特許 7563348 内燃機関の過給装置

(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】

(24)【登録日】2024-09-30

(45)【発行日】2024-10-08

(54)【発明の名称】内燃機関の過給装置

(51)【国際特許分類】

   F02B 37/007 20060101AFI20241001BHJP

   F02B 37/16 20060101ALI20241001BHJP

   F02B 37/00 20060101ALI20241001BHJP

   F02B 37/24 20060101ALI20241001BHJP

【ＦＩ】

F02B37/007

F02B37/16 B

F02B37/00 400C

F02B37/24

【請求項の数】 4

(21)【出願番号】P 2021150809

(22)【出願日】2021-09-16

(65)【公開番号】P2023043289

(43)【公開日】2023-03-29

【審査請求日】2023-12-18

(73)【特許権者】

【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】110001195

【氏名又は名称】弁理士法人深見特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】小関 知史

【審査官】櫻田 正紀

(56)【参考文献】

【文献】特開平０２－３０５３２２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００７－２９１９６０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００９－１１４９９１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－０８４７３７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２０－０１６２０２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２０－０８４８５６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－０１７１７９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２１－１２７６８８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００１－２８０１４４（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２００９／１３０７９２（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ０２Ｂ ３７／００７

Ｆ０２Ｂ ３７／１６

Ｆ０２Ｂ ３７／００

Ｆ０２Ｂ ３７／２４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

内燃機関の吸気通路に設けた第１過給機および第２過給機と、
前記第２過給機で過給された吸気を前記第１過給機の上流の前記吸気通路に迂回するバイパス通路と、
前記バイパス通路を開閉するバイパスバルブと、
前記内燃機関の吸入空気量を検出する吸入空気量センサと、
前記第１過給機によって吸気を過給するシングルモードから、前記第２過給機の助走運転を行う助走モードを経て、前記第１過給機と前記第２過給機の両方によって吸気を過給するツインモードへ過給モードを切り替える制御を実行する制御装置と、を備え、
前記第１過給機および前記第２過給機は、前記内燃機関の排気ガスにより駆動されるターボチャージャーであり、
前記制御装置は、所定周期毎の前記吸入空気量の値を比較することにより脈動を検出し、前記吸入空気量の前回値と今回値の差が第１設定値以上のとき、前記脈動が所定値以上であると判定し、
前記制御装置は、前記助走モード中に前記吸入空気量の前記脈動が前記所定値以上になったときに、前記助走モードの開始時に閉弁状態である前記バイパスバルブを開弁し、
前記第１過給機および前記第２過給機は、排気ガス流路面積を変更可能な可変ノズルを備えた可変ノズル式ターボチャージャーであり、
前記制御装置は、前記助走モードのとき、前記第２過給機の可変ノズルの開度を最小値にするとともに、前記第１過給機の可変ノズルを閉じ方向に駆動する、内燃機関の過給装置。

【請求項2】

前記制御装置は、前記吸入空気量の前記前回値と前記今回値の差が前記第１設定値以上であり、かつ、前記前回値における前記吸入空気量の微分値の符号と前記今回値における前記吸入空気量の微分値の符号が異なるとき、前記脈動が前記所定値以上であると判定する、請求項１に記載の内燃機関の過給装置。

【請求項3】

内燃機関の吸気通路に設けた第１過給機および第２過給機と、
前記第２過給機で過給された吸気を前記第１過給機の上流の前記吸気通路に迂回するバイパス通路と、
前記バイパス通路を開閉するバイパスバルブと、
前記内燃機関の吸入空気量を検出する吸入空気量センサと、
前記第１過給機によって吸気を過給するシングルモードから、前記第２過給機の助走運転を行う助走モードを経て、前記第１過給機と前記第２過給機の両方によって吸気を過給するツインモードへ過給モードを切り替える制御を実行する制御装置と、を備え、
前記第１過給機および前記第２過給機は、前記内燃機関の排気ガスにより駆動されるターボチャージャーであり、
前記制御装置は、所定期間における前記吸入空気量の最大値と最小値の差が第２設定値以上のとき、脈動が所定値以上であると判定し、
前記制御装置は、前記助走モード中に前記吸入空気量の前記脈動が前記所定値以上になったときに、前記助走モードの開始時に閉弁状態である前記バイパスバルブを開弁し、
前記第１過給機および前記第２過給機は、排気ガス流路面積を変更可能な可変ノズルを備えた可変ノズル式ターボチャージャーであり、
前記制御装置は、前記助走モードのとき、前記第２過給機の可変ノズルの開度を最小値にするとともに、前記第１過給機の可変ノズルを閉じ方向に駆動する、内燃機関の過給装置。

【請求項4】

内燃機関の吸気通路に設けた第１過給機および第２過給機と、
前記第２過給機で過給された吸気を前記第１過給機の上流の前記吸気通路に迂回するバイパス通路と、
前記バイパス通路を開閉するバイパスバルブと、
前記内燃機関の吸入空気量を検出する吸入空気量センサと、
前記第１過給機によって吸気を過給するシングルモードから、前記第２過給機の助走運転を行う助走モードを経て、前記第１過給機と前記第２過給機の両方によって吸気を過給するツインモードへ過給モードを切り替える制御を実行する制御装置と、を備え、
前記第１過給機および前記第２過給機は、前記内燃機関の排気ガスにより駆動されるターボチャージャーであり、
前記制御装置は、前記吸入空気量の脈動の振幅が第３設定値以上であり、かつ、前記吸入空気量の脈動の周期が所定周期以下のとき、前記脈動が所定値以上であると判定し、
前記制御装置は、前記助走モード中に前記吸入空気量の前記脈動が前記所定値以上になったときに、前記助走モードの開始時に閉弁状態である前記バイパスバルブを開弁し、
前記第１過給機および前記第２過給機は、排気ガス流路面積を変更可能な可変ノズルを備えた可変ノズル式ターボチャージャーであり、
前記制御装置は、前記助走モードのとき、前記第２過給機の可変ノズルの開度を最小値にするとともに、前記第１過給機の可変ノズルを閉じ方向に駆動する、内燃機関の過給装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、内燃機関の過給装置に関し、特に、並列に接続された複数の過給機を備えた内燃機関の過給装置に関する。

