特開 2024-170082 過給システム

(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】P2024170082

(43)【公開日】2024-12-06

(54)【発明の名称】過給システム

(51)【国際特許分類】

   F02B 37/00 20060101AFI20241129BHJP

   F02B 37/007 20060101ALI20241129BHJP

   F02B 37/24 20060101ALI20241129BHJP

【ＦＩ】

F02B37/00 400E

F02B37/007

F02B37/24

【審査請求】未請求

【請求項の数】1

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023087045

(22)【出願日】2023-05-26

(71)【出願人】

【識別番号】000003218

【氏名又は名称】株式会社豊田自動織機

(74)【代理人】

【識別番号】100105957

【弁理士】

【氏名又は名称】恩田 誠

(74)【代理人】

【識別番号】100068755

【弁理士】

【氏名又は名称】恩田 博宣

(72)【発明者】

【氏名】山道 智裕

(72)【発明者】

【氏名】橋田 涼平

【テーマコード（参考）】

3G005

【Ｆターム（参考）】

3G005EA15

3G005EA24

3G005EA26

3G005GA04

3G005JA06

3G005JA24

(57)【要約】

【課題】過給システム全体としての運転効率を向上させること。
【解決手段】複数のターボチャージャ２３のうち、タービンホイール３０に導入される排気のエネルギーが小さいターボチャージャ２３ほど、可変ノズル機構６０のベーン開度における閉じ側の限界開度が小さく設定されている。よって、複数のターボチャージャ２３のうち、タービンホイール３０に導入される排気のエネルギーが小さいターボチャージャ２３ほど、排気通路４８からタービンホイール３０に導入される排気の流速が可変ノズル機構６０によって上がり易くなる。その結果、タービンホイール３０に導入される排気のエネルギーが小さくても、タービンホイール３０の回転数が増大する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

内燃機関から排気通路へ排出される排気のエネルギーによってタービンホイールが回転することにより前記内燃機関に吸入される吸気を過給するターボチャージャを複数備え、
前記各ターボチャージャは、複数のノズルベーンを有するとともに前記複数のノズルベーンを回動させることにより、隣り合うノズルベーン同士の隙間の大きさであるベーン開度を調整することで、前記排気通路から前記タービンホイールに導入される排気の流速を調整する可変ノズル機構を備え、
前記ベーン開度を調整することにより前記内燃機関に吸入される吸気の過給圧が変更される過給システムであって、
前記複数のターボチャージャのうち、前記タービンホイールに導入される排気のエネルギーが小さいターボチャージャほど、前記ベーン開度における閉じ側の限界開度が小さく設定されていることを特徴とする過給システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、過給システムに関する。

【背景技術】

【0002】

例えば特許文献１に開示されているように、内燃機関から排気通路へ排出される排気のエネルギーによってタービンホイールが回転することにより内燃機関に吸入される吸気を過給するターボチャージャを複数備えた過給システムが知られている。各ターボチャージャは、複数のノズルベーンを有する可変ノズル機構を備えている。可変ノズル機構は、複数のノズルベーンを回動させることにより、隣り合うノズルベーン同士の隙間の大きさであるベーン開度を調整することで、排気通路からタービンホイールに導入される排気の流速を調整する。このように、過給システムにおいては、ベーン開度を調整することにより内燃機関に吸入される吸気の過給圧が変更される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００６－８３７１７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、特許文献１のように、ターボチャージャを複数備えた過給システムにおいては、各ターボチャージャのタービンホイールにそれぞれ排気が導入される前に、排気が排気通路を流れる際に、排気の圧損や排気の温度の低下が生じる場合がある。すると、各ターボチャージャにおいてタービンホイールに導入される排気のエネルギーが異なる。各ターボチャージャのタービンホイールにそれぞれ導入される排気のエネルギーが異なると、各ターボチャージャにおいてタービンホイールの回転数が異なることになるため、各ターボチャージャの実際の作動点が目標の作動点からずれてしまう。すると、各ターボチャージャでサージングが発生したり、タービンホイールが過回転になったりするため、過給システム全体としての運転効率が低下する虞がある。

【課題を解決するための手段】

【0005】

上記課題を解決する過給システムは、内燃機関から排気通路へ排出される排気のエネルギーによってタービンホイールが回転することにより前記内燃機関に吸入される吸気を過給するターボチャージャを複数備え、前記各ターボチャージャは、複数のノズルベーンを有するとともに前記複数のノズルベーンを回動させることにより、隣り合うノズルベーン同士の隙間の大きさであるベーン開度を調整することで、前記排気通路から前記タービンホイールに導入される排気の流速を調整する可変ノズル機構を備え、前記ベーン開度を調整することにより前記内燃機関に吸入される吸気の過給圧が変更される過給システムであって、前記複数のターボチャージャのうち、前記タービンホイールに導入される排気のエネルギーが小さいターボチャージャほど、前記ベーン開度における閉じ側の限界開度が小さく設定されている。

