(57)【要約】【課題】加速時のノッキングの発生やＮＯｘの増大の問題が抑制され、かつ加速時のトルク不足の問題が低減されたターボ過給エンジンを提供する。【解決手段】タービン２２より下流の排気通路３０とコンプレッサ２３より上流の吸気通路１０とを連通するＥＧＲ通路６１及びＥＧＲ通路６１を通過するＥＧＲガスの流量を調節するＥＧＲ弁６３を含むＥＧＲ装置６０と、エンジンの加速時に、アクセル開度の増大率が所定値未満のときはＥＧＲ弁６３を開弁状態とし、アクセル開度の増大率が所定値以上のときはＥＧＲ弁６３を閉弁状態とする制御手段とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
排気通路を通過する排気ガスのエネルギーにより駆動されるタービンと、タービンにより駆動されて吸気通路内の空気を加圧するコンプレッサとを含むターボ過給機を備えたターボ過給エンジンであって、
前記タービンより下流の排気通路と前記コンプレッサより上流の吸気通路とを連通するＥＧＲ通路及び前記ＥＧＲ通路を通過するＥＧＲガスの流量を調節するＥＧＲ弁を含むＥＧＲ装置と、
前記ＥＧＲ弁を制御するＥＧＲ制御手段とを備え、
前記ＥＧＲ制御手段は、エンジンの加速時に、アクセル開度の増大率が所定値未満のときは前記ＥＧＲ弁を開弁状態とし、アクセル開度の増大率が所定値以上のときは前記ＥＧＲ弁を閉弁状態とすることを特徴とするターボ過給エンジン。
【請求項２】
請求項１に記載のターボ過給エンジンにおいて、
気筒の吸気ポートを開閉する吸気弁及び排気ポートを開閉する排気弁を制御する吸排気弁制御手段が備えられ、
前記吸排気弁制御手段は、前記ＥＧＲ制御手段がエンジンの運転領域において低速かつ部分負荷側の特定領域からのエンジンの加速時に前記ＥＧＲ弁を開弁状態とする場合は、吸気ポート内の圧力が排気ポート内の圧力よりも高くなる時期に吸気弁及び排気弁の双方が開くバルブオーバーラップ期間が形成又は拡大されるように、前記吸気弁及び前記排気弁を制御することを特徴とするターボ過給エンジン。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のターボ過給エンジンにおいて、
前記ＥＧＲ制御手段は、エンジンの運転領域において低速かつ部分負荷側の特定領域では前記ＥＧＲ弁を開弁状態とし、前記特定領域からのエンジンの加速時に、アクセル開度の増大率によって前記ＥＧＲ弁を開弁状態又は閉弁状態とすることを特徴とするターボ過給エンジン。
【請求項４】
請求項３に記載のターボ過給エンジンにおいて、
前記タービンより上流の排気通路と前記コンプレッサより下流の吸気通路とを連通する追加ＥＧＲ通路及び前記追加ＥＧＲ通路を通過するＥＧＲガスの流量を調節する追加ＥＧＲ弁を含む追加ＥＧＲ装置をさらに備え、
前記ＥＧＲ制御手段は、前記追加ＥＧＲ弁も制御し、
前記ＥＧＲ制御手段は、前記特定領域からのエンジンの加速時に、アクセル開度の増大率が所定値未満のときは前記追加ＥＧＲ弁を閉弁状態とすることを特徴とするターボ過給エンジン。
【請求項５】
請求項４に記載のターボ過給エンジンにおいて、
前記ＥＧＲ制御手段は、エンジンの運転領域において部分負荷側の所定領域では前記ＥＧＲ弁及び前記追加ＥＧＲ弁の双方を開弁状態とし、前記所定領域内の高速側の領域ほど前記追加ＥＧＲ弁の開度を前記ＥＧＲ弁の開度よりも大きくすることを特徴とするターボ過給エンジン。
【請求項６】
請求項４又は５に記載のターボ過給エンジンにおいて、
前記ＥＧＲ制御手段は、エンジンの運転領域において高速かつ部分負荷側の第２の特定領域では前記追加ＥＧＲ弁を開弁状態とし、前記第２の特定領域からのエンジンの加速時は、アクセル開度の増大率に拘らず、前記追加ＥＧＲ弁の開弁状態を維持することを特徴とするターボ過給エンジン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排気通路を通過する排気ガスのエネルギーにより駆動されるタービンと、タービンにより駆動されて吸気通路内の空気を加圧するコンプレッサとを含むターボ過給機を備えたターボ過給エンジンに関する。
【背景技術】
【０００２】
ターボ過給機は、エンジンから排出される排気ガスのエネルギーを利用してエンジンの高出力化を達成するものであり、従来から各種エンジンに広く採用されている。
【０００３】
前記ターボ過給機を備えたターボ過給エンジンにおいて、特許文献１には、排気通路と吸気通路とを連通するＥＧＲ通路を介して排気通路を通過する排気ガスの一部を吸気通路に還流するＥＧＲ（Ｅｘｈａｕｓｔ  Ｇａｓ  Ｒｅｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ）装置を併せて備えることが開示されている。ＥＧＲ（排気還流）を行うことにより、燃焼温度が低下し、ノッキング等の異常燃焼が抑制され、ＮＯｘ等のエミッションが低減される。また、ノッキングが抑制されることにより、点火時期の進角が可能になり、相対的に少ない燃料でも十分なトルクが得られて、燃費の改善も図られる。
【０００４】
また、特許文献２には、前記ＥＧＲ装置として、タービンより下流の排気通路とコンプレッサより上流の吸気通路とを連通する低圧ＥＧＲ通路を有する低圧ＥＧＲ装置と、タービンより上流の排気通路とコンプレッサより下流の吸気通路とを連通する高圧ＥＧＲ通路を有する高圧ＥＧＲ装置とを併せて備え、エンジンの加速時は、低圧ＥＧＲ通路及び高圧ＥＧＲ通路の双方の通路を開いてＥＧＲ制御を行うことが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−２４９７４号公報（段落００２７）
【特許文献２】特開２００８−５７４４９号公報（段落００３９、００４０、００５７）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、ターボ過給機を備えたターボ過給エンジンにおいては、加速時は、いわゆるターボラグによって加速レスポンスが低下する。すなわち、エンジンの全負荷ライン（全開トルク）が、加速時は、定常走行時よりも低くなる。また、ＥＧＲを行うことによってエンジンの定常性能が低下する場合がある。すると、加速時のエンジンの全負荷ラインが、ＥＧＲを行うときは、ＥＧＲを行わないときよりも低くなる。
【０００７】
そのため、特許文献２に開示されるように、エンジンの加速時に常にＥＧＲを行っていると、トルク不足が大きくなる場合がある。一方、エンジンの加速時に常にＥＧＲを停止していると、ノッキング等の異常燃焼の発生やＮＯｘ等のエミッションの増大が懸念される。
【０００８】
そこで、本発明は、加速時のノッキング等の異常燃焼の発生やＮＯｘ等のエミッションの増大の問題が抑制され、かつ加速時のトルク不足の問題が低減されたターボ過給エンジンの提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記課題を解決するためのものとして、本発明は、排気通路を通過する排気ガスのエネルギーにより駆動されるタービンと、タービンにより駆動されて吸気通路内の空気を加圧するコンプレッサとを含むターボ過給機を備えたターボ過給エンジンであって、前記タービンより下流の排気通路と前記コンプレッサより上流の吸気通路とを連通するＥＧＲ通路及び前記ＥＧＲ通路を通過するＥＧＲガスの流量を調節するＥＧＲ弁を含むＥＧＲ装置と、前記ＥＧＲ弁を制御するＥＧＲ制御手段とを備え、前記ＥＧＲ制御手段は、エンジンの加速時に、アクセル開度の増大率が所定値未満のときは前記ＥＧＲ弁を開弁状態とし、アクセル開度の増大率が所定値以上のときは前記ＥＧＲ弁を閉弁状態とすることを特徴とするターボ過給エンジンである（請求項１）。
【００１０】
なお、本発明において、「開弁状態とする」とは、閉じていた弁を開くことと、開いていた弁を開いたままにすることとの双方を含む。また、本発明において、「閉弁状態とする」とは、開いていた弁を閉じることと、閉じていた弁を閉じたままにすることとの双方を含む。
【００１１】
本発明によれば、ターボ過給機とＥＧＲ装置とを併せて備えたターボ過給エンジンにおいて、エンジンの加速時に、アクセル開度の増大率が所定値未満のときはＥＧＲ装置のＥＧＲ弁を開弁状態とするので、ＥＧＲが停止されることなく行われる。アクセル開度の増大率が所定値未満のとき、つまり緩加速時は、エンジンの運転状態が、ターボラグによって低下するエンジンの全負荷ライン（ＥＧＲを行うときの全負荷ライン）を超えてトルク軸方向の高トルク側に移動する可能性が小さい。そこで、このような場合は、ＥＧＲを行ってもトルク不足が起きないのであるから、ＥＧＲを行うことにより、加速時のノッキング等の異常燃焼の抑制、ＮＯｘ等のエミッションの低減、燃費の改善等を図るようにしたものである。
【００１２】
一方、同じくエンジンの加速時に、アクセル開度の増大率が所定値以上のときはＥＧＲ装置のＥＧＲ弁を閉弁状態とするので、ＥＧＲが停止される。アクセル開度の増大率が所定値以上のとき、つまり急加速時は、エンジンの運転状態が、ターボラグによって低下するエンジンの全負荷ライン（ＥＧＲを行うときの全負荷ライン）を超えてトルク軸方向の高トルク側に移動する可能性が大きい。そこで、このような場合は、ＥＧＲを行うとトルク不足が起きるから、ＥＧＲを停止することにより、前記ラインよりもトルク軸方向の高トルク側にあるＥＧＲを行わないときの全負荷ラインを実現して、加速時のトルク不足を解消するようにしたものである。
【００１３】
以上により、本発明によれば、加速時のノッキング等の異常燃焼の発生やＮＯｘ等のエミッションの増大の問題が抑制され、かつ加速時のトルク不足の問題が低減されたターボ過給エンジンが提供される。