【背景技術】

【0002】

内燃機関の吸気を過給する過給装置として、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、特開２０２０－１６２０２号公報（特許文献１）には、並列に接続された第１過給機および第２過給機を備えるシーケンシャルツインターボが記載されており、第１過給機のみを用いて内燃機関の吸気を過給する過給モード（以下、「シングルモード」とも称する）と、第１過給機および第２過給機の両方を用いて内燃機関の吸気を過給する過給モード（以下、「ツインモード」とも称する）とを切り替える制御を行っている。

【0003】

シーケンシャルツインターボにおいては、過給モードをシングルモードからツインモードに切り替える際には、シングルモードにおいて停止していた第２過給機の運転が開始されてから、第２過給機の過給圧が十分高くなるまでの間に過給圧の段差が生じて、ドライバビリティの悪化が生じる可能性がある。こうした過給圧の段差を抑制するために、第２過給機の助走運転を行なう助走モードを採用し、過給モードをシングルモードから直接ツインモードに切り替えるのではなく、シングルモードから助走モードを経てツインモードへ切り替える制御が行なわれることがある。助走モードでは、第２過給機による過給圧が過大となり発生するサージングを抑制しながら第２過給機の過給圧を上昇させることが望ましい。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２０２０－１６２０２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

助走モードにおいて第２過給機のサージングを抑制しようとすると、第２過給機の運転が開始されてから第２過給機の過給圧が十分高くなるまでの時間（以下、「助走時間」とも称する）が長くなるという問題が生じ得る。特許文献１に記載の技術では、第２過給機で過給された吸気を第１過給機の上流の吸気通路へ迂回するバイパス通路と、当該バイパス通路に設けた吸気バイパスバルブ（ＡＢＶ）とを設け、ＡＢＶの開度が中間開度である状態で助走モードを開始し、第２過給機の動作点がサージング領域内にある場合には、ＡＢＶの開度を大きくすることにより、第２過給機のサージングを抑制することと、助走時間を短くすることとの両立を図ることができるとされている。

【0006】

特許文献１では、第２過給機の動作点を、第２過給機の圧力比と、第２過給機に吸入される空気量と、第２過給機のコンプレッサの回転速度とのうちの少なくとも２つのパラメータによって特定することにより、第２過給機の動作点がサージング領域内にあるか否かを求めている。このため、第２過給機に吸入される空気量を検出する空気量センサや、コンプレッサの回転速度を検出する回転速度センサ等の特別なセンサを備えない場合には、第２過給機の動作点を特定することができず、特許文献１に記載された技術を採用することができない。

【0007】

本開示は、内燃機関の過給装置において、特別なセンサを設けることなく、助走モードにおけるサージングの抑制と助走時間の短縮の両立を図ることを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本開示の内燃機関の過給装置は、内燃機関の吸気通路に設けた第１過給機および第２過給機と、第２過給機で過給された吸気を第１過給機の上流の吸気通路に迂回するバイパス通路と、バイパス通路を開閉するバイバスバルブと、内燃機関の吸入空気量を検出する吸入空気量センサと、第１過給機によって吸気を過給するシングルモードから、第２過給機の助走運転を行う助走モードを経て、第１過給機と第２過給機の両方によって吸気を過給するツインモードへ過給モードを切り替える制御を実行する制御装置と、を備える内燃機関の過給装置である。制御装置は、助走モード中に吸入空気量の脈動が所定値以上になったときに、助走モードの開始時に閉弁状態であるバイパスバルブを開弁する。

【0009】

この構成によれば、助走モード中に、吸入空気量センサで検出した吸入空気量の脈動が所定値以上になったとき、助走モードの開始時に閉弁状態であるバイパスバルブを開弁する。助走モードの開始時には、バイパスバルブは閉弁状態であるので、助走モードにおける第２過給機の過給圧の上昇速度を速めることができる。第２過給機のサージングが発生する直前には、吸入空気量の脈動が所定値以上になるので、吸入空気量の脈動が所定値以上になったときに、バイパスバルブを開弁して、第２過給機の過給圧（吐出圧力）を低下させることにより、第２過給機のサージングを抑制することができる。したがって、助走モードにおけるサージングの抑制と助走時間の短縮の両立を図ることができる。吸入空気量センサは、内燃機関の燃料噴射量や排気ガス再循環量等を制御するために設けられた吸入空気量センサであってよい。

【0010】

好ましくは、制御装置は、所定周期毎の吸入空気量の値を比較することにより脈動を検出し、吸入空気量の前回値と今回値の差が第１設定値以上のとき、脈動が所定値以上であると判定してもよい。

【0011】

第２過給機のサージングが発生する直前における吸入空気量の脈動の周期は、予め実験等によって求めることができる。したがって、予め実験等で求めた脈動の周期に基づいて設定した所定周期毎に吸入空気量を検出し、検出した吸入空気量の前回値と今回値の差が第１設定値以上のとき、脈動が所定値以上であると判定することができる。

【0012】

好ましくは、制御装置は、吸入空気量の前回値と今回値の差が第１設定値以上であり、かつ、前回値における吸入空気量の時間微分値の符号と今回値における吸入空気量の時間微分値の符号が異なるとき、脈動が所定値以上であると判定してよい。

【0013】

吸入空気量の時間微分値が正の場合は、吸入空気量が増加している状態であり、時間微分値が負の場合は、吸入空気量が減少している状態である。したがって、吸入空気量の前回値と今回値の差が第１設定値以上であるとの条件に、前回値における吸入空気量の時間微分値の符号と今回値における吸入空気量の時間微分値の符号が異なるとの条件を加えることにより、脈動が所定値以上であることをより精度良く判定することができる。

【0014】

好ましくは、制御装置は、所定期間における吸入空気量の最大値と最小値の差が第２設定値以上のとき、脈動が所定値以上であると判定するようにしてもよい。

【0015】

この構成によれば、吸入空気量の変動のピークツーピークに基づいて、脈動が所定値以上であると判定することができる。

【0016】

好ましくは、第１過給機および第２過給機は、前記内燃機関の排気ガスにより駆動されるターボチャージャーであってよい。

【0017】

この構成によれば、内燃機関の過給装置として多く採用されているターボチャージャーにおいて、助走モードにおけるサージングの抑制と助走時間の短縮の両立を図ることができる。

