の変化の一例とを比較したグラフである。ここで、一般的な内燃機関システムとは、内燃機関システム１からサージ回避制御装置１０を取り除いて、エンジンコントローラ３が、バイパスバルブ７と、排気スロットルバルブ８に対して、通常制御時の指令値を直接出力するようにしたシステムである。
【0083】
図１２（ａ）は、エンジン回転速度センサ２１が検出するエンジン回転速度の変化を示すグラフ、及び、燃料噴射量指令値６１が示す燃料噴射量の変化を示すグラフである。図１２（ａ）において、左側の縦軸は、単位「ｒｐｍ」で表したエンジン回転速度の大きさを示しており、右側の縦軸は、単位「ｍｇ／ｓｔｒｏｋｅ」で表した燃料噴射量の大きさを示している。
【0084】
図１２（ｂ）は、ブースト圧センサ２３が検出するブースト圧の変化を示すグラフであり、縦軸は、単位「ｋＰａ」で表したブースト圧の大きさを示している。図１２（ｃ）は、排気スロットルバルブ８の開度の変化を示すグラフであり、縦軸は、単位「％」で表した排気スロットルバルブ８の開度を示している。図１２（ｄ）は、バイパスバルブ７の開度の変化を示すグラフであり、縦軸は、単位「％」で表したバイパスバルブ７の開度を示している。図１２（ａ）～（ｄ）において、横軸は、いずれも単位「秒」で表した時間の大きさを示している。
【0085】
図１２において、符号１２０で示す縦線は、減速が開始されたタイミングを示している。符号１２１で示す縦線は、第１の実施形態の内燃機関システム１において、サージを回避する制御が開始されたタイミング、すなわち、サージ回避制御フラグ１１６のフラグ値が「ＯＦＦ」から「ＯＮ」に書き換えられたタイミングである。符号１２２で示す縦線は、第１の実施形態の内燃機関システム１において、サージを回避する制御が終了したタイミング、すなわち、サージ回避制御フラグ１１６のフラグ値が「ＯＮ」から「ＯＦＦ」に書き換えられたタイミングである。
【0086】
図１２（ａ）において、符号１３０が第１の実施形態の内燃機関システム１が適用された場合のエンジン回転速度の変化を示すグラフであり、符号１３１が一般的な内燃機関システムが適用された場合のエンジン回転速度の変化を示すグラフである。図１２（ａ）に示されるように、この２つのグラフには違いはない。符号１２０で示す減速が開始されたタイミングで、エンジン回転速度は、減少し始め、３１秒以降は、ローアイドル状態のエンジン回転速度である「７００ｒｐｍ」程度の回転速度を維持する。ここで、ローアイドル状態とは、無負荷状態で、エンジン本体５を停止させないように、エンジン本体５を動かしておく状態のことをいう。
【0087】
図１２（ａ）において、符号１４０が第１の実施形態の内燃機関システム１が適用された場合の燃料噴射量の変化を示すグラフであり、符号１４１が一般的な内燃機関システムが適用された場合の燃料噴射量の変化を示すグラフである。図１２（ｂ）に示されるように、この２つのグラフには違いがない。符号１２０で示す減速が開始されたタイミングで、燃料噴射量は、減少し始め、一度、「０ｍｇ／ｓｔｒｏｋｅ」になるが、その後、増加して、ローアイドル状態の燃料噴射量である「５０ｍｇ／ｓｔｒｏｋｅ」を維持する。
【0088】
図１２（ｃ）において、符号１６０が第１の実施形態の内燃機関システム１が適用された場合の排気スロットルバルブ８の開度の変化を示すグラフであり、符号１６１が一般的な内燃機関システムが適用された場合の排気スロットルバルブ８の開度の変化を示すグラフである。符号１６０のグラフが示すように、第１の実施形態の内燃機関システム１が適用される場合、符号１２１で示すサージを回避する制御が開始されたタイミングで、排気スロットルバルブ８は、閉じられていき、９５％程度の値になると、この状態が、符号１２２で示すサージを回避する制御が終了するタイミングまでの間、維持される。これに対して、符号１６１のグラフが示すように、一般的な内燃機関システムが適用される場合、排気スロットルバルブ８は、全開の状態が維持される。
【0089】
図１２（ｄ）において、符号１７０が第１の実施形態の内燃機関システム１が適用された場合のバイパスバルブ７の開度の変化を示すグラフであり、符号１７１が一般的な内燃機関システムが適用された場合のバイパスバルブ７の開度の変化を示すグラフである。符号１７０のグラフが示すように、符号１２１で示すサージを回避する制御が開始されたタイミングで、バイパスバルブ７は、開かれていき、全開の状態になると、この状態が、符号１２２で示すサージを回避する制御が終了するタイミングまでの間、維持される。これに対して、符号１７１のグラフが示すように、一般的な内燃機関システムが適用される場合、バイパスバルブ７は、全開の状態が維持される。
【0090】
図１２（ｂ）において、符号１５０が第１の実施形態の内燃機関システム１が適用された場合のブースト圧の変化を示すグラフであり、符号１５１が一般的な内燃機関システムが適用された場合のブースト圧の変化を示すグラフである。一般的な内燃機関システムの場合、符号１５１のグラフに示されるように、３１．５秒～３３秒付近において、ブースト圧に脈動するような変化が現れており、サージが発生していることが分かる。これに対して、第１の実施形態の内燃機関システム１の場合、符号１５０のグラフで示されるように、バイパスバルブ７と、排気スロットルバルブ８とにおいて、図１２（ｃ），（ｄ）に示す制御が行われることにより、ブースト圧は、緩やかに減少する変化を示しており、サージが発生していないことが分かる。したがって、第１の実施形態の内燃機関システム１を用いることにより、ＥＧＲ方式を採用しない内燃機関であってもサージを回避することが可能になる。
【0091】