【００１４】
本発明において、好ましくは、気筒の吸気ポートを開閉する吸気弁及び排気ポートを開閉する排気弁を制御する吸排気弁制御手段が備えられ、前記吸排気弁制御手段は、前記ＥＧＲ制御手段がエンジンの運転領域において低速かつ部分負荷側の特定領域からのエンジンの加速時に前記ＥＧＲ弁を開弁状態とする場合は、吸気ポート内の圧力が排気ポート内の圧力よりも高くなる時期に吸気弁及び排気弁の双方が開くバルブオーバーラップ期間が形成又は拡大されるように、前記吸気弁及び前記排気弁を制御する（請求項２）。
【００１５】
この構成によれば、低速かつ部分負荷側の特定領域からのエンジンの加速時に、アクセル開度の増大率が所定値未満のときは、前記バルブオーバーラップ期間中に、吸気側から排気側へ燃焼室を吹き抜ける吸気の吹き抜け流が発生する。そのため、気筒内の残留ガスを取り除く効果（掃気効果）が得られ、ノッキングが抑制されて点火時期が進角できる。その結果、加速時においても、点火時期の進角が可能になり、相対的に少ない燃料でも十分なトルクが得られて、燃費の改善が図られる。
【００１６】
本発明において、好ましくは、前記ＥＧＲ制御手段は、エンジンの運転領域において低速かつ部分負荷側の特定領域では前記ＥＧＲ弁を開弁状態とし、前記特定領域からのエンジンの加速時に、アクセル開度の増大率によって前記ＥＧＲ弁を開弁状態又は閉弁状態とする（請求項３）。
【００１７】
この構成によれば、ＥＧＲによって低速かつ部分負荷域でのポンピングロス及びエミッションの低減が図られる。特に、緩加速の場合は、それまで（加速前に）開いていたＥＧＲ装置のＥＧＲ弁を開いたままにするので、制御動作が簡単で済む。
【００１８】
本発明において、好ましくは、前記タービンより上流の排気通路と前記コンプレッサより下流の吸気通路とを連通する追加ＥＧＲ通路及び前記追加ＥＧＲ通路を通過するＥＧＲガスの流量を調節する追加ＥＧＲ弁を含む追加ＥＧＲ装置をさらに備え、前記ＥＧＲ制御手段は、前記追加ＥＧＲ弁も制御し、前記ＥＧＲ制御手段は、前記特定領域からのエンジンの加速時に、アクセル開度の増大率が所定値未満のときは前記追加ＥＧＲ弁を閉弁状態とする（請求項４）。
【００１９】
この構成によれば、追加ＥＧＲ装置がさらに備えられ、この追加ＥＧＲ装置を用いてＥＧＲが行われたときは、そのＥＧＲガスは、エンジン本体に近い部位で排気通路から抜き出され吸気通路に還流されるので、比較的高温の状態で燃焼室に導入される。そのため、追加ＥＧＲ装置を用いてＥＧＲを行うことにより、着火性を確保することができる。また、追加ＥＧＲ装置を用いてＥＧＲが行われたときは、そのＥＧＲガスは、タービンより上流の排気通路から抜き出され、コンプレッサより下流の吸気通路に還流されるので、排気ポート圧力（排気圧）が低下し、吸気ポート圧力（過給圧）が上昇する。その結果、ポンピングロスが低減し、トルクの向上及び燃費の改善が図られる。
【００２０】
その上で、エンジンの加速時に、アクセル開度の増大率が所定値未満のときは、前記追加ＥＧＲ装置のＥＧＲ弁を閉弁状態とするので、前述のＥＧＲ装置のＥＧＲ弁のみが開弁状態とされ、前述の加速時のノッキング等の異常燃焼の抑制、ＮＯｘ等のエミッションの低減、燃費の改善等の作用が確保される。
【００２１】
本発明において、好ましくは、前記ＥＧＲ制御手段は、エンジンの運転領域において部分負荷側の所定領域では前記ＥＧＲ弁及び前記追加ＥＧＲ弁の双方を開弁状態とし、前記所定領域内の高速側の領域ほど前記追加ＥＧＲ弁の開度を前記ＥＧＲ弁の開度よりも大きくする（請求項５）。
【００２２】
この構成によれば、エンジンの運転領域において、トルクが少なくて済む部分負荷側の所定領域では、ＥＧＲ装置及び追加ＥＧＲ装置の双方を用いてＥＧＲが行われる。例えば、追加ＥＧＲ装置を用いてＥＧＲが行われたときは、そのＥＧＲガスは、エンジン本体に近い部位で排気通路から抜き出され吸気通路に還流されるので、比較的高温の状態で燃焼室に導入される。そのため、追加ＥＧＲ装置を用いてＥＧＲを行うことにより、着火性を確保することができる。一方、ＥＧＲ装置を用いてＥＧＲが行われたときは、そのＥＧＲガスは、エンジン本体から遠い部位で排気通路から抜き出され吸気通路に還流されるので、比較的低温の状態で燃焼室に導入される。そのため、ＥＧＲ装置を用いてＥＧＲを行うことにより、排気ガス温度及び排気圧の過度の上昇を抑制することができる。そして、これらを組み合わせて行うことにより、燃焼性の向上と、ポンピングロス低減による燃費の向上とを図ることができる。
【００２３】
その上で、前記所定領域内の高速側の領域ほど追加ＥＧＲ弁の開度をＥＧＲ弁の開度よりも大きくするので、追加ＥＧＲの作用が増大する。例えば、追加ＥＧＲ装置を用いてＥＧＲが行われたときは、そのＥＧＲガスは、タービンより上流の排気通路から抜き出され、コンプレッサより下流の吸気通路に還流されるので、排気ポート圧力（排気圧）が低下し、吸気ポート圧力（過給圧）が上昇する。その結果、ポンピングロスが低減し、燃費の改善が図られる。このような作用が、前記所定領域内でも、ポンピングロスがより大きくなる高速側の領域ほど増大することになる。
【００２４】
本発明において、好ましくは、前記ＥＧＲ制御手段は、エンジンの運転領域において高速かつ部分負荷側の第２の特定領域では前記追加ＥＧＲ弁を開弁状態とし、前記第２の特定領域からのエンジンの加速時は、アクセル開度の増大率に拘らず、前記追加ＥＧＲ弁の開弁状態を維持する（請求項６）。
【００２５】
この構成によれば、ターボ過給機と追加ＥＧＲ装置とを併せて備えたターボ過給エンジンにおいて、高速かつ部分負荷側の第２の特定領域からのエンジンの加速時は、アクセル開度の増大率に拘らず、追加ＥＧＲ装置のＥＧＲ弁の開弁状態を維持するので、ＥＧＲが停止されることなく行われる。その結果、第２の特定領域からのエンジンの加速時においても、追加ＥＧＲ装置の作用が得られ、ポンピングロスの減少、ノッキングの抑制、排気ガス温度の低下等により、トルクが向上する。また、ノッキングが抑制されることにより、加速時においても、点火時期の進角が可能になり、相対的に少ない燃料でも十分なトルクが得られて、燃費の改善も図られる。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、加速時のノッキング等の異常燃焼の発生やＮＯｘ等のエミッションの増大の問題が抑制され、かつ加速時のトルク不足の問題が低減されたターボ過給エンジンが提供される。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の実施形態に係るターボ過給エンジンの全体構成を示す図である。
【図２】前記エンジンの排気通路内のガスの流れを模式的に示す側面図である。
【図３】前記エンジンの各気筒から延びる独立排気通路の出口部分を示す斜視図である。
【図４】前記エンジンの制御系を示すブロック図である。
【図５】前記エンジンの運転領域を制御内容の種類毎に複数の領域に区分けした制御マップである。
【図６】低圧ＥＧＲの作用を説明するためのターボ過給機のコンプレッサの特性を示す性能曲線のグラフである。
【図７】前記エンジンの排気圧力のクランク角に応じた変化を示すグラフである。
【図８】前記エンジンの吸排気弁の開閉タイミングを気筒毎に示すタイムチャートである。
【図９】実施形態の作用を説明する図５に類似のマップである。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
（１）エンジンの全体構成
図１及び図２は、本発明の実施形態に係るターボ過給エンジンを示している。本実施形態に係るエンジンは、走行用の動力源として車両に搭載される４サイクルの火花点火式多気筒エンジンである。具体的に、エンジンは、列状に並ぶ４つの気筒２Ａ〜２Ｄを有する直列４気筒型のエンジン本体１と、エンジン本体１に空気を導入するための吸気通路１０と、エンジン本体１で生成された排気ガスを排出するための排気通路３０とを備えている。
【００２９】
エンジン本体１の各気筒２Ａ〜２Ｄには、それぞれピストン（図示省略）が往復摺動可能に挿入されており、各ピストンの上方に燃焼室３が区画形成されている。燃焼室３では、後述するインジェクタ９から噴射される燃料と空気との混合気が燃焼し、その燃焼によって生成された排気ガスは、各気筒２Ａ〜２Ｄの排気行程において、燃焼室３から排気通路３０へと排出される。
【００３０】
エンジン本体１の上部（シリンダヘッド）には、吸気通路１０から供給される空気を各気筒２Ａ〜２Ｄの燃焼室に導入するための吸気ポート４と、吸気ポート４を開閉する吸気弁６と、各気筒２Ａ〜２Ｄの燃焼室で生成された排気ガスを排気通路３０に導出するための排気ポート５と、排気ポート５を開閉する排気弁７とが設けられている。
【００３１】
吸気弁６及び排気弁７は、それぞれ、カムシャフトやカム等を含む動弁機構（図示省略）により、エンジン本体１のクランク軸の回転に連動して開閉駆動される。吸気弁６及び排気弁７用の各動弁機構には、それぞれＶＶＴ１６が組み込まれている。ＶＶＴ１６は、可変バルブタイミング機構（Ｖａｒｉａｂｌｅ  Ｖａｌｖｅ  Ｔｉｍｉｎｇ  Ｍｅｃｈａｎｉｓｍ）の略称であり、吸気弁６及び排気弁７の開閉タイミングを可変的に設定するためのバルブ可変機構である。
【００３２】
エンジン本体１の上部（シリンダヘッド）には、燃焼室３に向けて燃料（ガソリンを含有する燃料）を噴射するインジェクタ９と、インジェクタ９から噴射された燃料と空気との混合気に火花放電による着火エネルギーを供給する点火プラグ８とが、各気筒２Ａ〜２Ｄにつきそれぞれ１組ずつ設けられている。