【0018】

好ましくは、第１過給機および第２過給機は、排気ガス流路面積を変更可能な可変ノズルを備えた可変ノズル式ターボチャージャーであり、制御装置は、助走モードのとき、第２過給機の可変ノズルの開度を最小値にするとともに、第１過給機の可変ノズルを閉じ方向に駆動するようにしてもよい。

【0019】

助走モードのとき、第２過給機の可変ノズルの開度を最小値にすることにより、第２過給機の過給圧の上昇速度を速めることができる。助走モードのとき、第１過給機の可変ノズルを閉じ方向に駆動することにより、ツインモードに切り替わった際に、第１過給機の過給圧を確保することができる。助走モードのとき、第１過給機の可変ノズルを閉じ方向に駆動することに起因して、第２過給機のサージングの発生するタイミングが変化しても、吸入空気量の脈動が所定値以上になったときにバイパスバルブを開弁して、第２過給機のサージングの発生を抑制できるので、確実に第２過給機のサージングを抑制することができる。

【発明の効果】

【0020】

本開示によれば、助走モードにおけるサージングの抑制と助走時間の短縮の両立を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【0021】

【図1】本実施の形態における内燃機関の過給装置の概略構成の一例を示す図である。

【図2】本実施の形態に係る過給装置１のシングルモードにおける状態を示す図である。

【図3】本実施の形態に係る過給装置１の助走モードにおける状態を示す図である。

【図4】本実施の形態に係る過給装置１のツインモードにおける状態を示す図である。

【図5】助走モードにおける、吸入空気量Ｇａの変化を示す図である。

【図6】制御装置２００により実行される過給モード切替制御の一例を示すフローチャートである。

【図7】本実施の形態におけるタイムチャートである。

【図8】変形例１における、制御装置２００により実行される過給モード切替制御を示すフローチャートである。

【図9】変形例２における、制御装置２００により実行される過給モード切替制御を示すフローチャートである。

【図10】変形例３における、制御装置２００により実行される過給モード切替制御を示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0022】

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。

【0023】

図１は、本実施の形態における内燃機関の過給装置１の概略構成の一例を示す図である。図１を参照して、過給装置１は、内燃機関１００を過給するものである。内燃機関１００は、たとえば走行のための動力発生装置として車両（たとえば、４輪自動車）に搭載される。本実施の形態では、内燃機関１００がＶ型６気筒ディーゼルエンジン（圧縮自己着火内燃機関）であるが、過給対象となる内燃機関は、こうしたディーゼルエンジンに限られない。過給対象となる内燃機関は、ガソリンエンジン（火花点火式内燃機関）であってもよいし、Ｖ型以外の気筒レイアウト（たとえば直列型あるいは水平型）の内燃機関であってもよい。また、バンクや気筒の数も任意に変更できる。

【0024】

本実施の形態に係る過給装置１は、内燃機関１００と、内燃機関１００の吸気を過給する第１過給機３０および第２過給機４０と、制御装置２００とを含む。制御装置２００は、演算装置としてのＣＰＵ（Central Processing Unit）と、記憶装置と、各種信号を入出力するための入出力ポートと（いずれも図示せず）を含んで構成される。記憶装置は、作業用メモリとしてのＲＡＭ（Random Access Memory）と、保存用ストレージ（ＲＯＭ（Read Only Memory）、および書き換え可能な不揮発性メモリ等）とを含む。制御装置２００は、入力ポートに接続された各種機器および各種センサから信号を受信し、受信した信号に基づいて出力ポートに接続された各種機器を制御する。記憶装置に記憶されているプログラムをＣＰＵが実行することで、各種制御が実行される。ただし、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）で処理することも可能である。

【0025】

内燃機関１００は、バンク１０Ａ、１０Ｂと、吸気通路（エアクリーナ２０、インタークーラ２５、吸気マニホールド２８Ａ、２８Ｂ等）と、排気通路（排気マニホールド５０Ａ、５０Ｂと排気処理装置８１等）とを含む。バンク１０Ａに設けた複数の気筒１２Ａ、および、バンク１０Ｂに設けた複数の気筒１２Ｂには、ピストン（図示せず）と気筒の内壁によって燃焼室が形成されており、吸気通路を介して燃焼室内に供給された空気が圧縮される。圧縮された高温高圧の空気中に、インジェクタ（図示せず）から燃料を噴射して自着火燃焼を行い、燃焼後の排気ガスが排気通路を介して排出される。

【0026】

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の第１コンプレッサ３１は、内燃機関１００の吸気通路に設けられ、吸気（空気）を過給する。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。第１過給機３０の第１タービン３２は、内燃機関１００の排気通路に設けられる。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。

【0027】

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に供給される排気ガスのエネルギー（排気エネルギー）によって回転駆動される。

【0028】

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。

【0029】

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の第２コンプレッサ４１は、内燃機関１００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、吸気を過給する。第２過給機４０の第２タービン４２は、内燃機関１００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。

【0030】

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。

【0031】

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。なお、本実施の形態において、第１過給機３０および第２過給機４０は、互いに同じ容量（サイズ）を有するターボチャージャーである。

【0032】

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、吸気通路２３が接続されており、吸気通路２３の下流側は、吸気通路２１および吸気通路２２に分岐している。

【0033】

吸気通路２１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は、吸気通路３７を介してインタークーラ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通路２１を通じて吸入される空気を過給して吸気通路３７に供給する。

【0034】

吸気通路２２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は、吸気通路４７を介して吸気通路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通路２２を通じて吸入される空気を過給して吸気通路４７に供給する。

【0035】

エアクリーナ２０下流の吸気通路２３には内燃機関１００の吸入空気量Ｇａを検出する吸入空気量センサ７０が設けられている。吸入空気量センサ７０は、たとえば、ホットワイヤ（熱線）式エアフローメータであってよく、内燃機関１００に供給される空気の質量流量を検出するものであってよい。