【0006】

これによれば、複数のターボチャージャのうち、タービンホイールに導入される排気のエネルギーが小さいターボチャージャほど、可変ノズル機構のベーン開度における閉じ側の限界開度が小さく設定されている。したがって、複数のターボチャージャのうち、タービンホイールに導入される排気のエネルギーが小さいターボチャージャほど、排気通路からタービンホイールに導入される排気の流速を可変ノズル機構によって上げ易くすることができる。その結果、タービンホイールに導入される排気のエネルギーが小さくても、タービンホイールの回転数を増大させることができる。一方で、タービンホイールに導入される排気のエネルギーが比較的大きいターボチャージャでは、可変ノズル機構のベーン開度における閉じ側の限界開度を小さく設定しない。このため、タービンホイールに導入される排気のエネルギーが比較的大きいターボチャージャにおいては、排気通路からタービンホイールに導入される排気の流速が可変ノズル機構によって上げ過ぎてしまうことが回避されている。したがって、各ターボチャージャにおいてタービンホイールに導入される排気のエネルギーが異なっていても、各ターボチャージャにおいてタービンホイールの回転数のずれを抑制することができる。よって、各ターボチャージャの実際の作動点が目標の作動点からずれてしまうことが抑制されるため、各ターボチャージャでサージングが発生したり、タービンホイールが過回転になったりすることが回避され易くなる。以上により、過給システム全体としての運転効率を向上させることができる。

【発明の効果】

【0007】

この発明によれば、過給システム全体としての運転効率を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】図１は、実施形態における過給システムを説明するための概略構成図である。

【図2】図２は、ベーン開度が開き側の限界開度に達している状態を示す図である。

【図3】図３は、ベーン開度が閉じ側の限界開度に達している状態を示す図である。

【図4】図４は、ベーン開度と排気の流量との関係を示すグラフである。

【図5】図５は、空気の流量と圧力比との関係を示すグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、過給システムを具体化した一実施形態を図１～図５にしたがって説明する。本実施形態の過給システムは、内燃機関に吸入される吸気の過給圧を変更する。過給システム及び内燃機関は、エンジンシステムを構成している。本実施形態のエンジンシステムは、車両に搭載されている。

【0010】

＜エンジンシステムの概略構成＞
図１に示すように、エンジンシステム１０は、内燃機関１１と、過給システム１２と、を備えている。内燃機関１１は、エンジン本体１３を備えている。エンジン本体１３は、第１バンク１４と、第２バンク１５と、を有している。第１バンク１４は、第１気筒１６を複数有している。第２バンク１５は、第２気筒１７を複数有している。本実施形態の内燃機関１１は、第１バンク１４が第１気筒１６を３つ有するとともに、第２バンク１５が第２気筒１７を３つ有するＶ型６気筒ディーゼルエンジンである。

【0011】

各第１気筒１６内及び各第２気筒１７内それぞれには、図示しない燃焼室が形成されている。各第１気筒１６内及び第２気筒１７内それぞれには、燃焼室の容積を可変とする図示しないピストンが設けられている。また、エンジン本体１３には、各第１気筒１６に対応して第１インジェクタ１８が１つずつ設けられている。第１インジェクタ１８は、第１気筒１６内の燃焼室に燃料を噴射する。エンジン本体１３には、各第２気筒１７に対応して第２インジェクタ１９が１つずつ設けられている。第２インジェクタ１９は、第２気筒１７内の燃焼室に燃料を噴射する。

【0012】

内燃機関１１は、第１吸気マニホールド２０と、第２吸気マニホールド２１と、排気マニホールド２２と、を備えている。第１吸気マニホールド２０は、第１バンク１４の各第１気筒１６の図示しない吸気ポートに連結されている。第２吸気マニホールド２１は、第２バンク１５の各第２気筒１７の図示しない吸気ポートに連結されている。排気マニホールド２２は、第１バンク１４の各第１気筒１６の図示しない排気ポート、及び第２バンク１５の各第２気筒１７の図示しない排気ポートに連結されている。