【００３３】
点火プラグ８は、図外の点火回路からの給電に応じて各気筒２Ａ〜２Ｄの混合気に対し順に着火エネルギーを供給する。本実施形態のような直列４気筒エンジンでは、第１気筒２Ａ→第３気筒２Ｃ→第４気筒２Ｄ→第２気筒２Ｂの順に、１８０°ＣＡずつずれたタイミングで点火が行われて、この順に排気行程等が実施される（後述する図８も参照）。なお、「°ＣＡ」とは、エンジンの出力軸であるクランク軸の回転角（クランク角）を表す。
【００３４】
吸気通路１０は、各気筒２Ａ〜２Ｄの吸気ポート４と連通する４つの独立吸気通路１１と、各独立吸気通路１１の上流側（吸入空気の流れ方向の上流側）に共通に設けられたサージタンク１２と、サージタンク１２の上流側に設けられた単管状の吸気管１３とを有している。吸気管１３には、吸入空気量を調節するための開閉可能なスロットル弁１４と、後述するターボ過給機２０により圧縮された空気を冷却するためのインタークーラ１５とが設けられている。
【００３５】
排気通路３０は、図１〜図３に示すように、各気筒２Ａ〜２Ｄの排気ポート５と連通する複数の独立排気通路３１，３２，３３と、各独立排気通路３１，３２，３３の下流端部（排気ガスの流れ方向下流側の端部）が集合した排気集合部３４と、排気集合部３４の下流側に設けられた単管状の排気管３５とを有している。排気管３５には、三元触媒等の触媒が内蔵された触媒コンバータ３６やサイレンサー（図示省略）等が設けられる。
【００３６】
前記のように、本実施形態では４つの気筒２Ａ，２Ｂ，２Ｃ，２Ｄに対し３つの独立排気通路３１，３２，３３が用意されている。これは、中央の独立排気通路３２が、２番気筒２Ｂ及び３番気筒２Ｃに対し共通に使用可能なようにＹ字状に分岐した形状とされているからである。すなわち、独立排気通路３２は、２番気筒２Ｂ及び３番気筒２Ｃの各排気ポート５から延びる２つの分岐通路部３２ａ，３２ｂと、各分岐通路部３２ａ，３２ｂが合流することで形成された単一の共通通路部３２ｃとを有している。一方、１番気筒２Ａ及び４番気筒２Ｄの各排気ポート５に接続される独立排気通路３１，３３については、分岐のない単管状に形成されている。以下では、単管状の独立排気通路３１，３３を、それぞれ「第１独立排気通路３１」及び「第３独立排気通路３３」といい、二股状に分岐した独立排気通路３２を「第２独立排気通路３２」ということがある。
【００３７】
ここで、本実施形態のような４サイクル４気筒エンジンでは、１番気筒２Ａ→３番気筒２Ｃ→４番気筒２Ｄ→２番気筒２Ｂの順に点火が行われるので、二股状に形成された第２独立排気通路３２の上流端部が接続される２番気筒２Ｂ及び３番気筒２Ｃは、排気順序（排気行程が実施される順序）が連続しない関係にある。このため、前記のように２番気筒２Ｂ及び３番気筒２Ｃに共通の独立排気通路３２を接続した場合でも、これら両気筒２Ｂ，２Ｃからの排気ガスが同時に第２独立排気通路３２に流れることはない。
【００３８】
単管状に形成された第１、第３独立排気通路３１，３３は、その間に位置する第２独立排気通路３２の共通通路部３２ｃに徐々に近接するように、気筒列方向の中央側を指向して延びている。そして、第１、第３独立排気通路３１，３３の各下流端部と第２独立排気通路３２の下流端部（共通通路部３２ｃの下流端部）とが、所定の角度（比較的浅い角度が望ましい）をもって合流することにより、各独立排気通路３１〜３３の下流側に前記排気集合部３４が形成されている。
【００３９】
単管状の第１独立排気通路３１及び第３独立排気通路３３は、２番気筒２Ｂと３番気筒２Ｃとの間を通る中心線を挟んで対称の形状を有している。このため、第１独立排気通路３１及び第３独立排気通路３３は、互いに同一の通路長及び容積を有している。一方、二股状の第２独立排気通路３２は、その分岐通路部３２ａ，３２ｂ及び共通通路部３２ｃの各通路長の合計が、第１、第２独立排気通路３１，３２のそれぞれの通路長と同一となるように形成されており、第１、第２独立排気通路３１，３２と同一の容積を有している。
【００４０】
図２及び図３に示すように、第１、第３独立排気通路３１，３３の各下流部と、第２独立排気通路３２の下流部（共通通路部３２ｃ）とは、排気ガスの流れ方向に沿って延びる隔壁３７によってそれぞれ２分されている。すなわち、第１、第３独立排気通路３１，３３の下流部、及び第２独立排気通路３２の共通通路部３２ｃは、それぞれ、隔壁３７によって区画された２つの流路３８，３９を有している。
【００４１】
第１〜第３独立排気通路３１，３２，３３内の各隔壁３７は、独立排気通路３１，３２，３３の途中部から下流端部（排気集合部３４との接続部）までの範囲に亘って設けられている。言い換えると、各独立排気通路３１，３２，３３は、流路３８，３９に２分された状態のまま（途中でその分割状態が解消されることなく）、排気集合部３４に接続されている。
【００４２】
排気通路３０には、その第１〜第３独立排気通路３１，３２，３３内を通る排気ガスの流通面積を変更するための排気絞り弁４０が設けられている。この排気絞り弁４０は、第１〜第３独立排気通路３１，３２，３３の各下流部に備わる前記流路３８，３９のうちの一方（本実施形態では図３の上側に位置する流路３９）を開閉可能に遮断することにより、各独立排気通路３１，３２，３３内の流通面積を変更する。なお、以下では、排気絞り弁４０により開閉される流路３９を「可変流路３９」といい、もう一方の流路３８を「常用流路３８」という。
【００４３】
排気絞り弁４０は、その詳細な図示は省略するが、第１〜第３独立排気通路３１，３２，３３内のそれぞれの可変流路３９を遮断するように設けられた３つの弁体と、各弁体同士を連結するシャフトと、シャフトを回転駆動する駆動源（電気モータ等）とを有している。このような構造の排気絞り弁４０は、前記駆動源によるシャフト及び弁体の回転駆動に伴って、各独立排気通路３１，３２，３３内の可変流路３９を同時に開閉することが可能である。
【００４４】
本実施形態のエンジンには、エンジン本体１から排出される排気ガスのエネルギーにより駆動されるターボ過給機２０が装備されている。
【００４５】
ターボ過給機２０は、排気通路３０の排気集合部３４の直下流（排気集合部３４と排気管３５との間）に設けられたタービンハウジング２１と、タービンハウジング２１内に配設されたタービン２２と、吸気管１３内に配設されたコンプレッサ２３と、これらタービン２２及びコンプレッサ２３を互いに連結する連結軸２４とを有している。エンジンの運転中、エンジン本体１の各気筒２Ａ〜２Ｄから排気ガスが排出されると、その排気ガスが独立排気通路３１，３２，３３等を通じてターボ過給機２０のタービンハウジング２１内に流入することにより、タービン２２が排気ガスのエネルギーを受けて高速で回転する。また、タービン２２と連結軸２４を介して連結されたコンプレッサ２３がタービン２２と同じ回転速度で駆動されることにより、吸気管１３を通過する吸入空気が加圧されて、エンジン本体１の各気筒２Ａ〜２Ｄへと圧送される。
【００４６】
排気通路３０には、ターボ過給機２０のタービン２２をバイパスするためのバイパス通路４２が、タービンハウジング２１とその下流側の排気管３５とを互いに連結するように設けられており、このバイパス通路４２の途中部には、ウェストゲート弁４３が開閉可能に設けられている。ウェストゲート弁４３が開弁されると、エンジン本体１から排出された排気ガスの少なくとも一部がバイパス通路４２を通過するので、タービン２２に流入する排気ガスの量が減り、タービン２２の駆動力が抑制される。
【００４７】
排気通路３０の排気集合部３４と吸気通路１０のサージタンク１２とは、高圧ＥＧＲ通路（追加ＥＧＲ通路）５１を介して互いに連結されている。つまり、高圧ＥＧＲ通路５１は、タービン２２より上流の排気通路３０と、コンプレッサ２３より下流の吸気通路１０とを連通している。この高圧ＥＧＲ通路５１は、エンジン本体１から排出された排気ガスの一部を吸気系に戻す、いわゆる排気還流（Ｅｘｈａｕｓｔ  Ｇａｓ  Ｒｅｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ）を行うための通路である。高圧ＥＧＲ通路５１には、ＥＧＲガス（吸気系に戻される排気ガス）を冷却するための高圧ＥＧＲクーラ５２と、高圧ＥＧＲ通路５１を通過するＥＧＲガス（高圧ＥＧＲガスということがある）の流量を調節するための開閉可能な高圧ＥＧＲ弁（追加ＥＧＲ弁）５３とが設けられている。これらの高圧ＥＧＲ通路５１、高圧ＥＧＲクーラ５２、及び高圧ＥＧＲ弁５３を含んで、高圧ＥＧＲ装置５０が構成されている。高圧ＥＧＲ装置５０は、本発明の追加ＥＧＲ装置に相当する。以下では、高圧ＥＧＲ装置５０を用いて行うＥＧＲを「高圧ＥＧＲ」と称する。
【００４８】
本実施形態に係るエンジンは、前記高圧ＥＧＲ装置５０に加えて、低圧ＥＧＲ装置６０を備えている。すなわち、触媒コンバータ３６より下流の排気管３５とコンプレッサ２３より上流の吸気管１３とは、低圧ＥＧＲ通路（ＥＧＲ通路）６１を介して互いに連結されている。つまり、低圧ＥＧＲ通路６１は、タービン２２より下流の排気通路３０と、コンプレッサ２３より上流の吸気通路１０とを連通している。この低圧ＥＧＲ通路６１は、高圧ＥＧＲ通路５１と同様、排気還流を行うための通路である。低圧ＥＧＲ通路６１には、ＥＧＲガスを冷却するための低圧ＥＧＲクーラ６２と、低圧ＥＧＲ通路６１を通過するＥＧＲガス（低圧ＥＧＲガスということがある）の流量を調節するための開閉可能な低圧ＥＧＲ弁（ＥＧＲ弁）６３とが設けられている。これらの低圧ＥＧＲ通路６１、低圧ＥＧＲクーラ６２、及び低圧ＥＧＲ弁６３を含んで、低圧ＥＧＲ装置６０が構成されている。低圧ＥＧＲ装置６０は、本発明のＥＧＲ装置に相当する。以下では、低圧ＥＧＲ装置６０を用いて行うＥＧＲを「低圧ＥＧＲ」と称する。