【0036】

また、内燃機関１００には、制御弁が設けられている。本実施形態では、制御弁は、ＡＣＶ６２、ＡＢＶ６４、およびＥＣＶ６６を含む。吸気通路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、ＯＮ（開）／ＯＦＦ（閉）されるノーマリークローズのＶＳＶ（Vacuum Switching Valve）であり、制御装置２００によって制御される。ＡＣＶ６２は、吸気通路４７（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。

【0037】

また、吸気通路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、バイパス通路４８の一方端が接続されており、バイパス通路４８の他方端は吸気通路２１に接続されている。バイパス通路４８は、吸気通路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よりも上流の吸気通路に迂回させるための通路である。バイパス通路４８を介して吸気通路２１に迂回した空気は、第１コンプレッサ３１に流入する。

【0038】

バイパス通路４８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、ソレノイドによってＯＮ（開）／ＯＦＦ（閉）駆動されるノーマリークローズのバルブであり、制御装置２００によって制御される。ＡＢＶ６４は、本開示の「バイパスバルブ」に相当し、バイパス通路を開閉する。

【0039】

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。

【0040】

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の一方の出口は、吸気通路２７Ａを介して吸気マニホールド２８Ａに接続される。インタークーラ２５の他方の出口は、吸気通路２７Ｂを介して吸気マニホールド２８Ｂに接続される。

【0041】

吸気マニホールド２８Ａ、２８Ｂは、それぞれバンク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、それぞれバンク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。

【0042】

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、内燃機関１００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、排気通路５１Ａ、５１Ｂと、接続部Ｋ１と、排気通路５２Ａ、５２Ｂ、５３Ａ、５３Ｂと、接続部Ｋ２とを含む。排気マニホールド５０Ａに接続された排気通路５１Ａと、排気マニホールド５０Ｂに接続された排気通路５１Ｂは、接続部Ｋ１において一旦合流した後に、排気通路５２Ａと排気通路５２Ｂに分岐する。

【0043】

排気通路５２Ａ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、排気通路５３Ａの一方端が接続される。排気通路５２Ｂ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、排気通路５３が接続される。

【0044】

排気通路５２Ｂ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、ＯＮ（開）／ＯＦＦ（閉）されるノーマリーオープンのＶＳＶであり、制御装置２００によって制御される。

【0045】

排気通路５３Ａと排気通路５３Ｂ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、排気通路５３Ａおよび排気通路５３Ｂから流通する排気を浄化する。

【0046】

排気通路には、吸気通路４７の接続部Ｋ４における圧力Ｐｓ（ＡＣＶ６２より上流側の吸気通路４７の圧力Ｐｓ）を検出する、圧力センサ８０が設けられている。圧力センサ８０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は、第２過給機４０の過給圧である。なお、図１には一部のセンサしか示していないが、内燃機関１００の状態等を検出して制御装置２００へ出力する各種センサ（たとえば、内燃機関１００の回転速度ＮＥを検出する回転数センサ、アクセル開度（アクセルペダルの踏み込み量）ＡＰを検出するアクセル開度センサ等）がさらに設けられている。

【0047】

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などによって過給装置が構成される。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を用いて吸気（空気）を内燃機関１００に過給する。ツインモードは、第１過給機３０および第２過給機４０を用いて吸気を内燃機関１００に過給するモードである。したがって、本実施の形態の過給装置は、所謂、シーケンシャルツインターボである。

【0048】

ところで、シーケンシャルツインターボにおいて、過給モードをシングルモードからツインモードに切り替える際には、シングルモードにおいて停止していた第２過給機４０の運転が開始されてから、第２過給機４０の過給圧が十分高くなるまでの間に過給圧の段差が生じ、ドライバビリティの悪化を招く可能性がある。

【0049】

こうした過給圧の段差を抑制するためには、シングルモードから助走モードを経てツインモードへ切り替える制御を行なうことが望ましい。過給圧の段差を小さくするため、助走モードでは、第２過給機４０の過給圧が十分に高くなるまで、吸気通路４７に設けたＡＣＶ６２の閉弁を維持することが望ましいが、第２過給機４０の下流の吸気通路４７の圧力（第２過給機４０の過給圧）が過大になり、第２過給機４０のサージングが発生し易くなる。このサージングを抑制するために、たとえば、第２過給機４０の過給通路（第１コンプレッサ３１の吐出側の通路）を流れる空気（吸気）の少なくとも一部を第１過給機３０の吸入通路（第１コンプレッサ３１の吸気流入側の通路）に迂回（還流）させるバイパス通路４８に設けたＡＢＶ６４を開くことで、第２過給機４０吐出圧力（過給圧）が低下し、第２過給機のサージングが抑制される。

【0050】

しかしながら、助走モードの開始と同時にＡＢＶ６４を開くと、第２過給機４０の助走時間（第２過給機４０の運転が開始されてから第２過給機４０の過給圧が十分高くなるまでの時間）が長くなり、加速の遅延（ひいては、ドライバビリティの悪化）につながることがある。

【0051】

本実施の形態では、吸入空気量センサ７０で検出した吸入空気量Ｇａを用いて、助走モードにおける第２過給機４０のサージングの発生を予測し、ＡＢＶ６４の開閉を制御することにより、助走モードにおけるサージングの抑制と助走時間の短縮を図る。

【0052】

以下、図２～図６を用いて、シングルモードから助走モードを経てツインモードへ過給モードを切り替える制御について説明する。

【0053】

図２は、本実施の形態に係る過給装置１のシングルモードにおける状態を示す図である。図２を参照して、シングルモードでは、ＡＣＶ６２、ＡＢＶ６４、およびＥＣＶ６６の全てが閉じた状態（ＡＣＶ：閉、ＡＢＶ：閉、ＥＣＶ：閉）で第１コンプレッサ３１（第１過給機３０）のみで内燃機関１００の吸気が過給される。図２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、排気通路５２Ａを経由して第１過給機３０の第１タービン３２に流れ、排気通路５３Ａを経由して排気処理装置８１に流れる。