ここで、第１の実施形態の状態遷移判定部１２が、図９のＳａ４の所定の減速状態に状態遷移したか否かを判定する処理に替えて、特許文献１に開示されている燃料噴射量が「０ｍｇ／ｓｔｒｏｋｅ」になったか否かを判定する処理を採用したとする。この場合、サージを回避する制御が開始されるタイミングを示す符号１２１の縦線の位置が、図１２（ａ）において、燃料噴射量が「０ｍｇ／ｓｔｒｏｋｅ」になる３０．５秒付近の位置に変わることになる。図１２（ｃ），（ｄ）に示すように、ＥＴＶ開度は、即時に、９５％程度にはならず、また、ＢＰＶ開度も、即時に０％にならず、サージを回避する制御の効果が現れるまでのタイムラグが存在する。そのため、燃料噴射量が「０ｍｇ／ｓｔｒｏｋｅ」になるタイミングを、サージを回避する制御を開始するタイミングにすると、サージを回避する制御の効果が現れる前に、サージが発生してしまう可能性がある。これに対して、第１の実施形態の状態遷移判定部１２では、上記したように、サージ発生前提条件テーブル１１１に示されるサージが発生する前提条件を満たし、かつサージ回避制御開始条件テーブル１１２に示されるサージを回避する制御の開始条件を満たすと判定した場合に、サージが発生すると推定される所定の減速状態に遷移したとして、サージを回避する制御を開始するようにしている。これにより、特許文献１に開示される技術よりも、余裕をもって、より早いタイミングでサージを回避する制御を開始することができるので、より確実にサージを回避することが可能になる。
【0092】
第１の実施形態の内燃機関システム１が行うサージを回避する制御は、一般的な内燃機関に備えられているバイパスバルブ７と、排気スロットルバルブ８とを用いて行う制御であり、ブローオフバルブなどの追加デバイスを用いずに行うことができる制御である。そのため、第１の実施形態の内燃機関システム１が行うサージを回避する制御は、追加デバイスを用いてサージを回避する制御を利用する場合に比べて、コスト的な利点があり、また、図２２及び図２３において示したＥＧＲの方式を採用する内燃機関に対しても適用することができる。
【0093】
第１の実施形態の内燃機関システム１では、状態遷移判定部１２が、所定の減速状態に遷移した場合にのみ、サージを回避する制御をバイパスバルブ７と、排気スロットルバルブ８とに対して行うようにしている。すなわち、バイパスバルブ７及び排気スロットルバルブ８のロバスト性の担保を配慮した構成としている。
【0094】
第１の実施形態の内燃機関システム１において、サージを回避する制御を開始する際、すなわち、サージ回避制御フラグ１１６のフラグ値が「ＯＦＦ」から「ＯＮ」に書き換えられる場合、サージという異常な状態を回避するために、即時にサージを回避する制御を開始する必要がある。これに対して、サージを回避する制御を終了する際、すなわち、サージ回避制御フラグが「ＯＮ」から「ＯＦＦ」に書き換えられる場合、再加速に起因する場合と、時間経過に起因する場合との違いによって、以下のような点を考慮する必要がある。すなわち、再加速に起因して、サージを回避する制御を終了するときには、加速を必要とする状態であることから、即時にサージを回避する制御を終了して通常制御に切り替える必要がある。これに対して、時間経過に起因して、サージを回避する制御を終了するときには、即時に通常制御に切り替える必要性は低く、即時に通常制御に切り替えるよりも、緩やかに通常制御に切り替える方が、エンジン２に対して負荷をかけないようにすることができる利点がある。これを実現するため、第１の実施形態のサージ回避制御装置１０は、上記した変化率適用フラグ１１７を用いた処理を行っている。
【0095】
より具体的には、状態遷移判定部１２は、図９のＳａ５の処理において、サージ回避制御終了条件テーブル１１３に示されるサージを回避する制御の終了条件を満たしたと判定した場合、更に、Ｓａ９の処理において、満たした終了条件が、再加速であるか、時間経過であるかを判定するようにしている。そして、状態遷移判定部１２は、満たした終了条件が、再加速であると判定した場合、変化率適用フラグ１１７のフラグ値を「ＦＡＬＳＥ」とし、満たした終了条件が、時間経過であると判定した場合、変化率適用フラグ１１７のフラグ値を「ＴＲＵＥ」とするようにしている。流量制御部１３は、図１０のＳｂ５の処理において、変化率適用フラグ１１７のフラグ値が「ＴＲＵＥ」である場合、通常制御時のＢＰＶ指令値及びＥＴＶ指令値に即時に切り替えずに、Ｓｂ６の処理を行うようにしている。Ｓｂ６の処理において、流量制御部１３は、変化率を適用して、直前にバイパスバルブ７に適用したＢＰＶ指令値、すなわち前回のＢＰＶ指令値から緩やかに通常制御時のＢＰＶ指令値に変化していくようにしている。同様に、流量制御部１３は、変化率を適用して、直前に排気スロットルバルブ８に適用したＥＴＶ指令値、すなわち前回のＥＴＶ指令値から緩やかに通常制御時のＥＴＶ指令値に変化していくようにしている。
【0096】
＜第２の実施形態＞
（第２の実施形態の全体構成）
図１３に示すように、第２の実施形態に係る内燃機関システム１ａは、エンジン２ａ、エンジンコントローラ３ａ、アクセルペダル４、サージ回避制御装置１０ａ、及びセンサ群２０を備える。なお、第２の実施形態において、第１の実施形態と同一の構成については、同一の符号を付している。
（第２の実施形態の全体構成）
図１３に示すように、第２の実施形態に係る内燃機関システム１ａは、エンジン２ａ、エンジンコントローラ３ａ、アクセルペダル４、サージ回避制御装置１０ａ、及びセンサ群２０を備える。なお、第２の実施形態において、第１の実施形態と同一の構成については、同一の符号を付している。
【0097】
エンジン２ａは、エンジン本体５、アフタークーラ６、バイパスバルブ７、排気スロットルバルブ８、排気タービン過給機４０、排気タービン過給機５０及び通路３１～３７を備える。図１３のように、２つの排気タービン過給機４０，５０を直列に接続する場合、高圧段の排気タービン過給機４０のサイズよりも、低圧段の排気タービン過給機５０のサイズを大きくするのが一般的である。そのため、第２の実施形態においても、排気タービン過給機４０，５０のサイズは、低圧段の方が、高圧段よりも大きいサイズであるものとする。なお、以下では、排気タービン過給機４０を、高圧段排気タービン過給機４０といい、排気タービン過給機５０を低圧段排気タービン過給機５０という。高圧段排気タービン過給機４０の名称の読み替えに伴い、第２の実施形態では、タービン４１、圧縮機４３を、それぞれ高圧段タービン４１、高圧段圧縮機４３という。