【0013】

過給システム１２は、ターボチャージャ２３を複数備えている。本実施形態の過給システム１２は、ターボチャージャ２３を２つ備えている。なお、以下の説明では、２つのターボチャージャ２３のうちの一方を「第１ターボチャージャ２４」と記載するとともに、２つのターボチャージャ２３のうちの他方を「第２ターボチャージャ２５」と記載する場合もある。

【0014】

第１ターボチャージャ２４は、第１コンプレッサ２６と、第１タービン２７と、第１連結軸２８と、を備えている。第１コンプレッサ２６は、第１コンプレッサホイール２９を有している。第１タービン２７は、タービンホイール３０を有している。なお、以下の説明では、第１ターボチャージャ２４のタービンホイール３０を「第１タービンホイール３１」と記載する場合もある。第１コンプレッサホイール２９は、第１連結軸２８の第１端に連結されている。第１タービンホイール３１は、第１連結軸２８の第２端に連結されている。第１コンプレッサホイール２９と第１タービンホイール３１とは第１連結軸２８を介して一体的に回転する。

【0015】

第２ターボチャージャ２５は、第２コンプレッサ３２と、第２タービン３３と、第２連結軸３４と、を備えている。第２コンプレッサ３２は、第２コンプレッサホイール３５を有している。第２タービン３３は、タービンホイール３０を有している。なお、以下の説明では、第２ターボチャージャ２５のタービンホイール３０を「第２タービンホイール３６」と記載する場合もある。第２コンプレッサホイール３５は、第２連結軸３４の第１端に連結されている。第２タービンホイール３６は、第２連結軸３４の第２端に連結されている。第２コンプレッサホイール３５と第２タービンホイール３６とは第２連結軸３４を介して一体的に回転する。

【0016】

エンジンシステム１０は、第１上流吸気管３７と、第２上流吸気管３８と、を備えている。第１上流吸気管３７の第１端は、大気に連通している。第１上流吸気管３７の第２端は、第１ターボチャージャ２４の第１コンプレッサ２６の入口に接続されている。第１上流吸気管３７内には、図示しないエアクリーナによって異物が除去された空気が流れる。第１上流吸気管３７内を流れる空気は、第１ターボチャージャ２４の第１コンプレッサ２６に吸入される。

【0017】

第２上流吸気管３８の第１端は、大気に連通している。第２上流吸気管３８の第２端は、第２ターボチャージャ２５の第２コンプレッサ３２の入口に接続されている。第２上流吸気管３８内には、図示しないエアクリーナによって異物が除去された空気が流れる。第２上流吸気管３８内を流れる空気は、第２ターボチャージャ２５の第２コンプレッサ３２に吸入される。

【0018】

エンジンシステム１０は、第１接続配管３９と、第２接続配管４０と、インタークーラ４１と、を備えている。第１接続配管３９の第１端は、第１ターボチャージャ２４の第１コンプレッサ２６の出口に接続されている。第１接続配管３９の第２端は、インタークーラ４１の入口に接続されている。第２接続配管４０の第１端は、第２ターボチャージャ２５の第２コンプレッサ３２の出口に接続されている。第２接続配管４０の第２端は、第１接続配管３９の途中に接続されている。第２接続配管４０内を流れる空気は、第１接続配管３９内に合流する。

【0019】

エンジンシステム１０は、還流管４２を備えている。還流管４２の第１端は、第２接続配管４０の途中に接続されている。還流管４２の第２端は、第１上流吸気管３７に接続されている。還流管４２は、第２接続配管４０内を流れる空気を第１上流吸気管３７内に還流させる。

【0020】

エンジンシステム１０は、第１下流吸気管４３と、第２下流吸気管４４と、を備えている。第１下流吸気管４３の第１端は、インタークーラ４１の第１出口に接続されている。第１下流吸気管４３の第２端は、第１吸気マニホールド２０に接続されている。第２下流吸気管４４の第１端は、インタークーラ４１の第２出口に接続されている。第２下流吸気管４４の第２端は、第２吸気マニホールド２１に接続されている。インタークーラ４１は、第１接続配管３９内から流入する空気を冷却可能に構成されている。インタークーラ４１は、例えば、空冷式又は水冷式の熱交換器である。