【0054】

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が回転駆動されることによりコンプレッサホイール３３が駆動され、エアクリーナ２０から吸入される空気は、吸気通路２３および吸気通路２１を経由して第１コンプレッサ３１で過給（圧縮）される。第１コンプレッサ３１から過給された吸気は、吸気通路３７からインタークーラ２５に流入して冷却され、吸気通路２７Ａ、２７Ｂから各バンク１０Ａ、１０Ｂの燃焼室に供給される。

【0055】

図３は、本実施の形態に係る過給装置１の助走モードにおける状態を示す図である。図３を参照して、助走モードでは、ＡＣＶ６２が閉じＡＢＶ６４およびＥＣＶ６６の各々が開いた状態（ＡＣＶ６２：閉、ＡＢＶ６４：開、ＥＣＶ：開）で第２過給機４０の助走運転（より特定的には、第２過給機４０の過給圧を上昇させる運転）が行なわれる。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、接続部Ｋ１で一旦合流した後に排気通路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、排気通路５３Ａ、５３Ｂを経由して排気処理装置８１に流通する。

【0056】

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が回転駆動されることによりコンプレッサホイール３３が駆動される。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が回転駆動されることによりコンプレッサホイール４３が駆動される。

【0057】

エアクリーナ２０から吸入される吸気（空気）は、第１コンプレッサ３１および第２コンプレッサ４１の両方で過給（圧縮）される。第２コンプレッサ４１で過給された吸気は、吸気通路４７から接続部Ｋ４を経由してバイパス通路４８に流れ、第１コンプレッサ３１の上流側の吸気通路２１に迂回（還流）する。第１コンプレッサ３１で過給された吸気は、吸気通路３７からインタークーラ２５に流入して冷却され、吸気通路２７Ａ、２７Ｂにから各バンク１０Ａ、１０Ｂの燃焼室に供給される。助走モード中においては、第１過給機３０によって燃焼室に供給される吸気を過給しつつ、第２過給機４０の回転数を上昇させる。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（第２コンプレッサ４１）の過給圧が上昇する。

【0058】

図４は、本実施の形態に係る過給装置１のツインモードにおける状態を示す図である。図４を参照して、ツインモードでは、ＡＣＶ６２およびＥＣＶ６６の各々が開きＡＢＶ６４が閉じた状態（ＡＣＶ６２：開、ＡＢＶ６４：閉、ＥＣＶ：開）で第１過給機３０および第２過給機４０の両方を用いて内燃機関１００の吸気が過給される。助走モード時においては、第２過給機４０（第２コンプレッサ４１）で過給された吸気がバイパス通路４８を経由して吸気通路２１に迂回（還流）していたのに対して、ツインモード時においては、図４の矢印に示すように、第２過給機４０（第２コンプレッサ４１）で過給された吸気は、吸気通路４７から吸気通路３７を経由してインタークーラ２５に流入し、第１過給機３０（第１コンプレッサ３１）で過給された吸気とともに、吸気通路２７Ａ、２７Ｂにから各バンク１０Ａ、１０Ｂの燃焼室に供給される。

【0059】

図５は、助走モードにおける、吸入空気量Ｇａの変化を示す図である。縦軸は吸入空気量Ｇａであり、横軸は時間である。図５において、実線は、助走モードにおいてＡＢＶ６４を閉弁状態に維持した場合の吸入空気量Ｇａの変化を表している。時刻ｔ１で助走モードを開始しＡＢＶ６４を閉弁状態に維持していると、実線に示すよう、吸入空気量Ｇａに周期Ｔの脈動（振動）が発生し、その後、時刻ｔ１０において第２過給機４０のサージングが生じ、吸入空気量Ｇａが大きく変化し異音が発生する。図５において、破線は、周期Ｔの脈動が発生したときに、ＡＢＶ６４を開弁して、第２過給機４０で過給された吸気をバイパス通路４８を経由して吸気通路２１に迂回させ、第２過給機４０の過給圧を低下させた場合の吸入空気量Ｇａの変化を表している。この場合、時刻ｔ１０において第２過給機４０のサージングによる異音は発生していない。

【0060】

本実施の形態では、吸入空気量Ｇａの脈動が所定値以上になったとき、助走モードの開始時に閉弁状態であるＡＢＶ６４を開弁することにより、第２過給機４０の過給圧（吐出圧力）を低下させることにより、第２過給機のサージングの抑制と助走時間の短縮を両立する。

【0061】

図６は、制御装置２００により実行される過給モード切替制御の一例を示すフローチャートである。このフローチャートに示される処理は、過給モードがシングルモードである状況においてツインモードへの切替要求（以下、「モード切替要求」とも称する）が発生したときに実行される。すなわち、図６の処理が実行されるタイミングでは、過給モードがシングルモードになっており、ＡＣＶ６２、ＡＢＶ６４、およびＥＣＶ６６の全てが閉じた状態になっている。

【0062】

モード切替要求の発生条件は任意に設定できる。たとえば、内燃機関１００の運転状態が所定の状態（たとえば、高負荷状態や高回転速度状態）になったときにモード切替要求が発生するようにしてもよい。また、第１過給機３０が所定の状態（たとえば、高回転速度の状態）になったときにモード切替要求が発生するようにしてもよい。また、第１過給機３０、第２過給機４０の効率および車両のドライバビリティなどの観点からモード切替要求の発生条件を設定してもよい。

【0063】

ステップ（以下、ステップを「Ｓ」と記載する）１１にて、制御装置２００は、制御装置２００は、ＥＣＶ６６を開弁する。これにより、過給モードが助走モード（図３参照）になり、助走モード（すなわち、第２過給機４０の助走運転）が開始される。ＥＣＶ６６が開弁されることによって、第２過給機４０（第２コンプレッサ４１）が駆動され、助走モードの開始から時間が経過するにつれて第２過給機４０の過給圧が上昇する。この時点においては、ＡＢＶ６４は閉弁されているので、第２過給機４０（第２コンプレッサ４１）で過給された吸気は、ＡＣＶ６２の上流の吸気通路４７内に留まり、第２過給機４０の過給圧の上昇速度を速めることができる。