【0098】
高圧段タービン４１は、第１の実施形態と異なり、排気ガスを排出する側において、出口側排気通路３５に替えて、接続用排気通路３７に接続し、接続用排気通路３７に排気ガスを排出する。高圧段圧縮機４３は、第１の実施形態と異なり、吸気ガスを取り込む側において、入口側吸気通路３１に替えて、接続用吸気通路３６に接続する。
【0099】
低圧段排気タービン過給機５０は、低圧段タービン５１と、低圧段圧縮機５３と、低圧段タービン５１と低圧段圧縮機５３とを連結し、低圧段タービン５１の回転の駆動力を低圧段圧縮機５３に伝えるシャフト５２とを備える。低圧段タービン５１は、接続用排気通路３７を介して高圧段タービン４１に接続されており、高圧段タービン４１から排出される排気ガスを受けて回転し、排気ガスを出口側排気通路３５に排出する。
【0100】
低圧段圧縮機５３は、高圧段圧縮機４３と同様にブロワやコンプレッサとも呼ばれ、低圧段タービン５１の回転に連動して回転し、入口側吸気通路３１から流入する空気、すなわち吸気ガスを圧縮する。低圧段圧縮機５３は、接続用吸気通路３６を介して高圧段圧縮機４３に接続されており、圧縮した吸気ガスを接続用吸気通路３６に吐出する。高圧段圧縮機４３は、接続用吸気通路３６から流入する吸気ガスを圧縮して、エンジン本体側吸気通路３２に吐出するので、入口側吸気通路３１から流入する吸気ガスは、低圧段圧縮機５３と、高圧段圧縮機４３とによって、２段階に圧縮される。そのため、エンジン本体５は、第１の実施形態よりも、高圧の吸気ガスを吸気することになる。
【0101】
エンジンコントローラ３ａは、第１の実施形態のエンジンコントローラ３が備える構成に加えて、制御対象がエンジン２からエンジン２ａに置き換えられたことに伴って追加されるフィードフォワード制御やフィードバック制御を行う。
【0102】
サージ回避制御装置１０ａは、記憶部１１ａ、状態遷移判定部１２、及び流量制御部１３を備える。記憶部１１ａは、第１の実施形態の記憶部１１と同様に、データテーブル１１０、サージ発生前提条件テーブル１１１、サージ回避制御開始条件テーブル１１２、サージ回避制御終了条件テーブル１１３、排気スロットルバルブ制御用データ１１５、サージ回避制御フラグ１１６、及び変化率適用フラグ１１７を記憶する。記憶部１１ａは、更に、図６に示す特性を有するバイパスバルブ制御用データ１１４に替えて、図１４に示す特性を有するバイパスバルブ制御用データ１１４ａを記憶する。
【0103】
高圧段排気タービン過給機４０のサイズよりも低圧段排気タービン過給機５０のサイズの方が大きい場合、低圧段排気タービン過給機５０の方が高圧段排気タービン過給機４０よりも慣性が大きくなる。そのため、低圧段排気タービン過給機５０の方が高圧段排気タービン過給機４０よりもサージが発生し易くなる。そのため、ここでは、エンジン２ａにおいて、高圧段排気タービン過給機４０にサージが発生し難く、低圧段排気タービン過給機５０にサージが発生し易い構成になっていることを前提とする。
【0104】
この前提にしたがって、第２の実施形態では、バイパスバルブ制御用データ１１４に替えて、バイパスバルブ制御用データ１１４ａを用いるようにしている。図１４に示すように、バイパスバルブ制御用データ１１４ａは、いずれのエンジン回転速度であっても、ＢＰＶ指令値が１００％になる特性を有するデータである。なお、第１の実施形態のバイパスバルブ制御用データ１１４と同様に、バイパスバルブ制御用データ１１４ａは、複数の異なるエンジン回転速度の各々と、各々に対応するバイパスバルブ７に対する指令値とが関連付けられているマップ制御用のテーブル形式のデータである。
【0105】
（第２の実施形態のサージ回避制御装置による処理）
第２の実施形態において、状態遷移判定部１２は、第１の実施形態の図９に示す処理であって、エンジンコントローラ３を、エンジンコントローラ３ａに読み替えた処理を行う。流量制御部１３は、第１の実施形態の図１０に示す処理であって、バイパスバルブ制御用データ１１４を、バイパスバルブ制御用データ１１４ａに読み替えた処理を行う。
第２の実施形態において、状態遷移判定部１２は、第１の実施形態の図９に示す処理であって、エンジンコントローラ３を、エンジンコントローラ３ａに読み替えた処理を行う。流量制御部１３は、第１の実施形態の図１０に示す処理であって、バイパスバルブ制御用データ１１４を、バイパスバルブ制御用データ１１４ａに読み替えた処理を行う。
【0106】
（第２の実施形態の作用・効果）
バイパスバルブ制御用データ１１４ａは、いずれのエンジン回転速度であっても、ＢＰＶ指令値が１００％であるため、図１０において、Ｓｂ３の処理を経て、Ｓｂ４の処理が行われると、バイパスバルブ７は全閉の状態になり、排気スロットルバルブ８は、第１の実施形態と同様に、ほぼ閉じられた状態になる。バイパスバルブ７が全閉の状態になると、エンジン本体５から排出される排気ガスの全てが、高圧段タービン４１に供給されることになる。これにより、高圧段タービン４１によって排気ガスのエネルギ、言い換えると、排気ガスの流量や流速の大きさに応じて生じるタービンを回転させる力のエネルギが、高圧段タービン４１によって消費されるので、低圧段タービン５１が受ける排気ガスのエネルギが減少する。そのため、低圧段タービン５１の回転速度が低下する。
バイパスバルブ制御用データ１１４ａは、いずれのエンジン回転速度であっても、ＢＰＶ指令値が１００％であるため、図１０において、Ｓｂ３の処理を経て、Ｓｂ４の処理が行われると、バイパスバルブ７は全閉の状態になり、排気スロットルバルブ８は、第１の実施形態と同様に、ほぼ閉じられた状態になる。バイパスバルブ７が全閉の状態になると、エンジン本体５から排出される排気ガスの全てが、高圧段タービン４１に供給されることになる。これにより、高圧段タービン４１によって排気ガスのエネルギ、言い換えると、排気ガスの流量や流速の大きさに応じて生じるタービンを回転させる力のエネルギが、高圧段タービン４１によって消費されるので、低圧段タービン５１が受ける排気ガスのエネルギが減少する。そのため、低圧段タービン５１の回転速度が低下する。