【００４９】
（２）制御系
次に、図４を用いて、エンジンの制御系について説明する。本実施形態のエンジンは、その各部がＥＣＵ（エンジン制御ユニット）７０によって統括的に制御される。ＥＣＵ７０は、周知のとおり、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等から構成されるマイクロプロセッサであり、本発明のＥＧＲ制御手段、吸排気弁制御手段、及びウェストゲート弁制御手段に相当する。
【００５０】
ＥＣＵ７０には、各種センサからの情報が入力される。例えば、エンジン又は車両には、エンジンの回転速度、つまりエンジン本体１のクランク軸の回転速度を検出するためのエンジン速度センサＳＮ１と、エンジンの冷却水の温度を検出するためのエンジン水温センサＳＮ２と、吸気管１３を通過する吸入空気の流量を検出するためのエアフローセンサＳＮ３と、ドライバーにより操作される図外のアクセルペダルの開度（アクセル開度）を検出するためのアクセル開度センサＳＮ４とが設けられており、これらの各センサで検出された情報が電気信号としてＥＣＵ７０に逐次入力されるようになっている。
【００５１】
ＥＣＵ７０は、前記各センサ（ＳＮ１〜ＳＮ４等）からの入力信号に基づいて種々の演算等を実行しつつ、エンジンの各部を制御する。すなわち、ＥＣＵ７０は、点火プラグ８、インジェクタ９、吸排気弁用のＶＶＴ１６，１６、スロットル弁１４、排気絞り弁４０、ウェストゲート弁４３、高圧ＥＧＲ弁５３、及び低圧ＥＧＲ弁６３と電気的に接続されており、前記演算の結果等に基づいて、これらの機器にそれぞれ駆動用の制御信号を出力する。
【００５２】
（３）運転領域に応じた定常走行時の制御
次に、ＥＣＵ７０が行うエンジン制御の具体例について、図５の制御マップを参照しつつ説明する。
【００５３】
図５において、ＷＯＴは、エンジンの全負荷ライン（アクセル全開のときのエンジントルク、すなわち全開トルク）を表している。本実施形態では、エンジンにターボ過給機２０が備わっているので、エンジンの全負荷ラインＷＯＴは、自然吸気のとき（過給なしのとき）のエンジントルクの上限である自然吸気ライン（図示せず）よりも高く設定されている。
【００５４】
全負荷ラインＷＯＴ上に存在するポイントＩＣは、いわゆるインターセプトポイントである。このインターセプトポイントＩＣでは、ターボ過給機２０のコンプレッサ２３による過給圧が、エンジンや過給機２０を保護する観点から予め定められた上限値に達するので、インターセプトポイントＩＣより高回転側では、前記過給圧が上限値を超えて上昇するのを防止するための過給圧制御が実行される。なお、以下では、インターセプトポイントＩＣに対応するエンジン回転速度Ｎｉを「インターセプト回転速度Ｎｉ」と称する。
【００５５】
図５のマップによると、インターセプト回転速度Ｎｉよりも所定速度低い回転速度Ｎｏ（以下「中間回転速度Ｎｏ」と称する）が設定され、エンジンの運転領域において、前記中間回転速度Ｎｏよりも低回転側の速度域における高負荷側（トルクの高い側）に第１領域Ｒ１が設定されている。一方、中間回転速度Ｎｏよりも高回転側の速度域における高負荷側に第２領域Ｒ２が設定されている。そして、これらの第１、第２領域Ｒ１，Ｒ２を除いた残余の領域に第３領域Ｒ３が設定されている。
【００５６】
なお、第２領域Ｒ２内に第４領域Ｒ４が設定されている。この第４領域Ｒ４は、第２領域Ｒ２内において最も高回転かつ高負荷側の領域である。以下、特に断らない限り、第２領域Ｒ２というときは、この第４領域Ｒ４を含めていう。
【００５７】
エンジンの運転中、ＥＣＵ７０は、エンジン速度センサＳＮ１、エアフローセンサＳＮ３、及びアクセル開度センサＳＮ４等から得られる情報に基づいて、エンジンが図５の制御マップにおけるどの領域で運転されているかを逐次判断し、その判断結果に応じて、各領域毎に、吸気弁６、排気弁７、排気絞り弁４０、ウェストゲート弁４３、高圧ＥＧＲ弁４７、及び低圧ＥＧＲ弁５３を制御する。
【００５８】
詳しくは後述するが、本実施形態においては、ＥＣＵ７０は、定常走行時は、この図５に示す制御マップの全領域Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４において、高圧ＥＧＲ弁４７及び低圧ＥＧＲ弁５３を制御することにより、ＥＧＲを行う。ただし、ＥＣＵ７０は、加速時は、この図５に示す制御マップの一部の領域において、ＥＧＲを停止する場合がある。
【００５９】
次に、本実施形態において図５に示す制御マップが設定された経緯を説明する。
【００６０】
まず、エンジンの運転領域の全域で高圧ＥＧＲを行ったときは、ＥＧＲを行わなかったときに比べて、高速域で全開トルクが向上し、低速域で全開トルクが低下する。
【００６１】
高速域で全開トルクが向上する理由は、高圧ＥＧＲでは、ＥＧＲガスがタービン２２より上流の排気通路３０から抜き出され、コンプレッサ２３より下流の吸気通路１０に還流されるので、タービン２２より上流の排気圧が低減され、コンプレッサ２３より下流の吸気圧が上昇して、ポンピングロスが減少すること、低温のＥＧＲガスが燃焼室に導入されることによって燃焼温度が低下し、ノッキングが抑制されて点火時期が進角できること、排気ガス温度の低下により空気量が増量すること等である。なお、ノッキングが抑制されることにより、点火時期の進角が可能になり、相対的に少ない燃料でも十分なトルクが得られて、燃費の改善も図られる。
【００６２】
低速域で全開トルクが低下する理由は、ＥＧＲにより新気量が低下すること、新気量の低下及びタービン２２より上流の排気圧の低下により過給圧が低下すること等である。
【００６３】
また、エンジンの運転領域の全域で低圧ＥＧＲを行ったときは、エンジンの運転領域の全域で高圧ＥＧＲを行ったときに比べて、低速域で全開トルクが向上する。つまり、低圧ＥＧＲを行ったときのエンジンの全負荷ラインは、高圧ＥＧＲを行ったときのエンジンの全負荷ラインにおける前記低速域でのトルクの低下を補填することができる。それは、次のような理由による。
【００６４】
図６は、ターボ過給機のコンプレッサの特性を示す性能曲線のグラフであり、低圧ＥＧＲの作用を説明するためのものである。
【００６５】
図６において、縦軸はコンプレッサの圧力比、横軸はコンプレッサの吐出流量である。この図６のグラフにおいて、各ラインＳＬ、ＲＬ、ＣＬは、それぞれ、サージライン、回転限界ライン、チョークラインを表しており、これらのラインで囲まれた領域がコンプレッサの運転可能領域である。また、この運転可能領域内に図示された等高線のような曲線群は、コンプレッサの効率が等しい運転ポイントを結んだ等効率線であり、領域の中央側に位置する曲線ほど効率が高くなることを表している。
【００６６】
図６では、ある特定の条件でエンジンを運転したときのコンプレッサの運転ポイントの変化を作動ラインとして表している。なお、作動ラインは、その途中から圧力比が頭打ちになっている（横向きの直線に移行している）が、これは、エンジンや過給機を保護する観点から設けられた上限値に過給圧が達したために過給圧制御（例えばウェストゲート弁を開く等する制御）が実行されたことを示している。これについては後述する。
【００６７】
いま、ＥＧＲ無しで、コンプレッサの吐出流量及びコンプレッサの圧力比がポイントＰ１にあるとする。このコンプレッサの運転ポイントＰ１は、前記流量及び前記圧力比が比較的小さいポイントである。このとき、エンジンの運転状態は低速高負荷域、すなわち図５の第１領域Ｒ１にある。
【００６８】
この状態で低圧ＥＧＲを行うと、低圧ＥＧＲではＥＧＲガスはコンプレッサ２３より上流の吸気通路１０に還流されるので、コンプレッサ２３の仕事量が増え、コンプレッサ２３の吐出流量が増大する（図中、吐出流量の増分を符号ΔＱで示した）。そのため、過給圧ひいてはコンプレッサ２３の圧力比が上り、エンジンの運転状態が同じでも、コンプレッサ２３の運転ポイントは当初のポイントＰ１から作動ライン上の別のポイントＰ２に移動する。このポイントＰ２は、当初のポイントＰ１よりも吐出流量及び圧力比が増大したポイントである。しかも、低圧ＥＧＲではＥＧＲガスはタービン２２より下流の排気通路３０から抜き出されるので、タービン２２の駆動力は低下しない。したがって、前記ポイントＰ２は、図６から明らかなように、当初のポイントＰ１よりもコンプレッサ効率の向上したところに位置する。そのため、過給効率が改善し、過給量が効率よく高められる。以上により、低圧ＥＧＲを行うことにより低速高負荷域（図５の第１領域Ｒ１）のトルクが向上する。
【００６９】
なお、図６において、ポイントＰ３は、過給圧が上限値を超えて上昇するのを防止するための過給圧制御が開始されるポイントである。このポイントＰ３よりも流量が大きくなると、例えばウェストゲート弁４３が開かれて、タービン２２より上流の排気圧が低減され、過給圧が上限値を超えないように一定に維持される。その場合、過給圧を一定に維持するための排気圧の低減量は少なくて済むので、前記ポイントＰ３よりも流量が大きい側では、過給圧に対する排気圧の増分が次第に大きくなっていく。このことは、ポンピングロスの増大を招き、燃費性能の悪化につながる。したがって、低圧ＥＧＲは、低速域のトルク向上作用を有するものの、前記ポイントＰ３よりも流量が小さい側（図中、符号ＡｒＬｏで示した側）で行うことが好ましい。