【0021】

エンジンシステム１０は、排気合流配管４５と、第１排気分岐配管４６と、第２排気分岐配管４７と、を備えている。排気合流配管４５の第１端は、排気マニホールド２２に接続されている。排気合流配管４５内には、排気マニホールド２２に排出された排気が流れ込む。第１排気分岐配管４６及び第２排気分岐配管４７は、排気合流配管４５の第２端から分岐している。第１排気分岐配管４６の第１端は、排気合流配管４５の第２端に接続されている。第１排気分岐配管４６の第２端は、第１ターボチャージャ２４の第１タービン２７の入口に接続されている。第１排気分岐配管４６内を流れる排気は、第１ターボチャージャ２４の第１タービン２７の第１タービンホイール３１に導入される。第２排気分岐配管４７の第１端は、排気合流配管４５の第２端に接続されている。第２排気分岐配管４７の第２端は、第２ターボチャージャ２５の第２タービン３３の入口に接続されている。第２排気分岐配管４７内を流れる排気は、第２ターボチャージャ２５の第２タービン３３の第２タービンホイール３６に導入される。排気合流配管４５、第１排気分岐配管４６、及び第２排気分岐配管４７は、内燃機関１１の排気マニホールド２２から排出される排気が流れる排気通路４８を構成している。

【0022】

エンジンシステム１０は、第１排気下流配管４９と、第２排気下流配管５０と、ＤＯＣ５１と、尿素ＳＣＲ５２と、排気接続配管５３と、排気管５４と、を備えている。ＤＯＣ５１は、例えば、ＣＯ又はＨＣ等の不完全燃焼生成物を酸化する酸化触媒である。尿素ＳＣＲ５２は、尿素水から生成されたアンモニアを用いて排気中のＮＯｘ（窒素酸化物）を還元する脱硝触媒である。

【0023】

第１排気下流配管４９の第１端は、第１ターボチャージャ２４の第１タービン２７の出口に接続されている。第１排気下流配管４９の第２端は、ＤＯＣ５１の入口に接続されている。第２排気下流配管５０の第１端は、第２ターボチャージャ２５の第２タービン３３の出口に接続されている。第２排気下流配管５０の第２端は、第１排気下流配管４９の途中に接続されている。第２排気下流配管５０内を流れる排気は、第１排気下流配管４９内に合流する。

【0024】

排気接続配管５３の第１端は、ＤＯＣ５１の出口に接続されている。排気接続配管５３の第２端は、尿素ＳＣＲ５２の入口に接続されている。排気管５４の第１端は、尿素ＳＣＲ５２の出口に接続されている。排気管５４の第２端は、図示しないマフラーを介して大気に開放されている。ＤＯＣ５１及び尿素ＳＣＲ５２によって浄化された排気は、排気管５４内を介して車外に排出される。

【0025】

エンジンシステム１０は、第１切換弁５５と、第２切換弁５６と、第３切換弁５７と、を備えている。第１切換弁５５は、第２接続配管４０における還流管４２が接続されている部分よりも第１接続配管３９寄りの部位に設けられている。第１切換弁５５は、オンオフ弁である。第１切換弁５５は、電磁弁である。

【0026】

第２切換弁５６は、還流管４２に設けられている。第２切換弁５６は、オンオフ弁である。第２切換弁５６は、電磁弁である。第３切換弁５７は、第２排気分岐配管４７に設けられている。第３切換弁５７は、オンオフ弁である。第３切換弁５７は、電磁弁である。

【0027】

エンジンシステム１０は、制御装置５８を備えている。制御装置５８は、中央処理制御装置（ＣＰＵ）を備えている。制御装置５８は、各種プログラムやマップ等を予め記憶した読出専用メモリ（ＲＯＭ）、ＣＰＵの演算結果等を一時記憶するランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）等により構成されるメモリを備えている。制御装置５８は、タイマカウンタ、入力インターフェース、出力インターフェース等を備えている。

【0028】

制御装置５８は、第１切換弁５５、第２切換弁５６、及び第３切換弁５７に電気的に接続されている。制御装置５８は、第１切換弁５５、第２切換弁５６、及び第３切換弁５７の駆動を制御する。制御装置５８には、第１切換弁５５、第２切換弁５６、及び第３切換弁５７の駆動を制御することにより、エンジンシステム１０を、シングルターボモードと、ツインターボモードと、に切換可能なプログラムが予め記憶されている。制御装置５８は、例えば、アクセル開度等の車両の状態に応じて、シングルターボモードと、ツインターボモードとを切り換える。

【0029】

エンジンシステム１０は、内燃機関１１の負荷が比較的小さく、排気流量が比較的小さい運転領域のときに、シングルターボモードに切り換わる。一方で、エンジンシステム１０は、内燃機関１１の負荷が比較的大きく、排気流量が比較的大きい運転領域のときに、ツインターボモードに切り換わる。