【0107】
これに加えて、第１の実施形態と同様に、排気スロットルバルブ８が、ほぼ閉じられた状態になるので、排気スロットルバルブ８と、低圧段タービン５１との間の出口側排気通路３５の圧力、言い換えると、低圧段タービン５１の出口圧力が上昇する。そのため、低圧段タービン５１から排出される排気ガスに対する抵抗が大きくなり、低圧段タービン５１を通過する排気ガスの流量及び流速が低下して、低圧段タービン５１の回転速度が低下する。低圧段タービン５１の回転速度が低下すると、低圧段圧縮機５３の回転速度も減少するため、低圧段排気タービン過給機５０において生じるサージを回避することができる。
【0108】
図１５は、第２の実施形態の内燃機関システム１ａを適用した場合の変化の一例と、一般的な内燃機関システムを適用した場合の変化の一例とを比較したグラフである。ここで、一般的な内燃機関システムとは、内燃機関システム１ａからサージ回避制御装置１０ａを取り除いて、エンジンコントローラ３ａが、バイパスバルブ７と、排気スロットルバルブ８に対して、通常制御時の指令値を出力するようにしたシステムである。
【0109】
図１５（ａ）～（ｄ）の縦軸と横軸の単位は、それぞれ図１２（ａ）～（ｄ）の縦軸と横軸の単位と同一であり、図１２（ａ）～（ｄ）と同一の変化を示すグラフには、図１２（ａ）～（ｄ）のグラフに付した符号と同一の符号を付している。符号１２０，１２１，１２２で示す縦線が示すタイミングも、第１の実施形態と同様であり、符号１２０が、減速が開始されたタイミングを示しており、符号１２１が、サージを回避する制御が開始されたタイミングを示しており、符号１２２が、サージを回避する制御が終了したタイミングを示している。
【0110】
第１の実施形態と異なるのは、図１５（ｄ）において符号１７０ａで示す第２の実施形態の内燃機関システム１ａが適用された場合のバイパスバルブ７の開度の変化を示すグラフである。第２の実施形態では、図１４に示す特性を有するバイパスバルブ制御用データ１１４ａが用いられるため、符号１２１で示すサージを回避する制御が開始されたタイミングで、バイパスバルブ７は、閉じられていき、全閉の状態になると、この状態が、符号１２２で示すサージを回避する制御が終了するタイミングまでの間、維持される。
【0111】
これにより、図１５（ｂ）において、符号１５０で示すように、第２の実施形態の内燃機関システム１ａが適用された場合のブースト圧の変化は、緩やかに減少してサージが発生しない変化になる。したがって、第２の実施形態の内燃機関システム１ａを用いることにより、ＥＧＲ方式を採用しない内燃機関であってもサージを回避することが可能になる。
【0112】
（第２の実施形態の他の構成例）
上記した第２の実施形態では、高圧段排気タービン過給機４０のサイズよりも、低圧段排気タービン過給機５０のサイズの方が大きいことから、エンジン２ａにおいて、高圧段排気タービン過給機４０にサージが発生し難く、低圧段排気タービン過給機５０にサージが発生し易い構成になっていることを前提としていた。これに対して、例えば、逆に、低圧段排気タービン過給機５０のサイズよりも大きいサイズの高圧段排気タービン過給機４０が適用される場合、エンジン２ａにおいて、高圧段排気タービン過給機４０にサージが発生し易く、低圧段排気タービン過給機５０にサージが発生し難くなる。
上記した第２の実施形態では、高圧段排気タービン過給機４０のサイズよりも、低圧段排気タービン過給機５０のサイズの方が大きいことから、エンジン２ａにおいて、高圧段排気タービン過給機４０にサージが発生し難く、低圧段排気タービン過給機５０にサージが発生し易い構成になっていることを前提としていた。これに対して、例えば、逆に、低圧段排気タービン過給機５０のサイズよりも大きいサイズの高圧段排気タービン過給機４０が適用される場合、エンジン２ａにおいて、高圧段排気タービン過給機４０にサージが発生し易く、低圧段排気タービン過給機５０にサージが発生し難くなる。
【0113】
この場合、記憶部１１ａにおいて、図１４に示す特性のバイパスバルブ制御用データ１１４ａに替えて、第１の実施形態において用いた図６に示す特性のバイパスバルブ制御用データ１１４を適用する。バイパスバルブ制御用データ１１４が適用された内燃機関システム１ａは、図１６のグラフで表される変化を示すことになる。なお、図１６に示すグラフの変化は、第１の実施形態の図１２に示すグラフと同一の変化であるため、図１２と同一の符号を付して示している。すなわち、符号１７０のグラフが示すように、符号１２１で示すサージを回避する制御が開始されたタイミングで、バイパスバルブ７は、開かれていき、全開の状態になると、この状態が、符号１２２で示すサージを回避する制御が終了するタイミングまでの間、維持される。
【0114】
これにより、エンジン本体５から排出される排気ガスの多くが、バイパスバルブ７を通過するため、高圧段タービン４１に供給される排気ガスの量が減少して、高圧段タービン４１の回転速度が低下する。これに加えて、排気スロットルバルブ８が、ほぼ閉じられた状態になると、高圧段タービン４１の出口圧力が上昇する。言い換えると、排気スロットルバルブ８と低圧段タービン５１の間の出口側排気通路３５の部分から低圧段タービン５１を経て接続用排気通路３７に至る部分に存在する排気ガスの圧力が上昇する。そのため、高圧段タービン４１から排出される排気ガスに対する抵抗が大きくなり、高圧段タービン４１を通過する排気ガスの流量及び流速が低下して、高圧段タービン４１の回転速度が低下する。高圧段タービン４１の回転速度が低下すると、高圧段圧縮機４３の回転速度も減少するため、高圧段排気タービン過給機４０において生じるサージを回避することができる。
【0115】