【００７０】
以上を総合し、本実施形態においては、エンジンの運転領域の全域で高圧ＥＧＲを行ったときのエンジンの全負荷ラインと、エンジンの運転領域の全域で低圧ＥＧＲを行ったときのエンジンの全負荷ラインとを重ね合わせることにより、図５に示す制御マップを設定したものである。
【００７１】
以下、各領域毎にＥＣＵ７０が行う制御の内容を分説する。
【００７２】
［ｉ］第１領域Ｒ１
第１領域Ｒ１は、図５に示す制御マップが設定された経緯から分かるように、高圧ＥＧＲではトルクが確保できず、低圧ＥＧＲでトルクが確保できる領域である。したがって、この第１領域Ｒ１での運転時、ＥＣＵ７０は次のような制御を実行する。
・高圧ＥＧＲ弁５３を閉じ、低圧ＥＧＲ弁６３を開く。
・排気絞り弁４０を閉じる（独立排気絞り制御の実行）。
・吸排気弁６，７のバルブオーバーラップ期間を形成又は拡大する。
・ウェストゲート弁４３を閉じる。
【００７３】
第１領域Ｒ１では、高圧ＥＧＲが停止され、低圧ＥＧＲが行われる。すなわち、低圧ＥＧＲ装置６０によるＥＧＲガスの流量が高圧ＥＧＲ装置５０によるＥＧＲガスの流量よりも多くなる。より具体的には、ＥＧＲガスは全て低圧ＥＧＲ装置６０による低圧ＥＧＲガスとなり、高圧ＥＧＲ装置５０による高圧ＥＧＲガスの流量はゼロとなる。そのため、図６を参照して説明したように、トルクが必要な高負荷域において、低速側の第１領域Ｒ１で、過給効率が改善し、トルクが向上する。
【００７４】
また、第１領域Ｒ１では、排気絞り弁４０を閉じる独立排気絞り制御（排気絞り弁４０を閉じて独立排気通路３１，３２，３３内の流通面積を減少させる制御）が実行されることにより、第１〜第３独立排気通路３１，３２，３３内のそれぞれの可変流路３９が遮断される。このことは、各独立排気通路３１，３２，３３内の流通面積が実質的に減少したことを意味する。すると、エンジン本体１の各気筒２Ａ〜２Ｄから排出された排気ガスは、各独立排気通路３１，３２，３３内の常用流路３８のみを通って、高い流速を保ったまま排気集合部３４及びタービン２２へと流入する。
【００７５】
また、第１領域Ｒ１では、ウェストゲート弁４３が閉じられることにより、各気筒２Ａ〜２Ｄから排出された排気ガスは、全てターボ過給機２０のタービン２２に流入し、コンプレッサ２３による過給が十分行われる。
【００７６】
また、第１領域Ｒ１では、吸気弁６及び排気弁７用の各ＶＶＴ１６が駆動されることにより、吸気弁６及び排気弁７の双方が開くバルブオーバーラップ期間が形成又は拡大される。すなわち、図７及び図８に示すように、各気筒２Ａ〜２Ｄの排気行程の後半から吸気行程の前半にかけた比較的長い期間ＯＬに亘って、吸気弁６及び排気弁７の双方が開かれるように、吸排気弁６，７の開閉タイミングが設定される。前記期間、すなわちバルブオーバーラップ期間ＯＬは、この第１領域Ｒ１において、吸気ポート４内の圧力（吸気圧）が排気ポート５内の圧力（排気圧）よりも高くなる時期と重なり合う。なお、図８には、排気弁７のリフトカーブをＥＸ、吸気弁６のリフトカーブをＩＮとして表記している。
【００７７】
このように、過給圧が排気圧以上に高まる第１領域Ｒ１でバルブオーバーラップ期間ＯＬが形成又は拡大されることにより、このバルブオーバーラップ期間ＯＬの間は、燃焼室３を介して吸気ポート４から排気ポート５へと吹き抜ける吸気の流れ（吹き抜け流）が形成される。この吹き抜け流は、燃焼室３に残っている既燃ガス（残留ガス）を排気ポート５へ押し出す、つまり掃気を促進する役割を果たす。そのため、気筒２Ａ〜２Ｄ内の残留ガスを取り除く掃気効果が得られ、ノッキングが抑制されて点火時期が進角できる。その結果、第１領域Ｒ１における前述のトルク向上作用がさらに増長される。また、ノッキングが抑制されることにより、点火時期の進角が可能になり、相対的に少ない燃料でも十分なトルクが得られて、燃費の改善も図られる。次に、この点につきさらに詳しく説明する。
【００７８】
すなわち、本実施形態では、排気ガスの流量が所定値以下となる運転領域（第１領域Ｒ１、第２領域Ｒ２）で、低圧ＥＧＲ弁６３が開かれ、タービン２２を通過した後の排気ガスの一部がＥＧＲガスとしてコンプレッサ２３上流の吸気通路１０に戻される。すると、コンプレッサ２３には、ＥＧＲガスと新気とが混じった吸気が流入するので、コンプレッサ２３が圧送する吸気の流量が増大する。このことは、コンプレッサ２３の圧力比の上昇、つまり過給圧の上昇につながるので、それほど負荷が高くない条件でも、過給圧を排気圧以上の値まで上昇させることが可能になる。
【００７９】
そして、高負荷の第１領域Ｒ１で吸排気弁６，７のバルブオーバーラップ期間ＯＬが形成又は拡大されるので、過給圧が排気圧以上に高まっていることとの相乗効果により、各気筒２Ａ〜２Ｄの吸気ポート４から排気ポート５へと吸気が吹き抜ける吹き抜け流が十分な強さで生成される（図２の矢印Ｗｉ，Ｗｅ参照）。このような吹き抜け流は、各気筒２Ａ〜２Ｄ内の残留ガスを取り除く掃気効果を発揮するので、各気筒２Ａ〜２Ｄでは、高負荷域での運転であるにも拘らず、ノッキングが起き難い環境がつくり出される。このことは、点火時期を進角することを可能にするので、相対的に少ない燃料でも十分な出力が得られるようになり、燃費の改善につながる。
【００８０】
特に、本実施形態では、エンジンの排気通路３０が、１つの気筒（２Ａ又は２Ｄ）の排気ポート５に上流端部が接続された第１、第３独立排気通路３１，３３と、排気順序が連続しない複数の気筒（２Ｂ及び２Ｃ）の各排気ポート５に上流端部が接続された第２独立排気通路３２と、これらの各独立排気通路３１，３２，３３の下流端部同士が１つに集合した排気集合部３４と、独立排気通路３１，３２，３３内を通る排気ガスの流通面積を可変的に設定する排気絞り弁４０とを有している。そして、ＥＣＵ７０は、第１領域Ｒ１での運転時に、吸排気弁６，７のバルブオーバーラップ期間ＯＬを形成又は拡大することに加えて、排気絞り弁４０を閉じて独立排気通路３１，３２，３３内の流通面積を減少させる独立排気絞り制御を実行する。このような構成によれば、排気ガスのブローダウン（排気弁７の開弁直後に生じる高圧、高速の排気の流れ）に伴って生じるいわゆるエゼクタ効果により、より確実に残留ガスの掃気を図ることができる。なお、エゼクタ効果とは、高速の噴流の周囲に発生する負圧を利用して被駆動流体を吸引する作用のことである。
【００８１】
図７は、ある特定の気筒のクランク角を横軸にとり、各気筒２Ａ〜２Ｄから排出された排気ガスの圧力（排気集合部３４での測定値）を縦軸にとったグラフである。このグラフにおいて、横軸のＢＤＣ，ＴＤＣ，ＢＤＣ…は、それぞれ前記特定気筒の下死点及び上死点を示しており、ＢＤＣからＴＤＣ又はＴＤＣからＢＤＣまでの間隔はクランク角にして１８０°ＣＡである。本実施形態に係るエンジンは、４気筒エンジンであり、気筒２Ａ〜２Ｄ間の点火間隔が１８０°ＣＡであるため、これに合わせて、各気筒２Ａ〜２Ｄの排気弁７を開いた直後に発生する排気ガスのブローダウンも１８０°ＣＡ毎に発生する。このため、前記特定気筒のＢＤＣ，ＴＤＣ，ＢＤＣ…と前記ブローダウンの発生位置とは、概ね一致している。
【００８２】
図７のグラフにおいて、前記特定気筒が排気上死点（ＴＤＣ）の近傍にあるとき、この特定気筒の次に排気行程を迎える後続気筒からは、ブローダウンによって高速の排気ガスが噴出される（図２の矢印Ｗｅ０参照）。このブローダウンガスは、排気集合部３４に流入したときにその周囲に強い負圧を発生させる。特に、第１領域Ｒ１では、独立排気通路３１，３２，３３内の流通面積を減少させる独立排気絞り制御が実行されるので、各気筒２Ａ〜２Ｄから排出されるブローダウンガスの流速がより速められ、より強い負圧が生成される。この強い負圧は、独立排気通路（３１，３２，３３のいずれか）を遡って前記特定気筒の排気ポート５に作用し、排気ポート５の圧力を下げるので（図７に破線で示した波形を参照）、その排気ポート５を通じて排気ガスを吸い出そうとする（エゼクタ効果）。
【００８３】
しかもこのとき、第１領域Ｒ１では、このような強いエゼクタ効果が得られる上に、前述したように、吸排気弁６，７のバルブオーバーラップ期間ＯＬが形成又は拡大されているので、各気筒２Ａ〜２Ｄのバルブオーバーラップ期間ＯＬ中、吸気ポート４の圧力（つまり過給圧）と排気ポート５の圧力との間には、図７に示すような大きな落差ΔＨが生まれる。この圧力差ΔＨは、吸気ポート４から排気ポート５へと吸気が吹き抜ける吹き抜け流（図２の矢印Ｗｉ，Ｗｅ参照）を強め、残留ガスの掃気をより一層促進させる。
【００８４】
さらに、第１領域Ｒ１では、独立排気絞り制御に伴い、ブローダウンによる排気圧力のピーク値（ブローダウンピーク）がより高められる。これは、独立排気絞り制御を実行することで、各独立排気通路３１，３２，３３内の可変流路３９が遮断されて排気ガスの流通面積が縮小し、排気ガスが短期間に集中的に流れるようになったからである。そして、このことは、過給圧を高める効果を発揮する（動圧過給効果）。
【００８５】
ここで、１回の排気行程当たりの有効な排気時間（ブローダウン期間）は、排気弁７の開弁直後に現れる排気圧力のピーク値（ブローダウンピーク）が高いほど、短くなる。一方で、動圧過給による効果は、ブローダウンピークに対して二次曲線的な特性を有することが知られている。そのため、本実施形態のように、独立排気絞り制御によってブローダウンピークを高めた場合には、独立排気絞り制御を実行しなかった場合と比べて、ブローダウン期間の短縮による目減り分を差し引いても、タービン２２が排気ガスから受け取る平均的な駆動力が増大することになる。本実施形態では、このような動圧過給効果によってターボ過給機２０の過給能力をより高めることができるので、負荷の高い第１領域Ｒ１で低圧ＥＧＲを実行しながらも、高い過給圧により十分な新気量を確保して、エンジントルクを高めることができる。