【0030】

制御装置５８には、シングルターボモードに切り換わると、第１切換弁５５、第２切換弁５６、及び第３切換弁５７を閉状態にするプログラムが予め記憶されている。制御装置５８には、シングルターボモードからツインターボモードに切り換わると、まず、第２切換弁５６及び第３切換弁５７を開状態にするプログラムが予め記憶されている。そして、制御装置５８には、第２ターボチャージャ２５の過給能力が十分高くなったタイミングになったことを把握すると、第１切換弁５５を開状態にするとともに第２切換弁５６を閉状態にするプログラムが予め記憶されている。

【0031】

＜シングルターボモード＞
シングルターボモードでは、制御装置５８は、第１切換弁５５、第２切換弁５６、及び第３切換弁５７を閉状態に切り換える。そして、内燃機関１１の排気マニホールド２２から排出される排気は、排気合流配管４５及び第１排気分岐配管４６を介して第１ターボチャージャ２４の第１タービン２７の第１タービンホイール３１に導入される。第１タービンホイール３１は、排気のエネルギーによって回転する。これにより、第１連結軸２８を介して第１コンプレッサホイール２９が回転する。第１タービン２７を通過した排気は、第１排気下流配管４９、ＤＯＣ５１、排気接続配管５３、尿素ＳＣＲ５２、及び排気管５４を介して車外へ排出される。

【0032】

第１上流吸気管３７から第１コンプレッサ２６に吸入された空気は、第１コンプレッサホイール２９の回転により昇圧される。このように、第１ターボチャージャ２４の第１コンプレッサ２６により昇圧された空気は、第１接続配管３９を介してインタークーラ４１に流入する。インタークーラ４１に流入してインタークーラ４１により冷却された空気の一部は、内燃機関１１に吸入される吸気として、第１下流吸気管４３及び第１吸気マニホールド２０を介して第１バンク１４の各第１気筒１６に吸入される。また、インタークーラ４１に流入してインタークーラ４１により冷却された空気の一部は、内燃機関１１に吸入される吸気として、第２下流吸気管４４及び第２吸気マニホールド２１を介して第２バンク１５の各第２気筒１７に吸入される。

【0033】

このように、第１ターボチャージャ２４は、内燃機関１１から排気通路４８へ排出される排気のエネルギーによって第１タービンホイール３１が回転することにより内燃機関１１に吸入される吸気を過給するターボチャージャ２３である。

【0034】

＜ツインターボモード＞
エンジンシステム１０がシングルターボモードからツインターボモードに切り換わると、制御装置５８は、まず、第２切換弁５６及び第３切換弁５７を開状態に切り換える。そして、内燃機関１１の排気マニホールド２２から排出される排気は、排気合流配管４５内から第１排気分岐配管４６内及び第２排気分岐配管４７内へそれぞれ流れる。排気合流配管４５内から第１排気分岐配管４６内へ流れた空気に関する作用は、シングルターボモードで説明した空気に関する作用と同様であるためその説明を省略する。

【0035】

一方で、排気合流配管４５内から第２排気分岐配管４７内へ流れた空気は、第２ターボチャージャ２５の第２タービン３３の第２タービンホイール３６に導入される。第２タービンホイール３６は、排気のエネルギーによって回転する。これにより、第２連結軸３４を介して第２コンプレッサホイール３５が回転する。第２タービン３３を通過した排気は、第２排気下流配管５０、第１排気下流配管４９、ＤＯＣ５１、排気接続配管５３、尿素ＳＣＲ５２、及び排気管５４を介して車外へ排出される。

【0036】

第２上流吸気管３８から第２コンプレッサ３２に吸入された空気は、第２コンプレッサホイール３５の回転により昇圧される。第２ターボチャージャ２５の第２コンプレッサ３２により昇圧された空気は、第２接続配管４０内に流出する。ここで、第１切換弁５５が閉状態であるとともに第２切換弁５６が開状態であるため、第２接続配管４０内を流れる空気は、還流管４２を介して第１上流吸気管３７内に還流する。この空気の流れにより、第２ターボチャージャ２５の助走運転が行われる。

【0037】

制御装置５８は、第２ターボチャージャ２５の過給能力が十分に高くなったタイミングを把握すると、第１切換弁５５を開状態に切り換えるとともに第２切換弁５６を閉状態に切り換える。すると、第２ターボチャージャ２５の第２コンプレッサ３２により昇圧された空気は、第２接続配管４０を介して第１接続配管３９内に合流するとともに、インタークーラ４１に流入する。インタークーラ４１に流入してインタークーラ４１により冷却された空気の一部は、内燃機関１１に吸入される吸気として、第１下流吸気管４３及び第１吸気マニホールド２０を介して第１バンク１４の各第１気筒１６に吸入される。また、インタークーラ４１に流入してインタークーラ４１により冷却された空気の一部は、内燃機関１１に吸入される吸気として、第２下流吸気管４４及び第２吸気マニホールド２１を介して第２バンク１５の各第２気筒１７に吸入される。