したがって、第２の実施形態の内燃機関システム１ａの場合、記憶部１１ａに記憶させるバイパスバルブ制御用データ１１４，１１４ａを、高圧段排気タービン過給機４０と、低圧段排気タービン過給機５０とのサイズの関係に応じて入れ替えることにより、低圧段タービン５１と高圧段タービン４１のうち回転速度を低下させて、サージを回避させたいタービンを選択することが可能になる。
【0116】
＜第３の実施形態＞
（第３の実施形態の全体構成）
図１７に示すように、第３の実施形態に係る内燃機関システム１ｂは、エンジン２ｂ、エンジンコントローラ３ｂ、アクセルペダル４、サージ回避制御装置１０ｂ、及びセンサ群２０を備える。なお、第３の実施形態において、第１の実施形態と同一の構成については、同一の符号を付している。
（第３の実施形態の全体構成）
図１７に示すように、第３の実施形態に係る内燃機関システム１ｂは、エンジン２ｂ、エンジンコントローラ３ｂ、アクセルペダル４、サージ回避制御装置１０ｂ、及びセンサ群２０を備える。なお、第３の実施形態において、第１の実施形態と同一の構成については、同一の符号を付している。
【0117】
エンジン２ｂは、エンジン本体５、アフタークーラ６、バイパスバルブ７、吸気スロットルバルブ（以下、ＩＴＶ（Intake Throttle Valve）ともいう）９、排気タービン過給機４０、及び通路３１～３５を備える。
【0118】
吸気スロットルバルブ９は、エンジン本体側吸気通路３２を通過する吸気ガスの流量を調整する流量調整器であり、エンジン本体側吸気通路３２に挿入される。吸気スロットルバルブ９の開度を調整することにより、エンジン本体側吸気通路３２を通過する吸気ガスの流量が調整され、それにより、エンジン本体５が吸気する吸気ガスの量が調整される。
【0119】
エンジンコントローラ３ｂは、第１の実施形態のエンジンコントローラ３が備える構成において、制御対象がエンジン２からエンジン２ｂに置き換えられたことに伴って追加及び除外されるフィードフォワード制御やフィードバック制御を行う。エンジンコントローラ３ｂにおいて、追加される制御は、吸気スロットルバルブ９に対する制御であり、除外される制御は、排気スロットルバルブ８に対する制御である。また、エンジンコントローラ３ｂは、バイパスバルブ７と吸気スロットルバルブ９の各々に対しては、制御用の指令値を出力して直接制御せず、各々に対する制御用の指令値をサージ回避制御装置１０ｂが備える流量制御部１３ａに出力する。
【0120】
サージ回避制御装置１０ｂは、記憶部１１ｂ、状態遷移判定部１２、及び流量制御部１３ａを備える。記憶部１１ｂは、第１の実施形態の記憶部１１と同様に、データテーブル１１０、サージ発生前提条件テーブル１１１、サージ回避制御開始条件テーブル１１２、サージ回避制御終了条件テーブル１１３、バイパスバルブ制御用データ１１４、サージ回避制御フラグ１１６、及び変化率適用フラグ１１７を記憶し、図６に示す特性を有する排気スロットルバルブ制御用データ１１５に替えて、吸気スロットルバルブ制御用データを記憶する。なお、ここでは、吸気スロットルバルブ制御用データが示す特性は、排気スロットルバルブ制御用データ１１５が示す特性と同一であるものとする。したがって、吸気スロットルバルブ制御用データに基づいて、吸気スロットルバルブ９に対する指令値（以下、ＩＴＶ指令値ともいう）を検出すると、いずれのエンジン回転速度であっても、８０％～９５％程度の値になる。なお、吸気スロットルバルブ９に対する指令値になる吸気スロットルバルブ９の開度は、バイパスバルブ７、及び排気スロットルバルブ８と同様に、０％で全開を示し、１００％で全閉を示す。また、排気スロットルバルブ制御用データ１１５と同様に、吸気スロットルバルブ制御用データは、複数の異なるエンジン回転速度の各々と、各々に対応する吸気スロットルバルブ９に対する指令値とが関連付けられているマップ制御用のテーブル形式のデータである。
【0121】
流量制御部１３ａは、状態遷移判定部１２が所定の減速状態に遷移したと判定した場合、排気タービン過給機４０のタービン４１に供給される排気ガスの流量が、タービン４１の回転速度を減少させる流量になるように、バイパスバルブ７と、吸気スロットルバルブ９とに対して指令値を出力する。
【0122】
（第３の実施形態のサージ回避制御装置による処理）
第３の実施形態において、状態遷移判定部１２は、第１の実施形態の図９に示す処理であって、エンジンコントローラ３を、エンジンコントローラ３ｂに読み替えた処理を行う。流量制御部１３ａは、第１の実施形態の図１０に示す処理であって、流量制御部１３を、流量制御部１３ａに読み替え、エンジンコントローラ３を、エンジンコントローラ３ｂに読み替え、排気スロットルバルブ制御用データ１１５を、吸気スロットルバルブ制御用データに読み替え、ＥＴＶ指令値を、ＩＴＶ指令値に読み替え、排気スロットルバルブ８を、吸気スロットルバルブ９に読み替えた処理を行う。
第３の実施形態において、状態遷移判定部１２は、第１の実施形態の図９に示す処理であって、エンジンコントローラ３を、エンジンコントローラ３ｂに読み替えた処理を行う。流量制御部１３ａは、第１の実施形態の図１０に示す処理であって、流量制御部１３を、流量制御部１３ａに読み替え、エンジンコントローラ３を、エンジンコントローラ３ｂに読み替え、排気スロットルバルブ制御用データ１１５を、吸気スロットルバルブ制御用データに読み替え、ＥＴＶ指令値を、ＩＴＶ指令値に読み替え、排気スロットルバルブ８を、吸気スロットルバルブ９に読み替えた処理を行う。
【0123】
（第３の実施形態の作用・効果）
図１８は、第１の実施形態の内燃機関システム１において、排気スロットルバルブ８に対してサージを回避する制御を行った場合の作用と、第３の実施形態の内燃機関システム１ｂにおいて、吸気スロットルバルブ９に対してサージを回避する制御を行った場合の作用との対比を示す図である。図１８（ａ）が、排気スロットルバルブ８に対応する図であり、図１８（ｂ）が、吸気スロットルバルブ９に対応する図である。第１の実施形態において説明したように、サージを回避する制御が開始されると、図１８（ａ）に示すように、排気スロットルバルブ８は、閉じる方向に制御される。上記したように、排気スロットルバルブ制御用データ１１５と、吸気スロットルバルブ制御用データとは、同一の特性を示すデータである。そのため、第３の実施形態の場合も、図１８（ｂ）に示すように、吸気スロットルバルブ９は、閉じる方向に制御される。