【００８６】
［ｉｉ］第２領域Ｒ２
第２領域Ｒ２（第４領域を含めていう）は、図５に示す制御マップが設定された経緯から分かるように、ポンピングロスの増大を招くため、低圧ＥＧＲを行わないことが好ましい領域である。したがって、この第２領域Ｒ２での運転時、ＥＣＵ７０は次のような制御を実行する。
・低圧ＥＧＲ弁６３を閉じ、高圧ＥＧＲ弁５３を開く。
・排気絞り弁４０を開く（独立排気絞り制御の非実行）。
・ウェストゲート弁４３を閉じる（第４領域Ｒ４では開く）。
【００８７】
第２領域Ｒ２では、低圧ＥＧＲが停止され、高圧ＥＧＲが行われる。すなわち、高圧ＥＧＲ装置５０によるＥＧＲガスの流量が低圧ＥＧＲ装置６０によるＥＧＲガスの流量よりも多くなる。より具体的には、ＥＧＲガスは全て高圧ＥＧＲ装置５０による高圧ＥＧＲガスとなり、低圧ＥＧＲ装置６０による低圧ＥＧＲガスの流量はゼロとなる。そのため、図６を参照して説明したように、低圧ＥＧＲを行うと発生するポンピングロスの増大が回避され、代わりに、タービン２２より上流の排気通路３０から抜き出された高圧ＥＧＲガスがコンプレッサ２３より下流の吸気通路１０に還流されるので、ポンピングロスが減少する。
【００８８】
また、第２領域Ｒ２で高圧ＥＧＲ装置５０によるＥＧＲガスの流量が低圧ＥＧＲ装置６０によるＥＧＲガスの流量よりも多くなることにより、前述したように、トルクが必要な高負荷域において、高速側の第２領域Ｒ２で、ポンピングロスの減少、ノッキングの抑制、排気ガス温度の低下等により、トルクが向上する。また、ノッキングが抑制されることにより、点火時期の進角が可能になり、相対的に少ない燃料でも十分なトルクが得られて、燃費の改善も図られる。
【００８９】
また、第２領域Ｒ２では、エンジン回転速度が比較的高く排気ガスの流量が多いため、これに対応すべく排気絞り弁４０が開かれて、第１〜第３独立排気通路３１，３２，３３内のそれぞれの可変流路３９が開放される。これにより、各気筒２Ａ〜２Ｄからの排気ガスは、各独立排気通路３１，３２，３３内の常用流路３８及び可変流路３９の双方を通ってスムーズに下流側へと排出される。
【００９０】
また、第４領域Ｒ４以外の第２領域Ｒ２では、ウェストゲート弁４３が閉じられることにより、各気筒２Ａ〜２Ｄから排出された排気ガスは、全てターボ過給機２０のタービン２２に流入し、コンプレッサ２３による過給が十分行われる。
【００９１】
一方、第４領域Ｒ４では、ウェストゲート弁４３が開かれることにより過給圧制御が実行され、コンプレッサ２３による過給圧がエンジンやターボ過給機２０を保護する観点から設けられた上限値を超えて上昇することが防止される。
【００９２】
［ｉｉｉ］第３領域Ｒ３
第３領域Ｒ３は、図５に示す制御マップが設定された経緯から分かるように、高圧ＥＧＲ及び低圧ＥＧＲのいずれも行うことができる領域である。したがって、この第３領域Ｒ３での運転時、ＥＣＵ７０は次のような制御を実行する。
・高圧ＥＧＲ弁５３及び低圧ＥＧＲ弁６３の双方を開く。
・排気絞り弁４０を開く（独立排気絞り制御の非実行）。
・ウェストゲート弁４３を閉じる。
【００９３】
すなわち、第３領域Ｒ３では、低圧ＥＧＲ及び高圧ＥＧＲの双方が行われる。これにより、トルクが少なくて済む部分負荷域において、着火性の確保、排気ガス温度及び排気圧の過度の上昇の抑制、燃焼性の向上と燃費の向上との同時達成等を図ることができる。高圧ＥＧＲ装置５０によるＥＧＲガスの流量と低圧ＥＧＲ装置６０によるＥＧＲガスの流量との比率は、高圧ＥＧＲ及び低圧ＥＧＲの特徴（レスポンスやＥＧＲガスの温度等）を考慮し、状況に応じて、決定すればよい。
【００９４】
なお、ＥＣＵ７０は、第３領域Ｒ３において、第１領域Ｒ１に近い領域ほど低圧ＥＧＲ装置６０による低圧ＥＧＲガスの流量が高圧ＥＧＲ装置５０による高圧ＥＧＲガスの流量よりも多くなり、第２領域Ｒ２に近い領域ほど高圧ＥＧＲ装置５０による高圧ＥＧＲガスの流量が低圧ＥＧＲ装置６０による低圧ＥＧＲガスの流量よりも多くなるように、高圧ＥＧＲ弁５３及び低圧ＥＧＲ弁６３を制御する。
【００９５】
その結果、ＥＣＵ７０は、例えば、エンジンの運転領域において、低速かつ部分負荷側の特定領域Ｒα（図５参照）では、低圧ＥＧＲ弁６３を開弁状態とする（高圧ＥＧＲ弁５３は低圧ＥＧＲ弁６３よりも開度の小さい開弁状態とする）。また、ＥＣＵ７０は、エンジンの運転領域において、部分負荷側の所定領域（例えば図５に示す制御マップの低負荷域）では、低圧ＥＧＲ弁６３及び高圧ＥＧＲ弁５３の双方を開弁状態とし、前記所定領域内の高速側の領域ほど高圧ＥＧＲ弁５３の開度を低圧ＥＧＲ弁６３の開度よりも大きくする。また、ＥＣＵ７０は、エンジンの運転領域において、高速かつ部分負荷側の第２の特定領域Ｒβ（図５参照）では、高圧ＥＧＲ弁５３を開弁状態とする（低圧ＥＧＲ弁６３は高圧ＥＧＲ弁５３よりも開度の小さい開弁状態とする）。
【００９６】
また、第３領域Ｒ３では、排気絞り弁４０が開かれて、第１〜第３独立排気通路３１，３２，３３内のそれぞれの可変流路３９が開放される。これにより、各気筒２Ａ〜２Ｄからの排気ガスは、各独立排気通路３１，３２，３３内の常用流路３８及び可変流路３９の双方を通ってスムーズに下流側へと排出される。
【００９７】
また、第３領域Ｒ３では、ウェストゲート弁４３が閉じられることにより、各気筒２Ａ〜２Ｄから排出された排気ガスは、全てターボ過給機２０のタービン２２に流入し、コンプレッサ２３による過給が十分行われる。
【００９８】
（４）加速時の制御
図９において、実線（ＥＧＲ有り）は、エンジンの運転領域の全域でＥＧＲを行う図５の制御マップの全負荷ライン（定常性能）を表し、破線（ＥＧＲ無し）は、エンジンの運転領域の全域でＥＧＲを行わないときの全負荷ライン（定常性能）を表す。図示したように、定常走行時は、図５の制御マップの全開トルク（実線）がＥＧＲを行わないときの全開トルク（破線）よりも高速域では向上し、低速域では低下している。
【００９９】
なお、図５の制御マップの全負荷ラインＷＯＴと、図９の実線（ＥＧＲ有り（定常性能））とは、図面において、便宜上、形状が異なって表されている（特に低速域）。
【０１００】
また、図９に、加速時にいわゆるターボラグによって低下する全負荷ライン（過渡性能）を併せて示した。すなわち、アクセル開度ゼロの状態から一気にアクセル全開とした場合（急加速の場合）の図５の制御マップの全負荷ラインを鎖線で示し、ＥＧＲを行わないときの全負荷ラインを点線で示した。図示したように、加速時のエンジンの全負荷ラインは、ＥＧＲを行うとき（鎖線）のほうが、ＥＧＲを行わないとき（点線）よりも低くなる。
【０１０１】
［ｉ］低速域での制御
図９において、いま、エンジンの運転状態がポイントＸ１にあるとする。このポイントＸ１は前述の特定領域Ｒα（図５参照）に位置している。すなわち、エンジンは低速かつ部分負荷域にあって、低圧ＥＧＲ弁６３が開弁状態とされ、高圧ＥＧＲ弁５３が低圧ＥＧＲ弁６３よりも開度の小さい開弁状態とされている。この状態で、アクセル開度を一気に増大すると、エンジンの運転状態はポイントＸ１からポイントＸ２に移動する。すなわち、急加速時は、エンジン回転速度が上がる間もなくエンジン負荷が増大する。一方、前記状態で、アクセル開度を徐々に増大していくと、エンジンの運転状態はポイントＸ１からポイントＸ３に移動する。すなわち、緩加速時は、エンジン回転速度も上がりつつエンジン負荷が増大する。
【０１０２】
ＥＣＵ７０は、エンジンの運転状態がポイントＸ１からポイントＸ２に移動する急加速時は、低圧ＥＧＲ弁６３を閉弁状態とする（高圧ＥＧＲ弁５３も閉弁状態とする）。すなわち、それまで開いていた低圧ＥＧＲ弁６３及び高圧ＥＧＲ弁５３を閉じる。その理由は、ＥＧＲを継続すると、加速時のトルク不足が大きくなるからである。つまり、ポイントＸ２は、加速時に低下する図５の制御マップの全負荷ライン（鎖線）を超えてトルク軸方向の上にある。そのため、ＥＧＲを継続していると、要求通りのトルクは得られない。一方、加速時に低下するＥＧＲを行わないときの全負荷ライン（点線）は、ポイントＸ２よりもトルク軸方向の上にある。そのため、ＥＧＲを停止すると、要求通りのトルクが得られる。そこで、ＥＣＵ７０は、加速時でも急加速時は、低圧ＥＧＲ弁６３（及び高圧ＥＧＲ弁５３）を閉弁状態とするのである。これにより、加速時のトルク不足の問題が低減される。
【０１０３】
これに対し、ＥＣＵ７０は、エンジンの運転状態がポイントＸ１からポイントＸ３に移動する緩加速時は、低圧ＥＧＲ弁６３を開弁状態とする（高圧ＥＧＲ弁５３は閉弁状態とする）。すなわち、それまで開いていた低圧ＥＧＲ弁６３を開いたままにする。その理由は、ＥＧＲを継続したほうが、加速時のノッキング等の異常燃焼の発生やＮＯｘ等のエミッションの増大を抑制する上でより有利だからである。つまり、ポイントＸ３は、加速時に低下する図５の制御マップの全負荷ライン（鎖線）を超えていない。そのため、ＥＧＲを継続していても、要求通りのトルクが得られる。そこで、ＥＣＵ７０は、加速時でも緩加速時は、低圧ＥＧＲ弁６３を開弁状態とするのである（高圧ＥＧＲ弁５３は閉弁状態とする）。これにより、加速時のノッキング等の異常燃焼の発生やＮＯｘ等のエミッションの増大の問題が抑制される。
【０１０４】