【0038】

このように、第２ターボチャージャ２５は、内燃機関１１から排気通路４８へ排出される排気のエネルギーによって第２タービンホイール３６が回転することにより内燃機関１１に吸入される吸気を過給するターボチャージャ２３である。これにより、ツインターボモードでは、第１ターボチャージャ２４及び第２ターボチャージャ２５の両方で内燃機関１１に吸入される吸気が過給される。

【0039】

＜可変ノズル機構＞
第１ターボチャージャ２４は、可変ノズル機構６０を備えている。なお、以下の説明では、第１ターボチャージャ２４の可変ノズル機構６０を「第１可変ノズル機構６１」と記載する場合もある。第１可変ノズル機構６１は、第１タービン２７に設けられている。第２ターボチャージャ２５は、可変ノズル機構６０を備えている。なお、以下の説明では、第２ターボチャージャ２５の可変ノズル機構６０を「第２可変ノズル機構６２」と記載する場合もある。第２可変ノズル機構６２は、第２タービン３３に設けられている。したがって、各ターボチャージャ２３は、可変ノズル機構６０を備えている。

【0040】

図２及び図３では、第１可変ノズル機構６１の構成について詳細に説明する。なお、第２可変ノズル機構６２の構成は、第１可変ノズル機構６１の構成と同じであるため、第２可変ノズル機構６２の構成の詳細な説明を省略する。

【0041】

図２及び図３に示すように、第１可変ノズル機構６１は、複数のノズルベーン６３を有している。複数のノズルベーン６３は、第１タービンホイール３１の周囲に第１タービンホイール３１の周方向に等間隔置きに配置されている。複数のノズルベーン６３は、ノズルプレート６４上に配置されている。各ノズルベーン６３は、ベーンシャフト６５を介してノズルプレート６４に回動可能に支持されている。各ノズルベーン６３は、ベーンシャフト６５の軸線を回転中心として所定の角度だけ回動可能に構成されている。

【0042】

第１可変ノズル機構６１は、アクチュエータ６６と、リンクロッド６７と、駆動リンク６８と、ストッパボルト６９と、ロックナット７０と、ボルト保持部７１と、を備えている。アクチュエータ６６は、モータ７２と、連結リンク７３と、を有している。モータ７２の回転軸７４は、連結リンク７３を回転軸７４の軸心を回転中心として回転させる。

【0043】

リンクロッド６７の第１端は、第１リンク軸７５を介してアクチュエータ６６の連結リンク７３に連結されている。リンクロッド６７の第２端は、第２リンク軸７６を介して駆動リンク６８に連結されている。

【0044】

ボルト保持部７１は、第１タービン２７の図示しないハウジングに固定されている。ボルト保持部７１は、雌ねじ孔７７を有している。ストッパボルト６９は、雌ねじ孔７７に螺合可能になっている。ストッパボルト６９は、ボルト保持部７１の端面７１ａから突出している。そして、ストッパボルト６９を雌ねじ孔７７に対して螺進退させることにより、ストッパボルト６９におけるボルト保持部７１の端面７１ａからの突出量Ｈ１が調整可能になっている。ロックナット７０は、ストッパボルト６９に螺合することにより、ストッパボルト６９をボルト保持部７１に対して固定する。

【0045】

駆動リンク６８は、ストッパボルト６９におけるボルト保持部７１の端面７１ａからの突出方向の先端面６９ａに対して接離可能になっている。具体的には、モータ７２の回転軸７４が第１方向Ｒ１に回転すると、駆動リンク６８が連結リンク７３及びリンクロッド６７を介してストッパボルト６９の先端面６９ａから離れる方向へ移動する。一方で、モータ７２の回転軸７４が第１方向Ｒ１とは逆方向である第２方向Ｒ２に回転すると、駆動リンク６８が連結リンク７３及びリンクロッド６７を介してストッパボルト６９の先端面６９ａに近付く方向へ移動する。そして、第１可変ノズル機構６１は、駆動リンク６８におけるストッパボルト６９の先端面６９ａからの接離する方向への移動に伴い、各ノズルベーン６３がベーンシャフト６５の軸線を回転中心として回動するように構成されている。