図１８は、第１の実施形態の内燃機関システム１において、排気スロットルバルブ８に対してサージを回避する制御を行った場合の作用と、第３の実施形態の内燃機関システム１ｂにおいて、吸気スロットルバルブ９に対してサージを回避する制御を行った場合の作用との対比を示す図である。図１８（ａ）が、排気スロットルバルブ８に対応する図であり、図１８（ｂ）が、吸気スロットルバルブ９に対応する図である。第１の実施形態において説明したように、サージを回避する制御が開始されると、図１８（ａ）に示すように、排気スロットルバルブ８は、閉じる方向に制御される。上記したように、排気スロットルバルブ制御用データ１１５と、吸気スロットルバルブ制御用データとは、同一の特性を示すデータである。そのため、第３の実施形態の場合も、図１８（ｂ）に示すように、吸気スロットルバルブ９は、閉じる方向に制御される。
【0124】
これにより、第１の実施形態では、上記したように、タービン４１の出口圧力が上昇する。そのため、タービン４１から排出される排気ガスに対する抵抗が大きくなり、タービン４１を通過する排気ガスの流量及び流速が低下して、タービン４１の回転速度が低下する。これに対して、第３の実施形態では、吸気スロットルバルブ９が、ほぼ閉じられた状態になると、エンジン本体５が吸気する吸気ガスの量が減少するので、エンジン本体５が排出する排気ガスの量も減少する。そのため、タービン側排気通路３３の圧力が低下する。そのため、タービン４１の出口側の排気ガスの圧力に対するタービン４１の入口側の排気ガスの圧力の比、すなわち「タービン４１の入口側の排気ガスの圧力／タービン４１の出口側の排気ガスの圧力」が小さくなる。したがって、第１の実施形態において、排気スロットルバルブ８に対してサージを回避する制御を行った場合と同様に、タービン４１を通過する排気ガスの流量及び流速が低下するので、タービン４１の回転速度が低下し、サージを回避することができる。
【0125】
＜第４の実施形態＞
（第４の実施形態の全体構成）
図１９に示すように、第４の実施形態に係る内燃機関システム１ｃは、エンジン２、エンジンコントローラ３ｃ、アクセルペダル４、サージ回避制御装置１０ｃ、及びセンサ群２０を備える。なお、第４の実施形態において、第１の実施形態と同一の構成については、同一の符号を付している。
（第４の実施形態の全体構成）
図１９に示すように、第４の実施形態に係る内燃機関システム１ｃは、エンジン２、エンジンコントローラ３ｃ、アクセルペダル４、サージ回避制御装置１０ｃ、及びセンサ群２０を備える。なお、第４の実施形態において、第１の実施形態と同一の構成については、同一の符号を付している。
【0126】
エンジンコントローラ３ｃは、第１の実施形態のエンジンコントローラ３と同様に、バイパスバルブ７と排気スロットルバルブ８の各々に対しては、制御用の指令値を出力して直接制御せず、各々に対する制御用の指令値をサージ回避制御装置１０ｃが備える流量制御部１３に出力する。エンジンコントローラ３ｃは、更に、エンジン本体５に対して、燃料噴射量指令値６１を出力して直接制御せず、燃料噴射量指令値６１をサージ回避制御装置１０ｃが備える燃料噴射量制御部１４に出力する。
【0127】
サージ回避制御装置１０ｃは、記憶部１１、状態遷移判定部１２、流量制御部１３、及び燃料噴射量制御部１４を備える。燃料噴射量制御部１４は、状態遷移判定部１２が所定の減速状態に遷移したと判定した際に、エンジン本体５において噴射される燃料噴射量が、所定量未満になった場合に所定量以上になるようして、エンジン本体５に対して燃料噴射量指令値６１ａを出力する。ここで、所定量とは、例えば、ローアイドル状態の燃料噴射量の５０％～１００％の量である。
【0128】
（第４の実施形態のサージ回避制御装置による処理）
第４の実施形態において、状態遷移判定部１２は、第１の実施形態の図９に示す処理であって、エンジンコントローラ３を、エンジンコントローラ３ｃに読み替えた処理を行う。流量制御部１３は、第１の実施形態の図１０に示す処理であって、エンジンコントローラ３を、エンジンコントローラ３ｃに読み替えた処理を行う。
第４の実施形態において、状態遷移判定部１２は、第１の実施形態の図９に示す処理であって、エンジンコントローラ３を、エンジンコントローラ３ｃに読み替えた処理を行う。流量制御部１３は、第１の実施形態の図１０に示す処理であって、エンジンコントローラ３を、エンジンコントローラ３ｃに読み替えた処理を行う。
【0129】
（第４の実施形態の燃料噴射量制御部による処理）
燃料噴射量制御部１４は、図２０に示す処理を行う。なお、図２０に示す処理は、図９及び図１０に示す処理と、並列に行われる処理である。例えば、内燃機関システム１ｃを備える建設機械の電源がＯＮにされると、サージ回避制御装置１０ｃの燃料噴射量制御部１４は、起動して、図２０のフローチャートの処理を開始する。燃料噴射量制御部１４は、エンジンコントローラ３ｃの出力を待機する。燃料噴射量制御部１４は、エンジンコントローラ３ｃが通常制御時の燃料噴射量指令値６１を出力すると、出力された燃料噴射量指令値６１を取り込む（Ｓｃ１）。
燃料噴射量制御部１４は、図２０に示す処理を行う。なお、図２０に示す処理は、図９及び図１０に示す処理と、並列に行われる処理である。例えば、内燃機関システム１ｃを備える建設機械の電源がＯＮにされると、サージ回避制御装置１０ｃの燃料噴射量制御部１４は、起動して、図２０のフローチャートの処理を開始する。燃料噴射量制御部１４は、エンジンコントローラ３ｃの出力を待機する。燃料噴射量制御部１４は、エンジンコントローラ３ｃが通常制御時の燃料噴射量指令値６１を出力すると、出力された燃料噴射量指令値６１を取り込む（Ｓｃ１）。