具体的に、ＥＣＵ７０は、エンジンの加速時に、アクセル開度の増大率（増大速度）を算出し、算出したアクセル開度の増大率から、前述のポイントＸ１からＸ２への変化又はポイントＸ１からＸ３への変化のようなエンジンの運転状態の変化を判定する。このエンジンの運転状態の変化は、図５や図９に示すマップ上、現在の（加速前の）ポイントを起点としてトルク軸方向の上方（高トルク側）に延びる直線の傾きとして表れる。そして、この直線が、加速時に低下する図５の制御マップの全負荷ライン（鎖線）と交差する場合、ＥＣＵ７０は、アクセル開度の増大率が所定値以上（急加速）と判定する（その結果、低圧ＥＧＲ弁６３を閉弁状態とする）。一方、前記直線が、加速時に低下する図５の制御マップの全負荷ライン（鎖線）と交差しない場合、ＥＣＵ７０は、アクセル開度の増大率が所定値未満（緩加速）と判定する（その結果、低圧ＥＧＲ弁６３を開弁状態とする）。
【０１０５】
なお、ＥＣＵ７０は、前記直線が加速時に低下する図５の制御マップの全負荷ライン（鎖線）と交差する場合に、実際に加速後のポイントが前記ライン（鎖線）を超えてトルク軸方向の上方（高トルク側）に移動するかどうかまでは判定しない。その理由は、前記直線が加速時に低下する図５の制御マップの全負荷ライン（鎖線）と交差する場合は、加速後のポイントが前記ライン（鎖線）を超えてトルク軸方向の上方に移動する可能性が大きいのだから、加速時のトルク不足の問題を低減するためには、前記直線が前記ライン（鎖線）と交差するか否かを判定すれば十分だからである。
【０１０６】
また、加速時にターボラグによって低下する全負荷ラインは、緩加速ほどトルク軸方向の上方に移動する（つまり低下の度合いが小さくなる）。そこで、アクセル開度ゼロの状態から一気にアクセル全開とした場合（急加速の場合）の全負荷ラインを一律に基準とするのではなく、アクセル開度の増大率に応じてそれぞれ異なる全負荷ラインを基準として、交差するか否かの判定を行ってもよい。
【０１０７】
ＥＣＵ７０は、特定領域Ｒαからの緩加速時に低圧ＥＧＲ弁６３を開弁状態とする場合、定常走行時の第１領域Ｒ１での制御と同様、高圧ＥＧＲ弁５３を閉弁状態とし、排気絞り弁４０を閉じ（独立排気絞り制御の実行）、吸排気弁６，７のバルブオーバーラップ期間を形成又は拡大し、ウェストゲート弁４３を閉じる。この場合、高圧ＥＧＲ弁５３を閉弁状態とするとは、加速前の特定領域Ｒαで開いていた高圧ＥＧＲ弁５３を閉じることである。
【０１０８】
このように、低速かつ部分負荷側の特定領域Ｒαからの緩加速時に、定常走行時の第１領域Ｒ１での制御と同様の制御を行うことにより、前述したように、気筒２Ａ〜２Ｄ内の残留ガスを取り除く掃気効果が加速時においても得られ、ノッキングが抑制されて点火時期が進角できる。その結果、低速かつ高負荷側の第１領域Ｒ１における前述のトルク向上作用がさらに増長される。また、ノッキングが抑制されることにより、加速時においても、点火時期の進角が可能になり、相対的に少ない燃料でも十分なトルクが得られて、燃費の改善も図られる。
【０１０９】
［ｉｉ］高速域での制御
図９において、いま、エンジンの運転状態がポイントＸ４にあるとする。このポイントＸ４は前述の第２の特定領域Ｒβ（図５参照）に位置している。すなわち、エンジンは高速かつ部分負荷域にあって、高圧ＥＧＲ弁５３が開弁状態とされ、低圧ＥＧＲ弁６３が高圧ＥＧＲ弁５３よりも開度の小さい開弁状態とされている。この状態で、アクセル開度を一気に増大すると、エンジンの運転状態はポイントＸ４からポイントＸ５に移動する。一方、前記状態で、アクセル開度を徐々に増大していくと、エンジンの運転状態はポイントＸ４からポイントＸ６に移動する。
【０１１０】
ＥＣＵ７０は、前記第２の特定領域Ｒβからの加速時は、アクセル開度の増大率に拘らず、つまり急加速か緩加速かに拘らず、高圧ＥＧＲ弁５３の開弁状態を維持する（低圧ＥＧＲ弁６３は閉弁状態とする）。すなわち、それまで開いていた高圧ＥＧＲ弁５３を開いたままにする（低圧ＥＧＲ弁６３は閉じる）。その理由は、ＥＧＲを停止すると、加速時のトルクが不足し、かつ加速時のノッキング等の異常燃焼の発生やＮＯｘ等のエミッションの増大が懸念されるからである。つまり、ポイントＸ５及びＸ６は、いずれも、ＥＧＲを行わないときの全負荷ライン（破線）を超えてトルク軸方向の上にあり、かつ図５の制御マップの全負荷ライン（実線）のトルク軸方向の下にある。そのため、ＥＧＲを停止すると、要求通りのトルクが得られないばかりか、ノッキング等の発生やＮＯｘ等の増大も懸念される。そこで、ＥＣＵ７０は、前記第２の特定領域Ｒβからの加速時は、アクセル開度の増大率に拘らず、高圧ＥＧＲ弁５３の開弁状態を維持するのである（低圧ＥＧＲ弁６３は閉弁状態とする）。これにより、加速時のトルク不足の問題が低減され、かつ加速時のノッキング等の異常燃焼の発生やＮＯｘ等のエミッションの増大の問題が抑制される。
【０１１１】
ＥＣＵ７０は、第２の特定領域Ｒβからの加速時に高圧ＥＧＲ弁５３を開弁状態とする場合、定常走行時の第２領域Ｒ２での制御と同様、低圧ＥＧＲ弁６３を閉弁状態とし、排気絞り弁４０を開き（独立排気絞り制御の非実行）、ウェストゲート弁４３を閉じる（第４領域Ｒ４では開く）。この場合、低圧ＥＧＲ弁６３を閉弁状態とするとは、加速前の第２の特定領域Ｒβで開いていた低圧ＥＧＲ弁６３を閉じることである。
【０１１２】
このように、高速かつ部分負荷側の第２の特定領域Ｒβからの加速時に、定常走行時の第２領域Ｒ２での制御と同様の制御を行うことにより、高速かつ高負荷側の第２領域Ｒ２における前述の作用が加速時においても得られ、ポンピングロスの減少、ノッキングの抑制、排気ガス温度の低下等により、トルクが向上する。また、ノッキングが抑制されることにより、加速時においても、点火時期の進角が可能になり、相対的に少ない燃料でも十分なトルクが得られて、燃費の改善も図られる。
【０１１３】
（５）作用等
本実施形態に係るエンジンは、排気通路３０を通過する排気ガスのエネルギーにより駆動されるタービン２２と、タービン２２により駆動されて吸気通路１０内の空気を加圧するコンプレッサ２３とを含むターボ過給機２０を備えたターボ過給エンジンであって、次のような特徴的構成を有している。
【０１１４】
まず、タービン２２より下流の排気通路３０とコンプレッサ２３より上流の吸気通路１０とを連通する低圧ＥＧＲ通路６１と、低圧ＥＧＲ通路６１を通過するＥＧＲガスの流量を調節する低圧ＥＧＲ弁６３とを含む低圧ＥＧＲ装置６０が備えられている。
【０１１５】
また、エンジンの加速時に、アクセル開度の増大率が所定値未満のときは低圧ＥＧＲ弁６３弁を開弁状態とし、アクセル開度の増大率が所定値以上のときは低圧ＥＧＲ弁６３を閉弁状態とするＥＣＵ７０が備えられている。
【０１１６】
この構成によれば、ターボ過給機２０と低圧ＥＧＲ装置６０とを併せて備えたターボ過給エンジンにおいて、エンジンの加速時に、アクセル開度の増大率が所定値未満のときは低圧ＥＧＲ装置６０の低圧ＥＧＲ弁６３を開弁状態とするので、ＥＧＲが停止されることなく行われる。アクセル開度の増大率が所定値未満のとき、つまり緩加速時は、エンジンの運転状態が、ターボラグによって低下するエンジンの全負荷ライン（ＥＧＲを行うときの全負荷ライン、図９の鎖線）を超えてトルク軸方向の高トルク側に移動する可能性が小さい。そこで、このような場合は、ＥＧＲを行ってもトルク不足が起きないのであるから、ＥＧＲを行うことにより、加速時のノッキング等の異常燃焼の抑制、ＮＯｘ等のエミッションの低減、燃費の改善等が図られる。
【０１１７】
一方、同じくエンジンの加速時に、アクセル開度の増大率が所定値以上のときは低圧ＥＧＲ装置６０の低圧ＥＧＲ弁６３を閉弁状態とするので、ＥＧＲが停止される。アクセル開度の増大率が所定値以上のとき、つまり急加速時は、エンジンの運転状態が、ターボラグによって低下するエンジンの全負荷ライン（ＥＧＲを行うときの全負荷ライン、図９の鎖線）を超えてトルク軸方向の高トルク側に移動する可能性が大きい。そこで、このような場合は、ＥＧＲを行うとトルク不足が起きるから、ＥＧＲを停止することにより、前記ライン（図９の鎖線）よりもトルク軸方向の高トルク側にあるＥＧＲを行わないときの全負荷ライン（図９の点線）を実現して、加速時のトルク不足を解消するようにしたものである。
【０１１８】
以上により、本実施形態によれば、加速時のノッキング等の異常燃焼の発生やＮＯｘ等のエミッションの増大の問題が抑制され、かつ加速時のトルク不足の問題が低減されたターボ過給エンジンが提供される。
【０１１９】
本実施形態では、気筒２Ａ〜２Ｄの吸気ポート４を開閉する吸気弁６及び排気ポート５を開閉する排気弁７を制御するＥＣＵ７０が備えられ、ＥＣＵ７０は、エンジンの運転領域において低速かつ部分負荷側の特定領域Ｒαからのエンジンの加速時に低圧ＥＧＲ弁６３を開弁状態とする場合は、吸気ポート４内の圧力が排気ポート５内の圧力よりも高くなる時期に吸気弁６及び排気弁７の双方が開くバルブオーバーラップ期間ＬＯが形成又は拡大されるように、吸気弁６及び排気弁７を制御する。
【０１２０】
この構成によれば、低速かつ部分負荷側の特定領域Ｒαからのエンジンの加速時に、アクセル開度の増大率が所定値未満のときは、バルブオーバーラップ期間ＬＯ中に、吸気側から排気側へ燃焼室を吹き抜ける吸気の吹き抜け流が発生する。そのため、気筒２Ａ〜２Ｄ内の残留ガスを取り除く掃気効果が得られ、ノッキングが抑制されて点火時期が進角できる。その結果、加速時においても、点火時期の進角が可能になり、相対的に少ない燃料でも十分なトルクが得られて、燃費の改善が図られる。
【０１２１】