【0046】

第１可変ノズル機構６１は、複数のノズルベーン６３を回動させることにより、隣り合うノズルベーン６３同士の隙間７８の大きさであるベーン開度を調整することで、排気通路４８から第１タービンホイール３１に導入される排気の流速を調整する。そして、過給システム１２では、ベーン開度を調整することにより内燃機関１１に吸入される吸気の過給圧が変更される。

【0047】

図２は、ベーン開度が開き側の限界開度に達している状態を示している。図３は、ベーン開度が閉じ側の限界開度に達している状態を示している。図２に示すように、ベーン開度が大きくなるほど、アクチュエータ６６の駆動に伴い、駆動リンク６８は、ストッパボルト６９の先端面６９ａから離れる方向へ移動する。一方で、図３に示すように、ベーン開度が小さくなるほど、アクチュエータ６６の駆動に伴い、駆動リンク６８は、ストッパボルト６９の先端面６９ａに近付く方向へ移動する。

【0048】

ベーン開度が閉じ側の限界開度に達している状態では、駆動リンク６８は、ストッパボルト６９の先端面６９ａに接触している。したがって、ベーン開度における閉じ側の限界開度は、ストッパボルト６９におけるボルト保持部７１の端面７１ａからの突出量Ｈ１を調整することにより設定されている。具体的には、ストッパボルト６９におけるボルト保持部７１の端面７１ａからの突出量Ｈ１が小さいほど、ベーン開度における閉じ側の限界開度は小さくなる。

【0049】

ところで、過給システム１２においては、第１タービンホイール３１及び第２タービンホイール３６にそれぞれ排気が導入される前に、排気が排気通路４８を流れる際に、排気の圧損や排気の温度の低下が生じる場合がある。すると、第１タービンホイール３１に導入される排気のエネルギーと第２タービンホイール３６に導入される排気のエネルギーとが異なる。

【0050】

ここで、例えば、第２タービンホイール３６に導入される排気のエネルギーが、第１タービンホイール３１に導入される排気のエネルギーよりも小さかったとする。第１タービンホイール３１に導入される排気のエネルギー、及び第２タービンホイール３６に導入される排気のエネルギーは、例えば実験等によって予め求められている。

【0051】

第２ターボチャージャ２５のストッパボルト６９におけるボルト保持部７１の端面７１ａからの突出量Ｈ１は、第１ターボチャージャ２４のストッパボルト６９におけるボルト保持部７１の端面７１ａからの突出量Ｈ１よりも小さくなるように予め設定されている。したがって、第２ターボチャージャ２５の第２可変ノズル機構６２のベーン開度における閉じ側の限界開度は、第１ターボチャージャ２４の第１可変ノズル機構６１のベーン開度における閉じ側の限界開度よりも小さく設定されている。このように、本実施形態の過給システム１２では、複数のターボチャージャ２３のうち、タービンホイール３０に導入される排気のエネルギーが小さいターボチャージャ２３ほど、ベーン開度における閉じ側の限界開度が小さく設定されている。

【0052】

［実施形態の作用］
次に、本実施形態の作用について説明する。
図４には、第１ターボチャージャ２４の第１可変ノズル機構６１のベーン開度と第１タービンホイール３１に導入される排気の流量との関係を実線Ｌ１で示している。また、第２ターボチャージャ２５の第２可変ノズル機構６２のベーン開度と第２タービンホイール３６に導入される排気の流量との関係を破線Ｌ２で示している。

【0053】

図４に示すように、第２可変ノズル機構６２のベーン開度が閉じ側の限界開度であるときの第２タービンホイール３６に導入される排気の流量は、第１可変ノズル機構６１のベーン開度が閉じ側の限界開度であるときの第１タービンホイール３１に導入される排気の流量よりも小さい。

【0054】

図５は、ターボチャージャ２３のコンプレッサの空気の流量と、コンプレッサの前後の圧力比との関係からタービンホイール３０の回転数を導出するマップである。図５の実線は、タービンホイール３０の回転数を示す特性線である。このマップは、例えば実験等によって予め求められている。

【0055】

第２タービンホイール３６に導入される排気のエネルギーが、第１タービンホイール３１に導入される排気のエネルギーよりも小さい場合を考える。このとき、第１ターボチャージャ２４の第１可変ノズル機構６１のベーン開度における閉じ側の限界開度と、第２ターボチャージャ２５の第２可変ノズル機構６２のベーン開度における閉じ側の限界開度と、が同じ場合を考える。この場合、第１ターボチャージャ２４の第１タービンホイール３１の回転数と第２ターボチャージャ２５の第２タービンホイール３６の回転数とが異なる。このため、第１ターボチャージャ２４の実際の作動点Ｐ１と第２ターボチャージャ２５の実際の作動点Ｐ２とが目標の作動点Ｐｘからずれてしまう。