【0064】

続くＳ１２では、ＡＢＶ６４が閉弁状態であるか否かを判定する。最初のこのステップが処理されるときには、ＡＢＶ６４へ閉弁されているので肯定判定されＳ１３へ進む。

【0065】

Ｓ１３では、吸入空気量Ｇａの脈動が所定値以上か否かを判定する。たとえば、吸入空気量センサ７０でサンプリングタイミング毎に取得した吸入空気量Ｇａの値を制御装置２００のメモリ（記憶装置）に記憶して、吸入空気量Ｇａの軌跡（変動）を求め、吸入空気量Ｇａの軌跡から、吸入空気量Ｇａの軌跡に設定周期以下の脈動が発生しているとき、所定値以上の脈動であると判定してよい。また、吸入空気量Ｇａの軌跡から、吸入空気量Ｇａの軌跡に所定振幅以上の脈動が発生しているとき、所定値以上の脈動であると判定してよい。なお、設定周期および所定振幅は、予め実験等によって求められ、メモリに記憶しておく。

【0066】

Ｓ１３において、吸入空気量Ｇａの脈動が所定値以上であると判定されたとき、肯定判定されＳ１４に進すすむ。Ｓ１３において、所定値以上の脈動が発生していないと判定されたとき、否定判定されＳ１５へ進む。

【0067】

Ｓ１４では、ＡＢＶ６４を開弁しＳ１５へ進む。Ｓ１５では、第２過給機４０（第２コンプレッサ４１）の過給圧が所定値以上か否かを判定する。たとえば、所定値は、第１過給機３０の過給圧（吸気通路３７の圧力）であってよく、圧力センサ８０で検出した過給圧Ｐｓが、第１過給機３０の過給圧に一致したとき、第２過給機４０の過給圧が所定値以上であると判定してよい。第１過給機３０の過給圧は、吸気通路３７における圧力を検出する圧力センサから取得してよく、内燃機関１００の運転状態から推定してもよい。第２過給機４０の過給圧が所定値以上に場合には、Ｓ１５で肯定判定されＳ１６へ進む。

【0068】

Ｓ１６では、ＡＣＶ６２を開弁するとともにＡＢＶ６４を閉弁して、過給モードをツインモードへ切り替え、今回のルーチンを終了する。

【0069】

第２過給機４０の過給圧が所定値未満の場合には、Ｓ１５で否定判定され、Ｓ１２に戻る。前回の処理においてＳ１４が実行されている場合には、Ｓ１２で肯定判定されるので、Ｓ１５へ進み、前回の処理においてＳ１４が実行されていない場合には、Ｓ１２で否定判定されるので、Ｓ１３に進む。

【0070】

図７は、本実施の形態におけるタイムチャートである。図７において、時刻ｔ０からｔ１の期間は、過給装置１はシングルモードで運転されている。シングルモードにおいて、第２過給機４０のＶＮ開度ＶＮ２は、最も閉じ側とされている。また、第１過給機３０のＶＮ開度ＶＮ１は、内燃機関１００の負荷と回転速度ＮＥに応じた値に制御され、たとえば、回転速度ＮＥの上昇に伴い、ＶＮ開度ＶＮ１が開き側へ制御される。

【0071】

時刻ｔ１においてツインモードへの切替要求が発生すると、図６のフローチャートの処理が実行され、ＥＣＶ６６が開弁されて助走モードが開始される（Ｓ１１）。ＥＣＶ６６が開弁されることによって、第２過給機４０（第２コンプレッサ４１）が駆動され、助走モードの開始から時間が経過するにつれて第２過給機４０の過給圧が上昇する。この時点においては、ＡＢＶ６４は閉弁されているので、第２過給機４０（第２コンプレッサ４１）で過給された吸気は、ＡＣＶ６２の上流の吸気通路４７内に留まり、第２過給機４０の過給圧の上昇速度を速めることができる。（時刻ｔ１～ｔ２）
時刻ｔ１において助走モードが開始すると、第１過給機３０のＶＮ開度ＶＮ１は、閉じ側に制御される。この際、ＶＮ開度ＶＮ１の値は、内燃機関１００の運転状態（負荷および回転速度ＮＥ）に応じて設定される。なお、図７において、ＶＮ開度ＶＮ１の実線は制御信号ＶＮ１の値を示し、破線はＶＮ開度の実際値を示している。助走モードにおいて、第２過給機４０のＶＮ開度ＶＮ２は、最も閉じ側に設定される。

【0072】

第２過給機４０の過給圧が上昇し、第２過給機４０のサージングが発生する直前に至り、時刻ｔ２において所定値以上の吸入空気量Ｇａの脈動が発生すると、ＡＢＶ６４が開弁される（Ｓ１３で肯定判定されＳ１４へ進む）。ＡＢＶ６４が開弁されると、第２過給機４０で過給された吸気（空気）がバイパス通路４８を経由して吸気通路２１に迂回するので、第２過給機４０の過給圧が低下して、第２過給機４０のサージングが抑制される。

【0073】

時刻ｔ３において、第２過給機４０の過給圧が所定値以上になると（Ｓ１５で肯定判定されると）、ＡＢＶ６４を閉弁するとともにＡＣＶ６２を開弁することにより（Ｓ１６）、助走モードが終了しツインモードに切り替えられる。ツインモードにおいて、第１過給機３０のＶＮ開度ＶＮ１および第２過給機４０のＶＮ開度ＶＮ２は、内燃機関１００の運転状態に応じた値に制御される。

【0074】

本実施の形態によれば、吸入空気量センサ７０で検出した吸入空気量Ｇａの脈動が所定値以上になったとき、助走モードの開始時に閉弁状態であるＡＢＶ６４を開弁する。助走モードの開始時には、ＡＢＶ６４は閉弁状態であるので、助走モードにおける第２過給機４０の過給圧の上昇速度を速めることができる。第２過給機４０のサージングが発生する直前には、吸入空気量Ｇａの脈動が所定値以上になるので、吸入空気量Ｇａの脈動が所定値以上になったときに、ＡＢＶ６４を開弁して、第２過給機４０の過給圧（吐出圧力）を低下させることにより、第２過給機４０のサージングを抑制することができる。したがって、助走モードにおけるサージングの抑制と助走時間の短縮の両立を図ることができる。