本実施形態では、ＥＣＵ７０は、エンジンの運転領域において低速かつ部分負荷側の特定領域Ｒαでは低圧ＥＧＲ弁６３を開弁状態とし、前記特定領域Ｒαからのエンジンの加速時に、アクセル開度の増大率によって低圧ＥＧＲ弁６３を開弁状態又は閉弁状態とする。
【０１２２】
この構成によれば、ＥＧＲによって低速かつ部分負荷域Ｒαでのポンピングロス及びエミッションの低減が図られる。特に、緩加速の場合は、それまで（加速前に）開いていた低圧ＥＧＲ装置６０の低圧ＥＧＲ弁６３を開いたままにするので、制御動作が簡単で済む。
【０１２３】
本実施形態では、タービン２２より上流の排気通路３０とコンプレッサ２３より下流の吸気通路１０とを連通する高圧ＥＧＲ通路５１及び高圧ＥＧＲ通路５１を通過するＥＧＲガスの流量を調節する高圧ＥＧＲ弁５３を含む高圧ＥＧＲ装置５０をさらに備え、ＥＣＵ７０は、高圧ＥＧＲ弁５３も制御し、ＥＣＵ７０は、前記特定領域Ｒαからのエンジンの加速時に、アクセル開度の増大率が所定値未満のときは高圧ＥＧＲ弁５３を閉弁状態とする。
【０１２４】
この構成によれば、高圧ＥＧＲ装置５０がさらに備えられ、この高圧ＥＧＲ装置５０を用いてＥＧＲが行われたときは、そのＥＧＲガスは、エンジン本体１に近い部位で排気通路３０から抜き出され吸気通路１０に還流されるので、比較的高温の状態で燃焼室３に導入される。そのため、高圧ＥＧＲ装置５０を用いてＥＧＲを行うことにより、着火性を確保することができる。また、高圧ＥＧＲ装置５０を用いてＥＧＲが行われたときは、そのＥＧＲガスは、タービン２２より上流の排気通路３０から抜き出され、コンプレッサ２３より下流の吸気通路１０に還流されるので、排気ポート５圧力（排気圧）が低下し、吸気ポート４圧力（過給圧）が上昇する。その結果、ポンピングロスが低減し、トルクの向上及び燃費の改善が図られる。
【０１２５】
その上で、エンジンの加速時に、アクセル開度の増大率が所定値未満のときは、高圧ＥＧＲ装置５０の高圧ＥＧＲ弁５３を閉弁状態とするので、低圧ＥＧＲ装置６０の低圧ＥＧＲ弁６３のみが開弁状態とされ、前述の加速時のノッキング等の異常燃焼の抑制、ＮＯｘ等のエミッションの低減、燃費の改善等の作用が確保される。
【０１２６】
本実施形態では、ＥＣＵ７０は、エンジンの運転領域において部分負荷側の所定領域では前記ＥＧＲ弁及び前記追加ＥＧＲ弁の双方を開弁状態とし、前記所定領域内の高速側の領域ほど前記追加ＥＧＲ弁の開度を前記ＥＧＲ弁の開度よりも大きくする。
【０１２７】
この構成によれば、エンジンの運転領域において、トルクが少なくて済む部分負荷側の所定領域（例えば図５に示す制御マップの低負荷域）では、低圧ＥＧＲ装置６０及び高圧ＥＧＲ装置５０の双方を用いてＥＧＲが行われる。例えば、高圧ＥＧＲ装置５０を用いてＥＧＲが行われたときは、そのＥＧＲガスは、エンジン本体１に近い部位で排気通路３０から抜き出され吸気通路１０に還流されるので、比較的高温の状態で燃焼室３に導入される。そのため、高圧ＥＧＲ装置５０を用いてＥＧＲを行うことにより、着火性を確保することができる。一方、低圧ＥＧＲ装置６０を用いてＥＧＲが行われたときは、そのＥＧＲガスは、エンジン本体１から遠い部位で排気通路３０から抜き出され吸気通路１０に還流されるので、比較的低温の状態で燃焼室３に導入される。そのため、低圧ＥＧＲ装置６０を用いてＥＧＲを行うことにより、排気ガス温度及び排気圧の過度の上昇を抑制することができる。そして、これらを組み合わせて行うことにより、燃焼性の向上と、ポンピングロス低減による燃費の向上とを図ることができる。
【０１２８】
その上で、前記所定領域内の高速側の領域ほど高圧ＥＧＲ弁５３の開度を低圧ＥＧＲ弁６３の開度よりも大きくするので、高圧ＥＧＲの作用が増大する。例えば、高圧ＥＧＲ装置５０を用いてＥＧＲが行われたときは、そのＥＧＲガスは、タービン２２より上流の排気通路３０から抜き出され、コンプレッサ２３より下流の吸気通路１０に還流されるので、排気ポート５圧力（排気圧）が低下し、吸気ポート４圧力（過給圧）が上昇する。その結果、ポンピングロスが低減し、燃費の改善が図られる。このような作用が、前記所定領域内でも、ポンピングロスがより大きくなる高速側の領域ほど増大することになる。
【０１２９】
本実施形態では、ＥＣＵ７０は、エンジンの運転領域において高速かつ部分負荷側の第２の特定領域Ｒβでは高圧ＥＧＲ弁５３を開弁状態とし、第２の特定領域Ｒβからのエンジンの加速時は、アクセル開度の増大率に拘らず、高圧ＥＧＲ弁５３の開弁状態を維持する。
【０１３０】
この構成によれば、ターボ過給機２０と高圧ＥＧＲ装置５０とを併せて備えたターボ過給エンジンにおいて、高速かつ部分負荷側の第２の特定領域Ｒβからのエンジンの加速時は、アクセル開度の増大率に拘らず、高圧ＥＧＲ装置５０の高圧ＥＧＲ弁５３の開弁状態を維持するので、ＥＧＲが停止されることなく行われる。その結果、第２の特定領域Ｒβからのエンジンの加速時においても、高圧ＥＧＲ装置５０の作用が得られ、ポンピングロスの減少、ノッキングの抑制、排気ガス温度の低下等により、トルクが向上する。また、ノッキングが抑制されることにより、加速時においても、点火時期の進角が可能になり、相対的に少ない燃料でも十分なトルクが得られて、燃費の改善も図られる。
【０１３１】
なお、前記実施形態では、第１領域Ｒ１での低圧ＥＧＲ装置６０による低圧ＥＧＲガスの流量と高圧ＥＧＲ装置５０による高圧ＥＧＲガスの流量との比率を１００：０にしたが、低圧ＥＧＲガスの流量が高圧ＥＧＲガスの流量よりも多い限り、これに限定されない。同様に、前記実施形態では、第２領域Ｒ２での高圧ＥＧＲ装置５０による高圧ＥＧＲガスの流量と低圧ＥＧＲ装置６０による低圧ＥＧＲガスの流量との比率を１００：０にしたが、高圧ＥＧＲガスの流量が低圧ＥＧＲガスの流量よりも多い限り、これに限定されない。
【０１３２】
また、前記実施形態では、第１〜第３独立排気通路３１，３２，３３とタービンハウジング２１との間に別体の排気集合部３４を設けたが、別体の排気集合部３４を省略して、各独立排気通路３１，３２，３３の下流端部をタービンハウジング２１に直接接続するようにしてもよい。この場合は、タービンハウジング２１の上流部（タービン２２よりも上流側に位置する部分）が、排気集合部として機能することになる。
【０１３３】
また、前記実施形態では、２番気筒２Ｂ及び３番気筒２Ｃに二股状に分岐した第２独立排気通路３２を接続するとともに、１番気筒２Ａ又は４番気筒２Ｄに単管状の第１、第３独立排気通路３１，３３を接続することにより、４つの気筒２Ａ〜２Ｄに対し３つの独立排気通路３１，３２，３３を設けるようにしたが、第１、第３独立排気通路３１，３３と同様の単管状の排気通路を全ての気筒２Ａ〜２Ｄに接続することにより、気筒２Ａ〜２Ｄと同数の４つの独立排気通路を設けるようにしてもよい。
【０１３４】
また、前記実施形態では、吸気弁６及び排気弁７用の各動弁機構に、バルブ開閉タイミングを変更するためのＶＶＴ１６をそれぞれ設けたが、バルブオーバーラップ期間ＯＬを運転条件に応じて変更できればよく、吸気弁６及び排気弁７のいずれか一方の動弁機構にのみＶＶＴ１６を設けてもよい。
【０１３５】
また、前記実施形態では、低圧ＥＧＲ通路６１を排気通路３０の触媒コンバータ３６の下流に接続したが、タービン２２の下流である限り、前記触媒コンバータ３６の上流に接続してもよい。
【０１３６】
また、前記実施形態では、第１領域Ｒ１において掃気効果を高めるために、エゼクタ効果とバルブオーバーラップを利用したり、さらに独立排気絞り制御を実行したが、これに限らず、例えば、エキゾーストマニホルドからタービンハウジングへの流路が２つに分割されて多気筒からの排気エネルギーの干渉が低減されたツインスクロールターボとバルブオーバーラップを利用したり、あるいは連続可変バルブリフト装置（ＣＶＶＬ：Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｌｙ  Ｖａｒｉａｂｌｅ  Ｖａｌｖｅ  Ｌｉｆｔｉｎｇ  Ｍｅｃｈａｎｉｓｍ）とバルブオーバーラップを利用することによっても掃気効果を高めることが可能である。
【符号の説明】
【０１３７】
２Ａ〜２Ｄ  気筒
４  吸気ポート
５  排気ポート
６  吸気弁
７  排気弁
１０  吸気通路
１６  ＶＶＴ
２０  ターボ過給機
２２  タービン
２３  コンプレッサ
３０  排気通路
３１  第１独立排気通路
３２  第２独立排気通路
３３  第３独立排気通路
３４  排気集合部
４０  排気絞り弁
４２  バイパス通路
４３  ウェストゲート弁
５０  高圧ＥＧＲ装置（追加ＥＧＲ装置）
５１  高圧ＥＧＲ通路（追加ＥＧＲ通路）
５３  高圧ＥＧＲ弁（追加ＥＧＲ弁）
６０  低圧ＥＧＲ装置（ＥＧＲ装置）
６１  低圧ＥＧＲ通路（ＥＧＲ通路）
６３  低圧ＥＧＲ弁（ＥＧＲ弁）
７０  ＥＣＵ（ＥＧＲ制御手段、吸排気弁制御手段）
Ｎｉ  インターセプト回転速度
Ｎｏ  中間回転速度
ＯＬ  バルブオーバーラップ期間
Ｒ１  第１領域
Ｒ２  第２領域
Ｒ３  第３領域
Ｒ４  第４領域
Ｒα  特定領域
Ｒβ  第２の特定領域
【図１】
2014114789.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2014114789.tif 000009
【図８】
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【図９】
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