【0056】

そこで、第２ターボチャージャ２５の第２可変ノズル機構６２のベーン開度における閉じ側の限界開度を、第１ターボチャージャ２４の第１可変ノズル機構６１のベーン開度における閉じ側の限界開度よりも小さく設定した。したがって、第２ターボチャージャ２５は、排気通路４８から第２タービンホイール３６に導入される排気の流速を第２可変ノズル機構６２によって上げ易くなっている。その結果、第２タービンホイール３６に導入される排気のエネルギーが小さくても、第２タービンホイール３６の回転数が増大する。一方で、第１タービンホイール３１に導入される排気のエネルギーが比較的大きい第１ターボチャージャ２４では、第１可変ノズル機構６１のベーン開度における閉じ側の限界開度を小さく設定しない。このため、第１ターボチャージャ２４においては、排気通路４８から第１タービンホイール３１に導入される排気の流速が第１可変ノズル機構６１によって上げ過ぎてしまうことが回避されている。したがって、第１タービンホイール３１に導入される排気のエネルギーと、第２タービンホイール３６に導入される排気のエネルギーとが異なっていても、第１タービンホイール３１の回転数と第２タービンホイール３６の回転数とのずれが抑制される。よって、第１ターボチャージャ２４の実際の作動点Ｐ１と第２ターボチャージャ２５の実際の作動点Ｐ２とが目標の作動点Ｐｘからずれてしまうことが抑制されている。このため、例えば、第２ターボチャージャ２５でサージングが発生したり、第１タービンホイール３１が過回転になったりすることが回避され易くなっている。

【0057】

［実施形態の効果］
上記実施形態では以下の効果を得ることができる。
（１）複数のターボチャージャ２３のうち、タービンホイール３０に導入される排気のエネルギーが小さいターボチャージャ２３ほど、可変ノズル機構６０のベーン開度における閉じ側の限界開度が小さく設定されている。したがって、複数のターボチャージャ２３のうち、タービンホイール３０に導入される排気のエネルギーが小さいターボチャージャ２３ほど、排気通路４８からタービンホイール３０に導入される排気の流速を可変ノズル機構６０によって上げ易くすることができる。その結果、タービンホイール３０に導入される排気のエネルギーが小さくても、タービンホイール３０の回転数を増大させることができる。一方で、タービンホイール３０に導入される排気のエネルギーが比較的大きいターボチャージャ２３では、可変ノズル機構６０のベーン開度における閉じ側の限界開度を小さく設定しない。このため、タービンホイール３０に導入される排気のエネルギーが比較的大きいターボチャージャ２３においては、排気通路４８からタービンホイール３０に導入される排気の流速が可変ノズル機構６０によって上げ過ぎてしまうことが回避されている。したがって、各ターボチャージャ２３においてタービンホイール３０に導入される排気のエネルギーが異なっていても、各ターボチャージャ２３においてタービンホイール３０の回転数のずれを抑制することができる。よって、各ターボチャージャ２３の実際の作動点Ｐ１，Ｐ２が目標の作動点Ｐｘからずれてしまうことが抑制されるため、各ターボチャージャ２３でサージングが発生したり、タービンホイール３０が過回転になったりすることが回避され易くなる。以上により、過給システム１２全体としての運転効率を向上させることができる。

【0058】

（２）回転数センサ、流量センサ、圧力センサ等を用いたフィードバック制御によって、各ターボチャージャ２３の可変ノズル機構６０のベーン開度における閉じ側の限界開度を調整する必要が無いため、構成が複雑化することが無い。したがって、簡便な構成で過給システム１２全体としての運転効率を向上させることができる。

【0059】

［変更例］
なお、上記実施形態は、以下のように変更して実施することができる。上記実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。

【0060】

○ 実施形態において、内燃機関１１は、Ｖ型６気筒ディーゼルエンジンに限定されるものではなく、例えば、ガソリンエンジンであってもよいし、Ｖ型以外の気筒レイアウトで設計されたエンジンであってもよい。また、バンクや気筒の数も任意に変更してもよい。

【0061】

○ 実施形態において、ターボチャージャ２３の数は３つ以上であってもよい。

【符号の説明】

【0062】

１１…内燃機関、１２…過給システム、２３…ターボチャージャ、３０…タービンホイール、４８…排気通路、６０…可変ノズル機構、６３…ノズルベーン、７８…隙間。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】