【0075】

吸入空気量Ｇａを検出する吸入空気量センサ７０は、燃料噴射量や排気ガス再循環量等を制御するために、内燃機関１００に設けられているものであってよく、助走モードにおけるサージングの抑制のために、新たなセンサを追加しなくともよい。

【0076】

本実施の形態では、助走モードのとき、第２過給機４０の可変ノズル機構４５のＶＮ開度ＶＮ２を最も閉じ側（最小値）にするとともに、第１過給機３０の可変ノズル機構３５のＶＮ開度ＶＮ１を閉じ方向に駆動している。

【0077】

助走モードのとき、第２過給機４０のＶＮ開度ＶＮ２を最小値にすることにより、第２過給機４０の過給圧の上昇速度を速めることができる。助走モードのとき、第１過給機３０のＶＮ開度ＶＮ１を閉じ方向に駆動することにより、ツインモードに切り替わった際に、第１過給機３０の過給圧を確保することができる。助走モードのとき、第１過給機３０のＶＮ開度ＶＮ１を閉じ方向に駆動すること起因して、第２過給機４０のサージングの発生する領域が変化しても、吸入空気量Ｇａの脈動が所定値以上になったときにＡＢＶ６４を開弁して、第２過給機４０のサージングの発生を抑制できるので、確実に第２過給機４０のサージングを抑制することができる。

【0078】

（変形例１）
上記本実施の形態では、図６のＳ１３において、吸入空気量Ｇａの軌跡（変動）を求め、吸入空気量Ｇａの軌跡に設定周期以下の脈動が発生しているとき、所定値以上の脈動であると判定している。また、吸入空気量Ｇａの軌跡に所定振幅以上の脈動が発生しているとき、所定値以上の脈動であると判定している。しかし、吸入空気量Ｇａに所定値以上の脈動が発生しているか否かを、所定周期毎の吸入空気量Ｇａの値を比較することにより脈動を検出するようにしてもよい。

【0079】

図８は、変形例１における、制御装置２００により実行される過給モード切替制御を示すフローチャートである。このフローチャートは、図６のフローチャートのＳ１３をＳ２０に置き換えたものであり、それ以外の処理（ステップ）は図６と同様であるので、Ｓ２０について説明を行う。

【0080】

Ｓ２０では、吸入空気量センサ７０で検出された吸入空気量Ｇａの値のうち、所定周期毎に検出した吸入空気量Ｇａの値を比較することにより、脈動を検出する。所定周期は、図５で示した脈動（振動）の周期Ｔの１／２以下の周期であり、たとえば、１５ｍｓであってよい。吸入空気量Ｇａ（ｎ）は今回検出された吸入空気量Ｇａの値（今回値）であり、吸入空気量Ｇａ（ｎ－１）は所定周期前に検出された吸入空気量Ｇａの値（前回値）である。Ｓ２０では、前回値と今回値の差（｜Ｇａ（ｎ－１）－Ｇａ（ｎ）｜）が第１設定値αより大きいか否かを判定する。そして、「｜Ｇａ（ｎ－１）－Ｇａ（ｎ）｜＞α」が所定回数、たとえば３回成立すると、吸入空気量Ｇａの脈動が所定値以上であると判定し、Ｓ１４へ進む。また、「｜Ｇａ（ｎ－１）－Ｇａ（ｎ）｜＞α」が、所定回数成立していない場合には、Ｓ２０で否定判定されＳ１５へ進む。なお、第１設定値αは、予め実験等によって設定し、メモリに記憶しておく。

【0081】

この変形例１においても、吸入空気量Ｇａの脈動が所定値以上であることを検知でき、第２過給機４０のサージングを抑制することができる。なお、所定周期は、内燃機関１００の回転速度ＮＥに応じて変更するようにすることが望ましい。

【0082】

（変形例２）
変形例１では、吸入空気量センサ７０で検出された吸入空気量Ｇａの値のうち、所定周期毎に検出した吸入空気量Ｇａの値を比較することにより、脈動を検出していたが、さらに、前回値Ｇａ（ｎ－１）における吸入空気量Ｇａの傾きと今回値Ｇａ（ｎ）における吸入空気量Ｇａの傾きを考慮して、脈動を検出するようにしてもよい。

【0083】

図９は、変形例２における、制御装置２００により実行される過給モード切替制御を示すフローチャートである。このフローチャートは、図８のフローチャートのＳ２０をＳ３０に置き換えたものである。

【0084】

Ｓ３０では、吸入空気量Ｇａの前回値Ｇａ（ｎ－１）および今回値Ｇａ（ｎ）に加えて、前回値Ｇａ（ｎ－１）における吸入空気量Ｇａの時間微分値ΔＧａ（ｎ－１）と今回値Ｇａ（ｎ）における吸入空気量Ｇａの時間微分値ΔＧａ（ｎ）を求める。時間微分値ΔＧａ（ｎ－１）は、前回値Ｇａ（ｎ－１）における吸入空気量Ｇａの傾きであり、時間微分値ΔＧａ（ｎ）、今回値Ｇａ（ｎ）における吸入空気量Ｇａである。時間微分値ΔＧａ（ｎ－１）および時間微分値ΔＧａ（ｎ）が正の場合には、吸入空気量Ｇａは増加している状態であり、時間微分値ΔＧａ（ｎ－１）および時間微分値ΔＧａ（ｎ）が負の場合には、吸入空気量Ｇａは減少している状態である。

【0085】

Ｓ３０では、吸入空気量Ｇａの前回値と今回値の差（｜Ｇａ（ｎ－１）－Ｇａ（ｎ）｜）が第１設定値αより大きく（｜Ｇａ（ｎ－１）－Ｇａ（ｎ）｜＞α）、かつ、時間微分値ΔＧａ（ｎ－１）および時間微分値ΔＧａ（ｎ）の積が負である（ΔＧａ（ｎ－１）×ΔＧａ（ｎ）＜０）場合に、吸入空気量Ｇａの脈動が所定値以上であると判定し、Ｓ１４へ進む。また、「｜Ｇａ（ｎ－１）－Ｇａ（ｎ）｜＞α」、かつ、「ΔＧａ（ｎ－１）×ΔＧａ（ｎ）＜０」でない場合には、否定判定されＳ１５へ進む。