【0130】
燃料噴射量制御部１４は、サージ回避制御フラグ１１６のフラグ値を参照して、フラグ値が「ＯＮ」であるか「ＯＦＦ」であるかを判定する（Ｓｂ２）。燃料噴射量制御部１４は、サージ回避制御フラグ１１６のフラグ値が「ＯＦＦ」であると判定した場合（Ｓｂ２、ＯＦＦ）、Ｓｃ１の処理において取り込んだ燃料噴射量指令値６１を出力指令値として（Ｓｃ３）、次にＳｃ６の処理を行う。
【0131】
一方、燃料噴射量制御部１４は、サージ回避制御フラグ１１６のフラグ値が「ＯＮ」であると判定した場合（Ｓｂ２、ＯＮ）、取り込んだ燃料噴射量指令値６１が示す燃料噴射量が、予め定められる所定量以上であるか否かを判定する（Ｓｃ４）。燃料噴射量制御部１４は、取り込んだ燃料噴射量指令値６１が示す燃料噴射量が、予め定められる所定量以上であると判定した場合（Ｓｃ４、Ｙｅｓ）、次にＳｃ３の処理を行う。
【0132】
一方、燃料噴射量制御部１４は、取り込んだ燃料噴射量指令値６１が示す燃料噴射量が、予め定められる所定量以上でないと判定した場合（Ｓｃ４、Ｎｏ）、予め定められる所定量を出力指令値として（Ｓｃ５）、次にＳｃ６の処理を行う。燃料噴射量制御部１４は、Ｓｃ３，Ｓｃ５の処理の後、出力指令値を燃料噴射量指令値６１ａとしてエンジン本体５に出力し（Ｓｃ６）、再び、Ｓｃ１の処理を行う。
【0133】
（第４の実施形態の作用・効果）
図２１は、第４の実施形態の内燃機関システム１ｃにおいて、状態遷移判定部１２が所定の減速状態に遷移したと判定した場合に、燃料噴射量制御部１４が、図２０に示す処理を行った場合の作用を示す図である。図２０に示す処理を行わない場合、図１２（ａ）の符号１４０のグラフにおいて示されるように、符号１２０で示す減速が開始されたタイミングの後、燃料噴射量は、減少して３０．５秒の付近で「０ｍｇ／ｓｔｒｏｋｅ」に到達する。これに対して、燃料噴射量制御部１４が、図２０に示す処理を行った場合、以下のようになる。ここでは、例えば、予め定められる所定量が、ローアイドル時の１００％の量であるとすると、燃料噴射量は、ローアイドル時の燃料噴射量の「５０ｍｇ／ｓｔｒｏｋｅ」まで減少すると、それ以上、減少しなくなる。
図２１は、第４の実施形態の内燃機関システム１ｃにおいて、状態遷移判定部１２が所定の減速状態に遷移したと判定した場合に、燃料噴射量制御部１４が、図２０に示す処理を行った場合の作用を示す図である。図２０に示す処理を行わない場合、図１２（ａ）の符号１４０のグラフにおいて示されるように、符号１２０で示す減速が開始されたタイミングの後、燃料噴射量は、減少して３０．５秒の付近で「０ｍｇ／ｓｔｒｏｋｅ」に到達する。これに対して、燃料噴射量制御部１４が、図２０に示す処理を行った場合、以下のようになる。ここでは、例えば、予め定められる所定量が、ローアイドル時の１００％の量であるとすると、燃料噴射量は、ローアイドル時の燃料噴射量の「５０ｍｇ／ｓｔｒｏｋｅ」まで減少すると、それ以上、減少しなくなる。
【0134】
これにより、エンジン本体５が動作し続けることになり、図２１に示すように、エンジン回転速度の低下が緩やかになる。より具体的には、図１２（ａ）の符号１３０，１３１で示すエンジン回転速度の変化における約３０秒～約３１秒の間の低下の傾きが緩やかになる。エンジン本体５が動作し続けると、エンジン本体５がエンジン本体側吸気通路３２の吸気ガスを吸気することになる。そのため、圧縮機４３が慣性によって回転し続けたとしても、エンジン本体側吸気通路３２に存在する吸気ガスの圧力が上昇する度合いも緩やかになる。したがって、例えば、図１１において、状態遷移判定部１２が所定の減速状態に遷移したと判定した際の圧縮機４３の作動点が、符号５００で示す位置である場合、圧縮機４３の空気流量の低下が緩やかになり、サージライン４００に到達するまでに要する時間が長くなる。サージライン４００に到達するまでに要する時間が長くなると、その分、圧縮機４３の慣性による回転の速度は低下する。更に、サージライン４００に到達するまでに要する時間が長くなった分だけ、第１の実施形態において説明した流量制御部１３が行うサージを回避する制御による効果が十分に現れることになる。そのため、第４の実施形態では、第１の実施形態よりも、より確実に、サージを回避することが可能になる。
【0135】
なお、上記した所定量を、ローアイドル状態の燃料噴射量の５０％～１００％の量とするのは一例であり、エンジン本体５の回転速度が、圧縮機４３の慣性による回転に追随するようにできるのであれば、どのような量であってもよい。
【0136】
（各実施形態の他の構成例）
上記した第１及び第２の実施形態に示したバイパスバルブ７に対するサージを回避する制御と、排気スロットルバルブ８に対するサージを回避する制御と、第３の実施形態に示した吸気スロットルバルブ９に対するサージを回避する制御と、第４の実施形態に示したエンジン本体５の燃料噴射量に対するサージを回避する制御という４つのサージを回避する制御は、いずれもサージを回避するという効果を奏する制御である。そのため、４つのサージを回避する制御の各々を、第１、第３及び第４の実施形態において示した１つの排気タービン過給機４０を備える構成と、第２の実施形態において示した２つの排気タービン過給機４０，５０を備える構成とに対して、単独で利用する構成としてもよい。また、第１から第４の実施形態において示した４つのサージを回避する制御の幾つかを組み合わせる構成に含まれていない、４つのサージを回避する制御を任意に組み合わせる構成を、第１、第３及び第４の実施形態において示した１つの排気タービン過給機４０を備える構成と、第２の実施形態において示した２つの排気タービン過給機４０，５０を備える構成とに対して適用するようにしてもよい。