【0086】

変形例２では、時間微分値ΔＧａ（ｎ－１）および時間微分値ΔＧａ（ｎ）の積が負である（ΔＧａ（ｎ－１）×ΔＧａ（ｎ）＜０）場合、すなわち、時間微分値ΔＧａ（ｎ－１）と時間微分値ΔＧａ（ｎ）の符号が異なり、前回値Ｇａ（ｎ－１）における吸入空気量Ｇａと今回値Ｇａ（ｎ）における吸入空気量Ｇａのうち、一方が増加しており、他方が減少している場合に、吸入空気量Ｇａの前回値と今回値の差（｜Ｇａ（ｎ－１）－Ｇａ（ｎ）｜）が所定値αより大きい（｜Ｇａ（ｎ－１）－Ｇａ（ｎ）｜＞α）とき、所定値以上の脈動が発生していると判定する。したがって、所定値以上の脈動を精度よく検出することが可能になる。なお、Ｓ３０において、「｜Ｇａ（ｎ－１）－Ｇａ（ｎ）｜＞α」、かつ、「ΔＧａ（ｎ－１）×ΔＧａ（ｎ）＜０」が所定回数成立したとき、所定値以上の脈動が発生していると判定してもよい。

【0087】

（変形例３）
図１０は、変形例３における、制御装置２００により実行される過給モード切替制御を示すフローチャートである。このフローチャートは、図８のフローチャートのＳ２０をＳ４０に置き換えたものである。変形例３では、所定期間における吸入空気量Ｇａの最大値と最小値の差が第２設定値以上のとき、脈動が所定値以上であると判定する。

【0088】

Ｓ４０では、図５で示した脈動（振動）の周期Ｔを所定期間に設定し、この所定期間において吸入空気量センサ７０で検出された吸入空気量Ｇａの最大値Ｇａｍａｘと最小値Ｇａｍｉｎを求める。そして、最大値Ｇａｍａｘと最小値Ｇａｍｉｎの差（Ｇａｍａｘ－Ｇａｍｉｎ）が第２設定値βより小さい（Ｇａｍａｘ－Ｇａｍｉｎ＞β）のとき、吸入空気量Ｇａの脈動が所定値以上であると判定し、Ｓ１４へ進む。また、「Ｇａｍａｘ－Ｇａｍｉｎ＞β」でない場合には、否定判定されＳ１５へ進む。

【0089】

この変形例３においても、所定期間における吸入空気量Ｇａのピークツーピークから、吸入空気量Ｇａの脈動が所定値以上であることを検知でき、第２過給機４０のサージングを抑制することができる。なお、所定期間は、内燃機関１００の回転速度ＮＥに応じて変更するようにすることが望ましい。また、所定期間を、図５で示した脈動（振動）の周期Ｔより長い時間に設定してもよい。この場合、最大値Ｇａｍａｘと最小値Ｇａｍｉｎの間の時間が、たとえば、周期Ｔより長い場合には、所定値以上の脈動が発生していないと判定してもよい。

【0090】

上記の実施形態および変形例では、ＡＢＶ６４として、ソレノイドによってＯＮ（開）／ＯＦＦ（閉）駆動されるノーマリークローズのバルブを採用した例を説明した。しかし、ＡＢＶ６４は、その開度が連続的、あるいは、段階的に変化するバルブであってもよい。この場合、Ｓ１２の処理を「ＡＢＶ６４は全開？」に置き換えるとともに、Ｓ１４の処理を「ＡＢＶ６４を所定開度開弁する」に置き換えてよい。これにより、Ｓ１３（Ｓ２０、Ｓ３０、Ｓ４０）で肯定判定される毎に、ＡＢＶ６４が所定開度ずつ段階的に開弁するようにしてもよい。また、この場合、助走モードの開始時にＡＢＶ６４の開度が中間開度であってもよい。

【0091】

上記の実施形態および変形例では、Ｓ１５において、第２過給機４０の過給圧が第１過給機３０の過給圧に一致したときに第２過給機４０の過給圧が所定値以上であると判定し、ツインモードに切り替えているが、これに限られない。たとえば、第２過給機４０の過給圧と第２過給機の過給圧の差が所定範囲内になったとき、ツインモードに切り替えるようにしてもよい。あるいは、助走モードを開始してから、内燃機関１００の運転状態に基づいて設定された所定時間経過後に、ツインモードに切り替えるようにしてもよい。

【0092】

過給装置の構成は、図１に示した構成に限られず適宜変更可能である。上記実施の形態では、第１過給機３０および第２過給機４０が同じ容量（サイズ）を有しているが、２つの過給機は異なる容量（サイズ）を有していてもよい。また、上記実施の形態では、２つの過給機を備える過給装置について説明したが、過給装置は３つ以上の過給機を備えていてもよい。さらに、過給機は、ターボチャージャーでなく、たとえば、電動モータで駆動される過給機であってもよく、排気エネルギー（タービン）と電力（電動モータ）を駆動源とする、電動ターボ型過給機であってもよい。

【0093】

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。

【符号の説明】

【0094】

１ 過給装置、１０Ａ，１０Ｂ バンク、１２Ａ，１２Ｂ 気筒、２０ エアクリーナ、２１，２２，２３ 吸気通路、２５ インタークーラ、２８Ａ，２８Ｂ 吸気マニホールド、３０ 第１過給機、３１ 第１コンプレッサ、３２ 第１タービン、３３，４３ コンプレッサホイール、３４，４４ タービンホイール、３５ 可変ノズル機構、３７ 吸気通路、４０ 第２過給機、４１ 第２コンプレッサ、４２ 第２タービン、４５ 可変ノズル機構、４７ 吸気通路、４８ バイパス通路、５０Ａ，５０Ｂ 排気マニホールド、５１Ａ，５１Ｂ，５２Ａ，５２Ｂ，５３Ａ，５３Ｂ 排気通路、６２ ＡＣＶ、６４ ＡＢＶ、６６ ＥＣＶ、７０ 吸入空気量センサ、８０ 圧力センサ、１００ 内燃機関、２００ 制御装置。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】