上記した第１及び第２の実施形態に示したバイパスバルブ７に対するサージを回避する制御と、排気スロットルバルブ８に対するサージを回避する制御と、第３の実施形態に示した吸気スロットルバルブ９に対するサージを回避する制御と、第４の実施形態に示したエンジン本体５の燃料噴射量に対するサージを回避する制御という４つのサージを回避する制御は、いずれもサージを回避するという効果を奏する制御である。そのため、４つのサージを回避する制御の各々を、第１、第３及び第４の実施形態において示した１つの排気タービン過給機４０を備える構成と、第２の実施形態において示した２つの排気タービン過給機４０，５０を備える構成とに対して、単独で利用する構成としてもよい。また、第１から第４の実施形態において示した４つのサージを回避する制御の幾つかを組み合わせる構成に含まれていない、４つのサージを回避する制御を任意に組み合わせる構成を、第１、第３及び第４の実施形態において示した１つの排気タービン過給機４０を備える構成と、第２の実施形態において示した２つの排気タービン過給機４０，５０を備える構成とに対して適用するようにしてもよい。
【0137】
図３から図５に示すサージ発生前提条件テーブル１１１、サージ回避制御開始条件テーブル１１２、及びサージ回避制御終了条件テーブル１１３に示される各条件の数値を、内燃機関システム１，１ａ，１ｂ，１ｃを適用する建設機械の種類や使用される環境などに応じて、適宜、変更するようにしてもよい。
【0138】
図９のＳｂ４の処理において、状態遷移判定部１２が参照するサージ発生前提条件テーブル１１１に示されるサージが発生する前提条件は、図３に示す条件に限られず、例えば、圧縮機４３の作動点が、サージライン４００の右側に存在し、かつ所望のエンジン回転速度、または、所望の圧力比になっていることを示す条件であれば、どのような条件を適用するようにしてもよい。
【0139】
図９のＳｂ４の処理において、状態遷移判定部１２が参照するサージ回避制御開始条件テーブル１１２に示されるサージを回避する制御の開始条件は、図４に示す条件に限られず、例えば、圧縮機４３の作動点が、図１１において空気流量が減少する方向に移動していることを示す条件であれば、どのような条件を適用するようにしてもよい。
【0140】
図９のＳｂ５の処理において、状態遷移判定部１２が参照するサージ回避制御終了条件テーブル１１３に示されるサージを回避する制御の終了条件のうち再加速に関する条件は、図５に示す条件に限られず、再加速している状態を示す条件であれば、どのような条件を適用するようにしてもよい。
【0141】
上記した各実施形態に係るサージ回避制御装置１０，１０ａ，１０ｂ，１０ｃは、マイクロコンピュータ、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等のコンピュータと、コンピュータの周辺回路や周辺装置等のハードウェアを用いて構成することができる。そして、サージ回避制御装置１０，１０ａ，１０ｂ，１０ｃは、ハードウェアと、コンピュータが実行するプログラム等のソフトウェアとの組み合わせから構成される機能的構成として、記憶部１１，１１ａ，１１ｂ、状態遷移判定部１２、流量制御部１３，１３ａ、燃料噴射量制御部１４を備える。
【0142】
なお、サージ回避制御装置１０，１０ａ，１０ｂ，１０ｃは、ＰＬＤ（Programmable Logic Device）などのカスタムＬＳＩ（Large Scale Integrated Circuit）を用いて構成されていてもよい。ＰＬＤの例としては、ＰＡＬ(Programmable Array Logic)、ＧＡＬ(Generic Array Logic)、ＣＰＬＤ(Complex Programmable Logic Device)、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）が挙げられる。この場合、プロセッサによって実現される機能の一部または全部が当該集積回路によって実現されてよい。
【0143】
上記した各実施形態でコンピュータが実行するプログラムの一部または全部は、コンピュータ読取可能な記録媒体や通信回線を介して頒布することができる。
【0144】
上記の各実施形態に係るサージ回避制御装置１０，１０ａ，１０ｂ，１０ｃの各々は、各々に対応するエンジンコントローラ３，３ａ，３ｂ，３ｃの各々の内部の一機能部として備えられていてもよい。
【0145】
上記の各実施形態に係るタービン４１、バイパス通路３４、及びバイパスバルブ７の部分に替えて、上記したＶＧＴなどの調整ノズルを有するタービンを適用するようにしてもよい。この場合、当該タービンに備えられる調整ノズルが、流量調整器になる。
【0146】
上記した各実施形態に係るエンジン２は、例えば、ディーゼルエンジンであるとしており、エンジン２ａ，２ｂについても、ディーゼルエンジンであるという前提で説明をしているが、エンジン２，２ａ，２ｂは、ディーゼルエンジン以外の内燃機関であってもよい。
【0147】
以上、この発明の実施形態について図面を参照して説明してきたが、具体的な構成は上記実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。
【符号の説明】
【0148】
１…内燃機関システム ２…エンジン（内燃機関） ３…エンジンコントローラ ４…アクセルペダル ５…エンジン本体（内燃機関本体） ６…アフタークーラ ７…バイパスバルブ ８…排気スロットルバルブ １０…サージ回避制御装置 １１…記憶部 １２…状態遷移判定部 １３…流量制御部 ２０…センサ群 ２１…エンジン回転速度センサ ２３…ブースト圧センサ ２４…アクセル開度センサ ３１…入口側吸気通路 ３２…エンジン本体側吸気通路（内燃機関本体側通路） ３３…タービン側排気通路 ３４…バイパス通路 ３５…出口側排気通路 ４０…排気タービン過給機 ４１…タービン ４２…シャフト ４３…圧縮機 ６１…燃料噴射量指令値
【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16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【図22】
【図23】
【図24】